路面壓電式無汙染髮電裝置的製作方法

2023-07-28 08:20:06

專利名稱：路面壓電式無汙染髮電裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於動力機械領域。
背景技術：
目前，發電裝置所採取的能源多種。其中使用燃料的火力發電存在汙染問題，水力發電只能用於江河地段，原子能發電複雜龐大需要大量投資，還有核廢料的處理問題。其他清潔的可再生能源如太陽能、風能、海洋能、地熱能等。則在很大程度上受到地理，地貌、地形、氣象等自然條件的限制。

發明內容
本實用新型的目的是創立一種與現有各種能源均不同的新能源利用途徑。這種新能源既不屬於礦物資源也不屬於自然能源或原子能，而是充分利用人們生活、生產活動和交通運輸過程可重新利用的能量。由此，本實用新型所要解決的技術問題是利用各種車輛行駛時對路面壓力。將使其作用於具有壓電效應的元件上，轉換為電力輸出，構成路面壓電式無汙染髮電裝置。
圖1、圖2是本實用新型的技術方案。其中圖1是結構布置圖。整個裝置位於道路路面(1)下方的凹坑內。凹坑頂部由路面覆蓋板(2)全部覆蓋，周邊與路面疊合密封並略高於道路路面(約高出1～2釐米)。防止雨雪、沙土等浸入。
路面覆蓋板下面連接框架(3)和緩衝密封板(4)。其中框架剛性固定於凹坑上方四周，緩衝密封板彈性地嵌在各根平行排列的的橫梁(5)上。板的四周與框架連接。每根橫梁的兩端分別由兩套上彈性墊(6)、壓電元件組(7)、下彈性墊(8)支承。各套上、下彈性墊和壓電元件組排成兩行分別均布安裝在兩根平行的縱梁(9)的上面。而縱梁則固定在凹坑內基礎(11)的支承座(10)上。組成整個發電裝置，同時凹坑內部與外界連接有排汙管(12)、電纜管(13)和通風管(14)。電纜管內裝有壓電元件組的電線引線。(如圖2中虛線)。圖2、a，圖2、b是本實用新型電氣控制系統，由壓電元件組(7)。引出接線(15)，整流器及斬波器充電系統(16)，蓄電池組(17)，調節控制系統(18)，逆變器(19)，負載(20)組成。這一部份屬於普通電子電力供電系統技術，其原理也與普通相應供電技術相同。
本實用新型第一特徵是本裝置由路面覆蓋板(2)下方凹坑、凹坑內基礎(11)、支承座(10)和發電裝置組成，發電裝置位於道路路面下方的凹坑內。凹坑內基礎(11)及其上兩支承座(10)、兩根縱梁(9)互相平行，若干下彈性墊(8)、上彈性墊(6)及其中間的壓電元件組(7)，分成兩行均勻排列位於縱梁及橫梁之間，緩衝密封板(4)位於橫梁(5)上，路面覆蓋板(2)位於頂部。
第二特徵是兩根縱梁(9)平行於道路行進方面，其上面各根橫梁平行排列並垂直於道路行進方向。
第三特徵是多層疊合壓電片位於每個壓電元件組(7)的內部，連接電線引線。
各個另件的連接方式，路面覆蓋板、緩衝密封板、橫梁、上下彈性墊及壓電元件組之間均為粘接，依靠其彈性變形。上、下彈性墊及其上橫梁受力時，可繞各向作少量的角位移。而凹坑中框架、支承墊和縱梁基礎之間均為緊固連接、整個裝置無機械傳動和大運動另件。同時對衝擊載荷具有減振作用，可靠性高，噪音很小。


圖1是本實用新型的結構布置(三視)圖。圖中1-道路路面、2-路面覆蓋板、3-框架、4-緩衝密封板、5-橫梁、6-上彈性墊、7-壓電元件組、8-下彈性墊、9-縱梁、10-支承座、11-凹坑內基礎、12-排汙管、13-電纜管、14-通風管。
圖2a及2b是本發明的電氣接線及控制系統方框圖。圖中15-接線，16-整流器及斬波器充電系統，17-蓄電池組，18-調節控制系統，19-逆變器，20-負載。
具體實施方案本發明是這樣實現的，當車輛沿道路行駛於本裝置路面板上時(如圖1虛線所示)，沿行進方向、車輛重量依次壓在一組又一組橫梁(5)，上彈性墊(6)，及壓電元件組(7)上、其作用力如圖P1、P2，導致元件組內部的疊合多層壓電片形變。由於這些壓電片材料的壓電效應。使這短時作用的壓力P1、P2轉換成電荷。通過適當的連接電路引線輸出。當車輪脫離此橫梁，彈性板及壓電元件組上後。它又彈性恢復原狀，電荷為零。由此各個壓電元件組依次產生的電荷構成頻率及大小均變化的交流電源。
這樣產生的交流電源的電氣控制系統(圖2、a及圖2、b)，通過接線(15)與整流器及斬波器充電系統(16)，轉變成適當的充電電流。經蓄電池組(17)逆變器系統(19)，轉變成適當的交流電為負載(20)供電。整個裝置由調節控制系統(18)加以調節控制。供電方式與已有技術相同。
本實用新型裝置位於交通頻繁往復車輛很多直行路段。往復車輛愈多、重量愈大。產生電力的頻率及輸出功率也愈大。配合蓄電池組等現代已有電力-電子控制供電系統，可實現全天候不間斷供電。同時對路面上車輛行駛交通無任何影響。
以下是本發明的一個實施例名稱路面壓電式無汙染髮電裝置平均功率4KW(全天候供電)。
有效作用面積長8m寬6m，可用於兩排車輛(同向或對向)同時運行。
蓄電池組電壓及總容量24V 20000AH最大承載(車輛)重量12t各橫梁中心距160mm橫梁數量50壓電元件組數量100組每組壓電元件組中壓電片數80片供電輸出單相AC 220V本發明的優點是1、本發明與現有的各種發電能源不同。它直接利用車輛行駛時對地面的壓力發電，不影響交通運輸，無汙染，不消耗其他礦物能源和自然能源，建造於各種公路及城鄉道路上，基本不受地理環境及氣候等限制。便於實施。
2、本發明建於道路下面不需廠房。而配套的蓄電池組及控制供電系統。只需一間相對較小的配電間，所需土地面積比其它發電裝置少的多。沿路到處均可建立。而控制供電系統，可應用已有技術，容易實現。
3、由於本發明不消耗燃料和其他能源物質，整個裝置沒有傳動部件，結構簡單可靠，噪音很小。一般不需要專門維護，運行費用比小型水力發電太陽能發電，風力發電等約低1/2以上。比火力發電及內燃機發電更低很多。
本發明作為一種新的清潔的發電電源，可用於城市、鄉鎮、甚至邊遠山區公路沿線和公路橋梁路面下。一條路上即可排列設置很多本實用新型裝置，成為分散於各地，各點小型發電設備。
權利要求1.一種路面壓電式無汙染髮電裝置，其特徵在於整個由路面覆蓋板、其下方凹坑、基礎、支承座和發電裝置組成，凹坑內基礎上的兩支承座及縱梁互相平行，兩行均勻排列的壓電元件組及上、下彈性墊位於縱梁及其上橫梁之間，緩衝密封板位於橫梁上，路面覆蓋板位於頂部。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於縱梁平行於道路行進方向，各根平行的橫梁垂直於道路行進方向。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於多層疊合壓電片位於每個壓電元件組(7)內，連接引線引出。
專利摘要屬於動力機械領域，特徵是本裝置位於路下的凹坑內的基礎上安裝有支承座、縱梁、各個彈性板、壓電元件組、橫梁等部件，上部框架及緩衝密封板並以路面覆蓋，車輛行駛其上時的壓力，通過壓電元件的壓電效應，轉換成電力輸出。整個裝置簡單可靠，不消耗燃料和各種能源，安全可靠，佔地面積小，投資只及同等太陽能發電的1/4－1/5。運行費用低1/2以上，使用方便。廣泛用於城市、鄉鎮、山區道路沿線各個路段，應用極其廣泛。
文檔編號F03G7/00GK2591264SQ0224360
公開日2003年12月10日 申請日期2002年7月29日 優先權日2002年7月29日
發明者雷良榆 申請人:雷良榆