专利分类
专利分类

利用扭簧和抽吸效应进行发电的自发电式铁路路灯专利

专利号:201210550989.4

销售价
18000.00
利用扭簧和抽吸效应进行发电的自发电式铁路路灯专利二维码
  • 累计销量0
  • 浏览次数51
  • 累计评论0
首页

专利名称:利用扭簧和抽吸效应进行发电的自发电式铁路路灯

技术领域:非便携发光装置

IPC主分类号:F21S9/04

申请号:CN201210550989.4

公开日:2017-05-31

说明书

利用扭簧和抽吸效应进行发电的自发电式铁路路灯

技术领域

[0001] 本发明属于照明设备,尤其是涉及一种利用自然能源发电的路灯。

背景技术

[0002] 为了节约能源,保护环境,目前已经出现了利用太阳能和风能提供电力的路灯。这两种自然能源的路灯,特别适用于铁路沿线的照明。因为长距离的铁道线的照明要消耗相当大的电力资源。然而,这两种能源都是不稳定的。比如,连续的阴雨天,太阳能路灯的供电就成了问题。连续的无风或微风天气,风能路灯就会停止工作。研究一种利用稳定的自然能源供电的铁路沿线的路灯,成为一个重要课题。
[0003] 现有的太阳能和风能路灯的另一个缺点是需配置化学电池,而化学电池要定期维护,且使用寿命有限,废弃电池也会对环境造成污染,这种状态也有待改进。
[0004] 另一值得注意的现象是:高速铁路的两旁,通常建有护栏,用来防止路人盲目接近轨道而被瞬间即至的高速列车所伤害。因为高速列车快速通过时所产生的高速气流,会对铁路两旁的人或物产生抽吸效应,如果人或物过分接近高速行驶的列车,就会被这种抽吸力吸向列车。这个现象可以根据伯努利原理解释,流速越快,压强越低,因此靠近列车的人或物会被从高压区推向(吸向)低压区。

发明内容

[0005] 本发明的目的是针对上述自然能源发电的路灯的不足之处,提出一种具有稳定的自然能源供电装置的路灯,该路灯无须使用化学电池。所述的自然能源是列车运动时的高速气流形成的抽吸力所产生的;这种自然能源且是稳定的,因为每日运行的列车班次数量是相当稳定的。
[0006] 本发明主要思路是:铁路沿线的路灯增设了以抽吸力为动力的摆动装置和扭簧弹性势能发电装置,当高速列车通过时,摆动装置得到抽吸力而摆动,摆动力使一个扭簧弹性势能发电装置积蓄弹性势能,弹性势能在夜间得到机械式时间设定装置的调控,释放能量驱动发电机发电,供路灯照明。
[0007] 本发明具体技术方案是这样实现的:该路灯包括:
[0008] 抽吸力摆动装置,其包括设在路灯立柱前部的抽吸板和支架,路灯立柱上部的两根链条、两只链轮、平衡重块、横轴、第一伞齿轮、第二伞齿轮、纵轴和纵轴支板;支架一端与抽吸板固连,另一端与路灯立柱下部铰接;横轴贯穿于路灯立柱上部,横轴伸出于路灯立柱外的两端部分别设有一个链轮,链轮中设有棘轮;每个链轮上均啮合一根链条,每根链条的一端连接于抽吸板上部,另一端连接于平衡重块;位于路灯立柱内的横轴上设置第一伞齿轮,位于路灯立柱内的纵轴上设置第二伞齿轮,第一伞齿轮与第二伞齿轮啮合,纵轴通过纵轴支板铰接于路灯立柱;该抽吸力摆动装置主要为弹性势能发电装置的扭簧提供扭紧动力,同时也为时间设定装置中的发条提供扭紧动力;
[0009] 扭簧弹性势能发电装置,其设在路灯立柱内,其包括第一安全离合器、上扭簧套、扭簧、下扭簧套、大齿轮、小齿轮、支撑板、变速器、调速器、直流发电机及其止动盘;抽吸力摆动装置中的纵轴连接第一安全离合器,第一安全离合器、上扭簧套、扭簧、下扭簧套、大齿轮顺序连接;大齿轮连接在下扭簧套的下部;下扭簧套通过下支撑板与路灯立柱铰接,其下端部与位于路灯立柱下部的轴承连接;变速器通过支撑板固定于路灯立柱内部,其输出端与调速器连接,调速器与直流发电机连接,直流发电机的输出端设置止动盘;变速器的输入端设置小齿轮,小齿轮与大齿轮啮合;该扭簧弹性势能发电装置为路灯的发光件提供电力;
[0010] 时间设定装置,其设在路灯立柱内,其主要由时钟机构和控制杆机构构成,时钟机构包括第一片齿轮,第二片齿轮、时间转轴、转轴支板、第二安全离合器、时钟支架、时针轴转一圈为24小时的时钟和凸轮;第一片齿轮设置在抽吸力摆动装置的纵轴上,其与设置在时间转轴上的第二片齿轮啮合;时间转轴通过转轴支板铰接于路灯立柱内部,且与第二安全离合器连接,第二安全离合器与时钟的发条扭紧轴连接;时钟通过时钟支架固定于路灯立柱内部,其中所述时针轴同轴连接所述凸轮;控制杆机构包括控制杆支架、弹性控制杆、两个支架弹簧;控制杆支架固定在路灯立柱内部,弹性控制杆设在控制杆支架的方孔内;两个支架弹簧分别设在控制杆支架的弹簧孔内,其一端顶在弹簧孔中,另一端顶在弹性控制杆上;弹性控制杆尾部与凸轮接触,弹性控制杆头部与所述直流发电机上的止动盘间断接触;该时间设定装置通过时钟机构,定时控制启动扭簧弹性势能发电装置发电;
[0011] 路灯发光件,其装在路灯立柱上部,并与直流发电机电连接,该路灯发光件在夜间由所述扭簧弹性势能发电装置产生的电能发光照明;
[0012] 使用上述装置的方法:白天,一直转动着的凸轮的凸边始终将弹性控制杆顶向止动盘,止动盘被卡住,直流发电机不能转动发电,路灯发光件不发光;当列车经过路灯时,列车与抽吸板之间的气流加快,压强降低,从而对抽吸板产生抽吸力,使抽吸板和支架向列车运动;抽吸板上部拉动链条,以此带动链轮、第一伞齿轮、第二伞齿轮、纵轴、第一安全离合、上扭簧套和扭簧的上端部转动,储存扭簧的弹性势能;同时,设在纵轴上的第一片齿轮带动带动第二片齿轮、时间转轴、第二安全离合器,通过第二安全离合器扭动时钟的发条,给时钟的时针轴和凸轮的转动以动力;当列车通过后,抽吸力消失,平衡重块的重力拉动链条,使抽吸板回复到原来的状态;多次列车通过,使链轮多次转动,扭簧不断积累弹性势能,同时,时钟的发条也不断被扭紧;当扭紧扭簧的扭矩超过第一安全离合器的制动力矩,第一安全离合器打滑,从而避免扭簧弹性势能发电装置过载而损坏;另一方面,当扭紧发条的扭矩超过第二安全离合器的制动力矩,第二安全离合器打滑,从而避免时钟机构过载而损坏;
[0013] 到了夜间,弹性控制杆尾部落在转动中的凸轮的凹边上,直流发电机上的止动盘被松开,直流发电机转动,扭簧缓慢释放弹性势能,扭簧的弹性力通过扭簧的下端部和下扭簧套转动,带动大齿轮和小齿轮的啮合传动,经变速器提高转速,经调速器自动稳定转速,驱动直流发电机转动发电,供路灯发光件发光照明。
[0014] 到了白天,弹性控制杆又被转动着的凸轮的凸边顶向止动盘,止动盘被卡住,直流发电机停止转动,不再发电,路灯发光件熄灭;
[0015] 如此周而复始,路灯发光件依靠列车产生的抽吸力,在夜间发光,在白天熄灭。
[0016] 本发明的特点和有益效果是:
[0017] 一、利用高速列车行驶时所产生的抽吸力发电,提供铁路路灯照明的稳定和环保的电力。避免了现有的风能和太阳能路灯电力不稳定的缺点。也节约了公共电网的电力资源。
[0018] 二、利用积累扭簧的弹性势能储存发电的能量,代替蓄电池储存电力,避免了化学电池的环境污染,也避免了化学电池寿命短,须经常维护的缺点。
[0019] 三、利用机械时钟机构控制路灯的开关,避免了电子控制电路须用电池维持电力的缺陷。

附图说明

[0020] 图1是本发明实施例1的使用状态示意图。
[0021] 图2是图1的运动状态示意图。
[0022] 图3是本发明实施例1的立体示意图。
[0023] 图4是本发明实施例1的局部剖视图。
[0024] 图5是图4中的A部放大图。
[0025] 图6是图5中的C-C剖视图。
[0026] 图7是图4中的B部放大图。
[0027] 图8是图7中的D-D剖视图。
[0028] 图9是图8中的F-F局部剖视图。
[0029] 图10是图7中的E-E局部剖视图。
[0030] 图11是路灯立柱内机构的立体视图。
[0031] 图12是图11中的G部放大视图。
[0032] 图13是图11中的H部放大视图。
[0033] 图14是牙嵌式安全离合器的内部结构图。
[0034] 图15是本发明实施例1主要零部件连接关系框架图。
[0035] 图16是图3中的J部放大视图。
[0036] 图17是实施例2的示意图。
[0037] 图18是图17中的K部放大图。

具体实施方式

[0038] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明:
[0039] 实施例1,参阅图4和图10,本发明主要包括抽吸力摆动装置1、扭簧弹性势能发电装置2、时间设定装置3和路灯发光件4。
[0040] 抽吸力摆动装置1的主要部件抽吸板11设在靠近列车和铁路的位置(参见图1至图4),每列列车经过时产生的抽吸力,使抽吸板11朝列车方向摆动,其动力为扭簧弹性势能发电装置2积累弹性势能,并通过时间设定装置3的调控,使扭簧缓慢释放弹性势能,驱动直流发电机发电。
[0041] 参见图3、图4和图5,抽吸力摆动装置1包括设在路灯立柱41前部的抽吸板11和支架12,路灯立柱上部的两根链条13、两只链轮14、平衡重块15、横轴16、第一伞齿轮17、第二伞齿轮18、纵轴19和纵轴支板191;支架12一端与抽吸板11固连,另一端与路灯立柱41下部铰接。当列车经过时,抽吸板11得到抽吸力,这两个固连在一起的零部件可以绕所述铰接处朝列车方向摆动。摆动的幅度,由设在路灯立柱上的上限位杆91和下限位杆92控制。抽吸力的大小与抽吸板11的面积成正比,也就是说,抽吸板11越大,获得的抽吸力也越大。当列车通过后,抽吸力消失,平衡重块15的重量通过链条13,将抽吸板11恢复到初始位置,以备下一次的摆动。横轴16贯穿于路灯立柱41上部,横轴16伸出于路灯立柱41外的两端部分别设有一个链轮14。每个链轮14上均啮合一根链条13,每根链条13的一端连接于抽吸板11上部,另一端连接于平衡重块15;链轮14中设有棘轮,该链轮类似于自行车后轮中的含有棘轮的链轮。参见图3,当链条13带动链轮14逆时针方向转动时,横轴16一起转动;当链轮14顺时针方向转动时,由于棘轮的防逆功能,横轴16不随链轮14转动。从而保证扭簧23只被扭紧,不会被扭松。但如果扭簧23被扭紧过度,有可能会出现扭簧23上端部232释放的弹性力使第二伞齿轮18反向转动,导致横轴16顺时针转动,从而达不到扭紧扭簧23的结果。所以,设置了止回棘轮机构5(参见图3、图5、图12和图16)。该止回棘轮机构5由设在横轴16上的棘轮51,设在路灯立柱41上的棘爪52、棘爪销53和棘爪扭簧54构成;棘爪扭簧54迫使棘爪52始终与棘轮51啮合,从而可以制止横轴16顺时针转动。位于路灯立柱41内的横轴16上设置第一伞齿轮17,位于路灯立柱41内的纵轴19上设置第二伞齿轮18,第一伞齿轮17与第二伞齿轮18啮合,纵轴19通过纵轴支板191铰接于路灯立柱41;当横轴16转动时,连接在横轴16上的第一伞齿轮17带动第二伞齿轮18、纵轴19一起转动,然后纵轴19为弹性势能发电装置2中的扭簧提供扭紧动力,同时也为时间设定装置3中的发条提供扭紧动力。扭簧被扭紧的圈数越多,释放的弹力也越大。扭簧被扭紧的圈数的数量,可以以第一伞齿轮17与第二伞齿轮18的齿数比来确定。另外,还可以在链轮14和第一伞齿轮17之间设置变速器,以提高第一伞齿轮17的转速,这也是一种扭簧被扭紧圈数增多的方法。
[0042] 参见图4、图5、图7、图11、图13和图14,扭簧弹性势能发电装置2,设在路灯立柱41内,其包括第一安全离合器21、上扭簧套22、扭簧23、下扭簧套24、大齿轮25、小齿轮26、支撑板20、变速器27、调速器28、直流发电机29及其制止盘291;抽吸力摆动装置1中的纵轴19连接第一安全离合器21,第一安全离合器21、上扭簧套22、扭簧23、下扭簧套24、大齿轮25顺序连接;大齿轮25连接在下扭簧套24的下部,下扭簧套24通过下支撑板241与路灯立柱41铰接,其下端部与位于路灯立柱41下部的轴承43连接;变速器27通过支撑板20固定于路灯立柱41内部,其输出端与调速器28连接,调速器28与直流发电机29连接,直流发电机29的输出端设置止动盘291;变速器27的输入端设置小齿轮26,小齿轮26与大齿轮25啮合;当止动盘291被卡住的情况下,直流发电机29,调速器28、变速器27、小齿轮26、大齿轮25、下扭簧套24都被止动。由于扭簧23的下端部231与下扭簧套24连接在一起的,故扭簧23的下端部也是静止不动。而上扭簧套22和第一安全离合器21随着纵轴19一起转动,由于扭簧23的上端部232与上扭簧套22是连接在一起的,故扭簧23的上端部232也随之转动,这样,扭簧23不断被扭紧,积累弹性势能。但当扭簧23被扭得过紧,可能导致相关零部件的损坏,所以采用了安全离合器的过载保护功能(参见图14)。也就是第一安全离合器21超过了其制动力矩时,第一安全离合器21打滑转动,从而不再扭紧扭簧23。该安全离合器可采用公知的安全离合器,例如,如图14所示的牙嵌式安全离合器。当止动盘291被松开后,扭簧23开始缓慢释放积累的弹性势能,扭簧23的下端部231开始转动,带动大齿轮25、小齿轮26、变速器27、调速器28和直流发电机29转动发电。变速器27的作用在于将小齿轮24获得的转速进一步提高到直流发电机29发电的额定转速。该变速器可采用公知的变速器。调速器28的作用是稳定变速器27输出的转速,因为扭簧释放的弹性势能通常是先强后弱的,会导致变速器27输出先快后慢的转速,不利于直流发电机的正常工作。该调速器可采用公知的机械离心式调速器。所述止动盘291的卡住和松开均由时间设定装置3调控。该扭簧弹性势能发电装置为路灯发光件4提供电力。
[0043] 参见图8至图13,时间设定装置3,设在路灯立柱41内,其主要由时钟机构7和控制杆机构8构成(参见图8、图9)。控制杆机构8主要是用于卡住直流发电机上的止动盘291的转动,而时钟机构7负责确定控制杆机构8何时卡住止动盘291。控制杆机构8主要包括控制杆支架81、弹性控制杆82、两个支架弹簧83;控制杆支架81固定在路灯立柱41内部。弹性控制杆82设在控制杆支架的方孔811内,可以在方孔811中滑动;两个支架弹簧83分别设在控制杆支架的弹簧孔812内,其一端顶在弹簧孔中,另一端顶在弹性控制杆82上,其作用是迫使弹性控制杆尾部821与凸轮74接触,弹性控制杆头部822与所述直流发电机上的止动盘291间断接触;也就是,当凸轮74的凸边顶住弹性控制杆尾部821,通过控制杆弹簧823,迫使弹性控制杆头部822卡入止动盘291,止动盘291被堵转,直流发电机29就停止发电;反之,凸轮74的凹边与弹性控制杆尾部821接触,弹性控制杆头部822就离开止动盘291,直流发电机29就开始发电。控制杆弹簧823的弹力应大于两个支架弹簧83之和,并应有效地卡住止动盘
291。控制杆弹簧823的作用是随时补偿弹性控制杆头部822与止动盘291的磨损量,使其使用寿命延长。(参见图11至图13)时钟机构7主要包括第一片齿轮79,第二片齿轮78、时间转轴77、第二安全离合器71、时钟支架72、时针轴转一圈为24小时的时钟73和凸轮74;第一片齿轮设置在抽吸力摆动装置的纵轴19上,其与设置在时间转轴77上的第二片齿轮78啮合;
时间转轴77通过转轴支板771铰接于路灯立柱41内部,且与第二安全离合器71连接,第二安全离合器71与时钟73的发条扭紧轴(未画出)连接;时钟73通过时钟支架72固定于所述路灯立柱41内部,其中所述的时针轴75同轴连接所述凸轮74;时钟73可采用公知的时针轴转一圈为24小时的时钟结构。这样,凸轮74转一圈也是24小时。凸轮74的凸边的弧长为白天路灯熄灭的时间,凸轮74的凹边的弧长为夜间路灯点亮的时间。第二安全离合器71的作用,是防止时钟发条和相关机构被过载损坏而设置的,其内部结构也与第一安全离合器相同,也可以采用公知的安全离合器。该时间设定装置定时控制启动扭簧弹性势能发电装置2启动发电。
[0044] 路灯发光件4,其装在路灯立柱41上部,并与直流发电机29电连接,该路灯发光件4在夜间由所述扭簧弹性势能发电装置2产生的电能发光照明;
[0045] 综上所述,使用上述装置的方法是:白天,一直转动着的凸轮74的凸边始终将弹性控制杆8顶向止动盘291,止动盘291被卡住,直流发电机29不能转动发电,路灯发光件4不发光;当列车经过路灯时,列车与抽吸板11之间的气流加快,压强降低,从而对抽吸板11产生抽吸力,使抽吸板11、支架12向列车摆动;抽吸板11上部拉动链条13,以此带动链轮14、第一伞齿轮17、第二伞齿轮18、纵轴19、第一安全离合21、上扭簧套22和扭簧的上端部232转动,储存扭簧的弹性势能;同时,设在纵轴19上的第一片齿轮79带动第二片齿轮78、时间转轴77、第二安全离合器71,通过第二安全离合器71扭动时钟73的发条,给时钟73的时针轴75和凸轮74的转动以动力;
[0046] 当列车通过后,抽吸力消失,平衡重块15的重力拉动链条13,使抽吸板11回复到原来的状态;多次列车通过,使链轮14多次转动,扭簧23不断积累弹性势能,同时,时钟73的发条也不断被扭紧;当扭紧扭簧23的扭矩超过第一安全离合器21的制动力矩,第一安全离合器21打滑,从而避免扭簧弹性势能发电装置2过载而损坏;另一方面,当扭紧发条的扭矩超过第二安全离合器71的制动力矩,第二安全离合器71打滑,从而避免时钟机构过载而损坏;
[0047] 到了夜间,弹性控制杆尾部821落在转动中的凸轮74的凹边上,直流发电机29上的止动盘291被松开,直流发电机29转动,扭簧23缓慢释放弹性势能,扭簧23的弹性力通过大齿轮25和小齿轮24的啮合传动,经变速器27提高转速,经调速器28自动稳定转速,驱动直流发电机29转动发电,供路灯发光件4发光照明。
[0048] 到了白天,弹性控制杆82又被转动着的凸轮74的凸边顶向止动盘291,止动盘291被卡住,直流发电机29停止转动,不再发电,路灯发光件4熄灭;
[0049] 如此周而复始,路灯发光件4依靠列车产生的抽吸力,在夜间发光,在白天熄灭。
[0050] 实施例2:参见图17和图18,用抽吸力平动装置代替所述的抽吸力摆动装置也可以驱动链轮14的转动。
[0051] 所述抽吸力平动装置的零部件基本上与抽吸力摆动装置相同,它包括设在路灯立柱41前部的抽吸板11和支架12,路灯立柱上部的两根链条13、两只链轮14、平衡重块15、横轴16、第一伞齿轮17、第二伞齿轮18、纵轴19和纵轴支板191;不同的是:支架12一端与抽吸板11固连,支架12下部设有多只滚轮101,路灯立柱41下部固定一设有滑槽102的底框103,当抽吸板11受到抽吸力时,滚轮101支承着支架12和抽吸板11在滑槽102内向前滚动,以此带动链条13和链轮14运动。
[0052] 以下零部件与抽吸力摆动装置相同:横轴16贯穿于路灯立柱41上部,横轴16伸出于路灯立柱外的两端部分别设有一个链轮14,链轮14中设有棘轮;每个链轮14上均啮合一根链条13,每根链条13的一端连接于抽吸板11上部,另一端连接于平衡重块15;位于路灯立柱内的横轴16上设置第一伞齿轮17,位于路灯立柱内的纵轴19上设置第二伞齿轮18,第一伞齿轮17与第二伞齿轮18啮合,纵轴19通过纵轴支板191铰接于路灯立柱41;该抽吸力平动装置主要为弹性势能发电装置的扭簧提供扭紧动力,同时也为时间设定装置中的发条提供扭紧动力。
[0053] 其余的扭簧弹性势能发电装置、时间设定装置、路灯发光件,与实施例1相同。

利用扭簧和抽吸效应进行发电的自发电式铁路路灯委托购买说明

填写需求表单支付预付款

平台根据需求优化购买方案

确认购买方案支付尾款

平台办理变更等待成功通知

利用扭簧和抽吸效应进行发电的自发电式铁路路灯购买流程说明

发起委托,需要先支付100元预付款,委托不成功,全额退返预付款;

平台收到需求后,会联系您,给到您购买方案;

您在确认购买方案后,需支付全额专利购买费,预付款可抵扣购买费,专利购买费具体参见下方表格;

平台确认收款后,将帮您办理专利购买、专利过户等全流程手续;

平台代购专利失败,将全额退返专利购买费,包括预付款;

利用扭簧和抽吸效应进行发电的自发电式铁路路灯专利购买费用

授权未缴费=专利裸价+著录项变更(200元)+登办费(当年年费+5元印花税)+恢复权利请求费1000元(按实收)+委托服务费(200元)+税金(专利裸价+委托服务费)x6%

已下证=专利裸价+著录项变更(200元)+滞纳金(按实收)+恢复权利请求费1000元(按实收)+委托服务费(200元)+税金(专利裸价+委托服务费)x6%

利用扭簧和抽吸效应进行发电的自发电式铁路路灯购买费用说明

专利转让费用

专利买卖交易资料

Q:办理专利转让的流程及所需资料

A:专利权人变更需要办理著录项目变更手续,有代理机构的,变更手续应当由代理机构办理。

1:专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2:按规定缴纳著录项目变更手续费。

3:同时提交相关证明文件原件。

4:专利权转移的,变更后的专利权人委托新专利代理机构的,应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。更多

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A:(1)直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,(2)通过代办处缴纳,(3)通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q:专利转让变更,多久能出结果

A:著录项目变更请求书递交后,一般1-2个月左右就会收到通知,国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。

更多专利转让常见问题

动态评分

0.0

没有评分数据
没有评论数据
 
X 顶部大图