本发明涉及新能源领域,尤其涉及一种发电装置。
背景技术:
随着社会生产力的迅猛发展,人民的精神与物质生活的不断提高,对能源的需求日益加大,目前我国能源80%仍然依赖于石油、煤炭等石化能源,成本高、污染问题越来越严重,而太阳能、风能、水电等新能源由于受到气候、地理环境限制,开发成本高、建设周期长,且需要大量的电力高压输送线等配套设施。
技术实现要素:
鉴于目前电力等能源存在的上述不足,本发明提供一种成本低、环保、建设周期短、不受气候及地理环境条件限制的发电装置。
为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:
一种发电装置,包括发电机和驱动系统,其特征在于:所述驱动系统包括初始动力设备、动力驱动装置、杠杆摆动组合装置和连接装置,所述杠杆摆动组合装置由单数个杠杆摆动转化机构组成,所有的杠杆摆动转化机构均同向并排布置,其中,每个杠杆摆动转化机构包括机座架、动力转化设备、杠杆长臂、重物、连接绳,动力转化设备固定在机座架上,重物通过杠杆长臂与动力转化设备进行连接;所述初始动力设备与动力驱动装置连接,动力驱动装置通过连接绳提升重物,重物借助地心引力带动动力转化设备进行旋转,所述动力转化设备的动力输出轴通过连接装置带动发电机运行发电。
依照本发明的一个方面,所述动力转化设备包括传动轴、单向滑动转块、杠杆齿轮、动力齿轮、动力输出轴,单向滑动转块和杠杆齿轮并排固定在传动轴上,所述单向滑动转块与杠杆长臂的一端进行连接,动力齿轮固定在动力输出轴上,所述杠杆齿轮通过动力齿轮带动动力输出轴旋转。
依照本发明的一个方面,所述重物固定在杠杆长臂的另一端,所述重物的外边缘到传动轴的距离与杠杆齿轮的半径之比不小于10:1。
依照本发明的一个方面,所述杠杆摆动组合装置由3个或5个杠杆摆动转化机构组成,所述每个杠杆摆动转化机构中的重物质量均不相等。
依照本发明的一个方面,所述驱动系统包括偶数组杠杆摆动组合装置,相邻杠杆摆动组合装置中的杠杆摆动转化机构的运行方向相反,所有杠杆摆动组合装置只设置一根动力输出轴,且动力输出轴均位于同一轴线上。
依照本发明的一个方面,所述动力驱动装置包括支撑轴、传动机构、连轴器、
依照本发明的一个方面,所述行程控制设备包括上限行程开关、上限摆动杆、下限摆动杆、下限行程开关、连接绳、摆动支架、弹簧,所述上限摆动杆和下限摆动杆均通过铰链连接在摆动支架上,且上限摆动杆与下限摆动杆之间用连接绳进行连接,其中,所述上限摆动杆固定在重物运行的上限位置处,上限摆动杆与重物接触的一端通过弹簧与摆动支架的下端连接,上限摆动杆的另外一端通过上限行程开关与磁粉离合器连接;下限摆动杆固定在重物运行的下限位置处,下限摆动杆与重物接触的一端通过弹簧与摆动支架的下端连接,下限摆动杆的另外一端通过下限行程开关与磁粉离合器连接。
依照本发明的一个方面,所述驱动系统包括四组杠杆摆动组合装置、第一动力驱动装置、第二动力驱动装置、动力连接机构,所述每组杠杆摆动组合装置中的重物均通过一根连接绳进行提升,所述初始动力设备通过第一动力驱动装置分别收放第一组杠杆摆动组合装置和第二组杠杆摆动组合装置的连接绳;所述第二组杠杆摆动组合装置的动力输出轴通过动力连接机构带动第二动力驱动装置运行,第二动力驱动装置分别收放第三组杠杆摆动组合装置和第四组杠杆摆动组合装置的连接绳;所述第四组杠杆摆动组合装置的动力输出轴通过连接装置带动发电机运行发电。
依照本发明的一个方面,所述动力连接机构包括第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、连接轴、动力轴,所述第一锥形齿轮固定在第二组杠杆摆动组合装置的动力输出轴上,所述第二锥形齿轮固定在动力轴的一端,第二锥形齿轮通过连接轴与第一锥形齿轮连接,所述动力轴带动动力驱动装置运行。
依照本发明的一个方面,相邻的杠杆摆动组合装置的动力输出轴可通过连轴器连成一个整体,所述连接绳采用钢丝绳。
本发明实施的优点:本发明的初始动力设备带动动力驱动装置运行,动力驱动装置通过钢丝绳提升杠杆摆动组合装置中的重物,重物借助地心引力带动动力转化设备进行旋转,将重物的能量转化为推动发电机运转的机械能,机械能通过连接装置带动发电机运行发电,由于杠杆摆动组合装置由单数个杠杆摆动转化机构组成,且重物的外边缘到传动轴的距离与杠杆齿轮的半径之比不小于10:1,这样能够将重物转化为10倍以上的能量;驱动系统可根据实际需要设置偶数组杠杆摆动组合装置,比如:4组杠杆摆动组合装置,能够将重物转化的能量成倍地扩展,并可逐级升级,这样投入很少的初始动力,可成百倍的能量扩展,最后将所有的杠杆摆动组合装置进行并合,足以建立兆瓦级中小型发电站。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的一种发电装置的示意图;
图2为本发明的发电装置的原理图;
图3为本发明的多组杠杆摆动组合装置的结构示意图;
图4为本发明的杠杆摆动转化机构的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3、图4所示,一种发电装置,包括发电机1和驱动系统,所述驱动系统包括初始动力设备2、动力驱动装置、杠杆摆动组合装置7和连接装置,杠杆摆动组合装置7由单数个杠杆摆动转化机构组成,所有的杠杆摆动转化机构均同向并排布置,其中,每个杠杆摆动转化机构包括机座架4、动力转化设备、杠杆长臂3、重物5、连接绳6,动力转化设备固定在机座架4上,重物5通过杠杆长臂3与动力转化设备进行连接;初始动力设备2与动力驱动装置连接,动力驱动装置通过连接绳6提升重物5,重物5借助地心引力带动动力转化设备进行旋转,动力转化设备的动力输出轴8通过连接装置带动发电机1运行发电。
在实际应用中,动力转化设备包括传动轴11、单向滑动转块12、杠杆齿轮10、动力齿轮9、动力输出轴8,单向滑动转块12和杠杆齿轮10并排固定在传动轴11上,其中,单向滑动转块12的主要作用为保证传动轴的转动方向为单方向进行旋转,单向滑动转块12与杠杆长臂3的一端进行连接,重物5固定在杠杆长臂3的另一端,重物5的外边缘到传动轴11的距离与杠杆齿轮10的半径之比不小于10:1,这样能够将重物转化为十倍以上的能量;动力齿轮9固定在动力输出轴8上,杠杆齿轮10通过动力齿轮9带动动力输出轴8旋转。
结合图2所示发电装置的原理图,杠杆摆动组合装置7可根据实际情况设置杠杆摆动转化机构的数量,杠杆摆动组合装置7一般由3个或5个杠杆摆动转化机构组成,并且每个杠杆摆动转化机构中的重物5的质量均不相等,这样,当初始动力设备2将杠杆摆动转化机构中所有的重物5提升到一定的高度后,所有的重物5借助地心引力带动传动轴11旋转,由于重物5的质量不相等,重物5从高位回落时的角度也不一样,使得重物5通过杠杆长臂3能够持续不断地驱动传动轴11旋转,这样杠杆齿轮11通过动力齿轮9持续不断地带动动力输出轴8旋转,变为推动发电机1运转的机械能,从而带动发电机1运行发电。
在实际应用中,为了能量的逐级升级,驱动系统可包括偶数组杠杆摆动组合装置7,相邻杠杆摆动组合装置7中的杠杆摆动转化机构的运行方向相反,所有杠杆摆动组合装置7只设置一根动力输出轴8,且动力输出轴8均位于同一轴线上。比图1所示:驱动系统包括四组杠杆摆动组合装置7、第一动力驱动装置13、第二动力驱动装置14、动力连接机构,每组杠杆摆动组合装置7中的重物5均通过一根连接绳6进行提升,初始动力设备2通过第一动力驱动装置13分别收放第一组杠杆摆动组合装置7和第二组杠杆摆动组合装置7的连接绳6,第二组杠杆摆动组合装置7的动力输出轴8通过动力连接机构带动第二动力驱动装置14运行,第二动力驱动装置14分别收放第三组杠杆摆动组合装置7和第四组杠杆摆动组合装置7的连接绳6,第四组杠杆摆动组合装置7的动力输出轴8通过连接装置带动发电机1运行发电,这样,本发明能够将重物5转化的能量成倍地扩展,并可逐级升级,这样投入很少的初始动力,可成百倍的能量扩展,再根据实际需要,设置偶数组杠杆摆动组合装置7,且所有装置进行并合,足以建立兆瓦级中小型发电站。另外,动力连接机构可包括第一锥形齿轮25、第二锥形齿轮27、连接轴26、动力轴28,第一锥形齿轮25固定在第二组杠杆摆动组合装置7的动力输出轴8上,第二锥形齿轮27固定在动力轴28的一端,第二锥形齿轮27通过连接轴26与第一锥形齿轮25连接,动力轴28带动第二动力驱动装置14运行。
在实际应用中,动力驱动装置包括支撑轴17、传动机构、连轴器16、
当第一组杠杆摆动组合装置7中的重物5提升到最高位置时,重物5触碰到上限摆动杆23,使得上限行程开关20处于断开的位置,这样第一组杠杆摆动组合装置7中的磁粉离合器18处于不通电状态,第一组杠杆摆动组合装置7中的重物5按照顺序落下,由于上限摆动杆23与下限摆动杆22之间用连接绳6进行连接,此时的下限行程开关19处于闭合的位置,第二组杠杆摆动组合装置7中的磁粉离合器18处于通电而运转,将第二组杠杆摆动组合装置7中的重物5提升到最高位置;另外,当第一组杠杆摆动组合装置7中的重物5下落并触碰到下限摆动杆22时,使得下限行程开关19处于断开的位置,这样第二组杠杆摆动组合装置7中的磁粉离合器18处于不通电状态,第二组杠杆摆动组合装置7中的重物5也按照顺序落下,与此同时,由于上限摆动杆23与下限摆动杆22之间用连接绳6进行连接,此时的上限行程开关20处于闭合的位置,第一组杠杆摆动组合装置7中的磁粉离合器18又处于通电而运转,再次将第一组杠杆摆动组合装置7中的重物5提升到最高位置,依次循环类推,同理,第三组杠杆摆动组合装置7和第四组杠杆摆动组合装置7运行的原理与此相同。
另外,本发明相邻的杠杆摆动组合装置7的动力输出轴8可通过连轴器16连成一个整体,连接绳6一般采用钢丝绳。
结合图1,本发明的工作原理如下:
本发明的所有杠杆摆动组合装置7内三个杠杆摆动转化机构组成,三个杠杆摆动转化机构均同向并排布置,每个杠杆摆动组合装置7只设置一根动力输出轴8,且所有的动力输出轴8均位于同一轴线上,每个杠杆摆动组合装置7中的单向滑动转块12全部固定在同一传动轴11上,传动轴11上设置了两个杠杆齿轮11,杠杆齿轮11通过动力齿轮9持续不断地带动动力输出轴8旋转,每个单向滑动转块12分别焊接一支长100㎝的钢棒,在钢棒末端加置重物5,比如:钢块或水泥块;另外,杠杆齿轮11与动力齿轮9的齿数比为5:1,杠杆齿轮11的半径选用为10㎝,重物5的外边缘到传动轴11的距离与杠杆齿轮11的半径之比为10:1,这样杠杆摆动转化机构能够将重物转化为10倍或10倍以上的能量。
当初始动力设备2带动动力驱动装置运行,动力驱动装置通过钢丝绳提升杠杆摆动组合装置7中的重物5,重物5在钢丝绳的拉升下,被拉升至最高处(杠杆长臂3静态时垂直地面,一般拉升至与静态位置成155°的最高处)后开始回落,重物5借助地心引力带动传动轴11进行旋转,由于惯性作用,重物5可能往后多转了25°,也就是说,整个回落过程中杠杆齿轮11只转了0.5转(即155°+25°=180°),由于杠杆齿轮11与动力齿轮9的齿数比为5:1,这样整个回落过程是动力轴齿轮9则转了2.5转,假设重物5整个回落的时间为1秒,动力轴齿轮9的转速为:2.5转/秒*60秒=150转/分。
初始动力设备2(比如:2.5kw的电动机)开始通电运转后,通过三角皮带将动力传递到支撑轴17,支撑轴17通过联轴器16连接磁粉离合器18,磁粉离合器18又通过联轴器16连接
第二组杠杆摆动组合装置7的动力输出轴8连续旋转运行后,一方面通过联轴器16带动第四组杠杆摆动组合装置7的动力输出轴8连续旋转运行,从而实现了发电机1的运行发电;另一方面,第二组杠杆摆动组合装置7的动力输出轴8通过动力连接机构带动第二动力驱动装置14运行,通过连接绳6将第三组杠杆摆动组合装置7中的重物5提升到最高位置时,重物5触碰到上限摆动杆23,使得上限行程开关20处于断开的位置,下限行程开关19处于闭合的位置,这样第三组杠杆摆动组合装置7中的磁粉离合器18处于不通电状态,第三组杠杆摆动组合装置7中的重物5按照顺序落下,第四组杠杆摆动组合装置7中的磁粉离合器18处于通电而运转,将第四组杠杆摆动组合装置7中的重物5提升到最高位置;另外,当第三组杠杆摆动组合装置7中的重物5下落并触碰到下限摆动杆22时,使得下限行程开关19处于断开的位置,上限行程开关20处于闭合的位置,这样第四组杠杆摆动组合装置7中的磁粉离合器18处于不通电状态,第四组杠杆摆动组合装置7中的重物5也按照顺序落下,第三组杠杆摆动组合装置7中的磁粉离合器18又处于通电而运转,再次将第三组杠杆摆动组合装置7中的重物5提升到最高位置,依次循环类推,从而连续地驱动第四组杠杆摆动组合装置7的动力输出轴8旋转。
由上可知,本发明的初始动力设备2带动动力驱动装置运行,动力驱动装置通过钢丝绳提升杠杆摆动组合装置7中的重物5,重物5借助地心引力带动动力转化设备进行旋转,将重物5的能量转化为推动发电机1运转的机械能,机械能通过连接装置带动发电机1运行发电,由于杠杆摆动组合装置7由单数个杠杆摆动转化机构组成,且重物5的外边缘到传动轴的距离与杠杆齿轮的半径之比不小于10:1,这样能够将重物转化为10倍以上的能量;驱动系统可根据实际需要设置偶数组杠杆摆动组合装置7,能够将重物5转化的能量成倍地扩展,并可逐级升级,这样投入很少的初始动力,可成百倍的能量扩展,最后将所有的杠杆摆动组合装置进行并合,足以建立兆瓦级中小型发电站。可广泛应用于以下地点:
一、与现有的山区水力发电站合并利用
我国山区,有大大小小的水力发电站成千上万座,但每年的发电时间一般为三个月左右,其他时间为“枯水期”,它的发电量就很少,有的干脆停机。本发明的发电装置动力源是“地心引力”,不用水,可利用水力发电站现有的发电设备和电力并网系统,使此类“发电站”长年实现发电,也能使水力发电站的发电量增倍,很受水力发电站的欢迎。
二.可建造“海洋波浪能与地心引力”结合的海上“能源发电船”和“海上新能源捕捞船”,为节能减排,减少渔民的大量成本。
三.可在公路沿途建立小电站,设立“充电桩”,充当传统的“加油站”作用,大力推动新能源汽车的发展进程。
四.可在偏远山区、海上开发荒岛、设立“新能源发电站”,提供电力保证。
五.在旷野中建立中小型发电场,为电网源源不断输入电力,为国家能源建设提供动力、
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。