一种融雪地毯的制作方法

本发明属于路面融雪除冰技术领域，具体涉及一种自压发电发热的融雪地毯。

背景技术：

常规的融雪化冰主要采用喷洒化学融雪剂、机械铲雪、人工铲雪等方法，喷洒化学融雪剂对路面的损害严重且易造成环境污染，机械铲雪难以对人行道及人群密集场所的积雪进行有效的处理，而人工铲雪效率低下，这些常规措施难以满足当代社会的需求；新型的融雪消冰方式主要采用电加热融雪毯或融雪板，但这种普通的融雪毯对能源的消耗十分巨大。故开发一种耐久性好、能量收集及转化效率高的压电发电融雪毯，具有十分重要的意义。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种自压发电发热的融雪地毯，将压电发电与融雪毯相结合，可有效利人在行走过程中的机械能，降低能源消耗。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种融雪地毯，所述融雪地毯的上表面设置有多个弹性凸起，融雪地毯下表面设置有多个吸附装置，所述融雪地毯上表面与下表面的夹层之间设置有多个自压发电发热设备；

所述自压发电发热设备包括上部发热单元及下部发电单元，所述上部发热单元包括承载板、发热装置及弹性垫，所述弹性垫设置于承载板下，承载板与弹性垫之间设置有发热装置，所述弹性垫中轴线上加工有竖向的第一通孔，第一通孔内设置传动轴，传动轴的一端固定于承载板上；

所述下部发电单元包括柱状的第一发电体和柱状的第二发电体，第二发电体套于第一发电体的中轴线上；所述第一发电体为空心结构，第一发电体的外壁和内壁之间设有极性不同的磁铁，沿所述第一发电体的内壁一周竖向设置有多个第一压电片；

所述第二发电体为具有上底面和下底面的空心结构，第二发电体的内部围绕着内壁设置有多层水平的圆形压电片，在圆形压电片的下部围绕着内壁设置有涡卷弹簧，第二发电体中轴线上设置有旋转轴，旋转轴与涡卷弹簧相连接，沿所述第二发电体的外壁一周竖向设置有多个第二压电片，所述第二压电片外侧设置有金属框，第二发电体的上底面加工有矩形开口，弹性垫与第二发电体固定，所述矩形开口正对传动轴，当第二发电体旋转时，第一压电片与第二压电片不完全接触。

融雪地毯上表面与下表面的夹层之间贴近上表面处从上至下设置有防水层及发热层，发热层内部设有温控装置；

所述承载板包括上承载板和下承载板，上承载板和下承载板之间设置有麦饭石，麦饭石嵌于发热装置上；

弹性垫外侧一周设置有电能储存器；

在融雪毯内部自压发电发热设备四周填充有弹性物质；

第一发电体和第二发电体上共同设置有顶板，顶板上加工有第一凹槽，第一凹槽与弹性垫相契合，第一凹槽上加工有与第一通孔相契合的第二通孔，第一发电体和第二发电体下共同设置有底板，底板上加工有与旋转轴契合的第二凹槽，第二凹槽两侧加工有限位槽；

第一通孔两侧加工有导线孔，所述导线孔贯穿顶板；

第二发电体的内壁上设置有多个卡槽；

所述第一压电片和第二压电片均通过单点夹持装置固定，所述单点夹持装置为呈l型的片状物；

发热装置包括电热丝，吸附装置包括吸盘，弹性凸起包括多个相连的弹性圆柱状物，

所述圆形压电片包括环状封闭相连的多个三角形压电片；

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

(ⅰ)本发明通过高效的电能转换装置，将其与融雪毯相结合，将机械能高效的转换为电能，进行自发电加热融雪，可有效收集、利用人们行走过程中产生的机械能，降低不可再生能源的消耗、促进社会的可持续发展。

(ⅱ)通过外部荷载下压使传动轴向下移动，通过与之相吻合的矩形开口，使第二发电体旋转，同时第一压电片与第二压电片相互接触，发生形变而发电；第二发电体旋转的过程中金属框通过切割磁感线发电；圆形压电片通过传动轴向下移动发生变形发电；第二发电体旋转的同时，同时会使涡卷弹簧紧缩，当外部荷载消失时，第二发电体反方向旋转发电；通过四重发电的结合，可使发电量大幅度提高，从而提高发电效率。

(ⅲ)本发明通过发电片点夹持及其发电方式有机结合，同时触发，使其发电量显著提高。

(ⅳ)本发明用于发电的主要原件均可替换，维修、回收方便，发电片的变形均通过合理的方式进行了限制，防止其因变形过大而产生破坏，且通过设置麦饭石对电热丝进行保护，延长电热丝使用寿命，增加装置的耐久性。

(ⅴ)本发明运用导热和储热性能好的麦饭石，对发热层进行均匀传热，且通过行走时与发热的麦饭石接触，可以促进人的血液循环、缓解疲劳、提高免疫力。

(ⅵ)本发明中包含的承载板、顶板、底板、柱形固定发电装置外夹层、柱形可旋转装置均采用强度高、密度小、性能好的plc材料，从而大幅度降低融雪毯的质量。

附图说明

图1是融雪地毯上表面结构示意图；

图2是融雪地毯下表面结构示意图；

图3是融雪地毯内部结构示意图；

图4是融雪地毯内部加热层结构示意图；

图5是自压发电发热设备的剖面结构示意图；

图6是承载板整体结构示意图；

图7是弹性垫整体结构示意图；

图8是固定的第一发电体整体结构示意图；

图9是可旋转的第二发电体外部整体结构示意图；

图10是可旋转的第二发电体内部结构示意图；

图11是圆形发电片状发电装置整体结构示意图；

图12是单电夹持装置结构示意图；

图13是顶板主视图；

图14是顶板俯视图；

图15是底板主视图；

图16是底板俯视图。

图中各标号的含义为：

1—弹性凸起，2—吸附装置，3—自压发电发热设备，4—防水层，5—发热层，6—温控装置，7—电能储存器，8—弹性物质，9—顶板，10—底板，11—单点夹持装置；

3-1—上部发热单元；3-1-1—承载板，3-1-2—弹性垫，3-1-3—发热装置，3-1-4—第一通孔，3-1-5—传动轴，3-1-6—上承载板，3-1-7—下承载板，3-1-8—麦饭石，3-1-9—导线孔；

3-2—下部发电单元；3-2-1—第一发电体，3-2-2—第二发电体，3-2-3—磁铁，3-2-4—第一压电片，3-2-5—圆形压电片，3-2-6—涡卷弹簧，3-2-7—旋转轴，3-2-8—第二压电片，3-2-9—金属框，3-2-10—矩形开口，3-2-11—卡槽；

9-1—第一凹槽，9-2—第二通孔；10-1—第二凹槽，10-2—限位槽。

以下结合附图对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

本发明可广泛用于道路人行道及其他人群密集场所，其能量转换效率高，发电量大、发电效率高，主要原件均可替换，维修、回收方便，耐久性高，融雪毯可折叠占用空间小、质轻且有益于健康。

实施例1：

遵从上述技术方案，如图1至图15所示，本实施例给出一种融雪地毯，融雪地毯的上表面设置有多个弹性凸起1，可实现快速排水，并可提高融雪地毯表面摩擦力，融雪地毯下表面设置有多个吸附装置2，保证融雪地毯紧贴地面，防止其滑动，融雪地毯上表面与下表面的夹层之间设置有多个自压发电发热设备3，该设备可实现利用自压产电发热从而融雪。

自压发电发热设备3包括上部发热单元3-1及下部发电单元3-2，上部发热单元3-1包括承载板3-1-1，承载板3-1-1下设置有弹性垫3-1-2，承载板3-1-1与弹性垫3-1-2之间设置有发热装置3-1-3，弹性垫3-1-2中轴线上加工有竖向的第一通孔3-1-4，第一通孔3-1-4内设置传动轴3-1-5，传动轴3-1-5的一端固定于承载板3-1-1上，当给承载板3-1-1施加向下的压力时，传动轴3-1-5向下运动；通过弹性垫3-1-2的弹性以及涡卷弹簧3-2-6的反方向旋转，将上部发热单元3-1恢复原位。

下部发电单元3-2包括柱状的第一发电体3-2-1和柱状的第二发电体3-2-2，第二发电体3-2-2套于第一发电体3-2-1的中轴线上；第一发电体3-2-1为空心结构，第一发电体3-2-1的外壁和内壁之间设有极性不同的磁铁3-2-3产生电磁场，外壁和内壁之间可均匀对半的设置n极磁铁和s极磁铁，沿第一发电体3-2-1的内壁一周竖向设置有多个第一压电片3-2-4，第一压电片3-2-4为发电装置。第二发电体3-2-2为具有上底面和下底面的空心结构，第二发电体3-2-2的内部围绕着内壁设置有多层水平的圆形压电片3-2-5，为发电装置，在圆形压电片3-2-5的下部围绕着内壁设置有涡卷弹簧3-2-6，第二发电体3-2-2中轴线上设置有旋转轴3-2-7，旋转轴3-2-7与涡卷弹簧3-2-6相连接，沿第二发电体3-2-2的外壁一周竖向设置有多个第二压电片3-2-8，为发电装置，第二压电片3-2-8外侧设置有金属框3-2-9，第二发电体3-2-2的上底面加工有矩形开口3-2-10，弹性垫3-1-2与第二发电体3-2-2固定，矩形开口3-2-10正对传动轴3-1-5，当第二发电体3-2-2旋转时，第一压电片3-2-4与第二压电片3-2-8不完全接触。通过外部荷载下压承载板3-1-1，使传动轴3-1-5向下移动，通过与之相吻合的矩形开口3-2-10，使第二发电体3-2-2旋转，使第一压电片3-2-4与第二压电片3-2-8相互接触，发生形变而发电；此外，第二发电体3-2-2旋转的过程中金属框3-2-9通过切割磁感线发电；还有，圆形压电片3-2-5通过传动轴3-1-5向下移动发生变形发电；通过三种发电方式的结合，可使发电量大幅度提高；最后，第二发电体3-2-2旋转的同时，同时会使涡卷弹簧3-2-6紧缩，当外部荷载消失时，第二发电体3-2-2反方向旋转，再次发电，进一步增加发电量。第二发电体3-2-2通过螺栓固定为一个整体，以便于传动轴3-1-5带动第二发电体3-2-2旋转。

弹性垫3-1-2外侧一周设置有电能储存器7；融雪地毯上表面与下表面的夹层之间贴近上表面处从上至下设置有防水层4及发热层5，防水层4起到防水作用，发热层5内部设有温控装置6，当融雪地毯达到一定温度时就会与电热网断开，多余的电量存入电能存储器7中。

承载板3-1-1包括上承载板3-1-6和下承载板3-1-7，上承载板3-1-6和下承载板3-1-7之间设置有麦饭石3-1-8，麦饭石3-1-8嵌于发热装置3-1-3上，麦饭石3-1-8一方面对电热丝进行保护，另一方面，人在行走时与发热的麦饭石接触，可以促进人的血液循环、缓解疲劳、提高免疫力。

在融雪毯内部自压发电发热设备3四周填充有弹性物质8，起到缓冲作用，防止重压下自压发电发热设备3遭到破坏。

第一发电体3-2-1和第二发电体3-2-2上共同设置有顶板9，顶板9与下部发电单元3-2可螺栓加强固定，顶板9上加工有第一凹槽9-1，第一凹槽9-1与弹性垫3-1-2相契合，卡住固定好弹性垫3-1-2，第一凹槽9-1上加工有与第一通孔3-1-4相契合的第二通孔9-2，使得传动轴可顺利穿过顶板9。顶板9上可再加工一些通孔用于放置导线，将其与电能储存器7连接。第一发电体3-2-1和第二发电体3-2-2下共同设置有底板10，底板10上加工有与旋转轴3-2-7契合的第二凹槽10-1，与旋转轴3-2-7相吻合，第二凹槽10-1两侧加工有限位槽10-2将第二发电体3-2-2固定于底板10。

第一通孔3-1-4两侧加工有导线孔3-1-9，导线孔3-1-9贯穿顶板9，这样导线与发热装置3-1-3连接；第二发电体3-2-2的内壁上设置有多个卡槽3-2-11，主要起固定作用。

第一压电片3-2-4和第二压电片3-2-8均通过单点夹持装置11固定，单点夹持装置11为呈l型的片状物，单点夹持装置11成对使用，其一侧均通过螺栓与其他物体固定，另一侧配合夹住压电片，单点夹持装置11的使用可提高其发电效率，且可替换。

发热装置3-1-3包括电热丝，获取容易，成本低，吸附装置2包括吸盘，弹性凸起1包括多个相连的弹性圆柱状物，圆形压电片3-2-5包括环状封闭相连的多个三角形压电片，发电效率高。

本发明的装置安装及试验步骤如下：

(1)将磁性强、耐久性好、极性不同的铷铁硼磁体填入第一发电体的外壁与内壁之间，第一压电片插入单点夹持装置之中，通过螺栓进行紧固。

(2)第二发电体是一个拼装结构，其外部结构由两部分组成，首先取用一部分，将圆形压电片发电装置、涡卷弹簧分别插入相应的卡槽，将旋转轴从第二发电体底部插入并穿过涡卷弹簧，且与涡卷弹簧相连接，然后使用另一部分与之紧扣，并通过螺栓紧固。将第二压电片、金属框用夹持装置单点夹持装置紧固。

(3)将第二发电体插入第一发电体内部，并将顶板、底板分别固定于第二发电体的上部和下部，并将其内部的导线从相应的预留导线孔穿出。

(4)将弹性垫、电能存储器固定于顶板相应位置，把承载板置于弹性垫之上，并通过传动轴插入第一通孔进行限位。

(5)对装配完整的单元进行电量输出进行测试，并将其按照一定的间距布设固定于融雪地毯内部。

测试实例

选用16个适于第一发电体、8个适于第二发电体外侧、12个适于第二发电体腔内的1mm厚压电片装入装置中进行发电效果测试。按照以上步骤进行装配，将装置放入mts动态伺服液压试验系统，对装置的位子进行固定，在其上部安装与承载板尺寸相符的压头，加载频率为0.2hz的0.3kn、0.4kn、0.5kn、0.6kn的冲击力，分别模拟体重为30kg、40kg、50kg、60kg的行人，进行发电效果测试。测试结果如下表所示。

由上表可知，本装置的经过多次重复试验后，压电片均保持完好，耐久性强。