專利名稱：路面壓電式無污染發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于動力機(jī)械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，發(fā)電裝置所采取的能源多種。其中使用燃料的火力發(fā)電存在污染問題，水力發(fā)電只能用于江河地段，原子能發(fā)電復(fù)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(fēng)能、海洋能、地?zé)崮艿?。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(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是創(chuàng)立一種與現(xiàn)有各種能源均不同的新能源利用途徑。這種新能源既不屬于礦物資源也不屬于自然能源或原子能，而是充分利用人們生活、生產(chǎn)活動和交通運(yùn)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(shù)問題是利用各種車輛行駛時對路面壓力。將使其作用于具有壓電效應(yīng)的元件上，轉(zhuǎn)換為電力輸出，構(gòu)成路面壓電式無污染發(fā)電裝置。
圖1、圖2是本實用新型的技術(shù)方案。其中圖1是結(jié)構(gòu)布置圖。整個裝置位于道路路面(1)下方的凹坑內(nèi)。凹坑頂部由路面覆蓋板(2)全部覆蓋，周邊與路面疊合密封并略高于道路路面(約高出1～2厘米)。防止雨雪、沙土等浸入。
路面覆蓋板下面連接框架(3)和緩沖密封板(4)。其中框架剛性固定于凹坑上方四周，緩沖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(nèi)基礎(chǔ)(11)的支承座(10)上。組成整個發(fā)電裝置，同時凹坑內(nèi)部與外界連接有排污管(12)、電纜管(13)和通風(fēng)管(14)。電纜管內(nèi)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(tǒng)，由壓電元件組(7)。引出接線(15)，整流器及斬波器充電系統(tǒng)(16)，蓄電池組(17)，調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)(18)，逆變器(19)，負(fù)載(20)組成。這一部份屬于普通電子電力供電系統(tǒng)技術(shù)，其原理也與普通相應(yīng)供電技術(shù)相同。
本實用新型第一特征是本裝置由路面覆蓋板(2)下方凹坑、凹坑內(nèi)基礎(chǔ)(11)、支承座(10)和發(fā)電裝置組成，發(fā)電裝置位于道路路面下方的凹坑內(nèi)。凹坑內(nèi)基礎(chǔ)(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于縱梁及橫梁之間，緩沖密封板(4)位于橫梁(5)上，路面覆蓋板(2)位于頂部。
第二特征是兩根縱梁(9)平行于道路行進(jìn)方面，其上面各根橫梁平行排列并垂直于道路行進(jìn)方向。
第三特征是多層疊合壓電片位于每個壓電元件組(7)的內(nèi)部，連接電線引線。
各個另件的連接方式，路面覆蓋板、緩沖密封板、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(chǔ)之間均為緊固連接、整個裝置無機(jī)械傳動和大運(yùn)動另件。同時對沖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(jié)構(gòu)布置(三視)圖。圖中1-道路路面、2-路面覆蓋板、3-框架、4-緩沖密封板、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(nèi)基礎(chǔ)、12-排污管、13-電纜管、14-通風(fēng)管。
圖2a及2b是本發(fā)明的電氣接線及控制系統(tǒng)方框圖。圖中15-接線，16-整流器及斬波器充電系統(tǒng)，17-蓄電池組，18-調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，19-逆變器，20-負(fù)載。
具體實施方案本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，當(dāng)車輛沿道路行駛于本裝置路面板上時(如圖1虛線所示)，沿行進(jìn)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(dǎo)致元件組內(nèi)部的疊合多層壓電片形變。由于這些壓電片材料的壓電效應(yīng)。使這短時作用的壓力P1、P2轉(zhuǎn)換成電荷。通過適當(dāng)?shù)倪B接電路引線輸出。當(dāng)車輪脫離此橫梁，彈性板及壓電元件組上后。它又彈性恢復(fù)原狀，電荷為零。由此各個壓電元件組依次產(chǎn)生的電荷構(gòu)成頻率及大小均變化的交流電源。
這樣產(chǎn)生的交流電源的電氣控制系統(tǒng)(圖2、a及圖2、b)，通過接線(15)與整流器及斬波器充電系統(tǒng)(16)，轉(zhuǎn)變成適當(dāng)?shù)某潆婋娏?。?jīng)蓄電池組(17)逆變器系統(tǒng)(19)，轉(zhuǎn)變成適當(dāng)?shù)慕涣麟姙樨?fù)載(20)供電。整個裝置由調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)(18)加以調(diào)節(jié)控制。供電方式與已有技術(shù)相同。
本實用新型裝置位于交通頻繁往復(fù)車輛很多直行路段。往復(fù)車輛愈多、重量愈大。產(chǎn)生電力的頻率及輸出功率也愈大。配合蓄電池組等現(xiàn)代已有電力-電子控制供電系統(tǒng)，可實現(xiàn)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(fā)明的一個實施例名稱路面壓電式無污染發(fā)電裝置平均功率4KW(全天候供電)。
有效作用面積長8m寬6m，可用于兩排車輛(同向或?qū)ο?同時運(yùn)行。
蓄電池組電壓及總?cè)萘?4V 20000AH最大承載(車輛)重量12t各橫梁中心距160mm橫梁數(shù)量50壓電元件組數(shù)量100組每組壓電元件組中壓電片數(shù)80片供電輸出單相AC 220V本發(fā)明的優(yōu)點是1、本發(fā)明與現(xiàn)有的各種發(fā)電能源不同。它直接利用車輛行駛時對地面的壓力發(fā)電，不影響交通運(yùn)輸，無污染，不消耗其他礦物能源和自然能源，建造于各種公路及城鄉(xiāng)道路上，基本不受地理環(huán)境及氣候等限制。便于實施。
2、本發(fā)明建于道路下面不需廠房。而配套的蓄電池組及控制供電系統(tǒng)。只需一間相對較小的配電間，所需土地面積比其它發(fā)電裝置少的多。沿路到處均可建立。而控制供電系統(tǒng)，可應(yīng)用已有技術(shù)，容易實現(xiàn)。
3、由于本發(fā)明不消耗燃料和其他能源物質(zhì)，整個裝置沒有傳動部件，結(jié)構(gòu)簡單可靠，噪音很小。一般不需要專門維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用比小型水力發(fā)電太陽能發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電等約低1/2以上。比火力發(fā)電及內(nèi)燃機(jī)發(fā)電更低很多。
本發(fā)明作為一種新的清潔的發(fā)電電源，可用于城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、甚至邊遠(yuǎn)山區(qū)公路沿線和公路橋梁路面下。一條路上即可排列設(shè)置很多本實用新型裝置，成為分散于各地，各點小型發(fā)電設(shè)備。
權(quán)利要求1.一種路面壓電式無污染發(fā)電裝置，其特征在于整個由路面覆蓋板、其下方凹坑、基礎(chǔ)、支承座和發(fā)電裝置組成，凹坑內(nèi)基礎(chǔ)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、下彈性墊位于縱梁及其上橫梁之間，緩沖密封板位于橫梁上，路面覆蓋板位于頂部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于縱梁平行于道路行進(jìn)方向，各根平行的橫梁垂直于道路行進(jìn)方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于多層疊合壓電片位于每個壓電元件組(7)內(nèi)，連接引線引出。
專利摘要屬于動力機(jī)械領(lǐng)域，特征是本裝置位于路下的凹坑內(nèi)的基礎(chǔ)上安裝有支承座、縱梁、各個彈性板、壓電元件組、橫梁等部件，上部框架及緩沖密封板并以路面覆蓋，車輛行駛其上時的壓力，通過壓電元件的壓電效應(yīng)，轉(zhuǎn)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，占地面積小，投資只及同等太陽能發(fā)電的1/4－1/5。運(yùn)行費(fèi)用低1/2以上，使用方便。廣泛用于城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、山區(qū)道路沿線各個路段，應(yīng)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(yōu)先權(quán)日2002年7月29日
發(fā)明者雷良榆 申請人:雷良榆