一種集成發(fā)電和儲能功能的樓梯裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于小型發(fā)電裝置領(lǐng)域，特別涉及一種集成發(fā)電和儲能功能的樓梯裝置。該樓梯裝置包括梯面勢能轉(zhuǎn)換部分、儲能水箱和雙層水箱；通過轉(zhuǎn)動梯面和連桿將行人的踩踏運動轉(zhuǎn)換為活塞桿的直線運動，再通過雙層水箱將氣壓轉(zhuǎn)換為液壓，雙層水箱可以帶動小型水輪機轉(zhuǎn)動從而發(fā)電，也可以進入高處的儲能水箱將水的勢能儲存，儲能水箱中的水也可以帶動小型水輪機轉(zhuǎn)動。本實用新型將行人上下樓時對樓梯面產(chǎn)生的微小震動轉(zhuǎn)變?yōu)榉容^大的直線往復(fù)運動，從而進行發(fā)電；將發(fā)電與儲能一體化；并實現(xiàn)了水的自動循環(huán)利用。
【專利說明】一種集成發(fā)電和儲能功能的樓梯裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于小型發(fā)電裝置領(lǐng)域，特別涉及一種集成發(fā)電和儲能功能的樓梯裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前有關(guān)樓梯發(fā)電裝置的研宄主要包括以下幾種:
[0003]一、利用人踩踏樓梯板面帶動齒輪轉(zhuǎn)動，再通過切割磁感線進行發(fā)電，這種裝置要求較高的齒輪傳動安裝精度，并且很難進行能量儲存，使用不方便；
[0004]二、針對滾動樓梯，利用人下樓梯時產(chǎn)生的重力勢能來發(fā)電，進而減少滾動樓梯的耗電量，這種裝置的滾動樓梯本身就要消耗能量，利用重力勢能只是減少能量消耗，無法達到節(jié)能環(huán)保的目的；
[0005]三、利用現(xiàn)有的壓電與壓敏裝置，當(dāng)人踏在樓梯板面上時，利用壓電與壓敏裝置來發(fā)電，這種裝置利用了現(xiàn)有的裝置，創(chuàng)新度不高，并且也需要用到磁切割等電力設(shè)備，本身的能量消耗大且無法儲存能量，節(jié)能環(huán)保效果不好。
[0006]申請?zhí)枮镃N201320346136的專利中主體構(gòu)想為在每一級樓梯臺階裝設(shè)踏板，在踏板下設(shè)計氣筒裝置，通過踏板帶動氣筒裝置來把氣體壓縮到相應(yīng)的儲氣罐中以利用氣體來直接發(fā)電，其主體的效果為:直接導(dǎo)致整個梯面的振動，對上樓的人體而言，人體下降幅度太大，上樓的穩(wěn)定性變差，此外壓氣的幅度小，技術(shù)方案的可行性差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有樓梯發(fā)電裝置中能量轉(zhuǎn)化不便，裝置復(fù)雜的問題，提供一種集成發(fā)電和儲能功能的樓梯裝置。
[0008]為解決上述問題，本實用新型的技術(shù)方案如下:該集成發(fā)電和儲能功能的樓梯裝置，若干級水平梯面和豎直梯面依次連接，包括梯面勢能轉(zhuǎn)換部分、儲能水箱和雙層水箱。
[0009]梯面勢能轉(zhuǎn)換部分位于水平梯面的下方。水平梯面的梯面空腔中安裝有轉(zhuǎn)動梯面，轉(zhuǎn)動梯面通過設(shè)在其中部的橫向的梯面轉(zhuǎn)軸與水平梯面轉(zhuǎn)動連接，轉(zhuǎn)動梯面的下表面設(shè)有若干連桿。位于水平梯面下方的豎直梯面的內(nèi)壁上安裝有氣缸，氣缸的尾部與豎直梯面通過氣缸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接，氣缸轉(zhuǎn)軸為水平方向。氣缸內(nèi)有活塞桿，活塞桿與連桿轉(zhuǎn)動連接。活塞桿上套有彈簧，彈簧的一端固定在氣缸的頂部，另一端固定在活塞桿上。氣缸的上方設(shè)有進氣口，氣缸的下方設(shè)有出氣口，進氣口和出氣口中均設(shè)有單向閥。進氣口與外界相通，出氣口與排氣管道連接，排氣管道與雙層水箱的下水箱的上部相連接。排氣管道上在靠近下水箱處設(shè)有控水閥門。
[0010]發(fā)電出水管道與下水箱相連通，小型水輪機設(shè)在發(fā)電出水管道出水口處。小型水輪機上方的發(fā)電出水管道上安裝限壓閥，當(dāng)發(fā)電出水管道中的壓強達到限壓閥的額定壓強時，限壓閥開啟；發(fā)電出水管道上靠近下水箱處安裝單向閥和控水閥門。
[0011]上水箱為一個頂部非密封的箱體，限壓閥只負責(zé)限壓直接相連的雙層水箱發(fā)電出水管道中的的水壓，而不需感知下水箱的水壓，下水箱中的水壓是提供發(fā)電出水管道中的的水壓的壓力來源。
[0012]雙層水箱的下水箱與上水箱通過連通管連接。連通管的中部安裝有第一電磁閥，第一電磁閥與第一水位控制保護器連接。第一水位控制保護器下部設(shè)有兩根導(dǎo)線，所述兩根導(dǎo)線分別與設(shè)置在下水箱箱體上的第一上水位探頭和第一下水位探頭相連。
[0013]下水箱的箱體上設(shè)有氣孔，氣孔內(nèi)安裝有第二電磁閥，第二電磁閥與第二水位控制保護器連接。第二水位控制保護器的下部設(shè)有兩根導(dǎo)線，所述兩根導(dǎo)線分別與下水箱箱體上的第二上水位探頭和第二下水位探頭連接。
[0014]所述下水箱通過儲能出水管道與儲能水箱連通，儲能水箱的出水管道與發(fā)電出水管道連接。儲能出水管道和出水管道上均設(shè)有單向閥和控水閥門。
[0015]所述第一上水位探頭在下水箱箱體上的安裝位置高于第一下水位探頭，第一上水位探頭感知水位是否達到預(yù)設(shè)的最大高度，第一下水位探頭感知水位是否達到預(yù)設(shè)的最低高度，并把感知到的信息傳給第一水位控制保護器。所述第二上水位探頭在下水箱箱體上的安裝位置高于第二下水位探頭，第二上水位探頭感知水位是否達到預(yù)設(shè)的最大高度，第二下水位探頭感知水位是否達到預(yù)設(shè)的最低高度，并把感知到的信息傳給第二水位控制保護器。
[0016]所述發(fā)電出水管道與下水箱的連接口位于下水箱的下部。
[0017]所述活塞桿通過銷軸與連桿轉(zhuǎn)動連接。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0019](I)本實用新型的梯面勢能轉(zhuǎn)換部分將人體上樓時對樓梯面產(chǎn)生的較為微小的震動轉(zhuǎn)變?yōu)榉容^大的氣缸中閥桿的直線往復(fù)運動，從而實現(xiàn)氣缸中氣體的吸收和排放；
[0020](2)本實用新型具有振動小、噪音低的優(yōu)點，相對以往的樓梯發(fā)電系統(tǒng)能顯著地減小對人體產(chǎn)生的不舒適感；
[0021](3)將氣壓變?yōu)樗畨簩崿F(xiàn)了在發(fā)電的同時能夠利用水能來存儲能量，以供在人少時使用，實現(xiàn)了直接發(fā)電與能量的存儲一體化；
[0022](4)氣壓直接改變?yōu)樗畨海瑤有⌒退啓C轉(zhuǎn)動，減少了能量的二次損失，對能量的利用率較高，并且實現(xiàn)了水的自動循環(huán)利用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1:本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2:梯面勢能轉(zhuǎn)換部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3:雙層水箱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖中標號:1一水平梯面，2—梯面勢能轉(zhuǎn)換部分，3—排氣管道，7—儲能出水管道，8一儲能水箱，9一出水管道，10一雙層水箱，11一發(fā)電出水管道，12一限壓閥，13一小型水輪機，14一豎直梯面，2-1—轉(zhuǎn)動梯面，2-2—進氣口，2-3—氣缸轉(zhuǎn)軸，2-4 —出氣口，2_5—氣缸，2-6—彈費，2-7—擋板，2-8—銷軸，2-9—活塞桿，2-10一連桿，2-11—梯面空腔，2-12一梯面轉(zhuǎn)軸，10-1 一連通管，10-2 一第一水位控制保護器，10-3 一第二電磁閥，10-4 一第一電磁閥，10-5—第一上水位探頭，10-6—第一下水位探頭，10-7—下水箱，10-8—氣孔，10-9—上水箱，10-10一第二上水位探頭，10-11一第二下水位探頭，10-12一第二水位控制保護器。

【具體實施方式】
[0027]下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步說明。
[0028]如圖1所示，一種集成發(fā)電和儲能功能的樓梯裝置，若干級水平梯面I和豎直梯面14依次連接，包括梯面勢能轉(zhuǎn)換部分、儲能水箱8和雙層水箱10。
[0029]如圖1和圖2所示，梯面勢能轉(zhuǎn)換部分位于水平梯面I的下方。水平梯面I的梯面空腔2-11中安裝有轉(zhuǎn)動梯面2-1，轉(zhuǎn)動梯面2-1通過設(shè)在其中部的橫向的梯面轉(zhuǎn)軸2-12與水平梯面I轉(zhuǎn)動連接，轉(zhuǎn)動梯面2-1的下表面設(shè)有兩個連桿2-10。位于水平梯面I下方的豎直梯面14的內(nèi)壁上安裝有氣缸2-5，氣缸2-5的尾部與豎直梯面14通過氣缸轉(zhuǎn)軸2_3轉(zhuǎn)動連接，氣缸轉(zhuǎn)軸2-3為水平方向。氣缸2-5內(nèi)有活塞桿2-9，活塞桿2-9與連桿2_10通過銷軸2-8轉(zhuǎn)動連接?；钊麠U2-9上套有彈簧2-6，彈簧2-6的一端固定在氣缸2_5的頂部，另一端與活塞桿2-9上的擋板2-7固定。氣缸2-5的上方設(shè)有進氣口 2-2，氣缸2_5的下方設(shè)有出氣口 2-4。進氣口 2-2和出氣口 2-4中均設(shè)有單向閥。進氣口 2-2與外界相通，出氣口 2-4與排氣管道3連接，排氣管道3與雙層水箱10的下水箱10-7的上部相連接。排氣管道3上在靠近下水箱10-7處設(shè)有控水閥門。
[0030]發(fā)電出水管道11與下水箱10-7相連通，小型水輪機13設(shè)在發(fā)電出水管道11出水口處；，發(fā)電出水管道11與下水箱10-7的連接口位于下水箱10-7的下部。小型水輪機13上方的發(fā)電出水管道11上安裝限壓閥12，當(dāng)發(fā)電出水管道11中的壓強達到限壓閥12的額定壓強時，限壓閥12開啟。發(fā)電出水管道11上靠近下水箱10-7處安裝單向閥和控水閥門。
[0031]雙層水箱10的下水箱10-7與上水箱10-9通過連通管10_1連接。連通管10_1的中部安裝有第一電磁閥10-4，第一電磁閥10-4與第一水位控制保護器10-2連接。第一水位控制保護器10-2下部設(shè)有兩根導(dǎo)線，所述兩根導(dǎo)線分別與設(shè)置在下水箱10-7箱體上的第一上水位探頭10-5和第一下水位探頭10-6相連。
[0032]下水箱10-7的箱體上設(shè)有氣孔10-8，氣孔10_8內(nèi)安裝有第二電磁閥10_3，第二電磁閥10-3與第二水位控制保護器10-12連接。第二水位控制保護器10-12的下部設(shè)有兩根導(dǎo)線，所述兩根導(dǎo)線分別與下水箱10-7箱體上的第二上水位探頭10-10和第二下水位探頭10-11連接。
[0033]所述下水箱10-7通過儲能出水管道7與儲能水箱8連通，儲能水箱8的出水管道9與發(fā)電出水管道11連接。儲能出水管道7和出水管道9上均設(shè)有單向閥和控水閥門。
[0034]所述第一上水位探頭10-5在下水箱10-7箱體上的安裝位置高于第一下水位探頭10-6，第一上水位探頭10-5感知水位是否達到預(yù)設(shè)的最大高度，第一下水位探頭10-6感知水位是否達到預(yù)設(shè)的最低高度，并把感知到的信息傳給第一水位控制保護器10-2。所述第二上水位探頭10-10在下水箱10-7箱體上的安裝位置高于第二下水位探頭10-11，第二上水位探頭10-10感知水位是否達到預(yù)設(shè)的最大高度，第二下水位探頭10-11感知水位是否達到預(yù)設(shè)的最低高度，并把感知到的信息傳給第二水位控制保護器10-12。
[0035]所述活塞桿2-9通過銷軸2-8與連桿2_10轉(zhuǎn)動連接。
[0036]本實用新型的工作過程為:
[0037]I)直接發(fā)電:
[0038]關(guān)閉儲能出水管道I和出水管道9上的控水閥門，當(dāng)行人踏上樓梯的水平梯面I時，轉(zhuǎn)動梯面2-1繞梯面轉(zhuǎn)軸2-12轉(zhuǎn)動，連桿2-10隨之?dāng)[動，帶動活塞桿2-9向豎直梯面14方向運動從而壓縮氣缸2-5中的空氣，使空氣進入排氣管道3。
[0039]當(dāng)行人脫離這階水平梯面I時，活塞桿2-9就會在彈簧2-6的作用下，向遠離豎直梯面14的方向運動，氣缸2-5吸入外界空氣。
[0040]進入排氣管道3內(nèi)的空氣，通過單向閥進入雙層水箱10的下水箱10-7中，當(dāng)發(fā)電出水管道11中水的壓強達到限壓閥12的額定壓強時，限壓閥12開啟，發(fā)電出水管道11中的水帶動小型水輪機13轉(zhuǎn)動并發(fā)電。
[0041]當(dāng)雙層水箱10中的下水箱10-7中的水位到達第二下水位探頭10-11的極限時，發(fā)送水位信號給第二水位控制保護器10-12，第二水位控制保護器10-12控制第二電磁閥10-3打開，把下水箱10-7中的氣體釋放到外界。同時下水箱10-7中的第一下水位探頭10-6感應(yīng)到水位達到下極限時，發(fā)送水位信號給第一水位控制保護器10-2，第一水位控制保護器10-2控制第一電磁閥10-4打開，把上水箱10-9的水通過連通管10-1流入下水箱10-7中，使雙層水箱10中水的循環(huán)利用。
[0042]2)儲能過程:
[0043]關(guān)閉發(fā)電出水管道11和出水管道9上的控水閥門，空氣通過排氣管道3進入下水箱10-7，水箱10-7中的壓強逐漸變大進而將下水箱10-7中的水壓入儲能出水管道7，然后進入儲能水箱8中進行存儲。
[0044]當(dāng)需利用儲能水箱8中存儲的水能時，打開出水管道9上的控水閥門，儲能水箱8中的水便會經(jīng)發(fā)電出水管道11流入小型水輪機13，從而帶動水輪機13轉(zhuǎn)動發(fā)電。
【權(quán)利要求】
1.一種集成發(fā)電和儲能功能的樓梯裝置，若干級水平梯面(I)和豎直梯面(14)依次連接，其特征在于，包括梯面勢能轉(zhuǎn)換部分、儲能水箱(8)和雙層水箱(10); 梯面勢能轉(zhuǎn)換部分位于水平梯面(I)的下方；水平梯面(I)的梯面空腔(2-11)中安裝有轉(zhuǎn)動梯面(2-1)，轉(zhuǎn)動梯面(2-1)通過設(shè)在其中部的橫向的梯面轉(zhuǎn)軸(2-12)與水平梯面(I)轉(zhuǎn)動連接，轉(zhuǎn)動梯面(2-1)的下表面設(shè)有若干連桿(2-10);位于水平梯面(I)下方的豎直梯面(14)的內(nèi)壁上安裝有氣缸(2-5)，氣缸(2-5)的尾部與豎直梯面(14)通過氣缸轉(zhuǎn)軸(2-3)轉(zhuǎn)動連接，氣缸轉(zhuǎn)軸(2-3)為水平方向；氣缸(2-5)內(nèi)有活塞桿(2-9)，活塞桿(2-9)與連桿(2-10)轉(zhuǎn)動連接；活塞桿(2-9)上套有彈簧(2-6)，彈簧(2_6)的一端固定在氣缸(2-5)的頂部，另一端固定在活塞桿(2-9)上；氣缸(2-5)的上方設(shè)有進氣口(2-2)，氣缸(2-5)的下方設(shè)有出氣口(2-4)，進氣口(2-2)和出氣口(2-4)中均設(shè)有單向閥；進氣P (2-2)與外界相通，出氣口 (2-4)與排氣管道(3)連接，排氣管道(3)與雙層水箱(10)的下水箱(10-7)的上部相連接；排氣管道(3)上在靠近下水箱(10-7)處設(shè)有控水閥門； 發(fā)電出水管道(11)與下水箱(10-7)相連通，小型水輪機(13)設(shè)在發(fā)電出水管道(11)出水口處；小型水輪機(13)上方的發(fā)電出水管道(11)上安裝限壓閥(12);發(fā)電出水管道(11)上靠近下水箱(10-7)處安裝單向閥和控水閥門； 雙層水箱(10)的下水箱(10-7)與上水箱(10-9)通過連通管(10-1)連接；連通管(10-1)的中部安裝有第一電磁閥(10-4)，第一電磁閥(10-4)與第一水位控制保護器(10-2)連接；第一水位控制保護器(10-2)下部設(shè)有兩根導(dǎo)線，所述兩根導(dǎo)線分別與設(shè)置在下水箱(10-7)箱體上的第一上水位探頭(10-5)和第一下水位探頭(10-6)相連； 下水箱(10-7)的箱體上設(shè)有氣孔(10-8)，氣孔(10-8)內(nèi)安裝有第二電磁閥(10-3)，第二電磁閥(10-3)與第二水位控制保護器(10-12)連接；第二水位控制保護器(10-12)的下部設(shè)有兩根導(dǎo)線，所述兩根導(dǎo)線分別與下水箱(10-7)箱體上的第二上水位探頭(10-10)和第二下水位探頭(10-11)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成發(fā)電和儲能功能的樓梯裝置，其特征在于，所述下水箱(10-7)通過儲能出水管道(7)與儲能水箱(8)連通，儲能水箱(8)的出水管道(9)與發(fā)電出水管道(11)連接；儲能出水管道(7)和出水管道(9)上均設(shè)有單向閥和控水閥門。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成發(fā)電和儲能功能的樓梯裝置，其特征在于，所述第一上水位探頭(10-5)在下水箱(10-7)箱體上的安裝位置高于第一下水位探頭(10-6);所述第二上水位探頭(10-10)在下水箱(10-7)箱體上的安裝位置高于第二下水位探頭(10-11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成發(fā)電和儲能功能的樓梯裝置，其特征在于，所述發(fā)電出水管道(11)與下水箱(10-7)的連接口位于下水箱(10-7)的下部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成發(fā)電和儲能功能的樓梯裝置，其特征在于，所述活塞桿(2-9)通過銷軸(2-8)與連桿(2-10)轉(zhuǎn)動連接。
【文檔編號】F03G5/02GK204186542SQ201420684047
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】段巍, 曹應(yīng)平, 龐圣養(yǎng), 陳杰, 雒富強, 陳文東, 謝工力, 肖遙 申請人:華北電力大學(xué)（保定）