一种隧道活塞风安全发电装置

1.本实用新型涉及可再生能源高效利用技术领域，特别是涉及一种隧道活塞风安全发电装置。


背景技术：

2.随着科学技术和世界经济的高速发展，人类社会对交通业的要求也越来越高。地铁列车以其载客量大、堵塞率低、快速准点、低能耗、污染小等特点成为城市交通运输的主力军。尤其是近年来，我国经济实力稳步提升，城市化进程不断加快，交通运输业的变化也日新月异。截至2018年底，共有35个城市开通城轨交通运营线路185条，运营线路总长度5761.4公里。按线路铺设方式来分，地下线3639.8公里，占比63.2％；地面线833.6公里，占比14.4％；高架线1288公里，占比22.4％。地铁的发展突飞猛进，对地铁隧道活塞风的研究也日渐增多。利用地铁隧道风力发电是一种新的能源利用形式，但并未对活塞风的利用做细致的研究。关于活塞风能的具体利用还需深入的钻研。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种隧道活塞风安全发电装置，以解决上述问题，利用列车通过隧道产生的活塞风进行发电，实现可再生能源的高效利用的目的。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
5.一种隧道活塞风安全发电装置，包括发电子系统，所述发电子系统电性连接有蓄电子系统，所述发电子系统电性连接有控制系统，所述控制系统与所述蓄电子系统电性连接；
6.所述发电子系统包括风机，所述风机固定安装在隧道的内侧壁上，所述风机扇叶的轴线平行于风向，所述风机传动连接有齿轮箱，所述齿轮箱的输出端传动连接有发电机的输入端，所述发电机的输出端电性连接有电力电子设备，所述电力电子设备与所述蓄电子系统电性连接。
7.优选的，所述蓄电子系统包括变压器，所述变压器与所述电力电子设备电性连接，所述变压器电性连接有电网，所述电网电性连接有蓄电池。
8.优选的，所述控制系统电性连接有用于检测所述齿轮箱输出端转速的转速传感器，所述控制系统与所述电力电子设备电性连接。
9.优选的，所述蓄电池与所述控制系统电性连接，所述蓄电池电性连接有负载。
10.优选的，所述齿轮箱内设置有大齿轮，所述大齿轮转动连接在所述齿轮箱内，所述大齿轮啮合有小齿轮，所述小齿轮转动连接在所述齿轮箱内，所述风机的输出轴伸入所述齿轮箱内且与所述大齿轮同轴固接，所述发电机的输入轴伸入所述齿轮箱内且与所述小齿轮同轴固接。
11.优选的，所述风机的扇叶数量优选为3片，3片所述扇叶周向等间隔设置，所述扇叶呈柳叶型，所述扇叶与所述风机的轴线之间的夹角为45
°
，所述扇叶中部最宽处为30mm，所
述扇叶厚度为1mm。
12.优选的，所述大齿轮与所述小齿轮的齿数比优选为2：1。
13.本实用新型具有如下技术效果：
14.本实用新型在使用时，能够基于发电子系统和蓄电子系统对地铁车站隧道内不稳定的活塞风进行充分回收利用，将不稳定的风能变为稳定的电能；发电子系统和蓄电子系统对地铁车站隧道内不稳定的活塞风进行充分回收利用，通过齿轮变速，提高了风能的利用效率。本实用新型在保证地铁列车运行安全可靠的基础上，地铁运行产生的活塞风力达到了发电要求，支持隧道广告箱的照明需要的目的。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型结构线路图；
17.图2为本实用新型齿轮箱俯视图；
18.图3为本实用新型安装方式图；
19.其中，1、风机；2、齿轮箱；3、发电机；4、电力电子设备；5、变压器；6、电网；7、蓄电池；8、负载；9、控制系统；10、大齿轮；11、小齿轮。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
22.参照图1-3，本实用新型提供一种隧道活塞风安全发电装置，包括发电子系统，发电子系统电性连接有蓄电子系统，发电子系统电性连接有控制系统9，控制系统9与蓄电子系统电性连接；
23.发电子系统包括风机1，风机1固定安装在隧道的内侧壁上，风机1扇叶的轴线平行于风向，风机1传动连接有齿轮箱2，齿轮箱2的输出端传动连接有发电机3的输入端，发电机3的输出端电性连接有电力电子设备4，电力电子设备4与蓄电子系统电性连接。
24.本实用新型的尺寸设计及安装能满足隧道内部空间特点，本实用新型在隧道内部有两种安装方案，方案1，分析隧道顶部通风口附近气流汇聚，风力较大，将发电装置安装在通风口附近合理位置；方案2，考虑到隧道顶部施工不便，将发电装置安装在广告箱上方。两种方案均选择将蓄电装置安放在广告箱下部空间，既不影响空气流通，也方便给广告箱供电。隧道活塞风驱动风机1转动，齿轮箱2转动将动力传递至发电机3，发电机3将动能转化为电能，发电机3运行所发电量流经电力电子设备4，将交流电变为直流电，电力电子设备4与
蓄电子系统电性连接，便于存储电能。
25.进一步优化方案，蓄电子系统包括变压器5，变压器5与电力电子设备4电性连接，变压器5电性连接有电网6，电网6电性连接有蓄电池7。
26.电力电子设备4包括变流器，电子开关和电子交流电力控制器，用于临时断开本身与发电机3的连接，并对发电机3所发电能进行电流调整；变压器5可对发电机3所发电量进行电压调整，进而经过电网6的传导，给蓄电池7充电。
27.进一步优化方案，控制系统9电性连接有用于检测齿轮箱2输出端转速的转速传感器，控制系统9与电力电子设备4电性连接。
28.控制系统9包括显示屏(图中未画出)，控制系统9可测量由齿轮箱2传入发电机3的转速并显示在显示屏上，也可测量经由电力电子设备4输出的功率并显示在显示屏上。控制系统9包含感应式转速仪，感应式转速仪采用非接触安装，可对齿轮箱2的输出转速进行检测。同时感应式转速仪电性连接有功率计，功率计可对发电机3的发电功率进行检测，确保系统的正常运行。同时，感应式转速仪并不对发电机3转速产生影响，保证发电机3的正常运行。
29.进一步优化方案，蓄电池7与控制系统9电性连接，蓄电池7电性连接有负载8。
30.控制系统9与蓄电池7，可随时检测电能储量；负载8优选为地铁车站内广告箱照明设备；蓄电池7优选为锂电池，容量大，体积小，蓄电池7的体积不超过12000cm3。
31.进一步优化方案，齿轮箱2内设置有大齿轮10，大齿轮10转动连接在齿轮箱2内，大齿轮10啮合有小齿轮11，小齿轮11转动连接在齿轮箱2内，风机1的输出轴伸入齿轮箱2内且与大齿轮10同轴固接，发电机3的输入轴伸入齿轮箱2内且与小齿轮11同轴固接。
32.齿轮箱2中包含大齿轮10和小齿轮11，风机1转动带动大齿轮10转动，大齿轮10带动小齿轮11转动，进而带动发电机3转动，调节大齿轮10与小齿轮11的齿数比，可以调整发电机的输入转速。
33.进一步优化方案，风机1的扇叶数量优选为3片，3片扇叶周向等间隔设置，扇叶呈柳叶型，扇叶与风机1的轴线之间的夹角为45
°
，扇叶中部最宽处为30mm，扇叶厚度为1mm。
34.风机1的外壳直径为150～200mm，扇叶直径为130～180mm。
35.进一步优化方案，大齿轮10与小齿轮11的齿数比优选为2：1。
36.大齿轮10和小齿轮11，可将风机1的转速以2倍的数值传给发电机3，大齿轮10和小齿轮11之间的齿数比可以调整，使得风机1的转速能够以不同的倍数传给电机3。
37.本实用新型的工作过程如下：隧道活塞风驱动风机1转动，带动与风机1同轴固接的大齿轮10转动，大齿轮10啮合有小齿轮11，大齿轮10与小齿轮11的齿数比为2：1，使得小齿轮11将风机1的转速以2倍的数值传给发电机3，发电机3将动能转化为电能，发电机3运行所发电量流经电力电子设备4，将交流电变为直流电，电力电子设备4与变压器5电性连接，变压器5可对发电机3所发电量进行电压调整，进而经过电网6的传导，给蓄电池7充电，便于存储电能，蓄电池7为负载8提高电能，负载8为地铁车站内广告箱照明设备，控制系统9与蓄电池7，可随时检测电能储量。
38.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装
置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
39.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种隧道活塞风安全发电装置，其特征在于,包括发电子系统，所述发电子系统电性连接有蓄电子系统，所述发电子系统电性连接有控制系统(9)，所述控制系统(9)与所述蓄电子系统电性连接；所述发电子系统包括风机(1)，所述风机(1)固定安装在隧道的内侧壁上，所述风机(1)扇叶的轴线平行于风向，所述风机(1)传动连接有齿轮箱(2)，所述齿轮箱(2)的输出端传动连接有发电机(3)的输入端，所述发电机(3)的输出端电性连接有电力电子设备(4)，所述电力电子设备(4)与所述蓄电子系统电性连接。2.根据权利要求1所述的一种隧道活塞风安全发电装置，其特征在于，所述蓄电子系统包括变压器(5)，所述变压器(5)与所述电力电子设备(4)电性连接，所述变压器(5)电性连接有电网(6)，所述电网(6)电性连接有蓄电池(7)。3.根据权利要求1所述的一种隧道活塞风安全发电装置，其特征在于，所述控制系统(9)电性连接有用于检测所述齿轮箱(2)输出端转速的转速传感器，所述控制系统(9)与所述电力电子设备(4)电性连接。4.根据权利要求2所述的一种隧道活塞风安全发电装置，其特征在于，所述蓄电池(7)与所述控制系统(9)电性连接，所述蓄电池(7)电性连接有负载(8)。5.根据权利要求1所述的一种隧道活塞风安全发电装置，其特征在于，所述齿轮箱(2)内设置有大齿轮(10)，所述大齿轮(10)转动连接在所述齿轮箱(2)内，所述大齿轮(10)啮合有小齿轮(11)，所述小齿轮(11)转动连接在所述齿轮箱(2)内，所述风机(1)的输出轴伸入所述齿轮箱(2)内且与所述大齿轮(10)同轴固接，所述发电机(3)的输入轴伸入所述齿轮箱(2)内且与所述小齿轮(11)同轴固接。6.根据权利要求2所述的一种隧道活塞风安全发电装置，其特征在于，所述风机(1)的扇叶数量优选为3片，3片所述扇叶周向等间隔设置，所述扇叶与所述风机(1)的轴线之间的夹角为45
°
，所述扇叶中部最宽处为30mm，所述扇叶厚度为1mm。

技术总结
本实用新型涉及可再生能源高效利用技术领域，特别是涉及一种隧道活塞风安全发电装置，包括发电子系统，发电子系统电性连接有蓄电子系统，发电子系统电性连接有控制系统，控制系统与蓄电子系统电性连接；发电子系统包括风机，风机固定安装在隧道的内侧壁上，风机扇叶的轴线平行于风向，风机传动连接有齿轮箱，齿轮箱的输出端传动连接有发电机的输入端，发电机的输出端电性连接有电力电子设备，电力电子设备与蓄电子系统电性连接。本实用新型可以达到列车通过隧道产生的活塞风进行发电，实现可再生能源的高效利用的目的。可再生能源的高效利用的目的。可再生能源的高效利用的目的。


技术研发人员：肖清泰 杨凯 王华
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2022.12.15
技术公布日：2023/7/4