铁轨压力发电模块及系统技术方案

一种铁轨压力发电模块及系统，它可以运用在地上和地下铁路；它采用压电材料及串、并连技术使电能放大，与防雷保护、过压、过流保护和显示监控电路组成模块，然后组装在一个有减震、限位、防雨的外壳内组成一个单体，该单体安装在两条铁轨下面及两根枕木之间，利用列车运行时所产生的巨大压力使压电模块发电，所有模块的电能共同汇集到各车站或者专门的电站储存使用，或与更大的车站、电站联网，或经逆变与市电联网；该模块的安装、维修和拆卸不会影响到列车的正常运行；本铁轨压力发电利用地球的引力作用，完全不消耗自然资源，不造成环境污染，可以形成一个新兴而庞大的产业，并将制定出国内标准及国际标准。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种发电舉^,尤其涉及一种铁轨压力发电模块及系统. 技术背景现在的发电技术，不外以火力发电、水力发电、原子能发电为主的技术。但火力发电 以燃油、煤为g,经长期过度开采已经日益枯竭，这种不可再生性能源越来越给世界带来 了能源危机。据称，再过20年左右，世界的石油储存量即将消耗殆尽，特别是对于石油依 赖最大的美国，越来越感到其经济的发展将随着石油的枯竭而造成灾难性的后果。新任美 国奥巴马总统一上台，就把新能源的开发和应用当作国家能源的头等大事。中国与世界其 他国家一样概莫能外。近几年新能源如太阳能发电、风能发电、潮汐发电以及水分解成为氢、氧作能源等等， 这类大自然中取之不尽、用之不竭的新能源技术如雨后春笋般不断涌现，并已经进入了实 用阶段。但以上新能源都有局限性。比如太阳能对于日照强的国家和地区效果非常有效，对 于日照不多的国家和地区就效果不大，并且受到白天、晚上、季节、气候的诸多影响；风 能受地区、季节和气候的影响就更大；潮汐发电，只有沿海地区有效，而内陆大部分地区 就毫无办法了！地球有70%的海洋，如果将其中的氢和氧分解，就是地球上最巨大的能源， 其拥有量将远远超过石油和煤。然而，水的分解并非容易，它的分解本身就要消耗巨大的 能源，而且氣、氧又是最容易燃烧和爆炸的气体，体积又大，储存不易。前几年，有采用 分解水，用其中的氢或氧气作为燃料的动力汽车的试验已经成功，但要使水作为世界能源 是近几十年甚至更长的时间都难以实现的。本技术将提供一种新型、实用的发电技术，它不受地区、气候、季节限制。它是利用地球的引力发电的。有引力就会有压力，它所蕴含的无穷无尽的超级能量是 石油、煤、核，乃至水无法比拟的。这就是压力发电。只要地球有引力，只要世界上有人类，只要人类在陆地上的各种代步工具还在发展， ——只要有路，就会发电！ '这种发电动能取之不尽、用之不竭，而且完全不消耗自然资源，完全不造成环境污染。大自然本身就有这类受到压力而发电的物质，即所谓压电材料。压电材料已经在 电子
开始得到应用，只不过其用途还仅仅局限在一个小小的范围。如果将其放大、 组合与集成，成为规模能源，使其成为国家能源，乃至世界能源，也不是不可能的。世界上已经有个别国家开始关注、试验这种引力发电。而在这中间，所有可能研制成功，并率先进入实用化、成熟化的当属本专利——铁轨 压力发电。
技术实现思路
本技术提供一种铁轨压力发电模块及系统，它可以运用在地上铁路和地下铁路。它 采用压电材料和串、并连技术，使其电压、电流放大——即电能的放大，然后会且装在一个有 减震、限位、保护、防雨、防雷的外壳内组合成一个单体，该单体安装在两条铁轨下面，利 用列车运行所产生的压力压迫铁轨，使单体内的压电材料发电；所有单体再并、串联汇集到 中、小车站或专门电站储存电力，或供车站用电，或与更大的车站、电站联网，或经逆变与 市电联网；该压力发电模块的安装以及维修、拆卸不会影响到铁轨的承载和列车的正常运行。本技术的技术方案是1、 用多层压电材料重叠在一起，它们之间相互串联或并联相接，以提高发电电压和 电流。多层压电材料的上、下面有固定的夹板，上夹板下面有减震弹簧作为压力缓冲，保 护压电材料；下夹板固定在基座上；多层压电材料安装在减震弹簧和下夹板之间，线路上 有防雷保护电路、过压保护、过流保护电路，和LED发光二极管显示是否工作正常的监控 电路；多层压电材料的电力输出引线穿出外壳输送出去。2、 上外壳与铁轨的下端面接触，基座固定在地基的面上，上、下外壳之间有一间隙， 由于多层压电材料上面的减震弹簧使间隙始终保持在一个相对固定的间隙尺寸，列车的正 常压力不会使间隙闭合；只有当列车压力异常或突发过压力时这一间隙才闭合，以限制更 大的压力损坏壳内的压电材料，从而保护了压电材料及其内部电气线路。上外壳包含并盖 住下面的基座，以防止雨渗入壳内。3、 多层压电材料和外壳组合成一个发电单体，在两条铁轨的下面、每两根枕木之间 各分别安装一个发电单体，两个发电单体根据具体系统的设计要求并联或者串联，然后所 有枕木之间安装的发电单体的电力输出线全部并联为两根电力线，通过地下电缆送入中小 车站的电力储存室。4、 和任何电气设备一样，都存在安装、维修、拆卸、更换的工作过程，为不影响列 车曰常的正常运行，a)发电单体不直接安装在铁轨与下面的枕木之间，而是安装在两根 枕木的空挡之间，这样，安装、更换单体时不会变动铁轨和枕木的位置及固定连接部件， 并且单体安装在两根枕木之间相当于在轨道中间加上一个第三支点，于轨道的支撑稳定 和列车的平稳运行更为有利；b)在发电单体的基座与地基基础面之间，插入一对楔型插 销，安装时用螺栓把单体、楔形插销一起固定在基础上；拆卸时松开螺栓，取出一对楔形 插销即可卸下单体；c)或者在下外壳的下面再安装稳定缓冲弹簧，该弹簧受固定螺栓控制， 可以上下调节弹簧的受压、放开高度尺寸，当弹簧尺寸调小时，可以平移地推进、拆卸发 电单体，而放松弹簧及其尺寸时，单体即抬高与轨道啮合，拆卸、安装极为方便，而且该 弹簧又进一步减缓了轨道在列车经过时对单体的冲击，保护单体。4弹簧又进一步减缓了轨道在列车经过时对单体的冲击，保护单体。5、防噪声装置在铁轨与单体的上外壳之间加垫一减震防噪声薄型垫片，因为铁轨 与上外壳之间总有可能存在间隙，当几十吨重的列车车厢经过时将随时会产生剧烈的打击、 发出极强的噪声，垫片将大大减缓打击、降低噪声的发生。6、 电力的储存/平稳装置由于列车的载重变化极大，时常有空载、满载、超载等多种 情况，那么发电的电压起伏变化、电力的输出起伏变化可能相当大，是一种剧烈波动的发 电方式。因而除了蓄电池的不断充电外，还应该配备足够的大容量电力电容使电力波动平 滑，以及过压保护装置；超级电容——法拉电容为这种大容量电力电容器提供了可行性。7、 压电材料的选择在目前众多的压电材料中，由于石英晶体压电系数不高，价格昂 贵，当不在选择之列；陶瓷压电材料由于易脆性，亦不在选择之列；有机压电材料的压电 系数是石英晶体、陶瓷压电的几倍，且较柔软，价格低，应该作为选择材料之一，而且有 机压电材料品种非常丰富，发展极快，很有应用前途。随着新的压电材料的研发和产能化， 铁轨压力发电的前景将非常远大，有可能与火力发电、水力发电、核能发电并驾齐驱。8、可以预测的是，当铁轨压力发电成功应用之后，高速公路的压力发电和普通公路的 压力发电将成为下一步开发的对象。本技术的有用效果是1、铁道是最规范、最平整的工作平面，所有铁道都是按照国家标准或国际t示准施工的 标准化道路，还有它的轨道宽度比高速公路、普通公路窄的多。高速公路、普通公路宽度 达几米、几十米，铺设压电发电单体面积相当宽，更为不利的是， 一旦铺上后不容易拆卸。 当某一压电单体故障或损坏时，必须挖开公路的路面才能拆卸压电单体进行更换或者维修，以1000公里的高速公路为例，平均每10天有1只压电单体损坏，即1/10000的故障率计， 则每10天高速公路要挖开路面一次，则这段高速公路经常处于施工挖路状态，然后填平、 铺设水泥、柏油，整个过程至少要几天。过不了好长时间，这一段高速公路就根本不可能通 行了！人们不可能为了公路发电而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁轨压力发电模块及系统，其发电部分输送电力到直流配电系统（２９）、直流输电系统（３１）；另一路到直－交逆变电源系统（３０）、交流输电系统（３２），其特征是：将多层压电材料（３）重叠在一起，层与层之间均有隔离层（４）进行隔离，层与层之间由连线（５）连接，并由引出线（６）引出，它们组合成为一个发电模块（１），　发电模块（１）安装在下面２块夹板（７）之间，中间一块夹板与上面的夹板（７）之间安装有减震弹簧（８），最下一层的夹板（７）固定在基座（１１）上，最后上外壳（１０）罩 住整个发电模块和弹簧、减震弹簧（８）和保护、显示电路（１８），　上外壳（１０）罩住基座（１１），而且与基座（１１）之间有一限位间隙（１５），以限制更大的压力损坏壳内的压电材料，保护压电材料及其内部电气线路，整个上述组合成为一个发电单体 （２）。

【技术特征摘要】
1、一种铁轨压力发电模块及系统，其发电部分输送电力到直流配电系统(29)、直流输电系统(31)；另一路到直-交逆变电源系统(30)、交流输电系统(32)，其特征是将多层压电材料(3)重叠在一起，层与层之间均有隔离层(4)进行隔离，层与层之间由连线(5)连接，并由引出线(6)引出，它们组合成为一个发电模块(1)，发电模块(1)安装在下面2块夹板(7)之间，中间一块夹板与上面的夹板(7)之间安装有减震弹簧(8)，最下一层的夹板(7)固定在基座(11)上，最后上外壳(10)罩住整个发电模块和弹簧、减震弹簧(8)和保护、显示电路(18)，上外壳(10)罩住基座(11)，而且与基座(11)之间有一限位间隙(15)，以限制更大的压力损坏壳内的压电材料，保护压电材料及其内部电气线路，整个上述组合成为一个发电单体(2)。2、 根据权利要求l所述的铁轨压力发电模块及系统，其特征是在两条铁轨(12) 的下面各安装一只发电单体(2)且固定在地基(16)之上；发电单体(2)安装在两根枕 木(17)之间，与枕木(17)相距一定距离。3、 根据权利要求1所述的铁轨压力发电模块及系统，其特征是上^^壳(10)与 铁轨(12)的下端面接触，它们之间有...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈友余，
申请(专利权)人：陈友余，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]