[实用新型]一种集成发电和储能功能的楼梯装置

说明书

技术领域

本实用新型属于小型发电装置领域，特别涉及一种集成发电和储能功能的楼梯装置。

背景技术

目前有关楼梯发电装置的研究主要包括以下几种：

一、利用人踩踏楼梯板面带动齿轮转动，再通过切割磁感线进行发电，这种装置要求较高的齿轮传动安装精度，并且很难进行能量储存，使用不方便；

二、针对滚动楼梯，利用人下楼梯时产生的重力势能来发电，进而减少滚动楼梯的耗电量，这种装置的滚动楼梯本身就要消耗能量，利用重力势能只是减少能量消耗，无法达到节能环保的目的；

三、利用现有的压电与压敏装置，当人踏在楼梯板面上时，利用压电与压敏装置来发电，这种装置利用了现有的装置，创新度不高，并且也需要用到磁切割等电力设备，本身的能量消耗大且无法储存能量，节能环保效果不好。

申请号为CN201320346136的专利中主体构想为在每一级楼梯台阶装设踏板，在踏板下设计气筒装置，通过踏板带动气筒装置来把气体压缩到相应的储气罐中以利用气体来直接发电，其主体的效果为：直接导致整个梯面的振动，对上楼的人体而言，人体下降幅度太大，上楼的稳定性变差，此外压气的幅度小，技术方案的可行性差。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有楼梯发电装置中能量转化不便，装置复杂的问题，提供一种集成发电和储能功能的楼梯装置。

为解决上述问题，本实用新型的技术方案如下：该集成发电和储能功能的楼梯装置，若干级水平梯面和竖直梯面依次连接，包括梯面势能转换部分、储能水箱和双层水箱。

梯面势能转换部分位于水平梯面的下方。水平梯面的梯面空腔中安装有转动梯面，转动梯面通过设在其中部的横向的梯面转轴与水平梯面转动连接，转动梯面的下表面设有若干连杆。位于水平梯面下方的竖直梯面的内壁上安装有气缸，气缸的尾部与竖直梯面通过气缸转轴转动连接，气缸转轴为水平方向。气缸内有活塞杆，活塞杆与连杆转动连接。活塞杆上套有弹簧，弹簧的一端固定在气缸的顶部，另一端固定在活塞杆上。气缸的上方设有进气口，气缸的下方设有出气口，进气口和出气口中均设有单向阀。进气口与外界相通，出气口与排气管道连接，排气管道与双层水箱的下水箱的上部相连接。排气管道上在靠近下水箱处设有控水阀门。

发电出水管道与下水箱相连通，小型水轮机设在发电出水管道出水口处。小型水轮机上方的发电出水管道上安装限压阀，当发电出水管道中的压强达到限压阀的额定压强时，限压阀开启；发电出水管道上靠近下水箱处安装单向阀和控水阀门。

上水箱为一个顶部非密封的箱体，限压阀只负责限压直接相连的双层水箱发电出水管道中的的水压，而不需感知下水箱的水压，下水箱中的水压是提供发电出水管道中的的水压的压力来源。

双层水箱的下水箱与上水箱通过连通管连接。连通管的中部安装有第一电磁阀，第一电磁阀与第一水位控制保护器连接。第一水位控制保护器下部设有两根导线，所述两根导线分别与设置在下水箱箱体上的第一上水位探头和第一下水位探头相连。

下水箱的箱体上设有气孔，气孔内安装有第二电磁阀，第二电磁阀与第二水位控制保护器连接。第二水位控制保护器的下部设有两根导线，所述两根导线分别与下水箱箱体上的第二上水位探头和第二下水位探头连接。

所述下水箱通过储能出水管道与储能水箱连通，储能水箱的出水管道与发电出水管道连接。储能出水管道和出水管道上均设有单向阀和控水阀门。

所述第一上水位探头在下水箱箱体上的安装位置高于第一下水位探头，第一上水位探头感知水位是否达到预设的最大高度，第一下水位探头感知水位是否达到预设的最低高度，并把感知到的信息传给第一水位控制保护器。所述第二上水位探头在下水箱箱体上的安装位置高于第二下水位探头，第二上水位探头感知水位是否达到预设的最大高度，第二下水位探头感知水位是否达到预设的最低高度，并把感知到的信息传给第二水位控制保护器。

所述发电出水管道与下水箱的连接口位于下水箱的下部。

所述活塞杆通过销轴与连杆转动连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型的梯面势能转换部分将人体上楼时对楼梯面产生的较为微小的震动转变为幅度较大的气缸中阀杆的直线往复运动，从而实现气缸中气体的吸收和排放；

(2)本实用新型具有振动小、噪音低的优点，相对以往的楼梯发电系统能显著地减小对人体产生的不舒适感；

(3)将气压变为水压实现了在发电的同时能够利用水能来存储能量，以供在人少时使用，实现了直接发电与能量的存储一体化；