[實用新型]一種壓力發電混凝土封裝盒子

有效

• 申請號: 201520431465.2
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN204741427U
• 公開（公告）日: 2015-11-04
• 發明（設計）人: 黃斌;魏亞
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本實用新型涉及道路建設技術領域，特別涉及一種壓力發電混凝土封裝盒子。

背景技術

在道路上行駛車輛，約只有17％的能量用來推進車輛行駛，其余能量通過車輛的振動、噪聲、尾氣、路面摩擦散失在環境中，其中有相當一部分能量通過車輛軸載傳遞到路面上。

壓電材料的在受到外部載荷作用下，內部會發生極化，釋放出電荷，埋設于路面內的壓電振動收集能量的裝置能夠收集路面振動能量，并將其轉化為電能存儲利用。

目前國內外利用壓電材料制作的成熟的壓力發電能量收集裝置很少，以色列科研人員研發的IPEG能量收集裝置在交通量為600輛/小時，長度為1公里的路面內大約能產生400KW的電能，但由于技術保密等原因，對目前研究幫助不大。國內上海硅酸鹽研究所的羅豪甦等發表了《一種壓電型能量收集單元及其應用》專利(CN102324871)，介紹了一種利用簡支梁結構作為壓電能量收集裝置，但該封裝結構復雜，且需要大的形變位移量才能產生足夠的電能，并不適合埋設在模量大、形變量小的混凝土路面結構中。而武漢理工大學的陳文等發表了《利用正壓電效應產生電荷的壓電自發電單元》專利(CN101783617)，利用壓電材料混合在骨料內，直接埋設在瀝青混凝土內，壓電單元散布在骨料內，利用瀝青混凝土封裝，該方法不能保證壓電單元受載面與車輛垂向載荷垂直，而且壓電單元的埋設存活率低，壓電材料鋪設量大、成本過高。

國內外目前公布的壓力發電裝置尚且不多，具體設計到壓力發電封裝結構的更少，而且現有的一些封裝結構存在的結構復雜，制作難度大，成本高昂，不適合規模化生產，實際工程應用難度大問題，本實用新型采用成本相對低廉的混凝土材料作為傳荷及封裝部分，能極大降低制作成本和難度，易于規模化生產，后期維護方便，而且混凝土封裝材與路面材料一致，提高了路面與封裝結構的相容性，對路面結構影響小。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種壓力發電混凝土封裝盒子，能夠有效解決路面壓力發電封裝結構相容性差，制作難度大等問題，并實現路面壓電能量收集裝置的低成本化和規模化生產。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種壓力發電混凝土封裝盒子，用于制作壓力發電裝置外部混凝土封裝，埋設在路面結構中使用，為矩形結構，包括帶有凹槽結構的混凝土底座3和蓋在混凝土底座3上的混凝土蓋板1，其中，混凝土蓋板1的下表面貼裝有導電電極板一41，混凝土底座3的凹槽的上表面貼裝有導電電極板二42，在導電電極板一41和導電電極板二42之間設置有混凝土中板2，混凝土中板2中布置有若干壓力發電部件5，壓力發電部件5上部與導電電極板一41接觸，下部與導電電極板二42接觸。

所述導電電極板一41和導電電極板二42均用環氧樹脂膠貼裝，且所述混凝土蓋板1和混凝土底座3的外表面均涂刷環氧樹脂，混凝土蓋板與混凝土底座之間連接處設置橡膠密封圈9，并通過螺栓7和螺母8連接。

所述螺栓7預埋在混凝土底座3中，混凝土蓋板1中預留有螺栓孔及沉頭孔，螺栓7與螺母8連接在沉頭孔內。

所述混凝土中板2內設置有若干壓電安裝孔，壓力發電部件5安裝在壓電安裝孔中。

本實用新型中，載荷通過混凝土蓋板1、兩個導電電極板傳遞至壓力發電部件5上；壓力發電部件5產生的電能通過導電電極板以及連接在導電電極板上的導線6引出。

優選地，混凝土底座3、混凝土中板2、混凝土蓋板1的材料為一種高強度、自流平、無收縮的混凝土材料，其初始流動度大于260mm，其3天抗壓強度大于40MPa。

優選地，混凝土蓋板1、混凝土中板2、混凝土底座3均通過澆筑制作完成，澆筑混凝土模具采用專用鋼制模具，包括蓋板模具，中板模具，底座模具，所有模具均采用拼接組裝的鋼板制作模具；蓋板模具分上、中、下三部分組裝，混凝土蓋板1的凸臺結構通過模具底部預留凹槽結構澆筑，混凝土蓋板1表面螺栓孔和沉頭孔通過澆筑時預埋設可拆卸的聚乙烯套筒一11制作。

中板模具為鋼制對稱拼接組裝模具，通過兩塊上下對稱帶凸臺的平面板及中部框架結構組裝而成，內部壓電部件安裝孔通過預埋可拆卸的聚乙烯套筒制作；座模具為鋼制組裝拼接模具，分三部分組裝，混凝土底座凹槽結構通過模具底部凸出部分澆筑，預埋螺栓通過螺母8夾緊在模具內側。

優選地，混凝土中板2的壓電安裝孔和導線連接孔通過預埋填充可拆卸的聚乙烯套筒二15澆筑而成，其余螺栓孔通過預埋金屬套筒制孔，沉頭孔通過在金屬套筒外套聚乙烯圓柱管而成，沉頭孔底部預埋金屬墊片以減少螺栓孔安裝應力。