大型蜗簧储能装置中蜗簧储能箱的对称式结构

摘要

本发明属于蜗簧储能技术，特别涉及一种大型蜗簧储能装置中蜗簧储能箱的对称式结构。该结构由多组蜗簧储能箱组串联构成，每个蜗簧储能箱组由两个或多个单体蜗簧储能箱串联组成；两个或多个单体蜗簧储能箱正反向交错布置，组成蜗簧储能箱组，各单体蜗簧储能箱间通过连接轴连接；连接轴的两端分别与两个相邻的蜗簧储能箱的后端盖固定连接，连接轴中部安装轴承，支撑相邻两个单体蜗簧储能箱的箱体同步旋转。本发明实现了多个蜗簧储能箱的串联，可以有效的增加储能装置的储能量；采用对称式的结构，通过一根连接轴把两个小型储能箱连接起来，实现了两个储能箱的同步旋转，对两个储能箱可以起到很好的支撑作用。

说明书

技术领域

本发明属于蜗簧储能技术，特别涉及一种大型蜗簧储能装置中蜗簧储能箱的 对称式结构，应用于大型机械弹性储能装置中。

背景技术

平面蜗卷弹簧作为机械弹性储能元件，应用于动力驱动和储能领域中。应用 大型蜗卷弹簧，可以把能量转化为蜗簧的扭矩做功，存储为机械能。目前储能用 的蜗簧在使用的时候，需要放置在蜗簧箱中，一端固定在芯轴上，一端固定在蜗 簧箱的内壁上。在蜗簧的使用过程中，一般情况是在一个蜗簧箱中放置蜗簧，固 定蜗簧箱，通过蜗簧的芯轴输入扭矩，驱动蜗簧储存能量；在释放能量的时候， 蜗簧驱动芯轴输出扭矩。也可以通过固定芯轴，驱动蜗簧箱旋转，输入扭矩，储 存能量。

由于每一个蜗簧箱中的储能量是有限的，为了增大蜗簧储能装置的储能量， 可以通过把多个储能箱串联起来，实现多个蜗簧箱的联动储能，增加整个蜗簧储 能装置的储能量。但是，如果把大型蜗簧的芯轴直接联接，会形成多个蜗簧箱并 联的情况，所有的蜗簧箱的扭矩同时作用在芯轴上，终端输出芯轴上的扭矩与蜗 簧的数量成正比，当蜗簧箱数量过多的时候，会造成蜗簧装置的工作扭矩过大， 无法正常工作，所以需要把多个蜗簧箱串联使用，实现所有的蜗簧箱可以依次传 递能量，实现储能和释能；整个蜗簧储能装置的工作扭矩等于一个蜗簧箱的工作 扭矩。如果在多个蜗簧箱联动储能时蜗簧箱也参与旋转，那么蜗簧箱在旋转时的 支撑，也是一个难题。

发明内容

针对上述大型蜗簧储能装置的问题，本发明提出了大型蜗簧储能装置中储能 箱的对称式结构，其技术方案如下：

该结构由多组蜗簧储能箱组串联构成，每个蜗簧储能箱组由两个或多个单体 蜗簧储能箱串联组成；

单体蜗簧储能箱的结构为：蜗簧箱的前端盖和后端盖分别安装在蜗簧箱体的 两侧，蜗簧的一端固定在芯轴上，另一端固定在蜗簧箱体的内壁上；芯轴的一端 穿过前端盖，通过轴承与蜗簧箱连接，且芯轴的端部与后端盖间留有空隙，芯轴 的另一端装配轴承，并安装在轴承座上；

两个或多个单体蜗簧储能箱正反向交错布置，组成蜗簧储能箱组，各单体蜗 簧储能箱间通过连接轴连接；连接轴的两端分别与两个相邻的蜗簧储能箱的后端 盖固定连接，连接轴中部安装轴承，支撑相邻两个单体蜗簧储能箱的箱体同步旋 转。

所述单体蜗簧储能箱的芯轴与连接轴的两端没有接触。

所述蜗簧储能箱组内，各单体蜗簧储能箱的蜗簧的旋向交错反向，在一端的 芯轴输入工作扭矩的时候，实现多个蜗簧同时旋紧储能。

本发明的有益效果为：

1）实现了多个蜗簧储能箱的串联，可以有效的增加储能装置的储能量。

2）采用对称式的结构，通过一根连接轴把两个小型储能箱连接起来，实现 了两个储能箱的同步旋转，且对两个储能箱可以起到很好的支撑作用。

附图说明

图1为多组串联蜗簧储能箱的结构示意图；

图2为单组对称式蜗簧储能箱的结构示意图。

图中标号：

1-联轴器，2-第一组蜗簧储能箱，3-联轴器，4-联轴器，5-第二组蜗簧储能 箱，6-联轴器，7-末端止动座，8-底座，9-输入芯轴，10-轴承座，11-轴承，12- 轴承，13-蜗簧箱前端盖，14-蜗簧箱体，15-蜗簧箱后端盖，16-轴承，17-轴承 座，18-轴承，19-连接轴，20-蜗簧箱后端盖，21-蜗簧箱体，22-蜗簧箱前端盖， 23-轴承座，24-轴承，25-芯轴，26-底座，27-轴承，28-蜗簧，29-轴承，30-蜗 簧

具体实施方式

本发明提供了一种大型蜗簧储能装置中储能箱的对称式结构，下面结合附图 和具体实施方式对本发明作进一步说明。

大型蜗簧储能装置可以由多组蜗簧储能箱串联构成，图1所示为N组对称式 蜗簧储能箱串联结构。联轴器1作为与能量输入设备连接的装置，安装在第一组 蜗簧储能箱2的左端。两组蜗簧储能箱（2、5）通过联轴器3和4连接。第二组 蜗簧储能箱5的右端由联轴器6与末端止动座7固定连接，末端止动座7安装在 底座8上。

每个蜗簧储能箱组由两个或多个单体蜗簧储能箱串联组成，单组蜗簧储能箱 组的结构如图2所示。

输入芯轴9通过轴承11安装在轴承座10上；输入芯轴9右端装配的轴承12 和轴承16，分别安装在蜗簧箱前端盖13和蜗簧箱后端盖15上。输入芯轴9右端 面与轴承16的右端面平齐。蜗簧箱前端盖13和蜗簧箱后端盖15安装在蜗簧箱 体14的两侧。连接轴19的左端与蜗簧箱后端盖15固定连接。连接轴19的中间 轴端上装配轴承18，并安装在轴承座17上。连接轴19右端与另一个单体蜗簧储 能箱的蜗簧箱后端盖20固定连接。蜗簧箱后端盖20和蜗簧箱前端盖22安装在 蜗簧箱体21的两侧。芯轴25的左端装配轴承29和轴承27，分别安装在蜗簧箱 后端盖20和蜗簧箱前端盖22上。芯轴25上安装轴承24，并安装在轴承座23 上。轴承座23固定在底座26上，其他的轴承座10、17也同样固定在底座上。

蜗簧30的一端固定在输入芯轴9上，另一端固定在蜗簧箱体14的内壁上。 蜗簧28的一端固定在芯轴25上，另一端固定在蜗簧箱体21的内壁上。输入芯 轴9的左端轴段和芯轴25右端轴段分别安装联轴器，与其他的蜗簧储能箱连接。 蜗簧30与蜗簧28的旋向相反。

芯轴在储能箱里的一端与连接轴的端面之间保留一定距离，可以相对旋转。

本发明的工作过程为：当蜗簧储能装置储能的时候，工作扭矩作用在第一组 对称式蜗簧储能箱的输入芯轴左端的联轴器1上，驱动输入芯轴9转动，输入芯 轴9在轴承11、12、16的支撑下旋转，驱动蜗簧30旋紧，储存弹性势能，蜗簧 30带动蜗簧箱体14转动。蜗簧箱端盖15随着蜗簧箱体14一起转动，带动连接 轴19旋转。连接轴19带动蜗簧箱后端盖20转动。蜗簧箱后端盖20与蜗簧箱体 21固定连接，一起转动，驱动箱体21内的蜗簧28旋紧，储存弹性势能。旋紧的 蜗簧28带动芯轴25旋转。芯轴25在轴承24的支撑下，在右端输出工作扭矩， 驱动下一组对称式蜗簧储能箱储能。最后一组蜗簧储能箱的芯轴25通过联轴器6 与末端止动座7固定安装，芯轴25静止不旋转，使整个蜗簧储能装置实现储能。

当蜗簧储能装置释放能量的时候，所有蜗簧箱内的蜗簧释放弹性势能，通过 逐级传递，在第一组对称式蜗簧储能箱的输入芯轴的左端输出工作扭矩，实现能 量的释放。