[发明专利]重力驱动的电力生成装置

说明书

技术领域

本发明涉及重力驱动的电力生成装置，具体地说，涉及在不需要使用电力储存装置的情况下适于提供光的装置。

背景技术

从人类文明伊始，人们就期望在数小时的黑暗中获得光亮。在史前以及历史的大多数时期里，已经通过燃烧适当的燃料实现了这一目的，最初使用手边的任何能燃烧的材料得到火，随后使用可燃的碳氢化合物燃料获得火，例如在蜡烛和细烛的情形下使用的蜡状物，或者是更近以来使用的各种油类。现代发展的石油和天然气工业使照明工具得到了发展，该照明工具以煤油、石蜡或者利用压缩燃气(通常而非限制性为丁烷)的罐体作为燃料。这种照明燃料消耗矿物燃料，因此危害环境并且最终不可持续发展。

在19世纪，电灯泡的发展使夜间照明时间实现大幅增加，尽管安装分配电力所必需的高压输电线路网基础设施以及通过燃烧矿物燃料进行发电或近年来通过水力进行发电的发电厂的投资均需要大量的资金费用。虽然在工业发达国家电力照明变得普遍存在，而在农村地区以及发展中国家电力照明从来不作为解决夜晚照明问题的方案。

在20世纪，在利用电气装置产生光的效率以及电力储存系统的发展方面取得了很大的进展，尽管电力储存系统通常包括使用昂贵材料构造的蓄电池，这些材料通常是有毒的并且进而导致弃置问题，尤其是在非可充电储存装置的情况下。

20世纪，人们还看到了能够将太阳光直接转换为电的装置和材料的发展，该装置和材料能够在白天用太阳能电池板收集太阳光并产生电并且将该电馈送到储存装置，从而可以在夜晚将所储存的电用于照明。然而，制造太阳能电池板所需的投资巨大，并且太阳能电池板容易损坏，除非采用充分的措施来进行保护。太阳能电池板还具有有限的使用寿命，尽管近年来在效率上有所增加，但是根本不能产生那么多的电力。

在过去，人们已经做出尝试以提供将作用在重物上的重力能量转换为电能的装置。美国文献US-A-5905312描述了如下一种重力驱动的电力生成系统：该电力产生系统通过将装置上方的水箱中的水馈送到在竖直环道材料上所安装的一系列小水箱中而提供能量。水箱中的水的重量使得该环道旋转，并且该环道的缓慢旋转经由齿轮系统转换为发电机的能量输入轴的快速旋转。这种装置制造和维护复杂，并且不适合于在农村地区生成用于照明的少量电力。

发明人Clay Moulton在2008年2月提出了一种重力驱动的柱形发光装置。该装置披露了通过使质量块绕着旋转体旋转而慢速下降产生电力。由此释放的能量被描述可为十个高输出的LED供能，这些LED将光发射到丙烯酸有机玻璃透镜上以产生散射光。该装置被描述为需要翻转沙漏状机构以便将可移动的重物从较低的位置移动到较高的位置，在此之后在重物缓慢地向下滑动的同时将LED灯点亮。

发明内容

我们通过仔细地设计现在已经发现，可以基于重力驱动的电力生成装置生产照明装置，该重力驱动的电力生成装置可以具有简单的构造并且很适合于批量制造以便生产如下照明装置：该照明装置能够被易于配置在野外，并且能够提供有效的照明量，同时非常易于维护和抵抗不利条件。

根据本发明，提供一种重力驱动的电力生成装置，该装置包括：支撑架；至少两个高增速比齿轮，其串联地安装在所述支撑架中，其中，输入到最上游齿轮的动力是由从所述齿轮的旋转轴线的一侧的点所悬挂的重物来提供，并且从最下游齿轮输出的动力提供到发电机的轴，所述发电机的输出足以为至少一个高亮度LED提供电力。所述电力生成装置的特征在于，最后的高增速比齿轮的齿轮传动比至少为25，并且驱动齿轮与所述发电机的轴之间的接触是摩擦接触。

优选地，设置两个或三个增速齿轮，并且每个增速齿轮的齿轮传动比大于25，优选为大于30。优选地，最上游齿轮为行星式齿轮构造。

优选地，最上游齿轮具有毂盘，在毂盘上缠绕有用于悬挂重物的绳索。在毂盘与最上游驱动齿轮之间可以设置有自由轮机构，其允许在提升重物时围绕毂盘回卷绳索。优选的自由轮机构包括两个弹簧棘爪，该两个弹簧棘爪安装在毂盘的内侧并且设计为与最上游齿轮上的圆形棘轮接合。作为选择，绳索可以围绕毂盘缠绕两圈至四圈，并且在绳索上设置有平衡物(例如驱动重物的重量的二十分之一)，以便使绳索围绕毂盘保持拉紧并且使毂盘能够由驱动重物驱动。此机械结构与用于在船或码头上驱动绳索的绞盘的结构类似，可是在那种特定情形下，驱动绞盘而绳索间歇地与例如重锚连接或者辅助船的停泊。在根据本发明的这种装置中，除了在为了生成新一轮电力而短时间地提升重物以重置装置时以外，最上游齿轮均受到驱动。