一种利用矿砂船装料时货物势能的发电装置的制作方法

本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种利用矿砂船装料时货物势能的发电装置。

背景技术：

近年来，随着工业及自动化的不断发展，人们对铁、铜等金属的需求量与日俱增，促使了含铁量、含铜量丰富的铁矿石、铜矿砂的贸易量不断增加，这些矿砂的年贸易量能达数百亿吨。加之世界范围内矿石资源分布不均，多数国家所需的矿石资源大多依赖于进口，因此，澳大利亚、巴西、西非等矿石储量丰富的国家每年向国外出口大量的矿石，由于距离及地域的限制，这些矿石的运输几乎全部依托于海运，也即是采用矿砂船运输。

矿砂船是专门用于载运散装矿砂的船舶，属于散装货船，大型矿砂船一般设有8至10个货舱，载重量多数在20万吨至40万吨之间，其型深能达30m左右，因而每个货舱的舱口距舱底的距离超过20m。

矿砂船在码头装载铁矿石时，是由岸基输料装置将矿砂沿输料臂输送到货舱正上方3m至5m，从舱口落入舱底。由于矿石的密度较大，积载因数较小，所占的舱容也较小，因而在装至所规定的货物重量之后，每个货舱装载的矿砂仅占据货舱舱容的1/3左右，此时，货物上方距舱口的垂直距离仍然较大，也就是说在装货末尾，矿砂在下落的过程中仍然具有较大的势能。此外，随着装载技术的不断发展，货物输运的速度也在不断加快，目前，大型矿砂船的矿砂装载速度能达10000t/h至20000t/h。

综上所述，矿砂船上的货物在装载过程中，货物中蕴含着大量可利用的势能，因此，若是能够发明一种利用这些矿砂货物中势能的发电装置，将能够产生较大的发电量，实现矿砂货物装载过程中的节能减排。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述提到的问题，提出一种利用矿砂船装料时货物势能的发电装置，用来回收矿砂装载过程中产生的势能，转化为电能。

该装置包括：链传动装置组、齿轮a、齿轮b、矿砂斗、发电机、发电机底座、装置外壳、进料口。所述链传动装置组包括两个结构和尺寸完全相同的链传动装置，所述链传动装置包括：链条组、链条连接杆、链轮ⅰ、链轮ⅱ，其中链轮ⅰ与链轮ⅱ的结构和尺寸相同。

所述链轮ⅰ位于链传动装置的下部，链轮ⅱ位于链传动装置的上部，两链轮分别通过固定在装置外壳上的转轴实现位置的固定。所述链条连接杆用于连接链条组中包含的两个链条，实现两个链条的同步传动，链条组与链轮ⅰ和链轮ⅱ配合，形成链传动。

所述矿砂斗用来装填矿砂，在矿砂装船的过程中用于承接下落的矿砂，矿砂斗上设有套杆槽，套杆槽与链条连接杆能够实现相对转动。套杆槽与链条连接杆相配合，可使得矿砂斗跟随链条的传动而发生移动。此外，为保证装置运行平稳，矿砂斗在链传动装置上均匀布置。

所述链传动装置组中的两个链传动装置对称分布，对称面既与链轮ⅰ、链轮ⅱ的中心连线平行，又和各个链条连接杆平行，两链传动装置间隙很小为0.001米至0.002米。

所述齿轮a与齿轮b完全相同，分别与链传动装置组中的两个链传动装置相连接。所述齿轮a与链轮ⅱ同轴转动，齿轮b与另一个链传动装置对应的链轮实现同轴转动，齿轮a与齿轮b相互啮合。

所述装置外壳套在链传动装置组外，其下部形状是具有一定厚度的无上下底面的矩形外壳；上部呈斗状，上宽下窄。所述进料口指的是装置外壳上方入口。装置外壳悬挂在岸基装置的输料臂上，恰能使得矿砂能够通过进料口进入装置中。

所述发电机底座固定在装置外壳上，所述发电机固定发电机底座上，并通过转轴与链轮ⅱ相连接。

当岸基输料装置向矿砂船上输送矿砂时，矿砂从进料口将进入装置，由于矿砂斗的存在，矿砂会冲击并填充矿砂斗，在重力和冲击力的作用下，矿砂斗会向下移动，从而带动链条传动，进而带动链轮的转动。由于矿砂斗与链条连接杆能够实现相对转动，所以移动到底部，矿砂斗会将矿砂倒入舱底。在此期间，齿轮a和齿轮b将链传动装置组的转矩整合到链轮ⅱ所在的转轴上，仅通过一个发电机发电实现了矿砂下落过程中势能的回收。

本发明有益效果：

1.本发明装置针对矿砂船装货时货物流量大、下落高度差大等特点，利用矿砂装载时下落过程中蕴含的大量势能，将势能转化为电能，实现了矿砂船在装货过程中能量的有效利用。

2.本发明装置采用链传动装置组，在回收矿砂中大量势能的同时，也减缓了矿砂装载过程中速度对船舶货舱舱底的冲击，降低了矿砂对货舱钢板的破坏。

3.本发明装置中设置了矿砂斗并且安有装置外壳，矿砂斗降低了矿砂装载过程中的下落速度，装置外壳避免了矿砂在装载的过程中因风而引发的扬尘现象，减少了周围空气中颗粒物的产生，降低了对环境的污染。

附图说明

图1是本发明装置的示意图；

图2是本发明装置的三维模型；

图3是本发明装置矿砂斗的三维模型；

图4是本发明装置链传动装置的示意图；

图5是本发明装置中链传动装置组在装置外壳内的三维模型；

图6是本发明装置发电机安装的示意图；

图7是本发明装置齿轮安装的三维模型；

图8是岸基输料装置向本发明装置输送矿砂的示意图；

图9是矿砂船上货舱的位置示意图；

附图中；1.链传动装置组；101.链条组；102.链条连接杆；103.链轮ⅰ；104.链轮ⅱ；2.齿轮a；3.齿轮b；4.矿砂斗；5.发电机；6.发电机底座；7.装置外壳；8.进料口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。

一种利用矿砂船装料时货物势能的发电装置，如图1所示，该装置包括：链传动装置组(1)、齿轮a(2)、齿轮b(3)、矿砂斗(4)、发电机(5)、发电机底座(6)、装置外壳(7)、进料口(8)，其三维模型如图2所示。

所述链传动装置组(1)包括两个结构和尺寸完全相同的链传动装置，其在装置外壳(7)中的安装位置如图5所示。如图4所示，所述链传动装置包括：链条组(101)、链条连接杆(102)、链轮ⅰ(103)、链轮ⅱ(104)。

所述链轮ⅰ(103)位于链传动装置的下部，链轮ⅱ(104)位于链传动装置的上部，两链轮分别通过固定在装置外壳(7)上的转轴实现位置的固定，其中链轮ⅰ(103)与链轮ⅱ(104)的中心连线长度约20米左右，所述链条连接杆(102)用于连接链条组(101)中包含的两个链条，实现两个链条的同步传动，链条组(101)与链轮ⅰ(103)和链轮ⅱ(104)配合，形成链传动。

如图3所示，所述矿砂斗(4)可用来装填矿砂，在矿砂装船的过程中用于承接下落的矿砂，降低在输送初期矿砂对货舱底部造成的冲击，矿砂斗(4)上设有套杆槽，套杆槽与链条连接杆(102)能够实现相对转动。套杆槽与链条连接杆(102)相配合，可使得矿砂斗(4)跟随链条的传动而发生移动。此外，为保证矿砂斗(4)在链条上布置合理，从而使装置稳定运行，故每五个链条连接杆(102)上就安有一个矿砂斗(4)。

所述链传动装置组(1)中的两链传动装置对称分布，对称面既与链轮ⅰ(103)、链轮ⅱ(104)的中心连线平行，又和各个链条连接杆(102)平行，两链传动装置间隙很小，为0.001米至0.002米。

所述装置外壳(7)套在链传动装置组(1)外，其下部形状是具有一定厚度的无上下底面的矩形外壳；上部呈斗状，上宽下窄。所述进料口(8)指的是装置外壳(7)上方入口。装置外壳(7)悬挂在岸基装置的输料臂上，恰能使得矿砂能够通过进料口(8)进入装置中。

所述发电机底座(6)固定在装置外壳(7)上，所述发电机(5)固定在发电机底座(6)上，并通过转轴与链轮ⅱ(104)、齿轮a(2)相连接，其安装示意图如图6所示。

如图7所示，所述齿轮a(2)与齿轮b(3)完全相同，分别与链传动装置组(1)中的两个链传动装置相连接。所述齿轮a(2)与链轮ⅱ(104)同轴转动，齿轮b(3)与另一个链传动装置对应的链轮实现同轴转动，齿轮a(2)与齿轮b(3)相互啮合。

如图8所示，本发明装置的装置外壳(7)悬挂在输料臂下端1至2m处，因此本发明装置可以随着输料臂的移动而一起移动，而且当岸基输料装置通过输料臂将矿砂输送到本发明装置时，可保证矿砂由进料口(8)进入装置外壳(7)中，矿砂最先填充离进料口(8)最近的两个矿砂斗(4)，此时这两个矿砂斗(4)在重力和冲击力的作用下带动链条传动，进而带动链轮转动，此时，一个链传动装置顺时针传动，另一个链传动装置逆时针传动，当矿砂斗(4)移动到链轮ⅰ(103)附近时会绕链条连接杆(102)发生偏转，此时矿砂斗(4)中的矿砂会倒入舱底，当矿砂斗(4)从链轮ⅰ(103)到链轮ⅱ(104)传动时，此时矿砂斗(4)已实现绕链条连接杆(102)逆时针偏转90°，由截面积较大的凹面变为截面积更小的凸面，减少了上行阻力，在此过程中，链轮ⅰ(103)和链轮ⅱ(104)在链条的带动下转动，齿轮a(2)和齿轮b(3)将链传动装置组(1)的转矩整合到链轮ⅱ(104)所在的转轴上，仅通过发电机(5)实现矿砂下落过程中势能的回收。本发明装置不断运行，将下落的矿砂送入货舱，待该货舱达到规定的载重量，装置则在输料臂的带动下进入另一个货舱进行上述循环，直至将矿砂船的所有货舱都装入规定的矿砂量。

图9则是矿砂船上货舱的位置示意图。

以上所述仅是本发明的优先实施方式，但实现时不受上述实施例限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。