本发明属于照明设备， 尤其是涉及一种利用自然能源发电的路灯。

背景技术

为了节约能源， 保护环境， 目前已经出现了利用太阳能和风能提供电力的 路 灯。 这两种自然能源的路灯， 特别适用于铁路沿线的照明。 因为长距离的铁道 说

线的照明要消耗相当大的电力资源。 然而， 这两种能源都是不稳定的。 比如， 连续的阴雨天， 太阳能路灯的供电就成了问题。 连续的无风或微风天气， 风能 书

路灯就会停止工作。 研究一种利用稳定的自然能源供电的铁路沿线 的路灯， 成 为一个重要课题。

现有的太阳能和风能路灯的另一个缺点是需配 置化学电池， 而化学电池要 定期维护， 且使用寿命有限， 废弃电池也会对环境造成污染， 这种状态也有待 改进。

另一值得注意的现象是： 高速铁路的两旁， 通常建有护栏， 用来防止路人盲 目接近轨道而被瞬间即至的高速列车所伤害。 因为高速列车快速通过时所产生 的高速气流， 会对铁路两旁的人或物产生抽吸效应， 如果人或物过分接近高速 行驶的列车， 就会被这种抽吸力吸向列车。 这个现象可以根据伯努利原理解释， 流速越快， 压强越低， 因此靠近列车的人或物会被从高压区推向 （吸向）低压 区。

发明内容

本发明的目的是针对上述自然能源发电的路灯 的不足之处， 提出一种具有稳 定的自然能源供电装置的路灯， 该路灯无须使用化学电池。 所述的自然能源是 列车运动时的高速气流形成的抽吸力所产生的 ； 这种自然能源且是稳定的， 因 为每日运行的列车班次数量是相当稳定的。

本发明主要思路是： 铁路沿线的路灯增设了以抽吸力为动力的摆动 装置和 卷簧势能发电装置， 当高速列车通过时， 摆动装置得到抽吸力而摆动， 摆动力 使一个卷簧储能装置积蓄弹性势能， 弹性势能在夜间得到机械式时间设定装置 的调控， 释放能量驱动发电机发电， 供路灯照明。 本发明具体技术方案是这样实现的： 该路灯包括：

抽吸力摆动装置， 其包括设在路灯立柱前部的抽吸板， 和设在路灯立柱下 部壳体上的支架、 平衡重块、 摆动棘爪、 定位棘爪、 棘轮、 第一变速器和连接 板； 支架中部与所述壳体铰接， 其一端与抽吸板固连， 另一端与平衡重块固连； 第一变速器通过连接板固定于所述壳体外部， 其输入端设置棘轮， 其输出轴位 于所述壳体内； 所述棘轮与铰接在支架上的摆动棘爪啮合， 并与铰接在所述壳 体上的定位棘爪啮合； 该摆动装置为弹性势能发电装置的卷簧扭紧提 供动力； 卷簧弹性势能发电装置， 其设在路灯立柱下部壳体内， 其包括第一安全离 合器、 卷簧、 大内齿轮、 小齿轮、 支撑板、 第二变速器、 调速器、 直流发电机 及其制止盘； 第二变速器通过支撑板固定于壳体内部， 其输出端与调速器连接， 调速器与直流发电机连接， 直流发电机的输出端设置止动盘； 第二变速器的输 入端设置小齿轮， 小齿轮与大内齿轮啮合， 大内齿轮与卷簧的外圏连接， 卷簧 的内圏与第一安全离合器连接， 第一安全离合器与第一变速器的输出轴连接； 大内齿轮和第一离合器与第一变速器的输出轴 同轴心； 该发电装置为路灯的发 光件提供电力；

时间设定装置， 其主要由时钟机构和控制杆机构构成， 时钟机构包括第二 安全离合器、 时钟支架、 时针轴转一圏为 24小时的时钟和凸轮； 第一变速器的 输出轴与第二安全离合器连接， 第二安全离合器与时钟的发条扭紧轴连接； 时 钟通过时钟支架固定于所述壳体内部， 其中所述时针轴同轴连接所述凸轮； 控 制杆机构包括控制杆支架、 弹性控制杆、 两个支架弹簧； 控制杆支架固定在壳 体内部， 弹性控制杆设在控制杆支架的方孔内； 两个支架弹簧分别设在控制杆 支架的弹簧孔内， 其一端顶在弹簧孔中， 另一端顶在弹性控制杆上； 弹性控制 杆尾部与凸轮接触， 弹性控制杆头部与所述直流发电机上的止动盘 间断接触； 该时间设定装置通过时钟机构， 定时控制启动弹性势能发电装置发电；

路灯发光件， 其装在路灯立柱上部， 并与直流发电机电连接， 该路灯发光 件在夜间由所述卷簧弹性势能发电装置产生的 电能发光照明；

使用上述装置的方法： 白天， 一直转动着的凸轮的凸边始终将弹性控制杆 顶向止动盘， 止动盘被卡住， 直流发电机不能转动发电， 路灯发光件不发光； 当列车经过路灯时， 列车与抽吸板之间的气流加快， 压强降低， 从而对抽吸板 产生抽吸力， 使抽吸板、 支架和平衡重块绕棘轮的轴线向列车摆动； 支架上的 摆动棘爪推动棘轮转动一定角度， 设在壳体上的定位棘爪阻止棘轮返回转动； 棘轮通过第一变速器和第一安全离合器扭动卷 簧的内圏， 储存卷簧的弹性势能； 同时， 棘轮通过第一变速器和第二安全离合器， 扭动时钟的发条， 给时钟的时 针轴和凸轮的转动以动力； 当列车通过后， 抽吸力消失， 平衡重块的重力使抽 吸板回复到原来的状态； 多次列车通过， 使棘轮多次转动， 卷簧不断积累弹性 势能， 同时， 时钟的发条不断被扭紧； 当扭紧卷簧的扭矩超过第一安全离合器 的制动力矩， 第一安全离合器打滑， 从而避免卷簧弹性势能发电装置过载而损 坏； 另一方面， 当扭紧发条的扭矩超过第二安全离合器的制动 力矩， 第二安全 离合器打滑， 从而避免时钟机构过载而损坏；

到了夜间， 弹性控制杆尾部落在转动中的凸轮的凹边上， 直流发电机上的 止动盘被松开， 直流发电机转动， 卷簧緩慢释放弹性势能， 卷簧的弹性力通过 大内齿轮和小齿轮的啮合传动， 经第二变速器提高转速， 经调速器自动稳定转 速， 驱动直流发电机转动发电， 供路灯发光件发光照明；

到了白天， 弹性控制杆又被转动着的凸轮的凸边顶向止动 盘， 止动盘被卡 住， 直流发电机停止转动， 不再发电， 路灯发光件熄灭；

如此周而复始， 路灯发光件依靠列车产生的抽吸力， 在夜间发光， 在白天 熄灭。

本发明的特点和有益效果是：

一、 利用高速列车行驶时所产生的抽吸力发电， 提供铁路路灯照明的稳定 和环保的电力。 避免了现有的风能和太阳能路灯电力不稳定的 缺点。 也 节约了公共电网的电力资源。

二、 利用积累卷簧的弹性势能储存发电的能量， 代替蓄电池储存电力， 避 免了化学电池的环境污染， 也避免了化学电池寿命短， 须经常维护的缺 点。

三、 利用机械时钟机构控制路灯的开关， 避免了电子控制电路须用电池维 持电力的缺陷。

附图说明

图 1是本发明的使用状态示意图。

图 2是图 1的运动状态示意图。

图 3是本发明的立体示意图。 图 4是图 3中的 B部放大图。

图 5是本发明的局部剖视图。

图 6是图 5中的 D部放大图。

图 7是图 1 中的 A-A剖视图。

图 8是图 7中的 C部放大图。

图 9是图 8中的 E-E局部剖视图。

图 1 0是图 6中的 G向视图。

图 11是牙嵌式安全离合器的内部结构图。

图 12是本发明零部件连接关系框架图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一 步说明：

参阅图 1和图 7, 本发明主要包括抽吸力摆动装置 1、 卷簧弹性势能发电装 置 2、 时间设定装置 3和路灯发光件 4。

抽吸力摆动装置 1 的主要部件抽吸板 11设在靠近列车和铁路的位置， 每列 列车经过时产生的抽吸力， 使抽吸板 11朝列车方向摆动， 其动力为卷簧弹性势 能发电装置 2积累弹性势能， 并通过时间设定装置 3的调控， 使卷簧緩慢释放 弹性势能， 驱动直流发电机发电。

参见图 3、 图 4和图 7, 抽吸力摆动装置 1 包括设在路灯立柱 41前部的抽 吸板 11 , 和设在路灯立柱 41 下部壳体 42上的支架 12、 平衡重块 13、 摆动棘 爪 14、 定位棘爪 15、 棘轮 16、 第一变速器 17和连接板 18; 支架 12中部与壳 体 42铰接， 其一端与抽吸板 11 固连， 另一端与平衡重块 13 固连； 当抽吸板 11得到抽吸力，这三个固连在一起的零部件可� ��绕外壳 42的轴线朝列车方向摆 动。 摆动的幅度， 由设在外壳 42上的上限位块 91和下限位块 92控制。铰接在 支架 12上的摆动棘爪 14与棘轮 16啮合， 推动棘轮 16转动一定角度。 第一变 速器 17通过连接板 18固定于壳体 42外部， 其输入端设置棘轮 16, 接受抽吸 力摆动装置的动力； 其输出轴 19位于壳体 42内， 为卷簧弹性势能发电装置 2 和时间设定装置 3提供动力； 第一变速器 1 7可采用公知的变速器， 其主要作用 在于将棘轮 16获得的摆动幅度放大， 以便尽可能地将卷簧和发条扭紧。 比如， 棘轮 1 6转动 10度， 而输出轴 19将转动 270度。 抽吸力的大小与抽吸板 11的 面积成正比， 也就是说， 抽吸板 11越大， 获得的抽吸力也越大。 当列车通过后， 抽吸力消失， 比抽吸板 11重的平衡重块 13将抽吸板 11恢复到初始位置， 以备 下一次的摆动。 由于棘轮 16与铰接在壳体 42上的定位棘爪 15啮合； 定位棘爪 15阻止棘轮 16返回转动。 所述的摆动棘爪 14和定位棘爪 15都配置了扭簧 9 , 以保证这两个棘爪可以始终与棘轮 16啮合。该摆动装置为弹性势能发电装置的 卷簧扭紧和时间设定装置的发条扭紧提供动力 。

参见图 5、 图 6和图 7, 卷簧弹性势能发电装置 2, 设在路灯立柱 41下部 壳体 42内， 其包括第一安全离合器 21、 卷簧 22、 大内齿轮 23、 小齿轮 24、 支撑板 25、 第二变速器 26、 调速器 27、 直流发电机 28及其制止盘 29; 第二 变速器 26通过支撑板 25固定于壳体 42内部， 其输出端与调速器 27连接， 调 速器 27与直流发电机 28连接， 直流发电机 28的输出端设置止动盘 29; 第二 变速器的输入端设置小齿轮 24, 小齿轮 24与大内齿轮 23啮合， 大内齿轮 23 与卷簧 22的外圏 221连接（参见图 10 ), 卷簧 22的内圏 222与第一安全离合 器 21连接（参见图 6 ), 第一安全离合器 21与第一变速器的输出轴 19连接； 大内齿轮 23和第一安全离合器 21与第一变速器的输出轴 19同轴心。当止动盘 29被卡住的情况下， 直流发电机 28, 调速器 27、 第二变速器 26、 小齿轮 24、 大内齿轮 23和卷簧 22的外圏 221都被止动， 而卷簧 22的内圏 222和第一安 全离合器 21随着第一变速器的输出轴 19转动，卷簧 22不断被扭紧，积累弹性 势能。 但当卷簧 22被扭得过紧， 可能导致相关零部件的损坏， 所以采用了安全 离合器的过载保护功能。 也就是第一安全离合器 21超过了其制动力矩时， 第一 安全离合器 21 打滑转动， 从而不再扭紧卷簧 22。 该安全离合器可采用公知的 安全离合器， 例如， 如图 11所示的牙嵌式安全离合器。 当止动盘 29被松开后， 卷簧 22开始緩慢释放积累的弹性势能， 卷簧 22的外圏 221带动大内齿轮 23、 小齿轮 23、 第二变速器 26、 调速器 27和直流发电机 28转动发电。 第二变速 器 26的作用在于将小齿轮 24获得的转速进一步提高到直流发电机 28发电的额 定转速。 该变速器可采用公知的变速器。 调速器 27 的作用是稳定第二变速器 26输出的转速， 因为卷簧释放的弹性势能通常是先强后弱的， 会导致第二变速 器 26输出先快后慢的转速， 不利于直流发电机的正常工作。 该调速器可采用公 知的机械离心式调速器。所述止动盘 29的卡住和松开均由时间设定装置 3调控。 上述发电装置为路灯的发光件提供电力。

参见图 6至图 10, 时间设定装置 3, 设在路灯立柱 41下部壳体 42内， 其 主要由时钟机构 7和控制杆机构 8构成（参见图 7 )。 控制杆机构 8主要是用于 卡住直流发电机上的止动盘 29的转动，而时钟机构 7负责确定控制杆机构 8何 时卡住止动盘 29。 控制杆机构 8主要包括控制杆支架 81、 弹性控制杆 82、 两 个支架弹簧 83; 控制杆支架 81 固定在壳体 42内部。 弹性控制杆 82设在控制 杆支架的方孔 811 内， 可以在孔 811 中滑动； 两个支架弹簧 83分别设在控制杆 支架的弹簧孔 812内， 其一端顶在弹簧孔中， 另一端顶在弹性控制杆 82上， 其 作用是迫使弹性控制杆尾部 821 与凸轮 74接触， 弹性控制杆头部 822与所述 直流发电机上的止动盘 29间断接触； 也就是， 当凸轮 74的凸边顶住弹性控制 杆尾部 821 , 通过控制杆弹簧 823, 迫使弹性控制杆头部 822卡入止动盘 29, 止动盘 29被堵转， 直流发电机 28就停止发电； 反之， 凸轮 74的凹边与弹性控 制杆尾部 821接触， 弹性控制杆头部 822就离开止动盘 29, 直流发电机 28就 开始发电。控制杆弹簧 823的弹力应大于两个支架弹簧 83之和， 并应有效地卡 住止动盘 29。控制杆弹簧 823的作用是随时补偿弹性控制杆头部 822与止动盘 29的磨损量， 使其使用寿命延长。 时钟机构 7主要包括第二安全离合器 71、 时 钟支架 72、 时针轴转一圏为 24小时的时钟 73和凸轮 74; 第一变速器的输出 轴 19与第二安全离合器 71连接， 第二安全离合器 71与时钟 73的发条扭紧轴 (未画出）连接； 时钟 73通过时钟支架 72固定于所述壳体 42内部， 其中所述 的时针轴 75同轴连接所述凸轮 74; 时钟 73可采用公知的时针轴转一圏为 24 小时的时钟结构。 这样， 凸轮 74转一圏也是 24小时。 凸轮 74的凸边的弧长为 白天路灯熄灭的时间， 凸轮 74的凹边的弧长为夜间路灯点亮的时间。 第二安全 离合器 71的作用， 是防止时钟发条和相关机构被过载损坏而设置 的， 其内部结 构也与第一安全离合器相同， 也可以采用公知的安全离合器。 该时间设定装置 定时控制启动弹性势能发电装置启动发电。

路灯发光件 4, 其装在路灯立柱 41上部， 并与直流发电机 28电连接， 该 路灯发光件在夜间由所述卷簧弹性势能发电装 置 2产生的电能发光照明；

使用上述装置的方法： 白天，一直转动着的凸轮 74的凸边始终将弹性控制 杆 8顶向止动盘 29, 止动盘 29被卡住， 直流发电机 28不能转动发电， 路灯发 光件 4不发光； 当列车经过路灯时， 列车与抽吸板 11之间的气流加快， 压强降 低， 从而对抽吸板 11产生抽吸力， 使抽吸板 11、 支架 12和平衡重块 13绕棘 轮 16的轴线向列车摆动；支架 12上的摆动棘爪 14推动棘轮 16转动一定角度， 设在壳体 42上的定位棘爪 15阻止棘轮 16返回转动； 棘轮 16通过第一变速器 17和第一安全离合器 21扭动卷簧 22的内圏， 储存卷簧 22的弹性势能； 同时， 棘轮 16通过第一变速器 17和第二安全离合器 71 , 扭动时钟 73的发条， 给时 钟的时针轴 75和凸轮 74的转动以动力； 当列车通过后， 抽吸力消失， 平衡重 块 13的重力使抽吸板 11回复到原来的状态； 多次列车通过，使棘轮 16多次转 动， 卷簧 22不断积累弹性势能， 同时， 时钟 73的发条不断被扭紧； 当扭紧卷 簧 22的扭矩超过第一安全离合器 21的制动力矩， 第一安全离合器 21打滑，从 而避免卷簧弹性势能发电装置过载而损坏； 另一方面， 当扭紧时钟发条的扭矩 超过第二安全离合器 71 的制动力矩， 第二安全离合器 71打滑， 从而避免时钟 机构过载而损坏；

到了夜间， 弹性控制杆尾部 821 落在转动中的凸轮 74的凹边上， 直流发 电机 28上的止动盘 29被松开， 直流发电机 28转动， 卷簧 22緩慢释放弹性势 能，卷簧 22的弹性力通过大内齿轮 23和小齿轮 24的啮合传动， 经第二变速器 26提高转速， 经调速器 27自动稳定转速， 驱动直流发电机 28转动发电， 供路 灯发光件 4发光照明。

到了白天， 弹性控制杆 82又被转动着的凸轮 74的凸边顶向止动盘 29,止 动盘 29被卡住， 直流发电机 28停止转动， 不再发电， 路灯发光件 4熄灭； 如此周而复始， 路灯发光件 4依靠列车产生的抽吸力， 在夜间发光， 在白 天熄灭。