CN100449143C - 一种液控式气能动力机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液控式气能动力机，其组成包括高压气源、液源箱、动力转换装置以及结构对称设置的液气转换室、高压液转换室、气流转换室、连接管道、单向活门、浮球活门、压力控制活门。它可以把高压气能转换成其他形式的能量，如电能、机械能等，同时又不产生噪声和污染；而且能把现今社会上的各种废气能加以有效利用，既可以改善生活质量，同时又可以减少能源的浪费，为当代节能工程提供了一种新模式。

Description

一种液控式气能动力机

技术领域

本发明涉及一种动力机，具体地说是一种液控式气能动力机，属机械工程领域。

背景技术

动力机械深刻地影响着人类生产力的发展，按将自然界中不同能量转变为机械能的方式，可以分为风力机械、水力机械和热力发动机三大类。

风力机械有风帆、风车(风力机)、风磨等。但受到自然风区分布的限制。

水力机械有水车、水磨、水轮机等。利用水轮机发电的水电站日益增多，因为水电站具有运行费用低、无污染、取用不竭等优点。但是兴建水库、水坝，初始投资较大、建设时间较长，而且对生态平衡、地质力态平衡也有影响。

热力发动机包括蒸汽机、汽轮机、内燃机(汽油机、柴油机、煤气机等)、热气机、燃气轮机、喷气发动机等。

内燃机包括汽油机、柴油机、煤气机等。汽油机是以汽油为燃料，采用电点火；柴油机是以柴油为燃料，利用压缩热自燃；煤气机是以煤气、天然气和其他可燃气体为燃料。因此都会产生大量的排放物，对人类环境的污染毒害十分严重，而且煤气机受气体燃料来源限制，本身体积大、携带困难；由于内燃机其核心部件为活塞、连杆、曲柄、飞轮等机械基础件，而大多数基础件是运动件、受力件故易磨损，由此会造成主机可靠性差、寿命短、性能低、质量不稳定；同时还会伴随产生热量、噪音、电火花等。

蒸汽机是把蒸汽中的热能转化为机械能的热力装置。但其体积大、工作效率低，同样  其核心部件为活塞、连杆、曲柄、飞轮等机械基础件，而大多数基础件是运动件、受力件故易磨损，由此会造成主机可靠性差、寿命短、性能低、质量不稳定；同时还会伴随产生热量、噪音、电火花等。

汽轮机包括 蒸汽轮机和燃气轮机：蒸汽轮机是由一个中央很厚的钢盘和钢盘外沿弧形叶片所组成，利用蒸汽使叶轮转动，它的缺点是只能沿一个方向转动，不能开倒车，蒸汽轮机必须和高压锅炉配套使用，故此它只能用在发电厂或巨型舰艇上；燃气轮机的基本原理与蒸汽轮机很相似，不同处在于工质不是蒸汽而是燃料燃烧后的烟气，燃气轮机优点是不需连杆、曲柄、飞轮等装置，又不需锅炉，因此体积小、重量轻，功率大到100000～200000千瓦，效率高达60％，但是喷射到叶轮上的汽体温度高达1300℃，因此叶轮需昂贵的特殊耐热合金来制造，加工难，成本高，耗油量大，在同样功率下比活塞式汽油机多2倍。

热气机也称斯特林发动机，是以空气、氢和氦等作为工质、按回热闭式热力循环，进行周期性的压缩和膨胀而作功的热力发动机。热气机是外燃机，可以采用多种燃料，同时还具有噪声低、振动小和排污较少等优点，主要缺点是散热器大、密封困难和成本较高。

喷气发动机是利用燃料燃烧气体排出过程中所产生的反作用力作功的热力发动机，但制作成本高，且大量热能被无效释放，对环境造成热污染。

此处还有对核能的应用，但有其独特的问题，如辐射防护与保健、核废料的处置与处理等。

综上所说，目前市场上用的动力机械，由于其本身工作特性而存在的固有缺陷，或有使用范围限制，或体积太大，或存在环境污染问题(如废气排放、废热排放、噪音、核污染等)，且对能源尤其是二次能源的利用是不可再生循环的。

发明内容

针对上述存在问题，本发明提供一种新型动力装置：液控式气能动力机，结构简洁，体积小，功率大，无噪音和污染等问题，并且操作方便，不直接消耗二次能源。

为了达到以上目的，本发明采用了以下技术方案，此种液控式气能动力机，其组成包括高压气源、液源箱、液气转换室、高压液转换室、气流转换室、动力转换装置、连接管道、单向活门、浮球活门、压力控制活门，其中液气转换室、高压液转换室、气流转换室、单向活门、浮球活门、压力控制活门成双对称设置；液源箱经左单向活门和右单向活门分别与左液气转换室和右液气转换室相连通；左液气转换室经左浮球活门与左高压液转换室相连通，右液气转换室经右浮球活门与右高压液转换室相连通；左高压液转换室经连接管道、左单向阀与动力转换装置输入端相连通，右高压液转换室经连接管道、右单向阀与动力转换装置输入端相连通，动力转换装置的输出端则与液源箱相连通；左压力控制活门的受压力端与左高压液转换室相连接，左压力控制活门的控制活门端设置于进入左气流转换室高压气源的管口处，同样，右压力控制活门的受压力端与右高压液转换室相连接，右压力控制活门的控制活门端设置于进入右气流转换室高压气源的管口处；左气流转换室、右气流转换室内分隔为上部的低压腔和下部的高压腔，低压腔设置有余气排放口，左气流转换室高压腔经连接管道与高压气源连通，所述左压力控制活门的控制活门端设置于此高压腔中高压气源的管口处，左气流转换室的高压腔经连接管道与右液气转换室相连通，与此对称，右气流转换室高压腔经连接管道与高压气源连通，所述右压力控制活门的控制活门端设置于此高压腔中高压气源的管口处，右气流转换室的高压腔经连接管道与左液气转换室相连通。

在上述技术方案中，所述的浮球活门由导向管、浮球、浮球承托架组成，导向管顶部开有气液孔，浮球置于导向管体内，浮球承托架设置于液气转换室与高压液转换室之间连通孔处，且浮球活门的中轴线与液气转换室、高压液转换室之间连通孔的中心线重合。

在上述技术方案中，所述的压力控制活门由压力传递软膜、连接传递杆、复位弹簧、密封圈和堵塞构成，压力传递软膜位于高压液转换室内，该压力传递软膜将高压液转换室分隔为上方的高压腔和下方的低压腔，该压力传递软膜连接传递杆，该传递杆套装有复位弹簧，在该传递杆下端设置有密封圈和堵塞，该传递杆下端的密封圈和堵塞穿过所述气流转换室隔板通孔，堵塞位于气流转换室内高压气输送管出气口上方，密封圈与所述隔板相配合。

在上述技术方案中，所述左气流转换室与右液气转换室之间连接管道或所述右气流转换室与左液气转换室之间连接管道处设置有一个启动钮。通过启动钮人为实现动力机的启动工作。

在上述技术方案中，所述液气转换室，高压液转换室，气流转换室、连接管道、单向活门、浮球活门、压力控制活门的个数为双数个，而高压气源和液源箱的个数是上述双数个数的半数，各高压液转换室经各自的连接管道、单向阀与同一个动力转换装置液体输入端相连通，动力转换装置的液体输出端则与相应液源箱相连通。此为多对液控式动力机并联输出结构形式，此结构形式可加大并调节动力转换装置的输出功率，若各组液控动力机在时间顺序上做出安排，还能使动力转换装置动转的更加平稳。

在上述技术方案中，还可以通过相对装置技术参数差异设计来实现动力机非人工的自动启动、运行。即所述左气流转换室中复位弹簧的屈强系数大于或小于右气流转换室中复位弹簧的屈强系数。所述左高压液转换室中压力传递软膜的拉伸比大于或小于右高压液转换室中压力传递软膜的拉伸比。所述左气流转换室与右液气转换室之间高压气输送管道的管径大于或小于右气流转换室与左液气转换室之间高压气输送管道的管径。

在上述技术方案中，所述高压气源装置设有气压调节阀，从而有效控制动力转换装置功率输出。

在上述技术方案中，所述动力转换装置为液轮发电机或液式传动装置，或抽水、喷水、喷雾装置等。

本发明的优点是，由于本发明采用了以上技术方案，提供了一种新型液控式气能动力机，通过动力转换装置可以把高压气能转换成其他形式的能量，如电能、机械能等，即利用本发明同样可以制作发电机、发动机以及利用发电机、发动机实现能量转化的泵、喷水喷雾机、抽水机等等；同时该种液控式气能动力机又不产生噪声和污染；而且能把现今社会上的各种废气能加以有效利用，在缓解环境污染的同时又可改善生活质量，同时也减少了能源的浪费，为当代节能工程提供了一种新模式。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明

图1是本发明组成及结构框图。

图2是本实施例结构示意图。

以上附图中，10是高压气源，20是液源箱，21余液回流管，22是余液回入孔，23是供液孔，30是液气转换室，31是单向活门，32是浮球活门导向管，33是浮球，34是高压传递孔，40是高压液转换室，41是高压液输出口，42是压力传递软膜，43是传递杆，50是气流转换室，51是余气出口，52是复位弹簧，53是隔板，54是隔板孔，55是密封圈，56是堵塞，57是高压气进口，60是动力转换装置，61是转轴，70是气流转换管，71是备用启动按钮，80是高压液流输出管，81是单向阀，82是总开关，90是高压气输送管。

具体实施方式

实施例一：

本实例施组成框图如图1所示，本实施例结构如图2所示。本实施例由高压气源装置10、液源箱20、动力转换装置60、成对设置的液气转换室30、高压液转换室40、气流转换室50、以及单向活门31、浮球活门、压力控制活门、备用启动按钮71、连接管道等组成，连接管道有气流转换管70，高压液流输出管80，高压气输送管90。其中，浮球活门由导向管32、浮球33及浮球托件构成，压力控制活门则由压力传递软膜42、传递杆43、复位弹簧52、密封圈55、堵塞56和挡针构成。如图所示压力传递软膜与传递杆连接，弹簧套接在传递杆，弹簧上端有一挡针。

本实施例各部分的结构关系如图2所示。液源箱10经左单向活门和右单向活门31分别与左液气转换室和右液气转换室30相连通；左液气转换室经左浮球活门与左高压液转换室相连通，右液气转换室30经右浮球活门与右高压液转换室40相连通，其中的右浮球活门由导向管32、浮球33、浮球承托架组成，导向管顶部开有气液孔，浮球置于导向管体内，浮球承托架设置于液气转换室30与高压液转换室40之间连通孔处，且浮球活门的中轴线与液气转换室、高压液转换室之间连通孔的中心线重合。左高压液转换室经高压液流管、左单向阀与动力转换装置输入端相连通，右高压液转换室40经高压液流管、右单向阀81与动力转换装置60高压液输入端相连通，动力转换装置的余液输出端则与液源箱20相连通；右压力控制活门则由压力传递软膜42、传递杆43、复位弹簧52、密封圈55、堵塞56和挡针构成。压力传递软膜42位于高压液转换室40内，该压力传递软膜将高压液转换室分隔为上方的高压腔和下方的低压腔，该压力传递软膜连接传递杆43，该传递杆套装有复位弹簧52，在该传递杆下端设置有密封圈55和堵塞56，该传递杆下端的密封圈和堵塞穿过所述气流转换室50隔板53通孔，堵塞位于气流转换室50内高压气输送管出气口57上方，密封圈55与所述隔板53相配合。

右气流转换室50的高压腔经高压气输送管道70与左液气转换室相连通，右气流转换室50高压腔经高压气输送管道90与高压气源10连通。

本实施例工作过程如图2所示，在初始状态下，液源箱是空的，各装置处于平衡状态，在向液源箱中加液体后，由于重力作用，液体通过单向活门进入液气转换室，通过高压传递孔再进入高压液转换室。打开高压气源，高压气通过导气管，分别向两个气流转换室输送高压气，按下启动钮，封闭此处气流转换管，使右气流转换室与左液气转换室不能导通，而左气流转换室与右液气转换室保持畅通，由于右气流转换室与左液气转换室不能导通，故高压气只能通过左气流转换室经气流转换管入右液气转换室，右液气转换室充满高压气，由于单向活门的原因，高压气不能通过单向活门逆流入液源箱，于是在右液气转换室内形成高压，在高压的作用下，右高压液转换室内液体成为高压液体，并对高压传递软膜产生力的作用，使高压传递软膜向下拉伸，带动高压传递杆向下移动，使高压密封装置与右导气管接触并封闭右导气管，此时液控式气能动力机进入工作状态；松开启动钮，右气流转换室与左液气转换室导通，但由于右导气管被封闭，而不能向左液气转换室输入高压气，所以左液气转换室内不形成高压，故不产生动作；与此同时，高压液转换室内高压液体通过右导流管进入高压液输出管，由于导流管中有单向阀，高压液体不会流向左高压液转换室，高压液体再通过高压液输出管把高压液体输送到动力转换装置，并通过动力转换装置后回到液源箱，高压液体在通过动力转换装置的同时带动动力转换装置工作，实现能量的转化；当右液气转换室和右高压液转换室内液体全部输出后，浮球随液体下降，并被浮球承托件承托，封闭高压传递孔，此时高压液转换室处于负压状态，于是高压传递软膜在弹簧和其本身作用下回缩，带动高压传递杆使密封装置提升，从而导致导气管与密封装置分离，高压气得以进入气流转换室经气流转换管向左液气转换室输送高压气，同理，产生高压液体，带动动力转换装置工作，与此同时，右侧液气转换室内的高压气通过左侧的气流转换室排出多余的高压气，排空后，液源箱中的水再经水气自控阀流入右液气转换室，在左液气转换室和左高压液转换室内液体流完后，右液气转换室又进入工作状态，如此循环往复，直到高压气用尽或人工关闭高压气源，才停止工作。本实施例中的动力转换装置为液轮发电机或液式传动装置。另外，还可以在高压气源出口处装置设有气压调节阀，以随意调节气压大小，从而调节输出动力，同时保证动力转换装置平稳运行。还可以在气流转换室余气排放孔51处设有余气收集装置。

实施例二：

如实施例一所说一种液控式气能动力机，不设置启动钮71，但压力控制活门中复位弹簧的屈强系数不一样，导致在高压气输入到液气转换室并对高压传递软膜产生力的作用时，弹簧受力后变形不一样，使屈强系数小的一边的导气管先行封闭，从而使液控式气能动力机进入工作状态。

实施例三：

如实施例一所说一种液控式气能动力机，不设置启动钮71，但左右压力传递软膜41的拉伸比大小不同，导致在高压气输入到液气转换室并对高压传递软膜产生力的作用时，高压传递软膜向下拉伸幅度不一致，使高压传递软膜向下拉伸幅度大的一边的导气管先行封闭，从而使液控式气能动力机进入工作状态。

实施例四

如实施例一所说一种液控式气能动力机，不设置启动钮，但左右导气管输出端管径不一致，导致输入到液气转换室的高压气量不一致，由此对高压传递软膜产生力的作用不一致，使高压传递软膜向下拉伸幅度不一致，并使导气管输出端管径小的一边的导气管先行封闭，从而使液控式气能动力机进入工作状态。

实施例五：

如实施例一所说一种液控式气能动力机，没有启动钮，但左右气流转换管管径不一致，导致输入到液气转换室的高压气量不一致，由此对高压传递软膜产生力的作用不一致，使高压传递软膜向下拉伸幅度不一致，并使气流转换管管径小的一边的导气管先行封闭，从而使液控式气能动力机进入工作状态。

实施例六

如实施例一所说一种液控式气能动力机，所述动力转换装置为液轮发电机或液式传动装置，或抽水、喷水、喷雾装置等。

实施例七

本实施例为多组实施例一所述动力机的并联输出形式，即液气转换室，高压液转换室，气流转换室、连接管道、单向活门、浮球活门、压力控制活门的个数为双数个，而高压气源和液源箱的个数是上述双数个数的半数，各高压液转换室经各自的高压液流输出管、单向阀与同一个动力转换装置液体输入端相连通，动力转换装置的液体输出端则与相应液源箱相连通。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (10)

1、一种液控式气能动力机，其组成包括高压气源、液源箱、液气转换室、高压液转换室、气流转换室、动力转换装置、连接管道、单向活门、浮球活门、压力控制活门，其中液气转换室、高压液转换室、气流转换室、单向活门、浮球活门、压力控制活门成双对称设置，

液源箱经左单向活门和右单向活门分别与左液气转换室和右液气转换室相连通；

左液气转换室经左浮球活门与左高压液转换室相连通，右液气转换室经右浮球活门与右高压液转换室相连通；

左高压液转换室经连接管道、左单向阀与动力转换装置输入端相连通，右高压液转换室经连接管道、右单向阀与动力转换装置输入端相连通，动力转换装置的输出端则与液源箱相连通；左压力控制活门的受压力端与左高压液转换室相连接，左压力控制活门的控制活门端设置于进入左气流转换室高压气源的管口处，同样，右压力控制活门的受压力端与右高压液转换室相连接，右压力控制活门的控制活门端设置于进入右气流转换室高压气源的管口处；

左气流转换室、右气流转换室内分隔为上部的低压腔和下部的高压腔，低压腔设置有与外界大气相连通的余气排放口，左气流转换室高压腔经连接管道与高压气源连通，所述左压力控制活门的控制活门端设置于此高压腔中高压气源的管口处，左气流转换室的高压腔经连接管道与右液气转换室相连通，与此对称，右气流转换室高压腔经连接管道与高压气源连通，所述右压力控制活门的控制活门端设置于此高压腔中高压气源的管口处，右气流转换室的高压腔经连接管道与左液气转换室相连通。

2、如权利要求1所述的一种液控式气能动力机，其特征在于：所述的浮球活门由导向管、浮球、浮球承托架组成，导向管顶部开有气液孔，浮球置于导向管体内，浮球承托架设置于液气转换室与高压液转换室之间连通孔处。

3、如权利要求1所述的一种液控式气能动力机，其特征在于：所述的压力控制活门由压力传递软膜、连接传递杆、复位弹簧、密封圈和堵塞构成，压力传递软膜位于高压液转换室内，该压力传递软膜将高压液转换室分隔为上方的高压腔和下方的低压腔，该压力传递软膜连接传递杆，该传递杆套装有复位弹簧，在该传递杆下端设置有密封圈和堵塞，该传递杆下端的密封圈和堵塞穿过所述气流转换室隔板通孔，堵塞位于气流转换室内高压气输送管出气口上方，密封圈与所述隔板相配合。

4、如权利要求1所述的一种液控式气能动力机，其特征在于：所述左气流转换室与右液气转换室之间连接管道或所述右气流转换室与左液气转换室之间连接管道处设置有一个启动钮。

5、如权利要求1所述的一种液控式气能动力机，其特征在于：所述左气流转换室中复位弹簧的屈强系数大于或小于右气流转换室中复位弹簧的屈强系数。

6、如权利要求1所述的一种液控式气能动力机，其特征在于：所述左高压液转换室中压力传递软膜的拉伸比大于或小于右高压液转换室中压力传递软膜的拉伸比。

7、如权利要求1所述的一种液控式气能动力机，其特征在于：所述左气流转换室与右液气转换室之间连接管道的管径大于或小于右气流转换室与左液气转换室之间连接管道的管径。

8、如权利要求1所述的一种液控式气能动力机，其特征在于：所述高压气源装置设有气压调节阀。

9、如权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的一种液控式气能动力机，其特征在于：所述液气转换室，高压液转换室，气流转换室、连接管道、单向活门、浮球活门、压力控制活门的个数为双数个，而高压气源和液源箱的个数是上述双数个数的半数，各高压液转换室经各自的高压液流输出管、单向阀与同一个动力转换装置输入端相连通，动力转换装置的输出端则与相应液源箱相连通。

10、如权利要求1所述的一种液控式气能动力机，其特征在于：所述动力转换装置为液轮发电机、液式传动装置或抽水装置、喷水装置、洒水装置、喷雾装置。

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