CN101025147A - 静力发动机 - Google Patents

Abstract

一种利用静压力替代石油作为动力源的静力发动机。由动力杠杆、液压或空气传动力臂、往复轮以及接力杠杆、气缸、曲轴等构成。通过往复轮的连续来回运动，将施加在动力杠杆上并经液压缸或气压缸放大形成的强大压力，转换为活塞运动的推动力，配合压缩空气的作用，推动活塞往复运动，从而使曲轴旋转而产生动力输出。这样静力发动机就在不消耗燃料的情况下，即可连续持久的运转。

Description

静力发动机

本发明涉及一种动力机械设备，属发动机领域。

人类自内燃机发明和普遍应用以来，石油就成为主要的动力能源。如今，石油短缺、能源紧张已经成为全球性的问题。以汽油、柴油为动力的装置，不仅消耗大量的能源，而且产生的废气造成严重的环境污染。寻找新的替代能源和相应的动力装置是目前人们努力的方向。近年来，以静力或液力为能源的驱动装置的研究已有所报道。公开号为CN1683788A的中国发明专利申请，公开了一种静力发动机，由液体媒传压力，经过液压系统中的元件，人为制造静力即强大的静力压强再由齿轮，杠杆，压力臂等组成的联合机械动力臂将静力掘获又经平行连杆，曲轴接力，再经曲轴对机外输出功率。公开号为CN1641211A液力发动机利用油泵输出的压力油，作用于柔性齿圈、旋板轴和随动盘构成的液机转换装置，即回转做功室，依靠压力油使偏心的旋板轴转动，并沿内齿圈和行星齿轮的转动轨迹，使柔性齿圈产生有规律的弹性变形，从而连续、持久的运转。上述所公开的专利申请无疑都具有一定的意义，然而也都存在着一定的不足，且没有成功的工业化应用范例。因此研究更佳的静力或液力发动机其意义是显而易见的。

本发明提供了一种以静力为能源的发动机，取代了以石油或空气为能源的动力装置，既省能源又无污染。本发明通过往复轮的连续来回运动，将旋加在动力杠杆上并经液压缸或气压缸放大形成的强大静压力，转换为活塞运动的推动力，配合压缩空气的作用，推动活塞往复运动，从而使曲轴旋转而产生动力输出。

附图说明

图1：立式静力发动机主视图(剖视)

图2：图1的A-A侧视图(剖视)

图3：图1的A-A向视图(剖视)

附图零部件序号名称

1、外力臂                2、外力臂轴

3、液压缸小缸套          4、小活塞

5、发动机外壳            6、液压缸大缸套

7、大活塞                8、卡盘

9、单活塞液压缸套        10、单活塞

11、轴承                 12、压力板

13、往复轮支撑弧形轨道   14、往复轮挡轴件

15、进水盖               16、中继力臂轴

17、油压泵               18、进、排气摇臂

19、摇臂轴               20、机油泵

21、液压油管             22、平衡弹簧

23、喷油管               24、卡盘

25、高压油管             26、往复轮弧形滑板

27、往复轮               28、轴承

29、中断力臂             30、凸轮轴正时齿轮

31、过桥齿轮             32、曲轴正时齿轮

33、固定液压缸套件       34、单活塞液压缸套

35、滑块螺丝             36、滑块

37、中断力臂轴           38、活塞连杆

39、气缸套               40、高压气阀总成

41、进气门               42、小活塞

43、活塞                 44、轴承

45、轴承                 46、高压进气管

47、进气阀               48、弹簧

49、大活塞               50、排气门

51、气门弹簧             52、气缸套

53、小活塞连杆           54、轴承

55、进气系统             56、排气系统

下面将结合附图详细描述本发明的实现方法：

众所周知，内燃机是通过柴油或汽油与空气形成的可燃混合气着火燃烧，膨胀推动活塞下行实现对外作功的。本发明的目的就是要不使用柴油、汽油等燃料，而是利用强大的静压力来替代燃料燃烧产生的压力，同样推动活塞运动完成对外作功。

如图1、图2、图3所示：本发明发动机由两大部分构成：动力源和作功。动力源主要组成部件有：动力杠杆(1、2)，带大小双活塞(4、7)的液压缸(3、6)，平衡弹簧(22)，带驱动活塞(10)的液压缸(9)，压力板(12)，往复轮(27)以及供往复轮运动的轨道(13)。杠杆(1、2)与液压缸(3)的小活塞(4)连接在一起，小液压缸(3)下面经由液压油管(21)分成两个支路分别连接一个大液压缸(6)。每一路都是液压缸大活塞(7)与下面的单活塞液压缸(9)套顶端之间通过平衡弹簧(22)相连接，这样由两组大液压缸、弹簧和单活塞液压缸分别构成两个平行的传动力臂。两个单活塞液压缸套的下端分别固定着压力板(12)的两端，两个单活塞液压缸内的活塞(10)末端则分别固定着往复轮弧形滑板(26)的两端。压力板中央与活动导轨的中央通过轴承(11)轴相连接。往复齿轮(27)上面直接与滑板(26)相啮合，下面与支撑弧形轨道(13)相啮合，两端则由带弹簧的挡板(14)限制运动行程和换向。在支持弧形轨道的中央，也就是与活动导轨中央垂直对应的位置开有一小孔，从中伸出一根压力传递连杆上有弧形齿轮(接力连杆齿轮)，伸出的高度小于往复齿轮的半径。

做功部分主要由中继杠杆(16、28、29)，气缸体(39)和曲轴箱等组成，这与普通的内燃机类似。在气缸体和曲轴箱内部装置有大小双活塞(49、42)、连杆(53)、曲轴、曲轴飞轮、凸轮传动机构、润滑系统、冷却系统。气缸中部开有进气门(41)排气门(50)，通过管道与外置气压罐相连，形成气体循环回路。凸轮传动机构可通过曲轴的旋转，曲轴正时齿轮(32)，过桥齿轮(31)、凸轮轴正时齿轮(30)的相继传动，带动油压泵液压传动使两个驱动活塞(10)交替向下运动，由液压油推动下活塞轴(43)与往复轮弧形滑板(26)连接，从而推动往复轮的来回运动。凸轮传动机构还可带动进气门排气门的开启以及润滑作用，冷却作用，这与普通的内燃机类似。外置高压储压罐的一端有气缸套的活塞是通过曲轴上的小飞轮连杆推动活塞的方式来吸进排气气体，再通过活塞传送气压罐的方式来供气的，气压罐上装有减压阀，当气体压力超标时自动对外排气。

与普通的内燃机相似，本发明也设有润滑系统、冷却系统和起动系统。

根据上述结构，本液力或气压力发动机是这样工作的：在动力杠杆的末端的通过人力、电动力等种种方式施加一定大小的力，与杠杆相连的油缸或气缸里的小活塞上就产生了一个推力，这个推力使活塞以固定的压强压在油上或空气上，由于油缸或气缸及油管气管是密闭的，所以传到油缸或气缸大活塞上的压强不变，因此大活塞上产生较大的压力。这个放大的压力通过平衡弹簧、驱动缸套对称地施加在压力板上，进而通过轴的连接和滑板施加在往复轮上，往复轮处于平衡静止状态。下面的作功气缸活塞启动后，通过曲轴正时齿轮、过桥齿轮、凸轮轴正时齿轮的相继传动带动液压油泵或气压气泵输出高压油或高压气体推动一侧驱动活塞向下运动，与之相连的滑板的一端因此向下运动，此时往复轮的两边因受力不平衡而向另一端滚动，当达到末端时一方面由于碰撞而折回作反向运动，另一方面由于下面的作功气缸活塞同样通过曲轴正时齿轮、过桥齿轮、凸轮轴正时齿轮的相继传动的相继传动带动液压油泵或高压气泵输出高压油或高压气体推动该侧驱动活塞向下运动，与之相连的滑板的这一端因此向下运动，推动往复轮向相反的一端滚动。由此形成往复齿轮的来回连续滚动。往复齿轮每次经过轨道的中央小孔时就受向下的静压力的作用推动接力连杆齿轮向下运动。从而形成接力连杆周期性地冲击运动，且冲击力的大小与上面施加的静力相一致。

作功部分的运转过程类似于普通的四行程内燃机，按进气、压缩、作功和排气行程的顺序不断循环反复的。进气过程时，进气门开启，排气门关闭，由于曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动，活塞上方容积增大，气缸内产生一定的真空度。纯空气被吸入气缸内。活塞行下止点时，进气行程结束，进气门、排气门同时关闭，气缸内成为封闭容积。曲轴继续旋转，活塞由下止点向上止点移动，活塞上方的容积缩小，进入到气缸中的纯空气逐渐被压缩，使其温度、压力升高。当压缩冲程临近终了时，外置高压空气储罐通过打开进气阀快速补充压缩空气，从而使得气缸内形成一定压力的气体。活塞到上止点时，压缩行程结束。在作功行程中，进气门和排气门仍然保持关闭。此时由于接力连杆推动杠杆运动，从而推动大活塞迅速下行，加上封闭气缸中压缩空气的膨胀作用，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。当作功接近终了时，进气门仍然关闭，排气门开启，活塞向上移动，气缸中的空便经排气管排入到外置气储罐中，当活塞到达上止点时，排气门关闭、压缩行程结束，曲轴转至两周，完成一个工作循环。这期间活塞在上、下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。

上面是以单缸发动机为例来详细说明本发明的工作原理和工作过程的。同普通的内燃机相似，本发明也可以加大缸套活塞，组成多缸发动机，如四缸发动机，六缸发动机和八缸发动机。气缸排列方式可以是单列式和双列式。单例式发动机可以是垂直布置的，也可以是倾斜的甚至水平的。双列式发动机可以是V形发动机，也可以是对置式发动机。本发明是靠液压传动或空气传动作用形成强大的推力的，其中液体传媒物质可以是：硬质或轻质净水液体、空气或是化学化合制剂或乳化剂液体。有机无机族类油液和液态金属流体。

Claims (9)

1、一种静力发动机，由杠杆、流体液压或气压系统和往复滚动齿轮、气缸体、曲轴等机械联合传动系统所组成。其构造特征在于：动力杠杆(1、2)连接在小缸套(3)里的小活塞(4)上，小缸套经由液压油管或气压气管(21)与两个完全相同的平行大缸套(6)组成封闭的液压或气压通路，下面的两个大活塞(7)分别连接着两个平衡弹簧(22)，再连接上两个带驱动活塞(10)的活塞缸(9)，组成两个相同的平行力臂，对称地固定在压力板(12)和滚动弧形滑板(26)的两端。其中活塞缸体的下端与压力板(12)相连，活塞缸内的活塞连杆末端则与滚动弧形滑板相连。压力板、滚动弧形滑板中间则由轴(11)固定在一起，由滚动弧形滑板、支撑弧形轨道和两边的挡轴(14)组成往复轮(27)的滚动路径。支撑弧形轨道的中央小孔中有一根伸出的接力弧形连杆齿轮，其下端与中继杠杆(28、29)相连接。中继杠杆连接着双活塞气缸上部的大活塞(49)，中部的缸端面上开有进气门(41)和排气门(50)，下部的小活塞(42)则由连杆连接着曲轴，曲轴上装有正时齿轮(32)等装置。

2、根据权利要求1所述的静力发动机，其特征是外力是施加在动力杠杆上，外力可以是人力，可以是电力，可以是机械力，可以是其它的力源，构成本静力发动机的动力源。外力的大小是可以调节的。施加外力的杠杆力臂要不小于连接小活塞的力臂。

3、根据权利要求1所述的静力发动机，其特征是曲轴的旋转，通过曲轴正时齿轮(32)、过桥齿轮(31)、凸轮轴正时齿轮(30)的相继传动，带动油压或空气传动使两个驱动活塞(10)交替向下运动，从而推动往复轮的来回运动。

4、根据权利要求1所述的静力发动机，其特征是压力板与滚动导轨的中心部位是通过轴(11)固定在一起的。压力板的两端受相等的静压力的作用下从而保持静止状态，滚动弧形滑板的两端则受驱动活塞的推动，以滑板与压力板的固定轴为中心而上下摆动。

5、根据权利要求1所述的静力发动机，其特征是支撑弧形轨道的中央小孔中伸出一根接力弧形连杆齿轮，连杆齿轮直径小于中央小孔的直径，连杆弧形齿轮伸出的高度小于往复齿轮的半径。往复轮的来回滚动从而使所受的静压力规则地推动接力连杆向下运动。

6、根据权利要求1所述的静力发动机，其特征是作功是由外静力和压缩空气共同完成的。也就是外静力推动活塞向下运动和压缩空气膨胀作用二者共同推动小活塞向下运动，从而推动曲轴转动而对外做功的。而且输出功率的大小与所受静力的大小成正比。

7、根据权利要求1所述的静力发动机，其特征是外置高压空气储罐通过管道连接在气缸中部的进气门排气门上形成气体循环回路。在进气行程中直接从外界吸入空气，而在压缩行程时高压空气储罐中的压缩空气推开进气阀(47)进入到气缸中，从而在气缸中形成高压压缩空气。在排气行程中，气缸中的空气从排气门经由排气管排到外气缸内，再通过曲轴，曲轴上的小飞轮连杆推动活塞，气体再进入空气储罐中备用。因此空气一直可以循环使用。空气储罐上装有安全阀，当空气压力超过限度是自动释放到空气中。

8、根据权利要求1所述的静力发动机，其特征是在支撑弧形轨道的中央小孔中伸出一根连杆弧形齿轮的中部安装大小缸套活塞，从而使每一个缸套活塞加大，同时机械功率增加。可以组成单缸发动机和多缸发动机，如四缸、六缸、八缸发动机。气缸排列方式可以是单列式和双列式。单列式发动机可以是垂直布置的，也可以是倾斜的甚至水平的。双列式发动机可以是V型发动机，也可以是对置式发动机。

9、根据权利要求1所述的静力发动机，其特征是液体传媒物质可以是：硬质或轻质纯净水液体，空气或是化学化合制剂或乳化剂液体。有机无机族类油液和液态金属流体。

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