CN101289946A - 两行程高压空气发动机 - Google Patents

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本发明属于发动机技术领域,特别涉及由液态空气汽化成高压空气为动力源的一种两行程高压空气发动机;其特征在于:它是以液态空气经蒸发汽化成的高压空气为动力源的两行程高压空气发动机;其结构包括:按液态空气蒸发汽化制成高压空气的流程的先后顺序由保温储液箱、压力控制阀、高压泵、高压止回阀、换热蒸发器和高压空气罐组成的液态空气的汽化装置和由缸体、气阀板、气阀芯、缸盖、高压空气室、活塞、连杆、曲轴、排气管装置、飞轮和功率输出轮组成的活塞式主机组成。本发明不仅设计科学合理,结构紧凑,既具有取之不尽用之不竭的动力源,又能替代燃油发动机,而且具有不污染空气以及使用十分安全方便等优点。

Description

两行程高压空气发动机
技术领域
本发明属于发动机技术领域,特别涉及由液态空气汽化成高压空气为动力源的一种两行程高压空气发动机;最适合用于汽车用的发动机。
背景技术
目前,国内外用于交通运输的发动机,广泛采用燃油发动机,普遍均以石油产品作为燃料;随着长期的开采,石油产品越来越稀缺以致造成能源紧张,它不仅价格飞涨而且还严重污染空气。因此寻找新的能源和研究开发适合该新能源的发动机是十分必要的。
发明内容
本发明旨在为了避免上述技术中存在的缺点和不足之处,而提供不仅设计科学合理,结构紧凑,既具有取之不尽用之不竭的动力源,又能替代燃油发动机,而且具有不污染空气以及使用十分安全方便的一种两行程高压空气发动机。
本发明的目的是采用如下的技术方案实现的:所述的两行程高压空气发动机,其特征在于:它是以液态空气经蒸发汽化成的高压空气为动力源的两行程高压空气发动机;其结构由液态空气的汽化装置和活塞式主机组成,所述的液态空气的汽化装置,按液态空气蒸发汽化制成高压空气的流程的先后顺序由保温储液箱、压力控制阀、高压柱塞泵、高压止回阀、换热蒸发器和高压空气罐排列组成,它们装设在活塞式主机的外侧四周;保温储液箱底部以管路与压力控制阀中的阀门的进口连通相接,阀门的出口以管路与高压柱塞泵的进口连通相接,高压柱塞泵的出口以管路与高压止回阀的进口连通相接,高压止回阀的出口以管路与换热蒸发器中的蛇形管的进口连通相接,蛇形管的出口以管路与高压空气罐连通相接;高压空气罐以管路与压力控制阀中的壳体连通相接,高压空气罐上的出口管与活塞式主机的缸盖内连通相接;所述的活塞式主机由缸体、气阀板、气阀芯、缸盖、高压空气室、活塞、连杆、曲轴、排气管装置、飞轮功率输出轮组成;在缸体顶面密封连接气阀板,气阀板顶面密封连接缸盖,使缸盖内构成高压空气室,在高压空气室内装设由凸轮副驱动气阀芯的开关机构;在缸体内装设上、下运行的活塞,该活塞经过连杆驱动支承在曲轴箱内可旋转的曲轴,曲轴的一轴端上装功率输出轮,曲轴的另一轴端上装飞轮,飞轮侧的曲轴段与高压柱塞泵之间的曲轴段上装驱动高压柱塞泵的凸轮副机构;并沿活塞处于下止点上面的缸体外圆周面上装设排气管装置。
所述的保温储液箱由双层真空套壳体、进口、进口盖、保温层、排气口和排渣口组成,在双层真空套壳体的外部包覆保温层,双层真空套壳体顶部的一侧设有添加液态空气的进口,进口上有进口盖;双层真空套壳体顶部的另一侧设有排气口;双层真空套底面一侧设有排渣口。
所述的压力控制阀由壳体、小活塞、弹簧和阀门组成,在壳体内装可上、下运行的小活塞,小活塞的体内杆段上套装弹簧,在小活塞的伸出体外的杆端与阀门内的阀头连接。当高压空气罐的高压空气压力大于弹簧弹力时,就使小活塞向下运行使阀内的阀头关闭,反之当高压空气罐的高压空气压力小于弹簧弹力时阀就开启。
所述的换热蒸发器由箱体、蛇形管、吸热片、进口和出口组成,在箱体内置入有进口和出口的蛇形管,在蛇形管的外周面上排列分布若干个吸热片。
所述的高压空气罐由罐体、限压安全阀、逆止阀、针阀、加压口和压力表组成,在罐体的顶部以管路连接逆止阀的一端,逆止阀的另一端以管路连接针阀的一端,针阀的另一端设有加压口;在罐体的顶部还装设限压安全阀和压力表,所述的压力表还可以用管路安装在操作室内。当罐内的高压空气压力超压时,限压安全阀就会自行排气,保证高压空气罐的安全工作。
所述的由凸轮副驱动气阀芯的开关机构由小曲轴、气阀芯、顶杆、弹簧、从动杆和凸轮组成,与气阀芯在气阀板阀口内的开关高度相对应的缸盖的内壁上装设小曲轴,小曲轴的一轴端伸露在盖外,气阀芯的连杆连接在小曲轴的拐段上,与小曲轴伸露轴端位置相对应的曲轴的轴段上连接凸轮,使从动杆顶段套入内装弹簧的顶杆的一端内,顶杆的另一端与小曲轴伸露轴端相触接,靠弹簧的弹力使从动杆的底面紧靠在凸轮端面上。当凸轮随曲轴转动时,通过从动杆有节凑地触顶小曲轴伸露轴端,就使小曲轴带动气阀芯实现在气阀板阀口内的开启与关闭。
所述的驱动高压泵的凸轮副机构由高压柱塞泵、弹簧、弹簧挡垫、从动杆和I#凸轮组成,在高压柱塞泵上连接从动杆的一端,于该端上套装弹簧和弹簧挡垫,从动杆的另一端靠弹簧的弹力使从动杆的底面紧靠在I#凸轮端面上,I#凸轮装于曲轴轴段上。当凸轮随曲轴转动时,通过从动杆驱动高压柱塞泵工作。
所述的排气管装置由排气孔、排出管和总收气管组成,在下止点以上的缸体外圆周面上设有带排出管的总收气管,在总收气管内的缸壁上分布设有若干个排气孔。
所述的高压空气的压力为8Mpa以上。
所述的活塞式主机,在启动时由蓄电箱作为直流电机的电源,带动齿轮副驱动曲轴于以起动。
本发明的原理分述于下:
人所共知,在活塞式的主机中,当活塞在缸体内运行至最高顶点时称为上止点,运行至最低点时称为下止点,也就是曲轴从0°(下止点)运行到180°(上止点)为一个行程或称为一个冲程,曲轴再从180°(上止点)运行到360°(下止点)也为一个行程或称为一个冲程。活塞式主机在工作前的启动,是用蓄电箱作为直流电机的电源,带动装于飞轮外侧面上的齿轮副驱动曲轴于以起动。起动后,活塞由下止点向上止点运动,缸内空气被压缩,缸内气压增至3~5Mpa,也就完成压缩冲程,此时气阀芯从气阀板阀口内开启,来自高压空气罐中压力为8~15Mpa的高压空气急速进入缸内,并推动活塞向下止点运动,也就是做功冲程,此时就可通过曲轴上的功率输出轮输出功率;当活塞向下止点运行时,处于活塞下部缸体内具有压力的气体,伴随着活塞的下行,从分布于缸壁上的排气孔中排出经总收气管的排出管排出机外;直至活塞到达下止点时,但缸体内仍保持一个大气压的空气;由于受到飞轮的惯性作用,使活塞由下止点又向上支点运行,又进入下一个压缩冲程;也就是曲轴在360°的一个工作循环内有压缩和做功两个冲程,如此周而复始地工作。因此,只要供给高压空气,活塞就不断地在缸内上下运行作功,就带动曲轴一个工作循环连着一个工作循环不停地工作,而实现本发明的向外输出功率。综以上所采取的技术方案,实现本发明的目的。
与现有技术相比,本发明不仅设计科学合理,结构紧凑,既具有取之不尽用之不竭的动力源,又能替代燃油发动机,而且具有不污染空气以及使用十分安全方便等优点。
附图说明
本发明共有二幅附图。其中:
附图1是本发明的具体实施例的结构示意图;
附图2是图1中沿A-A线的剖视图。
图中:1、壳体,2、进口,3、进口盖,4、保温层,5、排气口,6、直通阀,7、阀门,8、弹簧,9、小活塞,10、壳体,11、管路,12、高压柱塞泵,13、弹簧,14、高压止回阀,15、进口,16、蛇形管,17、吸热片,18、箱体,19、出口,20、罐体,21、限压安全阀,22、逆止阀,23、加压口,24、针阀,25、出口管,26、缸盖,27、小曲轴,28、气阀芯,29、高压空气室,30、气阀板,31、活塞,32、缸体,33、排气管,34、排气孔,35、连杆,36、曲轴,37、飞轮,38、功率输出轮,39、顶杆,40、弹簧,41、从动杆,42、凸轮,43、弹簧挡垫,44从动杆,45、I#凸轮,46、排出管,47、进口,48、出口,49、排渣口,50、压力表,51、直流电机,52、齿轮副。
具体实施方式
图1、2所示是本发明的具体实施例;它是安装在汽车上的两行程高压空气发动机,它是以液态空气经蒸发汽化成的高压空气为动力源的两行程高压空气发动机;其结构由液态空气的汽化装置和活塞式主机组成,所述的液态空气的汽化装置,按液态空气蒸发汽化制成高压空气的流程的先后顺序由保温储液箱、压力控制阀、高压柱塞泵12、高压止回阀14、换热蒸发器和高压空气罐排列组成,它们装设在活塞式主机的外侧四周;所述的保温储液箱由不锈钢制的双层真空套壳体1、进口2、进口盖3、发泡塑料制的保温层4、排气口5和排渣口49组成,保温储液箱底部以管路与由壳体10、小活塞9、弹簧8和阀门7组成的压力控制阀中的阀门7的进口连通相接,并在保温储液箱至高压柱塞泵12的进口之间的管路上包覆发泡塑料制的保温层,以及在保温储液箱至压力控制阀进口之间的管路上装有直通阀6;阀门7的出口以管路与高压柱塞泵12的进口47连通相接,高压柱塞泵12的出口48以管路与高压止回阀14的进口连通相接;高压止回阀14的出口以管路与换热蒸发器中的蛇形管16的进口连通相接,蛇形管16的出口19以管路与由不锈钢制的罐体20、限压安全阀21、逆止阀22、针阀24、加压口23和压力表50组成的高压空气罐连通相接;所述的换热蒸发器由不锈钢制的箱体18、蛇形管16、吸热片17、进口15和出口19组成;高压空气罐以管路11与压力控制阀中的壳体10连通相接,高压空气罐上的出口管25与活塞式主机的缸盖26内连通相接;所述的活塞式主机由缸体32、气阀板30、气阀芯28、缸盖26、高压空气室29、活塞31、连杆35、曲轴36、排气管装置、飞轮37和功率输出轮38组成;在缸体32顶面密封连接气阀板30,气阀板30顶面密封连接缸盖26,使缸盖26内构成高压空气室29,在高压空气室29内装设由小曲轴27、气阀芯28、顶杆39、弹簧40、从动杆41和凸轮42组成的凸轮副驱动气阀芯的开关机构;在缸体32内装设上、下运行的活塞31,该活塞31经过连杆35驱动支承在曲轴箱内可旋转的曲轴36,曲轴36的一轴端上装功率输出轮38,曲轴36的另一轴端上装飞轮37,飞轮37侧的曲轴段与高压柱塞泵之间的曲轴36段上装由高压柱塞泵12、弹簧13、弹簧挡垫43、从动杆44和I#凸轮45组成的驱动高压柱塞泵12的凸轮副机构;并沿活塞31处于下止点上面的缸体32外圆周面上装设由排气孔34、排出管46和总收气管33组成的排气管装置;而活塞式主机在工作前的启动,是用蓄电箱作为直流电机51的电源,带动装于飞轮37外侧面上的齿轮副52驱动曲轴36于以起动。
本发明中的液态空气储存在保温储液箱的壳体1内,当高压空气罐内的高压空气压力达不到活塞式主机要求时,此时压力控制阀就像人的心脏一样通过高压止回阀14输送到换热蒸发器的蛇形管16内,液态空气在换热蒸发器中被蒸发汽化成高压空气,直接通过蛇形管16的出口19进入高压空气罐的罐体20内,当高压空气罐的罐体20内高压空气压力达到活塞式主机要求时,压力控制阀就关闭;虽然这时高压柱塞泵12和曲轴36一起动作,但由于没有液态空气输送到换热蒸发器内,因此就实现了控制高压空气罐的罐体20内的高压空气压力的目的;这时调节压力控制阀,就可以使发动机的上限功率也随着改变,其中高压止回阀14是用来防止高压空气回流至低压的保温储液箱壳体1中。本发明在添加液态空气时,同时要将高压空气罐的罐体20内的高压空气容量充分加足,以便活塞式主机开始启动时使用;因为液态空气在活塞式主机未转动前,是不可能进入换热蒸发器中的蛇形管16内。
以上所述,仅为本发明的较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,所有熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内,根据本发明的技术方案及其本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种两行程高压空气发动机,其特征在于:它是以液态空气经蒸发汽化成的高压空气为动力源的两行程高压空气发动机;其结构由液态空气的汽化装置和活塞式主机组成,所述的液态空气的汽化装置,按液态空气蒸发汽化制成高压空气的流程的先后顺序由保温储液箱、压力控制阀、高压柱塞泵、高压止回阀、换热蒸发器和高压空气罐排列组成,它们装设在活塞式主机的外侧四周;保温储液箱底部以管路与压力控制阀中的阀门(7)的进口连通相接,阀门(7)的出口以管路与高压柱塞泵(12)的进口(47)连通相接,高压柱塞泵(12)的出口(48)以管路与高压止回阀(14)的进口连通相接,高压止回阀(14)的出口以管路与换热蒸发器中的蛇形管(16)的进口(15)连通相接,蛇形管(16)的出口(19)以管路与高压空气罐连通相接;高压空气罐以管路(11)与压力控制阀中的壳体(10)连通相接,高压空气罐上的出口管(25)与活塞式主机的缸盖(26)内连通相接;所述的活塞式主机由缸体(32)、气阀板(30)、气阀芯(28)、缸盖(26)、高压空气室(29)、活塞(31)、连杆(35)、曲轴(36)、排气管装置、飞轮(37)和功率输出轮(38)组成;在缸体(32)顶面密封连接气阀板(30),气阀板(30)顶面密封连接缸盖(26),使缸盖(26)内构成高压空气室(29),在高压空气室(29)内装设由凸轮副驱动气阀芯(28)的开关机构;在缸体(32)内装设上、下运行的活塞(31),该活塞(31)经过连杆(35)驱动支承在曲轴箱内可旋转的曲轴(36),曲轴(36)的一轴端上装功率输出轮(38),曲轴(36)的另一轴端上装飞轮(37),飞轮(37)侧的曲轴(36)段与高压柱塞泵(12)之间的曲轴段上装驱动高压柱塞泵(12)的凸轮副机构;并沿活塞(31)处于下止点上面的缸体(32)外圆周面上装设排气管装置。
2、按权利要求1所述的两行程高压空气发动机,其特征在于:所述的保温储液箱由双层真空套壳体(1)、进口(2)、进口盖(3)、保温层(4)、排气口(5)和排渣口(49)组成,在双层真空套壳体(1)的外部包覆保温层(4),双层真空套壳体(1)顶部的一侧设有添加液态空气的进口(2),进口(2)上有进口盖(3);双层真空套壳体(1)顶部的另一侧设有排气口(5);双层真空套底面一侧设有排渣口(49)。
3、按权利要求1所述的两行程高压空气发动机,其特征在于:所述的压力控制阀由壳体(10)、小活塞(9)、弹簧(8)和阀门(7)组成,在壳体(10)内装可上、下运行的小活塞(9),小活塞(9)的体内杆段上套装弹簧(8),在小活塞(9)的伸出体外的杆端与阀门(7)内的阀头连接。
4、按权利要求1所述的两行程高压空气发动机,其特征在于:所述的换热蒸发器由箱体(18)、蛇形管(16)、吸热片(17)、进口(15)和出口(19)组成,在箱体(18)内置入有进口(15)和出口(19)的蛇形管(16),在蛇形管(16)的外周面上排列分布若干个吸热片(17)。
5、按权利要求1所述的两行程高压空气发动机,其特征在于:所述的高压空气罐由罐体(20)、限压安全阀(21)、逆止阀(22)、针阀(24)、加压口(23)和压力表(50)组成,在罐体(20)的顶部以管路连接逆止阀(22)的一端,逆止阀(22)的另一端以管路连接针阀(24)的一端,针阀(24)的另一端设有加压口(23);在罐体(20)的顶部还装设限压安全阀(21)和压力表(50),所述的压力表(50)还可以用管路安装在操作室内。
6、按权利要求1所述的两行程高压空气发动机,其特征在于:所述的由凸轮副驱动气阀芯(28)的开关机构由小曲轴(27)、气阀芯(28)、顶杆(39)、弹簧(40)、从动杆(41)和凸轮(42)组成,与气阀芯(28)在气阀板(30)阀口内的开关高度相对应的缸盖(26)的内壁上装设小曲轴(27),小曲轴(27)的一轴端伸露在盖外,气阀芯(28)的连杆连接在小曲轴(27)的拐段上,与小曲轴(27)伸露轴端位置相对应的曲轴(36)的轴段上连接凸轮(42),使从动杆(41)顶段套入内装弹簧(40)的顶杆(39)的一端内,顶杆(39)的另一端与小曲轴(27)伸露轴端相触接,靠弹簧(40)的弹力使从动杆(41)的底面紧靠在凸轮(42)端面上。
7、按权利要求1所述的两行程高压空气发动机,其特征在于:所述的驱动高压泵(12)的凸轮副机构由高压柱塞泵(12)、弹簧(13)、弹簧挡垫(43)、从动杆(44)和I#凸轮(45)组成,在高压柱塞泵(12)上连接从动杆(44)的一端,于该端上套装弹簧(13)和弹簧挡垫(43),从动杆(44)的另一端靠弹簧(13)的弹力使从动杆(44)的底面紧靠在I#凸轮(45)端面上,I#凸轮(45)装于曲轴(36)轴段上。
8、按权利要求1所述的两行程高压空气发动机,其特征在于:所述的排气管装置由排气孔(34)、排出管(46)和总收气管(33)组成,在下止点以上的缸体外圆周面上设有带排出管(46)的总收气管(33),在总收气管(33)内的缸壁上分布设有若干个排气孔(34)。
9、按权利要求1所述的两行程高压空气发动机,其特征在于:所述的高压空气的压力为8Mpa以上。
10、按权利要求1所述的两行程高压空气发动机,其特征在于:所述的活塞式主机,在启动时由蓄电箱作为直流电机(51)的电源,带动装于飞轮(37)外侧面上的齿轮副(52)驱动曲轴(36)于以起动。
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Effective date of abandoning: 20081022

C20 Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned