CN101413403A - 空气动力发动机总成 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空气动力发动机总成，包括储气罐、空气阀、空气分配器、进气管、凸轮轴、进气装置、排气控制装置、气缸、活塞、曲轴、联动器、离合器、自动变速器以及与外界连接的差速器，其特征在于：所述储气罐与空气分配器之间设有空气阀、恒压室和压力控制器，空气分配器连接气缸床上的数个气缸，每个气缸的通过排气总管连接排气室，排气室内设有叶轮发电机，发电机连接蓄电池，气缸上设置可控制气缸进气和排气凸轮轴，气缸内安装有驱动曲轴转动的活塞，凸轮轴与曲轴通过链条连接，曲轴依次通过联动器、离合器、变速器连接差速器。因此本发明利用压缩空气做功具有不用任何燃料，没有废气排放、不污染环境、且运行可靠、操作方便经济实用等优点；此外重复利用废气进行发电，节省了能源，降低了成本。

Description

空气动力发动机总成
技术领域
本发明属于发动机制造领域，特别是涉及一种利用压缩空气作为动力源的空气动力发动机总成。
背景技术
发动机被广泛应用于各行业中，一般主要采用活塞式内燃发动机，这些发动机均采用燃油作为动力源。采用燃油作为动力源的发动机一方面因燃油燃烧不充分，使得排出的气体中含有大量的有害物质而污染环境，另一方面因使用的燃油是从石油中提炼而获得。众所周知，石油是地球上不可再生能源，因而随着人们的大量开采和使用，石油储量越来越少，因此需要开发新、洁净、无污染的能源，尤其是可用之不尽的新能源。
在寻找新能源的过程中，人们发现可利用压缩空气释放时所产生的推力作为一种动力源，然后将其推力转化为机械能或者电能，目前已公开了一些利用压缩空气来获得动力的装置，如专利号为00122383.1中公开一种“气电混合动力发动机”，本文献利用电能和压缩空气所产生的推力综合来获得能源，此发动机利用的发电机仍需要外界能源驱动，间接使用了外来能源，因此不能达到节能的目的，此外本发动机中压缩空气做功后直接排放，排放后的压缩空气没有充分利用，造成能源的浪费。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种不用燃料，没有任何废气排出，不污染环境的空气动力发动机总成。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种空气动力发动机总成，包括与外界压缩空气连接的储气罐、空气阀、空气分配器、进气管、凸轮轴、安装在气缸床上的气缸、活塞、曲轴、联动器、离合器、自动变速器以及与外界连接的差速器，其特征在于：所述储气罐上安装有进气阀、安全阀和压力表，储气罐通过导气管连接空气分配器，在连接储气罐与空气分配器的导气管上依次设有空气阀、恒压室和压力控制器，空气分配器通过进气管连接气缸床上的数个气缸，每个气缸上均设有进气门和排气门，进气门连接进气管，排气门连接排气管，每个气缸的排气管通过排气总管连接排气室，排气室内至少设有一个叶轮发电机，发电机连接蓄电池，所述每个气缸的进气门处设有进气控制装置，进气控制装置上端设有控制进气门的凸轮轴，每个气缸的排气门处设排气控制装置，排气控制装置上端设有控制排气门的凸轮轴，所述凸轮轴通过支撑架安装气缸床上，凸轮轴的一端设有链轮，所述气缸内安装有活塞，活塞通过连杆连接曲轴，对应凸轮轴上的链轮位置处的曲轴上设有链轮，该链轮通过链条连接凸轮轴上的链轮，所述曲轴上安装有联动器，联动器通过传动轴连接离合器，离合器通过传动轴连接自动变速器，自动变速器通过传动轴连接差速器。
本发明还可以采用如下技术措施：
所述安装在气缸床上的气缸为4～32缸。
所述进气控制装置包括底座，底座上设有导向柱，导向柱上设有复位弹簧，复位弹簧的上端设有固定在导向柱上的弹簧压盖，导向柱的上端点与凸轮轴的凸轮相切，导向柱的下端连接气缸进气门。
所述排气控制装置包括底座，底座上设有导向柱，导向柱上设有复位弹簧，复位弹簧的上端设有固定在导向柱上的弹簧压盖，导向柱的上端与凸轮轴的凸轮相切，导向柱的下端连接气缸排气门。
本发明具有的优点和积极效果是：
1.由于本发明利用可再生、成本低、不污染环境的压缩空气作为动力源，此压缩空气在运转做功时不会发生燃烧爆炸，因而可适用于防火、防爆、高温等场合工作。
2.储存在储气罐的压缩空气通过空气阀调节和恒压室的恒压获得具有恒定压力压缩空气，此压缩空气输送到压力控制器内进行调节排气量，排出的具有恒定压力的压缩空气通过空气分配器均匀分配到各个气缸内，压缩空气推动活塞做功，通过气缸上进气控制装置和排气控制装置的调节实现活塞往复做功，这样保证供给气缸的压缩空气始终为恒压，从而提高传动部件的使用寿命和抗疲劳性。
3.所述每个气缸通过排气管排出的压缩空气集中通过总排气管输送到排气室，排气室内设有叶轮发电机，做功完毕后的压缩空气带动叶轮发电机发电，从而可获得电能，这样充分利用做功完毕后的压缩空气，达到重复利用、节能的目的，上述的叶轮发电机可根据从气缸排出的压缩空气的压力设置多个，此叶轮发电机还具有减弱高压压缩空气，从而使得从排气室内排出的气体接近常压。
4.本发明采用活塞带动连杆，连杆带动曲轴转动的传动结构，这种传动结构活塞、连杆以及曲轴工作阻力小，且不易变形，保证工作运转的稳定性和可靠性。
5.本发明中的凸轮轴和曲轴采用链条连接，这样可实现联动，即当活塞往复运动时两根凸轮轴同时控制进气控制装置的打开和排气控制装置的关闭、进气控制装置的关闭和排气控制装置的打开，保证整个做功过程的协调、准确、稳定。
6.本发明中曲轴的输出端通过联动器、离合器、自动变速器连接差速器，这样可根据所驱动负载所需要的动力的大小进行自动调节，另外差速器可广泛采用与其它被驱动装置连接，这样扩大本发明的使用范围。另外本发明还具有结构简单、设计合理、运行可靠、便于操作、经济实用、节能等优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中单个气缸结构示意图。
图中：1、储气罐；1-1、进气阀；1-2、安全阀；1-3、压力表；2、空气阀；3、空气分配器；4、进气管；5、凸轮轴；5-1、链轮；5-2、凸轮；6、进气控制装置；6-1、底座；6-2、导向柱；6-3、复位弹簧；6-4、弹簧压盖；7、排气管；7-1、排气总管；8、排气控制装置；8-1、底座；8-2、导向柱；8-3、复位弹簧；8-4、弹簧压盖；9、气缸床；10、气缸；10-1、进气门；10-2、排气门；11、活塞；11-1、连杆；12、曲轴；12-1、链轮；13、联动器；14、离合器；15、自动变速器；16、差速器；17、导气管；18、压力控制器；19、排气室；20、叶轮发电机；21、链条；22、恒压室；23、传动轴；24、蓄电池。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，空气动力发动机总成，包括与外界压缩空气连接的储气罐1、空气阀2、空气分配器3、进气管4、凸轮轴5、进气控制装置6、排气管7、排气控制装置8、安装在气缸床9上的气缸10、活塞11、曲轴12、联动器13、离合器14、自动变速器15以及与外界连接的差速器16。所述储气罐1上安装有与外界压缩空气相连的进气阀1-1，通过调节进气阀1-1的开合实现对储气罐1进行供给压缩空气。储气罐1上安装有安全阀1-2和压力表1-3，这样可有效的保证储气罐1在额定压力范围内储存压缩空气；为了保证储气罐的安全性能，在储气罐1上可设置1-4个安全阀。
所述储气罐1通过导气管17连接空气分配器3，在储气罐1与空气分配器3的导气管17上依次设有空气阀2、恒压室22和压力控制器18，储存在储气罐1的压缩空气通过空气阀2调节和恒压室22的恒压获得具有恒定压力压缩空气，此压缩空气输送到压力控制器18内进行排气量的调节，排出的具有恒定压力的压缩空气通过空气分配器3均匀分配到各个气缸10内，这样保证供给气缸的压缩空气始终为恒压，从而提高传动部件的使用寿命和抗疲劳性。空气分配器3通过进气管4连接气缸床9上的数个气缸10，其气缸数为4～32缸，本发明采用4缸。每个气缸10上均设有进气门10-1和排气门10-2，进气门连接进气管4，排气门连接排气管7，每个气缸10上的排气管7连接排气总管7-1，排气总管连接排气室19。
排气室19内设有叶轮发电机20(叶轮发电机为成熟技术，在此不做详细描述)，做功完毕后的压缩空气带动叶轮发电机发电，从而可获得电能，这样充分利用做功完毕后的压缩空气，达到重复利用、节能的目的，上述的叶轮发电机可根据从气缸排出的压缩空气的压力设置多个，此叶轮发电机还具有减弱具有高压的压缩空气，从而使得从排气室内排出接近常压，叶轮发电机20通过导线连接蓄电池24收集电能。
请参阅图2，在每个气缸的进气门10-1处设有进气控制装置6，进气控制装置6上端设有控制进气门的凸轮轴5；每个气缸的排气门10-2处设排气控制装置8，排气控制装置8上端设有控制排气门的凸轮轴5；其中的进气控制装置包括底座6-1，底座上设有导向柱6-2，导向柱上设有复位弹簧6-3，复位弹簧的上端设有固定在导向柱6-2上的弹簧压盖6-4，导向柱6-2的上端点与凸轮轴5的凸轮5-2相切，导向柱6-2的下端连接气缸的进气门10-1；排气控制装置包括底座8-1，底座上设有导向柱8-2，导向柱上设有复位弹簧8-3，复位弹簧的上端设有固定在导向柱8-2上的弹簧压盖8-4，导向柱8-2的上端与凸轮轴5的凸轮5-2相切，导向柱8-2的下端连接气缸排气门10-2，上述控制进气控制装置和排气控制装置的两根凸轮轴上凸轮5-2大端与小端的方向相反，即当活塞11往复运动时两根凸轮轴5同时控制进气控制装置6的打开和排气控制装置8的关闭或者进气控制装置6的关闭和排气控制装置8的打开，保证整个做功过程的协调、准确、稳定。所述凸轮轴5通过支撑架安装气缸床9上，凸轮轴5的一端设有链轮5-1。
所述气缸10内安装有活塞11，活塞11通过连杆11-1连接曲轴12，对应凸轮轴5上的链轮5-1位置处的曲轴12上设有链轮12-1，该链轮12-1通过链条21连接凸轮轴5上的链轮5-1，由于凸轮轴5和曲轴12通过链条21连接，这样可实现联动，至此保证了整个做功的协调和稳定。所述曲轴12上安装有联动器13，联动器通过传动轴23连接离合器14，离合器通过传动轴23连接自动变速器15，自动变速器通过传动轴23连接差速器16。这样可根据所驱动负载所需要的动力的大小进行自动调节，另外采用可广泛应用与其它被驱动的装置连接的差速器16，这样扩大本发明的使用范围。

Claims (4)

1.一种空气动力发动机总成，包括与外界压缩空气连接的储气罐、空气阀、空气分配器、进气管、凸轮轴、安装在气缸床上的气缸、活塞、曲轴、联动器、离合器、自动变速器以及与外界连接的差速器，其特征在于：所述储气罐上安装有进气阀、安全阀和压力表，储气罐通过导气管连接空气分配器，在连接储气罐与空气分配器的导气管上依次设有空气阀、恒压室和压力控制器，空气分配器通过进气管连接气缸床上的数个气缸，每个气缸上均设有进气门和排气门，进气门连接进气管，排气门连接排气管，每个气缸的排气管通过排气总管连接排气室，排气室内至少设有一个叶轮发电机，发电机连接蓄电池，所述每个气缸的进气门处设有进气控制装置，进气控制装置上端设有控制进气门的凸轮轴，每个气缸的排气门处设排气控制装置，排气控制装置上端设有控制排气门的凸轮轴，所述凸轮轴通过支撑架安装气缸床上，凸轮轴的一端设有链轮，所述气缸内安装有活塞，活塞通过连杆连接曲轴，对应凸轮轴上的链轮位置处的曲轴上设有链轮，该链轮通过链条连接凸轮轴上的链轮，所述曲轴上安装有联动器，联动器通过传动轴连接离合器，离合器通过传动轴连接自动变速器，自动变速器通过传动轴连接差速器。
2.根据权利要求1所述的空气动力发动机总成，其特征在于：所述安装在气缸床上的气缸为4～32缸。
3.根据权利要求1所述的空气动力发动机总成，其特征在于：所述进气控制装置包括底座，底座上设有导向柱，导向柱上设有复位弹簧，复位弹簧的上端设有固定在导向柱上的弹簧压盖，导向柱的上端点与凸轮轴的凸轮相切，导向柱的下端连接气缸进气门。
4.根据权利要求1所述的空气动力发动机总成，其特征在于：所述排气控制装置包括底座，底座上设有导向柱，导向柱上设有复位弹簧，复位弹簧的上端设有固定在导向柱上的弹簧压盖，导向柱的上端与凸轮轴的凸轮相切，导向柱的下端连接气缸排气门。
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