CN1024912C - 机车及车辆动力系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种机车及运输车辆的气压蓄能动力系统，它是在气压蓄能动力的基础上，利用液氮加速气化产生的气体压力不断补充气体蓄能器组能量，以增大蓄能机车或车辆的牵引距离，其特征是本质安全、可靠、储能灵活、结构简单、无级调整、无污染、适合所有易燃易爆场所及场地使用，此外，利用液氮迅速气化补偿能量的方法，也可用于液压蓄能动力系统。
Description
本发明属于一种机车及运输车辆蓄能动力系统。
根据煤矿、化工、石油等行业的安全规程，在易燃易燃气体的环境下，必须使用安全防爆型电机车或安全型防爆蓄电池机车及车辆。但是目前这两类机车或车辆还不能完全做到本质安全型，在易燃易爆场所及场地下使用受到限制。为了从根本上消除机车或车辆在易燃易爆环境下产生电火花的可能性，现已发明液压蓄能机车，如本人发明的、已获发明专利权的“机车液压蓄能动力源装置”专利，专利号86105787.2。但是，由于现有工业技术水平的限制，难以实现超高压蓄能，因而限制了液压蓄能机车的牵引距离，目前，制造出的煤矿液压蓄能机车在重载荷情况下牵引距离约为5公里。
本发明的目的是在液压蓄能机车发明的理论基
础上，利用液氮释放的气压不断向机车及车辆的蓄能器组补充能量，以增大机车或车辆的牵引距离。
本发明设计的机车及车辆动力系统由前后轮对驱动装置，气压制动装置、复轨气缸、高压气体蓄能器组、液氮输送系统和液氮气化装置构成。其工作原理是：在能量补给站，先使机车或车辆动力系统的高压气体蓄能器组储存满高压气体，作为机车或车辆运行的主要能量，再在机车或车辆上携带几罐液氮，并预先对液体式热交换液氮气化装置中的液体介质加温，在机车或车辆运行过程中，通过与高温介质热交热使液氮迅速气化，体积急骤膨胀，释放出的气压能量一方面补充给气体高压蓄能器组，另一方面经过控制阀组直接驱动机车或车辆前后轮对气动马达，从而增大机车或车辆的行驶距离。利用液氮迅速气化补偿能量的方法，也可用于液压蓄能动力系统。利用液氮气化装置输出的高压气体驱动气动马达，再通过该气动马达驱动液压泵向液压蓄能器组补充液能，并由液压蓄能器组和液压控制阀组驱动机车或车辆的前、后轮对液压马达。
本发明提出的机车及车辆动力系统从根本上消除产生电火花的可能性，特别适合易燃易爆场所及场地使用，安全可靠，储能灵活，可在地面补给站或室内进行蓄能，并且可在运行过程中通过液氮气化补充能量，增大了蓄能机车的驱动距离，结构简单，制造容易，无级调速、无污染。
附图1为机车及车辆动力系统原理图
附图2为机车及车辆液压动力系统的原理图
下面结合附图用实施例对本发明做进一步描述：
本发明设计的机车及车辆动力系统由前、后轮对驱动装置，复轨气缸、高压气体蓄能器组、液氮输送系统和液氮气化装置构成。如图1所示。
前、后轮对驱动装置由前轮对马达58、后轮对马达60、调压单向阀59、前轮对马达三位换向阀57、后轮对马达三位换向阀61、调速单向阀29、调速阀55、油雾器21、减速阀41、可调节流阀36构成。
气压制动装置由前轮对制动缸51、后轮对制动缸52、制动阀踏板28、调速阀55、二位按阀53、气笛54构成。
复轨气缸由三位换向阀6、前气缸7、后气缸5和复位铰4构成。
高压气体蓄能器组由气压蓄能器组34、节流阀组33、溢流阀32、排放阀35、排气孔37、压力表开关38、高压表39、低压表40和低压开关41构成。
液氮输送系统由减压阀30、油雾器21、可调流量阀20、气动马达19、排气孔37、电机连轴节23、液体泵24和单向阀12构成。在机车或车辆运行过程中，利用液氮气化补偿能量时，由高压气体蓄能器组提供的压力气体驱动气动马达19，再通过电机连轴节23驱动液体泵24，将液氮容器1中的液氮泵入液氮气化装置内。也可以利用由低压开关42和三通吸液阀3构成的液氮输送系统，它是根据射流真空吸力原理，依靠低压开关42控制的压力气体经过三通吸液阀3将液氮容器1中的液氮输送到液氮气化装置内。还可以用由液氮添加口27、液氮11、节止阀26、液氮容器25构成的液氮输送系统，该系统依靠势能自然输送液氮。此外，还可以采用手动液泵18输送液氮。
本发明设计了两种液氮气化装置。液体式热交换液氮气化装置由液氮容器1、节流阀2，液体流量计22、液体泵24、单向阀12、调速单向阀29、单向节流阀13、电热器14，液体箱15、液体箱隔热材料42、传热介质16、液氮气化管17和气化单向阀31构成。液氮经液体泵24输送到液体箱15内的液氮加热管17内，借助液体箱15内的高温液体使液氮加热管内的液氮迅速气化，释放出高压气体经气化单向阀31补充给高压气体蓄能器组34，同时经过气化单向阀31、可调节流阀36、减压阀41驱动机车或车辆前、后轮对马达。液体箱15由隔热保温材料42制做，液体箱15内的液体介质16可以是水或油，最好采用高温油。电源可由集电弓62输入经交流电开关8、交直流电源箱9、隔爆插销10供加热器14。在机车或车辆行驶前预先对液体箱15内的液体介质加热，在行驶过程中还可依靠交直流发电机45和电热器14继续加热液体箱15内的液体介质。液氮加热管17为蛇状管。
气流式热交换液氮气化装置由液氮容器1、节流阀2、液体流量计22、液压马达24、单向阀12、29、单向节流阀13、吸热管43、导风筒44、传动带48、传动带轮47、空气加速罩49、风叶
50、气动马达46、油雾器21、可调节流阀20、减压阀20构成。利用气动马达46带动风叶50形成空气热交换，使吸热管43内的液氮迅速气化，以补充高压气体蓄能器组的气压或直接用于驱动前、后轮对马达。若机车或车辆在地面上使用，还可利用太阳能对吸热管43加热，加速气化。
利用液氮迅速气化补偿能量的方法，也可用于液压蓄能动力系统，如图2所示。利用液氮气化装置输出的高压气体经气压控制阀69调压后驱动气动马达63，再通过连轴节23，驱动液压泵64，将油箱65内的液压油泵入液压蓄能器组66，向液压蓄能器组66内补充能量，并且也可通过液压控制阀组67直接驱动机车或车辆的前、后轮对液压马达68。气动马达63上装有消音器56。液氮输送系统包括由液氮容器25、节止阀26和液氮加料口27构成的势能式液氮输送系统和由液氮容器1、节流阀2、液体泵24、连轴节23和气动马达63构成的泵压式液氮输送系统。在势能式液氮输送系统输出液氮，经加热气化驱动气动马达63的同时，气动马达63经过连轴节23驱动液压马达24，使泵压式液氮系统同时工作。当液氮容器25的液氮用完后，可利用液压蓄能器组66反馈的液能驱动液压泵64，由液压泵64驱动气动马达63和液压泵24，将液氮容器1中的液氮泵出，经加热气化后，一部分高压气体蓄存在液氮容器25中，此时液氮容器25成为气压蓄能器，用于驱动气动马达63和液压泵24，使泵压式液氮输送系统工作。
Claims (6)
1、一种机车及车辆动力系统，包括由前轮对马达58、后轮对马达60、调压单压阀59、前轮对马达三位换向阀57、后轮对马达三位换向阀61、调速单向阀29、调速阀55、油雾器21、减速阀41、可调节流阀36构成的机车车辆前后轮对驱动装置、由前轮对制动缸51、后轮对制动缸52、制动阀踏板28、调速阀55、二位按阀53、汽箱54构成的气压制动装置、由三位换向阀6、前气缸7、后气缸5和复位铰4构成的机车复轨气缸和由高压气体蓄能器34、节流阀组33、溢流阀32、排放阀35、排气孔37、高压表39、低压表40和低压开关42构成的高压气体蓄能器组，其特征在于：
具有液氮输送系统和液氮气化装置；
液氮输送系统由减压阀30、油雾器21、可调流量阀20、气动马达19、电动连轴节23、液体泵24、单向阀12、液氮容器1和节流阀2构成，由高压气体蓄能器中的压力气体经过减压阀30、油雾器21、可调流量阀20驱动气动马达19；再经过电机连轴节23驱动液体泵24将液氮器1中的液氮经液体流量计22，单向阀12、调速单向阀29、单向节流阀13泵入液氮加热管17内；
液体式热交换液氮气化装置由电热器14、液体箱15，传热介质16，液氮气化管17和气化单向阀31构成，液氮经液体泵24泵入液体箱15内的液氮加热管17内，由传热质16和电热器14加热气化，释放出气压气体经单向阀31补充给高压气体蓄能器组34，同时经过单向阀31、可调节流阀36，减压阀41驱动机车或车辆前、后轮对马达58、60。
2、一种如权利要求1所述的机车及车辆动力系统，其特征在于采用气流式热交换液氮气化装置，由高压气体蓄能器组34中的压力气体经减压阀30、油雾器21、可调流量阀20驱动气动马达19，再经电动连轴节23驱动液体泵24将液氮容器1中的液氮泵入吸管43内，吸热管43外罩有一管式导风太阳能板44，管式导风太阳能板44的端头装有由气动马达46驱动的风叶50和空气加速罩49。
3、一种如权利要求1所述的机车及车辆动力系统，其特征在于所述的液体式热交换液氮气化装置通过气动马达46和连轴节23驱动发电机45发电供给电热器14。
4、一种如权利要求1所述的机车及车辆动力系统，其特征在于所述的液氮输送系统可采用由低压开关42控制的三通吸液阀3将液氮容器1中的液氮输送到液氮气化装置内。
5、一种如权利要求1所述的机车及车辆动力系统，其特征在于采用了由液氮添加口27、液氮11、节止阀26、液氮容器25构成的液氮输送系统。
6、一种如权利要求1所述的机车车辆动力系统，其特征在于利用液氮气化装置输出的高压气体经气压控制阀69调压后驱动气动马达63，再通过连轴节23，驱动液压泵64，将油箱65内的液压油泵入液压蓄能器组66，向液压蓄能器组66内补充能量，并且可通过液压控制阀直接驱动机车或车辆的前、后轮液压马达;液氮输送系统包括由液氮容器25、节止阀26和液氮加料口27构成的势能式液氮输送系统和由液氮容器1、节流阀2、液体泵24、连轴节23和气动马达63构成的泵压式液氮输送系统;在势能式液氮输送系统输出液氮，经加热气化驱动气动马达63的同时，气动马达63经过连轴节23驱动液压马达24，使泵压式液氮系统同时工作。
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