CN102720646A - 压缩空气喷气式汽车的压力缓释器 - Google Patents

Abstract

压缩空气喷气式汽车的压力缓释器，涉及一种压缩空气喷气式汽车压力缓冲装置，本技术方案解决的技术问题是采用阻力面阻挡喷射气体使之不能直接从喷气罐喷出喷向周围环境而直接导致局部过强动力，而是在阻力面的作用下改变了喷气罐喷口的喷射方向，在内壁的作用下容积扩大，压力分散后向外喷出，压缩容器罐的喷口不能直接向外喷射，而是接上压力扩散装置，就是“压力缓释器”，压力缓释器能改变喷气罐的喷气方向并增大开口面积，增大开口面积使喷气单位面积的压力即压强减小，使喷出的气体速度减小，单位面积压力减小，声音减小，使用中更安全。

Description

压缩空气喷气式汽车的压力缓释器

技术领域

涉及一种压缩空气喷气式汽车的压力缓释器。

背景技术

首先看PM2.5的来源问题：PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。2012年2月，国务院同意发布新修订的《环境空气质量标准》增加了PM2.5监测指标。2012年6月，环保部某副部长表示，望个别驻华使馆停止发在中国境内的PM2.5数据。

一般而言，粒径2.5微米至10微米的粗颗粒物主要来自道路扬尘等；2.5微米以下的细颗粒物（PM2.5）则主要来自化石燃料的燃烧（如机动车尾气、燃煤）、挥发性有机物等。

由于目前燃煤的发电厂可以对烟气进行处理，处理起来也相对汽车尾气方便，因此，随着燃煤工厂烟气处理的进一步深化，及机动车辆的不断增加，可以想象，在现在和未来一段时间内，PM2.5主要来自城市汽车排放的尾气。且汽车排放的尾气主要是CO2、H2O、含碳未燃尽的烟尘、硫化物、氧化氮等，其中刚刚排放的CO2、H2O等是以分子状态存在，气体分子的直径一般小于1nm,是PM2.5的几千分之一，因此排放的以分子状态存在的气体不是PM2.5的来源，而PM2.5颗粒主要来自煤炭、石油高分子化合物中未完全氧化的碳氢化合物颗粒及其他含磷、硫、氯的小颗粒，成分虽然复杂，但通过汽车排放的发黑烟气判断其主要成分应该是碳颗粒组成，这与空气中PM2.5的检测结果基本相同，含碳颗粒占有主要成分。同时，由于大气温度的起伏变化，使得水蒸气凝结，其也是PM2.5的来源，在大气中，大气每升高1°，其饱和水蒸气的容纳水汽的能力就会提高4%，若温度提高10度C或下降10度C，则会造成大气中容纳水的的能力迅速上升或下降40%，因此极易造成水分凝结，造成阴云或多云天气，因此汽车尾气中排放的水分和热量都不可小视。

  烟气成分与PM2.5区别:我们会看到汽车冒黑烟的状况，汽车冒黑烟是未燃尽的燃料排放在大气中，主要是碳颗粒，之所以发黑是因为碳的反应温度在750°以上，而氢的反应温度仅仅是260°左右，因此，汽车烟气中含氢的成分几乎完全燃烧，而碳颗粒由于温度和氧气的配比不够没有燃尽。其碳颗粒直径应该大于10微米，由于排除的烟雾进入空气中的过程中碳颗粒继续和氧气发生氧化还原反应，因此碳颗粒直径在上升过程中大量接触氧气不断反应而不断减小，烟气在我们的视野中逐渐消散，直至降至周围大气不能反应的温度为止，即碳颗粒与周围氧气的反应会随着周围大气温度的降低而逐步失去氧化还原反应的条件，反应停止，因此就会产生视觉之外的PM2.5含量。同时，由于燃煤、燃油产生的水汽与颗粒结合，以及由于温度升高大气中容纳的大量水蒸气在较低温度时凝结，形成雾。因此，PM2.5和水汽和烟雾密不可分。

在历史上，伦敦烟雾事件令4000人死亡，原因是什么呢？20世纪初，伦敦人大部分都使用煤作为家居燃料，产生大量烟雾。这些烟雾再加上伦敦海洋性湿润气候，造成了伦敦“远近驰名”的烟霞，英语称为London Fog（伦敦雾）。因此，英语有时会把伦敦称作“大烟”（The Smoke），伦敦并由此得名“雾城”。1952年12月5日至9日期间，伦敦烟雾事件令4000人死亡，政府因而于1956年推行了《空气清净法案》，于伦敦部分地区禁止使用产生浓烟的燃料。80年代以来，由于英国政府采取了一系列措施，加强环境保护，伦敦上空的可见度已比过去有了提高，年平均日照数也大大增加。

烟雾的危害主要是什么？由于烟雾是碳颗粒，吸入肺中会堵塞微细血管通道，降低肺泡吸入氧气的能力，且直径小于2.5微米的碳颗粒直接通过肺部进入血液，加大人体对碳颗粒的分解，争夺体内氧气，因此，过多的直径PM2.5颗粒的吸入会导致人窒息死亡。即使空气中碳颗粒不足以让人们窒息，也会加大人体的负担，空气中PM2.5的增多，等于人们在被动吸收汽车未燃尽的碳颗粒，其效能等于被动吸烟的几倍。

 石油的短缺与能源替代：撇开大量燃油对环境的污染不说，单是石油资源的短缺也会造成政治和经济的危机。石油会造成世界各国政治经济竞争加剧，战火不断，更重要的是这种燃烧石油的方式几乎已经发展到尽头，因此如何寻找一种合适的能源，或者暂时有一种“能源中介”，就成为能源发展的终极目的和必须的战略决策要求。何为“能源中介”？比如电力，电力本身并不是能量的来源，但是却是能源传递的中介，电力传输可以迅速实现远距离传输，且更方便人们实现各类电器的使用，在能源传递的过程中，能耗的降低成了电力发展的必然要求。

除了电力之外，还有一种能源中介，那就是压缩空气动力。目前压缩空气动力广泛应用于动力机械。目前已经用于空气动力发动机汽车。

 生物能源替代的局限性：生物燃料不断产生，认为柴油是替代不了的，但是由于目前PM2.5/PM10对大气的影响及水汽对光线的影响导致地面光照逐渐降低，在目前光照条件不断减少的情况下，生物燃料不会增多而是可能减少，同时与人类争夺粮食，因此，生物能源的发展只是一种极限状态的补充，不能作为主要能源以能源替代的思路来发展。

 大气污染：大气污染可以认为两种：1，化学污染。化学污染的概念大家比较熟悉，包括两部分内容，一是指酸性气体等有毒气体的污染，二是pm2.5入肺颗粒对大气的污染，这些污染主要是燃烧化石能源造成的，目前主要是燃煤和汽车尾气造成。2，热污染。热污染的概念在媒体中没有提到，但热污染的危害不低于化学污染甚至超过化学污染，传统中认为排放CO2有害气体造成地球变热，其实真实的热污染的概念是人类消耗任何种类能源的同时向外界排放热量，目前我们人类活动消耗的这部分能源产生的热量大部分是直射太阳光之外的，直射太阳光产生的热量不论你现在用不用都要在地球内转化成热量向地球外排放，而人类消耗太阳能或地球热能之外的能源都要额外增加地球热量的排放，这势必增大地球的热量的排放功率，由此造成大风、大雨、暴雪、空气水含量增加造成阴云连绵，地面光照减少，甚至增加地震频率或强度，因此人类消耗能源而不增加热污染的方式就是利用太阳能和地球热能以及节约能源。

 大气污染的危害：大气污染中的化学污染和PM2.5颗粒污染不仅造成对人身体健康的直接危害，还会造成空气清洁度下降，形成雾天、阴天，使光照度减少，影响太阳能使用，且造成恶性循环，因此，大气污染的化学污染和颗粒污染不可小视。同时，热污染属于物理污染，大气变热使得大气中水分含量增加，造成极端天气变化。因此，解决大气污染势在必行。

  动力汽车的发展方向：大气污染的形成原因虽然很多，但目前燃油汽车对大气污染的影响所占的比重逐渐增加，因此如何消除和减小汽车对大气的污染，是动力汽车发展的根本方向和目标。空气动力汽车是西方幻想小说中的内容，但目前已经在我国初步产业化，目前我国国内有些公司已经在做空气动力发动机，主要是活塞式空气动力发动机。但是喷气式汽车比空气动力发动机更节能，在正确的使用方法前提条件下可望节能50%。就是说，空气动力喷气式汽车有利于改善大气环境，有利于改变能源利用途径和能源结构，有利于节能应对气候变化，是未来动力汽车的目标和必然选择。

空气动力的经济可行模式，方式可行：当压力为60MP以上时其体积比能量接近石油煤炭的水平。压力罐可以采取碳纤维压力储罐减轻重量以减轻自身负荷。事实上100MP以上的压力气体已经在运用。

来源可行：可以来源于电力，电力比较方便，电力来源多种，比较清洁；可以来源于风力，风力资源丰富；可以来源于化学反应，化学反应可以产生气体，甚至可以来源炸药爆炸增加压力；可以来源于生物动力，包括人力发电及马牛等动物发电；可以来源于热力，热力使液体蒸发产生压力；可以来源于重力；可以来源于流体；可以来源于任何产生能源的地方。

蓄能方便：电力储存困难且电池存在自我消耗，且不能消除自我消耗。原因是：电力储存必有正负极，正负极之间必有电阻，即使绝缘体也不绝对“绝缘”，也会必有电流，有电流必有热产生，因此，所有电池都有内耗。在目前的电磁领域没有绝对不透电磁的物质，因此电池必有内耗。而相应的空气动力储存在理想状态下可以长达几十年没有内损耗。

 喷气式汽车的安全性能指标和动力指标，喷气推力：在飞机的技术指标中会有推力是多少吨这个技术指标。在传统汽车上用“扭矩”这个词代替。原因是汽车需要轮子及各种齿轮间力的转换，要看到轮子旋转一周有一个发动机做正功和负功的过程，加速时正功大于负功，没有燃料时负功大于正功，因此，在汽车车轮时代，“扭矩”这个词是不可避免的，且扭矩这个词便于齿轮相互间力的换算和各类汽车间的比较。由于飞机运行在直线状态，并且有一个最大喷气推力，因此飞机的动力性能用“推力”来表示。而喷气式汽车既要和“扭矩”汽车比较，又要和飞机的直接推力比较，因此必须有一个技术指标来做对比。相对于活塞发动机汽车来说，喷气式汽车喷气推力更具有连续性，因此可以迅速获取高速度，但汽车不需要这样的高速度，因此要有一个喷气阀门控制喷气推力和打断其喷气时的连续性。

推力计算：喷气面积与压强的乘积就是推力，压强一般称为“压力”，事实上是单位面积的压力，比如20MP是指1平方米上承受的压力是20MN，即20兆牛顿。如果开口是1平方米，则压力是20M牛顿，相当于2000吨推力，这样的推力太大，因此需要减小喷气口径，1平方厘米等于1平方米的万分之一，因此在20MP时，1平方厘米向后喷气获取的反作用力是200公斤，200公斤的推力基本能够使所有汽车逐渐启动，但是200公斤的推力推动汽车，也会在后面作用于大气或物体，容易伤到人，因此，需要将200公斤的推力加大面积向外释放，比如改为释放面积为1平方米，那么单位面积压力就变成每平方厘米0.02公斤，几乎伤不到人。也几乎不会对后面的汽车造成影响，对于喷气式汽车的安全性能将会极大改观。

技术方案，压力储气罐的喷气开口方向喷气时不直接作用于外界，而是通过阻力面改变压力方向，由压力缓释器扩散后向一个方向喷射，这个方向就是汽车动力的反方向。

发明内容

针对以上存在的具体问题，提出以下技术解决方案：

所述化石能源的能源替代用所述压缩空气动力来解决，所述PM2.5颗粒污染用所述压缩空气动力汽车来解决，所述压缩空气动力汽车用所述喷气式汽车来解决，所述喷气式汽车的安全喷气装置用所述压力缓释器来解决，所述压力缓释器的结构包括喷气开口、内壁、外壁、阻力面、阻力臂、接口，所述喷气开口、内壁、外壁、阻力面、阻力臂、接口有一个或一个以上，所述喷气开口总面积大于所述接口总面积10倍以上，所述阻力面最小面积不小于所述接口总面积，所述喷气开口安装在汽车的后部、前部、上部、下部、两侧及对角线处，所述喷气开口的喷气方向为汽车的上、下、前、后、左、右、对角各个方向中的任意方向或多个方向，所述内壁的背面为外壁，所述外壁连接汽车固定装置和所述接口，所述汽车固定装置是压力缓释器与汽车的连接装置，所述接口是所述压力缓释器与气体压缩罐的接口，所述气体压缩罐是压缩气体位于汽车上的能量储存罐，所述接口与所述阻力面的垂直距离不大于50mm,所述喷气开口的平面与所述阻力面的平面距离大于10mm,所述阻力臂连接所述阻力面和所述接口。

所述内壁为不透气的流线型由外到里逐渐缩小的圆筒或近似圆筒，所述流线型是指光滑没有棱角逐渐变大或逐渐变小的形状。

所述阻力臂可以为条状、柱状、片状、或者中间具有通气孔的筒状。

所述阻力面与所述接口具有力学对称中心，所述力学对称中心是指除几何对称中心外在材料力学结构上分布较为均匀和对称且重心即为中心，

所述阻力面与所述接口的力学对称中心的连线与所述阻力面和所述接口的正向投影垂直。

所述阻力面与所述内壁融为一体，所述阻力臂为所述内壁。

所述压力缓释器用于飞行器、轮船、三轮车、二轮车及其他所有动力接近直线运动型运行装置。

以上技术方案可以实现机动车辆燃油或电力的能源替代，对大气环境的无颗粒污染、更节能、保障安全、减小噪音。

附图说明  

   图1为方形喷气开口压力缓释器正视图。图2为圆形喷气开口压力缓释器正视图。图3为阻力面与接口的侧视结构示意图，其中1为阻力面，2为内壁或外壁，3为喷气开口，4为阻力臂，5为接口，6为中心对称线。 

具体实施方式

本技术方案解决的技术问题是阻力面阻挡喷射气体使之不能直接从喷气罐喷出喷向周围环境直接产生局部较强动力，而是在阻力面的作用下改变了喷气罐喷口的喷射方向，在内壁的作用下容积扩大，压力分散后向外喷出，因此必须保障压缩容器罐的喷口不能直接向外喷射，而是接上压力扩散装置，就是“压力缓释器”，压力缓释器能改变喷气罐的喷气方向并增大开口面积，增大开口面积使喷气单位面积的压力即压强减小，使喷出的气体速度减小，单位面积压力减小，声音减小，因此，阻力面的设计与喷口的面积设计及各部分承受力的设计都有关系，阻力面面积是指垂直于喷气罐喷口投影面积。

图1和图2所示都是应用实例，其中图1喷气开口为方形，图2喷气开口为圆形，在现实中喷气开口形状可以多种多样，可以把图1和图2看作是一个几何单体，也可以许许多多的单体结合，目的都是达到所述喷气开口总面积大于所述阻力面总面积和所述接口总面积，其几何倍数可以做到几千几万几十万，或更大，不受限制，但本技术方案要求大于10。

图3所示为实施例的侧视图，显示的是阻力面（1）与阻力臂（4）的连接，阻力臂（4）与接口（5）的连接，喷气开口（3）与内壁或外壁（2）的连接。内壁或外壁（2）与接口（5）的连接，中心对称线（6）是不存在的虚线，可以轻易计算阻力面（1）与接口（5）的距离。接口（5）与喷气罐连接，图中未显示。同时喷气开口（3）向外喷气式，压力缓释器得到反作用力并作用于连接的汽车，因此要做好压力缓释器与汽车的连接，本技术方案的一个连接方式是通过接口（5）与喷气罐连接，喷气罐在汽车上固定，还有就是通过内壁或外壁（2）与汽车连接，使喷射气体的反冲作用力及时传导至压力汽车。

综上所述：煤炭、石油等化石能源的能源替代用压缩空气动力来解决，压缩空气动力汽车用喷气式汽车来解决，喷气式汽车的安全喷气装置用压力缓释器来解决，压力缓释器的结构包括喷气开口、内壁、外壁、阻力面、阻力臂、接口，所述喷气开口、内壁、外壁、阻力面、阻力臂、接口有一个或一个以上，既同一个压力缓释器可以单体喷射器，也可以是许多单体的组合，就像水龙头可以有一个开口流水，也可以像喷头有许多小孔流水，所述喷气开口总面积大于所述接口总面积10倍以上，所述喷气开口安装在汽车的后部、前部、上部、下部、两侧及对角线处，所述喷气开口的喷气方向为汽车的上、下、前、后、左、右、对角各个方向中的任意方向或多个方向，即随着未来汽车的发展需要可以安装在任意部位任意方向，所述内壁的背面为外壁，所述外壁连接汽车固定装置和所述接口，所述汽车固定装置是压力缓释器与汽车的连接装置，所述接口是所述压力缓释器与气体压缩罐的接口，所述气体压缩罐是压缩气体位于汽车上的能量储存罐，所述阻力面的总面积不小于所述接口的面积，所述接口与所述阻力面的垂直距离不大于50mm,所述喷气开口的平面与所述阻力面的平面距离大于10mm,所述阻力臂连接所述阻力面和所述接口。

所述内壁为不透气的流线型由外到里逐渐缩小的圆筒或近似圆筒，所述流线型是指光滑没有棱角逐渐变大或逐渐变小的形状。

所述阻力臂可以为条状、柱状、片状、或者中间具有通气孔的筒状，或者其他形状。

所述阻力面与所述接口具有力学对称中心，所述力学对称中心是指除几何对称中心外在材料力学结构上分布较为均匀和对称且重心即为中心，

所述阻力面与所述接口的力学对称中心的连线与所述阻力面和所述接口的正向投影垂直。

所述阻力面与所述内壁融为一体，所述阻力臂为所述内壁。

所述压力缓释器用于飞行器（比如飞机、飞碟）、轮船、汽艇、三轮车、二轮车（摩托车或电动车）及其他所有动力接近直线运动型运行装置。

Claims (7)

1.压缩空气喷气式汽车的压力缓释器，用于压缩空气喷气式汽车，其特征是：所述化石能源的能源替代用所述压缩空气动力来解决，所述PM2.5颗粒污染用所述压缩空气动力汽车来解决，所述压缩空气动力汽车用所述喷气式汽车来解决，所述喷气式汽车的安全喷气装置用所述压力缓释器来解决，所述压力缓释器的结构包括喷气开口、内壁、外壁、阻力面、阻力臂、接口，所述喷气开口、内壁、外壁、阻力面、阻力臂、接口有一个或一个以上，所述喷气开口总面积大于所述接口总面积10倍以上，所述阻力面最小面积不小于所述接口总面积，所述喷气开口安装在汽车的后部、前部、上部、下部、两侧及对角线处，所述喷气开口的喷气方向为汽车的上、下、前、后、左、右、对角各个方向中的任意方向或多个方向，所述内壁的背面为外壁，所述外壁连接汽车固定装置和所述接口，所述汽车固定装置是压力缓释器与汽车的连接装置，所述接口是所述压力缓释器与气体压缩罐的接口，所述气体压缩罐是压缩气体位于汽车上的能量储存罐，所述接口与所述阻力面的垂直距离不大于50mm,所述喷气开口的平面与所述阻力面的平面距离大于10mm,所述阻力臂连接所述阻力面和所述接口。

2.根据权利要求1所述的压缩空气喷气式汽车的压力缓释器，其特征是：所述内壁为不透气的流线型由外到里逐渐缩小的圆筒或近似圆筒，所述流线型是指光滑没有棱角逐渐变大或逐渐变小的形状。

3.根据权利要求1所述的压缩空气喷气式汽车的压力缓释器，其特征是：所述阻力臂可以为条状、柱状、片状、或者中间具有通气孔的筒状。

4.根据权利要求1所述的压缩空气喷气式汽车的压力缓释器，其特征是：所述阻力面与所述接口具有力学对称中心，所述力学对称中心是指除几何对称中心外在材料力学结构上分布较为均匀和对称且重心即为中心。

5.根据权利要求1所述的压缩空气喷气式汽车的压力缓释器，其特征是：所述阻力面与所述接口的力学对称中心的连线与所述阻力面和所述接口的正向投影垂直。

6.根据权利要求1所述的压缩空气喷气式汽车的压力缓释器，其特征是：所述阻力面与所述内壁融为一体，所述阻力臂为所述内壁。

7.根据权利要求1-6所述的压缩空气喷气式汽车的压力缓释器，其特征是：所述压力缓释器用于飞行器、轮船、三轮车、二轮车及其他所有动力接近直线运动型运行装置。

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