CN103437819A - 空气发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空气发动机，包括机体、主轴、储气装置和若干气缸，所述机体内设置有飞轮，所述飞轮固定连接于所述主轴，所述飞轮的侧面均匀地设有若干驱动面，若干所述气缸固定于所述机体且所述气缸的输出端抵顶于所述驱动面；所述气缸分别与所述储气装置连通，且各所述气缸与所述储气装置连通的气路上设置有控制阀，所述空气发动机还包括用于测量主轴角位移的角位移传感器，所述角位移传感器根据主轴角位移控制控制阀接通或断开，从而控制所述气缸的输出端顺序推顶所述驱动面。本发明提供的空气发动机在工作过程中没有死点位置，避免空气发动机初始处于死点位置无法启动的情况发生。

Description

空气发动机
技术领域
本发明涉及一种发动机，尤其涉及一种空气发动机。
背景技术
现有的空气发动机，均采用曲柄连杆机构驱动主轴转动，从而达到驱动目的。曲柄连杆机构在运动过程中具有死点位置，当曲柄连杆机构处于死点位置时，传动角γ=0°，作用力与运动方向垂直，主动件无法带动从动件运动。
对于空气发动机，当活塞杆与连杆处于共线时，为死点位置。在空气发动机的工作过程中，利用机件的惯性使得活塞杆继续动作越过死点。而对于空气发动机在初始状态处于死点位置，机件初速度为零，不具有惯性时，不能利用惯性越过死点，因而空气发动机无法启动。
因此，亟需一种能够避免空气发动机处于死点位置的空气发动机。
发明内容
本发明的目的是提供一种空气发动机，通过对空气发动机的结构进行改进，使得空气发动机在工作过程中没有死点位置，从而避免空气发动机启动的情况发生。
为了实现上述目的，本发明公开了一种空气发动机，包括机体、主轴、储气装置和若干气缸，所述机体内设置有飞轮，所述飞轮固定连接于所述主轴，所述飞轮的侧面均匀地设有若干驱动面，若干所述气缸固定于所述机体且所述气缸的输出端抵顶于所述驱动面；所述气缸分别与所述储气装置连通，且各所述气缸与储气装置连通的气路上设置有控制阀，所述空气发动机还包括用于测量主轴角位移的角位移传感器，所述角位移传感器根据主轴角位移控制所述控制阀接通或断开，从而控制所述气缸的输出端顺序推顶所述驱动面。
与现有技术相比，本发明提供的空气发动机，于飞轮的侧面均匀地设有若干驱动面，气缸的输出端依次推顶所述驱动面，气缸的推顶力与驱动面的支持力产生沿驱动面向下的驱动力；由于气缸固定于机体上，该驱动力驱动飞轮向与所述驱动力相反的方向转动。若干气缸依次推顶飞轮的驱动面，使得本发明提供的空气发动机在工作过程中没有死点位置，避免空气发动机初始处于死点位置无法启动的情况发生。
较佳的，所述飞轮的侧面向外倾斜延伸形成若干均匀排布的驱动面。
较佳的，所述飞轮的侧面均匀地固定有若干抵顶块，若干所述抵顶块的外侧面均与所述飞轮的侧面呈夹角设置，所述外侧面形成所述驱动面。
具体地，所述驱动面凸出于所述飞轮侧面；所述驱动面凸出于所述飞轮侧面，避免气缸的输出端推顶所述驱动面时，与飞轮发生干涉。
较佳的，任一所述驱动面的末端所在飞轮半径与沿所述飞轮转动方向上的下一所述驱动面的起始端所在飞轮半径之间形成第一夹角，相邻的两所述气缸的输出端所在飞轮半径之间形成第二夹角，所述第一夹角小于所述第二夹角；在飞轮转动过程中，一气缸的输出端推顶所述驱动面至驱动面的末端之前，相邻的另一气缸的输出端即开始推顶下一所述驱动面，使得在飞轮转动的过程中，随时被气缸驱动。
具体地，若干所述驱动面均相对所述飞轮呈顺时针方向或逆时针方向设置；若干所述驱动面的方向相同，使得飞轮和主轴一直朝向顺时针方向或逆时针方向转动。
较佳的，所述气缸的活塞的外圆周表面上固定有阻油环和活塞环；所述阻油环用于阻油，所述活塞环用于刮油，两者共同作用，保证气缸内的润滑油可靠地润滑和密封，从而保证气缸的气密性。
具体地，所述阻油环为四氟乙烯阻油环，所述活塞环为四氟乙烯活塞环。四氟乙烯具有良好的耐油腐蚀性和密封性，进一步提高气缸的气密性。
附图说明
图1为本发明空气发动机的结构示意图。
图2为本发明空气发动机驱动装置的结构示意图。
图3为本发明空气发动机第一实施例驱动装置的内部结构示意图。
图4为图3中A部的放大图。
图5为本发明空气发动机第二实施例驱动装置的内部结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
图1-图4所示为本发明第一实施例。
如图1-图3所示，本发明空气发动机包括机体100、主轴200、气缸300、飞轮400、储气装置500、控制阀600和角位移传感器（图中未示）。其中机体100、主轴200、气缸300、飞轮400构成本发明空气发动机的驱动装置，储气装置500、控制阀600和角位移传感器用于控制驱动装置工作。更具体的：
机体100具有内腔100a，主轴200可转动连接于机体100，使得部分主轴200位于内腔100a内。具体地，机体100的两侧壁上对称设置有轴承，主轴200穿设于机体100并通过轴承与机体100可转动连接。
飞轮400位于内腔100a内，且飞轮400通过连接键与主轴200固定连接，从而使得飞轮400转动时，带动主轴200同步转动。飞轮400的侧面均匀地固定有三个抵顶块410，三抵顶块410的外侧面411均与飞轮400的侧面呈夹角设置，该外侧面411形成驱动面。三驱动面411均相对飞轮400呈逆时针方向设置，以保证主轴200和飞轮400均朝向逆时针方向转动；当然，三驱动面411亦可均相对飞轮400呈顺时针方向设置，此时，主轴200和飞轮400均朝向顺时针方向转动。进一步地，驱动面411凸出于飞轮400侧面。
气缸300具有四个，四个气缸300均固定于机体100的侧壁上。气缸300绕飞轮400均匀排布，且气缸300的输出端320伸入内腔100a并抵顶于驱动面411。进一步地，气缸300的输出端320的中心轴线穿过飞轮400的轴心线。储气装置500装盛高压气体，四个气缸300分别与储气装置500连通，且于四个气缸300与储气装置500的连通气路上分别设置有控制阀600。角位移传感器测量主轴200转动的角位移量，并根据测得的角位移量控制控制阀600接通或断开，从而控制气缸300的输出端320顺序推顶驱动面411。
具体地，任一驱动面411的末端所在飞轮半径与沿飞轮400转动方向上的下一驱动面411的起始端所在飞轮半径之间形成第一夹角α，相邻两气缸300的输出端320所在飞轮半径之间形成第二夹角β，第一夹角α小于第二夹角β。在飞轮400转动过程中，一气缸300的输出端320推顶一驱动面411至末端之前，相邻的另一气缸300的输出端320即开始推顶下一驱动面411。飞轮400在转动的过程中，随时被气缸300驱动。
在本实施例中，气缸300的数量为4个，抵顶块410的数量为3个。当然，气缸300与抵顶块410的数量可以根据需要任意设置，只需保证任一时刻至少有一输出端320推顶一驱动面411，使得飞轮400在转动过程中一直保持被气缸300驱动的状态即可。
进一步地，如图4所示，气缸300的活塞310的外圆周表面上设置有四氟乙烯阻油环310a和四氟乙烯活塞环310b，四氟乙烯阻油环310a起阻油效果，四氟乙烯活塞环310b起刮油效果，四氟乙烯阻油环310a与四氟乙烯活塞环310b共同作用，使得气缸310内的润滑油可靠地润滑和密封，从而保证气缸300的气密性。
结合图1-图4所示，本发明提供的空气发动机的工作过程具体为：储气装置500供给高压气体，角位移传感器测量检测主轴200的初始位置，并根据检测结果控制四个控制阀600的接通或断开；至少一控制阀600呈接通状态，高压气体驱动与其连通的气缸300动作，活塞310带动四氟乙烯阻油环310a和四氟乙烯活塞环310b沿气缸300内壁滑动，驱动输出端320向外伸出，推顶驱动面411；驱动面411上受到沿穿过飞轮400轴心线的推顶力F，于驱动面411上产生垂直于驱动面的支持力N，推顶力F与支持力N产生沿驱动面411向下的驱动力f，由于气缸300固定，驱动力f驱使飞轮400向与驱动力f相反的方向转动；飞轮400带动主轴200转动；角位移传感器测量主轴200转动的角位移量，并根据测得的角位移量控制四个控制阀600顺序接通或断开，从而控制气缸300的输出端320顺序推顶驱动面411，使得飞轮400在转动过程中一直受到气缸300的输出端320的推顶，使得飞轮400和主轴200持续转动。
本发明提供的空气发动机，于飞轮400的侧面均匀地设有三个驱动面411，且任一驱动面411的末端所在飞轮半径与沿飞轮400转动方向上的下一驱动面411的起始端所在飞轮半径之间形成的第一夹角α小于相邻两气缸300的输出端320所在飞轮半径之间的第二夹角β，在飞轮400转动过程中，控制阀600控制四个气缸300依次动作，当一气缸300的输出端320推顶一驱动面411至末端之前，相邻的另一气缸300的输出端320即开始推顶下一驱动面411。飞轮400在转动的过程中，随时被气缸300驱动。因而本发明提供的空气发动机没有死点位置，从而避免空气发动机启动的情况发生。
图1、图2及图5所示为本发明第二实施例。
与第一实施例的区别仅在于：飞轮400’的侧面向外倾斜延伸形成三个均匀排布的驱动面411’,三驱动面411’均相对飞轮400’呈逆时针方向设置。当然，三驱动面411’亦可均相对飞轮400呈顺时针方向设置。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种空气发动机，包括机体、主轴、储气装置和若干气缸，其特征在于：所述机体内设置有飞轮，所述飞轮固定连接于所述主轴，所述飞轮的侧面均匀地设有若干驱动面，若干所述气缸固定于所述机体且所述气缸的输出端抵顶于所述驱动面；所述气缸分别与所述储气装置连通，且各所述气缸与储气装置连通的气路上设置有控制阀，所述空气发动机还包括用于测量主轴角位移的角位移传感器，所述角位移传感器根据主轴角位移控制所述控制阀接通或断开，从而控制所述气缸的输出端顺序推顶所述驱动面。
2.如权利要求1所述的空气发动机，其特征在于：所述飞轮的侧面向外倾斜延伸形成若干均匀排布的驱动面。
3.如权利要求1所述的空气发动机，其特征在于：所述飞轮的侧面均匀地固定有若干抵顶块，若干所述抵顶块的外侧面均与所述飞轮的侧面呈夹角设置，所述外侧面形成所述驱动面。
4.如权利要求3所述的空气发动机，其特征在于：所述驱动面凸出于所述飞轮侧面。
5.如权利要求1所述的空气发动机，其特征在于：任一所述驱动面的末端所在飞轮半径与沿所述飞轮转动方向上的下一所述驱动面的起始端所在飞轮半径之间形成第一夹角，相邻的两所述气缸的输出端所在飞轮半径之间形成第二夹角，所述第一夹角小于所述第二夹角。
6.如权利要求1所述的空气发动机，其特征在于：若干所述驱动面均相对所述飞轮呈顺时针方向或逆时针方向设置。
7.如权利要求1所述的空气发动机，其特征在于：所述气缸的活塞的外圆周表面上固定有阻油环和活塞环。
8.如权利要求7所述的空气发动机，其特征在于：所述阻油环为四氟乙烯阻油环，所述活塞环为四氟乙烯活塞环。
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