CN103452902B - 压缩空气收集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种压缩空气收集装置，用于对空气进行增压提速并收集压缩空气，包括具有腔室的壳体、设置于所述腔室内的转轴及安装于所述转轴的至若干扇叶；所述腔室贯穿所述壳体的前后两端，所述壳体的侧壁开设有集流通道且所述集流通道的一端通过一开口与所述腔室相连通，所述集流通道的另一端具有输出接口，所述扇叶呈中空结构并具有迎风面，所述迎风面上开设有空气入口，所述扇叶的末端具有与所述空气入口连通的空气出口，且所述空气出口正对所述开口。本发明压缩空气收集装置能耗较低，且产生的压缩空气的压力较大，流速较高。

Description

压缩空气收集装置

技术领域

本发明涉及一种空气压缩装置，尤其涉及一种能收集压缩空气的压缩空气收集装置。

背景技术

温室效应的不断加强及能源危机的日益深化，使得人类不得不开始面对环境污染及能源短缺这两大问题，并着手研究缓解、解决这些问题的对策和措施。而对可再生的能源的开发和利用，不仅能够在保障人类能源需求的基础上，降低对传统能源储备的消耗，更减少了燃烧化石能源而产生的废气、废料排放，从根源上缓解了环境污染问题。作为新能源中的突出代表，太阳能、风能、水力能等已经在多个领域中被运用并成功取代化石能源。然而，在某些领域，仍然依靠传统能源来提供动力，对新能源的研究应用较少。

汽车是现代社会中被使用最广泛的科技产物之一，在人口高速增长的今天，汽车的数量也急剧增加，但是，目前绝大多数的汽车，依然是使用传统的化石能源发动机，这就造成了对化石能源的大量消耗，并且，使用传统化石能源发动机的汽车，在行驶过程中排放了大量的有毒气体，对环境的污染相当严重。

现有技术中已经存在着一些利用空气能作为动力的空气能动力汽车，这些汽车使用的是与化石能源发动机不同的空气动力发动机，依靠高压空气提供的能量来驱动发动机及汽车工作。这种新兴的空气能动力汽车，不依赖于燃烧传统化石能源而获取动力，使用的仅仅是压缩过的空气，行驶过程中对外界实现零排放，无污染，符合发展潮流。并且，为了减少空气能动力汽车的停车充气次数，使汽车的行驶距离更大，会在汽车上设置空气压缩机以产生空气动力发动机所需的压缩空气，但是，现有的空气压缩机多为活塞式结构，这种结构的空气压缩机在工作时由于活塞持续做往复摆动，因此会产生较大的震动，不利于汽车的平稳行驶并且会对各零部件造成一定的损害，最关键的是，活塞式空气压缩机需要消耗较多的动能来压缩空气，导致空气动力发动机供给汽车行驶的动力不足。

因此，有必要提供一种低耗能且产生压缩空气的压力较高的压缩空气收集装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低耗能且产生压缩空气的压力较高的压缩空气收集装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种压缩空气收集装置，用于对空气进行增压提速并收集压缩空气，所述压缩空气收集装置包括具有腔室的壳体、设置于所述腔室内的转轴及安装于所述转轴的若干扇叶；所述腔室贯穿所述壳体的前后两端，所述壳体的侧壁开设有集流通道且所述集流通道的一端通过一开口与所述腔室相连通，所述集流通道的另一端具有输出接口，所述扇叶呈中空结构并具有迎风面，所述迎风面上开设有空气入口，所述扇叶的末端具有与所述空气入口连通的空气出口，且所述空气出口正对所述开口。

与现有技术相比，由于本发明在所述腔室内设置了呈中空结构的所述扇叶，且所述扇叶的迎风面具有空气入口，所述扇叶的末端具有与所述空气入口连通的空气出口，因此，当所述扇叶跟随所述转轴转动时，空气由所述空气入口进入所述扇叶，并在离心力的作用下被增压提速后从所述空气出口离开所述扇叶进入所述集流通道，最后通过所述输出接口输出，整个过程不需要对空气进行体积压缩，因此无需克服空气的内部阻力做功，能量消耗较少，藉由所述扇叶转动产生的离心力对空气进行增压提速，经所述空气出口流出的压缩空气具有较高的压力和较大的流速，能够满足使用需要。

较佳地，所述腔室呈与所述扇叶的末端的转动轨迹相应的圆形结构。将所述腔室设置成圆形结构，能够减小所述集流通道与所述扇叶的末端的距离，使由所述空气出口流出的压缩空气更容易由所述开口进入所述集流通道，减少了压缩空气的浪费。

具体地，所述集流通道呈绕所述腔室设置的环形结构。将集流通道设置为绕所述腔室的环形结构是为了增大所述集流通道的容积，因此可以相应增加所述扇叶的数量，使跟多的压缩空气可以进入所述集流通道。

更具体地，所述开口呈绕所述腔室的侧壁开设的环形结构。将所述开口设置为与所述集流通道相应的环形结构以将所述集流通道的一端完全开放，则无论设置多少所述扇叶，所述扇叶的空气出口都能与所述开口相对并将压缩空气通入到所述集流通道内。

较佳地，所述集流通道的一端具有将压缩空气向所述集流通道的另一端引导的弧形面。所述弧形面起到过渡作用，令从所述开口进入的压缩空气柔和地顺着所述集流通道的方向流动，而不会与侧壁发生直接的碰撞，避免了产生乱流而导致的压力及流速下降。

较佳地，所述集流通道呈大小渐变的楔形结构，且所述集流通道设有所述开口的一端的大小大于所述集流通道的另一端。所述集流通道的另一端设置为较小的形状，有利于保持压缩空气的压力和流速。

较佳地，所述扇叶内具有沿所述转轴的径向设置的空气流道，所述空气流道连通所述空气入口及空气出口。

具体地，所述扇叶内还具有蓄能腔，所述蓄能腔与所述空气入口及所述空气流道的一端连通，所述空气流道的另一端与所述空气出口连通。通过所述空气入口进入所述扇叶内部的空气在所述蓄能腔内累积并藉由离心力加速加压，由于累积后的质量增大，因此增速增压的效果更加明显，使进入所述空气流道的空气具有一定的初始压力和初始流速，更有利于后续的增压加速。

较佳地，所述迎风面还固定有若干导流叶片，所述导流叶片设置于所述空气入口处并呈与所述转轴的转动方向相应的弯曲设置。通过设置所述导流叶片，可以在所述转轴转动的过程中将所述导流叶片外围的空气向所述空气入口处引导，提高所述空气入口的入气量。

较佳地，还包括压缩空气存储设备，所述压缩空气存储设备与所述输出接口相连通。

附图说明

图1是本发明压缩空气收集装置的剖视图。

图2是本发明压缩空气收集装置的正视图。

具体实施方式

下面结合给出的说明书附图对本发明的较佳实施例作出描述。

结合图1及图2所示，本发明压缩空气收集装置1用于对空气进行增压提速并收集压缩空气，所述压缩空气收集装置1包括具有腔室100的壳体10、设置于所述腔室100内的转轴11及安装于所述转轴11的若干扇叶12；所述腔室100贯穿所述壳体10的前后两端，所述壳体10的侧壁开设有集流通道101且所述集流通道101的一端通过一开口102与所述腔室100相连通，所述集流通道101的另一端具有输出接口103，所述扇叶12呈中空结构并具有迎风面120，所述迎风面120上开设有空气入口121，所述扇叶12的末端具有与所述空气入口121连通的空气出口122，且所述空气出口122正对所述开口102。

所述转轴11转动地设置于所述腔室100的中心位置并由发动机驱动。当将所述压缩空气收集装置1安装于空气能动力汽车时，所述转轴11可以与空气动力发动机的输出轴传动连接并由空气动力发动机驱动，也可以与另外设置的靠电力驱动的电动马达传动连接。并且，所述壳体10的安装方向使扇叶12的迎风面120朝向空气能动力汽车的前进方向以使尽可能多的气流进入所述腔室100内。在空气能动力汽车上可以安装多个所述压缩空气收集装置1以获取更多的压缩空气。

具体地，本实施例中所述转轴11上安装有八个相同的所述扇叶12，所述扇叶12的数量根据实际需要的压缩空气的量进行调整，对此并无限定。所述扇叶12上开设的所述空气入口121呈圆形，也可以是其他任意有利于空气进入所述扇叶12的形状。所述空气入口121的周围固定有四个向所述空气入口121引导气流的导流叶片123，所述导流叶片123呈与所述转轴11的转动方向（即本实施例中图2所示的逆时针方向）相应的弯曲设置。所述导流叶片123的作用是将所述导流叶片123外围的空气向所述空气入口121处引导以使空气更容易由所述空气入口121进入所述扇叶12。所述扇叶12内具有沿所述转轴11的径向设置的空气流道125及蓄能腔126，所述蓄能腔126的一端与所述空气入口121连通并与所述空气流道125靠近所述转轴11的一端连通，所述空气流道125靠近所述扇叶12末端的一端与所述空气出口122连通。通过所述空气入口121进入所述扇叶12内部的空气在所述蓄能腔126内累积并藉由离心力加速加压，由于累积后的质量增大，因此增速增压的效果更加明显，使进入所述空气流道125的空气具有一定的初始压力和初始流速，更有利于后续的增压加速。

另外，所述扇叶12的形状采用本领域内所熟知的常规设计，以尽量减小空气阻力为基准，在此不做详细介绍。

本实施例中所述壳体10呈圆形结构，所述腔室100也设置为与所述扇叶12的末端的转动轨迹相应的圆形结构，以此减小所述集流通道101与所述扇叶12的末端的距离，使由所述空气出口122流出的压缩空气更容易由所述开口102进入所述集流通道101，减少了压缩空气的浪费。

所述集流通道101呈绕所述腔室100设置的环形结构，与其对应地，所述开口102也呈绕所述腔室100的侧壁开设的环形结构。将集流通道101设置为绕所述腔室100的环形结构是为了增大所述集流通道101的容积，因此可以相应增加所述扇叶12的数量，使更多的压缩空气可以进入所述集流通道101。将所述开口102设置为与所述集流通道101相应的环形结构以将所述集流通道101的一端完全开放，则无论设置多少所述扇叶12，均能保证所述扇叶12的空气出口122与所述开口102相对并将压缩空气通入到所述集流通道101内。为了加强所述腔室100侧壁的结构强度，可以设置多个肋条以连接所述开口102的两侧的侧壁，多个所述肋条将所述开口102隔离为不连续的环形结构。

在所述转轴11的轴向方向上，所述集流通道101呈大小渐变的楔形结构，且所述集流通道101设有所述开口102的一端的大小大于所述集流通道101的另一端。所述集流通道101的另一端设置为较小的形状，有利于保持压缩空气的压力和流速。

作为一个更优的设置方式，所述集流通道101的一端具有将压缩空气向所述集流通道101的另一端引导的弧形面104，所述弧形面104正对所述开口102并起到过渡作用，所述弧形面104令从所述开口102进入的压缩空气柔和地顺着所述集流通道101的方向流动，而不会与侧壁发生直接的碰撞，避免了产生乱流而导致的压力及流速下降。

如图2所示，本实施例中的输出接口103的设置方向垂直于所述转轴11的轴线方向，且所述输出接口103的数量为四个，毫无疑问的，所述输出接口103设置方向及数量均可以有多种设置选择，在此不做赘述。

以上已经提及，本发明压缩空气收集装置1可以安装于空气能动力汽车并为汽车提供动力—压缩空气，在使用时，可以将所述输出接口103中输出的压缩空气直接输送至空气动力发动机的气缸，但是这样直接的输送方式可能在空气动力发动机耗能很小时造成浪费，也可能在所述压缩空气收集装置1输出不足时无法满足空气动力发动机的需求，因此，可以再设置一个或者多个与所述输出接口103相连通的压缩空气存储设备（未图示），所述压缩空气存储设备可以将所述输出接口103中输出的压缩空气储存起来，并且设置加热装置对压缩空气进行加热加压，再根据空气动力发动机的消耗需要而输出适量的压缩空气。

与现有技术相比，由于本发明在所述腔室100内设置了呈中空结构的所述扇叶12，且所述扇叶12的迎风面120具有空气入口121，所述扇叶12的末端具有与所述空气入口121连通的空气出口122，因此，当所述扇叶12跟随所述转轴11转动时，空气由所述空气入口121进入所述扇叶12，并在离心力的作用下被增压提速后从所述空气出口122离开所述扇叶12进入所述集流通道101，最后通过所述输出接口103输出，整个过程不需要对空气进行体积压缩，因此无需克服空气的内部阻力做功，能量消耗较少，藉由所述扇叶12转动产生的离心力对空气进行增压提速，经所述空气出口122流出的压缩空气具有较高的压力和较大的流速，能够满足使用需要。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，其作用是方便本领域的技术人员理解并据以实施，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，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种压缩空气收集装置，用于对空气进行增压提速并收集压缩空气，其特征在于：包括具有腔室的壳体、设置于所述腔室内的转轴及安装于所述转轴的若干扇叶；所述腔室贯穿所述壳体的前后两端，所述壳体的侧壁开设有集流通道且所述集流通道的一端通过一开口与所述腔室相连通，所述集流通道的另一端具有输出接口，所述扇叶呈中空结构并具有迎风面，所述迎风面上开设有空气入口，所述扇叶的末端具有与所述空气入口连通的空气出口，且所述空气出口正对所述开口。

2.如权利要求1所述的压缩空气收集装置，其特征在于：所述腔室呈与所述扇叶的末端的转动轨迹相应的圆形结构。

3.如权利要求2所述的压缩空气收集装置，其特征在于：所述集流通道呈绕所述腔室设置的环形结构。

4.如权利要求3所述的压缩空气收集装置，其特征在于：所述开口呈绕所述腔室的侧壁开设的环形结构。

5.如权利要求1所述的压缩空气收集装置，其特征在于：所述集流通道的一端具有将压缩空气向所述集流通道的另一端引导的弧形面。

6.如权利要求1所述的压缩空气收集装置，其特征在于：所述集流通道呈大小渐变的楔形结构，且所述集流通道设有所述开口的一端的大小大于所述集流通道的另一端。

7.如权利要求1所述的压缩空气收集装置，其特征在于：所述扇叶内具有沿所述转轴的径向设置的空气流道，所述空气流道连通所述空气入口及空气出口。

8.如权利要求7所述的压缩空气收集装置，其特征在于：所述扇叶内还具有蓄能腔，所述蓄能腔与所述空气入口及所述空气流道的一端连通，所述空气流道的另一端与所述空气出口连通。

9.如权利要求1所述的压缩空气收集装置，其特征在于：所述迎风面还固定有若干导流叶片，所述导流叶片设置于所述空气入口处并呈与所述转轴的转动方向相应的弯曲设置。

10.如权利要求1所述的压缩空气收集装置，其特征在于：还包括压缩空气存储设备，所述压缩空气存储设备与所述输出接口相连通。