CN106704819A - 一种基于液态气体驱动的蒸汽机车系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于液态气体驱动的蒸汽机车系统，包括蒸汽机车本体，蒸汽机车本体上另设液态气体驱动装置，液态气体驱动装置包括液态气体储罐、气动风机、气化器、低温泵、总节流阀、调压阀、供液管、总气管、风机进气管、风机回气管及主气管；其使用方法包括维护改造蒸汽机车及车辆驱动两个步骤。本发明采用低温液态物质代替水作为工作介质，利用环境空气的热量使得低温工质气化膨胀，膨胀的高压气体通入蒸汽机锅炉，从而模仿替代蒸汽工作的方式，推动蒸汽机工作，实现蒸汽机车不用燃煤，零排放工作。

Description

一种基于液态气体驱动的蒸汽机车系统及其使用方法

技术领域

本发明涉一种基于液态气体驱动的蒸汽机车系统及其使用方法，属火车动力系统技术领域。

背景技术

目前虽然内燃机技术、电动机技术等相关技术的进步，传统的基于蒸汽动力的机车被完全取代，失去了使用的价值，再加上传统的蒸汽机车在运行时，一方面需要燃烧大量的煤炭作为燃料，因此导致其自身结构体积较大，运行时对环境污染性高，操作及维护复杂且工作量大，劳动强度高，且动力输出功率相对较小，能源利用率不足，因此也加速了传统蒸汽机车的淘汰，但在实际的工作中，当前在诸如旅游等领域中，传统的蒸汽机车往往有着较大的利用价值，且正在得到市场的认可，但传统的蒸汽机车所存在的运行时对环境污染性高，操作及维护复杂且工作量大，劳动强度高的缺陷依然极大的限制了传统蒸汽机车在旅游等行业中的应用，因此针对这一现状，需要开发一种全新的蒸汽机车动力系统，以满足实际使用的需要。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种基于液态气体驱动的蒸汽机车系统及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种基于液态气体驱动的蒸汽机车系统，包括蒸汽机车本体，蒸汽机车本体上另设液态气体驱动装置，液态气体驱动装置包括液态气体储罐、气动风机、气化器、低温泵、总节流阀、调压阀、供液管、总气管、风机进气管、风机回气管及主气管，液态气体储罐至少一个，嵌于蒸汽机车本体的煤槽内且各液态气体储罐相互并联，液态气体储罐通过至少两条供液管与气化器连通，各供液管间相互并联，且其中至少一条供液管上设低温泵，气化器至少一个，安装在蒸汽机车本体的煤槽内且各气化器间相互并联，气化器位置处另设气动风机，每个气化器均设至少一个气动风机，气化器通过总气管与主气管相互连通，且总气管与主气管之间通过总节流阀相互连通，气动风机通过风机进气管与总气管连通，气动风机通过风机回气管与主气管相互连通，风机进气管与总气管间通过调压阀连接，风机回气管与主气管间通过调压阀连接，主气管另通过调压阀分别与蒸汽机车本体的锅炉、蒸汽机车本体的进气道和蒸汽机车本体的总风缸相互连通，蒸汽机车本体的进气道通过调压阀分别与蒸汽机车本体的锅炉和蒸汽机车本体的鞲鞴相互连通，蒸汽机车本体的鞲鞴另与蒸汽机车本体的主动轮相互连接。

进一步的，所述的液态气体储罐包括承载内胆、防护壳、保温层、液位计、温度传感器、制冷装置及增压泵，所述的防护壳包覆在承载内胆外并与承载内胆同轴分布，所述的防护壳与承载内胆间设宽度为3—10厘米的隔离间隙，防护壳与承载内胆间通过若干弹性伸缩杆相互连接，且弹性伸缩杆环绕承载内胆轴线均布，所述的保温层嵌于隔离间隙内，并分别与承载内胆、防护壳相互连接，所述的液位计、温度传感器、制冷装置及增压泵均安装在防护壳外表面上并与承载内胆相互连通。

进一步的，所述的蒸汽机车本体的煤槽内表面内设弹性缓冲垫，并通过弹性缓冲垫分别与液态气体储罐、气动风机、气化器相互连接。

进一步的，所述的弹性缓冲垫包括金属连接板、弹性橡胶承载基材及缓冲腔，所述金属连接板嵌于弹性橡胶承载基材下表面内并与蒸汽机车本体的煤槽内表面连接，所述的弹性橡胶承载基材外表面与缓冲腔相互连通，所述的缓冲腔为密闭腔体结构，其内部设流体介质。

进一步的，所述的缓冲腔内均布若干弹性隔板，并通过弹性隔板将缓冲腔分割为若干腔体，所述的弹性隔板与缓冲腔为一体式结构。

进一步的，所述的弹性橡胶承载基材内另均布若干形变腔，所述的形变腔若干，且其截面为正六边形结构及椭圆形结构中的任意一种。

进一步的，所述的液态气体储罐、气动风机、气化器另可安装在蒸汽机车本体的锅炉内部。

一种基于液态气体驱动的蒸汽机车系统的使用方法，包括如下步骤：

第一步，维护改造蒸汽机车，根据蒸汽机车的车况，对蒸汽机车的气路系统进行清洁维护，同时将蒸汽机车上的燃料煤及用于产生蒸汽的水全部清理干净，然后根据使用需要，分别将液态气体储罐、气动风机、气化器、低温泵、供液管、总气管、风机进气管、风机回气管及主气管安装到蒸汽机车的指定位置，并与蒸汽机车的气路系统根据工艺进行连接，且主气管在连接时，构成主气管与蒸汽机车锅炉连接，然后由锅炉通过蒸汽机车进气道与蒸汽机车鞲鞴连接，最后通过蒸汽机车鞲鞴驱动蒸汽机车主动轮运行的第一驱动气路；同时构成主气管直接与蒸汽机车进气道连接，然后通过蒸汽机车进气道与蒸汽机车鞲鞴连接，最后通过蒸汽机车鞲鞴驱动蒸汽机车主动轮运行的第二驱动气路，且第一驱动气路与第二驱动气路相互并联，

第二步，车辆驱动，在完成第一步作业后即可利用液态气体储罐内的气体介质对蒸汽机车进行驱动运行，在进行驱动运行时，首先将液态气体储罐内的液态气体通过供液管输送到气化器内进行气化膨胀并形成高压气体，完成气化膨胀后的高压气体一方面通过总气管输送到主气管中，另一方面通过风机进气管输送到气动风机处，在驱动气动风机运行提高气化器工作效率后，在通过风机回风管输送到主气管中，最后主气管中的高压气体一部分输送的蒸汽机车的总风缸内，作为蒸汽机车辅助系统动力，另一部分根据使用需要，通过第一步中构建的第一驱动气路与第二驱动气路中的任意一条驱动蒸汽机车主动轮运行即可。

进一步的，所述的第一步中，在液态气体储罐内液态气体输送到气化器时，根据液态气体输送压力可通过低温泵对输送到气化器位置的液态气体储罐内液态气体压力进行调整。

本发明采用低温液态物质代替水作为工作介质，利用环境空气的热量使得低温工质气化膨胀，膨胀的高压气体通入蒸汽机锅炉，从而模仿替代蒸汽工作的方式，推动蒸汽机工作，实现蒸汽机车不用燃煤，零排放工作。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明气路结构示意图；

图3为本发明使用方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1和2所述的一种基于液态气体驱动的蒸汽机车系统，包括蒸汽机车本体1，蒸汽机车本体1上另设液态气体驱动装置，液态气体驱动装置包括液态气体储罐2、气动风机3、气化器4、低温泵5、总节流阀6、调压阀7、供液管8、总气管9、风机进气管10、风机回气管11及主气管12，液态气体储罐2至少一个，嵌于蒸汽机车本体1的煤槽101内且各液态气体储罐2相互并联，液态气体储罐2通过至少两条供液管8与气化器4连通，各供液管8间相互并联，且其中至少一条供液管8上设低温泵5，气化器4至少一个，安装在蒸汽机车本体1的煤槽101内且各气化器4间相互并联，气化器4位置处另设气动风机3，每个气化器4均设至少一个气动风机3，气化器4通过总气管9与主气管12相互连通，且总气管9与主气管12之间通过总节流阀6相互连通，气动风机3通过风机进气管10与总气管9连通，气动风机3通过风机回气管11与主气管12相互连通，风机进气管10与总气管9间通过调压阀7连接，风机回气管11与主气管12间通过调压阀12连接，主气管12另通过调压阀7分别与蒸汽机车本体1的锅炉102、蒸汽机车本体1的进气道103和蒸汽机车本体1的总风缸104相互连通，蒸汽机车本体1的进气道103通过调压阀7分别与蒸汽机车本体1的锅炉102和蒸汽机车本体1的鞲鞴105相互连通，蒸汽机车本体1的鞲鞴105另与蒸汽机车本体1的主动轮106相互连接。

本实施例中，所述的液态气体储罐2包括承载内胆21、防护壳22、保温层23、液位计24、温度传感器25、制冷装置26及增压泵27，所述的防护壳22包覆在承载内胆21外并与承载内胆21同轴分布，所述的防护壳22与承载内胆21间设宽度为3—10厘米的隔离间隙28，防护壳22与承载内胆21间通过若干弹性伸缩杆29相互连接，且弹性伸缩杆29环绕承载内胆21轴线均布，所述的保温层23嵌于隔离间隙28内，并分别与承载内胆21、防护壳22相互连接，所述的液位计24、温度传感器25、制冷装置26及增压泵27均安装在防护壳22外表面上并与承载内胆21相互连通。

本实施例中，所述的蒸汽机车本体的煤槽101内表面内设弹性缓冲垫13，并通过弹性缓冲垫13分别与液态气体储罐2、气动风机3、气化器4相互连接。

本实施例中，所述的弹性缓冲垫13包括金属连接板131、弹性橡胶承载基材132及缓冲腔133，所述金属连接板131嵌于弹性橡胶承载基材132下表面内并与蒸汽机车本体的煤槽101内表面连接，所述的弹性橡胶承载基材132外表面与缓冲腔133相互连通，所述的缓冲腔133为密闭腔体结构，其内部设流体介质134。

本实施例中，所述的缓冲腔133内均布若干弹性隔板135，并通过弹性隔板135将缓冲腔133分割为若干腔体，所述的弹性隔板135与缓冲腔133为一体式结构。

本实施例中，所述的弹性橡胶承载基材132内另均布若干形变腔136，所述的形变腔136若干，且其截面为正六边形结构及椭圆形结构中的任意一种。

本实施例中，所述的液态气体储罐2、气动风机3、气化器4另可安装在蒸汽机车本体1的锅炉102内部。

如图3所示，一种基于液态气体驱动的蒸汽机车系统的使用方法，包括如下步骤：

第一步，维护改造蒸汽机车，根据蒸汽机车的车况，对蒸汽机车的气路系统进行清洁维护，同时将蒸汽机车上的燃料煤及用于产生蒸汽的水全部清理干净，然后根据使用需要，分别将液态气体储罐、气动风机、气化器、低温泵、供液管、总气管、风机进气管、风机回气管及主气管安装到蒸汽机车的指定位置，并与蒸汽机车的气路系统根据工艺进行连接，且主气管在连接时，构成主气管与蒸汽机车锅炉连接，然后由锅炉通过蒸汽机车进气道与蒸汽机车鞲鞴连接，最后通过蒸汽机车鞲鞴驱动蒸汽机车主动轮运行的第一驱动气路；同时构成主气管直接与蒸汽机车进气道连接，然后通过蒸汽机车进气道与蒸汽机车鞲鞴连接，最后通过蒸汽机车鞲鞴驱动蒸汽机车主动轮运行的第二驱动气路，且第一驱动气路与第二驱动气路相互并联，

第二步，车辆驱动，在完成第一步作业后即可利用液态气体储罐内的气体介质对蒸汽机车进行驱动运行，在进行驱动运行时，首先将液态气体储罐内的液态气体通过供液管输送到气化器内进行气化膨胀并形成高压气体，完成气化膨胀后的高压气体一方面通过总气管输送到主气管中，另一方面通过风机进气管输送到气动风机处，在驱动气动风机运行提高气化器工作效率后，在通过风机回风管输送到主气管中，最后主气管中的高压气体一部分输送的蒸汽机车的总风缸内，作为蒸汽机车辅助系统动力，另一部分根据使用需要，通过第一步中构建的第一驱动气路与第二驱动气路中的任意一条驱动蒸汽机车主动轮运行即可。

本实施例中，所述的第一步中，在液态气体储罐内液态气体输送到气化器时，根据液态气体输送压力可通过低温泵对输送到气化器位置的液态气体储罐内液态气体压力进行调整。

本发明在具体实施时，液态气体储罐内的液态气体为低温液态空气及低温液态氮气、低温液态二氧化碳、低温液态氦气等惰性气体中的任意一种。

本发明采用低温液态物质代替水作为工作介质，利用环境空气的热量使得低温工质气化膨胀，膨胀的高压气体通入蒸汽机锅炉，从而模仿替代蒸汽工作的方式，推动蒸汽机工作，实现蒸汽机车不用燃煤，零排放工作。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种基于液态气体驱动的蒸汽机车系统，包括蒸汽机车本体，其特征在于：所述的蒸汽机车本体上另设液态气体驱动装置，所述的液态气体驱动装置包括液态气体储罐、气动风机、气化器、低温泵、总节流阀、调压阀、供液管、总气管、风机进气管、风机回气管及主气管，所述的液态气体储罐至少一个，嵌于蒸汽机车本体的煤槽内且各液态气体储罐相互并联，所述的液态气体储罐通过至少两条供液管与气化器连通，各供液管间相互并联，且其中至少一条供液管上设低温泵，所述的气化器至少一个，安装在蒸汽机车本体的煤槽内且各气化器间相互并联，所述的气化器位置处另设气动风机，每个气化器均设至少一个气动风机，所述的气化器通过总气管与主气管相互连通，且总气管与主气管之间通过总节流阀相互连通，所述的气动风机通过风机进气管与总气管连通，气动风机通过风机回气管与主气管相互连通，所述的风机进气管与总气管间通过调压阀连接，风机回气管与主气管间通过调压阀连接，所述的主气管另通过调压阀分别与蒸汽机车本体的锅炉、蒸汽机车本体的进气道和蒸汽机车本体的总风缸相互连通，所述的蒸汽机车本体的进气道通过调压阀分别与蒸汽机车本体的锅炉和蒸汽机车本体的鞲鞴相互连通，所述蒸汽机车本体的鞲鞴另与蒸汽机车本体的主动轮相互连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于液态气体驱动的蒸汽机车系统，其特征在于：所述的液态气体储罐包括承载内胆、防护壳、保温层、液位计、温度传感器、制冷装置及增压泵，所述的防护壳包覆在承载内胆外并与承载内胆同轴分布，所述的防护壳与承载内胆间设宽度为3—10厘米的隔离间隙，防护壳与承载内胆间通过若干弹性伸缩杆相互连接，且弹性伸缩杆环绕承载内胆轴线均布，所述的保温层嵌于隔离间隙内，并分别与承载内胆、防护壳相互连接，所述的液位计、温度传感器、制冷装置及增压泵均安装在防护壳外表面上并与承载内胆相互连通。

3.根据权利要求1所述的一种基于液态气体驱动的蒸汽机车系统，其特征在于：所述的蒸汽机车本体的煤槽内表面内设弹性缓冲垫，并通过弹性缓冲垫分别与液态气体储罐、气动风机、气化器相互连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于液态气体驱动的蒸汽机车系统，其特征在于：所述的弹性缓冲垫包括金属连接板、弹性橡胶承载基材及缓冲腔，所述金属连接板嵌于弹性橡胶承载基材下表面内并与蒸汽机车本体的煤槽内表面连接，所述的弹性橡胶承载基材外表面与缓冲腔相互连通，所述的缓冲腔为密闭腔体结构，其内部设流体介质。

5.根据权利要求4所述的一种基于液态气体驱动的蒸汽机车系统，其特征在于：所述的缓冲腔内均布若干弹性隔板，并通过弹性隔板将缓冲腔分割为若干腔体，所述的弹性隔板与缓冲腔为一体式结构。

6.根据权利要求1所述的一种基于液态气体驱动的蒸汽机车系统，其特征在于：所述的弹性橡胶承载基材内另均布若干形变腔，所述的形变腔若干，且其截面为正六边形结构及椭圆形结构中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的一种基于液态气体驱动的蒸汽机车系统，其特征在于：所述的液态气体储罐、气动风机、气化器另可安装在蒸汽机车本体的锅炉内部。

8.一种利用权利要求1-7任意一项所述的基于液态气体驱动的蒸汽机车系统的使用方法，其特征在于：所述的基于液态气体驱动的蒸汽机车系统的使用方法包括如下步骤：

第一步，维护改造蒸汽机车，根据蒸汽机车的车况，对蒸汽机车的气路系统进行清洁维护，同时将蒸汽机车上的燃料煤及用于产生蒸汽的水全部清理干净，然后根据使用需要，分别将液态气体储罐、气动风机、气化器、低温泵、供液管、总气管、风机进气管、风机回气管及主气管安装到蒸汽机车的指定位置，并与蒸汽机车的气路系统根据工艺进行连接，且主气管在连接时，构成主气管与蒸汽机车锅炉连接，然后由锅炉通过蒸汽机车进气道与蒸汽机车鞲鞴连接，最后通过蒸汽机车鞲鞴驱动蒸汽机车主动轮运行的第一驱动气路；同时构成主气管直接与蒸汽机车进气道连接，然后通过蒸汽机车进气道与蒸汽机车鞲鞴连接，最后通过蒸汽机车鞲鞴驱动蒸汽机车主动轮运行的第二驱动气路，且第一驱动气路与第二驱动气路相互并联，

第二步，车辆驱动，在完成第一步作业后即可利用液态气体储罐内的气体介质对蒸汽机车进行驱动运行，在进行驱动运行时，首先将液态气体储罐内的液态气体通过供液管输送到气化内进行气化膨胀并形成高压气体，完成气化膨胀后的高压气体一方面通过总气管输送到主气管中，另一方面通过风机进气管输送到气动风机处，在驱动气动风机运行提高气化器工作效率后，在通过风机回风管输送到主气管中，最后主气管中的高压气体一部分输送的蒸汽机车的总风缸内，作为蒸汽机车辅助系统动力，另一部分根据使用需要，通过第一步中构建的第一驱动气路与第二驱动气路中的任意一条驱动蒸汽机车主动轮运行即可。

9.根据权利要求1所述的一种基于液态气体驱动的蒸汽机车系统的使用方法，其特征在于，所述的第一步中，在液态气体储罐内液态气体输送到气化器时，根据液态气体输送压力可通过低温泵对输送到气化器位置的液态气体储罐内液态气体压力进行调整。