CN107757635A - 空气动力列车 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种空气动力列车，包括：空气压缩机、分离器、圆转子式内燃机、发电机及电动机，首先通过空气压缩机对空气进行压缩，得到被压缩的空气，然后使被压缩的空气进入分离器在分离器中与液体的汽化物混合，并打破混合物中分子的共价键，之后打破了分子共价键的混合物进入物圆转子式内燃机，在物圆转子式内燃机中膨胀做功，推动圆转子式内燃机的主轴转动，输出扭矩，之后通过圆转子式内燃机的主轴带动与其连接的发电机的转子转动，产生电能，最后通过电动机利用发电机产生的电能带动列车的车轮转动。本发明实施的空气动力列车利用空气为列车提供动力，使用的灵活性高，并且不受使用环境的限制。

Description

空气动力列车

技术领域

本发明属于列车技术领域，特别是涉及一种空气动力列车。

背景技术

列车是人类历史上最重要的机械交通工具，它是指因为一定目的而连挂在一起的一列车辆，通常具有独立的行驶轨道。目前，列车主要是以电力作为动力来源，是通过第三轨或接触网提供电力。其中，第三轨供电是通过在列车行驶的两条轨道外，再设置带电的第三轨，这条带电的第三轨通常设置于两条轨道之间或者其中一条轨道的外侧，列车通过集电装置与带电路的第三轨接触并沿第三轨滑行，将电力传导到列车上。接触网供电是通过在架空接触网设置导线的一个电极，列车通过集电装置取电，再通过金属轮轨回流到电网中。

这种以电力作为动力的列车虽然具有功率大，运行速度高，加速快，牵引力大，没有排烟排气污染环境等优点，但是只能运行于铺设第三轨或者架设接触网并供电的线路上，并且不适于气候恶劣的环境。

发明内容

本发明实施例要解决的一个技术问题是：提供一种空气动力列车，利用空气为列车提供动力，使用的灵活性高，并且不受使用环境的限制。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种空气动力列车，包括：

空气压缩机，对由所述空气压缩机的进气口进入所述空气压缩机中的空气进行压缩，得到被压缩的空气；

分离器，所述分离器的进气口与所述空气压缩机的出气口连接，将被压缩的空气与所述分离器中液体的汽化物混合，并打破混合物中分子的共价键；

圆转子式内燃机，所述圆转子式内燃机的进气口与所述分离器的出气口连接，进入所述圆转子式内燃机中的混合物在所述圆转子式内燃机中膨胀做功，推动所述圆转子式内燃机的主轴转动，输出扭矩；

发电机，所述发电机的转子与所述圆转子式内燃机的主轴连接，所述圆转子式内燃机的主轴带动所述发电机的转子转动，产生电能；

电动机，所述电动机的输入端与所述发电机的输出端连接，所述电动机的输出端与列车的车轮连接，带动所述车轮转动。

在基于本发明上述空气动力列车的另一实施例中，所述空气压缩机的出气口处气体的压强为35-70兆帕，所述空气压缩机包括：一级以上的空气压缩机。

在基于本发明上述空气动力列车的另一实施例中，还包括储气罐，所述储气罐的进气口与所述空气压缩机的出气口连接，所述储气罐的出气口与所述分离器的进气口连接。

在基于本发明上述空气动力列车的另一实施例中，所述分离器设有加热装置，所述分离器通过所述加热装置对所述分离器中的液体进行加热，使其汽化，同时所述加热装置还对所述分离器中被压缩的空气进行加热。

在基于本发明上述空气动力列车的另一实施例中，在所述分离器中设有叶轮，所述分离器通过所述叶轮的转动将所述分离器中液体的汽化物与被压缩的空气混合均匀。

在基于本发明上述空气动力列车的另一实施例中，所述液体为水、有机物或者有机物的混合物。

在基于本发明上述空气动力列车的另一实施例中，在所述分离器中的液体与被压缩的空气的体积比为5-15：60-95。

在基于本发明上述空气动力列车的另一实施例中，还包括：液体存储罐，所述液体储存罐的出液口与所述分离器的进液口连接，向所述分离器提供所述液体。

在基于本发明上述空气动力列车的另一实施例中，还包括：变换处理电路，所述发电机的输出端通过所述变换处理电路与所述电动机的输入端连接。

在基于本发明上述空气动力列车的另一实施例中，在所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机、所述发电机及所述电动机分别设有传感器，所述传感器分别检测所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机、所述发电机及所述电动机的各项数据；

在所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机及所述发电机还分别设有控制器，所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机、所述发电机及所述电动机的传感器分别与所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机、所述发电机及所述电动机的控制器连接，所述控制器分别监控所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机、所述发电机及所述电动机的运行状态；

所述空气动力列车还包括：总控制器，所述总控制器分别与所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机、所述发电机及所述电动机的控制器连接，获取所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机、所述发电机及所述电动机的运行状态，输出控制指令控制所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机、所述发电机及所述电动机的启动、停止及运行状态。

基于本发明实施例提供的空气动力列车，通过空气压缩机对空气进行压缩得到被压缩的空气，然后利用分离器将被压缩的空气与液体的汽化物混合并打破混合物中分子的共价键，之后使混合物进入圆转子式内燃机在圆转子式内燃机中膨胀做功，产生爆发力，推动圆转子式内燃机的主轴转动，从而带动与圆转子式内燃机的主轴连接的发电机的转子转动，产生电能，通过电动机利用发电机产生的电能带动列车的车轮转动，使用的灵活性高，并且不受使用环境的限制。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同描述一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1是本发明空气动力列车一个实施例的结构图。

图2是本发明空气动力列车另一个实施例的结构图。

图3是本发明空气动力列车一个具体实施例的结构图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是本发明空气动力列车一个实施例的结构图。如图1所示，本实施例的空气动力列车100包括：空气压缩机110、分离器120、圆转子式内燃机130、发电机140和电动机150。其中，空气压缩机110对由其进气口进入空气压缩机110中的空气进行压缩，得到被压缩的空气，分离器120的进气口与空气压缩机110的出气口连接，将被压缩的空气与分离器120中液体的汽化物混合，并打破混合物中分子的共价键，圆转子式内燃机130的进气口与分离器120的出气口连接，进入圆转子式内燃机130中的混合物在圆转子式内燃机130中膨胀做功，推动圆转子式内燃机130的主轴转动，输出扭矩，发电机140的转子与圆转子式内燃机130的主轴连接，圆转子式内燃机130的主轴带动发电机140的转子转动，产生电能，电动机150的输入端与发电机140的输出端连接，电动机150的输出端与列车的车轮连接，带动列车的车轮转动。

基于本发明实施例提供的空气动力列车，通过空气压缩机110对空气进行压缩得到被压缩的空气，然后利用分离器120将被压缩的空气与液体的汽化物混合并打破混合物中分子的共价键，之后使混合物进入圆转子式内燃机130在圆转子式内燃机130中膨胀做功，产生爆发力，推动圆转子式内燃机130的主轴转动，从而带动与圆转子式内燃机130的主轴连接的发电机140的转子转动，产生电能，通过电动机150利用发电机140产生的电能带动列车的车轮转动，，使用的灵活性高，并且不受使用环境的限制。

在本实施例中，空气压缩机110包括一级以上的空气压缩机，例如：空气压缩机110包括一级空气压缩机、二级空气压缩机、三级空气压缩机、四级空气压缩机或者五级空气压缩机…….，空气压缩机110出气口处气体的压强为35-70兆帕，其中空气压缩机110的级数是根据需要空气压缩机110达到的气体压强，以及空气压缩机110中每一级压缩能够达到的气体压强等来具体确定。

在本实施例中，空气压缩机110可以采用任何常见的形式来实现，例如：空气压缩机110为活塞式空气压缩机、螺杆式空气压缩机、离心式空气压缩机、滑片式空气压缩机或者涡旋式空气压缩机等，空气压缩机110也可以为卧式空气压缩机、立式空气压缩机、L型空气压缩机、V型空气压缩机或者W型空气压缩机等，本实施例不对此做具体限定。

需要说明的是，本实施例的空气压缩机110的组成结构与现有的空气压缩机相同，配备有油循环系统、气路循环系统、水路循环系统、配电系统、保护系统、控制系统等，对于这些系统的结构和作用可以参见现有技术中的描述，本实施例不在此作具体描述。本领域技术人员应当了解，只要是能够满足具体应用的压强要求的空气压缩机均包含于本实施例。

在本实施例中，分离器220还设有加热装置，分离器120通过加热装置对分离器120中的液体加热，使其汽化，同时加热装置还对分离器120中被压缩的空气进行加热。其中，加热装置的温度可达150-450℃。进一步地，在加热装置的表面可涂覆有汽化剂涂层，使喷射或滴落于汽化剂涂层上的水能够快速地沿涂层的表面扩散开，从而使扩散开的水分子能够迅速地吸收分离器120中的热量而被汽化。

需要说明的是，本实施例的加热装置可以采用任何常见的加热装置来实现，本实施例不对此做具体限定。本领域技术人员应当了解，只要是能够满足使分离器120中的液体汽化的加热装置均包含于本实施例。

在本实施例中，在分离器120中还设有叶轮，分离器120通过叶轮的转动将分离器120中液体的汽化物与被压缩的空气混合均匀。其中，分离器120还设有驱动装置，驱动装置与叶轮的主轴连接，驱动叶轮高速转动，其转速可达1500-9000转/分。例如：驱动装置为电动机，电动机通过联轴器与叶轮的主轴连接。本实施例不对电动机的结构、类型和型号作具体限定，本领域技术人员应当了解，只要是能够使叶轮转速可达1500-9000转/分的电动机均包含于本实施例。

其中，分离器120打破混合物中分子共价键的方式，例如是通过在分离器120中以加热、加电场或者加磁场等的方式来实现，本实施例不对分离器120打破混合物中分子共价键的方式做具体限定。本领域技术人员应当了解，只要是能够使分离器120中混合物中的分子获得能量，打破其共价键的方式均包含于本实施例。

在本实施例中，分离器120中的液体为水、有机物或者有机物的混合物，在分离器120中液体与被压缩的空气的体积比为5-15：60-95，其中分离器120中液体与被压缩的空气的体积比是根据液体的种类、组分以及各组分的含量等来具体确定。

在本实施例中，在圆转子式内燃机130启动后，分离器120中打破了分子共价键的混合物通过圆转子式内燃机130的进气装置进入圆转子式内燃机130中，圆转子式内燃机130的火花塞和喷油器不工作，只是通过混合物的膨胀做功，产生爆发力，推动圆转子式内燃机130的主轴转动，输出扭矩。

在本实施例中，发电机140的转子与圆转子式内燃机130的主轴通过联轴器连接，联轴器可以是任何满足连接强度等要求的常见的联轴器结构，本实施例不对此做具体限定。当然，在本实施例中发电机140的转子与圆转子式内燃机130的主轴的连接方式也不限定于通过联轴器连接的方式，本领域技术人员应当了解，只要是能够满足发电机140的转子与圆转子式内燃机130的主轴的连接要求的常见的连接方式均包含于本实施例。

在本实施例中，在发电机140与电动机150之间还设有变换处理电路，发电机140的输出端是通过变换处理电路与电动机150的输入端连接。其中变换处理电路包括：变压器、整流器、逆变器等，本实施例不对变换处理电路的结构做具体的限定。本领域技术人员应当了解，只要是能够满足将发电机140输出的电能变换处理为满足电动机150需要的电能的变换处理电路的结构均包含于本实施例。

在本实施例中，在电动机150与列车的车轮之间还设有传动系统，电动机150的输出端是通过传统系统与列车的车轮连接，带动车轮转动。传动系统包括减速器等，本实施例不对传统系统的结构及组成做具体的限定。本领域技术人员应当了解，只要是能够满足将电动机150输出的扭矩传递到列车的车轮，使列车的车轮的转动满足需求的传动系统的结构及组成均包含于本实施例。

在本实施例中，列车可以是传统的以机车牵引的列车，也可以是动车组，本实施例不对此作具体限定。另外，在本实施例中，也可以设置蓄电池，用来储存电能，为列车的辅助装置供电，列车的辅助装置可以包括：供热装置及制冷装置等，本实施例不对此作具体限定。

图2是本发明空气动力列车另一个实施例的结构图。如图2所示，本实施例的空气动力列车200与图1所示的空气动力列车100相似，均包括：空气压缩机210、分离器220、圆转子式内燃机230、发电机240和电动机250，两者的不同之处在于：

在本实施例中，空气动力列车200还包括：储气罐260，储气罐260的进气口与空气压缩机210的出气口连接，储气罐260的出气口与分离器220的进气口连接。本实施例通过在空气压缩机210与分离器220之间设置储气罐260可以保证持续稳定的向分离器220提供被压缩的空气。

其中，在空气压缩机210与储气罐260连接的管道上，以及储气罐260与分离器220连接的管道上分别设置阀门和流量传感器，通过流量传感器检测各管道的流量，并配合各管道上设置的阀门可以实现更加细化的控制，以保证分离器220中被压缩的空气与液体的体积比。

在本实施例中，空气动力列车200还包括：液体存储罐270，液体储存罐270的出液口与分离器220的进液口连接，向分离器220提供液体，以保证进入分离器220中的被压缩的空气与液体的汽化物混合，持续向圆转子式内燃机230提供打破了分子共价键的混合物。

进一步地，在液体储存罐270与分离器220连接的管道上设有阀门和流量传感器，通过流量传感器检测进入分离器220中液体的流量，并配合管道上设置的阀门可以实现更加细化的控制，以保证分离器220中被压缩的空气与液体的体积比。

图3是本发明空气动力列车一个具体实施例的结构图。如图3所示，本实施例的空气动力列车300包括：空气压缩机310、分离器320、圆转子式内燃机330、发电机340、电动机350、储气罐360和液体存储罐370。

其中，空气压缩机310包括n级空气压缩机，其具体包括n个空气压缩单元A1、……An，空气由空气压缩单元A1的进气口进入空气压缩机310中，依次经过空气压缩单元A1、……An的压缩后，得到被压缩的空气，由空气压缩单元An的出气口离开，其中n为大于1的整数。

储气罐360连接于空气压缩机310与分离器320之间。其中，储气罐360的进气口与空气压缩单元An的出气口连接，储气罐370的出气口与分离器320的进气口连接，空气压缩机310产生的被压缩的空气先进入储气罐360中储存，再由储气罐360提供给分离器320进行进一步处理。

液体储存罐370与分离器320连接，向分离器320提供液体。分离器320设有加热装置321，通过加热装置321对进入分离器320中的液体加热，使其汽化，同时加热装置321还对进入分离器320中的被压缩的空气进行加热。在分离器320中还设有叶轮322，叶轮322的主轴与电动机连接，在电动机的驱动下高速转动，使被压缩的空气与液体的汽化物混合均匀。同时，在分离器320中增加电场，以在叶轮322高速转动的同时，使混合物中的分子获得能量，从而打破混合物中分子的共价键。

圆转子式内燃机330的进气口与分离器320的出气口连接，在圆转子式内燃机330启动后，分离器320中打破了分子共价键的混合物通过圆转子式内燃机330的进气装置进入圆转子式内燃机330中，圆转子式内燃机330的火花塞和喷油器不工作，只是通过混合物的膨胀做功，产生爆发力，推动圆转子式内燃机330的主轴转动，输出扭矩。发电机340的转子与圆转子式内燃机330的主轴通过联轴器连接，通过圆转子式内燃机330的主轴带动发电机340的转子转动，产生电能。电动机350利用发电机340产生的电能带动列车的车轮转动。

在本实施例中，在空气压缩机310、分离器320、圆转子式内燃机330、发电机340及电动机350分别设有传感器，分别用于检测空气压缩机310、分离器320、圆转子式内燃机330、发电机340及电动机350的各项数据，在储气罐360和液体储存罐370也分别设有传感器，分别用于检测储气罐360和液体储存罐370的各项数据。

在空气压缩机310、分离器320、圆转子式内燃机330、发电机340和电动机350还分别设有控制器，空气压缩机310、分离器320、圆转子式内燃机330、发电机340和电动机350的传感器分别与空气压缩机310、分离器320、圆转子式内燃机330、发电机340及电动机350的控制器连接，由控制器分别监控空气压缩机310、分离器320、圆转子式内燃机330、发电机340及电动机350的运行状态。

空气动力列车300还包括：总控制器，总控制器分别与空气压缩机310、分离器320、圆转子式内燃机330、发电机340及电动机350的控制器连接，获取空气压缩机310、分离器320、圆转子式内燃机330、发电机340及电动机350的运行状态，输出控制指令控制空气压缩机310、分离器320、圆转子式内燃机330、发电机340及电动机350的启动、停止及运行状态。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种空气动力列车，其特征在于，包括：

空气压缩机，对由所述空气压缩机的进气口进入所述空气压缩机中的空气进行压缩，得到被压缩的空气；

分离器，所述分离器的进气口与所述空气压缩机的出气口连接，将被压缩的空气与所述分离器中液体的汽化物混合，并打破混合物中分子的共价键；

圆转子式内燃机，所述圆转子式内燃机的进气口与所述分离器的出气口连接，进入所述圆转子式内燃机中的混合物在所述圆转子式内燃机中膨胀做功，推动所述圆转子式内燃机的主轴转动，输出扭矩；

发电机，所述发电机的转子与所述圆转子式内燃机的主轴连接，所述圆转子式内燃机的主轴带动所述发电机的转子转动，产生电能；

电动机，所述电动机的输入端与所述发电机的输出端连接，所述电动机的输出端与列车的车轮连接，带动所述车轮转动。

2.根据权利要求1所述的空气动力列车，其特征在于，所述空气压缩机的出气口处气体的压强为35-70兆帕，所述空气压缩机包括：一级以上的空气压缩机。

3.根据权利要求2所述的空气动力列车，其特征在于，还包括储气罐，所述储气罐的进气口与所述空气压缩机的出气口连接，所述储气罐的出气口与所述分离器的进气口连接。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的空气动力列车，其特征在于，所述分离器设有加热装置，所述分离器通过所述加热装置对所述分离器中的液体加热，使其汽化，同时所述加热装置还对所述分离器中被压缩的空气进行加热。

5.根据权利要求4所述的空气动力列车，其特征在于，在所述分离器中设有叶轮，所述分离器通过所述叶轮的转动将所述分离器中液体的汽化物与被压缩的空气混合均匀。

6.根据权利要求5所述的空气动力列车，其特征在于，所述液体为水、有机物或者有机物的混合物。

7.根据权利要求6所述的空气动力列车，其特征在于，在所述分离器中液体与被压缩的空气的体积比为5-15：60-95。

8.根据权利要求7所述的空气动力列车，其特征在于，还包括：液体存储罐，所述液体储存罐的出液口与所述分离器的进液口连接，向所述分离器提供所述液体。

9.根据权利要求1所述的空气动力列车，其特征在于，还包括：变换处理电路，所述发电机的输出端通过所述变换处理电路与所述电动机的输入端连接。

10.根据权利要求1所述的空气动力列车，其特征在于，在所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机、所述发电机及所述电动机分别设有传感器，所述传感器分别检测所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机、所述发电机及所述电动机的各项数据；

在所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机及所述发电机还分别设有控制器，所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机、所述发电机及所述电动机的传感器分别与所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机、所述发电机及所述电动机的控制器连接，所述控制器分别监控所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机、所述发电机及所述电动机的运行状态；

所述空气动力列车还包括：总控制器，所述总控制器分别与所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机、所述发电机及所述电动机的控制器连接，获取所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机、所述发电机及所述电动机的运行状态，输出控制指令控制所述空气压缩机、所述分离器、所述圆转子式内燃机、所述发电机及所述电动机的启动、停止及运行状态。