CN1271331C

CN1271331C - 介质循环动力机及其介质

Info

Publication number: CN1271331C
Application number: CN 200310108114
Authority: CN
Inventors: 王忠和
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2023-10-21
Also published as: CN1529056A

Abstract

本发明公开了一种介质循环动力机及其介质，它包括介质箱、高压供液泵、高压供液轨、电磁喷液器、缸体、活塞和蓄电池组等，在缸体的上端和活塞之间为爆炸室，特征是还包括介质回收器、介质冷却器、高能脉冲发生器、控制器，介质箱内的介质经滤清器、高压供液泵、高压供液轨，然后从电磁喷液器喷射至爆炸室内，介质回收器将爆炸过后的介质回收，经介质冷却器送回到介质箱内，构成介质循环回路；高能脉冲发生器能产生巨大的能量，通过触发器传输给爆炸室内的介质，使介质转换强大的力效应推动活塞往复运转输出动力。本发明具有使用的输能介质可以循环使用、无任何有害物质排放、对环境无污染、对人类健康无危害、高度节能的优点。

Description

介质循环动力机及其介质

技术领域

本发明涉及动力装置，尤其是涉及一种介质循环动力机及其介质。

背景技术

内燃机是目前热效率最高、功率密度最大、工作可靠、操作方便的动力源，它在水陆交通运输、工程机械和农业机械的动力装置中始终保持着主导地位，但它所消耗的燃料为矿物燃料，它会排出大量有害物质，对自然环境造成严重污染，危害人类健康，生态平衡遭到破坏，而当今世界能源消费急骤增长，矿物燃料却渐趋涸竭，能源危机日趋严重，因而内燃机也面临危机。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种使用的输能介质可以循环使用、无任何有害物质排放、对环境无污染、对人类健康无危害、高度节能、环保型的介质循环动力机。

本发明的第二个目的在于提供一种用于介质循环动力机的介质。

本发明的第一个目的是这样实现的：本发明包括介质箱、滤清器、高压供液泵、高压供液轨、调压器、电磁喷液器、缸体、活塞、曲轴、输出轴、电源按钮和蓄电池组，在缸体的上端和活塞之间为爆炸室，特征是还包括介质回收器、介质冷却器、高能脉冲发生器、控制器，介质箱内的介质通过介质输液管经滤清器过滤后输入高压供液泵内加压，加压后的介质被送至高压供液轨蓄压，然后介质从电磁喷液器喷射至爆炸室内，介质回收器将爆炸过后的介质回收，经介质冷却器冷却后送回到介质箱内，构成介质循环回路，介质在其中循环使用；高能脉冲发生器能在极短时间内产生高能脉冲(即巨大的能量)，巨大的能量通过触发器传输给喷射至爆炸室内的介质，使介质转换为强大的力效应推动活塞往复运转输出动力。

高能脉冲发生器由逆变器智能模块(IPM)、升压器、整流电路、触发器组成。

控制器由中央处理器、转换模块、输入模块、比较电路、脉冲调制电路、驱动电路、取样电阻、反馈电路、键盘、拔动开关和显示器组成，控制器是一种智能控制系统。

在爆炸室内设置有压力传感器，在介质回收器内设置有缸内温度传感器和霍耳传感器，在高压供液轨内设置有介质压力传感器，在缸体内设置有冷却液温度传感器，在缸体的曲轴室内设置有曲轴位置和转数传感器，这些传感器均将采集到的信号通过输入回路输入给中央处理器。

本发明的第二个目的是这样实现的：介质由如下以重量份计的原料组成：

水：95-99.5 钾：0.5-5。

本发明的输能介质是由水和钾组成的二元化合物液体换能介质，它无味、无臭、无毒、溶点低、化学性能稳定、呈碱性，在高温下吸热是水蒸汽的1.5倍。

根据“液电效应”机理：高能脉冲发生器能在极短时间(ms或μs级)产生高能脉冲，即巨大的能量(3-7KJ)，巨大的能量通过触发器传输给喷射至爆炸室内的介质，激发介质爆炸，致使爆炸室内形成高能密度(10²一10³J/cm³)，使介质处于高温(1500一2200K量级)、高压状态，并形成等离子体；稠密的等离子体充满爆炸室内，并辐射出很强的紫外线，同时爆炸室内压力急剧升高，压力值可达1.8--2.2MPa，从而以较高的速度(300m/s以上)迅速向外传播；当触发能量中止后，由于介质内部压力依然很高，介质内部在高压强作用下，形成汽泡，汽泡以稍小内部压力向外继续膨胀，直到内部压小于介质压才开始收缩；汽泡过程、膨胀过程、收缩过程一直持续到汽泡内的剩余能量全部散失于介质内为止(约100--160μs)，形成压力脉冲，这些压力脉冲具有很强大的力效应；爆炸过程、汽泡过程、膨胀过程、收缩过程为一个做功过程，在瞬间将能量转换成动力，周而复始的做功过程推动活塞往复运转输出动力。

高能脉冲发生器、触发器触发介质的物理过程可以分三个阶段：第一阶段为预触发阶段，极间发生碰撞电离过程并形成通道；第二阶段为能量向通道倾输阶段；第三阶段为介质气泡动力转换阶段。高能脉冲发生器和中央处理器对动力的静态、动态实施监控，从而控制做功过程。本发明对高能脉冲发生器采用中频、中、低压相结合、用触发器的供能方式进行触发。

本发明为输能介质设计了介质循环回路，输能介质在介质循环回路内循环使用，即输能介质从介质箱流出，经滤清器过滤至高压供液泵内，再经高压供液泵加压、高压供液轨蓄压后至电磁喷液器，电磁喷液器将介质喷射至爆炸室内，介质做完功后被介质回收器回收，然后经介质冷却器冷却返回至介质箱内。

因此本发明具有如下优点：

1、平均有效压力高达1.8--2.2MPa，工作效率高，是现有内燃机的极佳替代品；

2、使用的输能介质可以循环使用，消耗量极少，达到高效节能，同时解除了对有限而宝贵的矿物燃料的依赖；

3、输能介质化学性能稳定，使用寿命长，成本低，配制简单，使用安全可靠；

4、无任何有害物质排放、对环境无污染、对人类健康无危害，是新型环保动力机。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为高能脉冲发生器的结构框图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

本发明包括介质箱1、滤清器2、高压供液泵3、高压供液轨4、调压器22、电磁喷液器5、缸体13、活塞7、曲轴10、输出轴9、电源按钮18和蓄电池组19，在缸体13的上端和活塞7之间为爆炸室6，在爆炸室6内还安装有介质回收器16，介质回收器16通过介质回收管24经介质冷却器21与介质箱1连接，在介质箱1内安装有输液泵25。介质箱1内的介质通过介质输液管27经滤清器2过滤后输入高压供液泵3内加压，加压后的介质被送至高压供液轨4蓄压，然后介质从电磁喷液器5喷射至爆炸室6内，介质回收器16将爆炸过后的介质回收，经介质冷却器21冷却后送回到介质箱1内，构成介质循环回路，介质在其中循环使用。

在爆炸室6内设置有压力传感器26，在介质回收器16内设置有缸内温度传感器15和霍耳传感器14，在高压供液轨4内设置有介质压力传感器23，在缸体13内设置有冷却液温度传感器12，在缸体13的曲轴室11内设置有曲轴位置和转数传感器8，这些传感器均将采集到的信号通过输入回路传输给中央处理器20。中央处理器20对这些传感器送来的各种信号进行运算处理，确定满足动力机运转状态的介质最佳喷射持续时间和最佳触发时刻，然后将结果经输出回路送至电磁喷液器5、高能脉冲发生器执行。

高能脉冲发生器由逆变器智能模块(IPM)、升压器、整流电路、触发器17组成。

控制器由中央处理器20、转换模块、输入模块、比较电路、脉冲调制电路、驱动电路、取样电阻R、RP1、RP2、反馈电路、键盘、拔动开关和显示器组成，控制器是一种智能控制系统。

蓄电池组19由五组24V电池串联而成，电压为120V。逆变器模块将蓄电池组19的直流电压120V变成交流电压160V，然后经升压器升压后变成高压，再经整流电路整流后在极短时间内产生高能脉冲，即巨大的能量，巨大的能量送至触发器17，反馈电路将从取样电阻R、RP2上的取样信号处理后送至比较电路和输入模块，中央处理器20对从输入模块送来的信号进行处理，处理结果通过转换模块送至比较电路，比较电路将两路信号进行比较，得出的比较结果送至脉冲调制电路进行调制，再经驱动电路至逆变器智能模块，控制逆变器智能模块变频、变压、变流，定时、定量地向爆炸室6输入高能脉冲。

低压储能电路由储能电容器C、二极管D1、D2、电感L组成，二极管D1、D2的阳极分别接逆变器智能模块输出端的两端，二极管D1、D2的阴极的公共端依次与电感L、储能电容器C串联后接二极管D2的阳极。二极管D1起整流作用，二极管D2为续流管，电感L起滤波作用。储能电容器C上的电压起提供能量的作用。

升压器的升压比为160V：18KV，并采用高压分级为：0～5KV、7KV、8KV、10、15KV、18KV，分级有利于能量选择。

介质由9.5Kg的水和0.5Kg的钾组成，配制时将0.5Kg的钾倒入9.5Kg的水中，搅拌均匀即可。水可以是淡水，也可以是海水。

介质循环过程：

当介质箱1内的输液泵25收到中央处理器20发出的指令而起动，将介质泵入滤清器2，过滤后的介质通过介质输液管27输入高压供液泵3内，高压供液泵3收到指令起动将介质加压后泵入高压供液轨4蓄压。曲轴位置和转数传感器8、霍耳传感器14确定活塞7位置，将信号经输入回路传输给中央处理器20，中央处理器20根据活塞7的最佳位置发出指令给电磁喷液器5，电磁喷液器5将介质喷射至爆炸室6内，此时中央处理器20发出指令给高能脉冲触发器，高能脉冲触发器在极短时间内产生高能脉冲(即巨大的能量)，触发器1 7将巨大的能量传输给喷射至爆炸室内的介质，激发介质爆炸，转换为强大的力效应推动活塞往复运行，输出动力。介质回收器16将爆炸过后的介质回收，回收的介质送至介质冷却器21冷却，冷却后的介质通过介质回收管24回到介质箱1内，构成介质循环回路，介质在其中循环使用。

介质爆炸作功过程：

根据“液电效应”机理：高能脉冲发生器能在极短时间(ms或μs级)产生高能脉冲，即巨大的能量(3-7KJ)，巨大的能量通过触发器17传输给喷射至爆炸室内的介质，激发介质爆炸，致使爆炸室内形成高能密度(10²-10³J/cm³)，使介质处于高温(1500--2200K量级)、高压状态，并形成等离子体；稠密的等离子体充满爆炸室内，并辐射出很强的紫外线，同时爆炸室内压力急剧升高，压力值可达1.8--2.2MPa，从而以较高的速度(300m/s以上)迅速向外传播；当触发能量中止后，由于介质内部压力依然很高，介质内部在高压强作用下，形成汽泡，汽泡以稍小内部压力向外继续膨胀，直到内部压小于介质压才开始收缩；汽泡过程、膨胀过程、收缩过程一直持续到汽泡内的剩余能量全部散失于介质内为止(约100--160μs)，形成压力脉冲，这些压力脉冲具有很强大的力效应；爆炸过程、汽泡过程、膨胀过程、收缩过程为一个做功过程，在瞬间将能量转换成动力，周而复始的做功过程推动活塞往复运转输出动力。

实施例2：

实施例2的结构与实施例1相同，不同之处在于：

介质由9.95Kg的水和0.05Kg的钾组成，配制时将0.05Kg的钾倒入9.95Kg的水中，搅拌均匀即可。

实施例3：

实施例3的结构与实施例1相同，不同之处在于：

介质由9.8Kg的水和0.2Kg的钾组成，配制时将0.2Kg的钾倒入9.8Kg的水中，搅拌均匀即可。

Claims

1、一种介质循环动力机，包括介质箱(1)、滤清器(2)、高压供液泵(3)、高压供液轨(4)、调压器(22)、电磁喷液器(5)、缸体(13)、活塞(7)、曲轴(10)、输出轴(9)、电源按钮(18)和蓄电池组(19)，在缸体(13)的上端和活塞(7)之间为爆炸室(6)，其特征在于：还包括介质回收器(16)、介质冷却器(21)、高能脉冲发生器、控制器，介质回收器(16)安装在爆炸室(6)内，介质回收器(16)通过介质回收管(24)经介质冷却器(21)与介质箱(1)连接，在介质箱(1)内安装有输液泵(25)，介质箱(1)内的介质通过介质输液管(27)经滤清器(2)过滤后输入高压供液泵(3)内加压，加压后的介质被送至高压供液轨(4)蓄压，然后介质从电磁喷液器(5)喷至爆炸室(6)内，介质回收器(16)将爆炸过后的介质回收，经介质冷却器(21)冷却后送回到介质箱(1)内，构成介质循环回路，介质在其中循环使用；高能脉冲发生器由逆变器智能模块、升压器、整流电路、触发器(17)组成，控制器由中央处理器(20)、转换模块、输入模块、比较电路、脉冲调制电路、驱动电路、取样电阻(R、RP1、RP2)、反馈电路、键盘、拔动开关和显示器组成，逆变器模块将蓄电池组(19)的直流电压变成交流电压，然后经升压器升压后变成高压，再经整流电路整流后在极短时间内产生高能脉冲，即巨大的能量，巨大的能量送至触发器(17)，反馈电路将从取样电阻(R、RP2)上的取样信号处理后送至比较电路和输入模块，中央处理器(20)对从输入模块送来的信号进行处理，处理结果通过转换模块送至比较电路，比较电路将两路信号进行比较，得出的比较结果送至脉冲调制电路进行调制，再经驱动电路至逆变器智能模块，控制逆变器智能模块变频、变压、变流，定时、定量地向爆炸室(6)输入高能脉冲。

2、如权利要求1所述的介质循环动力机，其特征在于：在爆炸室(6)内设置有压力传感器(26)，在介质回收器(16)内设置有缸内温度传感器(15)和霍耳传感器(14)，在高压供液轨(4)内设置有介质压力传感器(23)，在缸体(13)内设置有冷却液温度传感器(12)，在缸体(13)的曲轴室(11)内设置有曲轴位置和转数传感器(8)，这些传感器均将采集到的信号通过输入回路传输给中央处理器(20)。

3、如权利要求2所述的介质循环动力机，其特征在于：低压储能电路由储能电容器(C)、二极管(D1、D2)、电感(L)组成，二极管(D1、D2)的阳极分别接逆变器智能模块输出端的两端，二极管(D1、D2)的阴极的公共端依次与电感(L)、储能电容器(C)串联后接二极管(D2)的阳极。

4、如权利要求1所述的介质循环动力机的介质，其特征在于：介质由如下以重量份计的原料组成：

水：95-99.5 钾：0.5-5。