CN1580546A - 冲气动力风机 - Google Patents

Abstract

本发明是一种利用冲压空气为动力源的机器，叫作冲气动力风机。冲压空气特指：运动物体对空气的冲击时，空气的态势。它是清洁、环保无公害的动源领域。本发明是这个领域里的首先运用。把本发明用来帮助汽车发动机排气，是首选机型。其根据在于：四冲程发动机的工作过程是：吸、压、爆、排，其中只有爆做功，其它三个过程都要耗功，通称动力自损。原理和实践显示：本风机能降低排气阻力，减少动力自损，提高动力输出。本机型号可循车型而定，一般重0.5公斤许，长120毫米许，直径120毫米许，属功能佳、造价低的设备。

Description

冲气动力风机

技术领域

本发明所说的冲气，指的是冲压空气。冲压空气存在子两种情况，一种是大气环流运动形成的风势，对物体冲击所产生作用的空气态势。另一种是运动的物体对空气的冲击，空气产生反作用力的态势。把第一种态势作为原动力的机器很多，如帆船、风车、风力发电等。把第二种态势作为原动力，是一个新的领域，冲气动力风机应该是该领域运用的开始。把冲气动力风机用于帮助汽车发动机排气是一个首选实例。

发明内容

技术保证(仅从用于帮助汽车发动机排气的方面说明)

现代汽车大都采用四冲程内燃发动机。四冲程发动机的工作过程是：曲轴转两圈，活塞上下四次，完成吸、压、爆、排的一个工作循环。活塞的四次冲程，只有爆燃冲程做功，另外三个冲程均消耗功。毫无疑问，帮助发动机排气，以减少排气阻力，定能降低内耗，增加动力输出。从而，四冲程发动机的工作原理，给冲气动力风机的实用，提供了物理支持。经验显示：同一辆汽车，爬同一陡坡，在陡坡的同一位置处，装有消声器和拆掉消声器所需的档位不同，排气阻力降低了发动机的输出动力。经验给冲气动力风机提供了实践支持。同一辆汽车，踩下油门时，装有消声器和没有装消声器的提速时差是不一样的。感知证明了排气阻力延长了发动机的提速过程。

以上的说明，从物理的、经验的、感知的方面说明：冲气动力风机用来帮助发动机排气，能够节能、增效、降低排放。

技术结构

本风机共分五大部分：吸风导管、机壳、涡轮组、出风导管、轴。吸风导管是本机的基础部件之一，具有能够使空气增速的喉脖，原动叶栅，以及叶栅毂，叶栅固定在它的前部。机壳，是一个具有喇叭口的管状物体，原动叶栅、吸风导管、出风导管、叶轮室，都要安装在其上。涡轮组，它是本机的核心部件，由原动叶片，叶轮中毂，工作叶片，工作叶片毂组成。出风导管，也是本机的基础件之一，它与辐档、工作叶栅、轴承架结为一体。轴，是本机的转动基件，本机有两种形式：一种是由轴、轴承、止推垫、垫片、卡簧组成；另一种是不要中轴，以叶轮中毂代为实现轴的作用出风导管的内端代轴承或另配轴承，涡轮组在其上转动。

技术特点

A.能源利用的新领域

本机所利用的能源是冲压空气(非人工制造的冲压空气)，是运动的物体所形成的自然冲压空气，同时这个运行的物体的速度必须达到30公里/小时以上。目前，这一定义的能源，并且加以研究利用是崭新的领域，利用这个能源制成的机器还未见出现。

B.发动机节能的新方法

自四冲程内燃发动机问世以来，人类为用最小的消耗得到最大的动力输出，对四冲程内燃发动机进行了诸多改进和革新。如增加气缸压力、改变燃烧室形状、改变供油方式、安装涡轮增压器等，这些改进基本上是在四冲程的前三个冲程中动脑筋。目前为止，还没有出现在排气系统改进的产品。同时，人们为降低排废、降低声噪，不断地加大排气阻力。本发明实例突破了传统，采用了帮助发动机排气的措施，来降低发动机的内耗，达到增加发动机动力输出的目的。

C.涡轮组

涡轮组，是冲气动力风机的核心组件，动力输出和工作由它来实现。它的结构特点在于：有两种型式。一种是由中心轴式。有一根轴在中心，两组叶片通过叶轮中毂、吸风导管、出风导管中分在各自的涡轮室里。另一种是无中心轴式。没有中心轴，叶轮中毂作轴，两组叶片通过叶轮中毂、吸风导管、出风导管中分在各自的涡轮室里。

D.原动机和工作机结为一体

本机巧妙地把原动机和工作机结为一体。用原动叶栅把机壳和进气导管相连结；用工作叶栅、辐架，把机壳和出风导管相连结；用叶轮中毂把原动叶片和工作叶片和轴相结合。突现了结构紧凑、部件多用、体积小、重量轻的特点。

E.冲气和废气同向不同腔

本发明实例的冲气动力风机，目的在于：一则是，帮助发动机排气，以降低排气阻力，增加动力。二则是，不用发动机和电能作动源，而是运用自然的、清洁的、无价的冲压空气作动源。机壳与进风导管之间形成冲压气腔，进风导管与出风导管形成排气气腔，中间用叶轮中毂相隔。两腔虽有转动间隙相通。并可能出现冲压和废气相混。但由于间隙很小，且两腔气流的方向相同，不影响本机整体技术性能的实现。

F.原动叶片和工作叶片

本机的核心部件叶片。其独特的设计在于：能有效地把本发明所定义的冲压空气作为原动力加以利用，以这个动力保证工作机的运行。叶轮中毂把原动叶片和工作叶片有机地结合起来，同轴相向叶片的配置，保证了原动力有效地向输出动力传递。

G.喇叭管和喉脖

本机为保证冲压空气的效率，在机壳前端配置了喇叭管，在吸风导管的中端配置了喉脖，喇叭管和喉脖形成了喉腔，冲压空气在此处加速，这样的设计既能增加本机的功率，又能降低其发挥作用的临界限制。

H.叶栅

本机在两处配置了叶栅。一处在原动叶片前部，吸风导管与机壳之间。它既具有导风作用，又是吸风导管与机壳的连接辐架。另一处在工作叶片的前方，也是既具有导风作用，又是轴承架。这样的设计，整体感明显。

I.套接配合

本机的吸风导管出口与叶轮中毂，叶轮中毂与出风导管入口均采取台阶式动套接。尽可能地减少冲压原动腔与废气流动腔的气流混合。

J.轴、轴承

本机的轴、轴承有两种形式，一种如说明书附图所示，另一种是出风管端头承接式，以叶轮中毂代轴。之所以采纳这样的形式，是因为，冲气于原动叶片的力加上排气压力总是大于相向于他们的工作叶片的力。同时涡轮转动的离心力，使其总是趋于平稳态势。可见，轴和轴承的磨损是微量的，而轴承端面和吸风导管端头是主要受力点，由此可以保证这种设计的可靠性。

K.可变性

本机的可变性。指的是体积大小和各部件的尺寸。冲气动力风机的服务对象目前是汽车排气，而冲气动力又可运用于其他运动的物体。所以，作为这样的设备，它应该是多型号的。如用于帮助汽车排气，可按照不同车型排气尾管的端面直径而确定。用于其它运动物体，可按照所需动力的大小而确定。L缺陷和不足

本机的缺陷有三点。一是它的前方需要一个空间，这个空间应不小于喇叭口直径，自喇叭口起，前方有1000毫米以上，否则本机会因为紊流而失速。二是汽车时速低于30公里/小时的时候，它会失速，但不会影响排气管的正常排气。(涡轮室的空间截面大于排气尾管的截面)。三是顺风行驶时本机会失速。

M.工作过程

本机工作的首要条件是：汽车运行速度必须在30公里/小时以上。具备了这个条件，冲压空气从机壳的喇叭口进入并加速，在原动叶栅处变向，然后冲击原动叶片，原动做功完成。动力经原动叶片和叶轮中毂传给工作叶片，风机作功完成。此时，发动机的废气，从吸风导管出进入，在工作叶片处加速，再从出风导管处排出，帮助发动机排气的功能就实现了。

背景技术

以本说明书定义的冲压空气的第二种态势为原动力的机器，此前还没有发现实例，所以相类机器无法比较，本风机只能与一些相似的机器技术作比较。

A.冲气原动风机与矿山风机的比较

两种机器相同之处在于：动力、工作介质相同，都是空气，都有叶栅和涡轮。相似之处在于：机壳外形相似。不同之处在于：动原不同，冲气动力风机的动力源是冲压空气，矿山风机的动力源是电动机。内部结构不同。矿山风机一般只有工作叶栅和工作叶轮。冲气动力风机，除了工作叶栅和工作叶轮外，还必须有原动叶栅、叶轮和吸风导管、出风导管。作用不同。矿山风机的作用是向矿井送风，解决矿井的通风问题。冲气动力风机是帮助发动机排气、降低排气阻力，以此来达到节约能源、减少排废、提高效率的目的。

B.冲气动力风机与航空发动机比较

两种机器的相同之处在于：工作介质相同，都是气体。都具有充气装置。冲气叶片和工作叶片同轴。不同之处在于：动源不同。航空发动机是燃料燃烧的爆发力，冲气动力风机是冲压空气。冲气目的不同。航空发动机冲气是为了增压，以利于燃爆，冲气动力风机是把冲气作为原动力。此外，航空发动机结构及其复杂，冲气动力风机不可与之相比。

C.冲气动力风机与发动机涡轮增压器比较

两种机器的相同之处在于：1.他们的对象是汽车发动机。2.目的是增效节能。3.原动和做功制成一体。不同之处在于：1.动源不同，涡轮增压器的动源是发动机排气气流，冲气动力风机的动源是冲压空气。2.结构形式不同。涡轮增压器，属于径流和轴流复合式风机，冲气动力风机，属于轴流式风机。3.用于发动机的部位不同。涡轮增压器安装在汽车的进气、排气之间，为进气增压。冲气动力风机安装在发动机的排气尾端，帮助发动机排气。4.效果不同。涡轮增压器能使发动机的动力增加明显。冲气动力风机器增效远低于涡轮增压器。5.制造成本不同。涡轮增压器造价较高，冲气动力风机造价很低。

附图说明

1.机壳；2.吸风导管；3.喉脖；4.喇叭口；5.原动叶栅毂；6.原动叶栅；7.原动叶片；8.叶轮中毂；9.工作叶片；10.工作叶片毂；11.轴；12.连接件；13.辐档；14.出风导管；15.工作叶栅；16.轴承架；17.轴承；18.卡簧；19.止推垫；20.垫片；21.调整垫

机壳1是本风机的基础件之一。其特征在于：集冲压室、涡轮室、喇叭口于一体，吸风导管和出风导管分别通过叶栅和辐档与其相接。随机型需要，其半径一般在R40毫米—R150毫米之间，其长一般在50毫米—2000毫米之间。厚一般在0.5毫米—5毫米之间，内壁要求高光洁度。

吸风导管2是本风机基础部件之二。其特征在于：设计了一个喉脖，以利于冲压空气的增速，通过叶栅与机壳连为一体。一端具备承轴功能，另一端与发动机排气尾管相接。其管径一般在R25毫米—R1000毫米之间。其长一般在40毫米—1500毫米之间，壁厚在0.5毫米—5毫米之间，要求低不圆度。

原动叶片7，叶轮中毂8，工作叶片9，工作叶片毂10，结合成涡轮组，它是本机的核心部件，其动力和作功，全靠它来实现。其特征在于：有两种结构形式，一是通过一根轴来实现转动，叫作有心轴式。二是以叶轮中毂8为轴，实现转动，叫作无中心轴式。叶片涡轮的尺寸，可根据需要制定。动力叶片和工作叶片同轴、同径、相向。流体朝一个方向运动。

出风导管14是本风机基础件之三。其特征在于：设有3个或四个辐档13，以此与机壳相连结；如果涡轮组采用中心轴式，导风管必须通过工作叶栅9与轴承架16相连结；如果涡轮组采用无中心轴式，出风导管内端与叶轮中毂8动配合，两个零件配合部必须保证正常转动；管径一般在R30毫米—R1000毫米之间，长度一般在40毫米—1000毫米之间，厚度一般在0.5毫米—5毫米之间。

检索

本发明构思设计期间，阅读了国内外有关汽车、火车、航空方面的文献，查检了流体机械方面高等教育的教科书和有关技术资料，没有发觉有关运用冲压空气为动力的流体机械；现实显示：到目前为止，汽车上，还没有帮助发动机排气的配置；请有关部门检索也显示：没有发现与本发明同类的文献。

具体实施方式

本发明虽然具备高新技术特征，但是结构并不复杂。按目前的设备条件和制造工艺水平，制造并不困难。出图后，一般技术工人均能实施。材料选择上，可根据不同的对象和部位，选用金属、工程塑料等，个别部位选用耐磨和耐温材料。

Claims (7)

1.一种运用冲压空气为原动力的风机，名称是冲气动力风机。分为两种结构形式。一种是有中心轴式。包括：机壳、吸风导管、喉管、喇叭口、原动叶栅、原动叶栅毂、原动叶片、叶轮中毂、工作叶片、工作叶片毂、连接件、辐档、出风导管、工作叶栅、轴、轴承、轴承架、垫和卡簧；另一种是无中心轴式。包括：机壳、吸风导管、喉管、喇叭口、原动叶栅、原动叶栅毂、原动叶片、叶轮中毂、工作叶片、工作叶片毂、连接件、辐档、出风导管、工作叶栅、调整垫。

2.权利要求1所述的冲压空气，特指的是：运动的物体对空气的冲击时，空气的态势。冲气动力，特指的是：运动的物体对空气的冲击，空气的反作用力。

3，把权利要求1所述的充气动力风机，运用在帮助汽车发动机排气上，以达到降低内耗，增加动力输出，减少排放。

4.权利要求1所述的机壳，是冲气动力风机的基础件之一。其特征在于：集冲压室、喇叭口、涡轮室于一体。吸风导管和出风导管分别通过叶栅，辐档与其相接。根据机型的要求，标准可在以下范围内选择。半径在40毫米-1500毫米之间，长度在50毫米-2000毫米之间，厚度在0.5毫米-5毫米之间。内壁要求高光洁度。

5.权利要求1所述的吸风导管，是冲气动力风机的基础件之二。其特征在于：有一处成喉脖样，以利于冲压空气在此处增速。通过叶栅与机壳连为一体。一端与发动机排气尾管相接，另一端具备承轴功能。直径一般在25毫米-1000毫米之间，长度一般在40毫米-1500毫米之间，壁厚一般在0.5毫米-5毫米之间。承轴一端要低不圆度。

6.权利要求1所述的原动叶片，叶轮中毂，工作叶片，工作叶片毂共同结合成涡轮组，它是冲气动力风机的核心部件。其特征在于：具有两种结构形式。一是有一根中心轴，两组叶片通过叶轮中毂、吸风导管、出风导管中分，有各自的涡轮室。叫做有中心轴式。二是以叶轮中毂代轴，两组叶片通过叶轮中毂、吸风导管、出风导管中分，有各自的涡轮室。叫作无中心轴式。涡轮组的大小、形式、重量，可根据不同的需要选定。动力叶片和工作叶片同轴，同径，相向。动力气流和工作气流方向相同。

7.权利要求1所述的出风导管，是冲气动力风机的基础件之三。其特征在于：设有三只或四只辐档，以此辐档与机壳相连接。如果本机采用有中心轴式，出风导管必须通过叶栅与轴承坐相连，叶栅又要具备辐档功能。如本机采用无中心轴式，出风导管的内端与叶轮中毂动配合，出风导管内端代轴承或为其另配轴承。

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