CN203570431U - 一种新型空气发动机 - Google Patents

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曹凤红
张勇
王世庆
宋黎
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核工业西南物理研究院
成都理工大学工程技术学院
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Abstract

本实用新型属于一种新型汽车发动机,具体涉及一种以压缩空气作为动力的空气发动机。它包括发电机、飞轮、发动机主机、泵体,发动机主机上设有泵体和飞轮,飞轮通过三角皮带带动发电机,还包括涡轮盘组件,涡轮盘组件设在发动机主机内,涡轮盘组件包括涡盘、直轴和隔离组件,直轴穿过涡盘和隔离组件,直轴上设有直轴平衡销和直销轴和主机排气孔,涡轮盘组件外套有套筒,套筒上部还设置有加热室,加热室内设有加热管、高压空气管和加热网。其优点是,它以压缩成液态的干燥空气作为燃料,推动发动机做功,提供汽车所需动力,真正做到零排放,从而不仅能解决能源问题,而且还能解决城市严重污染问题。且结构简单,可根据汽车动力要求设计成各种形状。

Description

一种新型空气发动机技术领域
[0001]本发明属于一种新型汽车发动机,具体涉及一种以压缩成液态的干燥空气作为动力的空气发动机,它应用于能在各类轿车及轻型车上。
背景技术
[0002] 随着市场经济的高速发展,各种机动车的应用不断增加,发动机是这些机动车辆的“心脏”,且95%以上发动机属于燃油或燃气发动机,车辆排放的尾气中含有大量的有害气体,对人类的居住环境造成了严重的污染,危害了人类的健康;另外随着石油能源的日趋紧张,车辆的使用成本不断增加,在一定程度上影响了交通业的发展。为了减小机动车辆尾气对大气的污染,国内外一些城市交通车辆使用了燃气(天燃气、煤气)或者混合动力发动机,在一定程度上减小了车辆为其中的有害物质的排放量,但是,燃气发动机并不能实现有害气体的零排放。另外,使用天燃气或煤气并不会使车辆的使用成本有显著减少。
[0003] 压缩空气发动机,是利用高压压缩空气工作,将高压空气储存的压缩能转换其他的机械能的一种动力装置。与传统的内燃机相比,压缩空气发动机没有燃烧过程和大幅度的热力工况变化,机体不承受高温,结构简单,重量轻,制造及使用维护成本低。因为不消耗燃料,以压缩空气做功为介质,通过工质的膨胀过程对外输出功率,排放出来的气体比大气中的空气还干净,是真正意义上的零排放,因此,压缩空气发动机因其独特的优点而引起人们的广泛关注和研究,目前主要有往复活塞式、叶片式和旋转活塞式等结构形式。各种基于气动汽车探索性,概念性的新型压缩空气发动机技术也在积极的研究之中。其中《压缩空气发动机发展综述》(《机械》2008.35 (9))对压缩空气发动机的发展做了相关的阐述,但也存在一些缺点:
[0004] 1.往复活塞式压缩空气发动机。由于往复活塞式空气发动机的动力直接来自于物理方法储存的高压空气能量,对汽缸的密封性要求高,活塞与气缸之间的摩擦属于动摩擦,不利于两者之间的密封,在实际应用中,气缸漏气严重,发动机效率低;往复活塞式压缩空气发动机低速性好,但随着转速升高输出扭矩减小、功率减小、耗气量增大、能量利用率下降;由于往复活塞式压缩空气发动机气缸容积以及车上有限能量的限制,发动机效率小;往复活塞式压缩空气发动机配气机构和减压控制机构的设计还需要进一步完善,减少在输送过程中高压空气能量的损失。它只适用于小功率、低转速的环保型机器动力装置。
[0005] 2.叶片式压缩空气发动机。转子、定子、叶片之间的接触面积大,密封起来比较困难,所以气体泄漏大,造成效率低;在工作过程中,叶片在弹簧力和离心力的作用下,把高压气体封闭在工作腔,随着转速升高,叶片与定子之间的摩擦越大,所以叶片式压缩空气发动机的叶片磨损快;叶片式压缩空气发动机的噪声大且润滑材料消耗量大。
[0006] 3.旋转式压缩空气发动机,只有两个运动件驱动发动机,取缔了传统的活塞装置,重量减轻,但是摩擦力小,漏气比较严重,功率较小,而新型旋转式压缩空气发动机,虽然在结构上较前面的发动机做了大幅的改进,但是发动机输出功率并未达到最佳状态,能量利用率较低。发明内容
[0007] 本发明的目的是提供一种新型空气发动机,它能够使压缩空气发动机实现高能量利用率、闻功率输出且安静环保的发动机。
[0008] 本发明是这样实现的,一种新型空气发动机,它包括发电机、飞轮、发动机主机、泵体,发动机主机上设有泵体和飞轮,飞轮通过三角皮带带动发电机,还包括涡轮盘组件,涡轮盘组件设在发动机主机内,涡轮盘组件包括涡盘、直轴和隔离组件,直轴穿过涡盘和隔离组件,直轴上设有直轴平衡销和直销轴和主机排气孔,涡轮盘组件外套有套筒,套筒上部还设置有加热室,加热室内设有加热管、高压空气管和加热网。
[0009] 所述的隔离组件上开有高压喷气孔,涡盘上开有涡轮排气孔。
[0010] 本发明的优点是,它以压缩成液态的干燥空气作为燃料,推动发动机做功,提供汽车所需动力,真正做到零排放,从而不仅能解决能源问题,而且还能解决城市严重污染问题。且结构简单,可根据汽车动力要求设计成各种形状。
附图说明
[0011] 图1为本发明所提供的一种新型空气发动机的结构图;
[0012] 图2为图1的A-A向剖视图;
[0013] 图3为涡轮盘组件结构图;
[0014] 图4为本发明隔离环结构图;
[0015] 图5为图4的A-A向剖视图;
[0016] 图6为涡轮结构图。
[0017] 图中,I发电机,2飞轮,3发动机主机,4泵体,5涡盘,6直轴,7隔离组件,8加热室,9加热管,10高压空气管,11加热网,12套筒,13高压喷气孔,14涡轮排气孔,15直轴平衡销,16直销轴,17主机排气孔,18主机排气管,19三角皮带。
具体实施方式
[0018] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细介绍:
[0019] 在主机体外有液体控制泵、飞轮、发电机;在主机体内有高压液体喷嘴、加热室、高压空气喷嘴、带叶片的涡轮、直轴、轴承。当压缩成液态的空气通过液体控制泵,进入高压液体喷嘴,在压力差作用下,高压液体喷嘴喷出雾状液态空气在加热室内,液态空气受热膨胀,形成高压空气流,高压空气流再通过高压空气喷嘴直接喷在涡轮叶片上,涡轮带动直轴高速旋转,输出动力,同时直轴一端带动主机体外的飞轮转动,飞轮与发电机为皮带连接,带动发电机运转发电,从而获得汽车所需要电能。
[0020] 如图1所示,一种新型空气发动机主要包括发电机1、飞轮2、发动机主机3、泵体4,发动机主机3上安装有泵体4和飞轮2,飞轮2通过三角皮带19带动发电机I。
[0021] 如图2-6所示,一种新型空气发动机还包括涡轮盘组件,涡轮盘组件套装在发动机主机I内,涡轮盘组件包括涡盘5、直轴6、隔离组件7,直轴6穿过涡盘5和隔离组件7,直轴6上设有直轴平衡销15和直销轴16和主机排气孔17,涡轮盘组件外套有套筒12,套筒12上部还设置有加热室8,加热室8内安装有加热管9、高压空气管10和加热网11。隔离组件17上开有高压喷气孔13,涡盘5上开有涡轮排气孔14。
[0022] 本发明的工作方式如下:液态空气通过液体泵4泵入液态空气,同时液体泵4可控制发动机的转速和输出功率,液态空气通过液体泵4进入发动机主体3内的液体连接管,通过液体高压喷嘴13形成雾状进入加热室8内,雾状液态空气受加热网11加热,膨胀形成高压气流,通过高压空气管10到环状分布的高压空气喷嘴13,直接喷到涡轮5的叶片上,使涡轮5高速带动直轴6转运,涡轮5径向分布若干叶片,叶片到轴心处为封闭处理中心有若干个涡轮排气孔14,与主机排气孔17对应,当涡轮排气孔14与主机排气孔17对应时,气体通过叶轮排气孔14与主机排气孔17排到主机排气管18排出发动机,当涡轮排气孔14与主机排气孔17不相对应时,产生转矩,使发动机产生汽车运行中所需转矩,当涡轮5带动直轴6高速转动时,直轴6通过飞轮2上的三角皮带19带动发电机I运转,发电机I运转发电供应汽车及加热室8内的加热网11所需电力,从而达到汽车运行的目的。
[0023] 试验证明:本发明涉及的新型空气发动机最高时速时速可达140km/h,加速能力O-1OOkm仅需6s,50公升的压缩空气行车距离为513km。

Claims (2)

1.一种新型空气发动机,其特征在于:它包括发电机(I)、飞轮(2)、发动机主机(3)、泵体(4),发动机主机(3)上设有泵体(4)和飞轮(2),飞轮(2)通过三角皮带(19)带动发电机(I ),还包括涡轮盘组件,涡轮盘组件设在发动机主机(I)内,涡轮盘组件包括涡盘(5)、直轴(6)和隔离组件(7),直轴(6)穿过涡盘(5)和隔离组件(7),直轴(6)上设有直轴平衡销(15)和直销轴(16)和主机排气孔(17),涡轮盘组件外套有套筒(12),套筒(12)上部还设置有加热室(8),加热室(8)内设有加热管(9)、高压空气管(10)和加热网(11)。
2.如权利要求1所述的一种新型空气发动机,其特征在于:所述的隔离组件(17)上开有高压喷气孔(13),涡盘(5)上开有涡轮排气孔(14)。
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