CN85106943A - 储能氮气机 - Google Patents

Abstract

本发明“储能氮气机”，属于运动机构和气压液压技术领域。本机能解决通用动力机器大量消耗能源的问题。本机能依自身吸排之压缩空气。推动气缸中活塞作往复运动，来促使充有高压氮气之工作气缸和复位气缸，在往复杆、导轨、主轴、曲轨和摇杆联动下上下运动；同时改变其平衡支点，从而变换其压强产生“能矩差”，因而转化成液压油驱动油马达旋转而对外作功。

本机能大量制造，用于各种机器和各种车辆船舶上作原动机以节约能源。

Description

本发明定名为，储能氮气机。

本机属於储能原动机性质，系综合气压与液压原理和变能运动机构於一体之原动机器，故属於运动机构和气压液压技术领域。

本发明的储能氮气机系充入以高压氮气为主和压缩空气为辅作为介质，以促使由往复气缸、往复杆、导轨、主轴、曲轨、和摇杆等组成的变能机构运动，从而改变工作气缸和复位气缸中的氮气压强，使之产生“能矩差”，而使油缸中之油液转化为液压油，然后输送到油马达中，使之运转而对外作功。

但在当今世上之气压与液压油泵和油马达联动系统中，均系从动性质，即需由其它原动机如发电机或电动机，来驱动气泵或油泵，产生压缩气或液压油，再来带动气、油马达运转，而后才能对外作功。亦即先有原动机的机械能产生气压能或液压能而后才能由气压能和液压能再转化成机械能。

而本机却系利用本身储藏之高压氮气之压力能，使其压强变换来产生液压油以驱动油马达作功。比起气压液压机器来说，本机不用原动机连续不断地运转以供给机械能来产生气压能或液压能，只要充入高压氮气以后，本机即相当於原动机和气泵或液压油泵之组合性能，能直接发生液压能后再经过油马达之运转，又能将液压能转化成机械能。

故而本发明，已突破当今必须由原动机驱动气泵油泵来产生气压液压之规律，开辟了以变换高压氮气之压强来产生液压油的新途径。

现有技术由原动机驱动气泵油泵来生产气压液压之规律见於各种专业书刊，如：

《液压传动与气压传动》    李慕洁    主编

《机械零件设计手册-液压传动与气压传动》

东北工学院编写组    编

本机之作用原理和结构在充入高压氮气后一定长时期变换压强的循环过程中，不再需要外界供给能源。因之本机就达到了大量节约能源（煤、汽油、柴油、酒精、电力等）的目的。

（参見附图1）

本机由主机和辅机两部分组成。

主机是液压油产生部份，而辅机是机械能输出部分。若实用於各种不同车辆船舶及机器上，则依其功率大小需要配备润滑、制动、发电。照明诸系统设备，和气压、液压管路，元件、及各种控制阀门。今分述之：

主机部分

主机由底盘、前后支架、工作气缸、复位气缸、油缸、往复杆、往复气缸、曲轨、导轨、主轴、摇杆、油箱、气液传送器、储气罐、充气座、及气压液压用管路元件、控制阀门和压力表等组成。

底盘系承担整体主、辅机固定之用。

前后支架承担工作气缸、复位气缸、往复气缸、导轨、主轴、曲轨、摇杆、储气罐以及管路元件和阀门之用。

工作气缸与复位气缸垂直安装在前后支架上，两气缸纵轴中心线与主机中心距相等，在其活塞上部气室内均通过充气座充入高压氮气。在活塞下部气室内则在运动中吸入大气经压缩后输入储气罐，两气缸活塞杆均与摇杆以活销相联，活销在摇杆内可往复串移。而工作气缸与下部油缸其活塞杆为一整体，故油缸活塞与工作气缸活塞作上下同步运动。

主轴串过导轨、曲轨、摇杆之导槽时用向心止推轴承支承，使主轴运动保持灵活。

自垂直於主轴轴中心线平面观，可见主轴能在导轨中上下运动在曲轨内曲面上作左右向上升下降运动，在摇杆上下摆动时主轴在其导槽内作左右向往复运动，同时摇杆之支点随主轴之移动而改变，因摇杆两端以活销与工作气缸和复位气缸之活塞杆相联，故两气缸之活塞亦作同步的一上一下运动。

这样：主轴、导轨、摇杆在曲轨内曲面上往复的变换支点运动造成的工作气缸与复位气缸两活塞杆及活塞的上下运动特名之为：“变能运动”。这些机件总名为：“变能机构”。这个变能运动的作用名之为：“变能作用”。

变能作用的循环过程如下述：

当储气罐内压缩空气经三联阀（分水滤气器、减压阀、油雾器）二位三通手动阀、定位阀进入往复气缸内，推动活塞作不停的往复运动时，与活塞杆两端固定相联的左、右往复杆和中心导轨亦作同步的往复运动，同时导轨推动主轴沿曲轨曲面斜向上升直升至行程终点为止。当往复气缸断气活塞停在中央位置时。导轨及主轴亦均处於中央位置，摇杆就呈水平状态，工作气缸与复位气缸处於平衡状态。

当往复气缸活塞向一端运动时、往复杆和导轨推动主轴亦向一端运动，此时以主轴为支点的摇杆即失去平衡状态而作相应地上下摇摆运动;换言之，即是工作气缸与复位气缸两者内活塞上的总推动力失去平衡作用。於是能矩（＝总推力×力矩）大的一端的气缸活塞向下运动;亦即其气缸内活塞上部的高压氮气作膨胀运动、其压强递降。而能矩小的另一端的气缸活塞向上运动，亦即其气缸内活塞上部的高压氮气被压缩。其压强递增。此运动直至往复杆、导轨将主轴推向行程终点为止。但在此瞬间，导轨及往复杆上的碰头将往复气缸两端缸盖上的定位阀门顶撞成一开一关，於是原来开的气阀被关上，原来关的气阀被打开，造成往复气缸内之活塞逆向运动。同时往复杆。导轨亦推动主轴作逆向运动，直至超越平衡转折点时（即复位气缸与工作气缸两者间活塞上气室的总能矩由不平衡又达到平衡时，在摇杆上理想中的一瞬间的支点位置）。复位气缸与工作气缸两者内活塞上的总能矩又转化成新的不平衡;即原来能矩大的一端由大变小，能矩小的一端却由小转大。於是摇杆和工作气缸、复位气缸内的活塞及活塞杆的运动方向亦均转变成逆向运动方向。即原来作膨胀运动的一端高压氮气此时又转变成为被压缩，压强亦开始转变为递增。原来被压缩的一端高压氮气此时又开始作膨胀运动，压强亦开始转变为递降。此新的能矩不平衡直至往复气缸内活塞逆向运动越过中央位置达到另一端行程终点位置止。与此同时。往复杆、导轨与主轴亦运动到另一端的行程终点，而摇杆亦由原来的左上右下的终点位置运动成为左下右上的终点位置。以上即为本机的变能运动的整个循环过程。

只要工作气缸和复位气缸下部气室内，吸入和排出的压缩空气源源不断的经储气罐输入往复气缸内，往复气缸内活塞即可作不停歇的往复运动。只要工作气缸与复位气缸内活塞上部气室内充入之高压氮气不被消耗至极限允许量，则本机即可继续运动下去。故本机一次充气运转时间与密封设计优良与否有密切关系。但本机在一次性充入高压氮气被消耗至极限允许量时，又可以再次、三次以至於无限多次充入高压氮气以保证本机长期运转直至主要机件被磨损至需要检修时为止。

于是，在主机运动时，与工作气缸相联系的油缸，此时即是一台往复式运动的油泵，将吸自油箱的油液泵成液压油送至充有中压氮气的气液传送器。

辅机部分

辅机由油马达、离合器、减速机构（齿轮减速和皮带轮减速）及气压油压用管路元件，不同的液压阀门、仪表等件组成，集中布置于液压柜内上中下三层。如实用于各种车辆船舶及机床和专门机器时视各自实际空间配置。

来自气液传送器的液压油经溢流阀（并联压力表），单向调速阀，三位五通手动阀而入油马达使之旋转，视工作机器速度需要，采取直接联或间接经离合器、减速装置驱动工作机器运转，或油马达直联发电机、电动机或工作机器运转，这就达到了使液压能转化成机械能的目的。

附图2系变能机构运动作用位置图。

上图是往复气缸活塞处于中央位置时，导轨、主轴亦处于中央位置而摇杆则处于水平状态。此时不论往复气缸活塞向左抑或向右运动，左边复位气缸之总能矩应大于右边工作气缸之总能矩。即图中所示。（F_复-F^′ _气）（a+b+s）＞（F_工-F_气-F_油）（a+b-s）

F表示各自所有的总推力。

按式中总能矩数值，往复气缸活塞必定由左向右运动。若欲往复气缸活塞自右向左运动，必须主轴（支点）向左串移-距离S即成。即（F_复-F_气）（a+b-s）＜（F_工-F_气-F_油）（a+b+s）中图所示系往复气缸活塞运动到左边终点位置时，导轨、主轴亦运动到左边终点位置，而摇杆则处于左上右下之终极位置，此时

F_复·b＜（F_工-F_气-F_油）·C

下图所示系往复气缸活塞运动到右边终点位置时，导轨、主轴亦运动到右边终点位置，而摇杆则处于左下右上之终极位置。此时

（F_复-F^′ _气）·C＞F_工·b

本发明的氮气机其具体实施例按以下诸附图说明之：

附图3系变能机构与复位气缸〔8〕之剖视图：

1.主轴〔1〕中间套装铜套〔4〕在导轨〔2〕槽内上下滑动。邻近铜套〔4〕两侧有向心止推轴承〔3〕装于主轴〔1〕上，能在左右两相同有双曲线曲面的曲轨〔5〕的槽内曲面上上升下降。主轴〔1〕两端亦装有向心止推轴承〔3〕，并装于摇杆〔6〕的直槽内使摇杆〔6〕可以主轴〔1〕为支点作上下摇摆运动。

导轨〔2〕下部用转子〔2001〕两个支承在水平板〔8013〕上，并可在水平板〔8013〕上左右往复移动，而水平板〔8013〕座在往复气缸〔8〕的两端盖〔8004〕上，该两端盖又靠前后支架〔13〕上的第一层联板〔1304〕上的角铁〔8010〕支承而两曲轨〔5〕则靠前后支架〔13〕的第二层联板〔1310〕支承。

左右往复杆〔7〕固定在往复气缸〔8〕的活塞杆〔8006〕两端部，它与导轨〔2〕用活铰〔7002〕联结。而摇杆〔6〕的两端又以活销〔6001〕与工作气缸〔14〕的长活塞杆〔9〕和复位气缸〔15〕的短活塞杆〔10〕串联，故摇杆〔6〕受工作气缸〔14〕和复位气缸〔15〕的膨胀或被压缩作用，以主轴〔1〕为支点作上下摇摆运动。

当往复气缸〔8〕的活塞〔8001〕和活塞杆〔8006〕受进入之压缩空气推动作往复运动时，则左右往复杆〔7〕亦推拉导轨〔2〕和主轴〔1〕沿曲轨〔5〕的双曲线曲面作往复上升下降运动主轴〔1〕之往复移动，随即改变摇杆〔6〕之支点，摇杆〔6〕的支点一改变，瞬间即改变工作气缸〔14〕和复位气缸〔15〕两者的活塞杆〔9〕及〔10〕之中心对支点之距离，从而改变了工作气缸〔14〕与复位气缸〔15〕两者的总能矩。由上附图2看出其中所产生的能矩差的一部分（F_油）即是液压能。

为图示清晰，故导轨〔2〕曲轴〔5〕摇杆〔6〕等之防尘板油杯〔8015〕紧固螺钉均未绘出。

2.往复气缸〔8〕之结构与标准的QGA系列气缸相仿，系双向作用双活塞杆式，由活塞〔8001〕“0”型橡胶圈〔8002〕、缸筒〔8003〕、端盖〔8004〕、压盖〔8005〕、活塞杆〔8006〕、定向阀杆〔8007〕、“0”型密封圈〔8008〕、防尘垫〔8009〕、角铁支架〔8010〕、小压盖〔8011〕、螺管接头〔8012〕、水平板〔8013〕、防尘伸缩软管〔8014〕及铜垫、螺栓、螺母和标准管件等构成。

与QGA系列气缸不同之处，在端盖〔8004〕旁侧附制一定向阀，以供进入压缩空气换向用，如附图中N-N剖面图所示，定向阀杆〔8007〕装在端盖〔8004〕侧边阀孔内，两端以小压盖〔8011〕加铜垫用螺钉拧紧，定向阀杆〔8007〕两端伸出在外，为往复运动中的导轨〔2〕上的碰头和往复杆〔7〕上的碰头〔7001〕前后碰撞，使两端盖〔8004〕上的定向阀进气孔〔8014〕形成一开一关，于是造成往复气缸〔8〕内一端进气一端排气的正逆循环，使往复气缸〔8〕的活塞〔8001〕作往复运动。

此往复气缸〔8〕的进气总管由液压柜〔11〕上的QF₂₃旋钮式二位三通手动阀〔27〕控制，乏气由活塞杆〔8006〕上的泄气槽泄出，左右往复杆〔7〕外均装有伸缩软管〔8014〕以防尘。

附图4系工作气缸〔14〕、复位气缸〔15〕剖视图。

气缸由上盖〔1401〕、缸筒〔1402〕、活塞〔1403〕活塞杆〔9〕、下盖〔1404〕、压盖〔1405〕及螺栓〔1406〕等主要部件组成。缸筒〔1402〕与上盖〔1401〕和下盖〔1404〕间以“0”型密封圈〔1416〕、〔1425〕密封，活塞〔1403〕与缸筒〔1402〕间以Y_X型密封圈〔1421〕和挡圈〔1422〕和“0”型密封圈〔1423〕密封，而活塞杆〔9〕与活塞〔1403〕间以金属垫〔1419〕〔1420〕和“0”型密封圈〔1424〕密封，压盖〔1405〕则以“0”型密封圈〔1423〕、〔1434〕和防尘圈〔1435〕与下盖〔1404〕及活塞杆〔9〕密封。

上盖〔1401〕有弹簧〔1409〕、钢球〔1410〕、管接头〔1411〕、紫铜垫〔1415〕、螺母〔1412〕、卡套〔1418〕、及管件〔1414〕构成进气单向阀。

下盖〔1404〕则由紫铜垫〔1426〕、卡圈〔1427〕塑料管〔1428〕、管接头〔1429〕、碟阀芯〔1430〕及弹簧〔1431〕构成进气单向阀。由弹簧〔1409〕、钢球〔1410〕、管接头〔1436〕、螺帽〔1412〕、卡套〔1413〕构成排气口单向阀。

整个气缸由四根螺栓〔1406〕及双螺母〔1407〕和弹簧垫圈〔1408〕紧固。并紧固在前后支架〔13〕的二阶联板〔1309〕和三阶联板〔1312〕上、缸筒〔1402〕外有一硬质塑料圈〔1437〕套牢，其中间空隙处以绝热石棉绳带〔1438〕缠绕，用以保温。

气缸内活塞〔1403〕上部气室内充以高压氮气，活塞〔1403〕下部气室内则在运动中吸入经由空气滤清器〔61〕滤过的洁净空气，经活塞〔1403〕压缩成压缩空气后排入储气罐〔17〕。工作气缸〔14〕的长活塞杆〔9〕通过活销〔6001〕与摇杆相联结外，并下联结到油缸〔16〕的活塞〔1603〕上，使两缸的活塞〔1403〕与〔1603〕作同步运动。

复位气缸〔15〕在结构上与工作气缸〔14〕完全相同，仅各部尺寸大小不同，活塞杆〔10〕不同。

附图5系油缸〔16〕剖视图。

油缸〔16〕由上盖〔1601〕、缸筒〔1602〕、活塞〔1603〕、活塞杆〔9〕、底盖〔1604〕、压盖〔1605〕、及螺栓〔1606〕、密封件和进排油单向阀等构成。

缸筒〔1602〕与上盖〔1601〕和下盖〔1604〕间、压盖〔1605〕与上盖〔1601〕及活塞杆〔9〕间，活塞〔1603〕与缸筒〔1602〕及活塞杆〔9〕间均以“0”型密封圈〔1613〕、〔1614〕、〔1616〕、〔1623〕、〔1624〕密封。活塞〔1603〕与缸筒〔1602〕间又多一个Y_X型密封圈〔1621〕和挡圈〔1622〕而下盖〔1604〕之吸排油单向阀管接头〔1611〕、〔1626〕处则以紫铜垫〔1615〕密封。油缸〔16〕活塞〔1603〕与工作气缸〔14〕活塞〔1403〕共用一长活塞杆〔9〕，故两者作同步运动。

下盖〔1604〕左、右吸排油单向阀除管接头〔1616〕〔1626〕不同外，其它如弹簧〔1609〕碟形阀芯〔1610〕、〔1625〕均相同，下盖〔1604〕底有一碟簧〔1629〕起减振作用，整体油缸〔16〕由四根螺栓〔1606〕及螺母〔1607〕和弹簧垫圈〔1608〕紧固在底盘〔12〕上。

油箱〔21B〕内油液靠惯性和油缸〔16〕内负压进入油缸〔16〕内后，由于受工作气缸〔14〕活塞〔1403〕的同步运动作用。被压缩成液压油后排入气液传送器〔19〕，经单向调速阀〔34〕和三位五通手动阀〔35〕而入油马达〔36〕内，使油马达〔36〕运转。

附图6系储气罐〔17〕剖视图。

储气罐〔17〕由罐体〔1701〕、充气单向阀，三通管接头〔1707〕、进气管座〔1708〕、进气管接头〔1709〕、铜垫〔1710〕、出气管座〔1712〕、出气管接头〔1714〕、铜垫〔1713〕和角铁支架〔1711〕、螺栓〔1717〕、螺母〔1715〕、弹簧垫圈〔1716〕等件组成。而充气单向阀由管接头〔1706〕、阀座〔1702〕、弹簧〔1703〕、钢球〔1704〕、铜垫〔1705〕等构成。

罐体〔1701〕系由筒体、上下封头焊接而成。充气单向阀阀座〔1702〕、进气管座〔1708〕、出气管座〔1712〕和角铁支架〔1711〕均焊于罐体〔1701〕上。

储气罐〔17〕系供储进低压压缩空气之用，使用前应预先充进压缩空气，运转后即由工作气缸〔14〕和复位气缸〔15〕不断生产压缩空气源源充入储气罐〔17〕，而排出之压缩空气经三联阀〔24、25、26〕二位三通手动阀〔27〕，而后进入往复气缸〔8〕内，使往复气缸〔8〕运动。

附图7系充气座〔18〕剖视图。

充气座〔18〕由座体〔1801〕、充气单向阀，压力表管接头座〔1808〕、排气管接头座〔1809〕、铜垫〔1810〕螺栓〔1811〕、螺母〔1812〕、垫圈〔1813〕等组成。充气单向阀由管接头〔1802〕、铜垫〔1803〕、〔1807〕、充气阀座〔1804〕、钢球〔1805〕、弹簧〔1806〕等构成。并有高压安全阀〔1814〕和阀座接头〔1815〕充气座〔18〕系同时给予工作气缸〔14〕复位气缸〔15〕充进高压氮气之用。

附图8系气液传送器〔19〕之剖视图。

气液传送器〔19〕由压盖〔1901〕、顶盖〔1902〕、缸筒〔1903〕、活塞〔1904〕、底盖〔1905〕及充气阀、排油单向阀、压力表接头进油管接头和紧固螺栓〔1918〕联结内六角螺钉〔1917〕等组成。

充气阀有保护螺母〔1906〕、管接头〔1907〕、铜垫〔1908〕、阀芯〔1909〕等件构成。压力表接头有管接头〔1910〕、锁紧螺母〔1911〕、铜垫〔1912〕等件构成排油单向阀由管接头〔1921〕、弹簧〔1922〕、铜垫〔1923〕、碟阀〔1924〕等件构成。进油管接头由管接头〔1925〕、铜垫〔1926〕等件构成。紧固用有螺栓〔1918〕螺母〔1919〕、弹簧垫圈〔1916〕、〔1920〕和内六角螺钉〔1917〕等件。

顶盖〔1902〕、活塞〔1904〕、底盖〔1905〕和缸筒〔1903〕之间有“0”型密封圈〔1913〕〔1914〕密封。

缸筒〔1903〕底部外圈与联结环〔1915〕焊接在一起，便于与底盖〔1905〕紧固。

缸筒〔1903〕内活塞〔1904〕上部充以中压氮气，以保证来自油缸〔16〕的液压油的压力，使液压油经气液传送器〔19〕输出至油马达〔36〕时压力恒定。

附图9系底盘〔12〕及前后支架〔13〕组合图。

底盘〔12〕由角钢焊接而成，前后支架〔13〕则由上下两节钢管〔1302〕、〔1311〕用联结头〔1306〕、〔1307〕连接而成。前后支架〔13〕底座〔1301〕紧固在底盘〔12〕上，中间则用二阶联极〔1309〕、〔1310〕和三阶联板〔1312〕、〔1313〕连接，用以支承曲轨〔5〕和工作气缸〔14〕及复位气缸〔15〕。其侧面下有一阶联板〔1304〕则用以支承往复气缸〔8〕。底盘〔12〕有螺孔，能用螺栓固定在混凝土机座上或车船大梁上。

整个支架〔13〕和底盘〔12〕成一框架结构，可用于各种场合能达到质轻、坚固、稳定。

附图10系液压柜〔11〕布置图。

液压柜〔11〕内分三层布置。

柜内部件除液压柜〔11〕本体和油箱〔21A〕外，全系已有标准产品，故只需购进后按图装配。

柜内底层系油箱〔21A〕，它内有分隔板〔2101〕，盖板〔2102〕、回油管〔2103〕、螺塞〔2104〕、磁铁〔22〕、水银温度计〔23〕及空气滤清器〔20〕、油箱〔21A〕内的洁净油经螺塞〔2104〕之放油口输送到装于底盘〔12〕上的油箱〔21B〕内，油箱〔21B〕的构造与油箱〔21A〕相同，只内部多一个进油口网式滤油器〔60〕。

柜内中层（即油箱盖板〔2102〕）上左方装有三联阀（即分水滤气器〔24〕、减压阀〔25〕、油雾器〔26〕），供滤净压缩空气杂质用。在盖板〔2102〕上右边装有双向变量油马达〔36〕精滤油器〔37〕和装配在有摩擦片式离合器〔41〕的主轴〔40〕上的减速齿轮副〔38〕、〔39〕，主轴〔40〕用滚动轴承〔43〕及轴承座〔44〕支承。在伸出柜外的轴端上装有小三角槽输〔45〕及三角皮带〔46〕和大槽轮〔47〕，在主轴〔40〕靠近油马达〔36〕处安有操纵离合器〔41〕的手柄〔42〕。另有一带塑料罩的加油口〔54〕。而精滤油器〔37〕和上层的溢流阀〔31〕三位五通手动阀〔35〕的回油管〔2103〕均通过中层盖板〔2102〕直入油箱〔21A〕的油面之下。靠右角有温度计〔23〕固定用卡箍〔56〕。

柜上层上左方装有二位三通旋钮式手动阀〔27〕和400kg/cm²压力表开关，〔28〕，以监示工作气缸〔14〕和复位气缸〔15〕在运转时高压氮气的耗损状况，而溢流阀〔31〕和单向调速阀〔34〕装于中间，右边是三位五通手动阀〔35〕和监示气液传送器〔19〕输出液压油压力用的100kg/cm²压力表开关〔32〕

在上层斜方表盘框内装有400kg/cm²压力表〔33〕、〔49〕100kg/cm²压力表〔57〕，16kg/cm²压力表〔48〕，和经温度传感器〔52〕指示的温度计〔53〕，以及使用转速传感器〔50〕显示出油马达〔36〕速度的转速表〔51〕。另外还有显示油马达〔36〕运转的指示灯〔55〕和按钮开关〔58〕、及微型发电机〔59〕。

液压柜〔11〕本身P面制成全透明两半全开式门，上层平面制成以B点为枢轴的全开式。背面及两侧面均作成用螺钉紧固在角铁框上的全封闭式中层油箱〔21A〕的盖板〔2102〕做成整块活扣式，扣于油箱上口以后，四边能用螺钉拧紧在底边四框上，油箱〔21A〕放进取出时均需将油先放尽。

尚有购置的惯性式空气滤清器〔61〕系装配在图9中所示的二阶联板〔1310〕上，和储气罐〔17〕并排而立。

至于各种气压、液压用管件、管路布置，依据已有整机布置原理图和各附图所示部件机构位置自明。

本机既为储能原动机性质，它与现有原动机如蒸汽机、内燃机等相比较，其最大优点及积极效果如下：

1.本机一次性充入高压氮气，即能较长期运转，不必在每循环中消耗燃料。故能节约巨量能源。

2.结构不复杂，故加工、安装、操作、使用与维修均较易。

3.所有气压液压管件、元件、阀门等均采用标准件，适宜大量生产，生产周期短。

4.机件多采用通用材料，易加工、成本低。

5.不排除废气，故不污染环境。

6.主机运转速度低，故无噪音。

7.高压氮气乃氧气厂副产品，来源易，且价廉。

其积极效果如下：

当本发明一旦普遍实现之后，它将在许多领域取代现今世界所有消耗燃料的蒸汽机、内燃机、燃气轮机等原动机而使用于汽车拖拉机、机车、轮船和发电厂、并能取代电动机用于工厂中一切机器上。更能用于城市厂矿，农村集镇居民点集中生活用水用电热需动力之处。均能节约大量能源。

附图说明

因为本发明系储能原动机类型，应用极为广泛，除发明本人集资加工或设厂制造外。为国家早日实现四化计，故采取许可他人按照专利法第十一条、第十二条、第十三条、第十四条之规定，在中国制造本发明的产品。

实现本发明的制造办法：

1.所有气压液压管路、元件、及各类阀门和机械零件在设计时尽量选用国内气压件厂、液压件厂和机器厂已生产的标准件。

2.主机中之导轨、主轴、摇杆、曲轨、往复杆、前后支架、油箱和底盘等主要部件只需具备木模、铸、锻、锯、鉋、钻、插、热处理、铣、磨、研、检测试验诸工艺设备及手段之中小机械厂，均能胜任加工制造本发明产品。技术工人等级达三至五级标准即可。

3.工作气缸、复位气缸、往复气缸、油缸、储气罐、气液传送器等之缸盖、缸筒、活塞、活塞杆诸主要零件在设计时尽量选用标准参数，故国内制造液压油缸之液压件厂均能制造。

4.本机之底盘、前后支架乃框架结构，油箱乃长方型开式结构。均视使用本机之车、船、机器等之具体情况和操纵控制空间位置而配置。结构简单、采取焊接、螺栓紧固。故一般中小型机械厂均能制造。

Claims (29)

1、将高压氮气通过充气座[18]充入工作气缸[14]和复位气缸[15]的活塞[1403]顶部气室内。将中压氮气充入气液传送器[19]的活塞[1904]顶部气室内，将低压压缩空气充入储气罐[17]内。储气罐[17]内压缩空气经分水滤气器[24]、减压阀[25]、油雾器[26]、二位三通旋钮式手动阀[27]之通道进入往复气缸[8]的两端端盖[8004]旁侧有换向作用的定位阀进气孔[8014]而入往复气缸[8]内，推动活塞[8001]左右往复运动，从而导致左、右活塞杆[8006]作同样的往复运动，于是推动固定在左、右活塞杆[8006]上的“变能机构”中的往复杆[7]亦作同步的左、右往复运动。往复杆[7]又推动处在导轨[2]槽中的主轴[1]沿着两个有双曲线曲面的曲轨[5]的曲面上作上升下降地往复运动；在此同时，以主轴[1]为支点的摇杆[6]的两端以活销[6001]与工作气缸[14]的长活塞杆[9]相联，与复位气缸[15]的短活塞杆[10]相联，故而摇杆[6]的两端受工作气缸[14]与复位气缸[15]的高压氮气的膨涨或被压缩产生的正负总推力作用，从而必定的使摇杆[6]产生上下摇摆运动。当主轴[1]在曲轨[5]的槽内作上升下降的往复运动时，导致以主轴[1]为支点的摇杆[6]两端与以长活塞杆[9]和短活塞杆[10]为中心和支点间之距离必定时时在改变。支距的改变使工作气缸[14]与复位气缸[15]两者受高压氮气作用的正负总推力和支距之乘积的总能矩亦时时在改变。两者间的总能矩能在瞬时平衡，但在经常的不平衡中必定有“能矩差”产生，此能矩差中的一部分又可作用于与工作气缸[14]共有一根长活塞杆[9]的油缸[16]的活塞[1603]上，和工作气缸[14]的活塞[1403]作上下往复的同步运动，遂使来自油箱[21A21B]经滤油器[37][60]进入油缸[16]的油液，被压缩成液压油后，排入充有中压氮气以保持压力衡定的气液传送器[19]，再经溢流阀[31]、单向调速阀[34]和三位五通手动阀[35]而进入双向变量油马达[36]内，使油马达[36]运转而依速度需要直接或间接经离合器[41]、齿轮副[38]、[39]及皮带轮组合[45][46][47]减速后对外输出机械能。

由往复气缸[8]驱动的“变能机构，”的运动开始后，工作气缸[14]或复位气缸[15]的下气室即开始吸进来自空气滤清器[61]的清洁空气，在两缸作膨胀向下运动中，即将这些空气压缩成压缩空气输送至储气罐[17]，以作往复气缸[8]在不停歇的运动中的能源。

整体主机全部用底盘[12]和前后支架[13]组成的框架结构支承，而辅机部分如油箱[21A]、阀门、开关、仪表、管件等均布置在液压柜[11]内上中下三层，便于控制。

故而本发明属于运动机构和气压液压技术领域。

本机既为原动机性质，它自然用于机车、汽车、拖拉机、一切机动车和船舶上。也能用于工作母机和任何专用机器上。

本发明的特征是：由主轴[1]、导轨[2]、转子[2001]向心止推轴承[3]、铜套[4]、曲轨[5]、摇杆[6]、活销[6001]、左、右往复杆[7]、碰头[7001]、活铰[7002]等机件构成的：“变能机构”。

2、按权利要求1规定的装置，其特征是主轴〔1〕中间装有铜套〔4〕，能在导轨〔2〕的直槽内上下滑动。

3、按权利要求1规定的装置，其特征是主轴〔1〕中间铜套〔4〕两侧装有向心止推轴承〔8〕，能在曲轨〔5〕的双曲线曲面槽内上升下降往复运动。

4、按权利要求1规定的装置，其特征是主轴〔1〕两端亦装有向心止推轴承〔3〕，同时并装于摇杆〔6〕的直槽内，使摇杆〔6〕可依主轴〔1〕为支点作上下摇摆运动。

5、按权利要求1规定的装置，其特征是导轨〔2〕用活铰〔7002〕与左、右往复杆〔7〕联接，能随左、右往复杆〔7〕的往复运动，依靠转子〔2001〕支承，在水平板〔8013〕上作同步的往复运动。

6、按权利要求1规定的装置，其特征是左、右往复杆〔7〕固定在往复气缸〔8〕的活塞杆〔8006〕上，能随往复气缸〔8〕的活塞杆〔8006〕作同步的往复运动。

7、按权利要求1规定的装置，其特征是曲轨〔5〕左、右内有双曲线曲面槽，而曲轨〔5〕的两端则支承在前后支架〔13〕的两联接头〔1306和1307〕上，并固定在底盘〔12〕上。

8、按权利要求1规定的装置，其特征是摇杆〔6〕的两端用活销〔6001〕与工作气缸〔14〕的长活塞杆〔9〕，和复位气缸〔15〕的短活塞杆〔10〕联接。故摇杆〔6〕依主轴〔1〕为支点作上下摇摆运动时，工作气缸〔14〕与复位气缸〔15〕则作相应地膨胀或被压缩运动。

9、按权利要求1及2、3、4、5、6、7、8规定的变能机构装置的变能运动，其特征是因主轴〔1〕依往复气缸〔8〕之往复运动而作同步的往复运动，改变了摇杆〔6〕支点与两活塞杆〔9及10〕之中心距离，因而工作气缸〔14〕与复位气缸〔15〕两者之总能矩亦改变（同时两气缸的总推力和压强亦改变），从而产生了“能矩差”。此“能矩差”的一部分作用于油缸〔16〕的油液，使之转化成液压油，输出至气液传送器〔19〕，再经溢流阀〔31〕、单向调速阀〔34〕、三位五通手动阀〔35〕而入油马达〔36〕，使油马达〔36〕运转而对外输出机械能。

同理，此“能矩差”亦可使气泵产生气压能使气马达运转而输出机械能，但功率甚小。

10、按权利要求5规定的装置，其特征是导轨〔2〕下端装有转子〔2001〕，下端右侧边装有碰头〔7001〕。

11、按权利要求6规定的装置，其特征是左、右往复杆〔7〕之右侧边中间装有碰头〔7001〕。

12、按权利要求6规定的装置，其特征是能推动左、右往复杆〔7〕作往复运动的往复气缸〔8〕，其端盖右边旁侧上装有换向作用的定位阀杆〔8007〕，受导轨〔2〕及左、右往复杆〔7〕上的碰头〔7001〕碰撞，使往复气缸〔8〕的进气形成一开一关的自动换向。

13、按权利要求12规定的往复气缸〔8〕，其特征是在两端活塞杆〔8006〕上开有乏气泄气槽。

14、按权利要求12规定的往复气缸〔8〕，其特征是在两端盖〔8004〕上固定有支承导轨〔2〕的转子〔2001〕的水平板〔8013〕。

15、按权利要求6及12规定的装置，其特征是整体往复气缸〔8〕依靠两端盖〔8004〕座在角铁支架〔8010〕上，由前后支架〔13〕的一阶联板〔1304〕支承。

16、按权利要求6及12规定的往复气缸〔8〕，其特征是进入气缸内的压缩空气，系来自储气罐〔17〕，且经分水滤气器〔24〕、减压阀〔25〕、油雾器〔26〕和液压柜〔11〕上的二位三通手动阀〔27〕的控制。

17、按权利要求8规定的摇杆〔6〕一端联接长活塞杆〔9〕的装置，其特征是长活塞杆〔9〕上端联接工作气缸〔14〕的活塞〔1403〕，而下端联接油缸〔16〕的活塞〔1603〕，使油缸〔16〕的活塞〔1603〕与工作气缸〔14〕的活塞〔1403〕保持同步的上下运动。

18、按权利要求8规定的摇杆〔6〕另一端联接的短活塞杆〔10〕的装置，其特征是短活塞杆〔10〕轴中心与主机中心之距离，和长活塞杆〔9〕轴中心与主机中心之距离完全相等，但工作气缸〔14〕与复位气缸〔15〕两者的活塞〔1403和1503〕直径大小却不等。

19、按权利要求8、9及17、18规定的装置，其特征是工作气缸〔14〕与复位气缸〔15〕两者的活塞〔1403和1503〕上部气室内均通过充气座〔18〕充入高压氮气，且只能充入不排出。

20、按权利要求8、9及17、18规定的装置，其特征是工作气缸〔14〕和复位气缸〔15〕两者的活塞〔1403和1503〕下部气室内，均在运动中吸入经空气过滤器〔61〕滤过的洁净空气，经活塞〔1403和1503〕压缩后排入储气罐〔17〕。

21、按权利要求19规定的充气座〔18〕装置，其特征是有充气单向阀、排气管口及压力表〔63〕和高压安全阀〔1814〕的管接口。

22、按权利要求8规定的装置，其特征是工作气缸〔14〕和复位气缸〔15〕两者的缸筒〔1402和1502〕外，均有一硬质塑料圈〔1437和1537〕套牢，其中间空隙处以绝热石棉绳带〔1438和1538〕缠绕，用以保温。

23、按权利要求8规定的装置，其特征是工作气缸〔14〕和复位气缸〔15〕，全由前后支架〔13〕中的二阶联板〔1309和1310〕和三阶联板〔1312和1313〕支承。

24、按权利要求9及17规定的装置，其特征是在油缸〔16〕底部有一碟簧〔1629〕，用以减震。

25、按权利要求9及17规定的装置，其特征是油缸〔16〕和工作气缸〔14〕在同步的上下运动中，把吸自油箱〔21A及21B〕的油液转化成液压油输至气液传送器〔19〕。

26、按权利要求9及17规定的装置，其特征是整体油缸〔16〕固定在底盘〔12〕上。

27、按权利要求16及20规定的储气罐〔17〕，其特征是整体储气罐〔17〕安装在前后支架〔13〕的三阶联板〔1312〕上。

28、按权利要求9规定的气液传送器〔19〕，其特征是缸筒〔1903〕内活塞〔1904〕上部气室充以中压氮气。

29、按权利要求7规定的前后支架〔13〕和底盘〔12〕，其特征是整个支架〔13〕和底盘〔12〕结构成一框架结构。

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