WO2011029239A1 - 一种气压液压组合动力装置 - Google Patents

一种气压液压组合动力装置 Download PDF

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WO2011029239A1
WO2011029239A1 PCT/CN2009/073902 CN2009073902W WO2011029239A1 WO 2011029239 A1 WO2011029239 A1 WO 2011029239A1 CN 2009073902 W CN2009073902 W CN 2009073902W WO 2011029239 A1 WO2011029239 A1 WO 2011029239A1
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WO
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fluid
pressure
gas
outlet
chamber
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PCT/CN2009/073902
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English (en)
French (fr)
Inventor
余俊均
Original Assignee
Yu Chun Kwan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/02—Other machines or engines using hydrostatic thrust
    • F03B17/04—Alleged perpetua mobilia

Definitions

  • the present invention relates to a power unit, and more particularly to a pneumatic hydraulic combination power unit capable of forming a continuously stable power output.
  • embodiments of the present invention provide a pneumatic hydraulic combination power unit that can achieve stable hydrodynamic output with a small initial power.
  • the pneumatic hydraulic combined power device comprises: a plurality of pressure cylinders, a centrifugal pressure pump, a gas pump and a power output unit.
  • the pressure cylinder is provided with a fluid inlet and a fluid outlet on one side, and a gas inlet and outlet on the other side, and a piston is disposed inside the piston, and the piston divides the pressure cylinder into a gas chamber and a fluid chamber; the centrifugal pressure pump is used to discharge the fluid
  • the pressure is supplied to the pressure cylinder via the fluid inlet at a certain pressure; the air pump is used to supply the gas to the pressure cylinder through the gas inlet and outlet at a certain pressure and thus push the piston to generate hydraulic power, and the piston reciprocates inside the pressure cylinder under the action of the fluid and the gas
  • the power output unit includes a power shaft and a plurality of rotating impellers disposed around the power shaft, and the fluid from the fluid outlet drives the rotating impeller to drive the power shaft to work externally; in the steady working state of the pneu
  • the pneumatic hydraulic combination power unit further includes an initial starter motor, and the initial starter motor is connected to the centrifugal pressure pump and the air pump, and the initial start motor drives the centrifugal pressure pump under an initial working state before the steady operation state.
  • the air pump operates to provide fluid and high pressure gas to the cylinder during initial startup.
  • the centrifugal pressure pump and the air pump are mounted on the power shaft, and the power shaft drives the centrifugal pressure pump and the air pump to operate.
  • the air pump is driven by an electric motor, the electric energy of which is derived from the power take-off unit.
  • the plurality of pressure cylinders include a first pressure cylinder and a second pressure cylinder, and the first pressure cylinder and the second pressure cylinder are alternately supplied with hydraulic power to drive the power output unit to operate under the driving of the air pump.
  • the first pressure cylinder includes a first piston, a first gas chamber, a first fluid chamber, a first fluid inlet, a first fluid outlet, and a first gas inlet and outlet
  • the second pressure cylinder includes a second a piston, a second gas chamber, a second fluid chamber, a second fluid inlet, a second fluid outlet, and a second gas inlet
  • the high pressure gas from the air pump enters the first gas chamber through the first gas inlet and outlet a chamber
  • the first piston presses the fluid in the first fluid chamber through the first fluid outlet under the action of the high pressure gas, thereby driving the impeller of the power output unit to rotate
  • the fluid from the centrifugal pressure pump enters the second fluid inlet a second fluid chamber
  • the second piston slides toward the second gas inlet and outlet under the action of the fluid pressure, and discharges the gas in the second gas chamber through the second gas inlet and outlet.
  • the fluid inlet, the fluid outlet, and the gas inlet and outlet are further provided with a fluid inlet passage, a fluid outlet passage, and a gas inlet and outlet passage, and the fluid inlet passage, the fluid outlet passage, and the gas inlet and outlet passage are respectively corresponding to the power output through the conduit
  • the unit, the centrifugal pressure pump, and the air pump are connected.
  • the pneumatic hydraulic combination power unit further includes a control unit for controlling the conduction and closing states of the fluid inlet passage, the fluid outlet passage, and the gas inlet and outlet passage, thereby causing the pneumatic hydraulic combination power unit to be in the first An alternate working mode of one working phase and two working phase.
  • the number of the plurality of pressure cylinders is four, five, six, seven or eight.
  • the power shaft is the crankshaft of the automobile engine, and the electric energy of the electric motor is derived from the car battery, and the electric energy of the car battery is derived from the generator connected to the power shaft.
  • This embodiment can also be applied to other driven machines such as ships, airplanes and the like.
  • the invention Compared with other power devices in the prior art, the invention has novel design, saves energy, and fully utilizes pneumatic power and hydraulic power to form a circulating working system, and is an ideal energy-saving power output device.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of an embodiment of a pneumatic hydraulic combination power unit of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic structural view of another embodiment of the pneumatic hydraulic combination power unit of the present invention
  • FIG. 3 is a power output unit of an embodiment of a pneumatic hydraulic combination power unit of the present invention. Schematic;
  • FIG. 4 is a schematic structural view of a power output unit of still another embodiment of the pneumatic hydraulic combination power unit of the present invention.
  • Figure 5 is a schematic view showing the external structure of a centrifugal pressure pump according to an embodiment of the pneumatic hydraulic combination power unit of the present invention
  • Figure 6 is a cross-sectional view showing a centrifugal pressure pump of an embodiment of the pneumatic hydraulic combination power unit of the present invention
  • Figure 7 is a schematic view showing the internal structure of a centrifugal pressure pump according to an embodiment of the pneumatic hydraulic combination power unit of the present invention.
  • Fig. 8 is a view showing the working principle of a centrifugal pressure pump according to an embodiment of the pneumatic hydraulic combination power unit of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of an embodiment of a pneumatic-hydraulic combined power plant of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic structural view of another embodiment of the pneumatic-hydraulic combined power plant of the present invention.
  • a pneumatic hydraulic combination power unit mainly includes: a first pressure cylinder 110, a second pressure cylinder 120, a power output unit 200, a centrifugal pressure pump 300, a gas pump 400, and power receiving. Device 500.
  • a first pressure cylinder 110 a second pressure cylinder 120
  • a power output unit 200 a centrifugal pressure pump 300
  • a gas pump 400 a gas pump 400
  • power receiving. Device 500 a pneumatic hydraulic combination power unit mainly includes: a first pressure cylinder 110, a second pressure cylinder 120, a power output unit 200, a centrifugal pressure pump 300, a gas pump 400, and power receiving. Device 500.
  • the number of pressure cylinders is not limited thereto, and the number of pressure cylinders may be four, five, six. , seven, eight, etc., multiple pressure cylinders are designed to form an alternating work system to provide a continuously stable fluid power output.
  • the first pressure cylinder 110 has a hollow columnar structure and is disposed substantially vertically.
  • One side of the first pressure cylinder 110 is provided with a first fluid outlet 112 and a first fluid inlet 113, and the first fluid outlet 112 and the first fluid inlet 113 are further respectively respectively And the first fluid outlet passage 115 and the first fluid inlet
  • the port passage 116 is in fluid communication, and the first fluid outlet passage 115 communicates with the power output unit 200 through a conduit for guiding the pressure fluid in the first pressure cylinder 110 to drive the power output unit 200, the first fluid inlet passage 116 passing through the conduit and the centrifugation
  • the pressure pump 300 is in communication, and the centrifugal pressure pump 300 supplies pressurized fluid to the first pressure cylinder 110 when there is no pressure fluid in the first pressure cylinder 110.
  • the other side of the first pressure cylinder 110 is provided with a first gas inlet and outlet 114.
  • the first gas inlet and outlet 114 is further connected with the first inlet passage 117.
  • the first inlet passage 117 is connected to the air pump 400 through a conduit for receiving the air pump.
  • the air pressure supplied by 400 pushes the first piston 111 to generate hydraulic power, and is used to discharge the gas when the centrifugal pressure pump 300 supplies the pressure fluid to the first pressure cylinder 110 (described below).
  • the first piston 111 is disposed in the first pressure cylinder 110, and divides the first pressure cylinder 110 into two parts of the first gas chamber 1111 and the first fluid chamber 1112.
  • the first piston 111 is driven by the action of fluid and gas.
  • the first pressure cylinder 110 reciprocates internally, the first fluid inlet 113 and the first fluid outlet 112 communicate with the first fluid chamber 1112, and the first gas inlet and outlet 114 communicates with the first gas chamber 1111.
  • the second pressure cylinder 120 Similar to the first pressure cylinder 110, the second pressure cylinder 120 also has a hollow columnar structure and is disposed substantially vertically. One side of the second pressure cylinder 120 is provided with a second fluid outlet 122 and a second fluid inlet 123, and a second fluid outlet.
  • the second fluid inlet passage 122 and the second fluid inlet 123 are further in fluid communication with the second fluid outlet passage 115 and the second fluid inlet passage 126, respectively, and the second fluid outlet passage 115 is in communication with the power output unit 200 through the conduit for guiding the second pressure cylinder 120
  • the pressurized fluid drives the power take-off unit 200, and the second fluid inlet passage 126 communicates with the centrifugal pressure pump 300 through a conduit that provides pressurized fluid to the second pressure cylinder 120 when there is no pressure fluid in the second pressure cylinder 120.
  • the second side of the second pressure cylinder 120 is provided with a second gas inlet and outlet 124.
  • the second gas inlet and outlet 124 is further connected to the second inlet passage 127.
  • the second inlet passage 127 is connected to the air pump 400 through a conduit for receiving the air pump.
  • the air pressure supplied by 400 pushes the second piston 121 to generate hydraulic power, and is used to discharge the gas when the centrifugal pressure pump 300 supplies the pressure fluid to the first pressure cylinder 110 (described below).
  • the second piston 121 is disposed in the second pressure cylinder 120, and the second pressure cylinder 120 is divided into the first Two portions of the second gas chamber 1211 and the second fluid chamber 1212, the second piston 121 reciprocates inside the second pressure cylinder 120 due to the pushing action of the fluid and the gas, and the second fluid inlet 123 and the second fluid outlet 122 are
  • the second fluid chamber 1212 is in communication, and the second gas inlet and outlet 124 is in communication with the second gas chamber 1211.
  • conduits shown in Figures 1 and 2 are respectively taken out from the first pressure cylinder 110 and the second pressure cylinder 120, and are combined together with the power output unit 200, the centrifugal pressure pump 300 or the air pump.
  • the 400 is connected, however, it is not limited thereto, and in the actual case, the manner in which the respective ducts are respectively connected may be employed.
  • the pressure fluid generated by the first fluid outlet 112 and the second fluid outlet 122 is used to drive the power output unit 200, and the power output unit 200 is an enhanced power output device 200, the enhanced power output.
  • the device 200 includes a power shaft 260, and the fluid from the first fluid outlet 112 and the second fluid outlet 122 drives the enhanced power output device 200, thereby driving the power shaft 260 to rotate and coaxial with the centrifugal pressure pump 300, the air pump 400, and
  • the power receiving device 500 performs work.
  • the power receiving device 500 may be a generator, an engine crankshaft, or the like.
  • the power shaft is a crankshaft of an automobile engine.
  • the fluid 12 discharged from the third fluid outlet 214 (described below) of the enhanced power take-off 200 can be recirculated into the fluid container 10 for recycling, saving resources.
  • the pneumatic hydraulic combination power unit mainly includes: a first pressure cylinder 2110, a second pressure cylinder 2120, a power output unit 2200, a centrifugal pressure pump 2300, a gas pump 2400, and power.
  • Receiving device 2500 mainly includes: a first pressure cylinder 2110, a second pressure cylinder 2120, a power output unit 2200, a centrifugal pressure pump 2300, a gas pump 2400, and power.
  • Receiving device 2500 mainly includes: a first pressure cylinder 2110, a second pressure cylinder 2120, a power output unit 2200, a centrifugal pressure pump 2300, a gas pump 2400, and power.
  • the pressure fluid generated by the first fluid outlet 2112 and the second fluid outlet 2122 is used to drive the power output unit 2200, which is an enhanced power output device 2200, the enhanced power output device 2200
  • the power shaft 2260 includes fluids from the first fluid outlet 2112 and the second fluid outlet 2122 to drive the enhanced power output device 2200, thereby driving the power shaft 2260 to rotate and perform work on the centrifugal pressure pump 2300 and the power receiving device 2500 coaxial therewith.
  • the power receiving device 2500 may be a device such as a generator, an engine crankshaft, or the like.
  • the air pump 2400 is independent of the power shaft 2260 of the power output unit 2200, that is, the power required to drive the air pump 2400 is no longer provided by the power output unit 2200, but by the generator, the car battery. Etc.
  • the complexity of the pneumatic water pressure combined power device can be reduced, thereby enhancing the reliability of the pneumatic water pressure combined power device.
  • Another difference of this embodiment is that no piston is provided in the cylinder. This is because the gas and the liquid can be naturally separated from each other, so that the piston can be omitted. However, after the piston is omitted, an inductor can be placed in the cylinder as needed to sense the position of the liquid surface, thereby controlling the progress of each cylinder.
  • this embodiment employs a fluid such as water as a power medium.
  • a fluid such as water
  • steam may be used as the medium.
  • the fluid supply unit at this time can adopt a steam boiler, and the corresponding power output unit can adopt a steam generator set or the like.
  • Fig. 3 is a schematic structural view of a power output unit according to an embodiment of the present invention.
  • the power output unit 200 is an enhanced power output device 200.
  • the enhanced power output device 200 mainly includes: a circular cavity 210, a third fluid inlet 212, a third fluid outlet 214, a main runner 220, an impeller 222, The outer gear 230, the planetary gear 240, the gear carrier 250, the power shaft 260, and the sun gear 270.
  • the circular cavity 210 has a hollow cylindrical structure, the upper portion of the circular cavity 210 is provided with a third fluid inlet 212, and the third fluid inlet 212 is further provided with a third fluid inlet passage 216, the third fluid inlet passage 216 It is disposed substantially vertically such that the fluid entering the circular cavity 210 has a vertical incident angle, so that the impeller 222 can be better impacted to obtain a larger initial driving force.
  • the third fluid outlet 214 is disposed at a lower portion of the circular cavity 210, and the third fluid outlet 214 is further provided with a third fluid outlet passage 218, and the fluid 12 enters the circular cavity 210 from the third fluid inlet passage 216 to impinge the impeller 222. Work on it and discharge back into the fluid container 10 from the third fluid outlet passage 218 as the impeller 222 is rotated through a circular arc for recirculation.
  • the main runner 220 is disposed inside the circular cavity 210, and the impeller 222 is substantially hooked on the outer circumference of the main runner 220.
  • the impeller 222 has a concave arc-shaped structure in the middle, thereby the impact force of the fluid.
  • a more efficient conversion is the driving force that drives the rotation of the main rotor 220.
  • the outer gear 230 is disposed at a predetermined distance apart from the main reel 220, and both ends of the outer gear 230 are fixed by fixing means (not shown), and the inner circumference of the outer gear 230 is provided with teeth (not shown).
  • the power shaft 260 is disposed at the center of the external gear 230, and the power shaft 260 is provided with a sun gear. 270, the power shaft 260 rotates synchronously with the main rotor 220, and the sun gear 270 rotates together with the power shaft 260.
  • a plurality of planetary gears 240 are disposed between the outer gear 230 and the sun gear.
  • the plurality of planetary gears 240 are fixedly connected by a gear carrier 250.
  • Each of the planetary gears 240 has an eccentric structure, that is, one half of the planetary gear 240 is opposite to the other. One half is lighter, and the heavier half is indicated by a hatched portion in Fig. 2.
  • This eccentric structure can pass the planetary gear 240 into a certain space or attach a weight to the planetary gear 240 and use two different densities.
  • the material is configured to arrange the left and right halves of the planetary gear 240.
  • the entire rotating portion of the enhanced power output apparatus 200 can be made to rotate at any time, a plurality of planetary gears
  • the overall center of gravity of the 240 is biased toward the direction of rotation of the rotating portion, thereby exerting a superimposed effect with the impact force of the fluid, so that the enhanced power output device 200 has a large power output.
  • the enhanced power output device has substantially the same structure as the above embodiment, and includes: a circular cavity 410, A fourth fluid inlet 412, a fourth fluid outlet 414, a primary runner 420, an impeller 422, a planet gear 440, a gear plate 450, a power shaft 460, and a sun gear 470.
  • the external gear 230 and the gear carrier 250 of the above embodiment are omitted, but replaced by a gear plate 450.
  • the gear plate 450 is relatively fixed, and the gear plate 450 is provided with a plurality of rotating shafts 452.
  • a plurality of planetary gears 240 are disposed on the plurality of rotating shafts 452.
  • the sun gear 470 drives the planetary gears 440 disposed on the rotating shaft 452 to rotate around the rotating shaft. Since the planetary gears 440 have an eccentric structure, the planetary gears 440 have an eccentric structure. When the planetary gears 440 rotate, an inertial force that promotes the rotating shaft 460 is generated, thereby enhancing the power output of the enhanced power output apparatus.
  • centrifugal pressure pump 300 coaxial with and driven by the enhanced power output apparatus 200 will be described.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the external structure of a centrifugal pressure pump according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a centrifugal pressure pump according to an embodiment of the present invention.
  • a centrifugal pressure pump 300 mainly includes an outer casing and Rotating mechanism. The specific structure of the two is introduced below.
  • the outer casing of the centrifugal pressure pump 300 mainly includes: a first side wall 310, a second side wall 320, and a first curved wall 330.
  • the first curved wall 330 is shown as a regular length of circumference, but is not limited thereto, and the first curved wall 330 may also be other shaped surfaces having irregular surfaces as needed.
  • the first side wall 310 is a sheet having a certain thickness, and is provided with a fifth fluid inlet 312, and a fifth fluid inlet passage 314 is further extended on the fifth fluid inlet 312, and the first curved wall 330 is provided with a first
  • the fifth fluid outlet 332 is further provided with a fifth fluid outlet passage 334, and the fifth fluid outlet passage 334 is connected to the first pressure cylinder 110 and the second pressure cylinder 120 through the conduit to connect the centrifugal pressure pump 300.
  • the generated pressure fluid is transmitted to the first pressure cylinder 110 and the second pressure cylinder 120.
  • the second side wall 320 is a sheet having a thickness, and the second side wall 320 has the same peripheral shape and peripheral dimensions as the first side wall 310.
  • the second side wall 320 is provided with a shaft hole 322.
  • the shaft hole 322 is matched with a shaft 7 mechanism 324.
  • the shaft mechanism is protected by a sealing waterproof device to prevent fluid from flowing out through the shaft hole 322, and the bearing housing can be extended. And the service life of the bearing.
  • the first curved wall 330 is also a sheet having a certain thickness.
  • the first curved wall 330 is connected to the edges of the first side wall 310 and the second side wall 320.
  • the three are fixedly connected to form a circular pump chamber (not labeled). .
  • FIG. 7 is a schematic view showing the internal structure of a centrifugal pressure pump according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a schematic view showing the operation principle of the centrifugal pressure pump according to an example of the present invention.
  • the rotating mechanism of the centrifugal pressure pump 300 mainly includes: a rotary pressure chamber 360 and a plurality of separators 370.
  • the rotary pressure chamber 360 has a circular hollow structure, and the rotary pressure chamber 360 includes a third side wall 362 and a second curved wall 364 disposed at an edge of the third side wall 362, the third side wall 362 and the second arc
  • the shaped walls 364 are each a sheet having a certain thickness.
  • the third sidewall 362 is spaced apart from the second sidewall 320 by a distance, and the second curved wall 364 is provided with a plurality of openings 366.
  • the rotating pressure chambers 360 are spaced apart from each other by a distance and form an annular collecting passage 340.
  • the second curved wall 364 also has a cuff 3361 on the side opposite the third side wall 362 (see FIG. 5).
  • the cuff portion 3641 is generally circular in shape and has a central opening (not labeled) in the middle of the circle to facilitate fluid from the fifth fluid inlet 312 to enter the rotary pressure chamber 360 through the central opening. It should be noted that, in order to clearly show the internal structure, in the cross-sectional view of Fig. 6, the closing portion 3641 of the second curved wall 364 is not shown.
  • openings 366 are shown schematically, and of course, the number of openings 366 can be increased or decreased as needed.
  • the opening 366 is further provided with a shorter conduit 368 that is slanted to direct fluid in the rotary pressure chamber 360 into the sump 340 as the rotary pressure chamber 360 rotates and Eventually it is discharged from the fifth fluid outlet 332.
  • One end of the power shaft 260 of the reinforced power output device 200 extends through the second side wall 320.
  • the power shaft 260 is fixedly connected to the outer side of the third side wall 362.
  • the fixed connection can be screwed or welded. achieve. That is, as the power shaft 260 rotates, the rotary pressure chamber 360 including the third side wall 362 and the second curved wall 364 rotates together within the circular pumping chamber of the outer casing 310.
  • the separator 370 is distributed and fixed in the interior of the rotary pressure chamber 360.
  • Each of the separators 370 has an arc shape suitable for generating centrifugal potential energy as shown.
  • the shape of the separator 370 is not limited thereto, and may be Other shapes.
  • One end of the divider 370 that is secured to the second curved wall 364 is disposed adjacent the corresponding opening 366 such that fluid exiting the plurality of openings 366 has a greater potential energy.
  • only three partition sheets 370 are schematically shown. Of course, the number of the partition sheets 370 can be increased or decreased as needed.
  • the separator 370 is also a sheet having a certain thickness.
  • the partition 370 divides the chamber formed by the rotary pressure chamber 360 into a plurality of regions.
  • One side of the separator 370 is connected to the second curved wall 364, and the other side is connected.
  • the number of the regions shown in the figure is three, and the number of the separated regions corresponds to the number of the separators 370, and each of the partition regions is provided with an opening 366 correspondingly.
  • the third side wall 362, the second curved wall 364, and the divider 370 rotate together with the power shaft 260.
  • the centrifugal pressure pump 300 is filled with fluid, and when the power shaft 260 starts to rotate under the action of the external force (see Fig. 7 is rotated in the direction indicated by the arrow R), the fluid in the centrifugal pressure pump 300 starts to output outward, and at the same time, the fifth fluid inlet passage 314 starts to suck in the fluid and fills the rotary pressure chamber 360, due to the second curved wall
  • the opening 366 provided in the 364 is small, and the fluid in the rotating pressure chamber 360 acts as a centrifugal weight during the rotation thereof, and stores a large centrifugal potential energy, so that the liquid is introduced from the opening 360 into the liquid collecting channel.
  • the fluid of 350 carries a greater potential energy and enters the first pressure cylinder 110 or the second pressure cylinder 120 from the fifth fluid outlet 332, thereby supplying the hydraulic fluid required by the first pressure cylinder 110 and the second pressure cylinder 120.
  • the broken line W in Fig. 6 schematically shows the approximate flow direction of the fluid when the centrifugal pressure pump operates.
  • the centrifugal pressure pump 300 is newly designed with a second cavity, i.e., a cavity formed by the rotary pressure chamber 360, with respect to the prior art pump cavity.
  • the fifth fluid inlet 312 is sized larger than the fifth fluid outlet 332 to allow a large amount of fluid to remain in the chamber, utilizing the fluid in the second chamber as a centrifugal weight to enhance the potential energy of the fluid.
  • the centrifugal pressure pump 300 is driven by an enhanced power take-off 200.
  • the centrifugal pressure pump 300 utilizes the fluid in the second chamber as a centrifugal weight to enhance the potential energy of the fluid.
  • the air pump 400 can be a pressure pump commonly used in the market.
  • the air pump 400 is provided with an air inlet (not shown) and an air outlet 410.
  • the air outlet 410 is connected to the first gas inlet and outlet 114 and the second gas inlet and outlet 124 through a conduit.
  • the pressure gas is supplied to the first pressure pump 110 and the second pressure pump 120 to push the first piston 111 or the second piston 121 to generate a pressure fluid.
  • other types of high pressure air pumps can also be used.
  • the air pump 400 needs to be started by the initial starter motor 401, and when the pneumatic hydraulic combination power unit is in a stable working state, the air pump 400 is powered by the power output unit 200.
  • the driving force of the initial starting motor can be appropriately reduced or the initial starting motor 401 can be directly removed.
  • the power output unit 200 is driven by the first pressure cylinder 110 and the second pressure cylinder 120 alternately providing the pressure fluid. Therefore, the corresponding conduit is provided with a corresponding interlock switch controller (not shown).
  • the first pressure cylinder 110 generates a pressure fluid to drive the power output unit 200 due to the action of the pressure gas generated by the air pump 400 to drive the first piston 111
  • the second pressure cylinder 120 is generated by the centrifugal pressure pump 300.
  • the pressure fluid acts to supply the pressurized fluid into the pressure cylinder.
  • the first pressure receives the pressure fluid from the centrifugal pressure pump 300
  • the second pressure cylinder 120 generates a pressure fluid under the action of the air pump 400 to drive the power output unit 200.
  • the working conditions of the pneumatic hydraulic combination power unit of the present invention will be described below in combination with the above components.
  • the pneumatic hydraulic combination power unit When the pneumatic hydraulic combination power unit is started, it first undergoes an initial working state, and then enters a stable working state.
  • the initial working state In the initial working state, the initial starting motor 401 is first started, and the air pump 400 is driven by the initial starting motor 401, thereby driving the first cylinder 110 to drive the enhanced power output device 200.
  • the working condition of the pneumatic hydraulic combination power unit can be divided into a first working stage and a second working stage.
  • the first pressure cylinder 110 is filled with fluid, the second pressure cylinder has no fluid, the air pump 400 starts to work to generate high pressure gas, and the high pressure gas generated by the air pump 400 enters the first gas chamber 1111 through the first gas inlet and outlet 114.
  • the switch controller on the conduit communicating with the first pressure cylinder 110 is in an open state, and the switch controller on the conduit communicating with the second pressure cylinder 120 is in a closed state, the first piston 111, under the action of the high pressure gas, presses the fluid in the first fluid chamber 1112 through the first fluid outlet 112, thereby driving the enhanced power output device 200, and the enhanced power output device 200 starts to work.
  • the enhanced power output device 200 The rotating shaft 260 starts to drive the centrifugal pressure pump 300, and the centrifugal pressure pump 300 generates high pressure fluid to enter the second fluid chamber 1212 via the second fluid inlet 123, and the second piston 121 slides toward the second gas inlet and outlet 124 under the action of the high pressure fluid.
  • the gas in the second gas chamber 1211 is discharged through the second gas inlet and outlet 124, when the first fluid chamber
  • the gas in the second gas chamber 1211 is completely discharged, and the first piston 111 slides to the end of the first pressure cylinder 110 and is close to the first A fluid outlet 112, the second piston 121 slides to the end of the second cylinder 120 and is adjacent to the second gas inlet and outlet 124.
  • the high pressure gas from the air pump 400 enters the second gas chamber 1211 through the second gas inlet and outlet 124.
  • the switch controller on the conduit communicating with the first pressure cylinder 110 is in a closed state
  • the switch controller on the conduit communicating with the two pressure cylinders 120 is in an open state
  • the second piston 121 presses the fluid in the second fluid chamber 1212 through the second fluid outlet 122 under the action of the high pressure gas to drive the enhanced power.
  • the high pressure fluid from the centrifugal pressure pump 300 enters the first fluid chamber 1112 through the first fluid inlet 116, and the first piston 111 slides toward the first gas inlet and outlet 114 under the action of the high pressure fluid, and the inside of the first gas chamber 1111 The gas is discharged through the first gas inlet and outlet 114.
  • the fluid in the second fluid chamber 1212 completely flows out, the fluid in the first fluid chamber 1112 is completely filled, the gas in the first gas chamber 1111 is completely discharged, and the second piston 121 slides to the end of the second cylinder 120 and is adjacent to the second fluid outlet 122, and the first piston 111 slides to the end of the first cylinder 110 and is adjacent to the first gas inlet and outlet 114.
  • the first working phase and the second working phase alternate.
  • the enhanced power output apparatus 200 can obtain continuous stable fluid power, thereby driving the centrifugal pressure pump 300 and the air pump 400 to work to form a circulation working system, and thus,
  • the power receiving device 500 coaxially powered by the power output device 200 can also obtain a continuously stable power input.
  • the power receiving device 500 can be an automobile engine, a ship engine, an aircraft engine, etc., and therefore, the pneumatic hydraulic combined power device of the present invention can be used in a car. Widely used in driving, ship driving, aircraft driving, power generation, etc.

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Description

一种气压液压组合动力装置
【技术领域】
本发明涉及一种动力装置， 尤其涉及一种能够形成持续稳定动力输 出的气压液压组合动力装置。
【背景技术】
现有的流体系统大都需要利用流体泵或者流体马达来产生压力流 体， 这样需要消耗大量的电力或者燃油， 造成能源的浪费。
现有的汽车主要是利用燃油燃烧来驱动的，而燃油是不可再生资源， 且使用燃油燃烧会污染环境。
在污水处理工厂， 需要将污水从下水道抽出， 进而进行净化处理。 在此过程中需要消耗大量的电力， 同时也有较多的污水流动未转化成动 力， 而造成浪费。
因此， 需要有一种气压液压组合动力装置， 其可以环保节能地提供 稳定的流体动力， 以供发电、 汽车、 轮船、 飞机驱动等使用。
【发明内容】
为了至少部分解决以上问题， 本发明实施例提供了一种气压液压组 合动力装置，其可以借助于较小的初始动力来实现稳定的流体动力输出。
本发明提供的气压液压组合动力装置包括： 多个压力缸、 离心压力 泵、 气泵以及动力输出单元。 压力缸一侧设有流体入口和流体出口， 另 一侧设有气体出入口， 其内部还设有活塞， 活塞将压力缸分隔成气体腔 室以及流体腔室两部分； 离心压力泵用于将流体以一定压力经由流体入 口供给到压力缸内； 气泵用于将气体以一定压力经由气体出入口提供到 压力缸内并因此推动活塞产生液压动力， 活塞在流体和气体的作用下而 在压力缸内部往复运动； 动力输出单元包括动力轴以及围绕动力轴设置 的若干旋转叶轮， 来自流体出口的流体驱动旋转叶轮， 进而带动动力轴 对外做功； 在气压液压组合动力装置稳定工作状态下， 离心压力泵和气 泵的工作动力来自动力输出单元， 其中， 由于气体与液体可以自然地相 互隔开， 所以还可以省掉该活塞。
根据本发明一优选实施例， 气压液压组合动力装置还包括初始启动 马达， 初始启动马达与离心压力泵以及气泵相连接， 在稳定工作状态之 前的初始工作状态下， 初始启动马达带动离心压力泵以及气泵工作， 以 在初始启动时向压力缸提供流体以及高压气体。
根据本发明一优选实施例， 离心压力泵和气泵安装于动力轴上， 并 由动力轴带动离心压力泵和气泵进行工作。
根据本发明一优选实施例， 气泵由电动马达驱动， 电动马达的电能 来自于动力输出单元。
根据本发明一优选实施例， 多个压力缸包括第一压力缸和第二压力 缸， 第一压力缸和第二压力缸在气泵的驱动下， 交替提供液压动力进而 驱动动力输出单元工作。
根据本发明一优选实施例， 第一压力缸包括第一活塞、 第一气体腔 室、 第一流体腔室、 第一流体入口、 第一流体出口以及第一气体出入口， 第二压力缸包括第二活塞、 第二气体腔室、 第二流体腔室、 第二流体入 口、 第二流体出口以及第二气体出入口， 在第一工作阶段， 来自气泵的 高压气体经第一气体出入口进入第一气体腔室， 第一活塞在高压气体的 作用下将第一流体腔室内的流体经第一流体出口压出， 进而驱动动力输 出单元的叶轮旋转， 同时， 来自离心压力泵的流体经第二流体入口进入 第二流体腔室，第二活塞在流体压力的作用下朝向第二气体出入口滑动， 将第二气体腔室内的气体经第二气体出入口排出， 当第一流体腔室内的 流体完全流出时， 第二流体腔室内的流体完全充满， 第二气体腔室内的 气体完全排出， 且第一活塞滑动至第一压力缸的端部并靠近第一流体出 口， 第二活塞滑动至第二压力缸的端部并靠近第二气体出入口； 在第二 工作阶段， 来自气泵的高压气体经第二气体出入口进入第二气体腔室， 第二活塞在高压气体的作用下将第二流体腔室内的流体经第二流体出口 压出， 进而驱动动力输出单元的叶轮旋转， 同时， 来自离心压力泵的流 体经第一流体入口进入第一流体腔室， 第一活塞在流体压力的作用下朝 向第一气体出入口滑动， 将第一气体腔室内的气体经第一气体出入口排 出， 当第二流体腔室内的流体完全流出时， 第一流体腔室内的流体完全 充满， 第一气体腔室内的气体完全排出， 且第二活塞滑动至第二压力缸 的端部并靠近第二流体出口， 第一活塞滑动至第一压力缸的端部并靠近 第一气体出入口。
根据本发明一优选实施例， 流体入口、 流体出口以及气体出入口上 进一步设有流体入口通道、 流体出口通道和气体出入口通道， 流体入口 通道、 流体出口通道以及气体出入口通道通过导管相应地与动力输出单 元、 离心压力泵、 气泵连通。
根据本发明一优选实施例，气压液压组合动力装置还包括控制单元， 控制单元用于控制流体入口通道、 流体出口通道和气体出入口通道的导 通和闭合状态， 从而使得气压液压组合动力装置处于第一工作阶段和第 二工作阶段的交替工作模式下。
根据本发明一优选实施例， 多个压力缸的数目为四、 五、 六、 七或 八个。
根据本发明一优选实施例， 动力轴为汽车发动机的曲轴， 电动马达 的电能来自于汽车电瓶，汽车电瓶的电能来自于与动力轴连接的发电机。 本实施例也可用于其他的受驱机器比如轮船、 飞机等。
与现有技术中的其他动力装置相比， 本发明设计新颖、 节约能源， 充分利用气压动力和液压动力形成循环工作系统， 是一种理想的节能动 力输出装置。
【附图说明】
可参考附图通过实例更加具体地描述本实用新型， 其中附图并未按 照比例绘制， 在附图中：
图 1是本发明的气压液压组合动力装置的一实施例的结构示意图； 图 2 是本发明的气压液压组合动力装置的另一实施例的结构示意 图；
图 3是本发明气压液压组合动力装置的一实施例的动力输出单元的 结构示意图；
图 4是本发明气压液压组合动力装置的又一实施例的动力输出单元 的结构示意图；
图 5是本发明气压液压组合动力装置的一实施例的离心压力泵的外 部结构示意图；
图 6是本发明气压液压组合动力装置的一实施例的离心压力泵的剖 面示意图；
图 7是本发明气压液压组合动力装置的一实施例的离心压力泵的内 部结构示意图； 以及
图 8是本发明气压液压组合动力装置的一实施例的离心压力泵的的 工作原理示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例进行详细说明。 在附图中采用相同或者类似 的图标记来标示类似的部件， 为了筒洁起见， 有时同一部件在不同视图 中出现， 但是仅在某些视图中对其进行了标示。 为了表示方便， 图中的 侧壁、 分隔片以及壳体等构件均以线条表示。 并未显示其宽度或者厚度。
请参考图 1和图 2, 图 1是本发明的气压液压组合动力装置的一实 施例的结构示意图； 图 2是本发明的气压液压组合动力装置的另一实施 例的结构示意图。
如图 1所示， 在本发明的一实施例中， 气压液压组合动力装置主要 包括： 第一压力缸 110、 第二压力缸 120、 动力输出单元 200、 离心压力 泵 300、 气泵 400以及动力接收装置 500。 应当注意的是， 在本发明的实 施例中， 仅示出了两个压力缸来描述本发明的工作原理， 但压力缸的数 目并不限于此， 压力缸的数目可以是四、 五、 六、 七、 八个等， 多个压 力缸旨在形成交替做功系统， 以提供持续稳定的流体动力输出。
第一压力缸 110具有中空柱状结构且大致竖直设置，第一压力缸 110 的一侧设有第一流体出口 112和第一流体入口 113 , 第一流体出口 112 和第一流体入口 113进一步分别与第一流体出口通道 115和第一流体入 口通道 116流体连通， 第一流体出口通道 115通过导管与动力输出单元 200连通， 用于引导第一压力缸 110 内的压力流体来驱动动力输出单元 200, 第一流体入口通道 116通过导管与离心压力泵 300连通， 离心压力 泵 300在第一压力缸 110内没有压力流体时向第一压力缸 110提供压力 流体。
第一压力缸 110的另一侧设有第一气体出入口 114, 第一气体出入 口 114进一步与第一入气通道 117相连通， 第一入气通道 117通过导管 与气泵 400连通， 用于接收气泵 400提供的气压来推动第一活塞 111产 生液压动力， 以及用于在离心压力泵 300向第一压力缸 110提供压力流 体时排放气体（下文介绍） 。
第一活塞 111设于第一压力缸 110内， 将第一压力缸 110分隔成第 一气体腔室 1111 以及第一流体腔室 1112两个部分， 第一活塞 111 由于 流体和气体的推动作用而在第一压力缸 110内部往复运动， 第一流体入 口 113和第一流体出口 112与第一流体腔室 1112相连通，第一气体出入 口 114与第一气体腔室 1111相连通。
与第一压力缸 110类似， 第二压力缸 120亦具有中空柱状结构且大 致竖直设置， 第二压力缸 120的一侧设有第二流体出口 122和第二流体 入口 123 , 第二流体出口 122和第二流体入口 123进一步分别与第二流 体出口通道 115和第二流体入口通道 126流体连通， 第二流体出口通道 115通过导管与动力输出单元 200连通， 用于引导第二压力缸 120内的 压力流体来驱动动力输出单元 200, 第二流体入口通道 126通过导管与 离心压力泵 300连通， 离心压力泵 300在第二压力缸 120内没有压力流 体时向第二压力缸 120提供压力流体。
第二压力缸 120的另一侧设有第二气体出入口 124, 第二气体出入 口 124进一步与第二入气通道 127相连通， 第二入气通道 127通过导管 与气泵 400连通， 用于接收气泵 400提供的气压来推动第二活塞 121产 生液压动力， 以及用于在离心压力泵 300向第一压力缸 110提供压力流 体时排放气体（下文介绍） 。
第二活塞 121设于第二压力缸 120内， 将第二压力缸 120分隔成第 二气体腔室 1211以及第二流体腔室 1212两个部分， 第二活塞 121由于 流体和气体的推动作用而在第二压力缸 120内部往复运动， 第二流体入 口 123和第二流体出口 122与第二流体腔室 1212相连通，第二气体出入 口 124与第二气体腔室 1211相连通。
应当注意的是， 附图 1和附图 2中所示出的导管是分别从第一压力 缸 110和第二压力缸 120出来， 再合并起来一起与动力输出单元 200、 离心压力泵 300或气泵 400连通， 然而， 并不限于此， 在实际情况中可 采用各导管分别连通的方式。
在本发明的实施例中， 第一流体出口 112和第二流体出口 122产生 的压力流体用于驱动动力输出单元 200, 动力输出单元 200是一种增强 型动力输出装置 200, 该增强型动力输出装置 200包括动力轴 260 , 来自 第一流体出口 112和第二流体出口 122的流体驱动该增强型动力输出装 置 200 , 进而带动动力轴 260转动并对与其同轴的离心压力泵 300、 气泵 400以及动力接收装置 500做功， 动力接收装置 500可以是发电机、 发 动机曲轴等设备， 例如， 该动力轴为汽车发动机的曲轴。 进一步， 从增 强型动力输出装置 200的第三流体出口 214 (下文介绍）排出的流体 12 可以回流入流体容器 10内， 供循环使用， 节约资源。
如图 2所示， 在本发明的另一实施例中， 气压液压组合动力装置主 要包括： 第一压力缸 2110、 第二压力缸 2120、 动力输出单元 2200、 离 心压力泵 2300、 气泵 2400以及动力接收装置 2500。
类似于上述实施例， 第一流体出口 2112和第二流体出口 2122产生 的压力流体用于驱动动力输出单元 2200, 动力输出单元 2200是一种增 强型动力输出装置 2200,该增强型动力输出装置 2200包括动力轴 2260 , 来自第一流体出口 2112和第二流体出口 2122的流体驱动该增强型动力 输出装置 2200, 进而带动动力轴 2260转动并对与其同轴的离心压力泵 2300以及动力接收装置 2500做功， 动力接收装置 2500可以是发电机、 发动机曲轴等设备。 然而， 与上述实施例不同， 气泵 2400独立于该动力 输出单元 2200的动力轴 2260, 也就是说， 驱动气泵 2400所需要的动力 不再由动力输出单元 2200提供， 而是由发电机、 汽车电瓶等提供， 由此 可降低该气压水压组合动力装置的复杂程度， 从而增强该气压水压组合 动力装置的可靠性。 本实施例的另一个不同之处在于， 气缸内没有设置 活塞。 这是由于气体与液体可以自然地相互隔开， 所以还可以省掉活塞。 不过省掉活塞之后， 根据需要可以在气缸内设置感应器， 以感应液面的 位置， 进而控制各个气缸的工作进程。
需要说明的是， 本实施例是采用例如水的流体作为动力介质的。 但 是并不限于此， 比如可以采用蒸汽来作为介质。 则此时的流体供给单元 可采用蒸汽锅炉， 相应的动力输出单元可采用蒸汽发电机组等。
接下来， 请参照图 3 , 图 3是本发明一实施例的动力输出单元的结 构示意图。
动力输出单元 200是一种增强型动力输出装置 200, 该增强型动力 输出装置 200主要包括： 圓形腔体 210、 第三流体入口 212、 第三流体出 口 214、 主转轮 220、 叶轮 222、 外齿轮 230、 行星齿轮 240、 齿轮托架 250、 动力轴 260以及中心齿轮 270。
圓形腔体 210具有中空的圓柱结构， 该圓形腔体 210的上部设有第 三流体入口 212 ,第三流体入口 212上进一步设有第三流体入口通道 216, 该第三流体入口通道 216大致竖直设置， 使得进入圓形腔体 210的流体 具有一竖直入射角度， 因而能够更好的沖击叶轮 222以得到较大的初始 驱动力。第三流体出口 214设于圓形腔体 210的下部，第三流体出口 214 上进一步设有第三流体出口通道 218 , 流体 12从第三流体入口通道 216 进入圓形腔体 210沖击叶轮 222对其做功， 并随着叶轮 222转过一段圓 弧行程之后从第三流体出口通道 218排放回流入流体容器 10内，供循环 使用。
主转轮 220设于圓形腔体 210内部， 叶轮 222大致均勾设置在主转 轮 220的外圓周上， 叶轮 222具有中间下凹的圓弧状结构， 由此可将流 体的沖击力更有效的转换为驱动主转轮 220转动的驱动力。
外齿轮 230以预定距离间隔主转轮 220设置， 外齿轮 230的两端由 固定装置 （未示出） 固定， 外齿轮 230的内圓上设有轮齿 （未标识）。
动力轴 260设于外齿轮 230的中心处， 动力轴 260上设有中心齿轮 270, 动力轴 260与主转轮 220同步转动， 中心齿轮 270随着动力轴 260 一起旋转。
外齿轮 230与中心齿轮之间设有多个行星齿轮 240, 该多个行星齿 轮 240由齿轮托架 250固定连接， 每一行星齿轮 240均具有偏心结构， 即行星齿轮 240的一个半边相对于另一个半边较轻， 附图 2中用阴影部 分来表示较重的半边， 这种偏心结构可通将行星齿轮 240加工出一定空 间或在行星齿轮 240上附加配重块以及采用密度不同的两种材料来配置 行星齿轮 240的左右半边等方式来实现。
在本实施例中， 通过适当地设定中心齿轮 270、 外齿轮 230以及多 个行星齿轮 240的齿数， 可使得增强型动力输出装置 200的整个旋转部 分在旋转的任一时刻， 多个行星齿轮 240的整体重心均偏于旋转部分的 转动方向， 从而与流体的沖击力产生叠加效果， 使该增强型动力输出装 置 200具有较大的动力输出。
请参见图 4 , 其显示了增强型动力输出装置的另一结构类型， 在该 实施例中， 该增强型动力输出装置与上述实施例具有大致相同的结构， 其包括： 圓形腔体 410、 第四流体入口 412、 第四流体出口 414、 主转轮 420、 叶轮 422、 行星齿轮 440、 齿轮盘 450、 动力轴 460以及中心齿轮 470。 在本实施例中， 省去了上述实施例的外齿轮 230和齿轮托架 250, 而是采用齿轮盘 450进行替换， 齿轮盘 450相对固定， 该齿轮盘 450上 设有多个旋转轴 452, 多个行星齿轮 240设置在该多个旋转轴 452上， 当动力轴 460旋转时， 中心齿轮 470带动设于旋转轴 452上的行星齿轮 440绕旋转轴自转， 由于行星齿轮 440具有偏心结构， 所以各行星齿轮 440旋转时会产生促进旋转轴 460的惯性力， 进而增强该增强型动力输 出装置的动力输出。
接下来将描述与增强型动力输出装置 200同轴并由其驱动的离心压 力泵 300。
请一并参见图 5和图 6, 图 5是本发明一实施例的离心压力泵的外 部结构示意图； 图 6是本发明一实施例的离心压力泵的剖面示意图。
大体而言， 本发明一实施例的离心压力泵 300主要包括外壳体以及 旋转机构。 下面分别介绍二者的具体结构。
离心压力泵 300的外壳体主要包括： 第一侧壁 310、 第二侧壁 320 以及第一弧形壁 330。 该第一弧形壁 330显示为规则的一段圓周， 但是， 不受限于此， 根据需要， 此第一弧形壁 330也可为表面不规则的其他形 状的表面。
第一侧壁 310是具有一定厚度的板料， 其上设有第五流体入口 312, 该第五流体入口 312上进一步延伸有第五流体入口通道 314, 第一弧形 壁 330上设有第五流体出口 332, 该第五流体出口 332上进一步设有第 五流体出口通道 334, 第五流体出口通道 334通过导管接入第一压力缸 110和第二压力缸 120 ,以将离心压力泵 300产生的压力流体传输给第一 压力缸 110和第二压力缸 120。
第二侧壁 320是具有一定厚度的板料，第二侧壁 320与第一侧壁 310 具有相同的外围形状以及外围尺寸。 不同的是， 第二侧壁 320上设有轴 孔 322 , 轴孔 322上匹配设置有轴 7 机构 324, 轴 机构使用密封防水装 置保护， 以防止流体通过轴孔 322流出， 同时可延长轴承座和轴承的使 用寿命。
第一弧形壁 330也是具有一定厚度的板料， 第一弧形壁 330连接于 第一侧壁 310和第二侧壁 320的边缘，此三者固定连接形成圓形泵腔（未 标示 ) 。
下面请一并参见图 7和图 8 , 图 7是本发明一实施例的离心压力泵 的内部结构示意图； 图 8是本发明一例实施例的离心压力泵的的工作原 理示意图。
本发明一实施例的离心压力泵 300的旋转机构主要包括： 旋转压力 腔体 360和多个分隔片 370。
旋转压力腔体 360具有圓形中空结构， 该旋转压力腔体 360包括第 三侧壁 362和设于该第三侧壁 362边缘的第二弧形壁 364,第三侧壁 362 与第二弧形壁 364均是具有一定厚度的板料。 该第三侧壁 362以一定距 离与第二侧壁 320间隔开， 该第二弧形壁 364上设有若干开口 366。 旋 转压力腔体 360以一定距离间隔外壳体并形成环形集液通道 340。 第二弧形壁 364在与第三侧壁 362相对的一侧还具有收口部 3641 (参见图 5所标示）。 收口部 3641大致呈圓形， 且在圓形的中间具有中 心开口 （未标识 ) , 以便于来自第五流体入口 312的流体通过该中心开 口进入旋转压力腔体 360。 需要说明的是， 为了清楚显示内部结构， 在 图 6的剖面图中， 未显示第二弧形壁 364的收口部 3641。
在本的实施例中， 仅示意性地示出三个开口 366, 当然， 开口 366 的数量可以根据需要进行增加或者减少。 在优选实施例中， 该开口 366 上进一步设置有较短的导管 368 , 该导管 368倾斜设置以在旋转压力腔 体 360旋转时引导旋转压力腔体 360内的流体周向进入集液通道 340并 最终从第五流体出口 332排出。
增强型动力输出装置 200的动力轴 260的一端贯穿第二侧壁 320, 在本实施例中， 动力轴 260与第三侧壁 362 的外侧固定连接， 该固定连 接的可以采用螺丝、 焊接等方式实现。 也就是说， 当动力轴 260旋转时， 包括第三侧壁 362和第二弧形壁 364的旋转压力腔体 360在外壳体 310 的圓形泵腔内一同旋转。
分隔片 370分布式固定于旋转压力腔体 360的内部，每一分隔片 370 具有如图所示之适于产生离心势能的弧形状， 当然， 分隔片 370的形状 并不限于此， 还可以是其他形状。 分隔片 370固定于第二弧形壁 364上 的一端靠近相应的开口 366设置， 使得从该若干开口 366出来的流体具 有较大的势能。 在本实施例中， 仅示意性地示出三个分隔片 370, 当然， 分隔片 370的数量可以根据需要进行增加或者减少。 分隔片 370也是具 有一定厚度的板料， 分隔片 370将旋转压力腔体 360所包围形成的腔室 划分为若干区域， 分隔片 370的一侧连接第二弧形壁 364 , 另一侧连接 第三侧壁 362。 图中所示的若干区域的个数为三个， 分隔出的区域的个 数与分隔片 370 的个数相对应， 每个分隔区域上对应设置有一个开口 366。 在工作时， 第三侧壁 362、 第二弧形壁 364以及分隔片 370连同动 力轴 260—起旋转。
下面结合图 7来介绍离心压力泵的工作情况， 首先， 整个离心压力 泵 300内充满流体， 当动力轴 260在外力带动作用下开始旋转时 （如图 7中箭头 R所示的方向旋转）， 离心压力泵 300内的流体开始向外输出， 同时， 第五流体入口通道 314开始吸进流体， 并充满旋转压力腔体 360 , 由于第二弧形壁 364上设置的开口 366较小， 旋转压力腔体 360内的流 体在其旋转的过程中同时充当了离心配重块的作用， 并储蓄有较大的离 心势能， 使得从开口 360进入集液通道 350的流体携带较大势能并从第 五流体出口 332进入第一压力缸 110或第二压力缸 120, 由此供给第一 压力缸 110和第二压力缸 120所需要的液压流体。图 6中的虚线 W示意 性地显示了离心压力泵工作时流体的大致流向。
该离心压力泵 300相对于现有技术的泵腔体而言， 新设计出了第二 腔体， 也即旋转压力腔体 360所形成的腔体。 第五流体入口 312的大小 大于第五流体出口 332的大小， 从而令大量流体留于腔内， 利用第二腔 体内的流体作为离心配重块， 增强流体的势能。 在本发明的实施例中， 该离心压力泵 300由增强型动力输出装置 200驱动。 该离心压力泵 300 利用第二腔体内的流体作为离心配重块， 可增强流体的势能。
气泵 400可采用市场上通用的压力气泵， 气泵 400上设置有入气口 (图未示）和出气口 410, 该出气口 410通过导管与第一气体出入口 114 和第二气体出入口 124连通， 用于提供压力气体给第一压力泵 110和第 二压力泵 120以推动第一活塞 111或第二活塞 121产生压力流体。当然， 也可采用其他类型的高压气泵。 在本发明的气压液压组合动力装置处于 初始工作状态时， 气泵 400需要由初始启动马达 401启动， 在气压液压 组合动力装置进处于稳定工作状态时， 气泵 400由动力输出单元 200提 供动力， 此时可适当减小初始启动马达的驱动力或直接撤除初始启动马 达 401。
在本发明的实施例中， 采用第一压力缸 110和第二压力缸 120交替 提供压力流体的方式驱动动力输出单元 200, 因此， 相应的导管上设有 对应的互锁开关控制器 （未示出） ， 使得在某一时刻， 第一压力缸 110 由于气泵 400产生压力气体推动第一活塞 111的作用而产生压力流体来 驱动动力输出单元 200, 而第二压力缸 120由于离心压力泵 300产生压 力流体的作用而将压力流体提供到该压力缸内。 而在另一时刻， 第一压 力缸 110接收来自离心压力泵 300的压力流体， 第二压力缸 120则在气 泵 400的作用下产生压力流体来驱动动力输出单元 200。 市场上有许多 这种互锁开关控制器， 在此不再赘述。
下面结合以上各部件来介绍本发明的气压液压组合动力装置的工作 情况， 气压液压组合动力装置启动时首先经历初始工作状态， 后续再进 入稳定工作状态。 在初始工作状态下， 首先启动初始启动马达 401 , 气 泵 400由初始启动马达 401带动工作， 进而带动第一压力缸 110驱动增 强型动力输出装置 200。 在稳定工作状态下， 该气压液压组合动力装置 的工作情况可分为第一工作阶段和第二工作阶段。
在第一工作阶段， 第一压力缸 110内充满流体， 第二压力缸内没有 流体， 气泵 400开始工作产生高压气体， 气泵 400产生的高压气体经第 一气体出入口 114进入第一气体腔室 1111并推动第一活塞 111 , 此时， 与第一压力缸 110连通的导管上的开关控制器呈打开状态， 而与第二压 力缸 120连通的导管上的开关控制器呈关闭状态， 第一活塞 111在高压 气体的作用下将第一流体腔室 1112内的流体经第一流体出口 112压出， 进而驱动增强型动力输出装置 200, 增强型动力输出装置 200开始工作， 该增强型动力输出装置 200的旋转轴 260开始带动离心压力泵 300工作， 离心压力泵 300 产生高压流体经第二流体入口 123 进入第二流体腔室 1212,第二活塞 121在高压流体的作用下朝向第二气体出入口 124滑动， 将第二气体腔室 1211内的气体经第二气体出入口 124排出，当第一流体 腔室 1112内的流体完全流出时，第二流体腔室 1212内的流体完全充满， 第二气体腔室 1211内的气体完全排出，且第一活塞 111滑动至第一压力 缸 110的端部并靠近第一流体出口 112, 第二活塞 121滑动至第二压力 缸 120的端部并靠近第二气体出入口 124。
在第二工作阶段， 来自气泵 400的高压气体经第二气体出入口 124 进入第二气体腔室 1211 , 此时， 与第一压力缸 110连通的导管上的开关 控制器呈关闭状态， 而与第二压力缸 120连通的导管上的开关控制器呈 打开状态，第二活塞 121在高压气体的作用下将第二流体腔室 1212内的 流体经第二流体出口 122压出， 进而驱动增强型动力输出装置 200, 同 时， 来自离心压力泵 300的高压流体经第一流体入口 116进入第一流体 腔室 1112, 第一活塞 111在高压流体的作用下朝向第一气体出入口 114 滑动， 将第一气体腔室 1111内的气体经第一气体出入口 114排出， 当第 二流体腔室 1212内的流体完全流出时， 第一流体腔室 1112内的流体完 全充满， 第一气体腔室 1111内的气体完全排出， 且第二活塞 121滑动至 第二压力缸 120的端部并靠近第二流体出口 122, 第一活塞 111滑动至 第一压力缸 110的端部并靠近第一气体出入口 114。
在气泵 400不断供应高压气体的情况下， 第一工作阶段和第二工作 阶段交替进行。
在第一压力缸 110和第二压力缸 120交替工作期间， 增强型动力输 出装置 200能够获得持续稳定的流体动力， 从而带动离心压力泵 300和 气泵 400工作形成循环工作系统， 因而， 与增强型动力输出装置 200同 轴的动力接收装置 500也能够获得持续稳定的动力输入， 该动力接收装 置 500可为汽车发动机、 轮船发动机、 飞机发动机等， 因此， 本发明的 气压液压组合动力装置可在汽车驱动、 轮船驱动、 飞机驱动、 发电等领 域广泛应用。
需要指出的是， 在本发明一实施例中提到的 "第一" 、 "第二" 以 及 "第三" 等用语仅是根据需要采用的文字符号， 在实务中并不限于此， 并且该文字符号可以互换使用。
在上述实施例中， 仅对本发明进行了示范性描述， 但是本领域技术 人员在阅读本专利说明书后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下 对本发明进行各种修改。

Claims

权 利 要 求
1. 一种气压液压组合动力装置， 其特征在于， 所述气压液压组合动 力装置包括：
多个压力缸， 所述压力缸的一侧设有流体入口和流体出口， 所述压 力缸的另一侧设有气体出入口；
离心压力泵， 用于将流体以一定压力经由所述流体入口供给到所述 压力紅内；
气泵， 用于将气体以一定压力经由所述气体出入口提供到所述压力 缸内并因此将所述压力缸内的流体经所述流体出口压出； 以及
动力输出单元， 包括动力轴以及围绕所述动力轴设置的若干旋转叶 轮， 来自所述流体出口的流体驱动所述旋转叶轮， 进而带动所述动力轴 对外做功；
在所述气压液压组合动力装置稳定工作状态下， 所述离心压力泵和 所述气泵的工作动力来自所述动力输出单元。
2. 根据权利要求 1所述的气压液压组合动力装置， 其特征在于， 所 述气压液压组合动力装置还包括初始启动马达， 所述初始启动马达与所 述离心压力泵以及所述气泵相连接， 在所述稳定工作状态之前的初始工 作状态下， 所述初始启动马达带动所述气泵工作， 以在初始启动时向所 述压力缸提供流体以及高压气体。
3. 根据权利要求 2所述的气压液压组合动力装置， 其特征在于， 所 述离心压力泵和所述气泵安装于所述动力轴上， 并由所述动力轴带动所 述离心压力泵和所述气泵进行工作。
4. 根据权利要求 2所述的气压液压组合动力装置， 其特征在于， 所 述气泵由电动马达驱动，所述电动马达的电能来自于所述动力输出单元。
5. 根据权利要求 3所述的气压液压组合动力装置， 其特征在于， 所 述压力缸内部还设有活塞， 所述活塞将所述压力缸分隔成气体腔室以及 流体腔室两个部分， 所述流体入口和流体出口与所述流体腔室相连通， 所述气体出入口与所述气体腔室相连通， 所述气体腔室内的气体推动所 述活塞产生液压动力， 所述活塞在流体和气体的作用下而在所述压力缸 内部往复运动。
6. 根据权利要求 5所述的气压液压组合动力装置， 其特征在于， 所 述多个压力缸包括第一压力缸和第二压力缸， 所述第一压力缸和所述第 二压力缸在所述气泵的驱动下， 交替提供液压动力进而驱动所述动力输 出单元工作。
7. 根据权利要求 6所述的气压液压组合动力装置， 其特征在于， 所 述第一压力缸包括第一活塞、 第一气体腔室、 第一流体腔室、 第一流体 入口、 第一流体出口以及第一气体出入口， 所述第二压力缸包括第二活 塞、 第二气体腔室、 第二流体腔室、 第二流体入口、 第二流体出口以及 第二气体出入口， 在第一工作阶段， 来自所述气泵的高压气体经所述第 一气体出入口进入所述第一气体腔室， 所述第一活塞在所述高压气体的 作用下将所述第一流体腔室内的流体经所述第一流体出口压出， 进而驱 动所述动力输出单元的叶轮旋转， 同时， 来自所述离心压力泵的流体经 所述第二流体入口进入所述第二流体腔室， 所述第二活塞在所述流体压 力的作用下朝向所述第二气体出入口滑动， 将所述第二气体腔室内的气 体经所述第二气体出入口排出， 当所述第一流体腔室内的流体完全流出 时， 所述第二流体腔室内的流体完全充满， 所述第二气体腔室内的气体 完全排出， 且所述第一活塞滑动至所述第一压力缸的端部并靠近所述第 一流体出口， 所述第二活塞滑动至所述第二压力缸的端部并靠近所述第 二气体出入口； 在第二工作阶段， 来自所述气泵的高压气体经所述第二 气体出入口进入所述第二气体腔室， 所述第二活塞在所述高压气体的作 用下将所述第二流体腔室内的流体经所述第二流体出口压出， 进而驱动 所述动力输出单元的叶轮旋转， 同时， 来自所述离心压力泵的流体经所 述第一流体入口进入所述第一流体腔室， 所述第一活塞在所述流体压力 的作用下朝向所述第一气体出入口滑动， 将所述第一气体腔室内的气体 经所述第一气体出入口排出，当所述第二流体腔室内的流体完全流出时， 所述第一流体腔室内的流体完全充满， 所述第一气体腔室内的气体完全 排出， 且所述第二活塞滑动至所述第二压力缸的端部并靠近所述第二流 体出口， 所述第一活塞滑动至所述第一压力缸的端部并靠近所述第一气 体出入口。
8. 根据权利要求 7所述的气压液压组合动力装置， 其特征在于， 所 述流体入口、 所述流体出口以及所述气体出入口上进一步设有流体入口 通道、 ¾ϊ体出口通道和气体出人口通道， 所述^巟体人口通道、 所述^巟体 出口通道以及所述气体出入口通道通过导管相应地与所述动力输出单 元、 所述离心压力泵、 所述气泵连通。
9. 根据权利要求 8所述的气压液压组合动力装置， 其特征在于， 还 包括控制单元， 所述控制单元用于控制所述流体入口通道、 流体出口通 道和气体出入口通道的导通和闭合状态， 从而使得所述气压液压组合动 力装置处于第一工作阶段和第二工作阶段的交替工作模式下。
10. 根据权利要求 9所述的气压液压组合动力装置， 其特征在于， 所述多个压力缸的数目为四、 五、 六、 七或八个。
11. 根据权利要求 4所述的气压液压组合动力装置， 其特征在于， 所述动力轴为受驱机器发动机的曲轴， 所述电动马达的电能来自于受驱 机器电瓶，所述受驱机器电瓶的电能来自于与所述动力轴连接的发电机。
12. 根据权利要求 11所述的气压液压组合动力装置， 其特征在于， 所述受驱机器为汽车、 轮船、 飞机中的一种。
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