氣泡聚集發動機及其方法
2023-06-10 14:35:01 1
專利名稱：氣泡聚集發動機及其方法
技術領域：
本發明屬於發動機技術領域，尤其涉及一種氣泡聚集發動機及其方法。
背景技術：
現有活塞式內燃機多使用化石燃料，通過燃燒時產生的高溫高壓推動活塞進行做功。由於在工作過程中，其缸內的溫度較高,所以要求發動機缸體的材料使用耐高溫材料(多為金屬材料)並且在發動機內部配備有冷卻水道進行冷卻。這就使得發動機整體體型大，重量重。在常規發動機工作過程中，涉及到熱能向機械能的轉換，很大一部分的熱量通過缸體和水道向外散失，造成了很大的能量損失，降低了熱效率。金屬間的機械摩擦降低了發動機的機械效率。常規發動機使用化石燃料，燃燒後會排放出一定的有害氣體，對人體和環境造成危害。在燃燒過程中，化石燃料的燃燒較為劇烈，會造成較大的噪音。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種氣泡聚集發動機及其方法。
氣泡聚集發動機包括正負變換超聲波脈衝發生器、負壓超聲波脈衝發生器、液位傳感器、液體注入口、排氣口、活塞、輸出軸、氣泡聚集室、位置傳感器、發動機缸體、氣缸；氣泡聚集室底部設有正負變換超聲波脈衝發生器、負壓超聲波脈衝發生器，氣泡聚集室內灌裝有液體工質，氣泡聚集室一側內壁設有液位傳感器，氣泡聚集室另一側壁設有液體注入口，氣泡聚集室上部設有氣缸，氣缸側壁設有排氣口、位置傳感器，氣缸內設有活塞，活塞與輸出軸相連。氣泡聚集發動方法是:在正負變換超聲波脈衝發生器的作用下，使灌裝在氣泡聚集室的液體工質內部產生正負變換的壓力場，在負壓超聲波脈衝發生器的作用下，液體工質內部由於空化效應會使得液體工質內部產生小的氣泡，逐漸長大，臨近的氣泡聚合形成更大的氣泡，當活塞經過氣缸側壁上設置的位置傳感器，觸發正負變換超聲波脈衝發生器，使發出的負向超聲脈衝波轉變為正向，液體工質內部的小氣泡在正負變換超聲波脈衝發生器發出的正向超聲脈衝的作用下，氣泡邊界層會失去穩定使得氣泡破裂，伴隨著溫度的上升，放出內部氣體，產生的推力推動活塞，在活塞上行過程中通過曲柄連杆機構推動輸出軸，在活塞經過排氣口時，氣缸內的氣體排出，氣缸內的壓力恢復正常狀態，活塞下行，形成一個循環，周而復始，實現氣泡聚集發動方法。常規發動機使用化石燃料，其工作過程中的溫度和壓力都很高，這就要求發動機缸體的材料耐高溫耐高壓，所以目前的發動機多採用金屬材料進行鑄造，這就使得發動機體積大重量重，製造成本高，同時為了能夠將發動機的溫度維持在一個比較適合的溫度，發動機內部需要設置冷卻水道進行冷卻。而本發明由於採用氣泡聚集發生方法，在工作工程中，氣缸內的溫度和壓力較低，從而可以捨棄常用的發動機製造方法，可以使用高強度塑料等輕便材料進行鑄造，這就使得製造成本降低，製造時間縮短，發動機小型輕量化。發動機內部的冷卻水道也可以不鑄造，從而大幅降低製造的難度。
常規發動機使用化石燃料，燃燒後產生的尾氣對環境會產生很大的影響。並且在燃燒的過程中，很大一部分的能量會以熱量的形式散發出去，造成很大的能量損失。本發明工作溫度低，散失的熱量少，所以其熱效率更高。並且本發明所述的發動機其內部形成一個循環，排氣口排出的高溫水蒸氣經過冷凝後重新注入液體缸，不會排放出尾氣對環境造成汙染。並且由於該過程較為溫和，大幅降低工作帶來的噪音同時延長工作壽命。
圖1是氣泡聚集發動機結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，氣泡聚集發動機包括正負變換超聲波脈衝發生器1、負壓超聲波脈衝發生器2、液位傳感器3、液體注入口 4、排氣口 5、活塞6、輸出軸7、氣泡聚集室8、位置傳感器9、發動機缸體10、氣缸11 ;氣泡聚集室8底部設有正負變換超聲波脈衝發生器1、負壓超聲波脈衝發生器2，氣泡聚集室8內灌裝有液體工質，氣泡聚集室8 一側內壁設有液位傳感器3，氣泡聚集室8另一側壁設有液體注入口 4，氣泡聚21內設有活塞6，活塞6與輸出軸7相連。本發明將活塞設置為上置式。這樣更便於啟動。同時，因為缸內溫度較低，可以選擇塑料作為活塞的主體材料。為了降低活塞與缸壁間的摩擦，使用多條環形橡膠圈進行密封。將此密封橡膠圈結合橡膠作為活塞的外部，可自由裝卸，以方便維護。本發明設置有液位傳感器，當液體工質下降到固定位置時，液體工質由液體注入口向氣泡聚集室注入，當液體工質的液面達到原先位置時停止。氣泡聚集發動方法是:在正負變換超聲波脈衝發生器I的作用下，使灌裝在氣泡聚集室8的液體工質內部產生正負變換的壓力場，在負壓超聲波脈衝發生器2的作用下，液體工質內部由於空化效應 會使得液體工質內部產生小的氣泡，逐漸長大，臨近的氣泡聚合形成更大的氣泡，當活塞6經過氣缸11側壁上設置的位置傳感器9，觸發正負變換超聲波脈衝發生器1，使發出的負向超聲脈衝波轉變為正向，液體工質內部的小氣泡在正負變換超聲波脈衝發生器I發出的正向超聲脈衝的作用下，氣泡邊界層會失去穩定使得氣泡破裂，伴隨著溫度的上升，放出內部氣體，產生的推力推動活塞6，在活塞6上行過程中通過曲柄連杆機構推動輸出軸7，在活塞6經過排氣口 5時，氣缸11內的氣體排出，氣缸11內的壓力恢復正常狀態，活塞活塞6下行，形成一個循環，周而復始，實現氣泡聚集發動方法。本發明最初由電機帶動下行，當活塞經過氣缸側壁上設置的位置傳感器，觸發正負變換超聲波脈衝發生器，從而啟動發動機。在發動機缸內氣體正常推動活塞做功時，電機關閉。
權利要求
1.一種氣泡聚集發動機，其特徵在於包括正負變換超聲波脈衝發生器(I)、負壓超聲波脈衝發生器(2)、液位傳感器(3)、液體注入口(4)、排氣口(5)、活塞(6)、輸出軸(7)、氣泡聚集室(8)、位置傳感器(9)、發動機缸體(10)、氣缸(11);氣泡聚集室(8)底部設有正負變換超聲波脈衝發生器(I)、負壓超聲波脈衝發生器(2)，氣泡聚集室(8)內灌裝有液體工質，氣泡聚集室(8) —側內壁設有液位傳感器(3)，氣泡聚集室(8)另一側壁設有液體注入口(4)，氣泡聚集室(8)上部設有氣缸(11)，氣缸(11)側壁設有排氣口(5)、位置傳感器(9),氣缸(11)內設有活塞(6),活塞(6)與輸出軸(7)相連。
2.一種使用如權利要求1所述發動機的氣泡聚集發動方法，其特徵在於:在正負變換超聲波脈衝發生器(I)的作用下，使灌裝在氣泡聚集室(8)的液體工質內部產生正負變換的壓力場，在負壓超聲波脈 衝發生器(2)的作用下，液體工質內部由於空化效應會使得液體工質內部產生小的氣泡，並逐漸長大，臨近的氣泡聚合形成更大的氣泡，當活塞(6)經過氣缸(11)側壁上設置的位置傳感器(9)，觸發正負變換超聲波脈衝發生器(I)，使發出的負向超聲脈衝波轉變為正向，液體工質內部的小氣泡在正負變換超聲波脈衝發生器(I)發出的正向超聲脈衝的作用下，氣泡邊界層會失去穩定使得氣泡破裂，伴隨著溫度的上升，放出內部氣體，產生的推力推動活塞出)，在活塞(6)上行過程中通過曲柄連杆機構推動輸出軸(7)，在活塞(6)經過排氣口(5)時，氣缸(11)內的氣體排出，氣缸(11)內的壓力恢復正常狀態，活塞(6)下行，形成一個循環，周而復始，實現氣泡聚集發動方法。
全文摘要
本發明公開了一種氣泡聚集發動機及其方法。它包括正負變換超聲波脈衝發生器、負壓超聲波脈衝發生器、液位傳感器、液體注入口、排氣口、活塞、輸出軸、氣泡聚集室、位置傳感器、發動機缸體、氣缸；氣泡聚集室底部設有正負變換超聲波脈衝發生器、負壓超聲波脈衝發生器，氣泡聚集室內灌裝有液體工質，氣泡聚集室一側內壁設有液位傳感器，氣泡聚集室另一側壁設有液體注入口，氣泡聚集室上部設有氣缸，氣缸側壁設有排氣口、位置傳感器，氣缸內設有活塞，活塞與輸出軸相連。本發明製造成本低、時間短、難度低，發動機小型輕量化，噪音小。並且不會排放出尾氣對環境造成汙染。過程溫和，發動機壽命長。
文檔編號F01K7/00GK103216280SQ201310128030
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月15日 優先權日2013年4月15日
發明者許滄粟, 謝陽 申請人:浙江大學