兩行程高壓空氣發動機的製作方法

2023-07-24 06:43:46

專利名稱：兩行程高壓空氣發動機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於發動機技術領域，特別涉及由液態空氣汽化成高壓空氣為 動力源的一種兩行程高壓空氣發動機；最適合用於汽車用的發動機。
背景技術：
目前，國內外用於交通運輸的發動機，廣泛採用燃油發動機，普遍均以石 油產品作為燃料；隨著長期的開採，石油產品越來越稀缺以致造成能源緊張， 它不僅價格飛漲而且還嚴重汙染空氣。因此尋找新的能源和研究開發適合該新 能源的發動機是十分必要的。 發明內容
本實用新型旨在為了避免上述技術中存在的缺點和不足之處，而提供不僅 設計科學合理，結構緊湊，既具有取之不盡用之不竭的動力源，又能替代燃油 發動機，而且具有不汙染空氣以及使用十分安全方便的一種兩行程高壓空氣發 動機。
本實用新型的目的是採用如下的技術方案實現的所述的兩行程高壓空氣 發動機，其特徵在於它是以液態空氣經蒸發汽化成的高壓空氣為動力源的兩 行程高壓空氣發動機；其結構由液態空氣的汽化裝置和活塞式主機組成，所述 的液態空氣的汽化裝置，按液態空氣蒸發汽化製成高壓空氣的流程的先後順序 由保溫儲液箱、壓力控制閥、高壓柱塞泵、高壓止回閥、換熱蒸發器和高壓空 氣罐排列組成，它們裝設在活塞式主機的外側四周；保溫儲液箱底部以管路與 壓力控制閥中的閥門的進口連通相接，閥門的出口以管路與高壓柱塞泵的進口 連通相接，高壓柱塞泵的出口以管路與高壓止回閥的進口連通相接，高壓止回 閥的出口以管路與換熱蒸發器中的蛇形管的進口連通相接，蛇形管的出口以管 路與高壓空氣罐連通相接；高壓空氣罐以管路與壓力控制閥中的殼體連通相接， 高壓空氣罐上的出口管與活塞式主機的缸蓋內連通相接；所述的活塞式主機由 缸體、氣閥板、氣閥芯、缸蓋、高壓空氣室、活塞、連杆、曲軸、排氣管裝置、 飛輪功率輸出輪組成；在缸體頂面密封連接氣閥板，氣閥板頂面密封連接缸蓋， 使缸蓋內構成高壓空氣室，在高壓空氣室內裝設由凸輪副驅動氣閥芯的開關機
構；在缸體內裝設上、下運行的活塞，該活塞經過連杆驅動支承在曲軸箱內可 旋轉的曲軸，曲軸的一軸端上裝功率輸出輪，曲軸的另一軸端上裝飛輪，飛輪 側的曲軸段與高壓柱塞泵之間的曲軸段上裝驅動高壓柱塞泵的凸輪副機構；並 沿活塞處於下止點上面的缸體外圓周面上裝設排氣管裝置。
所述的保溫儲液箱由雙層真空套殼體、進口、進口蓋、保溫層、排氣口和 排渣口組成，在雙層真空套殼體的外部包覆保溫層，雙層真空套殼體頂部的一 側設有添加液態空氣的進口，進口上有進口蓋；雙層真空套殼體頂部的另一側 設有排氣口 ；雙層真空套底面一側設有排渣口 。
所述的壓力控制閥由殼體、小活塞、彈簧和閥門組成，在殼體內裝可上、 下運行的小活塞，小活塞的體內杆段上套裝彈簧，在小活塞的伸出體外的杆端 與閥門內的閥頭連接。當高壓空氣罐的高壓空氣壓力大於彈簧彈力時，就使小 活塞向下運行使閥內的閥頭關閉，反之當高壓空氣罐的高壓空氣壓力小於彈簧 彈力時閥就開啟。
所述的換熱蒸發器由箱體、蛇形管、吸熱片、進口和出口組成，在箱體內 置入有進口和出口的蛇形管，在蛇形管的外周面上排列分布若干個吸熱片。
所述的高壓空氣罐由罐體、限壓安全閥、逆止閥、針閥、加壓口和壓力表 組成，在罐體的頂部以管路連接逆止閥的一端，逆止閥的另一端以管路連接針 閥的一端，針閥的另一端設有加壓口；在罐體的頂部還裝設限壓安全閥和壓力 表，所述的壓力表還可以用管路安裝在操作室內。當罐內的高壓空氣壓力超壓 時，限壓安全閥就會自行排氣，保證高壓空氣罐的安全工作。
所述的由凸輪副驅動氣閥芯的開關機構由小曲軸、氣閥芯、頂杆、彈簧、 從動杆和凸輪組成，與氣閥芯在氣閥板閥口內的開關高度相對應的缸蓋的內壁 上裝設小曲軸，小曲軸的一軸端伸露在蓋外，氣閥芯的連杆連接在小曲軸的拐 段上，與小曲軸伸露軸端位置相對應的曲軸的軸段上連接凸輪，使從動杆頂段 套入內裝彈簧的頂杆的一端內，頂杆的另一端與小曲軸伸露軸端相觸接，靠彈 簧的彈力使從動杆的底面緊靠在凸輪端面上。當凸輪隨曲軸轉動時，通過從動 杆有節湊地觸頂小曲軸伸露軸端，就使小曲軸帶動氣閥芯實現在氣閥板閥口內 的開啟與關閉。
所述的驅動高壓泵的凸輪副機構由高壓柱塞泵、彈簧、彈簧擋墊、從動 杆和I #凸輪組成，在高壓柱塞泵上連接從動杆的一端，於該端上套裝彈簧和 彈簧擋墊，從動杆的另一端靠彈簧的彈力使從動杆的底面緊靠在I #凸輪端面
上，I #凸輪裝於曲軸軸段上。當凸輪隨曲軸轉動時，通過從動杆驅動高壓柱 塞泵工作。
所述的排氣管裝置由排氣孔、排出管和總收氣管組成，在下止點以上的缸 體外圓周面上設有帶排出管的總收氣管，在總收氣管內的缸壁上分布設有若干 個排氣孔。
所述的高壓空氣的壓力為8Mpa以上。
所述的活塞式主機，在啟動時由蓄電箱作為直流電機的電源，帶動齒輪副 驅動曲軸於以起動。
本實用新型的原理分述於下
人所共知，在活塞式的主機中，當活塞在缸體內運行至最高頂點時稱為上
止點，運行至最低點時稱為下止點，也就是曲軸從0。(下止點)運行到180° (上止點)為一個行程或稱為一個衝程，曲軸再從180。(上止點)運行到360 ° (下止點)也為一個行程或稱為一個衝程。活塞式主機在工作前的啟動，是 用蓄電箱作為直流電機的電源，帶動裝於飛輪外側面上的齒輪副驅動曲軸於以 起動。起動後，活塞由下止點向上止點運動，缸內空氣被壓縮，缸內氣壓增至3 5Mpa，也就完成壓縮衝程，此時氣閥芯從氣閥板閥口內開啟，來自高壓空氣罐 中壓力為8 15Mpa的高壓空氣急速進入缸內，並推動活塞向下止點運動，也就 是做功衝程，此時就可通過曲軸上的功率輸出輪輸出功率；當活塞向下止點運 行時，處於活塞下部缸體內具有壓力的氣體，伴隨著活塞的下行，從分布於缸 壁上的排氣孔中排出經總收氣管的排出管排出機外；直至活塞到達下止點時， 但缸體內仍保持一個大氣壓的空氣；由於受到飛輪的慣性作用，使活塞由下止 點又向上支點運行，又進入下一個壓縮衝程；也就是曲軸在360。的一個工作循 環內有壓縮和做功兩個衝程，如此周而復始地工作。因此，只要供給高壓空氣， 活塞就不斷地在缸內上下運行作功，就帶動曲軸一個工作循環連著一個工作循 環不停地工作，而實現本實用新型的向外輸出功率。綜以上所採取的技術方案， 實現本實用新型的目的。
與現有技術相比，本實用新型不僅設計科學合理，結構緊湊，既具有取之
不盡
用之不竭的動力源，又能替代燃油發動機，而且具有不汙染空氣以及使用十分 安全方便等優點。


本實用新型共有二幅附圖。其中
附圖1是本實用新型的具體實施例的結構示意附圖2是圖1中沿A—A線的剖視圖。
圖中1、殼體，2、進口， 3、進口蓋，4、保溫層，5、排氣口， 6、 直通閥，7、閥門，8、彈簧，9、小活塞，10、殼體，11、管路，12、 高壓柱塞泵，13、彈簧，14、高壓止回閥，15、進口， 16、蛇形管，17、 吸熱片，18、箱體，19、出口， 20、罐體，21、限壓安全閥，22、逆止閥，23、 加壓口， 24、針閥，25、出口管，26、缸蓋，27、小曲軸，28、氣閥芯，29、 高壓空氣室，30、氣闊板，31、活塞，32、缸體，33、排氣管，34、排氣孔35、 連杆，36、曲軸，37、飛輪，38、功率輸出輪，39、頂杆，40、彈簧，41、從 動杆，42、凸輪，43、彈簧擋墊，44從動杆，45、 I #凸輪，46、排出管，47、 進口， 48、出口， 49、排渣口， 50、壓力表，51、直流電機，52、齒輪副。
具體實施方式

圖l、 2所示是本實用新型的具體實施例；它是安裝在汽車上的兩行程高壓 空氣發動機，它是以液態空氣經蒸發汽化成的高壓空氣為動力源的兩行程高壓
空氣發動機；其結構由液態空氣的汽化裝置和活塞式主機組成，所述的液態空 氣的汽化裝置，按液態空氣蒸發汽化製成高壓空氣的流程的先後順序由保溫儲 液箱、Hi力控制閥、高壓柱塞泵12、高壓止回閥14、換熱蒸發器和高壓空氣罐 排列組成，它們裝設在活塞式主機的外側四周；所述的保溫儲液箱由不鏽鋼製 的雙層真空套殼體1、進口 2、進口蓋3、發泡塑料制的保溫層4、排氣口 5和 排渣口49組成，保溫儲液箱底部以管路與由殼體IO、小活塞9、彈簧8和閥門 7組成的壓力控制閥中的閥門7的進口連通相接，並在保溫儲液箱至高壓柱塞泵 12的進口之間的管路上包覆發泡塑料制的保溫層，以及在保溫儲液箱至壓力控 制閥進口之間的管路上裝有直通閥6;閥門7的出口以管路與高壓柱塞泵12的 進口 47連通相接，高壓柱塞泵12的出口 48以管路與高壓止回閥14的進口連 通相接；高壓止回閥14的出口以管路與換熱蒸發器中的蛇形管16的進口 15連 通相接，蛇形管16的出口 19以管路與由不鏽鋼製的罐體20、限壓安全閥21、 逆止閥22、針閥24、加壓口 23和壓力表50組成的高壓空氣罐連通相接；所述 的換熱蒸發器由不鏽鋼製的箱體18、蛇形管16、吸熱片17、進口 15和出口 19
組成；高壓空氣罐以管路11與壓力控制閥中的殼體10連通相接，高壓空氣罐 上的出口管25與活塞式主機的缸蓋26內連通相接；所述的活塞式主機由缸體 32、氣閥板30、氣閥芯28、缸蓋26、高壓空氣室29、活塞31、連杆35、曲軸 36、排氣管裝置、飛輪37和功率輸出輪38組成；在缸體32頂面密封連接氣閥 板30，氣閥板30頂面密封連接缸蓋26，使缸蓋26內構成高壓空氣室29，在高 壓空氣室29內裝設由小曲軸27、氣閥芯28、頂杆39、彈簧40、從動杆41和 凸輪42組成的凸輪副驅動氣閥芯的開關機構；在缸體32內裝設上、下運行的 活塞31，該活塞31經過連杆35驅動支承在曲軸箱內可旋轉的曲軸36，曲軸36 的一軸端上裝功率輸出輪38，曲軸36的另一軸端上裝飛輪37，飛輪37側的曲 軸段與高壓柱塞泵12之間的曲軸36軸段上裝由高壓柱塞泵12、彈簧13、彈簧 擋墊43、從動杆44和I #凸輪45組成的驅動高壓柱塞泵的凸輪副機構；並沿 活塞31處於下止點上面的缸體32外圓周面上裝設由排氣孔34、排出管46和總 收氣管33組成的排氣管裝置；而活塞式主機在工作前的啟動，是用蓄電箱作為 直流電機51的電源，帶動裝於飛輪37外側面上的齒輪副52驅動曲軸36於以 起動。
本實用新型中的液態空氣儲存在保溫儲液箱的殼體1內，當高壓空氣罐內 的高壓空氣壓力達不到活塞式主機要求時，此時壓力控制閥就像人的心臟一樣 通過高壓止回閥14輸送到換熱蒸發器的蛇形管16內，液態空氣在換熱蒸發器 中被蒸發汽化成高壓空氣，直接通過蛇形管16的出口 19進入高壓空氣罐的罐 體20內，當高壓空氣罐的罐體20內高壓空氣壓力達到活塞式主機要求時，壓 力控制閥就關閉；雖然這時高壓柱塞泵12和曲軸36 —起動作，但由於沒有液 態空氣輸送到換熱蒸發器內，因此就實現了控制高壓空氣罐的罐體20內的高壓 空氣壓力的目的；這時調節壓力控制閥，就可以使發動機的上限功率也隨著改 變，其中高壓止回閥14是用來防止高壓空氣回流至低壓的保溫儲液箱殼體1中。 本實用新型在添加液態空氣時，同時要將高壓空氣罐的罐體20內的高壓空氣容 量充分加足，以便活塞式主機開始啟動時使用；因為液態空氣在活塞式主機未 轉動前，是不可能進入換熱蒸發器中的蛇形管16內。
以上所述，僅為本實用新型的較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護 範圍並不局限於此，所有熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型公開的技術 範圍內，根據本實用新型的技術方案及其本實用新型的構思加以等同替換或改 變均應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1、一種兩行程高壓空氣發動機，其特徵在於它是以液態空氣經蒸發汽化成的高壓空氣為動力源的兩行程高壓空氣發動機；其結構由液態空氣的汽化裝置和活塞式主機組成，所述的液態空氣的汽化裝置，按液態空氣蒸發汽化製成高壓空氣的流程的先後順序由保溫儲液箱、壓力控制閥、高壓柱塞泵、高壓止回閥、換熱蒸發器和高壓空氣罐排列組成，它們裝設在活塞式主機的外側四周；保溫儲液箱底部以管路與壓力控制閥中的閥門(7)的進口連通相接，閥門(7)的出口以管路與高壓柱塞泵(12)的進口(47)連通相接，高壓柱塞泵(12)的出口(48)以管路與高壓止回閥(14)的進口連通相接，高壓止回閥(14)的出口以管路與換熱蒸發器中的蛇形管(16)的進口(15)連通相接，蛇形管(16)的出口(19)以管路與高壓空氣罐連通相接；高壓空氣罐以管路(11)與壓力控制閥中的殼體(10)連通相接，高壓空氣罐上的出口管(25)與活塞式主機的缸蓋(26)內連通相接；所述的活塞式主機由缸體(32)、氣閥板(30)、氣閥芯(28)、缸蓋(26)、高壓空氣室(29)、活塞(31)、連杆(35)、曲軸(36)、排氣管裝置、飛輪(37)和功率輸出輪(38)組成；在缸體(32)頂面密封連接氣閥板(30)，氣閥板(30)頂面密封連接缸蓋(26)，使缸蓋(26)內構成高壓空氣室(29)，在高壓空氣室(29)內裝設由凸輪副驅動氣閥芯(28)的開關機構；在缸體(32)內裝設上、下運行的活塞(31)，該活塞(31)經過連杆(35)驅動支承在曲軸箱內可旋轉的曲軸(36)，曲軸(36)的一軸端上裝功率輸出輪(38)，曲軸(36)的另一軸端上裝飛輪(37)，飛輪(37)側的曲軸(36)段與高壓柱塞泵(12)之間的曲軸段上裝驅動高壓柱塞泵(12)的凸輪副機構；並沿活塞(31)處於下止點上面的缸體(32)外圓周面上裝設排氣管裝置。
2、 按權利要求1所述的兩行程高壓空氣發動機，其特徵在於所述的保溫 儲液箱由雙層真空套殼體(1)、進口 (2)、進口蓋(3)、保溫層(4)、排氣口(5)和排渣口 (49)組成，在雙層真空套殼體(1)的外部包覆保溫層(4)， 雙層真空套殼體(1)頂部的一側設有添加液態空氣的進口 (2)，進口 (2)上 有進口蓋(3);雙層真空套殼體(1)頂部的另一側設有排氣口 (5);雙層真空 套底面一側設有排渣口 (49)。
3、 按權利要求1所述的兩行程高壓空氣發動機，其特徵在於所述的壓力 控制閥由殼體(10)、小活塞(9)、彈簧(8)和閥門(7)組成，在殼體(10) 內裝可上、下運行的小活塞(9)，小活塞(9)的體內杆段上套裝彈簧(8)，在 小活塞(9)的伸出體外的杆端與閥門(7)內的閥頭連接。
4、 按權利要求1所述的兩行程高壓空氣發動機，其特徵在於所述的換熱 蒸發器由箱體(18)、蛇形管(16)、吸熱片(17)、進口 (15)和出口 (19)組 成，在箱體(18)內置入有進口 (15)和出口 (19)的蛇形管(16)，在蛇形管(16)的外周面上排列分布若干個吸熱片(17)。
5、 按權利要求1所述的兩行程高壓空氣發動機，其特徵在於所述的高壓 空氣罐由罐體(20)、限壓安全閥(21)、逆止閥(22)、針閥(24)、加壓口 (23) 和壓力表(50)組成，在罐體(20)的頂部以管路連接逆止閥(22)的一端， 逆止閥(22)的另一端以管路連接針閥(24)的一端，針閥(24)的另一端設 有加壓口 (23);在罐體(20)的頂部還裝設限壓安全閥(21)和壓力表(50)， 所述的壓力表(50)還可以用管路安裝在操作室內。
6、 按權利要求1所述的兩行程高壓空氣發動機，其特徵在於所述的由凸 輪副驅動氣閥芯(28)的開關機構由小曲軸(27)、氣閥芯(28)、頂杆(39)、 彈簧(40)、從動杆(41)和凸輪(42)組成，與氣閥芯(28)在氣閥板(30) 閥口內的開關高度相對應的缸蓋(26)的內壁上裝設小曲軸(27)，小曲軸(27) 的一軸端伸露在蓋外，氣閥芯(28)的連杆連接在小曲軸(27)的拐段上，與 小曲軸(27)伸露軸端位置相對應的曲軸(36)的軸段上連接凸輪(42)，使從 動杆(41)頂段套入內裝彈簧(40)的頂杆(39)的一端內，頂杆(39)的另 一端與小曲軸(27)伸露軸端相觸接，靠彈簧(40)的彈力使從動杆(41)的 底面緊靠在凸輪(42)端面上。
7、 按權利要求1所述的兩行程高壓空氣發動機，其特徵在於所述的驅動 高壓泵(12)的凸輪副機構由高壓柱塞泵(12)、彈簧(13)、彈簧擋墊(43)、 從動杆(44)和I #凸輪(45)組成，在高壓柱塞泵(12)上連接從動杆(44) 的一端，於該端上套裝彈簧(13)和彈簧擋墊(43)，從動杆(44)的另一端靠 彈簧(13)的彈力使從動杆(44)的底面緊靠在I #凸輪(45)端面上，I # 凸輪(45)裝於曲軸(36)軸段上。
8、 按權利要求1所述的兩行程高壓空氣發動機，其特徵在於所述的排氣 管裝置由排氣孔(34)、排出管(46)和總收氣管(33)組成，在下止點以上的缸體外圓周面上設有帶排出管(46)的總收氣管(33)，在總收氣管(33)內的 缸壁上分布設有若干個排氣孔(34)。
9、 按權利要求1所述的兩行程高壓空氣發動機，其特徵在於所述的高 壓空氣的壓力為8Mpa以上。
10、 按權利要求1所述的兩行程高壓空氣發動機，其特徵在於所述的活 塞式主機，在啟動時由蓄電箱作為直流電機(51)的電源，帶動裝於飛輪(37) 外側面上的齒輪副(52)驅動曲軸(36)於以起動。
專利摘要本實用新型屬於發動機技術領域，特別涉及由液態空氣汽化成高壓空氣為動力源的一種兩行程高壓空氣發動機；其特徵在於它是以液態空氣經蒸發汽化成的高壓空氣為動力源的兩行程高壓空氣發動機；其結構包括按液態空氣蒸發汽化製成高壓空氣的流程的先後順序由保溫儲液箱、壓力控制閥、高壓泵、高壓止回閥、換熱蒸發器和高壓空氣罐組成的液態空氣的汽化裝置和由缸體、氣閥板、氣閥芯、缸蓋、高壓空氣室、活塞、連杆、曲軸、排氣管裝置、飛輪和功率輸出輪組成的活塞式主機組成。本實用新型不僅設計科學合理，結構緊湊，既具有取之不盡用之不竭的動力源，又能替代燃油發動機，而且具有不汙染空氣以及使用十分安全方便等優點。
文檔編號F01B17/04GK201209462SQ20082001341
公開日2009年3月18日 申請日期2008年6月11日 優先權日2008年6月11日
發明者徐敏勝 申請人:徐敏勝