多級壓縮氣體發動機及機動車的製作方法
2023-08-22 07:32:31 1
專利名稱：多級壓縮氣體發動機及機動車的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發動機，可安裝在陸地上有方向盤的大、中、小型客貨轎車、 鐵路列車、地鐵列車、船舶動力、航空動力等所有有行駛速度的動力機械上，屬於機械領域。
背景技術：
此前，本發明的發明人提出了一種申請號為200780030483. 8、發明名稱為組合式風氣發動機及機動車的中國專利申請。該發明的主要特點是分別設置獨立結構的多級壓縮氣體發動機和風阻發動機，可根據壓縮氣體的流速高、相對集中，而風阻氣流的流速低、相對分散的特點，分別有針對性地對葉輪、葉片進行優化設計，以使壓縮氣體和風阻氣流能夠更好地配合使用。但是，這種新型的以壓縮氣體作為動力的新能源汽車仍還有大量的技術工作要做。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是進一步提高壓縮氣體的使用效率。實現上述目的的技術方案一種多級壓縮氣體發動機，包括葉輪和裝設葉輪的至少一個葉輪室，所述葉輪包括第一葉輪和第二葉輪，所述第一葉輪和第二葉輪的周面上均具有複數個葉齒和位於葉齒兩側的側板，所述葉輪的周面上的葉齒與葉齒之間的兩側側板構成複數個工作腔，所述裝設葉輪的葉輪室的內表面與所述各工作腔構成能夠相對密封噴入氣體的複數個氣室，裝設第一葉輪的葉輪室上對應開設有用於向第一葉輪的葉齒上噴射壓縮氣體的第一級壓縮氣體噴入孔和用於噴出暫存在所述第一葉輪的各工作腔內的壓縮氣體的第一壓縮氣體排出孔，裝設第二葉輪的葉輪室上對應開設有用於向第二葉輪的葉齒上噴射壓縮氣體的第二壓縮氣體噴入孔和用於排出暫存在所述第二葉輪的各工作腔內的壓縮氣體的第二壓縮氣體排出孔，所述第一壓縮氣體噴出孔的輸出接第二壓縮氣體噴入孔。—種機動車，包括傳動軸和多級壓縮氣體發動機，所述多級壓縮氣體發動機包括葉輪和裝設葉輪的至少一個葉輪室，所述葉輪包括第一葉輪和第二葉輪，所述第一葉輪和第二葉輪的周面上均具有複數個葉齒和位於葉齒兩側的側板，所述葉輪的周面上的葉齒與葉齒之間的兩側側板構成複數個工作腔，所述裝設葉輪的葉輪室的內表面與所述各工作腔構成能夠相對密封噴入氣體的複數個氣室，裝設第一葉輪的葉輪室上對應開設有用於向第一葉輪的葉齒上噴射壓縮氣體的第一級壓縮氣體噴入孔和用於噴出暫存在所述第一葉輪的各工作腔內的壓縮氣體的第一壓縮氣體排出孔，裝設第二葉輪的葉輪室上對應開設有用於向第二葉輪的葉齒上噴射壓縮氣體的第二壓縮氣體噴入孔和用於排出暫存在所述第二葉輪的各工作腔內的壓縮氣體的第二壓縮氣體排出孔，所述第一壓縮氣體噴出孔的輸出接第二壓縮氣體噴入孔，所述多級壓縮氣體發動機輸出的動力傳動機動車的傳動軸。進一步地，所述至少一個葉輪室包括各自獨立的第一葉輪室和第二葉輪室，所述第一葉輪對應裝設在第一葉輪室內，所述第二葉輪對應裝設在第二葉輪室內。進一步地，所述至少一個葉輪室為一個葉輪室，所述第一葉輪和第二葉輪為整體加工而成的連體結構，所述第一葉輪和第二葉輪裝設在所述葉輪室內。進一步地，所述第一葉輪的和第二葉輪具有不同尺寸的直徑，所述葉輪室內具有與所裝設的第一葉輪的和第二葉輪相吻合的不同尺寸的內徑，以使葉輪室的內表面能夠相對密封第一葉輪的工作腔內的壓縮氣體和第二葉輪的工作腔內的壓縮氣體。進一步地，所述第一葉輪和第二葉輪裝共軸裝設在同一動力輸出軸上。進一步地，所述第二葉輪的直徑大於所述第一葉輪的直徑。進一步地，所述第二葉輪的厚度大於所述第一葉輪的厚度。進一步地，所述第一壓縮氣體噴出孔的直徑是第一級壓縮氣體噴入孔的直徑的 2 10倍，所述第二壓縮氣體排出孔的直徑是第二壓縮氣體噴入孔的直徑的2 10倍，所述第二壓縮氣體噴入孔的直徑不小於所述第一壓縮氣體噴出孔的直徑。進一步地，至少在第一葉輪所對應的葉輪室的內表面上開設有沿轉動周面設置的、與所述第一級壓縮氣體噴入孔相通的噴氣導入槽。進一步地，所述噴氣導入槽的長度大於兩個相鄰葉齒之間的距離。進一步地，所述葉輪室的內表面上開設有與轉軸軸線平行的排氣導出槽，所述排氣導出槽連接壓縮氣體排出孔。進一步地，所述噴氣導入槽未端與相鄰的排氣導出槽之間的距離大於兩個相鄰葉齒之間的距離。一種左右對稱裝設有上述多級壓縮氣體發動機的壓縮氣體發動機，所述對稱的左右多級壓縮氣體發動機共軸裝設在同一動力輸出軸上。在本發明中，「多級壓縮氣體發動機」可以是兩級或兩級以上的壓縮氣體發動機， 其中，壓縮氣體對前一級葉輪作功後排出並進入下一級葉輪繼續作功。採用上述技術方案，本實用新型有益的技術效果在於通過設置第一葉輪和第二葉輪，將壓縮氣體對第一葉輪作功後沒有用盡的的壓縮氣體接入第二葉輪繼續二次作功，提高了壓縮氣體的能量利用率。另外，通過二次作功，不但提高了壓縮氣體的能量利用率，同時又起到了很好的消
音作用。採用左右對稱結構的壓縮氣體發動機，能夠使壓縮氣體發動機工作時的受力均衡性更好。通過設置噴氣導入槽，噴氣導入槽的長度至少大於兩個相鄰葉齒間距離，可以通過一個進氣孔同時對兩個以上的葉齒作功，提高發動機的動力性能。通過設置排氣導出槽，可以順利地將對葉輪作功後的氣體及時地排出。通過將噴氣導入槽未端與最近的排氣導出槽之間的距離設置成大於兩個相鄰的葉齒間距離，可以防止剛噴入的氣體直接從排氣導出槽排出。
圖1是一種多級壓縮氣體發動機的結構示意圖。圖2是圖1中第一級壓縮氣體發動機的結構示意圖。[0030]圖3是圖2中葉輪室的局部結構放大示意圖。圖4是另一種多級壓縮氣體發動機的結構示意圖。圖5是又一種多級壓縮氣體發動機的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的描述實施例一、一種機動車，如圖1至圖3所示，包括呈左右對稱結構的兩級壓縮氣體發動機和傳動軸19，其中，左側的兩級壓縮氣體發動機和右側的兩級壓縮氣體發動機結構相同。以左側的兩級壓縮氣體發動機為例，包括第一級壓縮氣體發動機1和第二級壓縮氣體發動機2。第一級壓縮氣體發動機1包括第一葉輪20和第一葉輪室15，第二級壓縮氣體發動機2包括第二葉輪沈和第二葉輪室25，左右多級壓縮氣體發動機共軸裝設在同一轉軸 3上，多級壓縮氣體發動機產生的動力經轉軸3、離合器5傳動機動車的傳動軸19。除了葉輪的直徑和葉齒參數不同而外，第一級壓縮氣體發動機1與第二級壓縮氣體發動機2的結構相同。下面以第一級壓縮氣體發動機1為例詳細描述壓縮氣體發動機的結構如圖2和圖3所示，第一級壓縮氣體發動機1包括葉輪室15、通過轉軸3裝設於葉輪室15內的葉輪20，葉輪室15上開設有三組對稱設置的用於向葉輪20的葉齒16上噴射壓縮氣體的第一壓縮氣體噴入孔11和三組對稱設置的第一壓縮氣體排出孔12，第一壓縮氣體噴入孔11上裝設噴嘴17，葉輪20的周面上具有複數個等分設置的葉齒16和位於葉齒 16兩側的側板23，葉輪20的周面上的葉齒16與葉齒之間的兩側側板23構成複數個工作腔22，裝設葉輪20的葉輪室15的內表面與各工作腔22構成能夠相對密封從第一壓縮氣體噴入孔11噴入氣體的複數個氣室，當暫存有壓縮氣體的工作腔22轉動到第一壓縮氣體排出孔12所在的位置時，工作腔22內的壓縮氣體經第一壓縮氣體排出孔12向外噴射作功， 進一步推動葉輪20動轉。第一級葉輪室15上的第一壓縮氣體排出孔12與第二級葉輪室 25上的第二壓縮氣體噴入孔21相通。由於噴入第一級壓縮氣體發動機1的壓縮氣體壓力大，進入第二級壓縮氣體發動機2的壓縮氣體壓力減弱。因此，相對來說，設計成第一級壓縮氣體發動機1的葉輪20的直徑小，第二級壓縮氣體發動機2的葉輪直徑大，以增大第二級壓縮氣體發動機2的葉齒葉面。為了使氣體順暢，第一級壓縮氣體排出孔的直徑是第一級壓縮氣體噴入孔的2至10 倍，第二級壓縮氣體排出孔的直徑是第二級壓縮氣體噴入孔的2至10倍，可根據需要靈活設置。為了提高動力性能，在葉輪室15的內表面上開設有沿轉動周面設置的、與第一級壓縮氣體噴入孔11相通的噴氣導入槽13 (如圖3所示)，接近第一級壓縮氣體噴入孔11時的噴氣導入槽深而寬，遠離第一級壓縮氣體噴入孔11時的噴氣導入槽淺而窄，噴氣導入槽 13的長度大於兩個相鄰葉齒16之間的距離L (標號18)，使得從噴氣導入槽13噴出的壓縮氣體同時作用於二個或兩個以上的葉齒16上，大大提高了發動機的動力性能。另外，為了加大噴氣力度，本實施例同一噴氣導入槽13與兩個噴嘴17相通。在葉輪室15的內表面上開設有與轉軸軸線平行的排氣導出槽14，排氣導出槽14 與第一壓縮氣體排出孔12相通。為了更好的排氣，排氣導出槽14的寬度與葉輪20的寬度
基本相一致。[0039]為了防止漏氣，避免剛噴入的氣體直接從排氣導出槽14排出，噴氣導入槽13未端與最近的排氣導出槽14之間的距離應大於兩個相鄰葉齒之間的距離L。實施例二、另一種壓縮氣體發動機，如圖4所示，包括左側的兩級壓縮氣體發動機和右側的兩級壓縮氣體發動機。左側的兩級壓縮氣體發動機是第一壓縮氣體發動機100，右側的兩級壓縮氣體發動機是第二壓縮氣體發動機200。第一壓縮氣體發動機100和第二壓縮氣體發動機200結構相同，呈左右對稱結構。第一壓縮氣體發動機100與第二壓縮氣體發動機200共軸裝設在轉軸118上，通過軸承108和花鍵套117連接。左右兩側的兩級壓縮氣體發動機產生的動力經轉軸118輸出，用於傳動機動車的傳動軸。以第一壓縮氣體發動機100為例，第一壓縮氣體發動機100包括葉輪室103、通過轉軸118裝設於葉輪室103內的第一葉輪104和第二葉輪102。葉輪室103內具有與所裝設的第一葉輪104和第二葉輪102的直徑相吻合的不同尺寸的內徑，以使葉輪室103的內表面能夠相對密封第一葉輪104的工作腔內的壓縮氣體和第二葉輪102的工作腔內的壓縮氣體。葉輪室103上分別設置有向第一葉輪104噴入壓縮氣體的第一壓縮氣體噴入孔106、 從第一葉輪104噴出壓縮氣體的第一壓縮氣體噴出孔111、向第二葉輪102噴入壓縮氣體的第二壓縮氣體噴入孔114、從第二葉輪102排出壓縮氣體的第二壓縮氣體排出孔101。第一壓縮氣體噴出孔111經管道112連通第二壓縮氣體噴入孔114，用以將從第一葉輪104噴出的壓縮氣體接入第二葉輪102繼續作功。第一葉輪104的轉動周面上具有複數個等分設置的葉齒110和位於葉齒110右側的側板107，第二葉輪102的轉動周面上具有複數個等分設置的葉齒115、位於葉齒115左側的側板105和位於葉齒115右側的側板113，通過側板113將第一葉輪104和第二葉輪 102的氣路隔離。第一葉輪104上的葉齒110結構和第二葉輪102上的葉齒115結構同實施例一。第一葉輪104的轉動周面上的葉齒110與前後葉齒110之間的兩側側板(107、113) 構成複數個工作腔109，裝設第一葉輪104的葉輪室103的內表面與各工作腔109構成能夠相對密封噴入的壓縮氣體的複數個氣室。第二葉輪102的轉動周面上的葉齒115與前後葉齒115之間的兩側側板(105、113)構成複數個工作腔116，裝設第二葉輪102的葉輪室103 的內表面與各工作腔116構成能夠相對密封從第二壓縮氣體噴入孔114噴入氣體的複數個氣室。工作時，從第一壓縮氣體噴入孔106向第一葉輪104的葉齒110上噴入壓縮氣體推動第一葉輪104，同時噴入的壓縮氣體暫存於各工作腔109中，當暫存有壓縮氣體的工作腔109轉動到第一壓縮氣體排出孔111所在的位置時，工作腔109內的壓縮氣體經第一壓縮氣體排出孔111向外噴射作功，進一步推動第一葉輪104動轉。與此同時，由於葉輪室 103上的第一壓縮氣體排出孔111與第二壓縮氣體噴入孔114相通，從第一壓縮氣體排出孔 111排出的壓縮氣體經第二壓縮氣體噴入孔114繼續推動第二葉輪102的葉齒115轉動作功。同時，噴入的壓縮氣體暫存於各工作腔116中，當暫存有壓縮氣體的工作腔116轉動到第二壓縮氣體排出孔101所在的位置時，工作腔116內的壓縮氣體經第二壓縮氣體排出孔 101向外噴射作功，進一步推動第二葉輪102轉動作功。另外，由於噴入第一葉輪104的壓縮氣體壓力大，進入第二葉輪102的壓縮氣體壓力減弱。因此，相對來說，設計成第一葉輪104的直徑小於第二葉輪102的直徑，以增大第二葉輪102上的葉齒的受力面積。為了使氣體順暢，第一壓縮氣體排出孔119的直徑是第一壓縮氣體噴入孔106的2 10倍，第二壓縮氣體排出孔101的直徑是第二壓縮氣體噴入孔121的2 10倍，可根據需要靈活設置。特別地，由於壓縮氣體發動機的轉速要求高(3000-15000轉/分鐘)，若是單獨加工第一葉輪104和第二葉輪102，由於加工精度的誤差，難以保證兩者的同心度(共軸性能)，而且加工工藝複雜，加工成本高。為了提高葉輪的同心度、簡化加工工藝，第一葉輪 104和第二葉輪102採用整體加工而成的連體結構。第二壓縮氣體發動機200包括葉輪室205、第三葉輪204和第四葉輪202。第二壓縮氣體發動機200除了標號與第一壓縮氣體發動機100不同外，第一壓縮氣體發動機200 的結構與第一壓縮氣體發動機100的結構相(從略)。實施例三、又一種多級壓縮氣體發動機，如圖5所示，包括左側的兩級壓縮氣體發動機和右側的兩級壓縮氣體發動機。左側的兩級壓縮氣體發動機是第一壓縮氣體發動機 300，右側的兩級壓縮氣體發動機是第二壓縮氣體發動機400。第一壓縮氣體發動機300和第二壓縮氣體發動機400結構相同，呈左右對稱結構。第一壓縮氣體發動機100與第二壓縮氣體發動機200共軸裝設在轉軸318上，通過軸承308和花鍵套317連接。左右兩側的兩級壓縮氣體發動機產生的動力經轉軸318輸出，用於傳動機動車的傳動軸。以第一壓縮氣體發動機300為例，第一壓縮氣體發動機300包括葉輪室303、通過轉軸318裝設於葉輪室303內的第一葉輪304和第二葉輪302。葉輪室303具有與裝設的第一葉輪104和第二葉輪102的直徑相吻合的內徑，以使葉輪室303的內表面能夠相對密封第一葉輪304和第二葉輪302的工作腔內的壓縮氣體。葉輪室303上分別設置有向第一葉輪304噴入壓縮氣體的第一壓縮氣體噴入孔306、從第一葉輪304噴出壓縮氣體的第一壓縮氣體噴出孔311、向第二葉輪302噴入壓縮氣體的第二壓縮氣體噴入孔314、從第二葉輪 302排出壓縮氣體的第二壓縮氣體排出孔301。第一壓縮氣體噴出孔311經管道312連通第二壓縮氣體噴入孔314，用以將從第一葉輪304噴出的壓縮氣體接入第二葉輪302繼續作功。第一葉輪304的轉動周面上具有複數個等分設置的葉齒310和位於葉齒310右側的側板307，第二葉輪302的轉動周面上具有複數個等分設置的葉齒315、位於葉齒315左側的側板305和位於葉齒315右側的側板313，通過側板313將第一葉輪304和第二葉輪 302的氣路隔離。第一葉輪304上的葉齒310結構和第二葉輪302上的葉齒315結構同實施例一。第一葉輪304的轉動周面上的葉齒310與前後葉齒310之間的兩側側板(307、313) 構成複數個工作腔309，裝設第一葉輪304的葉輪室303的內表面與各工作腔309構成能夠相對密封噴入的壓縮氣體的複數個氣室。第二葉輪302的轉動周面上的葉齒315與前後葉齒315之間的兩側側板(305、31；3)構成複數個工作腔316，裝設第二葉輪302的葉輪室303 的內表面與各工作腔316構成能夠相對密封從第二壓縮氣體噴入孔314噴入氣體的複數個氣室。本實施例與實施例二的不同之處在於在實施例二中，第一葉輪204和第二葉輪 202的寬度相同，但第一葉輪204和第二葉輪202的直徑不同，其中第二葉輪202的直徑大於第一葉輪204的直徑，通過增大第二葉輪202直徑的途徑，以增大第二葉輪102上的葉齒的受力面積。葉輪室103內具有與所裝設的第一葉輪104和第二葉輪102的直徑相吻合的不同尺寸的內徑。而在本實施例中，第一葉輪304和第二葉輪302的直徑相同，第二葉輪302的寬度大於第一葉輪204，通過增大第二葉輪302寬度的途徑，以增大第二葉輪302上的葉齒的受力面積。葉輪室303內裝設第一葉輪304和第二葉輪302的內徑相同。 本實施例的工作過程同實施例二(從略)。
權利要求1.多級壓縮氣體發動機，包括葉輪和裝設葉輪的至少一個葉輪室，其特徵在於所述葉輪包括第一葉輪和第二葉輪，所述第一葉輪和第二葉輪的周面上均具有複數個葉齒和位於葉齒兩側的側板，所述葉輪的周面上的葉齒與葉齒之間的兩側側板構成複數個工作腔， 所述裝設葉輪的葉輪室的內表面與所述各工作腔構成能夠相對密封噴入氣體的複數個氣室，裝設第一葉輪的葉輪室上對應開設有第一壓縮氣體噴入孔和第一壓縮氣體排出孔，裝設第二葉輪的葉輪室上對應開設有第二壓縮氣體噴入孔和第二壓縮氣體排出孔，所述第一壓縮氣體噴出孔的輸出接第二壓縮氣體噴入孔。
2.根據權利要求1所述的多級壓縮氣體發動機，其特徵在於所述至少一個葉輪室包括各自獨立的第一葉輪室和第二葉輪室，所述第一葉輪對應裝設在第一葉輪室內，所述第二葉輪對應裝設在第二葉輪室內。
3.根據權利要求1所述的多級壓縮氣體發動機，其特徵在於所述至少一個葉輪室為一個葉輪室，所述第一葉輪和第二葉輪為整體加工而成的連體結構，所述第一葉輪和第二葉輪裝設在所述葉輪室內。
4.根據權利要求3所述的多級壓縮氣體發動機，其特徵在於所述第一葉輪的和第二葉輪具有不同尺寸的直徑，所述葉輪室內具有與所裝設的第一葉輪的和第二葉輪相吻合的不同尺寸的內徑，以使葉輪室的內表面能夠相對密封第一葉輪的工作腔內的壓縮氣體和第二葉輪的工作腔內的壓縮氣體。
5.根據權利要求1-4任意一項權利要求所述的多級壓縮氣體發動機，其特徵在於至少在第一葉輪所對應的葉輪室的內表面上開設有沿轉動周面設置的、與所述第一壓縮氣體噴入孔相通的噴氣導入槽。
6.根據權利要求1-4任意一項權利要求所述的多級壓縮氣體發動機，其特徵在於所述第二葉輪的直徑大於所述第一葉輪的直徑。
7.根據權利要求1-4任意一項權利要求所述的多級壓縮氣體發動機，其特徵在於所述第二葉輪的厚度大於所述第一葉輪的厚度。
8.根據權利要求1-4任意一項權利要求所述的多級壓縮氣體發動機，其特徵在於所述第一壓縮氣體噴出孔的直徑是第一壓縮氣體噴入孔的直徑的2 10倍，所述第二壓縮氣體排出孔的直徑是第二壓縮氣體噴入孔的直徑的2 10倍，所述第二壓縮氣體噴入孔的直徑不小於所述第一壓縮氣體噴出孔的直徑。
9.一種壓縮氣體發動機，包括左右對稱的多級壓縮氣體發動機，所述多級壓縮氣體發動機採用權利要求1-4任意一項所述的結構，所述左右對稱的多級壓縮氣體發動機共軸裝設在同一動力輸出軸上。
10.一種裝有權利要求1-4任意一項權利要求所述的多級壓縮氣體發動機的機動車， 所述多級壓縮氣體發動機輸出的動力傳動機動車的傳動軸。
專利摘要本實用新型公開了一種多級壓縮氣體發動機，包括葉輪和裝設葉輪的至少一個葉輪室，所述葉輪包括第一葉輪和第二葉輪，所述第一葉輪和第二葉輪的周面上的葉齒與葉齒之間的兩側側板構成複數個工作腔，所述裝設葉輪的葉輪室的內表面與所述各工作腔構成能夠相對密封噴入氣體的複數個氣室，裝設第一葉輪的葉輪室上對應開設有第一壓縮氣體噴入孔和第一壓縮氣體排出孔，裝設第二葉輪的葉輪室上對應開設有第二壓縮氣體噴入孔和第二壓縮氣體排出孔，所述第一壓縮氣體噴出孔的輸出接第二壓縮氣體噴入孔。本實用新型還公開了裝有上述壓縮氣體發動機的機動車。採用本實用新型，能充分提高壓縮空氣的能量使用效率。
文檔編號F01D15/02GK201934144SQ20102057520
公開日2011年8月17日 申請日期2010年10月25日 優先權日2010年6月13日
發明者叢洋 申請人:叢洋