CN203515675U - 无燃发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无燃发动机，包括能量转换泵、前级正压管道、前级负压管道、前级正压控制阀、前级负压控制阀、正压自开自闭定向阀、负压自开自闭定向阀、泵轮、启动电机轮、正压能量罐、负压能量罐、后级正压管道、后级负压管道、后级正压控制阀、后级负压控制阀、同步分配器、主机、传动轮、动力输出轮，由能量转换泵进行正、负压能量的循环转换，以液压油等非燃物质作为承压介质来承载正、负压能量并全部参与做功，因而没有能量损失，主机没有动力损耗，还可实现剩余动力的输出，其有益效果是运行成本低，节约现有机械动力能源；承压介质来源广且方便经济；整机工作时无环境污染、噪音小；应用领域广泛，可产生显著的经济和社会效益。

Description

无燃发动机

技术领域

本实用新型涉及一种发动机，特别是一种不使用燃油、电力及天然气等现有能源的无燃发动机。

背景技术

现有发动机必须使用燃油、电力、天然气或核能源等能源才能运转，不仅会大量消耗有限的能源，而且运行成本高，还会严重污染环境。

实用新型内容

为缓解我国能源日趋匮乏的局面，降低发动机的运行成本，加强环境保护，本实用新型提供一种无燃发动机。

本实用新型的技术方案是，无燃发动机包括能量转换泵、前级正压管道、前级负压管道、前级正压控制阀、前级负压控制阀、正压自开自闭定向阀、负压自开自闭定向阀、泵轮、启动电机轮、正压能量罐、负压能量罐、后级正压管道、后级负压管道、后级正压控制阀、后级负压控制阀、同步分配器、主机、传动轮、动力输出轮，能量转换泵的输出端连接前级正压管道的一头，能量转换泵的输入端连接前级负压管道的一头，能量转换泵的轴上滑动安装有泵轮，泵轮与启动电机轮或传动轮滑动啮合，前级正压管道中接有前级正压控制阀和正压自开自闭定向阀，前级正压管道的另一头连接在正压能量罐的输入端，前级负压管道中接有前级负压控制阀和负压自开自闭定向阀，前级负压管道的另一头连接在负压能量罐的输出端，正压能量罐的输出端连接后级正压管道的一头，负压能量罐的输入端连接后级负压管道的一头，在后级正压管道和后级负压管道中分别接有后级正压控制阀、后级负压控制阀，两管道末端还同时接有同步分配器，后级正压管道的另一头连接在主机的正压通道入口，后级负压管道的另一头连接在主机的负压通道入口，主机上安装有传动轮、动力输出轮。

所述正、负压能量罐顶部设置有压力指示仪表，负压能量罐上设置有承压介质加入口，在负压能量罐内加注有承压介质，承压介质可以是液压油、气体、水等非燃物质，承压介质的作用是承载能量转换泵生成的正、负压力能量，并可沿管道直抵主机内推动(吸动)活塞往复运动或推动(吸动)蜗轮旋转，进而形成正-负压力无损耗的良性循环，利用上述承压介质做压力能量的载体，在完成作功后其性质、量值不变，因而可反复循环利用。

所述能量转换泵是通过泵轮旋转生成正、负压力的关键装置，所生成的压力用以推动承压介质在高压状态下循环运行，能量转换泵从输入端将负压能量罐内的承压介质通过前级负压管道持续吸出而生成负压能量，再将负压能量在泵体内转换为正压能量，从其输出端通过前级正压管道持续压入正压能量罐，根据液(气)体在一定空间中流动时具有能量无损耗的特性，负压能量生成多少，正压能量也相应生成多少，故正、负压能量成正比，也即正、负压力值相等。

所述正、负压能量罐是储存正、负压能量的密闭金属容器，当能量转换泵从其输出端将正压能量压入正压能量罐中积蓄压力能量到设定值时，负压能量罐中的负压能量也达到相同的设定值，此时泵轮后移脱离启动电机轮后与传动轮啮合，正压能量再从正压能量罐的输出端通过后级正压管道作用于主机，负压能量再从负压能量罐的输入端通过后级负压管道作用于主机。

所述连接在正、负压管道中的控制阀主要用来控制压力能量存储和长时间停机、维修及更换零部件用，在发动机启动、运行时应在开启状态，控制阀可以采用手动或电动控制方式。连接在前级正、负压管道中的自开自闭定向阀用来保证正、负压力的单向运行。

所述同步分配器由两组联动的可控开关构成，可以手动或电动控制，其功能一是通过两组联动开关的同步开闭控制主机启动或停机，二是可通过控制两组联动开关的开启程度调整主机的转速。

所述主机包括活塞式主机和蜗轮式主机。

所述活塞式主机包括缸体、活塞、曲轴连杆机构、配气轮、凸轮配气机构、正压气门、负压气门，缸体的顶部设置有正压通道、负压通道，正压气门和负压气门分别设置在缸体顶部的正、负压通道口，活塞在缸体内并与曲轴连杆机构相连接，曲轴连杆机构的一头安装有配气轮和传动轮，配气轮带动凸轮配气机构运转，曲轴连杆机构的另一头安装有动力输出轮，凸轮配气机构受配气轮的驱动，根据活塞的运动状态和正、负压力能量的供给情况，通过凸轮轴、顶杆等控制部件，准确打开正压气门的同时关闭负压气门，或准确打开负压气门的同时关闭正压气门，控制正、负压能量经正、负压通道交替进入缸体，以保证正、负压能量的供给状态与活塞在缸体中的往复运动状态相匹配，使正、负压能量交替推动或吸动活塞实现连续往复运动，从而实现曲轴连杆机构的连续运转。

所述蜗轮式主机包括蜗轮室、蜗轮，蜗轮轴，蜗轮置于蜗轮室内，蜗轮室的两侧分别设置有径向倾斜一定角度的正压能量通道和负压能量通道，蜗轮上均匀分布有蜗轮叶片，蜗轮叶片与蜗轮轴同向平行分布或与蜗轮轴不同向而斜向分布，蜗轮轴的两端分别安装有传动轮和动力输出轮。正压能量从后级正压管道经正压能量通道进入蜗轮室，通过推动蜗轮叶片使蜗轮旋转的同时，负压能量也通过后级负压管道经负压能量通道进入蜗轮室，并通过吸动蜗轮叶片使蜗轮同向旋转，将进入到蜗轮室的正、负压能量对调，可改变蜗轮的旋转方向。

本实用新型在遵循能量守恒定理的前提下，采用利用倍压原理获得持续动力能的设计原理，以液压油、气体、水等非燃物质作为承压介质来承载能量转换泵生成的正、负压力能量，其正压能量与负压能量全部参与作功，正压能量与负压能量始终处于等值的循环交变状态，因而没有能量损失，主机没有动力损耗。由于正、负压能量叠加共同作用于主机，因此所产生的动力是持续而恒定的，从而实现了主机的持续运行。启动时，能量转换泵先由启动电机提供一个外动力使其运转，当正、负压能量罐的压力能量达到设定值时，能量转换泵改由传动轮带动旋转，继续保持了正、负压能量的不停转换，正、负压能量得以同步持续循环运行，不但保证了主机在脱离外动力后自行持续运转，还可以实现剩余动力的输出。

本实用新型剩余输出动力的大小，取决于正、负压能量罐的压力能量值，以及能量转换泵的动力消耗等参数的合理设计，因主机没有动力消耗，所以，其基本公式为：AX+BX-CX=N，公式中AX是正压能量值，BX是负压能量值，CX是能量转换泵的动力所消耗的压力能量值，当能量转换泵由0.5千瓦电机带动时可生成的正、负压能量值为0.3Mpa，故能量转换泵所消耗的压力能量值为0.3Mpa，N是剩余压力能量值，因此可以得出下式：0.3+0.3-0.3=0.3Mpa，即：剩余的压力能量值为0.3Mpa，也可换算成力的值。由此可以看出，正、负压能量所转换的动力除能维持主机自身运转外，还可提供多余的动力输出。

本实用新型的有益效果是：

1、发动机体积小，运行成本低，节约现有机械动力能源，可实现大功率输出；

2、可用承压介质(压力能量载体)来源广且方便经济；

3、整机工作时无环境污染、工作噪音小；

4、应用领域广泛，可产生显著的经济和社会效益。

附图说明

图1是本实用新型采用活塞式主机的示意图；

图2是本实用新型采用蜗轮式主机的示意图；

图3是图2中蜗轮式主机沿A-A线的剖视图；

图4是与蜗轮轴不同向而斜向分布的蜗轮式叶片示意图。

图中：能量转换泵1、前级正压管道2、前级负压管道3、前级正压控制阀4、前级负压控制阀5、正压自开自闭定向阀6、负压自开自闭定向阀7、泵轮8、启动电机轮9、正压能量罐10、负压能量罐11、后级正压管道12、后级负压管道13、后级正压控制阀14、后级负压控制阀15、同步分配器16、传动轮17、动力输出轮18、承压介质加入口19、缸体20、活塞21、曲轴连杆机构22、配气轮23、凸轮配气机构24、蜗轮室25、蜗轮26，蜗轮轴27、正压能量通道28、负压能量通道29、蜗轮叶片30、正压气门31、负压气门32

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述。

如图1、2所示，本实用新型包括能量转换泵1、前级正压管道2、前级负压管道3、前级正压控制阀4、前级负压控制阀5、正压自开自闭定向阀6、负压自开自闭定向阀7、泵轮8、启动电机轮9、正压能量罐10、负压能量罐11、后级正压管道12、后级负压管道13、后级正压控制阀14、后级负压控制阀15、同步分配器16、主机、传动轮17、动力输出轮18，能量转换泵1的输出端连接前级正压管道2的一头，能量转换泵1的输入端连接前级负压管道3的一头，能量转换泵1的轴上滑动安装有泵轮8，泵轮8与启动电机轮9或传动轮17滑动啮合，前级正压管道2中接有前级正压控制阀4和正压自开自闭定向阀6，前级正压管道2的另一头连接在正压能量罐10的输入端，前级负压管道3中接有前级负压控制阀5和负压自开自闭定向阀7，前级负压管道3的另一头连接在负压能量罐11的输出端，正压能量罐10的输出端连接后级正压管道12的一头，负压能量罐11的输入端连接后级负压管道13的一头，在后级正压管道12和后级负压管道13中分别接有后级正压控制阀14、后级负压控制阀15，两管道末端还同时接有同步分配器16，后级正压管道12的另一头连接在主机的正压通道入口，后级负压管道13的另一头连接在主机的负压通道入口，主机上安装有传动轮17、动力输出轮18。

正、负压能量罐顶部设置有压力指示仪表，负压能量罐11上设置有承压介质加入口19，在负压能量罐11内加注有承压介质，承压介质可以是液压油、气体、水等非燃物质，承压介质的作用是承载能量转换泵生成的正、负压力能量。

能量转换泵1是通过泵轮8旋转而生成正、负压力，用以推动承压介质在高压状态下循环运行，能量转换泵1从输入端将负压能量罐11内的承压介质通过前级负压管道3持续吸出而生成负压能量，再将负压能量在泵体内转换为正压能量，从其输出端通过前级正压管道2持续压入正压能量罐10。

当能量转换泵1从其输出端将正压能量压入正压能量罐10中积蓄压力能量到设定值时，负压能量罐11中的负压能量也达到相同的设定值，此时泵轮8后移脱离启动电机轮9后与传动轮17啮合，正压能量再从正压能量罐10的输出端通过后级正压管道12作用于主机，负压能量再从负压能量罐11的输入端通过后级负压管道13作用于主机。

主机包括活塞式主机和蜗轮式主机。

图1给出了采用活塞式主机的示意图，活塞式主机包括缸体20、活塞21、曲轴连杆机构22、配气轮23、凸轮配气机构24、正压气门31、负压气门32，缸体20的顶部设置有正压通道、负压通道，正压气门31和负压气门32分别设置在缸体20顶部的正、负压通道口，活塞21在缸体20内并与曲轴连杆机构22相连接，曲轴连杆机构22的一头安装有配气轮23和传动轮17，配气轮23带动凸轮配气机构24运转，曲轴连杆机构22的另一头安装有动力输出轮18。

图2-4给出了采用蜗轮式式主机的示意图，蜗轮式主机包括蜗轮室25、蜗轮26，蜗轮轴27，蜗轮26置于蜗轮室25内，蜗轮室25的两侧分别设置有径向倾斜一定角度的正压能量通道28和负压能量通道29，蜗轮26上均匀分布有蜗轮叶片30，蜗轮叶片30与蜗轮轴27同向平行分布或与蜗轮轴27不同向而斜向分布，蜗轮轴27的两端分别安装有传动轮17和动力输出轮18。

实施例1(采用活塞式主机)：

如图1所示，首先做好开机前的准备工作，检查管道及相应部件连接处的密封情况，进行打压试验确认密封良好无泄露；向负压能量罐11中加入承压介质，这里以液压油作为承压介质；打开所有控制阀；关闭同步分配器16；设定正、负压能量罐的压力为0.3Mpa。

1、启动。能量转换泵1的泵轮8处于脱开传动轮17、与启动电机轮9啮合的位置，接通启动电机使能量转换泵1工作，能量转换泵1从输入端通过前级负压管道3将负压能量罐11内的液压油持续吸出而生成负压能量，再将负压能量在泵体内转换为正压能量，从其输出端通过前级正压管道2持续压入正压能量罐10，由于后级正压管道12和后级负压管道13的末端被同步分配器16关闭，随着能量转换泵1的连续运转，正、负压能量在正压能量罐10和负压能量罐11中不断积累，当正、负压力达到设定的0.3Mpa时，打开同步分配器16，正、负压能量交替进入缸体20，活塞21在正、负压能量的作用下产生往复运动，此时使泵轮8脱离启动电机轮9并与传动轮17相啮合。

2、运行。能量转换泵1在脱离外动力后继续由传动轮17带动运转，因而转换功率不变，其转换的正、负压能量也保持设定值不变。打开同步分配器16的瞬间，凸轮配气机构24控制正压气门31打开、负压气门32关闭，正压能量通过正压通道进入缸体20中推动活塞21前行；当活塞21到达下止点时，凸轮配气机构24控制正压气门31关闭、负压气门32打开，与正压能量相对应的负压能量通过负压通道吸动活塞21后移，当活塞21到达上止点时，凸轮配气机构24又重复上述控制过程，使活塞21带动曲轴连杆机构22连续运转，如此循环往复。此时，能量转换泵1通过传动轮17进行持续运转而继续保持正、负压能量的不停转换，在保持主机持续运转的同时，还可将剩余动力通过动力输出轮18输送给任何需要动力的设备。

3、调速或停机。控制同步分配器16的两组联动开关的打开闭程度，可以实现对主机运转速度的调整；关闭同步分配器16的两组联动开关可以使整机停止运行。

实施例2(采用蜗轮式主机)：

如图2-4所示，准备工作、调速和停机步骤与实施例1相同，只是在启动及运转步骤中，主机的工作方式与实施例1的主机工作方式有所不同：

1、启动。当正、负压力达到设定的0.3Mpa时，打开同步分配器16，正、负压能量进入蜗轮室25使蜗轮26旋转，此时使泵轮8脱离启动电机轮9并与蜗轮轴27上的传动轮17相啮合。

2、运行。在打开同步分配器16的瞬间，正压能量从后级正压管道12经正压能量通道28进入蜗轮室25，推动蜗轮叶片30使蜗轮26旋转，与此同时，负压能量也通过后级负压管道13经负压能量通道29进入蜗轮室25，通过吸动蜗轮叶片30使蜗轮26同向旋转，如此正、负压能量不断循环运行，蜗轮26也持续旋转下去，蜗轮式主机在保持自行持续运转的同时，还可将剩余动力通过蜗轮轴27上的动力输出轮18输送给任何需要动力的设备，如将输入到蜗轮室25的正、负压能量对调，则可改变蜗轮26的旋转方向。

Claims (8)

1.本实用新型公开了一种无燃发动机，其特征是，包括能量转换泵(1)、前级正压管道(2)、前级负压管道(3)、前级正压控制阀(4)、前级负压控制阀(5)、正压自开自闭定向阀(6)、负压自开自闭定向阀(7)、泵轮(8)、启动电机轮(9)、正压能量罐(10)、负压能量罐(11)、后级正压管道(12)、后级负压管道(13)、后级正压控制阀(14)、后级负压控制阀(15)、同步分配器(16)、主机、传动轮(17)、动力输出轮(18)，能量转换泵(1)的输出端连接前级正压管道(2)的一头，能量转换泵(1)的输入端连接前级负压管道(3)的一头，能量转换泵(1)的轴上滑动安装有泵轮(8)，泵轮(8)与启动电机轮(9)或传动轮(17)滑动啮合，前级正压管道(2)中接有前级正压控制阀(4)和正压自开自闭定向阀(6)，前级正压管道(2)的另一头连接在正压能量罐(10)的输入端，前级负压管道(3)中接有前级负压控制阀(5)和负压自开自闭定向阀(7)，前级负压管道(3)的另一头连接在负压能量罐(11)的输出端，正压能量罐(10)的输出端连接后级正压管道(12)的一头，负压能量罐(11)的输入端连接后级负压管道(13)的一头，在后级正压管道(12)和后级负压管道(13)中分别接有后级正压控制阀(14)、后级负压控制阀(15)，两管道末端还同时接有同步分配器(16)，后级正压管道(12)的另一头连接在主机的正压通道入口，后级负压管道(13)的另一头连接在主机的负压通道入口，主机上安装有传动轮(17)、动力输出轮(18)。

2.根据权利要求1所述的无燃发动机，其特征是，负压能量罐(11)上设置有承压介质加入口(19)，在负压能量罐(11)内加注有承压介质。

3.根据权利要求1所述的无燃发动机，其特征是，当能量转换泵(1)从其输出端将正压能量压入正压能量罐(10)中积蓄压力能量到设定值时，泵轮(8)后移脱离启动电机轮(9)后与传动轮(17)啮合。

4.根据权利要求1所述的无燃发动机，其特征是，同步分配器(16)由两组联动的可控开关构成。

5.根据权利要求1所述的无燃发动机，其特征是，主机包括活塞式主机和蜗轮式主机。

6.根据权利要求5所述的无燃发动机，其特征是，活塞式主机包括缸体(20)、活塞(21)、曲轴连杆机构(22)、配气轮(23)、凸轮配气机构(24)、正压气门(31)、负压气门(32)，缸体(20)的顶部设置有正压通道、负压通道，正压气门(31)和负压气门(32)分别设置在缸体(20)顶部的正、负压通道口，活塞(21)在缸体(20)内并与曲轴连杆机构(22)相连接，曲轴连杆机构(22)的一头安装有配气轮(23)和传动轮(17)，曲轴连杆机构(22)的另一头安装有动力输出轮(18)。

7.根据权利要求5所述的无燃发动机，其特征是，蜗轮式主机包括蜗轮室(25)、蜗轮(26)，蜗轮轴(27)，蜗轮(26)置于蜗轮室(25)内，蜗轮室(25)的两侧分别设置有径向倾斜一定角度的正压能量通道(28)和负压能量通道(29)，蜗轮(26)上均匀分布有蜗轮叶片(30)，蜗轮叶片(30)与蜗轮轴(27)同向平行分布或与蜗轮轴(27)不同向而斜向分布，蜗轮轴(27)的两端分别安装有传动轮(17)和动力输出轮(18)。

8.根据权利要求7所述的无燃发动机，其特征是，将进入到蜗轮室(25)的正、负压能量对调，可改变蜗轮(26)的旋转方向。

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