无燃烧冷膨胀发动机的制作方法

1.本发明属于发动机领域，特别涉及一种无燃烧冷膨胀发动机。


背景技术：

2.目前的发动机技术，无论是内燃机或者外燃机，还是涡轮机，都依赖燃烧产生高温高压形成机械能，这种发动机一直使用下去的结果，就是将地球上可燃资源耗完毁尽的同时，排放更多影响气候的有害物和留下无数堆积如山的、无法降解的废料，即使是表面看起来变废为宝的垃圾发电、复杂的核电，或者表面看起来没有排放的电池发动机或电池发电机，由于仍然存在排放有害气体或留下无法降解的废料，对人类和自然界来说都是不友好的。人们当前选择使用它们，无非是退而求其次的无奈之举，最终仍然不能为续。因此，尽快寻找一种资源可再生、使用时无污染且可尽量循环的能源和与之适应的不用燃烧、无废物排放和废物处理的冷膨胀发动机技术，势在必行。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明提供一种以高压气体作动力，并且在使用过程中对其进行二次再用的方案，利用高压气体不需燃烧的冷膨胀即可产生动能和可以收回再作功的特点，试图寻找一条发动机工作不消耗非可再生能源，不排放废物和不存留废料的途径，让动能支撑机械运动、带给社会文明进步的同时，与人类和自然和谐相处。
4.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，它以高压气体为动力，并在使用中对其进行二次再用，它的结构包括传统发动机的气腔、活塞、主轴、主轴连杆、轴承、进气阀、排气阀，其中：一个发动机活塞连接着两个气腔，即前气腔和后气腔，发动机活塞，在两个气腔内如哑铃状，前气腔和后气腔分别与进气管和泄气管相连。
5.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，前气腔和后气腔为双层构造，外层为硬质缸体，内层为软质囊体，发动机活塞与囊体接触并靠其膨胀推动。
6.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，发动机活塞两侧设有活塞连杆，活塞连杆连接主轴连杆，主轴连杆连接主轴。主轴贯穿轴承连接传动装置架设在发动机体上。
7.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，进气管设有上下两个进气连接阀，上下两个进气连接阀由进气阀推拉杆连接成开关交替互动结构，泄气管上设有上下两个泄气连接阀，上下两个泄气连接阀由泄气阀推拉杆连接成开关交替互动结构，进气管一端分别连通前气腔和后气腔，另一端连通气罐；泄气管一端分别连通前气腔和后气腔，一端连通气轮或气动马达。
8.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，同位的进气连接阀和泄气连接阀是一对相互对应关系，进气连接阀开启则泄气连接阀关闭；进气连接阀关闭则泄气连接阀开启；而上下两个进气连接阀自身和上下两个泄气连接阀自身又是一对相互对应关系，其中上边开启则下边关闭，上边关闭则下边开启。能够实现和完成这样的目的，是依靠活塞连杆和进气阀推拉杆及泄气阀推拉杆：当发动机活塞运动到达上死点时，两侧的活塞连杆分别抵达上方的进气
连接阀和泄气连接阀，并将其触碰打开和关闭，使高压气体进入前气腔，从而推动发动机活塞向下运动；当发动机活塞运动到达下死点时，两侧的活塞连杆分别抵达下方的进气连接阀和泄气连接阀，并将其触碰打开和关闭，使高压气体进入后气腔，从而推动发动机活塞向相上运动，在这些过程中，上下两个进气连接阀和上下两个泄气连接阀是由进气阀推拉杆和泄气阀推拉杆互相推拉连接的，其中一个被推（打）开，另一个则被拉（关）闭，即上边的打开，下边的就关闭，上边的关闭，下边的就打开。
9.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，输气管一端连通临时储气仓，另一端连通气罐。连接之间设有输气连接阀，气罐与进气管连接之间设有进气连接阀，输气连接阀和进气连接阀的作用在于控制气体输入气罐和气罐内的气体进入进气管和方便更换气罐。
10.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，气轮或气动马达为气轮时，可连接重力空气压缩机生产加工压缩空气；为气动马达时可连接传统空气压缩机生产加工压缩空气（传统空气压缩机未在图中显示）。
11.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，重力空气压缩机的结构关系是：外箍罩着气囊套置于缸体内，顶部连接重力空气压缩机活塞，并随之运动，外箍是硬质，其作用为抗压；气囊为软质，其作用为防漏与收缩伸展，气囊顶部与外箍顶部连成一体、底部与固定台板上部的平面连成一体，囊体外围与外箍内侧上部周围及固定台板的内弧紧贴却不连接，气囊上下固定而四周不固定，其中压缩腔需上下运动，让空气进来并将其压缩，固定台板底部与缸体封闭连接，固定台板内为七字弧形，弧形端口为刀刃状，刀刃将气囊与外箍隔开，使气囊下部在运动伸缩中于内弧处形成皱折，设高压阀和低压阀连通外面相应机构，连通方式为：高压阀连通临时储气仓，低压阀连通进气仓，临时储气仓与输气管相连、其底部设泄水阀，进气仓与临时储气仓中间是隔断，重力空气压缩机进气仓与重力空气压缩机进气管相连，进气口处设过滤器，在缸体内侧和固定台板外侧形成的卡槽两侧上，可设滚球或滚筒，以减少外箍上下运动时的摩擦阻力。外箍底部是敞口，插入卡槽内运动。
12.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，由于前气腔和后气腔是口袋式囊体结构，高压气体在其中膨胀做功未排泄前还不是常压状态，因此设计了在排泄过程中带动气轮或气动马达的结构，如选择气轮结构，气轮轮轴与变速轮连接，变速轮与曲柄连接，曲柄与重力空气压缩机活塞连接，便可使重力空气压缩机生产加工高压气体。如选择气动马达结构，马达带动现有常规空气压缩机同样可以生产加工高压气体（现有常规空气压缩机未在图中显示），这些高压气体可补充到使用后变压了的气罐里。使废物得以利用，使部分高压气体形成循环。
13.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，重力空气压缩机活塞在不突破可能条件下，根据需要可调整重量（法码）或调整变速轮的转速比，（气动马达同理）使其生产的高压气体能升级合规达标，其标准须等于大于气罐原定标准。
14.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，气罐及其储存的高压气体是发动机的主动力源，这些高压气体（压缩空气）来源于对风力、水力以及生产生活中机械惯性余力的储能和包含电力储能，重力空气压缩机（47）或气动马达带动的空气压缩机生产加工的高压气体只是一种补充。
15.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，在气罐连通的进气管上设有进气控制阀，它和输气连接阀及进气连接阀都是电子阀，输气连接阀及进气连接阀还有满足人工更换气罐的功
能。
16.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，使用能源为压缩空气，可再生，可还原，无污染，无废物废料处理。重要的是压缩空气储能可用范围不象电池储能那样只能储电，它可以储水能、风能以及生产生活中机械惯性的余能，它不象抽水储能那样受地域环境限制，可以跨越时空随意使用，它的安全规范标准成熟，在存储水能、风能以及生产生活中机械惯性的余能过程中可以滴水成河，聚沙成塔，形成巨量储备，甚至取之不尽用之不竭，使能源安全更有保障。
17.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，只是一个初级尝试，如果在不断的改进完善中能形成一种方向，使无燃烧的冷膨胀部分代替传统的热膨胀技术，其影响和意义将会深远。
附图说明
18.图1是本发明无燃烧冷膨胀发动机结构示意图；图2是本发明举例说明利用压缩空气储存风能的结构示意图；图3是本发明举例说明利用压缩空气储存水能的结构示意图。
具体实施方式
19.下面结合附图对本发明的无燃烧冷膨胀发动机作进一步的阐述。
20.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，它以高压气体为动力，并在使用中对其进行二次再用，它的结构包括传统发动机的气腔、活塞、主轴、主轴连杆、轴承、进气阀、排气阀，其中：一个发动机活塞（32）连接着两个气腔，即前气腔（33）和后气腔（26），发动机活塞（32）在两个气腔内如哑铃状，前气腔（33）和后气腔（26）分别与进气管（28）和泄气管（39）相连。
21.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，前气腔（33）和后气腔（26）为双层构造，外层为硬质缸体（36），内层为软质囊体（27），发动机活塞（32）与囊体（27）接触并靠其膨胀推动。
22.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，发动机活塞（32）两侧设有活塞连杆（30），活塞连杆（30）连接主轴连杆（37），连接主轴连杆（37）连接主轴（35）。主轴（35）贯穿轴承（34）连接传动装置（45）架设在发动机体（40）上。
23.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，进气管（28）设有上下两个进气连接（29），上下两个进气连接阀（29）由进气阀推拉杆（31）连接成开关交替互动结构，泄气管（39）上设有上下两个泄气连接阀（38），上下两个泄气连接阀（38）由泄气阀推拉杆（44）连接成开关交替互动结构，进气管（28）一端分别连通前气腔（33）和后气腔（26），另一端连通气罐（12）；泄气管（39）一端分别连通前气腔（33）和后气腔（26），一端连通气轮或气动马达（43）。
24.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，同位的进气连接阀（29）和泄气连接阀（38）是一对相互对应关系，进气连接阀（29）开启则泄气连接阀（38）关闭；进气连接阀（29）关闭则泄气连接阀（38）开启；而上下两个进气连接阀（29）自身和上下两个泄气连接阀（38）自身又是一对相互对应关系，其中上边开启则下边关闭，上边关闭则下边开启。能够实现和完成这样的目的，是依靠活塞连杆（30）和进气阀推拉杆（31）及泄气阀推拉杆（44）：当发动机活塞（32）运动到达上死点时，两侧的活塞连杆（30）分别抵达上方的进气连接阀（29）和泄气连接阀（38），并将其触碰打开和关闭，使高压气体进入前气腔（33），从而推动发动机活塞（32）向下运动；当发动机活塞（32）运动到达下死点时，两侧的活塞连杆（30）分别抵达下方的进气连
接阀（29）和泄气连接阀（38），并将其触碰打开和关闭，使高压气体进入后气腔（26），从而推动发动机活塞（32）向相上运动，在这些过程中，上下两个进气连接阀（29）和上下两个泄气连接阀（38）是由进气阀推拉杆（31）和泄气阀推拉杆（44）互相推拉连接的，其中一个被推（打）开，另一个则被拉（关）闭，即上边的打开，下边的就关闭，上边的关闭，下边的就打开。
25.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，输气管（46）一端连通临时储气仓（17），另一端连通气罐（12）。连接之间设有输气连接阀（11），气罐（12）与进气管（28）连接之间设有进气连接阀（42），输气连接阀（11）和进气连接阀（42）的作用在于控制气体输入气罐（12）和气罐（12）内的气体进入进气管（28）和方便更换气罐（12）。
26.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，气轮或气动马达（43）为气轮时，可连接重力空气压缩机（47）生产加工压缩空气；为气动马达时，可连接传统空气压缩机生产加工压缩空气（传统空气压缩机未在图中显示）。
27.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，重力空气压缩机（47）的结构关系是：外箍（3）罩着气囊（4）套置于缸体（9）内，顶部（15）连接重力空气压缩机活塞（1），并随之运动，外箍（3）是硬质，其作用为抗压；气囊（4）为软质，其作用为防漏与收缩伸展，气囊（4）顶部与外箍（3）顶部连成一体、底部与固定台板（7）上部的平面（20）连成一体，囊体外围与外箍（3）内侧上部周围及固定台板（7）的内弧紧贴却不连接，气囊（4）上下固定而四周不固定，其中压缩腔（16）需上下运动，让空气进来并将其压缩，固定台板（7）底部与缸体（9）封闭连接，固定台板（7）内为七字弧形，弧形端口（5）为刀刃状，刀刃将气囊（4）与外箍（3）隔开，使气囊（4）下部在运动伸缩中于内弧处形成皱折（6），设高压阀（21）和低压阀（22）连通外面相应机构，连通方式为：高压阀（22）连通临时储气仓（10），低压阀（21）连通进气仓（17），临时储气仓（10）与输气管（46）相连、其底部设泄水阀（13），进气仓（17）与临时储气仓（10）中间是隔断（14），重力空气压缩机进气仓（10）与重力空气压缩机进气管（18）相连，进气口处设过滤器（19），在缸体（9）内侧和固定台板（7）外侧形成的卡槽（8）两侧上，可设滚球或滚筒（2），以减少外箍（3）上下运动时的摩擦阻力。外箍（3）底部是敞口，插入卡槽（8）内运动。
28.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，由于前气腔（33）和后气腔（26）是口袋式囊体结构，高压气体在其中膨胀做功未排泄前还不是常压状态，因此设计了在排泄过程中带动气轮或气动马达（43）的结构，如选择气轮结构，气轮轮轴（25）与变速轮（24）连接，变速轮（24）与曲柄（23）连接，曲柄（23）与重力空气压缩机活塞（1）连接，便可使重力空气压缩机（47）生产加工高压气体。如选择气动马达结构，马达带动现有常规空气压缩机同样可以生产加工高压气体（现有常规空气压缩机未在图中显示），这些高压气体可补充到使用后变压了的气罐（12）里。使废物得以利用，使部分高压气体形成循环。
29.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，重力空气压缩机活塞（1）在不突破可能条件下，根据需要可调整重量（法码）或调整变速轮（24）的转速比，（气动马达同理）使其生产的高压气体能升级合规达标，其标准须等于大于气罐（12）原定标准。
30.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，气罐（12）及其储存的高压气体是发动机的主动力源，这些高压气体（压缩空气）来源于对风力、水力以及生产生活中机械惯性余力的储能和包含电力的储能，重力空气压缩机（47）或气动马达带动的空气压缩机生产加工的高压气体只是一种补充。
31.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，储存风能和水能或者叫采集压缩空气的方法举例
说明如下。
32.一、用本发明中重力空气压缩机（47）的一般结构为基础，储存风能。如图2所示，图中塔杆（27）支撑风轮（26）与轮轴（25）连接，带动变速轮（24）旋转，使曲柄（23）带动重力空气压缩机活塞（1）上下运动，重力空气压缩机便开始了工作（其过程已在前面有过阐述，下同），风能就储存在压缩空气里了。
33.二、用本发明的重力空气压缩机（47）的一般结构为基础，储存水能。如图3所示，图中水轮（26）与轮轴（25）连接，带动变速轮（24）旋转，使曲柄（23）带动重力空气压缩机活塞（1）上下运动，重力空气压缩机便开始了工作，水能就储存在压缩空气里了。
34.本发明的重力空气压缩机（47），它让空气在气囊里压缩，犹如向皮球充气一样，结构简单，对机械精密度要求不高，机械运动阻力较小，效率应该较高，成本应该不大。通过重力空气压缩机加工的压缩空气是初级产品，如果需要更高级别的高压气体，可以多次循环增压（调整变速轮转速比）来实现，其中增加的只是由低到高和量变到质变过程中的时间成本。
35.至于上述生产生活中机械惯性余力的储能和包含电力的储能，都是对能量的转换利用，原理和方法都是相通的，特别是压缩空气储存电能都已经是成熟技术了，因此在本发明中不再赘述。
36.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，在气罐（12）连通的进气管（28）上设有进气控制阀（41），它和输气连接阀（11）及进气连接阀（42）都是电子阀，输气连接阀（11）及进气连接阀（42）还有满足人工更换气罐（12）的功能。
37.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，在实施时，需事先置备足够周转使用的注满达标气体的气罐（12）备用，其中通过重力空气压缩机（47）加工的压缩空气有多少则用多少。
38.本发明的无燃烧冷膨胀发动机，文中高压气体与压缩空气是一样的东西，只是语景不同而使用不同而已。