空氣能活塞發(fā)動的制造方法
【專利摘要】空氣能活塞發(fā)動機，由空氣采集壓縮裝置1、空分冷卻液-氣化裝置2、活塞發(fā)動機3和移動壓縮裝置4構成；所述空氣采集壓縮裝置1，由風/電壓縮機11、儲罐12、高壓泵13和固定高壓儲罐14構成；所述空分冷卻液-氣化裝置2由空分裝置21、冷卻液發(fā)生器22、冷液儲罐23和液氮氣化裝置24構成；所述活塞發(fā)動機3由高壓空氣活塞發(fā)動機總成31和冷卻液-氣化活塞發(fā)動機總成32構成；所述移動壓縮裝置4由移動低壓儲罐41、移動高壓儲罐411、小型高壓泵412、移動液氮儲罐42和氣化泵421構成。本發(fā)明通過高效利用吸收大量自然空氣，利用高壓驅(qū)動和利用空分冷卻液-氣化膨脹兩種方式驅(qū)動活塞發(fā)動機作功。
【專利說明】空氣能活塞發(fā)動機

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新能源機械動力【技術領域】，具體是利用空氣能轉(zhuǎn)換機械能【技術領域】。

【背景技術】
[0002]目前廣泛應用油、氣和電等作為發(fā)動機的主要動力原料，而應用空氣能作為主要動力原料則是可再生能源的一個創(chuàng)新開發(fā)方向。參考汽車汽油活塞發(fā)動機:通過汽油與空氣為混合動力原料，壓縮室內(nèi)的膨脹爆炸作功壓力在5Mpa左右，溫度在2，200-2，800K之間，以排量2.0為例，產(chǎn)生的最高轉(zhuǎn)速在5，000-6, OOOrmp之間，扭矩在150_200Nm之間，功率約為10kW左右。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明通過高效利用吸收大量自然空氣，利用高壓驅(qū)動和利用空分冷卻液-氣化膨脹兩種方式驅(qū)動活塞發(fā)動機作功。
[0004]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用了以下技術方案:
空氣能活塞發(fā)動機，由空氣采集壓縮裝置1、空分冷卻液-氣化裝置2、活塞發(fā)動機3和移動壓縮裝置4構成；所述空氣采集壓縮裝置1，由風/電壓縮機11、儲罐12、高壓泵13和固定高壓儲罐14構成；所述空分冷卻液-氣化裝置2由空分裝置21、冷卻液發(fā)生器22、冷液儲罐23和液氮氣化裝置24構成；所述活塞發(fā)動機3由高壓空氣活塞發(fā)動機總成31和冷卻液-氣化活塞發(fā)動機總成32構成；所述移動壓縮裝置4由移動低壓儲罐41、移動高壓儲罐411、小型高壓泵412、移動液氮儲罐42和氣化泵421構成。
[0005]上述方案中的風/電壓縮機11，由風機111產(chǎn)生的風動能5驅(qū)動風力壓縮機112，將靜止空氣6吸收壓縮儲存，在無風的狀態(tài)下，由電動壓縮機113驅(qū)動，分別將靜止空氣6采集壓縮進入儲罐12存儲。
[0006]上述方案中的高壓空氣活塞發(fā)動機31，由儲罐12經(jīng)過一級壓縮的壓縮空氣動能61通過以下三個裝置輸送做功:
A.壓縮空氣動能61驅(qū)動高壓泵13工作，不需要電力驅(qū)動，高壓泵13輸入空氣驅(qū)動壓力0.5-lMpa輸出的高壓空氣62動能壓力可達到90Mpa，其輸入與輸出比例高達1:100，高壓空氣62通過高壓噴嘴311噴射直接進入高壓空氣活塞發(fā)動機31的膨脹室312內(nèi)，直接驅(qū)動活塞連桿313往復作功，所述膨脹室312內(nèi)作功壓力達到30Mpa ；
B.從固定儲罐12中將壓縮空氣動能61注入可充式移動儲罐41，釋放移動儲罐41儲存的壓縮空氣動能61，通過小型高壓泵412加壓形成高壓空氣62動能，由噴嘴311噴射進入移動式高壓空氣活塞發(fā)動機31的膨脹室312內(nèi)做功。
[0007]C.從固定高壓儲罐14中將高壓空氣動能62注入可充式移動高壓儲罐411，釋放移動高壓儲罐411儲存的高壓空氣動能62，由噴嘴311噴射進入移動式高壓空氣活塞發(fā)動機31的膨脹室312內(nèi)做功。
[0008]上述方案中的冷卻液-氣化活塞發(fā)動機總成32，釋放冷液儲罐23儲存在-195.8°C以下、壓力1.5Mpa的液氮7，通過以下兩個裝置輸送做功:
A.液氮7經(jīng)過液氮氣化裝置24，形成容積膨脹697倍、膨脹力增加10多倍、壓力達到1Mpa的氮氣71動能，通過氮氣噴嘴321直接噴射進入冷卻液-氣化活塞發(fā)動機總成(32)的低溫膨脹室322內(nèi)，與自然空氣混合，驅(qū)動其活塞連桿323往復作功，所述低溫膨脹室322內(nèi)溫度在_80°C左右，作功壓力達到6Mpa ；
B.從固定冷液儲罐23中將液氮7補充注入可充式移動液氮儲罐42，將液氮7釋放通過催化器421氣化膨脹氮氣71，通過氮氣噴嘴321噴射進入冷卻液-氣化活塞發(fā)動機總成32的低溫膨脹室322內(nèi)做功。
[0009]上述方案中所述冷的卻液-氣化活塞發(fā)動機總成32，其低溫膨脹室322內(nèi)排出的低溫排氣72通過低溫儲氣罐33儲存為制冷源工質(zhì)原料。
[0010]本發(fā)明所述空氣能活塞發(fā)動機，其裝置分為固定式和移動式，所述的空氣采集壓縮裝置I和空分冷卻液-氣化裝置2為固定安裝配置，所述的活塞發(fā)動機3可設置為固定式或移動式，所述的移動壓縮裝置4特定為汽車、移動發(fā)電等可移動機電設備總成選擇安裝的移動配套，固定式裝置不需要設置移動壓縮裝置4。
[0011]本發(fā)明遵循能量守恒定律，通過吸收風能5移動空氣動能和靜止空氣6，經(jīng)過二級壓縮和空分-液化-氣化過程，分別形成高壓空氣62動能和液氮7氣化大容積膨脹氮氣71動能，驅(qū)動活塞發(fā)動機工作。而氮氣71來源于空氣，占空氣78.12%，為無毒無味氣體，冷卻液-氣化活塞發(fā)動機排出的低溫排氣72可作為制冷源工質(zhì)原料。本發(fā)明其電動壓縮機113、空分裝置21等耗電與發(fā)動機獲得有效功率為1:10，實現(xiàn)清潔可再生能源循環(huán)利用。
[0012]本發(fā)明其有益效果是通過大量吸收空氣能驅(qū)動活塞發(fā)動機，高效利用清潔可再生能源應用在汽車，機電等行業(yè)中，可取代油、氣和煤等化石能源。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明空氣能活塞發(fā)動機整體結(jié)構原理示意圖。
[0014]圖2是空氣能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能方法示意圖。

【具體實施方式】
[0015]參閱圖1，本發(fā)明所述的空氣能活塞發(fā)動機，由空氣采集壓縮裝置1、空分冷卻液-氣化裝置2、活塞發(fā)動機3和移動壓縮裝置4構成；所述空氣采集壓縮裝置1，由風/電壓縮機11、儲罐12、高壓泵13和固定高壓儲罐14構成；所述空分冷卻液-氣化裝置2由空分裝置21、冷卻液發(fā)生器22、冷液儲罐23和液氮氣化裝置24構成；所述活塞發(fā)動機3由高壓空氣活塞發(fā)動機總成31和冷卻液-氣化活塞發(fā)動機總成32構成；所述移動壓縮裝置4由移動低壓儲罐41、移動高壓儲罐411、小型高壓泵412、移動液氮儲罐42和氣化泵421構成。
[0016]本實施方式的風/電壓縮機11，由風機111產(chǎn)生的風動能5驅(qū)動風力壓縮機112，將靜止空氣6吸收壓縮儲存，在無風的狀態(tài)下，由電動壓縮機113驅(qū)動，分別將靜止空氣6采集壓縮進入儲罐12存儲。
[0017]本實施方式的高壓空氣活塞發(fā)動機31，由儲罐12經(jīng)過一級壓縮的壓縮空氣動能61通過以下三個裝置輸送做功:
A.壓縮空氣動能61驅(qū)動高壓泵13工作，不需要電力驅(qū)動，高壓泵13輸入空氣驅(qū)動壓力0.5-lMpa輸出的高壓空氣62動能壓力可達到90Mpa，其輸入與輸出比例高達1:100，高壓空氣62通過高壓噴嘴311噴射直接進入高壓空氣活塞發(fā)動機31的膨脹室312內(nèi)，直接驅(qū)動活塞連桿313往復作功，所述膨脹室312內(nèi)作功壓力達到30Mpa ；
B.從固定儲罐12中將壓縮空氣動能61注入可充式移動儲罐41，釋放移動儲罐41儲存的壓縮空氣動能61，通過小型高壓泵412加壓形成高壓空氣62動能，由噴嘴311噴射進入移動式高壓空氣活塞發(fā)動機31的膨脹室312內(nèi)做功。
[0018]C.從固定高壓儲罐14中將高壓空氣動能62注入可充式移動高壓儲罐411，釋放移動高壓儲罐411儲存的高壓空氣動能62，由噴嘴311噴射進入移動式高壓空氣活塞發(fā)動機31的膨脹室312內(nèi)做功。
[0019]本實施方式的冷卻液-氣化活塞發(fā)動機總成32，釋放冷液儲罐23儲存在-195.8°C以下的液氮7，通過以下兩個裝置輸送做功:
A.經(jīng)過液氮氣化裝置24，形成容積膨脹697倍、膨脹力增加十多倍的氮氣71，通過氮氣噴嘴321直接噴射進入冷卻液-氣化活塞發(fā)動機總成32的低溫膨脹室322內(nèi)，與自然空氣混合，驅(qū)動其活塞連桿323往復作功，所述低溫膨脹室322內(nèi)溫度在_80°C左右，作功壓力達到6Mpa ；
B.從固定冷液儲罐23中將液氮7補充注入可充式移動液氮儲罐42，將液氮7釋放通過催化器421氣化膨脹氮氣71，通過氮氣噴嘴321噴射進入冷卻液-氣化活塞發(fā)動機總成32的低溫膨脹室322內(nèi)。
[0020]本實施方式的冷的卻液-氣化活塞發(fā)動機總成32,其低溫膨脹室322內(nèi)排出的低溫排氣72通過低溫儲氣罐33儲存為制冷源工質(zhì)原料。
[0021]本實施方式的空氣能活塞發(fā)動機，其裝置分為固定式和移動式，所述的空氣采集壓縮裝置I和空分冷卻液-氣化裝置2為固定安裝配置，所述的活塞發(fā)動機3可設置為固定式或移動式，所述的移動壓縮裝置4特定為汽車、移動發(fā)電等可移動機電設備總成選擇安裝的移動配套，固定式裝置不需要設置移動壓縮裝置4。
[0022]參閱圖2，本發(fā)明遵循能量守恒定律，通過吸收風能5移動空氣動能和靜止空氣6，經(jīng)過二級壓縮和空分-液化-氣化過程，分別形成高壓空氣62動能和液氮7氣化大容積膨脹氮氣71動能，驅(qū)動活塞發(fā)動機工作。而氮氣71來源于空氣，占空氣78.12%，為無毒無味氣體，冷卻液-氣化活塞發(fā)動機排出的低溫排氣72可作為制冷源工質(zhì)原料。本發(fā)明其電動壓縮機113、空分裝置21等耗電與發(fā)動機獲得有效功率為1:10，實現(xiàn)清潔可再生能源循環(huán)利用。
[0023]實施例一:
應用汽車移動式高壓空氣活塞發(fā)動機31，以壓縮空氣動能61為原料，一罐氣行程約500KM，以4缸4沖程總排量2L計，最高轉(zhuǎn)速5，OOOrpm,可充式移動儲罐41儲存1.5Mpa、60L的壓縮空氣動能61，膨脹室312內(nèi)壓力達到30Mpa，根據(jù)功率公式P= (nVp)/30t, (η:轉(zhuǎn)速rpm，V:排量L，p:缸內(nèi)平均壓力MPa，t:發(fā)動機沖程，4沖程t=4)，發(fā)動機功率為(3000X2X30) /30X4=1500KW。
[0024]由于空氣壓力大，發(fā)動機產(chǎn)生功率遠大于同等排量汽油發(fā)動機產(chǎn)生的功率。
[0025]實施例二:
與實施例一應用原理結(jié)構相同，不同之處是以高壓空氣動能62為原料，可充式高壓儲罐411儲存90Mpa、60L的高壓空氣動能62，其汽車行程距離更遠，或功率更大。
[0026]實施例三:
應用發(fā)電固定式冷卻液-氣化活塞發(fā)動機總成32，以液氮62與空氣為混合動能原料:液氮62經(jīng)過液氮氣化裝置24，形成容積膨脹697倍的氮氣71，通過氮氣噴嘴321直接噴射進入冷卻液-氣化活塞發(fā)動機總成32的低溫膨脹室322內(nèi)，與自然空氣混合，驅(qū)動其活塞連桿323往復作功，低溫膨脹室322內(nèi)溫度在_80°C，壓力達到6Mpa，發(fā)動機排出的低溫排氣72可作為制冷源工質(zhì)。
[0027]以4缸4沖程總排量1，000L計，發(fā)動機轉(zhuǎn)速在1，OOOrpm,根據(jù)功率公式計算，P=(nVp) /30t，發(fā)動機功率(1000X1000X6) /30X4=50, 000KW。
【權利要求】
1.空氣能活塞發(fā)動機，由空氣采集壓縮裝置(I)、空分冷卻液-氣化裝置(2)、活塞發(fā)動機(3)和移動壓縮裝置(4)構成；所述空氣采集壓縮裝置(1)，由風/電壓縮機(11)、儲罐(12)、高壓泵(13)和固定高壓儲罐(14)構成；所述空分冷卻液-氣化裝置(2)由空分裝置(21)、冷卻液發(fā)生器(22)、冷液儲罐(23)和液氮氣化裝置(24)構成；所述活塞發(fā)動機(3)由高壓空氣活塞發(fā)動機總成(31)和冷卻液-氣化活塞發(fā)動機總成(32)構成；所述移動壓縮裝置(4)由移動低壓儲罐(41)、移動高壓儲罐(411)、小型高壓泵(412)、移動液氮儲罐(42)和氣化泵(421)構成。
2.根據(jù)權利要求1所述空氣能活塞發(fā)動機，其特征在于:所述風/電壓縮機(11)，由風機(111)產(chǎn)生的風動能(5)驅(qū)動風力壓縮機(112)，將靜止空氣(6)吸收壓縮儲存，在無風的狀態(tài)下，由電動壓縮機(113)驅(qū)動，分別將靜止空氣(6 )采集壓縮進入儲罐(12 )存儲。
3.根據(jù)權利要求1所述空氣能活塞發(fā)動機，其特征在于:所述高壓空氣活塞發(fā)動機(31)，由儲罐(12)經(jīng)過一級壓縮的壓縮空氣動能(61)通過以下三個裝置輸送做功: A.壓縮空氣動能(61)驅(qū)動高壓泵(13)工作，不需要電力驅(qū)動，高壓泵(13)輸入空氣驅(qū)動壓力0.5-lMpa輸出的高壓空氣(62)動能壓力可達到90Mpa，其輸入與輸出比例高達1:100，高壓空氣(62)通過噴嘴(311)噴射直接進入高壓空氣活塞發(fā)動機(31)的膨脹室(312)內(nèi)，直接驅(qū)動活塞連桿(313)往復作功，所述膨脹室(312)內(nèi)作功壓力達到30Mpa ; B.從固定儲iip(12)中將壓縮空氣動能(61)注入可充式移動儲iig(41)，釋放移動儲iig(41)儲存的壓縮空氣動能(61)，通過小型高壓泵(412)加壓形成高壓空氣(62)動能，由噴嘴(311)噴射進入移動式高壓空氣活塞發(fā)動機(31)的膨脹室(312)內(nèi)做功； C.從固定高壓儲罐(14)中將高壓空氣動能(62)注入可充式移動高壓儲罐(411)，釋放移動高壓儲罐(411)儲存的高壓空氣動能(62)，由噴嘴(311)噴射進入移動式高壓空氣活塞發(fā)動機(31)的膨脹室(312)內(nèi)做功。
4.根據(jù)權利要求1所述空氣能活塞發(fā)動機，其特征在于:所述冷卻液-氣化活塞發(fā)動機總成(32)，釋放冷液儲罐(23)儲存在-195.8°C以下、壓力1.5Mpa的液氮(7)，通過以下兩個裝置輸送做功: A.液氮(7)經(jīng)過液氮氣化裝置(24)，形成容積膨脹697倍、膨脹力增加10多倍、壓力達到1Mpa的氮氣(71)，通過氮氣噴嘴(321)直接噴射進入冷卻液-氣化活塞發(fā)動機總成(32)的低溫膨脹室(322)內(nèi)，與自然空氣混合，驅(qū)動其活塞連桿(323)往復作功，所述低溫膨脹室(322)內(nèi)溫度在_80°C左右，作功壓力達到6Mpa ； B.從固定冷液儲罐(23)中將液氮(7)補充注入可充式移動液氮儲罐(42)，將液氮(7)釋放通過催化器(421)氣化膨脹氮氣(71)，通過氮氣噴嘴(321)噴射進入移動式冷卻液-氣化活塞發(fā)動機總成(32)的低溫膨脹室(322)內(nèi)做功。
5.根據(jù)權利要求4所述冷卻液-氣化活塞發(fā)動機總成(32)，其特征在于:所述低溫膨脹室(322 )內(nèi)排出的低溫排氣(72 )通過低溫儲氣罐(33 )儲存作為制冷源工質(zhì)原料。
6.根據(jù)權利要求1所述空氣能活塞發(fā)動機，其特征在于:所述其裝置分為固定式和移動式，所述的空氣采集壓縮裝置(I)和空分冷卻液-氣化裝置(2)為固定安裝配置，所述的活塞發(fā)動機(3)可設置為固定式或移動式，所述的移動壓縮裝置(4)特定為汽車、移動發(fā)電等可移動機電設備總成選擇安裝的移動配套，固定式裝置不需要設置移動壓縮裝置(4)。
【文檔編號】F04B35/02GK104153818SQ201410360300
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權日:2014年7月28日
【發(fā)明者】嚴基銘, 其他發(fā)明人請求不公開姓名 申請人:嚴基銘