專利名稱:儲能氮氣機的制作方法
本發(fā)明定名為，儲能氮氣機。
本機屬於儲能原動機性質(zhì)，系綜合氣壓與液壓原理和變能運動機構(gòu)於一體之原動機器，故屬於運動機構(gòu)和氣壓液壓技術(shù)領(lǐng)域：
。
本發(fā)明的儲能氮氣機系充入以高壓氮氣為主和壓縮空氣為輔作為介質(zhì)，以促使由往復氣缸、往復桿、導軌、主軸、曲軌、和搖桿等組成的變能機構(gòu)運動，從而改變工作氣缸和復位氣缸中的氮氣壓強，使之產(chǎn)生“能矩差”，而使油缸中之油液轉(zhuǎn)化為液壓油，然后輸送到油馬達中，使之運轉(zhuǎn)而對外作功。
但在當今世上之氣壓與液壓油泵和油馬達聯(lián)動系統(tǒng)中，均系從動性質(zhì)，即需由其它原動機如發(fā)電機或電動機，來驅(qū)動氣泵或油泵，產(chǎn)生壓縮氣或液壓油，再來帶動氣、油馬達運轉(zhuǎn)，而后才能對外作功。亦即先有原動機的機械能產(chǎn)生氣壓能或液壓能而后才能由氣壓能和液壓能再轉(zhuǎn)化成機械能。
而本機卻系利用本身儲藏之高壓氮氣之壓力能，使其壓強變換來產(chǎn)生液壓油以驅(qū)動油馬達作功。比起氣壓液壓機器來說，本機不用原動機連續(xù)不斷地運轉(zhuǎn)以供給機械能來產(chǎn)生氣壓能或液壓能，只要充入高壓氮氣以后，本機即相當於原動機和氣泵或液壓油泵之組合性能，能直接發(fā)生液壓能后再經(jīng)過油馬達之運轉(zhuǎn)，又能將液壓能轉(zhuǎn)化成機械能。
故而本發(fā)明，已突破當今必須由原動機驅(qū)動氣泵油泵來產(chǎn)生氣壓液壓之規(guī)律，開辟了以變換高壓氮氣之壓強來產(chǎn)生液壓油的新途徑。
現(xiàn)有技術(shù)由原動機驅(qū)動氣泵油泵來生產(chǎn)氣壓液壓之規(guī)律見於各種專業(yè)書刊，如
《液壓傳動與氣壓傳動》 李慕潔 主編
《機械零件設(shè)計手冊-液壓傳動與氣壓傳動》
東北工學院編寫組 編
本機之作用原理和結(jié)構(gòu)在充入高壓氮氣后一定長時期變換壓強的循環(huán)過程中，不再需要外界供給能源。因之本機就達到了大量節(jié)約能源(煤、汽油、柴油、酒精、電力等)的目的。
(參見附圖1)
本機由主機和輔機兩部分組成。
主機是液壓油產(chǎn)生部份，而輔機是機械能輸出部分。若實用於各種不同車輛船舶及機器上，則依其功率大小需要配備潤滑、制動、發(fā)電。照明諸系統(tǒng)設(shè)備，和氣壓、液壓管路，元件、及各種控制閥門。今分述之
主機部分
主機由底盤、前后支架、工作氣缸、復位氣缸、油缸、往復桿、往復氣缸、曲軌、導軌、主軸、搖桿、油箱、氣液傳送器、儲氣罐、充氣座、及氣壓液壓用管路元件、控制閥門和壓力表等組成。
底盤系承擔整體主、輔機固定之用。
前后支架承擔工作氣缸、復位氣缸、往復氣缸、導軌、主軸、曲軌、搖桿、儲氣罐以及管路元件和閥門之用。
工作氣缸與復位氣缸垂直安裝在前后支架上，兩氣缸縱軸中心線與主機中心距相等，在其活塞上部氣室內(nèi)均通過充氣座充入高壓氮氣。在活塞下部氣室內(nèi)則在運動中吸入大氣經(jīng)壓縮后輸入儲氣罐，兩氣缸活塞桿均與搖桿以活銷相聯(lián)，活銷在搖桿內(nèi)可往復串移。而工作氣缸與下部油缸其活塞桿為一整體，故油缸活塞與工作氣缸活塞作上下同步運動。
主軸串過導軌、曲軌、搖桿之導槽時用向心止推軸承支承，使主軸運動保持靈活。
自垂直於主軸軸中心線平面觀，可見主軸能在導軌中上下運動在曲軌內(nèi)曲面上作左右向上升下降運動，在搖桿上下擺動時主軸在其導槽內(nèi)作左右向往復運動，同時搖桿之支點隨主軸之移動而改變，因搖桿兩端以活銷與工作氣缸和復位氣缸之活塞桿相聯(lián)，故兩氣缸之活塞亦作同步的一上一下運動。
這樣主軸、導軌、搖桿在曲軌內(nèi)曲面上往復的變換支點運動造成的工作氣缸與復位氣缸兩活塞桿及活塞的上下運動特名之為“變能運動”。這些機件總名為“變能機構(gòu)”。這個變能運動的作用名之為“變能作用”。
變能作用的循環(huán)過程如下述
當儲氣罐內(nèi)壓縮空氣經(jīng)三聯(lián)閥(分水濾氣器、減壓閥、油霧器)二位三通手動閥、定位閥進入往復氣缸內(nèi)，推動活塞作不停的往復運動時，與活塞桿兩端固定相聯(lián)的左、右往復桿和中心導軌亦作同步的往復運動，同時導軌推動主軸沿曲軌曲面斜向上升直升至行程終點為止。當往復氣缸斷氣活塞停在中央位置時。導軌及主軸亦均處於中央位置，搖桿就呈水平狀態(tài)，工作氣缸與復位氣缸處於平衡狀態(tài)。
當往復氣缸活塞向一端運動時、往復桿和導軌推動主軸亦向一端運動，此時以主軸為支點的搖桿即失去平衡狀態(tài)而作相應地上下?lián)u擺運動;換言之，即是工作氣缸與復位氣缸兩者內(nèi)活塞上的總推動力失去平衡作用。於是能矩(＝總推力×力矩)大的一端的氣缸活塞向下運動;亦即其氣缸內(nèi)活塞上部的高壓氮氣作膨脹運動、其壓強遞降。而能矩小的另一端的氣缸活塞向上運動，亦即其氣缸內(nèi)活塞上部的高壓氮氣被壓縮。其壓強遞增。此運動直至往復桿、導軌將主軸推向行程終點為止。但在此瞬間，導軌及往復桿上的碰頭將往復氣缸兩端缸蓋上的定位閥門頂撞成一開一關(guān)，於是原來開的氣閥被關(guān)上，原來關(guān)的氣閥被打開，造成往復氣缸內(nèi)之活塞逆向運動。同時往復桿。導軌亦推動主軸作逆向運動，直至超越平衡轉(zhuǎn)折點時(即復位氣缸與工作氣缸兩者間活塞上氣室的總能矩由不平衡又達到平衡時，在搖桿上理想中的一瞬間的支點位置)。復位氣缸與工作氣缸兩者內(nèi)活塞上的總能矩又轉(zhuǎn)化成新的不平衡;即原來能矩大的一端由大變小，能矩小的一端卻由小轉(zhuǎn)大。於是搖桿和工作氣缸、復位氣缸內(nèi)的活塞及活塞桿的運動方向亦均轉(zhuǎn)變成逆向運動方向。即原來作膨脹運動的一端高壓氮氣此時又轉(zhuǎn)變成為被壓縮，壓強亦開始轉(zhuǎn)變?yōu)檫f增。原來被壓縮的一端高壓氮氣此時又開始作膨脹運動，壓強亦開始轉(zhuǎn)變?yōu)檫f降。此新的能矩不平衡直至往復氣缸內(nèi)活塞逆向運動越過中央位置達到另一端行程終點位置止。與此同時。往復桿、導軌與主軸亦運動到另一端的行程終點，而搖桿亦由原來的左上右下的終點位置運動成為左下右上的終點位置。以上即為本機的變能運動的整個循環(huán)過程。
只要工作氣缸和復位氣缸下部氣室內(nèi)，吸入和排出的壓縮空氣源源不斷的經(jīng)儲氣罐輸入往復氣缸內(nèi)，往復氣缸內(nèi)活塞即可作不停歇的往復運動。只要工作氣缸與復位氣缸內(nèi)活塞上部氣室內(nèi)充入之高壓氮氣不被消耗至極限允許量，則本機即可繼續(xù)運動下去。故本機一次充氣運轉(zhuǎn)時間與密封設(shè)計優(yōu)良與否有密切關(guān)系。但本機在一次性充入高壓氮氣被消耗至極限允許量時，又可以再次、三次以至於無限多次充入高壓氮氣以保證本機長期運轉(zhuǎn)直至主要機件被磨損至需要檢修時為止。
于是，在主機運動時，與工作氣缸相聯(lián)系的油缸，此時即是一臺往復式運動的油泵，將吸自油箱的油液泵成液壓油送至充有中壓氮氣的氣液傳送器。
輔機部分
輔機由油馬達、離合器、減速機構(gòu)(齒輪減速和皮帶輪減速)及氣壓油壓用管路元件，不同的液壓閥門、儀表等件組成，集中布置于液壓柜內(nèi)上中下三層。如實用于各種車輛船舶及機床和專門機器時視各自實際空間配置。
來自氣液傳送器的液壓油經(jīng)溢流閥(并聯(lián)壓力表)，單向調(diào)速閥，三位五通手動閥而入油馬達使之旋轉(zhuǎn)，視工作機器速度需要，采取直接聯(lián)或間接經(jīng)離合器、減速裝置驅(qū)動工作機器運轉(zhuǎn)，或油馬達直聯(lián)發(fā)電機、電動機或工作機器運轉(zhuǎn)，這就達到了使液壓能轉(zhuǎn)化成機械能的目的。
附圖2系變能機構(gòu)運動作用位置圖。
上圖是往復氣缸活塞處于中央位置時，導軌、主軸亦處于中央位置而搖桿則處于水平狀態(tài)。此時不論往復氣缸活塞向左抑或向右運動，左邊復位氣缸之總能矩應大于右邊工作氣缸之總能矩。即圖中所示。(F復-F′氣)(a+b+s)＞(F工-F氣-F油)(a+b-s)
F表示各自所有的總推力。
按式中總能矩數(shù)值，往復氣缸活塞必定由左向右運動。若欲往復氣缸活塞自右向左運動，必須主軸(支點)向左串移-距離S即成。即(F復-F氣)(a+b-s)＜(F工-F氣-F油)(a+b+s)中圖所示系往復氣缸活塞運動到左邊終點位置時，導軌、主軸亦運動到左邊終點位置，而搖桿則處于左上右下之終極位置，此時
F復·b＜(F工-F氣-F油)·C
下圖所示系往復氣缸活塞運動到右邊終點位置時，導軌、主軸亦運動到右邊終點位置，而搖桿則處于左下右上之終極位置。此時
(F復-F′氣)·C＞F工·b
本發(fā)明的氮氣機其具體實施例按以下諸之
附圖3系變能機構(gòu)與復位氣缸〔8〕之剖視圖
1.主軸〔1〕中間套裝銅套〔4〕在導軌〔2〕槽內(nèi)上下滑動。鄰近銅套〔4〕兩側(cè)有向心止推軸承〔3〕裝于主軸〔1〕上，能在左右兩相同有雙曲線曲面的曲軌〔5〕的槽內(nèi)曲面上上升下降。主軸〔1〕兩端亦裝有向心止推軸承〔3〕，并裝于搖桿〔6〕的直槽內(nèi)使搖桿〔6〕可以主軸〔1〕為支點作上下?lián)u擺運動。
導軌〔2〕下部用轉(zhuǎn)子〔2001〕兩個支承在水平板〔8013〕上，并可在水平板〔8013〕上左右往復移動，而水平板〔8013〕座在往復氣缸〔8〕的兩端蓋〔8004〕上，該兩端蓋又靠前后支架〔13〕上的第一層聯(lián)板〔1304〕上的角鐵〔8010〕支承而兩曲軌〔5〕則靠前后支架〔13〕的第二層聯(lián)板〔1310〕支承。
左右往復桿〔7〕固定在往復氣缸〔8〕的活塞桿〔8006〕兩端部，它與導軌〔2〕用活鉸〔7002〕聯(lián)結(jié)。而搖桿〔6〕的兩端又以活銷〔6001〕與工作氣缸〔14〕的長活塞桿〔9〕和復位氣缸〔15〕的短活塞桿〔10〕串聯(lián)，故搖桿〔6〕受工作氣缸〔14〕和復位氣缸〔15〕的膨脹或被壓縮作用，以主軸〔1〕為支點作上下?lián)u擺運動。
當往復氣缸〔8〕的活塞〔8001〕和活塞桿〔8006〕受進入之壓縮空氣推動作往復運動時，則左右往復桿〔7〕亦推拉導軌〔2〕和主軸〔1〕沿曲軌〔5〕的雙曲線曲面作往復上升下降運動主軸〔1〕之往復移動，隨即改變搖桿〔6〕之支點，搖桿〔6〕的支點一改變，瞬間即改變工作氣缸〔14〕和復位氣缸〔15〕兩者的活塞桿〔9〕及〔10〕之中心對支點之距離，從而改變了工作氣缸〔14〕與復位氣缸〔15〕兩者的總能矩。由上附圖2看出其中所產(chǎn)生的能矩差的一部分(F油)即是液壓能。
為圖示清晰，故導軌〔2〕曲軸〔5〕搖桿〔6〕等之防塵板油杯〔8015〕緊固螺釘均未繪出。
2.往復氣缸〔8〕之結(jié)構(gòu)與標準的QGA系列氣缸相仿，系雙向作用雙活塞桿式，由活塞〔8001〕“0”型橡膠圈〔8002〕、缸筒〔8003〕、端蓋〔8004〕、壓蓋〔8005〕、活塞桿〔8006〕、定向閥桿〔8007〕、“0”型密封圈〔8008〕、防塵墊〔8009〕、角鐵支架〔8010〕、小壓蓋〔8011〕、螺管接頭〔8012〕、水平板〔8013〕、防塵伸縮軟管〔8014〕及銅墊、螺栓、螺母和標準管件等構(gòu)成。
與QGA系列氣缸不同之處，在端蓋〔8004〕旁側(cè)附制一定向閥，以供進入壓縮空氣換向用，如附圖中N-N剖面圖所示，定向閥桿〔8007〕裝在端蓋〔8004〕側(cè)邊閥孔內(nèi)，兩端以小壓蓋〔8011〕加銅墊用螺釘擰緊，定向閥桿〔8007〕兩端伸出在外，為往復運動中的導軌〔2〕上的碰頭和往復桿〔7〕上的碰頭〔7001〕前后碰撞，使兩端蓋〔8004〕上的定向閥進氣孔〔8014〕形成一開一關(guān)，于是造成往復氣缸〔8〕內(nèi)一端進氣一端排氣的正逆循環(huán)，使往復氣缸〔8〕的活塞〔8001〕作往復運動。
此往復氣缸〔8〕的進氣總管由液壓柜〔11〕上的QF23旋鈕式二位三通手動閥〔27〕控制，乏氣由活塞桿〔8006〕上的泄氣槽泄出，左右往復桿〔7〕外均裝有伸縮軟管〔8014〕以防塵。
附圖4系工作氣缸〔14〕、復位氣缸〔15〕剖視圖。
氣缸由上蓋〔1401〕、缸筒〔1402〕、活塞〔1403〕活塞桿〔9〕、下蓋〔1404〕、壓蓋〔1405〕及螺栓〔1406〕等主要部件組成。缸筒〔1402〕與上蓋〔1401〕和下蓋〔1404〕間以“0”型密封圈〔1416〕、〔1425〕密封，活塞〔1403〕與缸筒〔1402〕間以YX型密封圈〔1421〕和擋圈〔1422〕和“0”型密封圈〔1423〕密封，而活塞桿〔9〕與活塞〔1403〕間以金屬墊〔1419〕〔1420〕和“0”型密封圈〔1424〕密封，壓蓋〔1405〕則以“0”型密封圈〔1423〕、〔1434〕和防塵圈〔1435〕與下蓋〔1404〕及活塞桿〔9〕密封。
上蓋〔1401〕有彈簧〔1409〕、鋼球〔1410〕、管接頭〔1411〕、紫銅墊〔1415〕、螺母〔1412〕、卡套〔1418〕、及管件〔1414〕構(gòu)成進氣單向閥。
下蓋〔1404〕則由紫銅墊〔1426〕、卡圈〔1427〕塑料管〔1428〕、管接頭〔1429〕、碟閥芯〔1430〕及彈簧〔1431〕構(gòu)成進氣單向閥。由彈簧〔1409〕、鋼球〔1410〕、管接頭〔1436〕、螺帽〔1412〕、卡套〔1413〕構(gòu)成排氣口單向閥。
整個氣缸由四根螺栓〔1406〕及雙螺母〔1407〕和彈簧墊圈〔1408〕緊固。并緊固在前后支架〔13〕的二階聯(lián)板〔1309〕和三階聯(lián)板〔1312〕上、缸筒〔1402〕外有一硬質(zhì)塑料圈〔1437〕套牢，其中間空隙處以絕熱石棉繩帶〔1438〕纏繞，用以保溫。
氣缸內(nèi)活塞〔1403〕上部氣室內(nèi)充以高壓氮氣，活塞〔1403〕下部氣室內(nèi)則在運動中吸入經(jīng)由空氣濾清器〔61〕濾過的潔凈空氣，經(jīng)活塞〔1403〕壓縮成壓縮空氣后排入儲氣罐〔17〕。工作氣缸〔14〕的長活塞桿〔9〕通過活銷〔6001〕與搖桿相聯(lián)結(jié)外，并下聯(lián)結(jié)到油缸〔16〕的活塞〔1603〕上，使兩缸的活塞〔1403〕與〔1603〕作同步運動。
復位氣缸〔15〕在結(jié)構(gòu)上與工作氣缸〔14〕完全相同，僅各部尺寸大小不同，活塞桿〔10〕不同。
附圖5系油缸〔16〕剖視圖。
油缸〔16〕由上蓋〔1601〕、缸筒〔1602〕、活塞〔1603〕、活塞桿〔9〕、底蓋〔1604〕、壓蓋〔1605〕、及螺栓〔1606〕、密封件和進排油單向閥等構(gòu)成。
缸筒〔1602〕與上蓋〔1601〕和下蓋〔1604〕間、壓蓋〔1605〕與上蓋〔1601〕及活塞桿〔9〕間，活塞〔1603〕與缸筒〔1602〕及活塞桿〔9〕間均以“0”型密封圈〔1613〕、〔1614〕、〔1616〕、〔1623〕、〔1624〕密封?；钊?603〕與缸筒〔1602〕間又多一個YX型密封圈〔1621〕和擋圈〔1622〕而下蓋〔1604〕之吸排油單向閥管接頭〔1611〕、〔1626〕處則以紫銅墊〔1615〕密封。油缸〔16〕活塞〔1603〕與工作氣缸〔14〕活塞〔1403〕共用一長活塞桿〔9〕，故兩者作同步運動。
下蓋〔1604〕左、右吸排油單向閥除管接頭〔1616〕〔1626〕不同外，其它如彈簧〔1609〕碟形閥芯〔1610〕、〔1625〕均相同，下蓋〔1604〕底有一碟簧〔1629〕起減振作用，整體油缸〔16〕由四根螺栓〔1606〕及螺母〔1607〕和彈簧墊圈〔1608〕緊固在底盤〔12〕上。
油箱〔21B〕內(nèi)油液靠慣性和油缸〔16〕內(nèi)負壓進入油缸〔16〕內(nèi)后，由于受工作氣缸〔14〕活塞〔1403〕的同步運動作用。被壓縮成液壓油后排入氣液傳送器〔19〕，經(jīng)單向調(diào)速閥〔34〕和三位五通手動閥〔35〕而入油馬達〔36〕內(nèi)，使油馬達〔36〕運轉(zhuǎn)。
附圖6系儲氣罐〔17〕剖視圖。
儲氣罐〔17〕由罐體〔1701〕、充氣單向閥，三通管接頭〔1707〕、進氣管座〔1708〕、進氣管接頭〔1709〕、銅墊〔1710〕、出氣管座〔1712〕、出氣管接頭〔1714〕、銅墊〔1713〕和角鐵支架〔1711〕、螺栓〔1717〕、螺母〔1715〕、彈簧墊圈〔1716〕等件組成。而充氣單向閥由管接頭〔1706〕、閥座〔1702〕、彈簧〔1703〕、鋼球〔1704〕、銅墊〔1705〕等構(gòu)成。
罐體〔1701〕系由筒體、上下封頭焊接而成。充氣單向閥閥座〔1702〕、進氣管座〔1708〕、出氣管座〔1712〕和角鐵支架〔1711〕均焊于罐體〔1701〕上。
儲氣罐〔17〕系供儲進低壓壓縮空氣之用，使用前應預先充進壓縮空氣，運轉(zhuǎn)后即由工作氣缸〔14〕和復位氣缸〔15〕不斷生產(chǎn)壓縮空氣源源充入儲氣罐〔17〕，而排出之壓縮空氣經(jīng)三聯(lián)閥〔24、25、26〕二位三通手動閥〔27〕，而后進入往復氣缸〔8〕內(nèi)，使往復氣缸〔8〕運動。
附圖7系充氣座〔18〕剖視圖。
充氣座〔18〕由座體〔1801〕、充氣單向閥，壓力表管接頭座〔1808〕、排氣管接頭座〔1809〕、銅墊〔1810〕螺栓〔1811〕、螺母〔1812〕、墊圈〔1813〕等組成。充氣單向閥由管接頭〔1802〕、銅墊〔1803〕、〔1807〕、充氣閥座〔1804〕、鋼球〔1805〕、彈簧〔1806〕等構(gòu)成。并有高壓安全閥〔1814〕和閥座接頭〔1815〕充氣座〔18〕系同時給予工作氣缸〔14〕復位氣缸〔15〕充進高壓氮氣之用。
附圖8系氣液傳送器〔19〕之剖視圖。
氣液傳送器〔19〕由壓蓋〔1901〕、頂蓋〔1902〕、缸筒〔1903〕、活塞〔1904〕、底蓋〔1905〕及充氣閥、排油單向閥、壓力表接頭進油管接頭和緊固螺栓〔1918〕聯(lián)結(jié)內(nèi)六角螺釘〔1917〕等組成。
充氣閥有保護螺母〔1906〕、管接頭〔1907〕、銅墊〔1908〕、閥芯〔1909〕等件構(gòu)成。壓力表接頭有管接頭〔1910〕、鎖緊螺母〔1911〕、銅墊〔1912〕等件構(gòu)成排油單向閥由管接頭〔1921〕、彈簧〔1922〕、銅墊〔1923〕、碟閥〔1924〕等件構(gòu)成。進油管接頭由管接頭〔1925〕、銅墊〔1926〕等件構(gòu)成。緊固用有螺栓〔1918〕螺母〔1919〕、彈簧墊圈〔1916〕、〔1920〕和內(nèi)六角螺釘〔1917〕等件。
頂蓋〔1902〕、活塞〔1904〕、底蓋〔1905〕和缸筒〔1903〕之間有“0”型密封圈〔1913〕〔1914〕密封。
缸筒〔1903〕底部外圈與聯(lián)結(jié)環(huán)〔1915〕焊接在一起，便于與底蓋〔1905〕緊固。
缸筒〔1903〕內(nèi)活塞〔1904〕上部充以中壓氮氣，以保證來自油缸〔16〕的液壓油的壓力，使液壓油經(jīng)氣液傳送器〔19〕輸出至油馬達〔36〕時壓力恒定。
附圖9系底盤〔12〕及前后支架〔13〕組合圖。
底盤〔12〕由角鋼焊接而成，前后支架〔13〕則由上下兩節(jié)鋼管〔1302〕、〔1311〕用聯(lián)結(jié)頭〔1306〕、〔1307〕連接而成。前后支架〔13〕底座〔1301〕緊固在底盤〔12〕上，中間則用二階聯(lián)極〔1309〕、〔1310〕和三階聯(lián)板〔1312〕、〔1313〕連接，用以支承曲軌〔5〕和工作氣缸〔14〕及復位氣缸〔15〕。其側(cè)面下有一階聯(lián)板〔1304〕則用以支承往復氣缸〔8〕。底盤〔12〕有螺孔，能用螺栓固定在混凝土機座上或車船大梁上。
整個支架〔13〕和底盤〔12〕成一框架結(jié)構(gòu)，可用于各種場合能達到質(zhì)輕、堅固、穩(wěn)定。
附圖10系液壓柜〔11〕布置圖。
液壓柜〔11〕內(nèi)分三層布置。
柜內(nèi)部件除液壓柜〔11〕本體和油箱〔21A〕外，全系已有標準產(chǎn)品，故只需購進后按圖裝配。
柜內(nèi)底層系油箱〔21A〕，它內(nèi)有分隔板〔2101〕，蓋板〔2102〕、回油管〔2103〕、螺塞〔2104〕、磁鐵〔22〕、水銀溫度計〔23〕及空氣濾清器〔20〕、油箱〔21A〕內(nèi)的潔凈油經(jīng)螺塞〔2104〕之放油口輸送到裝于底盤〔12〕上的油箱〔21B〕內(nèi)，油箱〔21B〕的構(gòu)造與油箱〔21A〕相同，只內(nèi)部多一個進油口網(wǎng)式濾油器〔60〕。
柜內(nèi)中層(即油箱蓋板〔2102〕)上左方裝有三聯(lián)閥(即分水濾氣器〔24〕、減壓閥〔25〕、油霧器〔26〕)，供濾凈壓縮空氣雜質(zhì)用。在蓋板〔2102〕上右邊裝有雙向變量油馬達〔36〕精濾油器〔37〕和裝配在有摩擦片式離合器〔41〕的主軸〔40〕上的減速齒輪副〔38〕、〔39〕，主軸〔40〕用滾動軸承〔43〕及軸承座〔44〕支承。在伸出柜外的軸端上裝有小三角槽輸〔45〕及三角皮帶〔46〕和大槽輪〔47〕，在主軸〔40〕靠近油馬達〔36〕處安有操縱離合器〔41〕的手柄〔42〕。另有一帶塑料罩的加油口〔54〕。而精濾油器〔37〕和上層的溢流閥〔31〕三位五通手動閥〔35〕的回油管〔2103〕均通過中層蓋板〔2102〕直入油箱〔21A〕的油面之下。靠右角有溫度計〔23〕固定用卡箍〔56〕。
柜上層上左方裝有二位三通旋鈕式手動閥〔27〕和400kg/cm2壓力表開關(guān)，〔28〕，以監(jiān)示工作氣缸〔14〕和復位氣缸〔15〕在運轉(zhuǎn)時高壓氮氣的耗損狀況，而溢流閥〔31〕和單向調(diào)速閥〔34〕裝于中間，右邊是三位五通手動閥〔35〕和監(jiān)示氣液傳送器〔19〕輸出液壓油壓力用的100kg/cm2壓力表開關(guān)〔32〕
在上層斜方表盤框內(nèi)裝有400kg/cm2壓力表〔33〕、〔49〕100kg/cm2壓力表〔57〕，16kg/cm2壓力表〔48〕，和經(jīng)溫度傳感器〔52〕指示的溫度計〔53〕，以及使用轉(zhuǎn)速傳感器〔50〕顯示出油馬達〔36〕速度的轉(zhuǎn)速表〔51〕。另外還有顯示油馬達〔36〕運轉(zhuǎn)的指示燈〔55〕和按鈕開關(guān)〔58〕、及微型發(fā)電機〔59〕。
液壓柜〔11〕本身P面制成全透明兩半全開式門，上層平面制成以B點為樞軸的全開式。背面及兩側(cè)面均作成用螺釘緊固在角鐵框上的全封閉式中層油箱〔21A〕的蓋板〔2102〕做成整塊活扣式，扣于油箱上口以后，四邊能用螺釘擰緊在底邊四框上，油箱〔21A〕放進取出時均需將油先放盡。
尚有購置的慣性式空氣濾清器〔61〕系裝配在圖9中所示的二階聯(lián)板〔1310〕上，和儲氣罐〔17〕并排而立。
至于各種氣壓、液壓用管件、管路布置，依據(jù)已有整機布置原理圖和各附圖所示部件機構(gòu)位置自明。
本機既為儲能原動機性質(zhì)，它與現(xiàn)有原動機如蒸汽機、內(nèi)燃機等相比較，其最大優(yōu)點及積極效果如下
1.本機一次性充入高壓氮氣，即能較長期運轉(zhuǎn)，不必在每循環(huán)中消耗燃料。故能節(jié)約巨量能源。
2.結(jié)構(gòu)不復雜，故加工、安裝、操作、使用與維修均較易。
3.所有氣壓液壓管件、元件、閥門等均采用標準件，適宜大量生產(chǎn)，生產(chǎn)周期短。
4.機件多采用通用材料，易加工、成本低。
5.不排除廢氣，故不污染環(huán)境。
6.主機運轉(zhuǎn)速度低，故無噪音。
7.高壓氮氣乃氧氣廠副產(chǎn)品，來源易，且價廉。
其積極效果如下
當本發(fā)明一旦普遍實現(xiàn)之后，它將在許多領(lǐng)域取代現(xiàn)今世界所有消耗燃料的蒸汽機、內(nèi)燃機、燃氣輪機等原動機而使用于汽車拖拉機、機車、輪船和發(fā)電廠、并能取代電動機用于工廠中一切機器上。更能用于城市廠礦，農(nóng)村集鎮(zhèn)居民點集中生活用水用電熱需動力之處。均能節(jié)約大量能源。
因為本發(fā)明系儲能原動機類型，應用極為廣泛，除發(fā)明本人集資加工或設(shè)廠制造外。為國家早日實現(xiàn)四化計，故采取許可他人按照專利法第十一條、第十二條、第十三條、第十四條之規(guī)定，在中國制造本發(fā)明的產(chǎn)品。
實現(xiàn)本發(fā)明的制造辦法
1.所有氣壓液壓管路、元件、及各類閥門和機械零件在設(shè)計時盡量選用國內(nèi)氣壓件廠、液壓件廠和機器廠已生產(chǎn)的標準件。
2.主機中之導軌、主軸、搖桿、曲軌、往復桿、前后支架、油箱和底盤等主要部件只需具備木模、鑄、鍛、鋸、鉋、鉆、插、熱處理、銑、磨、研、檢測試驗諸工藝設(shè)備及手段之中小機械廠，均能勝任加工制造本發(fā)明產(chǎn)品。技術(shù)工人等級達三至五級標準即可。
3.工作氣缸、復位氣缸、往復氣缸、油缸、儲氣罐、氣液傳送器等之缸蓋、缸筒、活塞、活塞桿諸主要零件在設(shè)計時盡量選用標準參數(shù)，故國內(nèi)制造液壓油缸之液壓件廠均能制造。
4.本機之底盤、前后支架乃框架結(jié)構(gòu)，油箱乃長方型開式結(jié)構(gòu)。均視使用本機之車、船、機器等之具體情況和操縱控制空間位置而配置。結(jié)構(gòu)簡單、采取焊接、螺栓緊固。故一般中小型機械廠均能制造。
權(quán)利要求
1、將高壓氮氣通過充氣座[18]充入工作氣缸[14]和復位氣缸[15]的活塞[1403]頂部氣室內(nèi)。將中壓氮氣充入氣液傳送器[19]的活塞[1904]頂部氣室內(nèi)，將低壓壓縮空氣充入儲氣罐[17]內(nèi)。儲氣罐[17]內(nèi)壓縮空氣經(jīng)分水濾氣器[24]、減壓閥[25]、油霧器[26]、二位三通旋鈕式手動閥[27]之通道進入往復氣缸[8]的兩端端蓋[8004]旁側(cè)有換向作用的定位閥進氣孔[8014]而入往復氣缸[8]內(nèi)，推動活塞[8001]左右往復運動，從而導致左、右活塞桿[8006]作同樣的往復運動，于是推動固定在左、右活塞桿[8006]上的“變能機構(gòu)”中的往復桿[7]亦作同步的左、右往復運動。往復桿[7]又推動處在導軌[2]槽中的主軸[1]沿著兩個有雙曲線曲面的曲軌[5]的曲面上作上升下降地往復運動；在此同時，以主軸[1]為支點的搖桿[6]的兩端以活銷[6001]與工作氣缸[14]的長活塞桿[9]相聯(lián)，與復位氣缸[15]的短活塞桿[10]相聯(lián)，故而搖桿[6]的兩端受工作氣缸[14]與復位氣缸[15]的高壓氮氣的膨漲或被壓縮產(chǎn)生的正負總推力作用，從而必定的使搖桿[6]產(chǎn)生上下?lián)u擺運動。當主軸[1]在曲軌[5]的槽內(nèi)作上升下降的往復運動時，導致以主軸[1]為支點的搖桿[6]兩端與以長活塞桿[9]和短活塞桿[10]為中心和支點間之距離必定時時在改變。支距的改變使工作氣缸[14]與復位氣缸[15]兩者受高壓氮氣作用的正負總推力和支距之乘積的總能矩亦時時在改變。兩者間的總能矩能在瞬時平衡，但在經(jīng)常的不平衡中必定有“能矩差”產(chǎn)生，此能矩差中的一部分又可作用于與工作氣缸[14]共有一根長活塞桿[9]的油缸[16]的活塞[1603]上，和工作氣缸[14]的活塞[1403]作上下往復的同步運動，遂使來自油箱[21A21B]經(jīng)濾油器[37][60]進入油缸[16]的油液，被壓縮成液壓油后，排入充有中壓氮氣以保持壓力衡定的氣液傳送器[19]，再經(jīng)溢流閥[31]、單向調(diào)速閥[34]和三位五通手動閥[35]而進入雙向變量油馬達[36]內(nèi)，使油馬達[36]運轉(zhuǎn)而依速度需要直接或間接經(jīng)離合器[41]、齒輪副[38]、[39]及皮帶輪組合[45][46][47]減速后對外輸出機械能。
由往復氣缸[8]驅(qū)動的“變能機構(gòu)，”的運動開始后，工作氣缸[14]或復位氣缸[15]的下氣室即開始吸進來自空氣濾清器[61]的清潔空氣，在兩缸作膨脹向下運動中，即將這些空氣壓縮成壓縮空氣輸送至儲氣罐[17]，以作往復氣缸[8]在不停歇的運動中的能源。
整體主機全部用底盤[12]和前后支架[13]組成的框架結(jié)構(gòu)支承，而輔機部分如油箱[21A]、閥門、開關(guān)、儀表、管件等均布置在液壓柜[11]內(nèi)上中下三層，便于控制。
故而本發(fā)明屬于運動機構(gòu)和氣壓液壓技術(shù)領(lǐng)域：
。
本機既為原動機性質(zhì)，它自然用于機車、汽車、拖拉機、一切機動車和船舶上。也能用于工作母機和任何專用機器上。
本發(fā)明的特征是由主軸[1]、導軌[2]、轉(zhuǎn)子[2001]向心止推軸承[3]、銅套[4]、曲軌[5]、搖桿[6]、活銷[6001]、左、右往復桿[7]、碰頭[7001]、活鉸[7002]等機件構(gòu)成的“變能機構(gòu)”。
2、按權(quán)利要求
1規(guī)定的裝置，其特征是主軸〔1〕中間裝有銅套〔4〕，能在導軌〔2〕的直槽內(nèi)上下滑動。
3、按權(quán)利要求
1規(guī)定的裝置，其特征是主軸〔1〕中間銅套〔4〕兩側(cè)裝有向心止推軸承〔8〕，能在曲軌〔5〕的雙曲線曲面槽內(nèi)上升下降往復運動。
4、按權(quán)利要求
1規(guī)定的裝置，其特征是主軸〔1〕兩端亦裝有向心止推軸承〔3〕，同時并裝于搖桿〔6〕的直槽內(nèi)，使搖桿〔6〕可依主軸〔1〕為支點作上下?lián)u擺運動。
5、按權(quán)利要求
1規(guī)定的裝置，其特征是導軌〔2〕用活鉸〔7002〕與左、右往復桿〔7〕聯(lián)接，能隨左、右往復桿〔7〕的往復運動，依靠轉(zhuǎn)子〔2001〕支承，在水平板〔8013〕上作同步的往復運動。
6、按權(quán)利要求
1規(guī)定的裝置，其特征是左、右往復桿〔7〕固定在往復氣缸〔8〕的活塞桿〔8006〕上，能隨往復氣缸〔8〕的活塞桿〔8006〕作同步的往復運動。
7、按權(quán)利要求
1規(guī)定的裝置，其特征是曲軌〔5〕左、右內(nèi)有雙曲線曲面槽，而曲軌〔5〕的兩端則支承在前后支架〔13〕的兩聯(lián)接頭〔1306和1307〕上，并固定在底盤〔12〕上。
8、按權(quán)利要求
1規(guī)定的裝置，其特征是搖桿〔6〕的兩端用活銷〔6001〕與工作氣缸〔14〕的長活塞桿〔9〕，和復位氣缸〔15〕的短活塞桿〔10〕聯(lián)接。故搖桿〔6〕依主軸〔1〕為支點作上下?lián)u擺運動時，工作氣缸〔14〕與復位氣缸〔15〕則作相應地膨脹或被壓縮運動。
9、按權(quán)利要求
1及2、3、4、5、6、7、8規(guī)定的變能機構(gòu)裝置的變能運動，其特征是因主軸〔1〕依往復氣缸〔8〕之往復運動而作同步的往復運動，改變了搖桿〔6〕支點與兩活塞桿〔9及10〕之中心距離，因而工作氣缸〔14〕與復位氣缸〔15〕兩者之總能矩亦改變(同時兩氣缸的總推力和壓強亦改變)，從而產(chǎn)生了“能矩差”。此“能矩差”的一部分作用于油缸〔16〕的油液，使之轉(zhuǎn)化成液壓油，輸出至氣液傳送器〔19〕，再經(jīng)溢流閥〔31〕、單向調(diào)速閥〔34〕、三位五通手動閥〔35〕而入油馬達〔36〕，使油馬達〔36〕運轉(zhuǎn)而對外輸出機械能。
同理，此“能矩差”亦可使氣泵產(chǎn)生氣壓能使氣馬達運轉(zhuǎn)而輸出機械能，但功率甚小。
10、按權(quán)利要求
5規(guī)定的裝置，其特征是導軌〔2〕下端裝有轉(zhuǎn)子〔2001〕，下端右側(cè)邊裝有碰頭〔7001〕。
11、按權(quán)利要求
6規(guī)定的裝置，其特征是左、右往復桿〔7〕之右側(cè)邊中間裝有碰頭〔7001〕。
12、按權(quán)利要求
6規(guī)定的裝置，其特征是能推動左、右往復桿〔7〕作往復運動的往復氣缸〔8〕，其端蓋右邊旁側(cè)上裝有換向作用的定位閥桿〔8007〕，受導軌〔2〕及左、右往復桿〔7〕上的碰頭〔7001〕碰撞，使往復氣缸〔8〕的進氣形成一開一關(guān)的自動換向。
13、按權(quán)利要求
12規(guī)定的往復氣缸〔8〕，其特征是在兩端活塞桿〔8006〕上開有乏氣泄氣槽。
14、按權(quán)利要求
12規(guī)定的往復氣缸〔8〕，其特征是在兩端蓋〔8004〕上固定有支承導軌〔2〕的轉(zhuǎn)子〔2001〕的水平板〔8013〕。
15、按權(quán)利要求
6及12規(guī)定的裝置，其特征是整體往復氣缸〔8〕依靠兩端蓋〔8004〕座在角鐵支架〔8010〕上，由前后支架〔13〕的一階聯(lián)板〔1304〕支承。
16、按權(quán)利要求
6及12規(guī)定的往復氣缸〔8〕，其特征是進入氣缸內(nèi)的壓縮空氣，系來自儲氣罐〔17〕，且經(jīng)分水濾氣器〔24〕、減壓閥〔25〕、油霧器〔26〕和液壓柜〔11〕上的二位三通手動閥〔27〕的控制。
17、按權(quán)利要求
8規(guī)定的搖桿〔6〕一端聯(lián)接長活塞桿〔9〕的裝置，其特征是長活塞桿〔9〕上端聯(lián)接工作氣缸〔14〕的活塞〔1403〕，而下端聯(lián)接油缸〔16〕的活塞〔1603〕，使油缸〔16〕的活塞〔1603〕與工作氣缸〔14〕的活塞〔1403〕保持同步的上下運動。
18、按權(quán)利要求
8規(guī)定的搖桿〔6〕另一端聯(lián)接的短活塞桿〔10〕的裝置，其特征是短活塞桿〔10〕軸中心與主機中心之距離，和長活塞桿〔9〕軸中心與主機中心之距離完全相等，但工作氣缸〔14〕與復位氣缸〔15〕兩者的活塞〔1403和1503〕直徑大小卻不等。
19、按權(quán)利要求
8、9及17、18規(guī)定的裝置，其特征是工作氣缸〔14〕與復位氣缸〔15〕兩者的活塞〔1403和1503〕上部氣室內(nèi)均通過充氣座〔18〕充入高壓氮氣，且只能充入不排出。
20、按權(quán)利要求
8、9及17、18規(guī)定的裝置，其特征是工作氣缸〔14〕和復位氣缸〔15〕兩者的活塞〔1403和1503〕下部氣室內(nèi)，均在運動中吸入經(jīng)空氣過濾器〔61〕濾過的潔凈空氣，經(jīng)活塞〔1403和1503〕壓縮后排入儲氣罐〔17〕。
21、按權(quán)利要求
19規(guī)定的充氣座〔18〕裝置，其特征是有充氣單向閥、排氣管口及壓力表〔63〕和高壓安全閥〔1814〕的管接口。
22、按權(quán)利要求
8規(guī)定的裝置，其特征是工作氣缸〔14〕和復位氣缸〔15〕兩者的缸筒〔1402和1502〕外，均有一硬質(zhì)塑料圈〔1437和1537〕套牢，其中間空隙處以絕熱石棉繩帶〔1438和1538〕纏繞，用以保溫。
23、按權(quán)利要求
8規(guī)定的裝置，其特征是工作氣缸〔14〕和復位氣缸〔15〕，全由前后支架〔13〕中的二階聯(lián)板〔1309和1310〕和三階聯(lián)板〔1312和1313〕支承。
24、按權(quán)利要求
9及17規(guī)定的裝置，其特征是在油缸〔16〕底部有一碟簧〔1629〕，用以減震。
25、按權(quán)利要求
9及17規(guī)定的裝置，其特征是油缸〔16〕和工作氣缸〔14〕在同步的上下運動中，把吸自油箱〔21A及21B〕的油液轉(zhuǎn)化成液壓油輸至氣液傳送器〔19〕。
26、按權(quán)利要求
9及17規(guī)定的裝置，其特征是整體油缸〔16〕固定在底盤〔12〕上。
27、按權(quán)利要求
16及20規(guī)定的儲氣罐〔17〕，其特征是整體儲氣罐〔17〕安裝在前后支架〔13〕的三階聯(lián)板〔1312〕上。
28、按權(quán)利要求
9規(guī)定的氣液傳送器〔19〕，其特征是缸筒〔1903〕內(nèi)活塞〔1904〕上部氣室充以中壓氮氣。
29、按權(quán)利要求
7規(guī)定的前后支架〔13〕和底盤〔12〕，其特征是整個支架〔13〕和底盤〔12〕結(jié)構(gòu)成一框架結(jié)構(gòu)。
專利摘要
本發(fā)明“儲能氮氣機”，屬于運動機構(gòu)和氣壓液壓技術(shù)領(lǐng)域：
。本機能解決通用動力機器大量消耗能源的問題。本機能依自身吸排之壓縮空氣。推動氣缸中活塞作往復運動，來促使充有高壓氮氣之工作氣缸和復位氣缸，在往復桿、導軌、主軸、曲軌和搖桿聯(lián)動下上下運動；同時改變其平衡支點，從而變換其壓強產(chǎn)生“能矩差”，因而轉(zhuǎn)化成液壓油驅(qū)動油馬達旋轉(zhuǎn)而對外作功。 本機能大量制造，用于各種機器和各種車輛船舶上作原動機以節(jié)約能源。
文檔編號F03G7/00GK85106943SQ85106943
公開日1986年10月29日 申請日期1985年9月19日
發(fā)明者廖子鈺 申請人:廖子鈺導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan