專利名稱：用形狀記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用物體因加熱、冷卻而膨脹或收縮的機(jī)械動(dòng)力產(chǎn)生裝置或機(jī)構(gòu)，特別適用于作為車輛發(fā)動(dòng)機(jī)。
自1973年美國(guó)班克斯(BANKS)研制班克斯發(fā)動(dòng)機(jī)以來(lái)，世界許多國(guó)家曾提出了利用將形狀記憶合金元件周期性地先后浸入冷、熱水槽中，并使其在水中變形而產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成輸出軸的功率輸出。US4955196號(hào)專利文獻(xiàn)所記載的內(nèi)能動(dòng)力機(jī)就是其中一例，這種內(nèi)能機(jī)采用形狀記憶合金材料為主要文件，包括有一個(gè)活塞液壓缸，用記憶合金管或捧制成一個(gè)環(huán)繞彈簧，一個(gè)壓力工作介質(zhì)容器、一個(gè)調(diào)壓閥、一個(gè)進(jìn)液閥、一個(gè)減壓閥、一個(gè)熱流泵、一個(gè)冷流泵，液壓缸分成上部和下部?jī)刹糠?，形狀記憶合金元件在活塞上部，液壓缸的頂端與一個(gè)倒圓錐壓力工作介質(zhì)容器相連。這種內(nèi)能機(jī)利用形狀記憶合金元件在反復(fù)被冷卻、加熱時(shí)而變形受阻所釋放出很大的內(nèi)能，使液體壓縮形成高速流速，并與相關(guān)動(dòng)力、加工設(shè)備配套來(lái)輸出功率或帶動(dòng)發(fā)電以及進(jìn)行打孔、切、割、沖壓等項(xiàng)加工。并根據(jù)本人已授權(quán)的機(jī)車液壓蓄能動(dòng)力源裝置(CN86105787A)，采用了有輔助泵站、液壓蓄能裝置、液壓控制閥組及液壓馬達(dá)等，這種動(dòng)力源裝置可將液壓能儲(chǔ)存在液壓蓄能裝置中，并可將高壓油輸送給液壓馬達(dá)而驅(qū)動(dòng)機(jī)車行駛機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種由形狀記憶合金元件內(nèi)能機(jī)和液壓蓄能動(dòng)力源兩種技術(shù)相結(jié)合的新型發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，即利用液壓蓄能裝置可以高效率貯存形狀記憶合金元件隨溫差變形而產(chǎn)生的巨大能量的特點(diǎn)，提出一種效率高、功率大的液壓傳動(dòng)機(jī)車車輛發(fā)動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的目的是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的這種用形狀記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)，包括有形狀記憶合金元件、冷泵輸送機(jī)構(gòu)(冷流泵)、冷卻箱、熱泵輸送機(jī)構(gòu)(熱流泵)、熱源發(fā)生器、控制閥組、液壓傳動(dòng)裝置、傳動(dòng)液壓油箱、管路系統(tǒng)和工作介質(zhì)，并且冷卻箱或熱源發(fā)生器分別經(jīng)冷泵輸送機(jī)構(gòu)或熱泵輸送機(jī)構(gòu)通過(guò)控制閥組和管路系統(tǒng)可周期交叉與形狀記憶合金元件相連通，以使形狀記憶合金元件因周期交叉受熱或冷卻而伸長(zhǎng)，收縮產(chǎn)生巨大的動(dòng)力。除此以外，這種用形狀記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)還有液壓蓄能裝置、液壓馬達(dá)、驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)、發(fā)動(dòng)機(jī)箱體、傳動(dòng)控制閥組，貯有高壓油液的液壓蓄能裝置通過(guò)傳動(dòng)控制閥組和驅(qū)動(dòng)冷泵輸送機(jī)構(gòu)、熱泵輸送機(jī)構(gòu)的液壓馬達(dá)相通，由形狀記憶合金元件推動(dòng)的液壓傳動(dòng)裝置的一端可通過(guò)控制閥組、管路系統(tǒng)、傳動(dòng)控制閥組和液壓蓄能裝置相通，還可通過(guò)管路系統(tǒng)、控制閥組和驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)相通，當(dāng)然液壓傳動(dòng)裝置的一端也可和傳動(dòng)液壓油箱連通。
用形狀記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)由安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)主軸一端并可帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)、置于彈簧外套中的柱狀空心彈簧記憶合金元件、由柱塞和柱塞缸組成的液壓傳動(dòng)裝置、裝在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體底部的熱液，用電熱器加熱的熱源發(fā)生器、由冷水泵和氣泵組合而成的冷泵輸送機(jī)構(gòu)以及液壓蓄能裝置、驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)、冷卻箱、傳動(dòng)液壓油箱、控制閥組、傳動(dòng)控制閥組和管路系統(tǒng)所構(gòu)成；沿發(fā)動(dòng)機(jī)主軸的軸向上裝有若干組液壓傳動(dòng)裝置，每組液壓傳動(dòng)裝置沿發(fā)動(dòng)機(jī)主軸圓周每相隔90°-180°角均勻排列并固定若干個(gè)液壓缸及形狀記憶合金元件；發(fā)動(dòng)機(jī)主軸內(nèi)設(shè)有與形狀記憶合金元件相通的連通管，有可分別通過(guò)高壓?jiǎn)蜗蜷y、低壓?jiǎn)蜗蜷y和液壓蓄能裝置、傳動(dòng)液壓油箱分別相通的高低壓軸導(dǎo)管，氣泵和冷水泵分別與冷卻分配器外套相通，裝有和冷卻箱相通的冷卻回液分配器外套，并裝有高低壓分配器外套；每個(gè)柱塞的一端均和置于彈簧外套中的形狀記憶合金元件相接，與柱塞另一端相連的柱塞缸的油腔經(jīng)置于發(fā)動(dòng)機(jī)主軸內(nèi)的高低壓導(dǎo)管，再經(jīng)置于高低壓分配器外套中的低壓?jiǎn)蜗蜷y或高壓?jiǎn)蜗蜷y分別與傳動(dòng)液壓油箱或液壓蓄能裝置相通；熱源發(fā)生器中的傳熱油液面足以漫沒(méi)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)到發(fā)動(dòng)機(jī)箱體底部位置的置于彈簧外套中的形狀記憶合金元件。
冷卻箱通過(guò)冷泵輸送機(jī)構(gòu)、氣泵、經(jīng)管路系統(tǒng)、冷卻分配器外套、連通管與形狀記憶合金元件的一端相通，形狀記憶合金元件的另一端通過(guò)導(dǎo)管、冷卻回液分配器外套返回冷卻箱；沿發(fā)動(dòng)機(jī)主軸軸向上可有2組由柱塞和柱塞缸組成的液壓傳動(dòng)裝置，每組液壓傳動(dòng)裝置沿發(fā)動(dòng)機(jī)主軸圓周每相隔120°角均勻排列并固定在發(fā)動(dòng)機(jī)主軸上。
用形狀記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)也可由聯(lián)軸節(jié)、液壓馬達(dá)、冷泵輸送機(jī)構(gòu)、熱泵輸送機(jī)構(gòu)、置于彈簧外套中的柱狀空心彈簧形狀記憶合金元件、由柱塞和柱塞缸組成的液壓傳動(dòng)裝置、在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體外部裝有傳熱油并用電熱器加熱的熱源發(fā)生器以及液壓蓄能裝置、驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)、冷卻箱、傳動(dòng)液壓油箱、控制閥組、傳動(dòng)控制閥組和管路系統(tǒng)組成；在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體內(nèi)臥式排列若干組彈簧外套，也可以是3組，其內(nèi)均裝有柱狀空心彈簧形狀記憶合金元件，且形狀記憶合金元件兩端均和液壓傳動(dòng)裝置中的柱塞相接，并且形狀記憶合金元件的一端通過(guò)輪式二通閥經(jīng)管路系統(tǒng)和熱泵輸送機(jī)構(gòu)相通，另一端則通過(guò)管路系統(tǒng)接回?zé)嵩窗l(fā)生器；冷卻箱通過(guò)冷泵輸送機(jī)構(gòu)、管路系統(tǒng)、碰桿二通閥和發(fā)動(dòng)機(jī)箱體上的噴嘴相通，發(fā)動(dòng)機(jī)箱體底部通過(guò)管路接回冷卻箱；液壓傳動(dòng)裝置中的柱塞缸油腔通過(guò)管路系統(tǒng)、高壓?jiǎn)蜗蜷y與液壓蓄能裝置相連通、也可通過(guò)管路系統(tǒng)和低單向閥與傳動(dòng)液壓油箱相連通。
用形狀記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)也可由液壓馬達(dá)、聯(lián)軸節(jié)、氣泵、冷泵輸送機(jī)構(gòu)、置于彈簧外套中的柱狀空心彈簧形狀記憶合金元件、由柱塞和柱塞缸組成的液壓傳動(dòng)裝置、由燃料箱、三通吸油管、點(diǎn)火裝置、壓力繼電器、火花塞、油汽噴嘴組成的熱源發(fā)生裝置，以及液壓蓄能器、驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)、冷卻箱、傳動(dòng)液壓油箱、控制閥組、傳動(dòng)控制閥組和管路系統(tǒng)組成；在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體內(nèi)臥式排列若干組彈簧外套，也可以是3組，其內(nèi)均裝有柱狀空心彈簧形狀記憶合金元件，且形狀記憶合金元件兩端均與液壓傳動(dòng)裝置中的柱塞相接，形狀記憶合金元件的一端通過(guò)碰桿式二通閥、管路系統(tǒng)和冷泵輸送機(jī)構(gòu)相通，另一端則通過(guò)管路系統(tǒng)和冷卻箱相通，氣泵經(jīng)輪式二通閥、燃料箱內(nèi)的三通吸油管接通油汽噴嘴；液壓傳動(dòng)裝置中的柱塞缸油腔通過(guò)管路系統(tǒng)、高壓?jiǎn)蜗蜷y與液壓蓄能裝置相連通，也可通過(guò)管路系統(tǒng)和低壓?jiǎn)蜗蜷y與傳動(dòng)液壓油箱相連通。
用形狀記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)也可由液壓馬達(dá)、聯(lián)軸節(jié)、冷泵輸送機(jī)構(gòu)、熱泵輸送機(jī)構(gòu)，置于發(fā)動(dòng)機(jī)主軸兩端的兩個(gè)高壓變量泵組成的液壓傳動(dòng)裝置，沿發(fā)動(dòng)機(jī)主軸軸向均勻裝有若干個(gè)發(fā)條式形狀記憶合金元件，也可以是3個(gè)，以及起棘輪作用的內(nèi)環(huán)齒、置于發(fā)動(dòng)機(jī)箱體外部裝有傳熱油并用電熱器加熱的熱源發(fā)生裝置、由按鈕式二通閥、雙向液壓鎖構(gòu)成的控制閥組以及液壓蓄能裝置，驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)、冷卻箱，傳動(dòng)控制閥組以及管路系統(tǒng)所構(gòu)成；
熱源發(fā)生器可通過(guò)熱泵輸送機(jī)構(gòu)、由隨高壓變量泵旋轉(zhuǎn)的控制轉(zhuǎn)盤上的控制擋塊控制的按鈕式二通閥，雙向液壓鎖和管路系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)箱體相連通；冷卻箱也可通過(guò)冷泵輸送機(jī)構(gòu)、由隨高壓變量泵旋轉(zhuǎn)的控制轉(zhuǎn)盤上的控制擋塊控制的按鈕式二通閥、雙向液壓鎖和管路系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)箱體相連通。
本發(fā)明帶來(lái)如下積極技術(shù)效果1、不僅熱效率高，而且傳動(dòng)效率高，使形狀記憶合金元件變形產(chǎn)生的巨大動(dòng)力，通過(guò)由液壓傳動(dòng)裝置、液壓蓄能裝置、驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)構(gòu)成液力傳動(dòng)系統(tǒng)，可以達(dá)到90％以上的傳動(dòng)效率，因而這種發(fā)動(dòng)機(jī)的功率大，效率高。
2、由于可以采用不同結(jié)構(gòu)的形狀記憶合金元件，采取不同的液壓傳動(dòng)形式以及不同的加熱、冷卻方式，而可以推出不同形式的用記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)。
3、沒(méi)有污染，安全性高，適合作為易燃易爆環(huán)境的液壓蓄能機(jī)車等機(jī)車及車輛的動(dòng)力源。
4、采用液壓傳動(dòng)，安裝自由空間大，便于整體結(jié)構(gòu)布局。
本發(fā)明的


如下圖1、用形狀記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)總體方框示意圖；圖2、旋轉(zhuǎn)立式形狀記憶合金元件液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)總裝圖；圖3、旋轉(zhuǎn)立式形狀記憶合金元件液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)主軸側(cè)視圖；圖4、臥式形狀記憶合金元件液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)總裝圖5、內(nèi)燃臥式形狀記憶合金元件液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)總裝圖；圖6、發(fā)條式形狀記憶合金元件液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)總裝圖；圖7、發(fā)條式形狀記憶合金元件的側(cè)視圖。
下面結(jié)合附圖用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述本發(fā)動(dòng)機(jī)由安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33一端并可帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)2、置于彈簧外套23中柱狀空心彈簧形狀記憶合金元件3、由柱塞21、柱塞缸22組成的液壓傳動(dòng)裝置4、發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10底部的熱液、用電熱器加熱的熱源發(fā)生器5、由冷水泵和氣泵組成的冷泵輸送機(jī)構(gòu)7、液壓蓄能裝置1、傳動(dòng)控制閥組11、驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)12、冷卻箱6、傳動(dòng)液壓油箱13、控制閥組8、濾清器37和管路系統(tǒng)所構(gòu)成，如圖1所示。
本發(fā)明是利用形狀記憶合金在冷熱循環(huán)中的機(jī)械變形產(chǎn)生的巨大動(dòng)力，通過(guò)液壓傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)換成液壓能并供給液壓蓄能裝置，作為液壓蓄能機(jī)車等車輛的動(dòng)力源。具體實(shí)施方案有多種形式，可分為旋轉(zhuǎn)立式和固定臥式；根據(jù)對(duì)記憶合金加熱冷卻方式的不同又可分為內(nèi)冷外熱式、外冷內(nèi)熱式和外冷外熱式多種形式。
圖2所示為旋轉(zhuǎn)立式形狀記憶合金元件液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33上裝有兩組由柱塞21和柱塞缸22組成的液壓傳動(dòng)裝置4，每組液壓傳動(dòng)裝置4上有三個(gè)柱塞缸，相隔120°角，如圖3所示。每個(gè)柱塞21的一端均與空心彈簧柱狀記憶合金元件3相接，與柱塞21另一端相連的柱塞缸22的油腔經(jīng)置于發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33內(nèi)的高低壓導(dǎo)管30，再經(jīng)過(guò)置于高低壓分配器外套20中的低壓?jiǎn)蜗蜷y27或高壓?jiǎn)蜗蜷y29分別與傳動(dòng)液壓油箱13或液壓蓄能裝置1連通，液壓傳動(dòng)裝置1可通過(guò)低壓?jiǎn)蜗蜷y27從傳動(dòng)液壓油箱13中吸液并通過(guò)高壓?jiǎn)蜗蜷y29向液壓蓄能裝置1蓄能。
液壓馬達(dá)2通過(guò)增速齒輪箱34驅(qū)動(dòng)氣泵和冷液泵，并經(jīng)槽輪16和三角帶17，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)18。氣泵36和冷液泵輸出的氣體和冷卻液經(jīng)冷卻分配器外套32、主軸導(dǎo)管和導(dǎo)口15進(jìn)入記憶合金空心彈簧3內(nèi)，再經(jīng)連通管31進(jìn)入下一個(gè)記憶合金空心彈簧3內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)口14、導(dǎo)管、冷卻回液分配器外套28回到冷卻箱6中，達(dá)到冷卻記憶合金的目的。冷卻分配器外套32和冷卻回液分配器外套28都具有3個(gè)呈120°角分布的分配口，分別與各記憶合金空心彈簧對(duì)應(yīng)的導(dǎo)管連通，如圖2和圖3所示。圖中25為分配器架，26為軸承，24為隔熱層，19為發(fā)電機(jī)座。
發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10下部為高溫液體，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，記憶合金元件3浸入熱液中，記憶合金彈簧伸長(zhǎng)做功，當(dāng)記憶合金元件3離開(kāi)熱液時(shí)，分配器外套32的分配口導(dǎo)通，進(jìn)行冷卻，使記憶合金彈簧收縮帶動(dòng)柱塞21吸液(發(fā)動(dòng)機(jī)箱體下部也可是冷卻液體，而冷液泵輸送機(jī)構(gòu)7則需向記憶合金空心彈簧內(nèi)輸送熱液)。
發(fā)電機(jī)18和電熱器35用于加熱發(fā)動(dòng)機(jī)箱體內(nèi)的熱液，發(fā)電機(jī)18可由液壓馬達(dá)2帶動(dòng)也可通過(guò)電源驅(qū)動(dòng)，以補(bǔ)充熱能。電熱器35可通過(guò)外部電源對(duì)箱體內(nèi)液體蓄熱。
發(fā)動(dòng)機(jī)蓄存的能量通過(guò)傳動(dòng)控制閥組11控制，來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)車的驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)12，帶動(dòng)機(jī)車輪對(duì)做功。
圖4為臥式內(nèi)熱外冷式形狀記憶合金液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)由聯(lián)軸節(jié)38、冷泵輸送機(jī)構(gòu)7、熱泵輸送機(jī)構(gòu)9、液壓馬達(dá)2、置于彈簧外套23內(nèi)的空心彈簧形狀記憶合金元件3、由柱塞21和柱塞缸22組成的液壓傳動(dòng)裝置4、發(fā)動(dòng)機(jī)箱體外都配備的傳熱油、用電熱器35加熱的熱源發(fā)生器5、液壓蓄能裝置1、驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)12、冷卻箱6、傳動(dòng)液壓油箱13、控制閥組8、傳動(dòng)控制閥組11、濾清器37、電熱器35、隔熱層24和管路系統(tǒng)構(gòu)成。
發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10上臥式排列3組彈簧外套23，其內(nèi)均裝有柱狀空心彈簧形狀記憶合金元件3，記憶合金元件3兩端均和液壓傳動(dòng)裝置4中的柱塞21相接，柱塞缸的液腔通過(guò)低壓?jiǎn)蜗蜷y27或高壓?jiǎn)蜗蜷y29分別與傳動(dòng)液壓油箱或液壓蓄能裝置1連通，實(shí)現(xiàn)液壓傳動(dòng)裝置4的吸液和蓄能。
記憶合金元件3的一端通過(guò)輪式二通閥44經(jīng)管路系統(tǒng)和熱泵輸送機(jī)構(gòu)9相通，另一端通過(guò)管路系統(tǒng)接回?zé)嵩窗l(fā)生器5。
冷卻箱6通過(guò)冷泵輸送機(jī)構(gòu)7、管路系統(tǒng)、碰桿二通閥42和發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10上的噴嘴相通，發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10底部通過(guò)管路接回冷卻箱6。
液壓傳動(dòng)裝置4中的柱塞缸22的油腔通過(guò)管路系統(tǒng)、低壓?jiǎn)蜗蜷y27和傳動(dòng)液壓油箱13相連通。
當(dāng)空心彈簧記憶合金元件3呈收縮狀時(shí)，輪式二通閥44開(kāi)通，熱液通過(guò)熱泵輸送機(jī)構(gòu)9泵人記憶合金彈簧內(nèi)，使彈簧伸長(zhǎng)做功，并關(guān)閉輪式二通閥44，開(kāi)通碰桿二通閥42，通過(guò)噴嘴46向記憶合金彈簧噴射冷卻液，使彈簧收縮，如此循環(huán)下去即可蓄能并通過(guò)傳動(dòng)控制閥組11驅(qū)動(dòng)機(jī)車輪對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)12。
圖5為臥式內(nèi)冷外熱式形狀記憶合金元件液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)由聯(lián)軸節(jié)38、氣泵36、冷泵輸送機(jī)7、液壓馬達(dá)2、置于彈簧外套23中空心彈簧記憶合金元件3、由柱塞21、柱塞缸22組成的液壓傳動(dòng)裝置4、由燃料箱48、三通吸油管47、點(diǎn)火裝置49、壓力繼電器50、火花塞51、油汽噴嘴52組成的熱源發(fā)生裝置5，以及液壓蓄能裝置1、驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)12、冷卻箱6、傳動(dòng)液壓油箱13、控制閥組8、傳動(dòng)控制閥11、排氣單向閥53、濾清器37和管路系統(tǒng)組成。
在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10內(nèi)臥式排列3組彈簧外套23、其內(nèi)均裝有柱狀空心彈簧形狀記憶合金元件3，記憶合金兩端均與液壓傳動(dòng)裝置4中的柱塞21相接。柱塞缸22的液腔通過(guò)低壓?jiǎn)蜗蜷y27從傳動(dòng)液壓油箱13內(nèi)吸液，通過(guò)高壓?jiǎn)蜗蜷y29向液壓蓄能裝置1蓄能。
記憶合金元件3的一端通過(guò)碰桿式二通閥42、管路系統(tǒng)和冷泵輸送機(jī)構(gòu)7相通，另一端則通過(guò)管路系統(tǒng)與冷卻箱6相通。
氣泵36經(jīng)輪式二通閥44、燃料箱48內(nèi)的三通吸油管47接通油汽噴嘴52，向發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10內(nèi)噴霧化油汽，由壓力繼電器50驅(qū)動(dòng)火花塞51點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)箱體內(nèi)的油汽，產(chǎn)生的熱量使空心彈簧記憶合金伸長(zhǎng)做功，即通過(guò)傳動(dòng)液壓裝置4、高壓?jiǎn)蜗蜷y29向液壓蓄能裝置1蓄能、并通過(guò)傳動(dòng)控制閥11驅(qū)動(dòng)機(jī)車輪對(duì)液壓馬達(dá)12。記憶合金伸長(zhǎng)后，立即關(guān)閉輪式二通閥44，停止供油汽，燃燒立即停止，同時(shí)打開(kāi)碰桿式二通閥42、由冷泵輸送機(jī)構(gòu)7向空心彈簧形狀記憶合金元件3內(nèi)泵人冷卻液，使其冷卻收縮，準(zhǔn)備第二次做功。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10內(nèi)燃燒達(dá)到一定壓力值時(shí)排氣單向閥自動(dòng)開(kāi)啟。
圖6為發(fā)條式形狀合金液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)由聯(lián)軸節(jié)38、冷泵輸送機(jī)構(gòu)7、熱泵輸送機(jī)構(gòu)9、液壓馬達(dá)2、置于發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33兩端的兩個(gè)高壓變量泵60組成的液壓傳動(dòng)裝置4，沿發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33軸向均勻裝有3個(gè)發(fā)條式形狀記憶合金元件57以及起棘輪作用的內(nèi)齒環(huán)67、置于發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10外部裝有傳熱油并用電熱器35加熱的熱源發(fā)生裝置5、由按鈕式二通閥64、雙向液壓鎖構(gòu)成的控制閥組8、以及液壓蓄能裝置1、驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)12、冷卻箱6、傳動(dòng)控制閥組11、隔熱層24、發(fā)動(dòng)機(jī)擋蓋58、擋環(huán)套55、電熱器35、背壓?jiǎn)蜗蜷y54、發(fā)條定位銷62和管路系統(tǒng)所構(gòu)成，如圖6和圖7所示。
熱源發(fā)生器5可通過(guò)熱泵輸送機(jī)構(gòu)9、由隨高壓變量泵60旋轉(zhuǎn)的控制轉(zhuǎn)盤66上的控制擋塊65控制的按鈕式二通閥64、雙向液壓鎖68和管路系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10相連通。冷卻液也可通過(guò)冷泵輸送機(jī)構(gòu)7、由隨高壓變量泵60旋轉(zhuǎn)的控制轉(zhuǎn)盤66上的控制擋塊65控制的按鈕式二通閥64、雙向液壓鎖68和管路系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10相連通。
發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)先靠手動(dòng)開(kāi)啟控制熱液的按鈕二通閥64，使熱液進(jìn)入箱體10，發(fā)條式記憶合金元件3急驟膨脹，帶動(dòng)發(fā)條軸33上的二個(gè)高壓變量泵60旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生高壓液體輸出，頂開(kāi)高壓?jiǎn)蜗蜷y29，向液壓蓄能裝置1蓄能。當(dāng)發(fā)條式記憶合金作完功時(shí)，由控制系統(tǒng)控制按鈕式二通閥64打開(kāi)，高壓冷卻液進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10內(nèi)，發(fā)條式記憶合金元件3無(wú)負(fù)荷收縮，發(fā)條尾端呈自由狀態(tài)，內(nèi)環(huán)齒67起到棘輪作用作功時(shí)發(fā)條伸展，由內(nèi)環(huán)齒輪67咬合定位，帶動(dòng)高壓變量泵60旋轉(zhuǎn)，發(fā)條收縮時(shí)為自由狀無(wú)負(fù)荷回位。
發(fā)動(dòng)機(jī)的控制依靠控制轉(zhuǎn)盤66上的控制擋塊65，旋轉(zhuǎn)時(shí)碰到控制熱液或冷卻液的按鈕式二通閥64，向發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10內(nèi)泵送高壓熱液或冷卻液，兩個(gè)按鈕式二通閥64相隔180°，由高壓變量泵經(jīng)變速箱減速后帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤66及擋塊65旋轉(zhuǎn)，變速比根據(jù)冷熱交換時(shí)間確定。也可在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10內(nèi)安裝溫度傳感器來(lái)控制兩個(gè)二位二通閥64的開(kāi)閉。
發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33輸出的動(dòng)力也可經(jīng)變速箱59直接驅(qū)動(dòng)機(jī)車輪對(duì)做功。
權(quán)利要求
1.一種用形狀記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)，包括有形狀記憶合金元件3、冷泵輸送機(jī)構(gòu)7、冷卻箱6、熱泵輸送機(jī)構(gòu)9、熱源發(fā)生器5、控制閥組8、液壓傳動(dòng)裝置4、傳動(dòng)液壓油箱13、管路系統(tǒng)和工作介質(zhì)，并且冷卻箱6或熱源發(fā)生器5分別可經(jīng)冷泵輸送機(jī)構(gòu)7或熱泵輸送機(jī)構(gòu)9通過(guò)控制閥組和管路系統(tǒng)可周期交叉與形狀記憶合金元件3相連通，其特征在于還有液壓蓄能裝置1、液壓馬達(dá)2、驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)12、發(fā)動(dòng)機(jī)箱體、傳動(dòng)控制閥組，貯有高壓油液的液壓蓄能裝置1通過(guò)傳動(dòng)控制閥組11和驅(qū)動(dòng)冷泵輸送機(jī)構(gòu)7、熱泵輸送機(jī)構(gòu)9的液壓馬達(dá)2相通，由形狀記憶合金元件推動(dòng)的液壓傳動(dòng)裝置4的一端可通過(guò)控制閥組8、管路系統(tǒng)、傳動(dòng)控制閥組11和液壓蓄能裝置1相通，還可通過(guò)管路系統(tǒng)、控制閥組8和驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)12相通。
2.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的用形狀記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于包括由安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33一端并可帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)2、置于彈簧外套23中成柱狀空心彈簧的形狀記憶合金元件3、由柱塞21、柱塞缸22組成的液壓傳動(dòng)裝置4、裝在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10底部的用電熱器35加熱的熱源發(fā)生器5、由冷水泵和氣泵36組合而成的冷泵輸送機(jī)構(gòu)7以及液壓蓄能裝置1，驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)12、冷卻箱6、傳動(dòng)液壓油箱13、控制閥組8、傳動(dòng)控制閥組11和管路系統(tǒng)所構(gòu)成；沿發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33的軸向裝有若干組液壓傳動(dòng)裝置4、每組液壓傳動(dòng)裝置4沿發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33圓周每相隔90°-180°角均勻排列并固定若干個(gè)液壓缸22及形狀記憶合金元件；發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33內(nèi)設(shè)有與形狀記憶合金元件3相通的連通管31，有可分別通過(guò)高壓?jiǎn)蜗蜷y29、低壓?jiǎn)蜗蜷y27與液壓蓄能裝置1和傳動(dòng)液壓油箱13分別相通的高低壓軸導(dǎo)管30，氣泵36和冷水泵與冷卻分配器外套32相通，裝有和冷卻箱6相通的冷卻回液分配器外套，并裝有高低壓分配器外套20；每個(gè)柱塞21的一端均和置于柱塞外套23中形狀記憶合金元件3相接，與柱塞21另一端相連的柱塞缸22的油腔經(jīng)置于發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33內(nèi)的高低壓導(dǎo)管30，再經(jīng)過(guò)置于高低壓分配器外套20中的低壓?jiǎn)蜗蜷y27或高壓?jiǎn)蜗蜷y29分別與傳動(dòng)液壓油箱13或液壓蓄能裝置1相通；熱源發(fā)生器5中的傳熱油液面足以浸沒(méi)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)到發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10底部位置的置于彈簧外套23中的形狀記憶合金元件3；冷卻箱6通過(guò)冷泵輸送機(jī)構(gòu)7、氣泵36經(jīng)管路系統(tǒng)、冷卻分配器外套32、連通管31與形狀記憶合金元件3的一端相通，形狀記憶合金元件3的另一端通過(guò)導(dǎo)管、冷卻回液分配器外套28返回冷卻箱6。
3.按照權(quán)利要求2所說(shuō)的用記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于沿發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33軸向有2組由柱塞21和柱塞缸22組成的液壓傳動(dòng)裝置4，每組液壓傳動(dòng)裝置4沿發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33圓周每相隔120°角均勻排列并固定在發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33上。
4.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的用形狀記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于包括由通過(guò)聯(lián)軸節(jié)38和冷泵輸送機(jī)構(gòu)7、熱泵輸送機(jī)構(gòu)9相連接的液壓馬達(dá)2，置于彈簧外套23中成柱狀空心彈簧的形狀記憶合金元件3，由柱塞21、柱塞缸22組成的液壓傳動(dòng)裝置4、在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體外部裝有傳熱油并用電熱器35加熱的熱源發(fā)生器5以及液壓蓄能裝置1、驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)12、冷卻器6、傳動(dòng)液壓油箱13、控制閥組8、傳動(dòng)控制閥組11和管路系統(tǒng)組成；在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10上臥式排列若干組彈簧外套23，其內(nèi)裝有成柱狀空心彈簧的形狀記憶合金元件3，且其兩端均和液壓傳動(dòng)裝置4中的柱塞21相接，并且形狀記憶合金元件3的一端通過(guò)輪式二通閥44經(jīng)管路系統(tǒng)和熱泵輸送機(jī)構(gòu)9相通，另一端則通過(guò)管路系統(tǒng)接回?zé)嵩窗l(fā)生器5；冷卻箱6通過(guò)冷泵輸送機(jī)構(gòu)7、管路系統(tǒng)、碰桿二通閥42和發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10上的噴嘴46相通，發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10底部通過(guò)管路接回冷卻器6；液壓傳動(dòng)裝置4中的柱塞缸22油腔通過(guò)管路系統(tǒng)、高壓?jiǎn)蜗蜷y29與液壓蓄能裝置1相連通，電可通過(guò)管路系統(tǒng)和低壓?jiǎn)蜗蜷y27與傳動(dòng)液壓油箱13相連通。
5.按照權(quán)利要求4所說(shuō)的用形狀記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10上臥式排列3組彈簧外套23，其內(nèi)均裝有成柱狀空心彈簧的記憶合金元件3，目其兩端均和由柱塞21、柱塞缸22組成的液壓傳動(dòng)裝置4相連。
6.按照權(quán)利要求1所說(shuō)用形狀記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于包括由通過(guò)聯(lián)軸節(jié)38和氣泵36，冷泵輸送機(jī)相連的液壓馬達(dá)2，置于彈簧外套23中成柱狀空心彈簧的形狀記憶合金元件3，由柱塞21、柱塞缸22組成的液壓傳動(dòng)裝置4，由燃料箱48、三通吸油管47、點(diǎn)火裝置49、壓力繼電器50、火花塞51、油冷噴嘴52組成的熱源發(fā)生裝置5，以及液壓蓄能器1、驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)12、冷卻箱6、傳動(dòng)液壓油箱、控制閥組8、傳動(dòng)控制閥11和管路系統(tǒng)組成；在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10內(nèi)臥式排列若干組彈簧外套23，其內(nèi)均裝有成柱狀空心彈簧的形狀記憶合金元件3，且其端均和液壓傳動(dòng)裝置4中的柱塞21相接，并且形狀記憶合金元件3的一端通過(guò)碰桿式二通閥42、管路系統(tǒng)和冷泵輸送機(jī)構(gòu)7相通，另一端則通過(guò)管路系統(tǒng)和冷卻箱6相通，氣泵36經(jīng)輪式二通閥44、燃料箱48內(nèi)的三通吸油管47接通油汽噴嘴；液壓傳動(dòng)裝置4中的柱塞缸22油腔通過(guò)管路系統(tǒng)、高壓?jiǎn)蜗蜷y29與液壓蓄能裝置1相連通，也可通過(guò)管路系統(tǒng)和低壓?jiǎn)蜗蜷y27與傳動(dòng)液壓油箱13相連通。
7.按照權(quán)利要求6所說(shuō)的用形狀記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10上臥式排列3組彈簧外套23，其內(nèi)均裝有成柱狀空心彈簧的記憶合金元件3，且其兩端均和由柱塞21、柱塞缸22組成的液壓傳動(dòng)裝置4相連。
8.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的用形狀記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于包括由通過(guò)聯(lián)軸節(jié)38和冷泵輸送機(jī)構(gòu)7、熱泵輸送機(jī)構(gòu)9相連接的液壓馬達(dá)2，置于發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33兩端的兩個(gè)高壓變量泵60組成的液壓傳動(dòng)裝置4，沿發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33軸向均勻裝有若干個(gè)發(fā)條式記憶合金元件3以及起棘輪作用的內(nèi)環(huán)齒67，置于發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10外部裝有傳熱油和用電熱器35加熱的熱源發(fā)生裝置5、由按鈕式二通閥64、雙向液壓鎖構(gòu)成的控制閥組8以及液壓蓄能裝置1，驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)12、冷卻箱6、傳動(dòng)控制閥組11以及管路系統(tǒng)所構(gòu)成；熱源發(fā)生器5可通過(guò)熱泵輸送機(jī)構(gòu)9、由隨高壓變量泵60旋轉(zhuǎn)的控制轉(zhuǎn)盤66上的控制格塊65控制的按鈕式二通閥64、雙向液壓鎖68和管路系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10相連通；冷卻箱也可通過(guò)冷泵輸送機(jī)構(gòu)7、由隨高壓變量泵60旋轉(zhuǎn)的控制轉(zhuǎn)盤66上的控制擋塊65控制的按鈕式二通閥64、雙向液壓鎖68和管路系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)箱體10相連通。
9.按照權(quán)利要求8所說(shuō)的用形狀記憶合金元件的液壓蓄能發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于沿發(fā)動(dòng)機(jī)主軸33軸向均勻裝有3個(gè)發(fā)條式形狀記憶合金元件3。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由形狀記憶合金元件內(nèi)能機(jī)與液壓蓄能動(dòng)力源裝置兩種技術(shù)相結(jié)合的新型發(fā)動(dòng)機(jī)，它利用形狀記憶合金在冷熱循環(huán)中的機(jī)械變形產(chǎn)生的巨大動(dòng)力，通過(guò)液壓傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)換成液壓能，供給液壓蓄能裝置，作為液壓蓄能機(jī)車等機(jī)車及車輛的動(dòng)力源。本發(fā)明的具體實(shí)施方案有多種形式，有旋轉(zhuǎn)立式和固定臥式，從對(duì)記憶合金加熱冷卻方式的不同又可分為內(nèi)冷外熱式、外冷內(nèi)熱式和外冷外熱式。該發(fā)動(dòng)機(jī)不僅熱效高而且傳動(dòng)效率也高，無(wú)污染，適用于易燃易爆環(huán)境。
文檔編號(hào)F03G1/00GK1103134SQ9311490
公開(kāi)日1995年5月31日 申請(qǐng)日期1993年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月25日
發(fā)明者于士真, 李偉 申請(qǐng)人:于士真