低温气体汽车驱动装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种低温气体汽车驱动装置，包括固定在盘式刹车卡钳上的动力生成管道；所述的动力生成管道上设置有低温气体入口和气体出口，动力生成管道内设置有固定在汽车轮轴上的推动叶片；所述的低温气体入口上设置有空温式气化器，用于将液化气体气化后作用在推动叶片上。该实用新型依靠低温气体受热气化增压提供动力。本实用新型还可以收集热源，保证低温管道上不产生结霜现象，保证能量提供效率，增加技术的可行性与应用前景。
【专利说明】
低温气体汽车驱动装置
【技术领域】
[0001 ]本实用新型属于汽车动力技术领域，涉及一种低温气体汽车驱动装置。
【【背景技术】】
[0002]随着世界经济的发展，世界能源危机也愈发严重。而目前，绝大多数的汽车都是用内燃机，消耗化石燃料来提供动力，这种方式不仅大量消耗不可再生的化石燃料，还会排出有害气体，比如氮氧化物等造成环境污染。目前，新型的汽车动力方式在不断开发，出现了电动汽车，水动力汽车，空气动力汽车等。但是他们或是成本较为昂贵，或是能量利用率低等。这些难以跨越的困难使他们距离应用还有很长的距离。目前现有技术有以下几点问题:
[0003]公开号为CN103419618A的中国专利，公开了一种空气动力汽车，使用压缩空气作为动力源，控制装置根据空气动力汽车的工况和驾驶员的操作控制流量控制阀，从而调节空气动力发动机的功率输出。但是压缩空气会消耗巨大的能量，这部分能量目前还是需要由化石燃料提供。并且压缩利用率低，内燃机本身阻力又大，所以难以应用。
[0004]公开号为CN201021116的中国专利，公开了一种低温深冷混合动力气动汽车，以电能分别转换成液态氮-低温冷量为该车补充燃料，同时为该车电池充电为能量源-能源，以液氮发动机与电机为动力源。但是该技术的一大缺点就是低温系统的结霜问题无法解决，这也就导致了在运行过程中，随之时间的推移，能量利用率越来越低，并且通过齿轮传动，增大摩擦，将能量利用率又再次降低，所以也很难推广。
[0005]公开号为CN101024374的中国专利，公开了一种新型空气-水动力汽车，其利用高压空气做为动力的新型汽车，通过电力驱动高压空气栗，将空气加压贮存在车内I个或多个高压空气罐内，汽车行驶时，通过气阀开闭，高压空气推动高压水流，控制高压水流射流冲击涡轮的大小和频率，推动高压水流冲击涡轮使涡轮转动，由涡轮带动汽车行驶。这种方案用空气来推动水，再用水推动涡轮，水作为介质无法提供能量利用效率，并且和空气推动有同样的缺点。
【【实用新型内容】】
[0006]本实用新型针对现有技术中存在的缺点，提出了一种新型低温气体汽车驱动装置，依靠低温气体受热气化增压提供动力。本实用新型还可以收集热源，保证低温管道上不产生结霜现象，保证能量提供效率，增加技术的可行性与应用前景。
[0007]为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现:
[0008]—种低温气体汽车驱动装置，包括固定在盘式刹车卡钳上的动力生成管道;所述的动力生成管道上设置有低温气体入口和气体出口，动力生成管道内设置有固定在汽车轮轴上的推动叶片;所述的低温气体入口上设置有空温式气化器，用于将低温气体气化后作用在推动叶片上。
[0009]还包括固定在盘式刹车卡钳上且包裹在动力生成管道外围的气体除霜管道，所述的气体除霜管道与除霜气体入口连接。
[0010]所述的气体除霜管道与除霜气体入口之间设有干燥管。
[0011 ]所述的气体出口与除霜气体入口均采用收缩喷管结构。
[0012]除霜气体为干燥空气。
[0013]所述的低温气体入口和气体出口相互平行且设置在同侧。
[0014]所述的动力生成管道为圆环状结构，所述的低温气体入口和气体出口均设置在动力生成管道的切线上。
[0015]所述的推动叶片沿汽车轮轴的径向设置。
[0016]所述的低温气体为液化氮气。
[0017]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0018]本实用新型一种低温气体汽车驱动装置，提出了将低温气体在气化器中气化产生的巨大压力，然后将高压气体通向与轮胎固连的叶片，将压力作用于叶片上，叶片上形成的巨大推力对轮胎中心产生力矩，推动轮胎的转动。这种简单的结构能使能量利用效率最大化。
[0019]进一步，在推动叶片之后，使低温气体流经一个收缩喷管，使氮气加速，然后再向后喷出，使其通过收缩喷管再次加速，利用反冲提供动能。这样，氮气所产生的反冲作用依旧对汽车产生动能，进一步增大能量利用率。
[0020]进一步，结合空气热源除霜的低温气体汽车驱动的装置及方法。而且还利用空气动力学原理，使干燥过的空气快速的在氮气所在管道周围流动，带走大量冷量，并且避免管道结霜。
[0021]进一步，针对于目前低温管道容易结霜，影响换热效率的问题。本技术将外界的空气引入，在汽车行驶时，外界空气经过干燥剂后吹过液氮低温管道，用高速流动的空气将冷量带走，提高换热效率，避免结霜现象的发生。并使液氮尽最大的可能升温至常温，也提高了能量的利用率。有效的避免了使用低温气体时管道结霜的缺点。
[0022]进一步，此动力提供方式对环境无污染，采用液氮做为冷源，吸收空气中的热量，气化增压后驱动车轮的。排出的气体只有纯净的氮气。并且产生摩擦的面积远远小于内燃机产生摩擦的地方，所以所需要的机械润滑剂也会大大减少。本技术将液氮作为推进剂，气化时吸收空气中的热量，等于将化工生产制取液氮时所耗费的能量进行了良好的回收。
【【附图说明】】
[0023]图1位实用新型的结构不意图；
[0024]其中，1.低温气体入口；2.空温式气化器;3.轮胎胎壁;4.轮胎轮毂;5.推动叶片；
6.盘式刹车卡钳；7.动力生成管道;8.空气入口； 9.气体除霜管道；10.干燥管；11.气体出
□ O
【【具体实施方式】】
[0025]下面结合附图，对本实用新型的【具体实施方式】进行详细阐述，但在本实用新型的描述中，需要理解的是，本实用新型所描述的实施例是示例性的，描述中所出现的具体参数仅是为了便于描述本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0026]如图1所示，本实用新型一种低温气体汽车驱动装置，包括液氮入口 I，空温式气化器2，推动叶片5，动力生成管道7，空气入口 8，空气除霜管道9，干燥管10，氮气出口 11。其中，空温式气化器2安装在液氮入口 I的后方，空温式气化器出口2管道通至推动叶片5，推动叶片5固连在汽车轮轴上，在动力生成管道7之中。空气除霜管道9包裹在动力生成管道7的外围。动力生成管道7与空气除霜管道9都固定在盘式刹车卡钳6上。空气除霜管道9与空气入口 8之间通过干燥管10相连。氮气出口 11处与空气入口 8都采用收缩喷管，用来使气体加速加压。
[0027]本实用新型的工作原理为:
[0028]在汽车需要推力时，液氮从液氮入口I进入空温式气化器2中，液氮在此气化升温，产生高压氮气，通入动力生成管道7中。高压氮气的压力作用在推动叶片5上，叶片上产生压力，对轮胎中心产生力矩，推动轮胎转动。在汽车行驶过程中，可使汽车前部的高速气流通过空气入口 8加速加压，再通过干燥管10，进入到空气除霜管道9中。空气除霜管道9的上部开口截面为水平的，这样空气除霜管道9出口处的空气流速会增加，产生负压，利于空气在空气除霜管道9中的加速。快速流动的干燥空气可带走动力生成管道7中的大量冷量，避免动力生成管道7结霜而影响能量利用效率。
[0029]理论成本及效率计算如下:
[0030]如果假设汽车轮胎宽度为185mm，半径为400mm。将叶片固定到距离轮胎中心250mm处。叶片尺寸为宽度160mm，长度100mm。
[0031 ]将液氮气化到0.6Mpa，则对叶片上产生的推力为:
[0032]F推=9600N
[0033]对轮胎中心产生的扭矩为:
[0034]T = 2400N.m
[0035]轿车四个轮胎向前产生的总推力为:
[0036]38.4KN
[0037]汽车重2吨，各组分能量损失导致的动力装置的效率为60%，则本技术能使汽车的加速度为:
[0038]a = 11.52m/s2
[0039]经济效益分析:目前全球在构建环保社会，可持续发展成为主题。本套系统结构简单，没有很复杂的设备，一套总价在50000左右，相比内燃机价格差不多，但是完全无污染，经济社会效益优良，容易普及。
[0040]本实用新型的有益效果分析如下:
[0041 ] I)汽车对能量的利用率增高
[0042]目前的汽车都是通过燃烧化石燃料，驱动内燃机来提供动力。或是新型的技术是通过高压气体来驱使内燃机。但是内燃机本身的摩擦力很大，并且结构复杂。而本技术是直接将液氮在气化器中气化，然后将高压气体通向与轮胎固连的叶片，将压力作用于叶片上，叶片上形成的巨大推力对轮胎中心产生力矩，推动轮胎的转动。这种简单的结构能使能量利用效率最大化。并且，在推动叶片之后，使氮气流经一个收缩喷管，使氮气加速，然后再向后喷出。这样，氮气所产生的反冲作用依旧对汽车产生动能，进一步增大能量利用率。
[0043]2)此动力提供方式对环境无污染
[0044]本技术是用液氮做为冷源，吸收空气中的热量，气化增压后驱动车轮的。排出的气体只有纯净的氮气。并且产生摩擦的面积远远小于内燃机产生摩擦的地方，所以所需要的机械润滑剂也会大大减少。
[0045]3)此技术能将工业生产中耗费的能量进行回收
[0046]在化工生产中，氧气作为助燃剂，医用等有很大的用处，是不可或缺的。化工生产中生产氧气的方法普遍是利用空分技术。在空气中氮气所占比例为78%左右，氧气所占比例为21%，是氧气的三倍还多。在生产氧气时，氮气也会被从空气中分离出来，就会生产大量的液氮。在目前的市场上液氮的价钱仅为每千克0.6元，这也就表明人们对液氮的需求量远远小于供应量。本技术将液氮作为推进剂，气化时吸收空气中的热量，等于将化工生产制取液氮时所耗费的能量进行了良好的回收。
[0047]4)本技术有效的避免了使用低温气体时管道结霜的缺点
[0048]针对于目前低温管道容易结霜，影响换热效率的问题。本技术将外界的空气引入，在汽车行驶时，外界空气经过干燥剂后吹过液氮低温管道，用高速流动的空气将冷量带走，提高换热效率，避免结霜现象的发生。并使液氮尽最大的可能升温至常温，也提高了能量的利用率。
[0049]以上，仅为本实用新型的较佳实施例，并非仅限于本实用新型的实施范围，凡依本实用新型范围的内容所做的等效变化和修饰，都应为本实用新型的技术范畴。
【主权项】
1.一种低温气体汽车驱动装置，其特征在于:包括固定在盘式刹车卡钳(6)上的动力生成管道(7);所述的动力生成管道(7)上设置有低温气体入口(I)和气体出口(11)，动力生成管道(7)内设置有固定在汽车轮轴上的推动叶片(5);所述的低温气体入口(I)上设置有用于将低温气体气化后作用在推动叶片(5)上的空温式气化器(2)。2.根据权利要求1所述的一种低温气体汽车驱动装置，其特征在于:还包括固定在盘式刹车卡钳(6)上且包裹在动力生成管道(7)外围的气体除霜管道(9)，所述的气体除霜管道(9)与除霜气体入口(8)连接。3.根据权利要求2所述的一种低温气体汽车驱动装置，其特征在于:所述的气体除霜管道(9)与除霜气体入口(8)之间设有干燥管(10)。4.根据权利要求2所述的一种低温气体汽车驱动装置，其特征在于:所述的气体出口(11)与除霜气体入口(8)均采用收缩喷管结构。5.根据权利要求2所述的一种低温气体汽车驱动装置，其特征在于:除霜气体为干燥空Ho6.根据权利要求1所述的一种低温气体汽车驱动装置，其特征在于:所述的低温气体入口( I)和气体出口( 11)相互平行且设置在同侧。7.根据权利要求6所述的一种低温气体汽车驱动装置，其特征在于:所述的动力生成管道(7)为圆环状结构，所述的低温气体入口(I)和气体出口(11)均设置在动力生成管道(7)的切线上。8.根据权利要求1所述的一种低温气体汽车驱动装置，其特征在于:所述的推动叶片(5)沿汽车轮轴的径向设置。9.根据权利要求1所述的一种低温气体汽车驱动装置，其特征在于:所述的低温气体为液化氮气。
【文档编号】B60K7/00GK205498615SQ201620320487
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】袁征航
【申请人】西北工业大学