具气体循环的气动引擎系统的制作方法
【专利摘要】本发明主要在提供一种具气体循环的气动引擎系统，该系统可以将排气回收循环再利用，以降低气体消耗量，且节能环保又能让气动引擎维持较长时间的运转，并降低气动引擎动力输出递减的速度。本系统包含有气动引擎、储气装置、中转储气罐以及抽气装置等所构成，其中，该气动引擎接受经压缩气体以产生动力输出；该储气装置可供储存经压缩的气体且供应经压缩的气体给气动引擎；该中转储气罐回收气动引擎所排出的气体；该抽气装置将中转储气罐所回收的气体回抽到储气装置，而重新予以循环利用。
【专利说明】具气体循环的气动引擎系统
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种空气动力装置，尤指一种气动引擎，特别是一种具气体循环的气动引擎系统。
【背景技术】
[0002]内燃机的发明带动工业革命，虽然使得人类文明蓬勃发展，但是，内燃机所使用的石化燃料经燃烧后产生二氧化碳，除了造成空气污染，形成温室效应，进而造成地球暖化，危害到人类及生物的生存。而气动引擎主要将高压的空气转换成旋转的动力，其排出也是空气，没有臭异味也没有污染，更没有碳排放的问题，且成本较汽油、柴油低，是很好的动力选择。但是，气动引擎所使用的高压气体是将空气压缩到一高压气瓶中，而气动引擎的气体消耗量大，因此，高压气瓶供应气动引擎的气体无法维持长久，造成气动引擎的动力输出一直递减，并且很快便无法使用。因此，如何降低气体消耗量，在一样的气体数量上，让气动引擎能有较长时间运转，并降低气动引擎动力输出递减的速度，为本发明的重要课题。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于提供一种能降低气体消耗速度的具气体循环的气动引擎系统。
[0004]本发明另在提供一种具气体循环的气动引擎系统，该系统可以将气动引擎的排气回收循环再利用，以解决传统由高压气瓶供气的问题。
[0005]本发明所采用的技术手段如下:
本发明一种具气体循环的气动引擎系统，包含有气动引擎、储气装置、中转储气罐以及抽气装置所构成，其中，该气动引擎接受经压缩气体以产生动力输出；该储气装置可供储存经压缩的气体且供应经压缩的气体给气动引擎；该中转储气罐回收气动引擎所排出的气体；该抽气装置将中转储气罐所回收的气体回抽到储气装置，以循环利用。
[0006]上述的具气体循环的气动引擎系统，其中，该储气装置包含有:一第一储气罐，该第一储气罐供储存经压缩的气体并提供经压缩的气体给气动引擎；一第二储气罐，该第二储气罐供储存经压缩的气体，且该第二储气罐中的压力小于第一储气罐中的压力；至少一第一增压泵，该第一增压泵设于第一储气罐与第二储气罐间，以将第二储气罐所输出的经压缩的气体增压，再供应给第一储气罐储存；一第三储气罐，该第三储气罐供储存经压缩的气体，且该第三储气罐中的压力小于第二储气罐中的压力；至少一第二增压泵，该第二增压泵设于第二储气罐与第三储气罐间，以将第三储气罐所输出的经压缩的气体增压，再供应给第二储气罐储存；前述中的第一增压泵及第二增压泵所排出的气体排至中转储气罐供回收；且该抽气装置将中转储气罐所回收的气体抽至第二储气罐与/及第三储气罐。
[0007]上述的具气体循环的气动引擎系统，其中，更包含有一空压机/储气缸组，当第三储气罐压力不足时，由该空压机/储气缸组补充其压力。
[0008]上述的具气体循环的气动引擎系统，其中，该抽气装置包含有:气缸体，该气缸体具有活塞汽缸，该活塞汽缸具有进气门及排气门；活塞，该活塞位于活塞汽缸中，并可于活塞汽缸中移动；曲柄箱，该曲柄箱设在活塞汽缸一侧；曲柄构件，设直于曲柄箱中，该曲柄构件具有一连杆，该曲柄构件及活塞以连杆枢接在一起，当曲柄构件转动时，活塞于活塞汽缸中上下运动；主轴，该主轴包含有左主轴及右主轴，该左主轴位于曲柄箱中，该左主轴与曲柄构件枢接并凸伸出曲柄箱的一侧，该右主轴位于曲柄箱中，该右主轴与曲柄构件枢接并凸伸出曲柄箱的另一侧，该左主轴及右主轴同步转动；进气凸轮，该进气凸轮固定在左主轴；排气凸轮，该排气凸轮固定在右主轴；进气门开关，该进气门开关设于进气门，该进气门开关受进气凸轮的作用而关闭进气门或开启进气门；排气门开关，该排气门开关设于排气门，该排气门开关受排气凸轮的作用而关闭排气门或开启排气门；马达，该马达带动主轴转动，以带动进气门、排气门的开启、关闭，以及带动活塞上下运动，中转储气罐中的气体由进气门进入，经活塞挤压而由排气门排出。
[0009]上述的具气体循环的气动引擎系统，其中，该活塞在最高点时，为一个循环的开始，该进气门与排气门在关闭状态；该主轴转动到4 时，进气门开始打开，排气门还在关闭状态；该主轴转动到30 时，进气门完全打开，排气门还在关闭状态；而活塞下降，气体进入活塞汽缸内部；该主轴转动到149时，进气门开始关闭，此时排气门还在关闭状态；该主轴转动到176时，进气门完全关闭，排气门还在关闭状态；该主轴转动到180.5时，排气门开始打开，进气门关闭，活塞上升开始将气体推出；该主轴转动到193.5 时，排气门完全打开，进气门关闭；该主轴转动到346.5时，排气门开始闭合，进气门仍然关闭；该主轴转动到359时，排气门完全关闭，活塞达到最高点将活塞汽缸内的气体完全推出；该主轴转动到360 时，进气门与排气门关闭，活塞完成一个循环。
上述的具气体循环的气动引擎系统，其中，在主轴上设有一惰轮。
[0010]上述的具气体循环的气动引擎系统，其中，包含有二个第一增压泵，将第二储气罐所输出的气体增压，再供给第一储气罐储存。
[0011]上述的具气体循环的气动引擎系统，其中，在第一增压泵及第二增压泵与中转储气罐间设有逆止阀。
[0012]上述的具气体循环的气动引擎系统，其中，在抽气装置与第二储气罐、第三储气罐间设有逆止阀。
[0013]上述的具气体循环的气动引擎系统，其中，更包含有一高压气体补充罐及一调节阀，该高压气体补充罐供储存经压缩的气体，且其中的压力大于第一储气罐中的压力，当第一储气罐中的压力低于设定值，调节阀打开，则该高压气体补充罐对第一储气罐加压供气，待第一储气罐中的压力高于设定值，该调节阀关闭，则停止供气。
上述的具气体循环的气动引擎系统，其中，更包含有至少一第三增压泵，该第三增压泵设于高压气体补充罐与第三储气罐间，以将第三储气罐所输出的经压缩的气体增压，再供应给高压气体补充罐。
[0014]本发明中，气动引擎、第一增压泵、第二增压泵以及第三增压泵所排出的气体尚有余压，将之回收到中转储气罐，利用抽气装置将之回抽给第二储气罐、第三储气罐，以循环再利用此余压，以降低气体消耗量，除具节能、环保，又能让气动引擎维持较长时间运转，并降低气动引擎动力输出递减的速度。
【专利附图】
【附图说明】[0015]图1为本发明具气体循环的气动引擎系统的系统配置图。
[0016]图2为本发明具气体循环的气动引擎系统中抽气装置的剖视图，系显示主轴在初始状态。
[0017]图3为图2的左侧视图。
[0018]图4为图2的右侧视图。
[0019]图5为本发明具气体循环的气动引擎系统中抽气装置的剖视图，显示主轴转动30度的状态。
[0020]图6为图5的左侧视图。
[0021]图7为图5的右侧视图。
[0022]图8为本发明具气体循环的气动引擎系统中抽气装置的剖视图，显示主轴转动193.5度的状态。
[0023]图9为图8的左侧视图。
[0024]图10为图8的右侧视图。
[0025]图11为本发明具气体循环的气动引擎系统的一剖视图，本图组合了惰轮及皮带轮。
[0026]图12为本发明具气体循环的气动引擎系统与马达的组合的侧视图。
[0027]图13为本发明具气体循环的气动引擎系统中主轴转动角度与进气门、排气门的关系图。
[0028]【主要元件符号说明】
气动引擎系统100气动引擎10储气装置20
中转储气罐30 抽气装置40第一储气罐21
第二储气罐22 第一增压泵23第三储气罐24
第二增压泵25 逆止阀71、72逆止阀73、74
逆止阀75、76 逆止阀77、78气缸体41
活塞42曲柄箱43曲柄构件44
主轴45进气凸轮46排气凸轮47
进气门开关48 排气门开关49 马达50
皮带51皮带轮52惰轮53
活塞汽缸411 进气门412排气门413
连杆441空压机/储气缸组80 左主轴451
右主轴452开关阀27管路28
高压气体补充罐26 第三增压泵29调节阀31。
【具体实施方式】
[0029]请参照图1所示，本发明具气体循环 的气动引擎系统100，包含有气动引擎10、储气装置20、中转储气罐30以及抽气装置40等所组成。
[0030]本实施例中的气动引擎10主要接受经压缩气体以产生动力输出，其将压缩气体的能量转换成动能的一种方式，本实施例中所采用的气动引擎参见US7866251B2 (相应案PCT/CN2007/001994、CN665571、中国台湾专利 TWI327621)的动力装置。[0031]本实施例中的储气装置20可供储存经压缩的气体且供应经压缩的气体给气动引擎10 ;本实施例当中的储气装置20包含有第一储气罐21、第二储气罐22、第一增压泵23、第三储气罐24及第二增压泵25等所组成，其中，该第一储气罐21供储存经压缩的气体并提供经压缩的气体给气动引擎10 ;而该第二储气罐22供储存经压缩的气体，且该第二储气罐22中的压力小于第一储气罐21中的压力；再者，该第一增压泵23设于第一储气罐21与第二储气罐22间，以将第二储气罐22所输出的经压缩的气体增压，再供应给第一储气罐21储存，本实施例中，则使用两个第一增压泵23 ;另外，该第三储气罐24供储存经压缩的气体，且该第三储气罐24中的压力小于第二储气罐22中的压力；而该第二增压泵25设于第二储气罐22与第三储气罐24间，以将第三储气罐24所输出的经压缩的气体增压，再供应给第二储气罐22储存。
[0032]在图1的实施例中，储气装置20更包含有一高压气体补充罐26、一第三增压泵29及一调节阀31，其中该高压气体补充罐26供储存经压缩的气体，且其中的压力大于第一储气罐21中的压力，当第一储气罐21中的压力低于设定值，调节阀31打开，则该高压气体补充罐26对第一储气罐21加压供气，待第一储气罐21中的压力高于设定值，该调节阀31关闭，则停止供气。而该第三增压泵29设于高压气体补充罐26与第三储气罐24间，以将第三储气罐24所输出的经压缩的气体增压，再供应给高压气体补充罐26。
[0033]承前所述，本实施例中的气动引擎10、第一增压泵23、第二增压泵25及第三增压泵29所排出的气体尚有余压，利用中转储气罐30予以回收，待回收到中转储气罐30后，利用抽气装置40将之回抽给储气装置20中的第二储气罐22或/及第三储气罐24，以循环再利用此余压，降低气体消耗量，除具节能环保又能让气动引擎10维持较长时间运转，并降低气动引擎10动力输出递减的速度。
另外，本实施例中在第一增压泵23及第二增压泵25与中转储气罐30间各设有逆止阀71、72、73，而在抽气装置40与第二储气罐22、第三储气罐24间亦各设有逆止阀74、75，在第一储气罐21与气动引擎10间亦设有逆止阀76，在第二储气罐22与第一增压泵23间设有逆止阀78，以及在高压气体补充罐26与第一储气罐21间有逆止阀77，使气体不致回流。
[0034]请参见图2 12所示，本实施例中，该抽气装置40包含有气缸体41、活塞42、曲柄箱43、曲柄构件44、主轴45、进气凸轮46、排气凸轮47、进气门开关48、排气门开关49及马达50所组成。
[0035]本实施例中，该气缸体41具有活塞汽缸411，该活塞汽缸411具有进气门412及排气门413，该活塞42位于活塞汽缸411中，并可于活塞汽缸411中移动；另外，该曲柄箱43设在活塞汽缸411 一侧，本实施例则设在下侧；而该曲柄构件44设置于曲柄箱43中，该曲柄构件44具有一连杆441，该曲柄构件44及活塞42以连杆441枢接在一起，当曲柄构件44转动时，活塞42于活塞汽缸411中上下运动；本实施例中，该主轴45包含有左主轴451及右主轴452，该左主轴451位于曲柄箱43中，该左主轴451与曲柄构件44枢接并凸伸出曲柄箱43的一侧，该右主轴452位于曲柄箱43中，该右主轴452与曲柄构件44枢接并凸伸出曲柄箱43的另一侧，该左主轴451及右主轴452同步转动；而该进气凸轮46固定在左主轴451，而该排气凸轮47固定在右主轴452 ;另外，该进气门开关48设于进气门412，该进气门开关48受进气凸轮46的作用而关闭进气门412或开启进气门412 ;该排气门开关49设于排气门413，该排气门开关49受排气凸轮47的作用而关闭排气门413或开启排气门 413。
[0036]本实施例中，该马达50带动主轴45转动，以带动进气门412、排气门413的开启、关闭，以及带动活塞42上下运动，中转储气罐30中的气体由进气门412进入，经活塞42挤压而由排气门413排出；在图11、12的实施例中，马达50通过皮带51及皮带轮52带动主轴45中的右主轴452转动；另外，在左主轴451设有一惰轮53，借助惰轮53的惯性动量辅助抽气装置40运作。
[0037]承前所述并请参见图13，在图2 4中，该活塞42在最高点时，为一个循环的开始，该进气门412与排气门413在关闭状态；该主轴45转动到4 时，进气门412开始打开，排气门413还在关闭状态；请配合参见图5 7所示，该主轴45转动到30时，进气门412完全打开，排气门413还在关闭状态，而活塞45下降，气体进入活塞汽缸411内部；该主轴45转动到149 时，进气门412开始关闭，此时排气门413还在关闭状态；该主轴45转动到176时，进气门412完全关闭，排气门413还在关闭状态；该主轴45转动到180.5时，排气门413开始打开，进气门412关闭，活塞42上升开始将气体推出；请配合参见图8
10所示，该主轴转动到193.5时，排气门413完全打开，进气门412关闭；该主轴45转动到346.5时，排气门413开始闭合，进气门关闭；该主轴45转动到359时，进气门412及排气门413完全关闭，活塞42达到最高点将活塞汽缸411内的气体完全推出；该主轴45转动到360 时，进气门412与排气门413关闭，活塞42完成一个循环。借助本抽气装置40使得中转储气罐30中的气体得以有效地抽往第二储气罐22及第三储气罐24。
[0038]另外，本发明更包含有一空压机/储气缸组80，当第三储气罐24压力不足时，由该空压机/储气缸组80补充其压力。
在图1的实施例中，在与第一储气罐21、第二储气罐22及第三储气罐24连结的管路28设有开关阀27，借助开关阀27可以关闭或打开对外的通路，也方便第一储气罐21、第二储气罐22及第三储气罐24预先的充气。
[0039]本发明操作使用说明如下:
首先，在高压气体补充罐26、第一储气罐21、第二储气罐22及第三储气罐24中充填充足的气体，例如本实施例中，高压气体补充罐26的压力在25kg/cm2 40kg/cm2,第一储气罐21的压力在16kg/cm2，第二储气罐22的压力在8kg/cm2，而第三储气罐24的压力在6kg/cm2 ;当气动引擎10开启时，由第一储气罐21供气，而气动引擎10的排气则由中转储气罐30回收，并由抽气装置40将之回抽到第二储气罐22或/及第三储气罐24使用，而第三储气罐24的气体则经由第二增压泵25增压后送至第二储气罐22，第二储气罐22排出的气体再利用第一增压泵23增压后送至第一储气罐21，当第一储气罐21中的压力不足时，则由高压气体补充罐26补充，且第一增压泵23、第二增压泵25及第三增压泵29的排气也排到中转储气罐30，完成循环回收再利用。当然，这期间若有损耗或气体消耗，则空压机/储气缸组80予以回补，借助上述气体的回收及循环，使本发明的气体消耗量降到最低。
以上所述，仅为本发明的一个实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
【权利要求】
1.一种具气体循环的气动引擎系统，其特征包含有: 气动引擎，该气动引擎接受经压缩气体以产生动力输出； 储气装置，该储气装置可供储存经压缩的气体且供应经压缩的气体给气动引擎； 中转储气罐，该中转储气罐回收气动引擎所排出的气体； 抽气装置，该抽气装置将中转储气罐所回收的气体回抽到储气装置。
2.如权利要求1所述的具气体循环的气动引擎系统，其特征在于，该储气装置包含有: 一第一储气罐，该第一储气罐供储存经压缩的气体并提供经压缩的气体给气动引擎； 一第二储气罐，该第二储气罐供储存经压缩的气体，且该第二储气罐中的压力小于第一储气罐中的压力； 至少一第一增压泵，该第一增压泵设于第一储气罐与第二储气罐之间，以将第二储气罐所输出的经压缩的气体增压，再供应给第一储气罐储存； 一第三储气罐，该第三储气罐供储存经压缩的气体，且该第三储气罐中的压力小于第二储气罐中的压力； 至少一第二增压泵，该第二增压泵设于第二储气罐与第三储气罐之间，以将第三储气罐所输出的经压缩的气体增压，再供应给第二储气罐储存； 前述中的第一增压泵及第二增压泵所排出的气体排至该中转储气罐供回收；且该抽气装置将该中转储气罐所回收的气体抽至第二储气罐或/及第三储气罐。
3.如权利要求2所述的具气体循环的气动引擎系统，其特征在于，更包含有一空压机/储气缸组，当第三储气罐压力不足时，由该空压机/储气缸组补充其压力。
4.如权利要求1或2所述的具气体循环的气动引擎系统，其特征在于，该抽气装置包含有: 气缸体，该气缸体具有活塞汽缸，该活塞汽缸具有进气门及排气门； 活塞，该活塞位于活塞汽缸中，并可于活塞汽缸中移动； 曲柄箱，该曲柄箱设在活塞汽缸一侧； 曲柄构件，设置于曲柄箱中，该曲柄构件具有一连杆，该曲柄构件及活塞以连杆枢接在一起，当曲柄构件转动时，活塞于活塞汽缸中上下运动； 主轴，该主轴包含有左主轴及右主轴，该左主轴位于曲柄箱中，该左主轴与曲柄构件枢接并凸伸出曲柄箱的一侧，该右主轴位于曲柄箱中，该右主轴与曲柄构件枢接并凸伸出曲柄箱的另一侧，该左主轴及右主轴同步转动； 进气凸轮，该进气凸轮固定在左主轴； 排气凸轮，该排气凸轮固定在右主轴； 进气门开关，该进气门开关设于进气门，该进气门开关受进气凸轮的作用而关闭进气门或开启进气门； 排气门开关，该排气门开关设于排气门，该排气门开关受排气凸轮的作用而关闭排气门或开启排气门； 马达，该马达带动主轴转动，以带动进气门、排气门的开启、关闭，以及带动活塞上下运动，中转储气罐中的气体由进气门进入，经活塞挤压而由排气门排出。
5.如权利要求4所述的具气体循环的气动引擎系统，其特征在于，该活塞在最高点时，为一个循环的开始，该进气门与排气门在关闭状态；该主轴转动到4 时，进气门开始打开，排气门还在关闭状态；该主轴转动到30 时，进气门完全打开，排气门还在关闭状态，而活塞下降，气体进入活塞汽缸内部；该主轴转动到149 时，进气门开始关闭，此时排气门还在关闭状态；该主轴转动到176 时，进气门完全关闭，排气门还在关闭状态；该主轴转动到180.5 时,排气门开始打开,进气门关闭，活塞上升开始将气体推出；该主轴转动到193.5 时，排气门完全打开，进气门关闭；该主轴转动到346.5时，排气门开始闭合，进气门关闭；该主轴转动到359时，排气门完全关闭，活塞达到最高点将活塞汽缸内的气体完全推出；该主轴转动到360 时，进气门与排气门关闭，活塞完成一个循环。
6.如权利要求 4所述的具气体循环的气动引擎系统，其特征在于，在主轴上设有一惰轮。
7.如权利要求2所述的具气体循环的气动引擎系统，其特征在于，包含有两个第一增压泵，将第二储气罐所输出的气体增压，再供给第一储气罐储存。
8.如权利要求2或7所述的具气体循环的气动引擎系统，其特征在于，在第一增压泵及第二增压泵与中转储气罐间设有逆止阀。
9.如权利要求2所述的具气体循环的气动引擎系统，其特征在于，在抽气装置与第二储气罐、第三储气罐间设有逆止阀。
10.如权利要求2所述的具气体循环的气动引擎系统，其特征在于，更包含有一高压气体补充罐及一调节阀，该高压气体补充罐供储存经压缩的气体，且其中的压力大于第一储气罐中的压力，当第一储气罐中的压力低于设定值，调节阀打开，则该高压气体补充罐对第一储气罐加压供气，待第一储气罐中的压力高于设定值，该调节阀关闭，则停止供气。
11.如权利要求10所述的具气体循环的气动引擎系统，其特征在于，更包含有至少一第三增压泵，该第三增压泵设于高压气体补充罐与第三储气罐间，以将第三储气罐所输出的经压缩的气体增压，再供应给高压气体补充罐。
【文档编号】F01B29/08GK103670518SQ201210336279
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月12日 优先权日:2012年9月12日
【发明者】曾繁铠, 粘育珲 申请人:徐国伦, 粘育珲