爆燃驱动机的制作方法
【专利摘要】本发明的爆燃驱动机属于能源应用领域，尤其涉及爆燃物爆燃瞬间所释放能量驱动的发动机。本发明的爆燃驱动机是将爆燃物分成体积相同或质量相等的小爆燃丸，对爆燃物进行分量控制爆燃，使爆燃破坏力达到可控制的安全程度；将爆燃丸爆燃瞬间释放的能量转为动能杆的动能，再控制具有动能的动能杆在爆燃驱动机的壳体内做往复运动，输出圆周运动的机械功。为使动能杆能充分获取爆燃瞬间释放的能量，本发明采取了用簧片卡将动能杆卡锁的方法，使动能杆获取的动能大幅提高。本发明的爆燃驱动机具有自动连续工作的机制，可带动发电机发电，解决燃煤发电的问题。本发明具有实际应用价值，这种利用爆燃能做功的驱动机对节省自然资源具有重要意义。
【专利说明】
爆燃驱动机
技术领域
[0001]本发明属于能源应用领域，尤其是涉及利用爆燃物爆燃瞬间释放能量做功的发动机。
【背景技术】
[0002]目前公知的发动机有蒸汽机、内燃机(包括柴油机和汽油机)、电动机以及气动机(发明专利:ZL00136776.5)，这些发动机靠消耗能源输出机械功。蒸汽机和内燃机直接消耗源煤、原油等不可再生的自然资源作为能量的来源，电动机用电、气动机用高压气体，电和高压气体这种能量的来源也需要消耗自然资源。由于人们多年来对新能源的开发与利用，目前电能的来源有多种形式:水利、风能、太阳能、生物化学反应等，但目前我国还是以火力发电为主，占总发电量的80%以上。
[0003]利用核能发电在我国占有的比例不大，尽管核反应产生的能量巨大，是一项很好的能量来源，但是由于核能发电一旦发生事故，所造成的危害也是巨大的；再加上核废料的处理很困难，严重阻碍了核能的发展与利用。还有一种能源仅次于核能的能源，就是一种发生氧化还原反应的爆燃物。由于这种爆燃物在瞬间释能放巨大的能量，具有很大的破坏性，多用于战争。目前这种爆燃物在生产、生活中也被大量应用，如:开掘隧道、拆除旧建筑、地质勘探等。这种爆燃物制作原料丰富，成本低廉，例如:膨化硝铵的氧化剂硝酸铵(NH4NO3)由氮、氢、氧构成，取自于大气中，是一种取之不尽的源泉。
[0004]目前硝酸铵已经不再采用硝石法来产生，多为化学合成，成本低，资源丰富。我国已建成多条硝酸铵生产线，年产量可达9600吨，但由于应用需求量少，每年仅生产4500多吨。其还原剂(也称为可燃剂C16H32)可用木肩或农作物的秸杆粉，其来源广泛，且具有可再生性。该爆燃物的理想爆燃反应式为:48NH4N03+C16H32— 16C02+112H20+48N2;从反应式中可以看出当氧化剂和还原剂配比达到平衡时，爆燃所产生的废料为二氧化碳、水和氮气，不产生有害气体和有害废料，对环境无污染，也不需要消耗氧气。
[0005]这种爆燃物可在撞击或电火花等的作用下即可爆燃发生氧化还原反应，在不需要氧气的情况下，这种氧化还原反应十几微秒的瞬间里即可产生高达十几万个大气压的高压气体和一定的热量。爆燃物氧化还原反应所产生的气体是该爆燃物体积的约1000倍，放出的热量却不及同体积固体燃料煤所释放的热量，约是同体积液体汽油所释放热量的十分之一。仅从所释放的热能比较，这种爆燃物不及汽油、柴油等液体燃料，但其瞬间所释放的能量要高于同体积液体燃料的十几倍。我们知道枪弹壳中的爆燃物爆燃后，将瞬间释放的能量转为弹头的动能，能使弹头射出上千米远；若弹壳中装的是汽油爆燃，不会使弹头产生如此大的动能。
[0006]爆燃物爆燃瞬间释放的能量是巨大的，因此其破坏力很大，也难以控制。将这种爆燃物作为生产、生活的能源加以利用的装置，目前还未见报道和相关专利。开发和利用爆燃物瞬间释放的能量做功具有重要意义，本发明就是针对这种爆燃能的利用而发明的爆燃驱动机。
【发明内容】
[0007]本发明就是利用爆燃物爆燃瞬间所产生的能量而发明的爆燃驱动机。本发明首先解决的是对爆燃物爆燃威力所造成的破坏力的控制；其次是实现利用爆燃瞬间释放巨大能量进行做功的装置；最后是高效利用爆燃能可靠地连续做功成为一种发动机。
[0008]爆燃物有多种，不同的爆燃物其爆速不同，爆燃的威力也不同。爆燃物爆燃瞬间释放的巨大能量具有很大的破坏力，所以首先要解决对这种破坏力的控制。如果类似控制核反应那样控制其反应速度，使爆燃速度降低，这样虽然减小了威力，但同时也减少了爆燃物所释放的能量。为了不减少爆燃物所释放的能量，本发明对爆燃威力的控制采取分量爆燃的方法。即每次起爆的爆燃物的威力所造成的破坏力达到可控的量，然后通过多次起爆，使大量的爆燃物分多次利用。每次起爆爆燃物量的多少由爆燃物本身的性质及本发明爆燃驱动机的大小、结构及材质所决定。
[0009]爆燃物爆燃时所造成的破坏力是巨大的，但是这种破坏力的大小与爆燃物用量的多少成正比，因此控制爆燃的破坏力在安全范围内所用爆燃物的量做为每次起爆用量的上限。将爆燃物分量做成各个体积大小相同或重量相等的球或圆柱，在此称为爆燃丸。各个爆燃丸加上其最大容许误差不能超过每次安全用量的上限。若M克爆燃物爆燃释放的能量为E，为了减小爆燃物的威力达到安全可控的破坏力范围内，每次只能爆燃可控安全用量的上限为m克的爆燃丸，将M克爆燃物分为M/m次起爆，取M/m多I的整数。M克爆燃物分多次爆燃所释放能量的总和理论上应等于一次爆燃释放的能量E，所不同的是多次爆燃释放出总能量E的时间至少是一次爆燃时间的M/m倍。即这种分量爆燃的方法使爆燃驱动机最大功率理论上是一次爆燃功率的m/Μ倍，破坏力也相应减小了 m/M倍。
[0010]本发明控制爆燃的方法并未改变爆燃物的性质，基于这种仍保持爆燃物原有爆燃性质的基础上，本发明的爆燃驱动机是将爆燃物爆燃瞬间释放的能量传给动能杆，具有动能的动能杆在滑道中往复运动推拉推杆驱动曲轴做圆周运动的机械功。如何使动能杆充分获取爆燃能而具有更大的动能是本发明的关键之一，本发明解决这一关键技术的方法是在动能杆的一端卡锁上簧片卡，使动能杆在一定力的作用下才能冲开卡锁。爆燃的瞬间产生巨大的冲击力，使一定质量的动能杆在冲击力的方向上由于簧片卡的作用产生弹性应变力，再加上爆燃瞬间产生巨大气体压强，撞击动能杆冲开簧片卡的卡锁，使动能杆获取更大的动能。即动能杆的动能来自两方面，一方面是爆燃瞬间的冲击在簧片卡的作用下产生的弹性应变力；另一方面是爆燃产生巨大压强的推力。其道理类似推动一个螺旋弹簧，用簧片卡阻挡螺旋弹簧移动，使螺旋弹簧受挤压具有了弹力势能；当推力大于簧片卡的阻力被推开时，螺旋弹簧的弹力势能再加上推力一同成为弹簧的动能，螺旋弹簧迅速被弹出。如果没有簧片卡的作用，螺旋弹簧仅仅靠推动所获得的动能，移动的距离仅是推出的距离。
[0011]本发明爆燃驱动机的动能杆所获得的动能不仅是爆燃产生巨大压强的推力，更主要是爆燃瞬间所产生巨大的冲击力同时作用在动能杆上，并在簧片卡的作用下，使爆燃能高效地转为动能杆的动能。如果没有簧片卡的作用，动能杆获得的动能将大幅减少。所用簧片卡具有较好的可恢复性弹力，在每个动能杆一端所安装簧片卡的阻力总和不大于爆燃产生气体巨大压强对其产生的推力，簧片卡一旦被推开就不再有在动能杆运动方向的阻力。
[0012]本发明的爆燃驱动机是以爆燃丸的起爆点为中心，向多个方向瞬间释放能量传给动能杆。通常这些动能杆都是对称放置在各个方向上，即爆燃驱动机是有多个限制动能杆运动的滑道，并且两两对称。为了使爆燃丸充分贴紧动能杆，有一个方向装圆锥形的放电火花头，其对称方向的动能杆可将爆燃丸压紧。动能杆在贴爆燃丸的面加工成圆柱面，使爆燃丸贴紧动能杆的面积增大，使动能杆能更好地受到爆燃所产生的冲击力。当爆燃丸爆燃的一瞬间，各个动能杆向四周弹开，将充分获取爆燃能，动能杆获取动能后在爆燃驱动机的各个滑道中向不同方向做功。
[0013]本发明的连续工作机制是当动能杆做功后，动能杆靠曲轴的惯性或另一联合工作爆燃驱动机的动能杆的推动，使动能杆返回至爆燃前的状态，并被簧片卡锁住，同时爆燃驱动机上的簧片卡移动触碰双触点开关。将各个双触点开关串联联接，这样只有在各个动能杆全部回到起爆前的位置，并被锁住的情况下，放电电源的正极才能导通。输送爆燃丸的动能杆将爆燃丸送至起爆位置，并被挤压好后，该动能杆即回到起爆前的位置，此时卡锁该动能杆的簧片卡才能触碰到双触点开关，使电源导通，此双触点开关串联一个手动开关，并联接电源的负极。当电源的正、负极都导通后，即可放电打出电火花，被挤压好的爆燃丸起爆，爆燃驱动机又开始重复下一个做功过程。若停止爆燃驱动机的工作，只要将电源手动开关断开即可停止起爆，使爆燃驱动机停止工作。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
【附图说明】
[0014]图1是本发明爆燃驱动机起爆前的正视剖面图。
[0015]图2是本发明爆燃驱动机爆燃后的俯视剖面图。
[0016]图3是本发明簧片卡及双点触碰开关放大示意图。
[0017]图4是本发明爆燃丸分隔片放大示意图。
[0018]图5是本发明爆燃驱动机联合工作的正视剖面图。
[0019]图6是本发明爆燃驱动机联合工作另一爆燃丸分隔片放大示意图。
[0020]图中:1.爆燃驱动机外壳体；2.动能杆；3.推杆；4.曲轴；5.飞轮；6.爆燃丸分隔片-J.簧片卡；8.双触点开关；9.火花头；10.爆燃丸；11.爆燃丸内盒；12.爆燃丸外盒；13.悬挂绳；14.滑道；15.绝缘陶瓷块；16.手动电源开关。
【具体实施方式】
[0021]本发明所用的爆燃物是由氧化剂和还原剂组成，具体实施所用的氧化剂是硝酸氨，化学成分册1003;还原剂是秸杆粉加有少量柴油，化学成分C 16H32o即【背景技术】所述的爆燃物中的一种，按照其化学反应平衡方程式:48NH4N03+C16H32— 16C02+112H20+48N^氧化剂和还原剂质量的比例进行混合，并经过膨化等特殊处理，降低其爆速，使其敏化程度在一般的碰撞下不会起爆，但在电火花的作用下即可起爆。然后将该爆燃物经过威力实验测试，确定每次在爆燃驱动机中的起爆量；经测定该爆燃物的质量为3克时，对爆燃驱动机为安全的爆燃量。该爆燃物的密度为0.98g/cm3，因此可做成直径为18mm的球状爆燃丸。该爆燃丸是由粉沫形成，强度不高，在一定作用力下会散开、变形。
[0022]本发明所用的爆燃物需做成大小相同或质量相等的球状爆燃丸，为了这些爆燃丸放置的安全，为其设计了双层盒，如图1和图2中所示的装爆燃丸双层盒的正视和俯视图。将爆燃丸(10)装在一个封闭的塑料盒(11)内，用8根悬挂绳(13)悬挂在一个网状(非密闭)的橡胶盒(12)内。网状非密闭的橡胶盒(12)所用的材质坚固且有一定的弹性，类似汽车外轮胎的材质做成。爆燃丸(10)通过导管导向爆燃驱动机的进口。导管与封闭塑料盒
(11)相通，爆燃丸(10)装在封闭的塑料盒(11)中是为了防止油渍、泥土、水等的污染。装爆燃丸(10)的封闭塑料盒(11)用悬挂绳(13)悬挂在一个体积更大的橡胶盒(12)中，内外两个盒的四周及上下均不接触，且有一定距离的间隔。这种存放爆燃丸盒的双层设计，主要目的是一旦发生危险外层的橡胶盒可阻挡和减小内层塑料盒爆燃对外所造成的破坏力。
[0023]图1是用本发明方法实现的爆燃驱动机的正视剖面图。爆燃丸(10)进入爆燃室，然后起爆，使动能杆(2)获得动能，具有动能的动能杆(2)推动推杆(3)驱动曲轴(4)输出圆周运动的机械功，是爆燃驱动机的工作过程。爆燃驱动机每次只爆燃一个爆燃丸(10)，预备起爆的爆燃丸尽可能远离爆燃点，因此需要控制依次输送爆燃丸，且每次要保证只有一个爆燃丸(10)到爆燃点。对于这种控制采用了一个简单的V形分隔片(6)安装在进口处，如图1所示和局部放大的图4所示；当进口开启时，分隔片(6)挡住后面的爆燃丸，只放进最前面的爆燃丸进入动能杆的滑道(14)，由动能杆(2)将爆燃丸推到爆燃点。爆燃丸(10)到达爆燃点后靠撞击或电火花都可导致起爆；为了安全，本实施方式所用的爆燃丸(10)在爆燃驱动机内所受的撞击不会起爆，只有在电火花的作用下才能起爆的爆燃丸。
[0024]图3所示的簧片卡(7)内槽中的尖端与一个固定片(7b)的尖端间装有一个螺旋弹簧(7c)，其弹力可以使簧片卡推进动能杆的凹卡处；簧片卡(7)由2个固定片(7b)固定在爆燃驱动机的壳体上(I);在簧片卡(7)触碰双触点开关处是一个薄绝缘橡胶垫上贴有一层导电膜(7a)。当绝缘橡胶垫上的导电膜触碰到双触点开关(8)时，使双触点联通，此时联双触点开关(8)的两根线导通。由于将各个双触点开关(8)都进行串联，所以只有当所有的双触点开关(8)都被簧片卡触碰上，才能成为一条导通的电源线。只要有一个双触点开关(8)未被簧片卡触碰上，此条电源线就是断开的。只有图1中卡锁推爆燃丸动能杆的簧片卡上的导电膜与簧片卡电导通，即当簧片卡(7)锁卡该动能杆(2)后，触碰双触点开关
(8)簧片卡也将负电极联通至该动能杆(2)，该动能杆(2)为金属导电，因此该动能杆的一端与火花头(9)形成放电的两极。
[0025]图4所示，爆燃丸(10)通过进口进入通向爆燃室的滑道，其后面的爆燃丸被分隔片(6)挡住，只有第一个爆燃丸由动能杆(2)推入爆燃室。爆燃室的空间是圆柱形，在火花头(9)和动能杆(2)的作用下，爆燃丸被挤压成圆柱状与四周动能杆的端头紧密接触，且接触面成圆柱状，如图2所示。当爆燃驱动机处于图1所示的状态时，各个动能杆已被安装在爆燃驱动机壳体(I)上的簧片卡(7)卡住，此时联向火花头(9)的各个串联双触点开关(8)在簧片卡(7)的作用下都被导通开启，如图3所示；当推进爆燃丸的动能杆(2)将爆燃丸压到位时，卡锁该动能杆的簧片卡(7)也将触碰双触点开关(8)，使电源导通，此时火花头(9)开始放电打出电火花，激发爆燃室中已被挤压好的爆燃丸起爆。
[0026]爆燃丸(10)起爆对爆燃驱动机壳体⑴内的火花头(9)及其陶瓷块(15)有作用力，其他方向的力均作用在动能杆(2)上，爆燃驱动机壳体(I)主要是限制各个方向动能杆获取动能后的运动轨道。如图2所示，除一个动能杆(2)推向上移动(在图1中示出)，还有4个动能杆⑵在爆燃驱动机壳体⑴内分别沿4个方向弹出，此时簧片卡(7)都已冲开。簧片卡(7)被动能杆顶得翘起后就发生平移，使簧片卡(7)不再触碰双触点开关(8)，此时电源导线也都断开，火花头(9)也不再放电。火花头(9)是安装在绝缘陶瓷块(15)上，只有联接的导线与其电导通。
[0027]对于控制爆燃驱动机滑道中各个方向的动能杆全部回位后再起爆的措施是在每个簧片卡(7)的移动方向上安装一个双触点开关(8)，如图3所示。将这些双触点开关串联后，再与电源和放电的金属火花头(9)相联。只有当各个方向的动能杆(2)全都回归到位，且都被簧片卡(7)卡锁后，放电火花头(9)的电源正极才能被导通。电源的负极联在爆燃丸进口处绝缘板的双触点开关(8)上，只有当爆燃丸被推至爆燃点时，簧片卡(7)进入卡槽后才能将电源负极导通；此时电源的正、负极都导通后，才能放电产生电火花起爆爆燃丸。这种可靠的控制均为机械自动控制，在运行中安全、可靠。如果要停止爆燃驱动机工作，可将手动电源开关(16)断开，使火花头(9)不再放电打出火花，爆燃驱动机即停止工作。实际上在供给爆燃丸不间断的情况下，本发明的爆燃驱动机只要放电电源导通就开始连续工作，手动电源开关断开就会自动停止工作。
[0028]图2所示动能杆⑵到达爆燃驱动机滑道的尽端时，由于曲轴⑷的惯性，将继续做圆周运动，推杆(3)会将动能杆(2)推回至起爆前的状态。同时推爆燃丸的动能杆也到达了爆燃驱动机滑道的顶端，爆燃丸进口的分隔片(6)被瞬间打开，将进入一个爆燃丸，如图1及局部放大的图4所示。然后该装置又将进入图1所示的爆燃前状态，开始重复上述爆燃做功过程。这一做功过程只是动能杆(2)被弹出时在做功，当动能杆回归时是靠曲轴
(4)的惯性推回，也就是说只有圆周运动的半周在输出做功。此时也可称此爆燃驱动机为半周驱动机，若要整圆周都输出做功，需要再加一个相同的半周驱动机。
[0029]图5所示，将两个半周爆燃驱动机正、反重叠安装在一起联合工作，各自先后做半周功。反向安装的半周驱动机与正向半周驱动机完全一样，唯一不同之处在爆燃丸进口处的分隔片(6a)，如图6所示，此分隔片(6a)也是V形状，与正向安装的分隔片(6)略有不同。正、反安装的两个半周驱动机联合工作需要将放电的电源再进行串联连接，即当一个半周驱动机的动能杆做功后在返回时接通另一个半周驱动机的电源。具体做法是将两个双触点开关(8)分别安装在推杆(3)水平位置能触碰到的最远端，无论哪个推杆触碰到其对应的双触点开关(8)都将导通另一个半周驱动机电打火的电源。实际上除了自身的爆燃丸
(10)、各动能杆(2)回归到位外，还需要另一半周驱动机的推杆(3)做功后被推至最远处这一条件，电打火电源才能导通。这样一个半周驱动机做功完成圆周转动的半周，另一个半周驱动机才能起爆做功。两个半周驱动机各自交替完成一个圆周的半周做功，最终实现整个圆周的做功。
[0030]动能杆⑵在滑道(14)中可往复移动，为减少其移动的摩擦阻力，在限制动能杆
(2)移动处可装有纵向轴承。动能杆(2)功的输出端连有推杆(3)，推杆(3)推动曲轴(4)带动飞轮(5)做圆周运动，输出机械功。曲轴⑷可以直接带动发电机发电或飞轮(5)通过链条或皮带等带动发电机等其他需要做功的装置。在有必要的情况下可以在曲轴和飞轮之间安装一个千斤卡，与自行车后齿轮与轴之间的的千斤卡一样；安装千斤卡的目的使飞轮(5)只能向一个方向转动，且曲轴(4)转速减慢或有间歇停顿都不影响飞轮(5)的转动。每个方向上的动能杆(2)都能驱动一个飞轮(5)带动发电机。
[0031]本发明的爆燃驱动机是两个半周驱动机重叠安装联合工作，并以爆燃物为原料的发动机。为提高效率，此爆燃驱动机可同时在5个方向上输出机械功，即同时可带动5部发电机进行发电。本发明的爆燃驱动机是利用爆燃瞬间的能量进行做功，实现发动机进行发OO
【主权项】
1.爆燃驱动机由双层盒装有体积相同或质量相等的爆燃丸、驱动机壳体、火花头、动能杆、推杆、曲轴组成，其特征在于:爆燃丸由导管通过滑道在分隔片的作用下依次导进爆燃驱动机中，由火花头电打火引爆爆燃丸，爆燃瞬间能量传给动能杆，动能杆往复运动受限于滑道，并且动能杆推动推杆驱动曲轴带动飞轮。2.根据权利要求1所述的爆燃驱动机，其特征在于:爆燃丸装在内外双层盒里，内层盒是联有导管的封闭盒，外层盒是类似汽车轮胎材质的非密闭网状盒，在内层盒与外层盒隔离之间连有悬挂绳。3.根据权利要求1所述的爆燃驱动机，其特征在于:爆燃驱动机有两两对称多个滑道，并在驱动机壳体上装有双触点开关和卡锁动能杆的簧片卡。4.根据权利要求1、3所述的爆燃驱动机，其特征在于:卡锁动能杆的簧片卡可触碰装在驱动机壳体上的双触点开关，且双触点开关串联联接于火花头和手动电源开关。5.根据权利要求1所述的爆燃驱动机，其特征在于:火花头与驱动机壳体之间有绝缘的陶瓷块。
【文档编号】F02B45/06GK105888824SQ201410706359
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月1日
【发明人】刘金刚
【申请人】刘金刚