专利名称：气动液力动力机械及其驱动的发电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于动力和发电技术领域，更明确地说涉及气动液力动力机械及其驱动的发电装置的设计。
背景技术：
传统的动力机械包括汽轮机、蒸汽机、燃气轮机、水轮机、内燃机、电机等等。其中普遍应用的汽轮机、蒸汽机、燃气轮机、内燃机等都是把蒸汽或燃气的热能转换为机械能。因蒸汽或燃气的热量极易散失，所以其转换效率较低，尤其是蒸汽机和汽轮机。同时，上述汽轮机、蒸汽机、燃气轮机、内燃机等以燃料燃烧产生蒸汽或燃气，不但需要消耗宝贵的不可再生的一次性燃料资源，而且会污染环境、破坏生态。另外，由于带有燃烧室，既要考虑绝热又要考虑散热，上述动力机械结构十分复杂，生产成本也高。
传统的发电机均包括转子和定子。定子固定在机壳上，和机壳一起固定不动。包括主轴的转子则安装在定子中，可旋转。转子和定子上均安装有线圈。动力机械拖动转子旋转时，所发感生电流即由引出线导出。因定子固定不动，发电量主要决定于转子的转速。欲增大发电量，要么把发电机做大，要么增大转子的转速。但由于机械结构等原因的限制，转子的转速不能随意提高。在某些情况下(如风力发电)，转子的转速几乎不能提高(决定于风速)。因此在不加大发电机重量的情况下，传统发电机的发电量已难以有大的提高。
发明内容
本实用新型的目的，就在于克服上述缺点和不足，提供一种气动液力动力机械。它有较高的机械效率，不需消耗不可再生的燃料资源，节能效果好，不会污染环境。另外，由于没有燃烧室，不必考虑绝热和散热，结构简单，生产成本低廉。
本实用新型的另一个目的是提供一种以上述气动液力动力机械驱动的发电装置。其转子和定子反向旋转，使相对转速大大提高，可在不加大发电机重量的情况下使发电量有接近成倍的大的提高。
为了达到上述目的，本实用新型包括机架、固定在机架上的带有水平输入轴和输出轴的增速箱。增速箱的水平输入轴上安装着轴承，轴承的外圈上安装着由偶数N个空腔叶片组成的叶轮。叶轮上的偶数N个空腔叶片沿圆周均布，相对的两个叶片互相连通成一个密闭腔。每一个叶片的空腔中安装着一个带有进气口和出气口的气囊。叶片的壁与气囊之间充水。水平输入轴的端部安装着旋转供气阀，旋转供气阀带有进气和出气两条气路。进气气路的进气口与空气压缩机以管路连通，进气气路的出气口与第一个(N+1)通接头的总管连接。出气气路的进气口与第二个(N+1)通接头的总管以管路连接，出气气路的排气口与排气管连接。第一个(N+1)通接头的N个支管分别与一个二位四通换向滑阀的进气气路连接，该进气气路的出口再以管路与一个气囊的进气口连接。N个气囊的出气口则分别以管路与一个二位四通换向滑阀的出气气路连接。该出气气路的出口再与第二个(N+1)通接头的一个支管以管路连接。N个二位四通换向滑阀以固定在机架上的一个圆环凸轮顺序控制其进气、截止和出气。
旋转供气阀包括固定在水平输入轴端部的阀芯、套装在阀芯外面的阀体、固定在阀芯上位于阀体外端的阀盖。阀芯的外圆柱面上带有进气和出气两条环形槽，阀芯的内端面上带有分别与进气和出气两条环形槽连通的进气气路的出气口和出气气路的进气口。阀体的外圆柱面上与进气和出气两条环形槽对应处分别带有进气气路的进气口和出气气路的出气口。阀芯上带有4条安装密封圈的小环形槽。工作时，阀芯、阀盖与输入轴一起旋转，阀体则静止不动。
二位四通换向滑阀为凸轮控制的行程滑阀，分别安装在相应叶片的内侧面，其行程控制端位于固定在机架上的圆环凸轮的外侧。
偶数N根据气动液力动力机械的尺寸大小可为4或6或8。尺寸大时偶数N可大。偶数N为2时，应在水平输入轴上加装太飞轮，以增大惯性，使转动平稳。
气动液力动力机械是这样工作的启动空气压缩机，便会有压缩空气经旋转供气阀进入第一个(N+1)通接头的总管，并分为N路各自进入一个二位四通换向滑阀的进气口。其中只有一个二位四通换向滑阀(参见图5第一个)的进气气路打开，压缩空气便充入相应叶片空腔中的气囊，同时将该气囊中的水压迫到与其相对且连通的另一个叶片的空腔中。而该另一个叶片中的气囊则经另一个二位四通换向滑阀(参见图5第三个)的出气气路排气。所排出的压缩空气再经第二个(N+1)通接头的一个支管进入其总管，然后经旋转供气阀的出气气路排入排气管。此时，其余(N-2)个二位四通换向滑阀(参见图5第二、第四个)的进气气路均截止、出气气路打开，与其相应的气囊则根据高度会自动调整其中的压缩空气压力。
二位四通换向滑阀为凸轮控制的行程滑阀，其行程控制端位于固定在机架上的圆环凸轮的外侧。叶轮旋转，固定在机架上的圆环凸轮静止。因此，圆环凸轮便会依次触动二位四通换向滑阀的行程控制端(滚轮)，使其变“位”，并在该“位”下旋转360/N度。于是，处于最低位置的气囊充气、处于最高位置的气囊排气，该互相连通成一个密闭腔的两个叶片中的水不断由下而上被压到高位。在水的重力的作用下，叶轮不断旋转，进而驱动增速箱的水平输入轴(亦即叶轮轴)旋转。经增速箱增速后，动力最终由增速箱的输出轴输出。
以本气动液力动力机械驱动的发电装置的机架的左右两侧各安装着一台上述气动液力动力机械。机架的中间还固定着带有左右两个轴承座的发电机底座。轴承座中安装着轴承，两个轴承中安装着发电机的转子。转子的轴的右端固定着一个小齿轮。右侧的气动液力动力机械的增速箱的输出轴上固定着一个大齿轮，大齿轮和小齿轮啮合。左侧的气动液力动力机械的增速箱的输出轴上固定着一个大链轮。发电机的机壳上固定着一个小链轮，大链轮和小链轮上安装着传动链条。发电机机壳的外面为圆柱面，发电机的定子固定安装在机壳中。定子和转子之间安装着刷架和换向器。左侧的气动液力动力机械的旋转供气阀的排气管与右侧的气动液力动力机械的旋转供气阀的进气口连通。
以气动液力动力机械驱动的发电装置是这样工作的右侧的气动液力动力机械的增速箱的输出轴依次经大齿轮、与大齿轮啮合的小齿轮最后驱动发电机转子旋转，左侧的气动液力动力机械的增速箱的输出轴经大链轮、传动链条和小链轮，最后驱动发电机机壳亦即定子旋转。高速相对旋转的定子和转子使线圈不断切割磁力线，必然会有电流发出，然后由接线端子引出。发电机自身属于已有技术，不再赘述。
本发电装置右侧的气动液力动力机械的旋转供气阀的排气管还可以连接到下一台尺寸、功率较小的本实用新型发电装置。而该尺寸、功率较小的发电装置右侧的气动液力动力机械的旋转供气阀的排气管还可以再连接到下一台尺寸、功率更小的本实用新型发电装置。依此类推，这样一一串联，直到所排出的气体无法再驱动下一台为止。如此便会更节能，产生的电能会更多，效率更高、效果就更好。
本实用新型的气动液力动力机械有较高的机械效率，不需消耗不可再生的燃料资源，节能效果好，不会污染环境。由于没有燃烧室，不必考虑绝热和散热，结构简单，生产成本低廉。以上述气动液力动力机械驱动的发电装置的转子和定子反向旋转，相对转速大大提高，可在不加大发电机重量的情况下使发电量有接近成倍的提高。它可广泛应用于动力拖动和发电中。
图1为本实用新型气动液力动力机械的结构示意图。
图2为其旋转供气阀的结构示意图。
图3为图1的A-A剖视图。
图4为图3的俯视图。
图5为其气路原理图。
图6为气动液力动力机械驱动的发电装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例1。一种气动液力动力机械，如图1～图5所示。它包括机架1、固定在机架1上的带有水平输入轴2和输出轴3的增速箱4。增速箱4的水平输入轴2上安装着轴承5，轴承5的外圈上安装着由4个空腔叶片6组成的叶轮7。叶轮7的4个空腔叶片6沿圆周均布(因剖视，图1和图6中仅画出两个)。相对的两个叶片6互相连通成一个密闭腔8。每一个叶片6的空腔中安装着一个带有进气口10和出气口11的气囊9。叶片6的壁与气囊9之间亦即密闭腔8中充水。水平输入轴2的端部安装着旋转供气阀12，旋转供气阀12带有进气和出气两条气路。进气气路13的进气口与空气压缩机15以管路连通，进气气路13的出气口与第一个五通接头16的总管连接。出气气路14的进气口与第二个五通接头17的总管以管路连接，出气气路的排气口与排气管18连接。第一个五通接头16的4个支管分别与一个二位四通换向滑阀19的进气气路连接，该进气气路的出口再以管路与一个气囊9的进气口连接。4个气囊9的出气口则分别以管路与一个二位四通换向滑阀19的出气气路连接。该出气气路的出口再与第二个五通接头17的一个支管以管路连接。4个二位四通换向滑阀19以固定在机架1上的一个圆环凸轮20顺序控制其进气、截止和出气。
旋转供气阀12包括固定在水平输入轴2端部的阀芯21、套装在阀芯21外面的阀体22、固定在阀芯21上位于阀体22外端的阀盖23。阀芯21的外圆柱面上带有进气24和出气25两条环形槽，阀芯21的内端面上带有分别与进气24和出气25两条环形槽连通的进气气路的出气口26和出气气路的进气口27。阀体22的外圆柱面上与进气和出气两条环形槽对应处分别带有进气气路的进气口28和出气气路的出气口29。阀芯21上带有4条安装密封圈40的小环形槽。密封圈40的作用是密封进气24和出气25两条环形槽。工作时，阀芯21、阀盖23与输入轴2一起旋转，阀体22则静止不动。
4个二位四通换向滑阀19为凸轮控制的行程滑阀，分别安装在相应叶片6的内侧面，其行程控制端30位于固定在机架1上的圆环凸轮20的外侧。
图3和图4分别示出了圆环凸轮20的形状，它为圆环状，一端带有逐渐升高的凸轮部41。凸轮部41的功能是将二位四通换向滑阀19的行程控制端30渐渐顶进，使之换“位”，并在这一状态下保持90°。
实施例1有较高的机械效率，不需消耗不可再生的燃料资源，节能效果好，不会污染环境。由于没有燃烧室，不必考虑绝热和散热，结构简单，生产成本低廉。可广泛应用于动力拖动中。
实施例2。一种气动液力动力机械驱动的发电装置，如图5～图6所示。它的机架1的左右两侧各安装着一台上述气动液力动力机械。机架1的中间还固定着带有左右两个轴承座31的发电机底座32。轴承座31中安装着轴承，两个轴承中安装着发电机42的转子33。转子33的轴的右端固定着一个小齿轮34。右侧的气动液力动力机械的增速箱4的输出轴上固定着一个大齿轮35，大齿轮35和小齿轮34啮合。左侧的气动液力动力机械的增速箱4的输出轴上固定着一个大链轮36。发电机42的机壳37上固定着一个小链轮38，大链轮36和小链轮38上安装着传动链条39。发电机机壳37的外面为圆柱面，发电机42的定子固定安装在机壳37中。定子和转子33之间安装着刷架和换向器。左侧的气动液力动力机械的旋转供气阀12的出气口29与右侧的气动液力动力机械的旋转供气阀12的进气口28以排气管18连通，为右侧的气动液力动力机械提供压缩空气。右侧的气动液力动力机械的旋转供气阀12的排气管18最后排气至大气。
两侧的气动液力动力机械的工作原理完全相同，但左侧气动液力动力机械拖动的是发电机42的定子，右侧气动液力动力机械拖动的是发电机42的转子33，定子和转子33都高速旋转。发电机42所发电流由接线端子43引出。
实施例2的发电装置的转子和定子反向旋转，相对转速大大提高，可在不加大发电机重量的情况下使发电量有接近成倍的提高。它可广泛应用于发电中。
权利要求1.一种气动液力动力机械，它包括机架、固定在机架上的带有水平输入轴和输出轴的增速箱，其特征在于增速箱的水平输入轴上安装着轴承，轴承的外圈上安装着由偶数N个空腔叶片组成的叶轮，叶轮上的偶数N个空腔叶片沿圆周均布，相对的两个叶片互相连通成一个密闭腔，每一个叶片的空腔中安装着一个带有进气口和出气口的气囊，叶片的壁与气囊之间充水，水平输入轴的端部安装着旋转供气阀，旋转供气阀带有进气和出气两条气路，进气气路的进气口与空气压缩机以管路连通，进气气路的出气口与第一个(N+1)通接头的总管连接，出气气路的进气口与第二个(N+1)通接头的总管以管路连接，出气气路的排气口与排气管连接，第一个(N+1)通接头的N个支管分别与一个二位四通换向滑阀的进气气路连接，该进气气路的出口再以管路与一个气囊的进气口连接，N个气囊的出气口则分别以管路与一个二位四通换向滑阀的出气气路连接，该出气气路的出口再与第二个(N+1)通接头的一个支管以管路连接，N个二位四通换向滑阀以固定在机架上的一个圆环凸轮顺序控制其进气、截止和出气。
2.按照权利要求1所述的气动液力动力机械，其特征在于所说的旋转供气阀包括固定在水平输入轴端部的阀芯、套装在阀芯外面的阀体、固定在阀芯上位于阀体外端的阀盖，阀芯的外圆柱面上带有进气和出气两条环形槽，阀芯的内端面上带有分别与进气和出气两条环形槽连通的进气气路的出气口和出气气路的进气口，阀体的外圆柱面上与进气和出气两条环形槽对应处分别带有进气气路的进气口和出气气路的出气口，阀芯上还带有4条安装密封圈的小环形槽。
3.按照权利要求1或2所述的气动液力动力机械，其特征在于所说的N个二位四通换向滑阀为凸轮控制的行程滑阀，分别安装在相应叶片的内侧面，其行程控制端位于固定在机架上的圆环凸轮的外侧。
4.按照权利要求1或2所述的气动液力动力机械，其特征在于所说的N为4或6或8。
5.按照权利要求3所述的气动液力动力机械，其特征在于所说的N为4或6或8。
6.一种以权利要求1所述的气动液力动力机械驱动的发电装置，其特征在于机架的左右两侧各安装着一台上述气动液力动力机械，机架的中间固定着带有左右两个轴承座的发电机底座，轴承座中安装着轴承，两个轴承中安装着发电机的转子，转子的轴的右端固定着一个小齿轮，右侧的气动液力动力机械的增速箱的输出轴上固定着一个大齿轮，大齿轮和小齿轮啮合，左侧的气动液力动力机械的增速箱的输出轴上固定着一个大链轮，发电机的机壳上固定着一个小链轮，大链轮和小链轮上安装着传动链条，发电机机壳的外面为圆柱面，发电机的定子固定安装在机壳中，定子和转子之间安装着刷架和换向器，左侧的气动液力动力机械的旋转供气阀的排气管与右侧的气动液力动力机械的旋转供气阀的进气口连通。
专利摘要一种气动液力动力机械及其驱动的发电装置，属于动力和发电技术。动力机械包括机架、增速箱、轴承、偶数N个叶片组成的叶轮、气囊、旋转供气阀、两个(N+1)通接头、圆环凸轮。相对的两个叶片连通，叶片的壁与气囊之间充水，旋转供气阀带有进气和出气两条气路。发电装置包括左右两台上述气动液力动力机械，还包括左右轴承座、轴承、转子、小齿轮、大齿轮、大链轮、小链轮、传动链条、刷架和换向器、定子。发电机壳的外面为圆柱面，定子固定在机壳中。左侧气动液力动力机械的排气管与右侧的进气口连通。它效率高，不消耗燃料，环境友好，成本低廉。发电机转子和定子反向旋转，发电量近倍提高。可广泛应用于动力拖动和发电中。
文档编号F03G3/00GK2913658SQ20062008124
公开日2007年6月20日 申请日期2006年2月23日 优先权日2006年2月23日
发明者刘典军 申请人:刘典军