专利名称：流体闭循环力矩转换器之柔性流体发动机的制作方法
技术领域：
流体闭循环力矩转换器之柔性流体发动机 技术领域本发明涉及机械、液压传动领域。
技术背景经査阅l.具有多种优点的液压技术已广泛应用。2.已共 知的使用曲轴、齿轮传动变速的发动机，制造难度大、成本高，噪声 大，效率低。3.液压缸、活塞等制造技术要求高。4,除2006100020180 号发明外无其他可适用于此类使用要求的新技术。
发明内容本实用新型为解决现行曲柄连杆式发动机的低效噪声高、
技术难度高、成本高等问题，以已广泛使用的液压技术为基础，提出 由含有内置连有拉杆活塞或是柔性容器的密封缸体、流体循环管路及 阀门、涡轮机或液压马达等构成的机构，可将外部施加于活塞或柔性 麥器的各类压缩力或拉力转变为高速旋转力矩，从而获得新一代的可 称之为流体发动机及柔性流体发动机的高效低噪声发动机，以替代现 行的曲柄连杆式发动机，可广泛应用于各类车辆、船舶、飞行器的驱 动和太阳能、海力发电机及自助式电源的发电，特别是连活塞都不用 的柔性流体发动机使发动机结构大为简化，使用更为方便、灵活。
图1是本发明的结构示意图；图2是阀门组示意图； 图3是液动的海力发电机示意图；图4是液动的太阳能温差发电机示 意图；图5是流体发动机示意图；图6是柔性流体发动机示意图。
具体实施方式
2005年春，为了进一步简化发明2004100087904《一种由阳光和 大海给出电力的方法》提出的海力发电机的结构，我琢磨用液压转换代替原来的齿轮转换，经多次优化，经历了冲刺式的思考，最终获得 这一可导致发动机等技术重大变革的流体闭循环力矩转换器，即权利 要求1所述的由内置活塞的密封缸、流体循环管路、液压马达构成的 可将压縮力或拉力变为高速旋转力矩的转换器。图1为本发明基本结构示意图，1为上拉杆，2是密封圈，3是 密封缸，4是流体出入口， 5为循环管，6为活塞，7是调节阀，8为 涡轮机，9是下拉杆。在液压系统中8又称液压马达。图2是阀门组工作原理示意图。为了实现对液压马达在活塞往复运 动中旋转方向的控制，提出在上述结构加入权利要求2的阀门组。在图2中，正转在正向(流体流动方向，以下同)时k2、 k3开， kl、 k4关；在反向时，kl、 k4开，k2、 k3关。反转在正向时-kl、 k4开，k2、 k3关；在反向时，k2、 k3开，kl、 k4关。正转离位 (取机动车的离合器含义，此处即将液压马达短路)kl， k3开，k2、 k4关；反转离位k2、 k4开，kl、 k3关。图3为液动的海力发电机，是采用这种转换器的一种典型应用。按 工作行程(即最大潮差)设定密封缸3的高度，按加速比和涡轮机8 的工作压力设定缸体底面积及循环管5的尺寸。如在高潮时，由出入 口4对密封缸注水(使用液压油更好)，关闭出入口。则低潮时，浮 体10带动缸体向下压，下拉杆9将活塞6向上顶，由浮体自重带来 的巨大压力使水由循环管上口压出，使涡轮机旋转发电，再由循环管 下口进入密封缸，处活塞下方，活塞逐渐抬高。而再次高潮时，缸体 向上拉活塞下方水体，下拉杆又向下拉活塞，水又由循环管下口被压回流，涡轮机反转(或经阀门组12转为正转)发电。如此往复。调 节调节阀7，可改变发电电流及峰值时间。13本不属于海力发电部分， 但由于海面也是太阳能发电的好场所，所以图中将图4的方法也画在 上面，可能有些地方太阳能发电比海(水)力更大。 一般地说，浮 体尺寸、潮差决定发电功率，桩11的个数和深度还要考虑风浪的影 响，由于液压缸的高压工作，又要求浮体有相应的抗拉强度，所以， 该方法虽可获得超大功率发电，但单个超大机组在工程上并不划算， 还是中等水平的机组更好。图4是太阳能温差发电站结构示意图，是这种流体闭循环力矩转换 器的又一种典型应用。与图3相比，只是潮汐浮力由缸体内的制冷剂 因昼夜温差造成的膨胀推力所代替。图4中，3、 4、 5、 6、 7、 8、 9 同图1， 10为发电房，其自重和缸体高度决定发电量，11是制冷剂 膨胀缸，其高与缸体3相当，12为阀门组，13是标准制冷剂贮藏器， 建议使用二氧化碳或液氮，工作于超临界，14为集热器，可由内表 面光滑的无缝钢管或铝管构成，考虑到阴天发电，可加并行的水管。 根据季节，调整发电房配重，改变发电机接入负载及调调节阀可使制 冷剂始终工作于超临界。使用该转换器，制作自助式电源，即实现权利要求3前部所述的自 助发电，可采用在上下拉杆上施加压縮弹簧，于缸体间形成拉力，交 替向外拉(或外加回流管复位)活塞，参见图l，其他控制同上。最为重要的运用是如权利要求4所述，使用该流体闭循环力矩转换 器制作流体发动机，制成低噪声、高效省去变速箱、传动轴的机动车或其他专用机械。使用双向交替驱动，将上下拉杆各与一个燃烧室相 连，上(左)燃烧室点火，下(右)燃烧室被压縮(外加同步活塞获 得增压空气)等待，反之亦然。为保持运行状态，实现良好控制，即 稳定必须常沟通，和谐在于知进退，要使阀门组实现同步换向、离合、 刹车、倒车功能。可直接对涡轮机进行反向控制，实现刹车，使用外 加管线和双位流量控制阀门实现离合控制，可将涡轮机经简单转换或 直接装在车辆的驱动轴上，以省去变速箱、传动轴等，并尽量縮短管
线，以减少损耗和响应时间。此即权利要求6前部所述特征。
如图5，图中1、 3、 6、 9类似于一个双拉杆液压缸，但液压缸是 以获得行程为目的的，而该密封缸是以压力转换为目的的，所以要根 据使用目的， 一般都要求有大的容积，以获得一个适当的行程周期， 如5 — 10秒，以避免液压油温过高及获得燃油的高效，12、 13是两 相同的燃烧室，不要求散热，而要求保温。27、 28是两活塞，与l、 9两拉杆相连，要求隔热，由于27、 28与6的连接是同轴的，所以 面积比可有很大的设计空间，因此，12、 13两燃烧室内的压强也有 相当大的设计空间，如充分燃烧，过氧燃烧，甚至您往里面通水蒸气 也可以。10是一个压力控制二位四通阀，11是压力控制正反向输出 器用来控制10,实现正反向行程控制，也控制点火电路开关18、 35。 7是变速调节器，8是液压马达，车用高速小转矩，船用或工程机械 设备选择低速大转矩的。14、 15是两同步活塞驱动的空压箱，用来 给燃烧室扫气和汽化油，当然也可以用现有的单缸化油器。16、 33 示意可以用现有的电喷系统。17、 24是尾气处理及消噪系统，可以用现有的，也可再加上图4的方法，以提高余热的利用率。20、 22 用来泵气，与火花塞29、 32配合，在车匙26根据缸体行程25的指 示及电源19的控制下，实现冷启动。21为双位流量控制阀用来控离 合，在离位油路通过发电液压马达31发电，23为油门。30、 34是受 控于氧检测器的气阀。由于该流体发动机工作频率比现有发动机低得 多，直线共轴无惯性力，又使用液压马达，所以震动、噪声要低得多， 又由于充分燃烧，在一个行程内，连续喷射燃烧只不过是为补充缸体 内气体因膨胀引起的压强下降，所以是高效的。虽说理论上行程越长， 效率越高，但发动机体积应适当，可以根据液压马达的工作要求、发 动机能量来源、工作场所等算出最佳范围。若将上述流体发动机换为物理模型，就是一个外力压迫流体相互转 换机构，当这种压迫是不同于上述流体发动机活塞的规则形状力即变 为不规则形状力的压迫时，可以推知柔性流体发动机，即如权利要求 1的另一特征由密封缸体内置柔性容器，外部循环管路，阀门组， 涡轮机或液压马达构成的流体闭循环力矩转换器。图6是柔性流体发动机原理示意图。图中l、 7为缸体，2、 6为 柔性容器，8是液压马达，74是安全阀，5是压控两位四通阀。当缸 体受控通入燃油气混合物点燃时，1或7缸体内压力会因爆燃陡然升 高，压迫柔性容器内油体驱动液压马达，也可以实现外部利用聚焦太 阳能照射或其他燃料燃烧，使缸体内温度升高，实现外燃机工作。从 而实现权利要求4后部所述特征。当去掉缸体时，柔性容器则可以由弹性压力，如通过插入笔杆等多少的方法来调节压力的松紧带，弹簧或直接压力，如制成鞋垫由我 们走路时脚踩，做成座垫、枕头、床垫、箱包，如笔记本电脑的提包， 由坐卧时体压，再人为倒换柔性容器轮流工作，则我们可以极方便地获得自助式电源，即权利要求3后部所述特征。将该转换器的涡轮机接口与压縮机接口相连，直接对制冷剂进行 压縮，可制成便携冰箱或燃动空调，省去电转换，效率高。因此也获 得权利要求5所述特征。使用该流体闭循环力矩转换器驱动飞行器，可直接将涡轮机与螺 旋桨或涡扇机相连，结构简化，省油。此即权利要求6后部所述特征。 使用该种转换器，还便于实现脉动控制，造扑翼机。
权利要求1. 流体闭循环力矩转换器之柔性流体发动机，其特征是由 含有内置活塞或是柔性容器的密封缸体，流体循环管路，以及 可将外部施加于活塞或柔性容器的压縮力或拉力转变为高速旋 转力矩的涡轮机或液压马达等构成。
2. 如权利要求1所述的流体闭循环力矩转换器之柔性流体发 动机，其特征是在其涡轮机或液压马达前后加有可控阀门或 制阀门组，还可以加入流量分配阀门。
3. 如权利要求1所述的流体闭循环力矩转换器之柔性流体发 动机，其特征是活塞拉杆上装有弹簧，或柔性容器处于弹簧、 松紧带或脚踩、体重或其他重物压迫下。
4. 如权利要求1所述的流体闭循环力矩转换器之柔性流体发 动机，其特征是活塞上下拉杆接有燃烧室，或是柔性容器处 于含有高压气体的封闭缸体内。
5. 如权利要求1所述的流体闭循环力矩转换器之柔性流体发 动机，其特征是其液压马达接口直接或经阀门组与压縮机接 口连接或作为压縮机。
6. 如权利要求1所述的流体闭循环力矩转换器之柔性流体发 动机，其特征是其液压马达经简单转换或直接装在车轴上或 直接连接另一涡轮机或涡扇机或螺旋桨。
专利摘要流体闭循环力矩转换器之柔性流体发动机，由含有内置连有拉杆活塞或是柔性容器的密封缸体、流体循环管路及阀门、涡轮机或液压马达等构成，可将外部施加于活塞或柔性容器的各类压缩力或拉力转变为高速旋转力矩，从而获得新一代的可称之为流体发动机及柔性流体发动机的高效低噪声发动机，以替代现行的曲柄连杆式发动机，可广泛应用于各类车辆、船舶、飞行器的驱动和太阳能、海力发电机及自助式电源的发电，具有高效噪声低、技术难度低、成本低和使用方便灵活、使用场所极为广泛等突出特点。
文档编号F03B13/00GK201155413SQ20072009594
公开日2008年11月26日 申请日期2007年4月29日 优先权日2007年4月29日
发明者文 张 申请人:文 张