一种气液能量转换装置制造方法
【专利摘要】本实用新型实施例公开了一种气液能量转换装置，包括供液部件、将所述将高压气源提供的气体压力转化为液压力的油压缸组件和液压马达，所述油压缸组件的进油口通过液体管线与所述供油部件连通，所述油压缸组件的出油口通过液体管线与所述液压马达连通，所述油压缸组件的进气口通过气体管线与高压气源连通，还包括所述油压缸组件的进气口与所述高压气源之间的气体增压机。与现有技术相比首先对进入至油压缸组件的气体增压然后进行加压后的气体进一步实现对进入油压缸组件内的液体进行做功，而压力较高的气体的做功量明显比压力较低的气体的做功量相对较高，因此，与现有技术相比明显提高了做功量。
【专利说明】一种气液能量转换装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及能源【技术领域】，更具体地说，涉及一种气液能量转换装置。
【背景技术】
[0002] 目前，热能的有效利用问题受到了越来越多的关注，其中，太阳能、地热能作为一 种清洁能源更是倍受青睐。
[0003] 现有技术中已经存在各种利用太阳能及其它热能产生能量的设备。例如，中国专 利公报第CN101302945A号公开了一种通过热源产生能量的设备，该设备中，通过气体压差 产生装置产生气体压力差并驱动高压气体产生装置生成高压气体；该高压气体储存至蓄压 装置，储存于所述蓄压装置中的高压气体通过所述能量产生装置通过产生所述能量（机械 能或电能）。上述设备中高能量产生装置中直接利用气体压差产生装置的气体来驱动能量 产生装置实现对液体做功，但是，由于气体压差产生装置的压力有限，因此，能量产生装置 做功量相对较低。（高压气体生产量能和驱动能量生产装置做功有比例上的规范和受限，况 且气体压差装置占地面积较大，不易移动。相反的驱动能量生产装置做功不受比例上的规 范和限制，同时可作为移动装置。）
[0004] 综上所述，如何提高能量产生装置的做功量，成为本领域技术人员亟待解决的技 术问题。 实用新型内容
[0005] 有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种气液能量转换装置，以实现提高做功 量目的。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
[0007] -种气液能量转换装置，包括供液部件、将所述将高压气源提供的气体压力转化 为液压力的油压缸组件和液压马达，所述油压缸组件的进油口通过液体管线与所述供油部 件连通，所述油压缸组件的出油口通过液体管线与所述液压马达连通，所述油压缸组件的 进气口通过气体管线与高压气源连通，还包括所述油压缸组件的进气口与所述高压气源之 间的气体增压机。
[0008] 优选地，上述气液能量转换装置中，所述油压缸组件包括：
[0009] 辅助气缸，其中设置有辅助活塞，所述辅助气缸的进气口经由第一阀和第二阀连 接到所述储气槽，所述第一阀连接到所述辅助活塞左侧，并且所述第二阀连接到所述辅助 活塞右侧，所述辅助气缸的排气口经由第三阀和第四阀与外界连通；
[0010] 第一压缩机，其设置成以气密方式连接在所述辅助气缸左侧并设置有第一活塞， 所述油压缸组件的进油口经由单向阀与所述第一压缩机单向导通，且所述第一压缩机在所 述第一活塞向右移动时输出加压液体；以及
[0011] 第二压缩机，其设置成以气密方式连接在所述辅助气缸右侧并设置有第二活塞， 所述油压缸组件的进油口经由单向阀与所述第二压缩机单向导通，且所述第二压缩机在所 述第二活塞向左移动时输出加压液体，
[0012] 其中，所述辅助活塞通过第二连杆与所述第一活塞和所述第二活塞设置成一体， 并且所述第二连杆设置成以气密方式穿过所述辅助气缸的侧壁。
[0013] 优选地，上述气液能量转换装置中，所述气体增压机与所述高压气源之间设置有 储气槽，所述储气槽经由调压装置与所述高压气源连通。
[0014] 优选地，上述气液能量转换装置中，所述油压缸组件的排气口经气体管线与外界 所述油压缸组件的进气口和所述储气槽连通。
[0015] 优选地，上述气液能量转换装置中，所述油压缸组件的排气口与所述储气槽之间 的气体管线上还并联设置有集冷水槽，所述集冷水槽包括水槽和置于所述水槽内的换热 管，所述换热管的进气口与所述油压缸组件的排气口与所述储气槽之间的气体管线连通。
[0016] 优选地，上述气液能量转换装置中，所述储气槽与所述气体增压机之间还设置有 蓄气罐。
[0017] 优选地，上述气液能量转换装置中，所述供液部件包括储液箱和空转油泵，所述空 转油泵的进液口与所述储液箱连通，所述空转油泵的出液口经由储液箱通过液体管线与所 述油压缸组件的进油口连通。
[0018] 优选地，上述气液能量转换装置中，所述液压马达的进液口与出液口两端分别设 置有蓄压器。
[0019] 优选地，上述气液能量转换装置中，所述气液能量转换装置还包括设置在所述液 压马达下游的发电机，所述液压马达经由齿轮变速机带动所述发电机旋转发电。
[0020] 优选地，上述气液能量转换装置中，所述设备还包括控制系统，所述控制系统包括 用于控制所述第一至第四阀的电子控制器，以及设置在所述第一压缩机的左侧和所述第二 压缩机的右侧都的限位开关，
[0021] 其中，当所述辅助活塞与所述第一活塞和所述第二活塞一起移动到左侧时，所述 电子控制器响应于左侧限位而打开所述第一阀并关闭所述第二阀；当所述辅助活塞与所述 第一活塞和所述第二活塞一起移动到右侧时，所述电子控制器响应于右侧限位而打开所述 第二阀并关闭所述第一阀。
[0022] 优选地，上述气液能量转换装置中，所述电子控制器是可编程逻辑控制器，并且所 述位置传感器是限位开关。
[0023] 从上述技术方案中可以看出，本实用新型实施例中的气液能量转换装置，包括供 液部件、将所述将高压气源提供的气体压力转化为液压力的油压缸组件和液压马达，所述 油压缸组件的进油口通过液体管线与所述供油部件连通，所述油压缸组件的出油口通过液 体管线与所述液压马达连通，所述油压缸组件的进气口通过气体管线与高压气源连通，还 包括所述油压缸组件的进气口与所述高压气源之间的气体增压机。与现有技术相比首先对 进入至油压缸组件的气体增压然后进行加压后的气体进一步实现对进入油压缸组件内的 液体进行做功，而压力较高的气体的做功量明显比压力较低的气体的做功量相对较高，因 此，与现有技术相比明显提高了做功量。
[0024] 除此而外，本技术方案不限于气体压力转化为液体压力的做功应用，同时还包括 高压缩空气直接应用于气动传动（气动马达）以及气体动力的移动单元等。
[0025] 工业实用性
[0026] 本实用新型可用作例如建筑物体、楼房、工厂等固定安装设备，也可用作例如汽 车、轮船、卡车中或工业用途的驱动和移动单元。例如，一方面，当用于各种建筑物中时，本 实用新型的设备可用作所述建筑物的独立发电系统以便为所述建筑物供电；另一方面，当 用于车辆等交通工具上时，本实用新型的设备可作为所述交通工具的驱动系统的动力源， 也可作为所述交通工具的制动系统及转向系统等的动力源。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028] 图1为本实用新型实施例所提供的一种气液能量转换装置的安装有排料护板时 的不意图；
[0029] 图2为本实用新型实施例所提供的另一种气液能量转换装置的安装有排料护板 时的不意图；
[0030] 图3为本实用新型实施例所提供的第三种气液能量转换装置的安装有排料护板 时的示意图。
[0031] 图1至图3中：
[0032] 100为气液能量转换装置；
[0033] 11为高压气源、111为调压装置、12为供液部件、121为储液桶、122为空转油泵、 123为初级液压蓄压桶、13为气体增压机、14为油压缸组件、140为辅助气缸、141为辅助活 塞、143为第一压缩机、142为第二压缩机、15为液压马达、16为储气槽、17为蓄气罐、181为 蓄压器、182为蓄压器、19为集冷水槽、192为水槽、191为换热管、21为齿轮变速机、22为发 电机。
【具体实施方式】
[0034] 为此，本实用新型核心是公开一种气液能量转换装置，以实现提高做功量的目的。 以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新 型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求 所记载的实用新型的解决方案所必需的。
[0035] 如图1所示，一种气液能量转换装置，包括供液部件12、将高压气源11提供的气 体压力转化为液压力的油压缸组件14和液压马达15,所述油压缸组件14的进油口通过液 体管线与所述供油部件12连通，所述油压缸组件14的出油口通过液体管线与所述液压马 达15连通，所述油压缸组件14的进气口通过气体管线与高压气源11连通，还包括所述油 压缸组件14的进气口与所述高压气源11之间的气体增压机13。
[0036] 与现有技术相比首先对进入至油压缸组件14的气体增压然后进行加压后的气体 进一步实现对进入油压缸组件内的液体进行做功，而压力较高的气体的做功量明显比压力 较低的气体的做功量相对较高，因此，与现有技术相比明显提高了做功量。
[0037] 本实用新型实施例中公开了所述油压缸组件14 一种具体结构包括：
[0038] 油压缸组件包括：辅助气缸140,其中设置有辅助活塞141，辅助气缸的进气口 al 经由第一阀vl和第二阀v2连接到储气槽16,第一阀vl连接到辅助活塞141左侧，并且第 二阀v2连接到辅助活塞141右侧，辅助气缸的排气口 b3经由第三阀v3和第四阀v4与外 界连通；第一压缩机143,其设置成以气密方式连接在辅助气缸140左侧并设置有第一活 塞，油压缸组件14的进油口 b2、b3经由单向阀与第一压缩机143单向导通，且第一压缩机 143在第一活塞向右移动时输出加压液体；以及第二压缩机142,其设置成以气密方式连接 在辅助气缸140右侧并设置有第二活塞，油压缸组件14的进油口 b2、b3经由单向阀与第二 压缩机142单向导通，且第二压缩机142在第二活塞向左移动时输出加压液体，其中，辅助 活塞141通过第二连杆与第一活塞和第二活塞设置成一体，并且第二连杆设置成以气密方 式穿过辅助气缸140的侧壁。
[0039] 工作过程，首先，第一阀vl开启第二阀v2关闭，高压气源中高压气体为进入辅助 气缸140并推动辅助活塞141向左运动，由于辅助活塞141与第一活塞和第二活塞为一体 式结构，第一活塞和第二活塞一起向左移动，当移动到左侧时，电子控制器响应于左侧限位 开关而打开；当辅助活塞141与第一活塞和第二活塞一起移动到右侧时，第二阀v2开启第 一阀vl关闭。这样一来，使得液压马达15能够被连续驱动，从而使得能量输出更加稳定。
[0040] 如图2所示，为了能够持续的提供高压气体，气体增压机13与高压气源11之间设 置有储气槽16,储气槽16经由调压装置111与高压气源11连通。调压装置的设置能够为 储气槽提供其所需的压力。
[0041] 在本实用新型的一个实施例中，油压缸组件14的排气口经气体管线与外界、油压 缸组件14的进气口和储气槽16连通。储气槽16内的气体源来自蓄压装置600和油压缸 组件14气体释放回收。其中，高压气源11内的高压气体为200巴，200巴的高压气体经由 调压装置111调压至5巴的恒压气体输送至储气槽16作为气源供应；而油压缸组件14经 排气口释放的气体一部分直接回流至油压缸组件14, 一部分导入至储气槽16用于回收气 源，一部分直接释放出去。储气槽16内的气体一部分向油压缸组件14供应。需要解释的 是，上述数据的控制，亦可视做功用途设置进行调整，本实用新型实施例并不仅仅局限于上 述数据。
[0042] 由于直接释放出来的气体具有一定冷量，为了提高能源利用率，油压缸组件14的 排气口与储气槽16之间的气体管线上还并联设置有集冷水槽19,集冷水槽19包括水槽 192和置于水槽192内的换热管191，换热管191的进气口与油压缸组件14的排气口与储 气槽16之间的气体管线连通。集冷水槽的设置可以为水槽192内水进行降温。
[0043] 如图3所示，供液部件12包括储液箱121，上述第一压缩机143通过两个单向阀分 别连接到储液箱121和液压马达15 ;第二压缩机142也通过两个单向阀分别连接到储液箱 121和液压马达15。因此，当活塞向左移动时，第一压缩机143输出加压液体而第二压缩机 142从储液箱中抽吸液体；当活塞向右移动时，第二压缩机142输出加压液体而第一压缩机 143从储液箱中抽吸液体。
[0044] 或者：供液部件12包括储液箱121、初级液压蓄压桶123和空转油泵122,空转油 泵122的进液口与储液箱121连通，空转油泵122的出液口经由初级液压蓄压桶123通过 液体管线与油压缸组件14的进油口连通。空转油泵122的设置可以增加供应油压缸的油 量和初级液压，为达到增量增压地目的。
[0045] 空压转油泵122的气压源来自于储气槽16,空压转油泵122-共有四个管道孔。 分别为两个油路孔和两个气流孔（分别各具一个进口，一个出口）。油路部分连通储油槽和 油压缸，行成循环油路流程。气流部分连通油泵与储气槽16,气体进入油压泵给力作功后即 从另一段出口释放出。储液箱121能够起到液压油循环，过滤，降温，排气，消压的作用。
[0046] 储气槽16与气体增压机13之间还设置有蓄气罐17。储气槽16中的气体经由气 体增压机13增压转换为中高压气体约25-30巴并储入蓄气罐17中，同时导入油压缸组件 14中部空间作为辅助活塞141动力能量，使油压缸组件14进行制造油压，高压气体经由第 一阀vl和第二阀v2的导引下，从左侧进入右侧排出，再由右侧进入左侧排放，如此交叉循 环，与此同时连带的牵引左右两端的第一压缩机143和第二压缩机142。进行液压油的制 造。液压油从储液箱121经由空转油泵122的第一道增压后输至初级液压油蓄油桶，再顺 序分别进入油压缸组件14两端的压缩机进行再压缩。
[0047] 为了保证液压马达运行时能够提供持续的液压力液压马达15的进液口与出液口 两端分别设置有蓄压器181和182。
[0048] 上述液压马达15可以驱动旋转设备进行旋转从而转换成机械内，本实用新型是 实施例中，气液能量转换装置100还包括设置在液压马达15下游的发电机22,液压马达15 经由齿轮变速机21带动发电机22旋转发电。
[0049] 在本实用新型的一个实施例中，还包括控制系统，控制系统包括用于控制第一至 第四阀的电子控制器，以及设置在第一压缩机143的左侧和第二压缩机142的右侧都的限 位开关，
[0050] 其中，当辅助活塞141与第一活塞和第二活塞一起移动到左侧时，电子控制器响 应于左侧限位而打开第一阀vl并关闭第二阀v2 ;当辅助活塞141与第一活塞和第二活塞 一起移动到右侧时，电子控制器响应于右侧限位而打开第二阀v2并关闭第一阀vl。
[0051] 上述电子控制器是可编程逻辑控制器，并且位置传感器是限位开关。
[0052] 本实用新型可用作例如建筑物体、楼房、工厂等固定安装设备，也可用作例如汽 车、轮船、卡车中或工业用途的驱动和移动单元。例如，一方面，当用于各种建筑物中时，本 实用新型的设备可用作所述建筑物的独立发电系统以便为所述建筑物供电；另一方面，当 用于车辆等交通工具上时，本实用新型的设备可作为所述交通工具的驱动系统的动力源， 也可作为所述交通工具的制动系统及转向系统等的动力源。
[0053] 除此而外，本技术方案不限于气体压力转化为液体压力的做功应用，同时还包括 高压缩空气直接应用于气动传动（气动马达）以及气体动力的移动单元等。
[0054] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新 型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定 义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因 此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理 和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1. 一种气液能量转换装置，包括供液部件（12)、将高压气源（11)提供的气体压力转化 为液压力的油压缸组件（14)和液压马达（15)，所述油压缸组件（14)的进油口通过液体管 线与所述供液部件（12)连通，所述油压缸组件（14)的出油口通过液体管线与所述液压马 达（15)连通，所述油压缸组件（14)的进气口通过气体管线与高压气源（11)连通，其特征 在于，还包括所述油压缸组件（14)的进气口与所述高压气源（11)之间的气体增压机（13)。
2. 如权利要求1所述的气液能量转换装置，其特征在于，所述油压缸组件（14)包括： 辅助气缸（140)，其中设置有辅助活塞（141)，所述辅助气缸（140)的进气口经由第一 阀（vl)和第二阀（v2)连接到所述气体增压机（13)，所述第一阀（vl)连接到所述辅助活 塞（141)左侧，并且所述第二阀（v2)连接到所述辅助活塞（141)右侧，所述辅助气缸的排 气口经由第三阀（v3)和第四阀（v4)与外界连通； 第一压缩机（143)，其设置成以气密方式连接在所述辅助气缸（140)左侧并设置有第 一活塞，所述油压缸组件的进油口经由单向阀与所述第一压缩机（143)单向导通，且所述 第一压缩机（143)在所述第一活塞向右移动时输出加压液体；以及 第二压缩机（142)，其设置成以气密方式连接在所述辅助气缸（140)右侧并设置有第 二活塞，所述油压缸组件的进油口经由单向阀与所述第二压缩机（142)单向导通，且所述 第二压缩机（142)在所述第二活塞向左移动时输出加压液体， 其中，所述辅助活塞（141)通过第二连杆与所述第一活塞和所述第二活塞设置成一 体，并且所述第二连杆设置成以气密方式穿过所述辅助气缸（140)的侧壁。
3. 如权利要求2所述的气液能量转换装置，其特征在于，所述气体增压机（13)与所述 高压气源（11)之间设置有储气槽（16)，所述储气槽（16)经由调压装置（111)与所述高压 气源（11)连通。
4. 如权利要求3所述的气液能量转换装置，其特征在于，所述油压缸组件（14)的排气 口经气体管线与外界、所述油压缸组件（14)的进气口和所述储气槽（16)连通。
5. 如权利要求4所述的气液能量转换装置，其特征在于，所述油压缸组件（14)的排气 口与所述储气槽（16)之间的气体管线上还并联设置有集冷水槽（19)，所述集冷水槽（19) 包括水槽（192)和置于所述水槽（192)内的换热管（191)，所述换热管（191)的进气口与所 述油压缸组件（14)的排气口与所述储气槽（16)之间的气体管线连通。
6. 如权利要求5所述的气液能量转换装置，其特征在于，所述储气槽（16)与所述气体 增压机（13)之间还设置有蓄气罐（17)。
7. 如权利要求1所述的气液能量转换装置，其特征在于，所述供液部件（12)包括储液 箱（121)和空转油泵（122)，所述空转油泵（122)的进液口与所述储液箱（121)连通，所述 空转油泵（122)的出液口通过液体管线与所述油压缸组件（14)的进油口连通。
8. 如权利要求1所述的气液能量转换装置，其特征在于，所述液压马达（15)的进液口 与出液口两端分别设置有蓄压器。
9. 如权利要求8所述的气液能量转换装置，其特征在于，所述气液能量转换装置（100) 还包括设置在所述液压马达（15)下游的发电机（22)，所述液压马达（15)经由齿轮变速机 (21)带动所述发电机（22)旋转发电。
10. 根据权利要求2至6中任一项所述的气液能量转换装置，其特征在于，所述设备还 包括控制系统，所述控制系统包括用于控制所述第一至第四阀的电子控制器，以及设置在 所述第一压缩机（143)的左侧和所述第二压缩机（142)的右侧的限位开关， 其中，当所述辅助活塞（141)与所述第一活塞和所述第二活塞一起移动到左侧时，所 述电子控制器响应于左侧限位而打开所述第一阀（vl)和所述第四阀（v4)并关闭所述第 二阀（v2)和所述第二阀（v3);当所述辅助活塞（141)与所述第一活塞和所述第二活塞一 起移动到右侧时，所述电子控制器响应于右侧限位而打开所述第二阀（v2)和所述第二阀 (v3)并关闭所述第一阀（vl)和所述第四阀（v4)。
11.根据权利要求10所述的气液能量转换装置，其特征在于，所述电子控制器是可编 程逻辑控制器。
【文档编号】F01K25/08GK203867642SQ201420253133
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】张中和, 史杜尔·威廉 申请人:张中和