高效无碳储能式发动机的制作方法

本发明涉及储能式动力机械，特别是能通过盘簧式储能器采集自然能源、在使用时对外输出转动力矩的动力机械。

背景技术

现有电动机作为一种动力机械，普遍应用于工业领域中。而电动机的原动力来自于电能。而目前火力发电的原材料有燃能、煤气、或燃油，因为火力发电产生的环境污染十分严重、威胁到人类生存环境。

当今人类正面临能源紧缺和匮乏的时代，而自然界中的水能、太阳能、风能等自然能源，如体现在海潮、地震、龙卷风等自然现象中，没有加以恰当的利用，这是一种能源浪费。

机械领域中，弹簧具有控制机构运动，减振和缓冲，测重力的大小等功用外，还可以作为一种储能器使用，如，钟表弹簧、枪闩弹簧等具有储存及输出能量作用，是否可以采用弹簧为储存能量，对自然能源加以收集储存，并在使用时输出能量对外作功呢。

本发明人针对此问题曾提出“储能器反接减速器动力机”（zl200920080721.2），该技术方案中，采用盘簧式储能器来收集由自然能源或其它能源，并储存在储能器中，需使用时，将该储能器中盘簧蓄积的能量释放出来。上述动力机存在以下不足之处，其一，单个盘簧储能器储存能量较少，由于尺寸影响而盘簧的长度受到较大局限。其二，使用时，能量释放不便于进行自动控制。其三，只限于沿主轴的单一直线(或单一曲线)双向储存和对外输出直线移动(或转动)双向力矩，而不能任意方向储存能量(源)、任意角度对外输出直线移动或曲线转动力矩。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能大量蓄存能量，便于自动控制能量输出、通过试验合理固定一端或中间部分零部件(端)收集储存任意方向的能量(源)并能向任意方向角度工作件(端)输出(释放)能量的高效无碳储能式发动机。

本发明的目的是这样实现的：一种储能式发动机，盘簧式储能器设置在主轴上：主轴活动地从盘簧盒中部的孔中穿出，盘簧一端固定在主轴上，另一端固定在盘簧盒内壁上，棘轮通过平键安装在主轴上，棘爪固定在销轴上，销轴可转动地安装在盘簧盒上，回位弹簧一端固定在棘爪前部，另一端固定在盘簧盒上，回位弹簧未受外力作用时，棘爪处于与棘轮接触的位置，回位弹簧的销轴受转动力矩作用时，棘爪转动一个角度而脱离与棘轮接触的位置；上述盘簧式储能器有多个，多个盘簧式储能器依次设置在主轴上，且多个盘簧式储能器的多根销轴连接为一整根销轴，步进电机的轴与该一整根销轴连接；上述主轴的输出端通过第一法兰对与万向联轴器的主动轴连接，万向联轴器的从动轴通过第二法兰对与动力输出轴连接。

上述步进电机的轴经联轴器与一整根销轴连接。

上述盘簧式储能器为3个，3个盘簧式储能器依次设置在主轴上，3个盘簧式储能器的3根销轴连接为一整根销轴。

还具有步进电机控制系统。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：

1、整个储能器由多个盘簧式储能器组成，在单个盘簧式储能器尺寸一定情况下，并根据需要极大地提升蓄积能量的能力。如采用10个盘簧式储能器（盘簧盒尺寸仅为φ2米），其能量蓄存能力比单个的增大10倍。

2、能量释放实现自动控制：释放能量使用时，通过步进电机控制系统（由双环形脉冲信号发生器和功率驱动电路组成，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机。电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数）。驱动棘爪的销轴并带动棘爪转动一个角度，使棘爪脱离与棘轮的接触，于是，棘轮便在盘簧的作用下反向转动（棘轮正向转动时，棘爪不对棘轮起阻止作用，而处于盘簧蓄能状况），盘簧释放的能量通过主轴向外输出并作功。

3、偏离主轴方向一个角度向外输出能量，在盘簧式储能器处于能量释放工况时，主轴转动，通过第一法兰对、方向联轴器、第二法兰对以及动力输出轴对外输出转动力矩。由于采用万向联轴器，因此，动力输出轴在与主轴二者之间有一定角度（如30度）情况下，也可顺利地向外输出能量作功，如动力输出轴与发电机连接，则可正常发电，对外提供电能。

4、由于采用第一、第二法兰对的连接方式，万向联轴器便于折装、便于维修、便于更换。

5、可以通过相应能量采集机械，将自然界的水力、风力、潮汐力、地震力等能源采集后，经本装置转换为转动力矩，在盘簧式储能器处于蓄能工况时，通过本动力机主轴的动力输入端收集蓄存外在自然能量。

附图说明

图1是本发明单个盘簧式储能器的剖面图。

图2是本动力机的整机示意图。

图3是图2所示万向轮联轴器的主视图（剖面）。

图4是图3沿a-a线的剖面图。

图5是图2所示第一法兰对以及第二法兰对的剖面图。

图6是本动力机应用于收集蓄存地震能量的连线方向储能器结构示意图（本发明人在先申请cn201461272u）。

图7、图8是本发明人的双向盘簧储能器的结构图（zl201020280802.x，也可适用于本发动机）。

图9是本发明人在先的高效无碳储能式发动机结构图（直线型双向主轴与曲线型双向主轴之间通过万向节连接）。

具体实施方式

图1、图2示出本储能式发动机，盘簧式储能器设置在主轴5上：主轴5活动地从盘簧盒1中部的孔中穿出，盘簧2一端固定在主轴5上，另一端固定在盘簧盒1内壁上，棘轮3通过平键6安装在主轴5上，棘爪4固定在销轴7上，销轴7可转动地安装在盘簧盒1上，回位弹簧一端8固定在棘爪4前部，另一端固定在盘簧盒1上，回位弹簧未受外力作用时，棘爪4处于与棘轮3接触的位置，回位弹簧的销轴受转动力矩作用时，棘爪4转动一个角度而脱离与棘轮3接触的位置；上述盘簧式储能器有多个，多个盘簧式储能器依次设置在主轴5上，且多个盘簧式储能器的多根销轴连接为一整根销轴，步进电机8的轴与该一整根销轴连接；上述主轴5的输出端通过第一法兰对9与万向联轴器10的主动轴连接，万向联轴器10的从动轴通过第二法兰对11与动力输出轴12连接（参见图3、图4、图5）。步进电机（8）的轴经联轴器与一整根销轴连接。还有由传感器感觉各个盘簧的力量大小后针对性的控制各棘爪的相应（或追加储能或释能）开合多少。

多个盘簧式储能器等间距地设置在主轴上。参见图2，盘簧式储能器为3个，3个盘簧式储能器1、1a、1b依次设置在主轴5上，3个盘簧式储能器的3根销轴连接为一整根销轴。根据需要，主轴上可并列安装10个盘簧式储能器或更多。还具有步进电机控制系统。步进电机控制系统由双环形脉冲信号发生器、功率驱动电路等组成。

图3、图4示出万向联轴器，即（十字轴式）万向节。万向节是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置。万向节由万向节叉、十字轴、滚针轴承、油封、套筒、轴承盖等件组成。其输入轴（与输入动力连接）也称主动轴，经万向节输出的轴称输出轴（又称从动轴）在输入轴、输出轴之间有夹角条件下工作，两轴的角速度不等。

图5示出凹凸密封面法兰对（由两个法兰组成），经螺栓（4~8个）连接。此外，平面密封面，榫槽密封面法兰均可采用。

应用实施例：高层楼房避震兼储能构思

参见图6，本动力机的主轴5动力输入端上安装直线方向储能器的齿轮。

将高楼从合适的位置上下断（锯）开，如第二层底处。第二层楼底及其以上楼层为固定连体，第一层楼顶和地基、大地为另一固定连体。

1、第二层底部连接滑块，连接处可以吸收旋转能储能，滑块与滑槽同时为一副。通过第一层楼顶相应一处连接滑槽的一端底，第二者（这一层楼顶这处与滑槽这端）间也可以吸收旋转能避震、储能（单副内，滑块与滑槽为可以做相对水平方向直线滑动的连接，每副滑块、滑槽的对称中心与滑槽端的旋转中心不同心）。至此，这副滑块、滑槽及其端面分别连接的地震爆发时地强烈运动和日常地壳缓释运动的分别对应的正反旋转（应用实例1）、双向直线（应用实例2）、正反旋转（应用实例1）避震储能盒为本种方式中一个完整的避震兼储能单元。

2、以图1图6为主，应用铰接四连杆机构或槽轮等机构将高楼断开处水平面上任意方向的力转换至图1图2所示避震储能单元内。

3、以应用实例2为主的避震。储能单元（从上至下连接为：纵滑槽内装该储能盒、圆柱形滑块、横滑槽内装该储能盒）。

一幢楼的这第一、第二层楼断开处可以有若干个上述1、2、3种方式中的其中一种单元。当有来自任一方向的地震波时，大地波动带动楼房的地基，地基带动第一层，用电脑程序控制避震、储能弹簧（块）针对地震的快、慢、强、弱自动适应对应，或再通过适当对应的液压元器件及其阀门，达到避震、储能---任大地摇动，第二层和以上各层就动得少或不动（地基与第一层是固态连接成一体的，第一层与第二层及其以上各层的连接是可以相互产生位移的动态连接，但不能让该处错位过多，就要求有抵挡可能的最强地震的绝对安全错位的上限刚度避震储能簧（块）以保证该高楼错位处不致过多而存在危险，使之能分强、弱级避震、储能）。滑块相对滑槽就在一小段极限限位距离内（就要求储能盒的储能块（弹簧）能够储存的能量极大，即塑性变形小，但必须有变形）相对滑动，使滑块与滑槽间的由地震产生相对位移的能量通过储能弹簧（块）及其附件吸收能量而储存在储能盒内。地震过后或平常隔一段时间取下已储存有能量的储能盒，该第一层与第二层（滑块与滑槽）相互间处于自由滑动（空挡）状态，就只需施加比地震能小得多的外力就能使这第一、第二层楼的错位恢复原位，再安装上新的储能盒（如此循环，实现楼房安全系数更高、既避震又储能，尽量保证了土地和房屋的价值最大化）。能抵御的地震级别数将随着设计、制造技术进步而不断提高。

应用构思示例：

①随河、海面涨、落，海啸、飓风来临时，可用无数浮板、绳缆、绞盘等，前、后、上、下、左、右、直线、旋转运动，连接本发明人储能器减灾储能。各地的洪涝灾害来临时启用预先安装在洪涝必经的各瓶颈处的无数个单向储能器减灾储能即可。

②由避雷针类的设施收集雷击时的放电引给相当功率的电动机转动，连接本储能器来减灾储能。

③在本储能器动力轴旁用热胀、冷缩明显不同步的两种材料背靠背连在一起做横柱体。连接储能器内每天（早晚凉、白天暧、太阳照射前后等）热胀冷缩来回明显摆运动变化的该横柱一端的齿板，使齿轮转动，再带动动力轴转动，使双向储能器储能。

④如在子弹头、穿甲弹、导弹弹头引入本储能器的储能、释能部分，在弹头抵达目标的适当时候（须经实验确定）触发该机械机关，弹头外沿的工作（如锯齿）部件双向同时又释能——想必贯穿力或破甲力更理想。