一种气压动力装置的制作方法

1.本发明涉及动力设备技术领域，特别涉及一种气压动力装置。


背景技术：

2.由于人们开发了热能资源，大量的内燃机和锅炉等每天向大气层排放大量的烟雾和废气，日积月累我们的生态环境就遭到了严重的破坏，给人类造成不可估量的损失，并且该能源日渐枯竭，若没有新的能源取代几十年后人类的生产生活将处于瘫痪状态，因此亟需开发一种新能源动力装置以减少对于热能资源的依赖。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种气压动力装置，以减少对于热能资源的依赖，减少环境污染。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种气压动力装置，包括：
6.环形储气容器，所述环形储气容器的内周壁沿周向均布多个气缸，所述气缸的缸体内腔与所述环形储气容器内腔连通，所述气缸的活塞杆上设置有齿条，所述齿条的长度方向与所述气缸的活塞杆的轴向平行；
7.启动系统，所述启动系统包括电源、驱动器、降速增扭机构以及凸轮，所述电源与所述驱动器电连接，所述驱动器通过所述降速增扭机构与所述凸轮传动连接，所述凸轮与所述环形储气容器同轴设置，各所述气缸的活塞杆远离所述气缸的缸体的一端与所述凸轮抵接；
8.输出系统，所述输出系统包括单向传动机构以及输出轴，所述单向传动机构的输入端设置单向齿轮，所述单向齿轮与所述齿条啮合，各所述齿条分别通过一所述单向传动机构与所述输出轴传动连接，所述齿条仅在所述气缸的活塞杆伸出时通过所述单向传动机构驱动所述单向齿轮以带动所述输出轴转动。
9.可选地，所述降速增扭机构包括：
10.第一齿轮组，所述第一齿轮组包括第一驱动齿轮以及第一从动齿轮，所述第一驱动齿轮与所述第一从动齿轮啮合，所述第一驱动齿轮设置于所述驱动器的输出端，所述第一驱动齿轮的齿数少于所述第一从动齿轮的齿数；
11.第二齿轮组，所述第二齿轮组包括第二驱动齿轮以及第二从动齿轮，所述第二驱动齿轮与所述第二从动齿轮啮合，所述第二驱动齿轮与所述第一从动齿轮同轴连接，所述第二从动齿轮与所述凸轮同轴连接，所述第二驱动齿轮的齿数少于所述第二从动齿轮的齿数。
12.可选地，所述单向传动机构包括：
13.单向齿轮组，所述单向齿轮组包括所述单向齿轮以及第三从动齿轮，所述单向齿轮与所述第三从动齿轮同轴连接，所述单向齿轮组与所述齿条一一对应设置；
14.从动齿盘，所述从动齿盘与所述输出轴同轴连接，所述从动齿盘分别与各所述单向齿轮组的所述第三从动齿轮啮合。
15.可选地，所述从动齿盘的齿数大于所述第三从动齿轮的齿数。
16.可选地，所述气缸的活塞杆远离所述气缸的缸体的一端设置有可转动的顶轮，所述气缸的活塞杆远离所述气缸的缸体的一端通过所述顶轮与所述凸轮抵接。
17.可选地，所述环形储气容器设置有安全阀，所述安全阀用于在所述环形储气容器内的气压超过额定值时泄压。
18.可选地，还包括：
19.压力检测装置，所述压力检测装置用于检测所述环形储气容器内的压力；
20.补压装置，所述补压装置与所述电源连接，所述补压装置的输出端与所述环形储气容器连接；
21.控制器，所述控制器的信号输入端与所述压力检测装置连接，所述控制器的信号输出端与所述补压装置连接，所述控制器根据所述压力检测装置的检测值控制所述补压装置对所述环形储气容器进行补压。
22.可选地，所述电源为蓄电池，所述气压动力装置还包括发电机以及电量检测装置，所述发电机与所述蓄电池连接，所述电量检测装置用于检测所述蓄电池的电量，所述发电机通过离合器与所述输出轴连接，所述控制器的信号输入端与所述电量检测装置连接，所述控制器的信号输出端与所述离合器连接，所述控制器用于在所述电量检测装置检测到所述蓄电池的电量低于预设值时，控制所述离合器将发电机与所述输出轴传动连接以使所述发电机向所述蓄电池发电。
23.可选地，所述驱动器为电动机，所述电动机通过启动开关与所述电源连接，所述电动机设置有调速器。
24.可选地，所述控制器通过遥控器分别与所述启动开关、所述补压装置以及所述离合器通信连接。
25.由上述技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种气压动力装置，该气压动力装置包括环形储气容器、启动系统以及输出系统，其中，环形储气容器的内周壁沿周向均布多个气缸，气缸的缸体内腔与环形储气容器内腔连通，气缸的活塞杆上设置有齿条，齿条的长度方向与气缸的活塞杆的轴向平行，启动系统包括电源、驱动器、降速增扭机构以及凸轮，电源与驱动器电连接，驱动器通过降速增扭机构与凸轮传动连接，凸轮与环形储气容器同轴设置，各气缸的活塞杆远离气缸的缸体的一端与凸轮抵接，输出系统包括单向传动机构以及输出轴，单向传动机构的输入端设置单向齿轮，单向齿轮与齿条啮合，各齿条分别通过一单向传动机构与输出轴传动连接，齿条仅在气缸的活塞杆伸出时通过单向传动机构驱动单向齿轮以带动输出轴转动；在应用时，首先向环形储气容器充入气体，使环形储气容器内的气压达到预设值，然后启动系统驱动凸轮转动，凸轮的转动使得各个气缸的活塞杆依次往复运动，当凸轮的凸部与活塞杆接触时，凸轮对气缸施压，使气缸杆缩回，此时，齿条虽然与单向传动机构的单向齿轮啮合，但此时齿条带动单向齿轮空转，并不传递动力，当凸轮继续转动至凸轮的凹部与气缸杆接触配合，此时气缸杆在环形储气容器内的气压的作用下伸出，齿条带动单向齿轮转动传递动力，有了凸轮的转动使得多个气缸的活塞杆及齿条依次伸出与复位，只要凸轮不停地旋转，各个气缸就会循环往复地将环形储气容器内储存的
气压能源源不断地转换为机械能对外输出，输出的快慢决定于驱动器输出的扭矩，有了多个气缸的活塞杆的往复运动使多个齿条依次循环地驱动对应的单向齿轮转动，从而输出动力；可见在本技术中，启动系统的驱动器通过降速增扭机构驱动凸轮转动，可以放大启动系统的驱动器输出的扭矩，从而使得驱动器可以较小的扭矩驱动凸轮转动，并且气压动力装置的输出动力也可无限放大，如增加环形储气容器的压强，增加气缸的活塞面积，增加气缸数量等，通过上述气压动力装置的结构设计可使受压缩的空气在闭环系统内无限循环使用，直到密封件破损为止，该气压动力装置对于现有燃料的依赖小，主要利用压差进行做功，能够有效避免对热能资源的依赖，减少排放，节能环保，同时也解决了能源危机及大气污染问题。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
27.图1为本发明实施例中公开的气压动力装置的环形储气容器的结构示意图；
28.图2为本发明实施例中公开的气压动力装置的输出系统的结构示意图；
29.图3为本发明实施例中公开的气压动力装置的启动系统的结构示意图。
30.图中：
31.1为环形储气容器；
32.2为气缸；
33.3为活塞杆；
34.4为齿条；
35.5为凸轮；
36.6为顶轮；
37.7为单向齿轮；
38.8为第三从动齿轮；
39.9为从动齿盘；
40.10为输出轴；
41.11为第二从动齿轮；
42.12为第二驱动齿轮；
43.13为第一从动齿轮；
44.14为第一驱动齿轮；
45.15为驱动器；
46.16为调速器；
47.17为启动开关；
48.18为蓄电池。
具体实施方式
49.本发明公开了一种气压动力装置，以减少对于热能资源的依赖，减少环境污染。
50.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
51.如图1至图3所示，图1为本发明实施例中公开的气压动力装置的环形储气容器的结构示意图，图2为本发明实施例中公开的气压动力装置的输出系统的结构示意图，图3为本发明实施例中公开的气压动力装置的启动系统的结构示意图。
52.本发明实施例公开的一种气压动力装置，该气压动力装置包括环形储气容器1、启动系统以及输出系统。
53.其中，环形储气容器1的内周壁沿周向均布多个气缸2，气缸2的缸体内腔与环形储气容器1内腔连通，气缸2的缸体的轴线沿环形储气容器1的径向设置，气缸2的活塞杆3上设置有齿条4，该齿条4通过连接构件连接于活塞杆3，齿条4的长度方向与气缸2的活塞杆3的轴向平行。
54.启动系统包括电源、驱动器15、降速增扭机构以及凸轮5，电源可以为市电，也可以为电池，电源与驱动器15电连接，驱动器15通过降速增扭机构与凸轮5传动连接，凸轮5与环形储气容器1同轴设置，各气缸2的活塞杆3远离气缸2的缸体的一端与凸轮5抵接。
55.输出系统包括单向传动机构以及输出轴10，单向传动机构的输入端设置单向齿轮7，单向齿轮7与齿条4啮合，各齿条4分别通过一单向传动机构与输出轴10传动连接，齿条4仅在气缸2的活塞杆3伸出时通过单向传动机构驱动单向齿轮7以带动输出轴10转动。
56.在应用时，首先向环形储气容器1充入气体，使环形储气容器1内的气压达到预设值，然后启动系统驱动凸轮5转动，凸轮5的转动使得各个气缸2的活塞杆3依次往复运动，当凸轮5的凸部与活塞杆3接触时，凸轮5对气缸2施压，使气缸2杆缩回，此时，齿条4虽然与单向传动机构的单向齿轮7啮合，但此时齿条4带动单向齿轮7空转，并不传递动力，当凸轮5继续转动至凸轮5的凹部与气缸2杆接触配合，此时气缸2杆在环形储气容器1内的气压的作用下伸出，齿条4带动单向齿轮7转动传递动力，有了凸轮5的转动使得多个气缸2的活塞杆3及齿条4依次伸出与复位，只要凸轮5不停地旋转，各个气缸2就会循环往复地将环形储气容器1内储存的气压能源源不断地转换为机械能对外输出，输出的快慢决定于驱动器15输出的扭矩，有了多个气缸2的活塞杆3的往复运动使多个齿条4依次循环地驱动对应的单向齿轮7转动，从而输出动力。
57.与现有技术相比，本发明实施例提供的气压动力装置的启动系统的驱动器15通过降速增扭机构驱动凸轮5转动，可以放大启动系统的驱动器15输出的扭矩，从而使得驱动器15可以较小的扭矩驱动凸轮5转动，并且气压动力装置的输出动力也可无限放大，如增加环形储气容器1的压强，增加气缸2的活塞面积，增加气缸2数量等，通过上述气压动力装置的结构设计可使受压缩的空气在闭环系统内无限循环使用，直到密封件破损为止，该气压动力装置对于现有燃料的依赖小，主要利用压差进行做功，空气是一种丰富的可再生资源，可以作为储存能量的介质，反复利用，从而能够有效避免对热能资源的依赖，减少排放，节能环保，同时也解决了能源危机及大气污染问题。
58.作为优选地，在本发明实施例中，如图3所示，降速增扭机构包括第一齿轮组以及第二齿轮组，第一齿轮组包括第一驱动齿轮14以及第一从动齿轮13，第一驱动齿轮14与第一从动齿轮13啮合，第一驱动齿轮14设置于驱动器15的输出端，第一驱动齿轮14的齿数少于第一从动齿轮13的齿数；第二齿轮组包括第二驱动齿轮12以及第二从动齿轮11，第二驱动齿轮12与第二从动齿轮11啮合，第二驱动齿轮12与第一从动齿轮13同轴连接，第二从动齿轮11与凸轮5同轴连接，凸轮轴与输出轴10同心设置且凸轮轴与输出轴10两者分别由不同的动力源驱动，其中，凸轮5通过凸轮轴连接于第二从动齿轮11，其动力来自于上述电源以及驱动器15，而输出轴10的动力来自于上述各个气缸2，第二驱动齿轮12的齿数少于第二从动齿轮11的齿数。
59.当然上述由齿轮构成的降速增扭机构仅仅是本发明实施例提供的优选实施方案，还可以采用皮带传动机构或者链轮传动机构等作为降速增扭机构，在此不做限定。
60.具体地，在本发明实施例中，单向传动机构包括单向齿轮组以及从动齿盘9，其中，单向齿轮组包括单向齿轮7以及第三从动齿轮8，单向齿轮7与第三从动齿轮8同轴连接，单向齿轮组与齿条4一一对应设置；从动齿盘9与输出轴10同轴连接，从动齿盘9分别与各单向齿轮组的第三从动齿轮8啮合。
61.进一步优化上述技术方案，从动齿盘9的齿数大于第三从动齿轮8的齿数，从而使从动齿盘9与第三从动齿轮8之间也形成降速增扭。
62.作为优选地，如图1和图3所示，气缸2的活塞杆3远离气缸2的缸体的一端设置有可转动的顶轮6，气缸2的活塞杆3远离气缸2的缸体的一端通过顶轮6与凸轮5抵接，使活塞杆3与凸轮6之间的相对运动由滑动变为滚动，以减少活塞杆3与凸轮5之间的摩擦力，降低阻力的同时减少摩擦生热损耗。
63.在本发明实施例中，上述环形储气容器1还设置有安全阀，安全阀用于在环形储气容器1内的气压超过额定值时泄压，以保证设备的安全性。
64.作为优选地，气压动力装置还包括压力检测装置、补压装置以及控制器，其中，压力检测装置用于检测环形储气容器1内的压力；补压装置与电源连接，补压装置的输出端与环形储气容器1连接；控制器的信号输入端与压力检测装置连接，控制器的信号输出端与补压装置连接，控制器根据压力检测装置的检测值控制补压装置对环形储气容器1进行补压。
65.进一步地，上述电源为蓄电池18，气压动力装置还包括发电机以及电量检测装置，发电机与蓄电池18连接，电量检测装置用于检测蓄电池18的电量，发电机通过离合器与输出轴10连接，控制器的信号输入端与电量检测装置连接，控制器的信号输出端与离合器连接，控制器用于在电量检测装置检测到蓄电池18的电量低于预设值时，控制离合器将发电机与输出轴10传动连接以使发电机向蓄电池18发电，即蓄电池18的电能来源于气压动力装置自身。
66.作为优选地，上述驱动器15为电动机，电动机通过启动开关17与电源连接，当启动开关17闭合时，电动机开始转动输出扭矩，当启动开关17断开时，电动机停止转动，电动机设置有调速器16，用户或者控制器可以通过调速器16调节电动机的转速，从而根据需要实现输出功率的调整。
67.本发明实施例中，上述控制器通过遥控器分别与启动开关17、补压装置以及离合器通信连接，用户或者控制器可以通过遥控器遥控启动开关17、补压装置以及离合器。
68.综上所述，气压动力装置输出的功率p满足下述计算公式：
69.p(w)＝做功活塞缸输出的千克力(kgf)
×
输出轴负载时的转数
÷
60s
÷
75kg
·
m。
70.上述公式是通过扭矩系数检测仪和设备实践检验得出的结论，这一公式的建立对今后气动设备的生产及研发具有十分重要的意义，通过多年实验得知，气压动力是有弹性的，活塞缸输出千克力为输出轴负载的千克力的倍数时才是气压膨胀能的最佳峰值，因此得出上述公式。
71.下面介绍本发明提供的一种具体实施例。
72.气缸2直径为180mm，活塞面积为254cm2，使用的压强是0.6mpa，每个环形储气容器1周向同心均布8个气缸2，每个气缸2的活塞杆3上均设置有顶轮6以及齿条4，其中总有三个气缸2的活塞杆3的顶轮6与凸轮5可转动地抵接，每个顶轮6顶在凸轮5上的压力为254cm2×
0.6mpa＝1524kg力，三个顶轮6同时顶在凸轮5上的压力为1524kg力
×
3＝4572kg力，通过驱动器15及降速增扭机构的作用，使得凸轮5转动的摩擦阻力降低85％，启动系统只消耗输出系统所产生的力的15％就能实现设备的动力输出，也就是只用15kg力就能将100kg压力的气缸2的活塞复位，使设备有85％的功对外输出。
73.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
74.应当理解，本技术中如若使用了“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”，仅是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。
75.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
76.其中，在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，a/b可以表示a或b；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，在本技术实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。
77.本技术中如若使用了流程图，则该流程图是用来说明根据本技术的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
78.还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
79.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，
在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。