一種基于斜擊式水輪機(jī)的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是涉及一種動(dòng)力機(jī)械裝置，具體地說(shuō)是涉及一種基于斜擊式水輪機(jī)的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著內(nèi)燃機(jī)在車輛及一些動(dòng)力設(shè)備的上的廣泛應(yīng)用，城市的空氣污染日益嚴(yán)重，且內(nèi)燃機(jī)仍不斷消耗著不可再生的化石能源。
[0003]油電混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車目前成為一種新的潮流，減少了對(duì)大氣的污染和對(duì)化石能源的消耗，但不可避免的是廢舊電池對(duì)土壤和環(huán)境的污染。
[0004]基于現(xiàn)存的問(wèn)題，本發(fā)明將具體提供一種基于斜擊式水輪機(jī)的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，主要利用高壓氣體為驅(qū)動(dòng)力，工作工程中不排放任何污染物，且低噪音，適宜為汽車提供動(dòng)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種可以以較高效率驅(qū)動(dòng)汽車、工程機(jī)械、發(fā)電裝置提供動(dòng)力的基于斜擊式水輪機(jī)的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明一種基于斜擊式水輪機(jī)的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括空氣壓縮機(jī)、高壓氣罐、加熱池、沸水、變頻水栗、小型斜擊式水輪機(jī)、拉伐爾噴管、電控單元、電控調(diào)節(jié)閥、氣壓傳感器及緩沖罐，其中，所述空氣壓縮機(jī)、高壓氣罐、電控調(diào)節(jié)閥、拉伐爾噴管依次串聯(lián)連接;所述變頻水栗從加熱池吸取沸水至出氣管道；
所述電控單元輸入端連接小型斜擊式水輪機(jī)，輸出端分別連接電控調(diào)節(jié)閥和變頻水栗;
所述高壓氣罐內(nèi)設(shè)有氣壓傳感器，并通過(guò)外電路與空氣壓縮機(jī)相連接；
所述緩沖罐用于儲(chǔ)存緩沖之后、進(jìn)入拉法爾噴管的氣體。
[0007]所述拉伐爾噴管出口射流中心與小型斜擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪平面呈22.5度夾角。
[0008]所述緩沖罐壓力值設(shè)置在3Mpa?8Mpa之間。
[0009]所述高壓氣罐最高承受壓力為35 Mpa?40Mpa。
[0010]—種發(fā)動(dòng)機(jī)的工作方法，依賴所述基于斜擊式水輪機(jī)的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括以下步驟:
51、空氣壓縮機(jī)開(kāi)始工作，加熱池中的水開(kāi)始加熱，直至高壓氣罐的氣壓達(dá)到20Mpa，加熱池開(kāi)始沸騰；
52、打開(kāi)電控調(diào)節(jié)閥和變頻水栗，壓縮氣體經(jīng)由緩沖罐后與由變頻水栗栗入的沸水以10:1的體積比混合，壓縮氣體受熱后劇烈膨脹，隨后經(jīng)過(guò)拉伐爾噴管加速至超音速后，氣水混合物在噴嘴出口與小型斜擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪平面呈22.5度夾角沖擊小型斜擊式水輪機(jī)，使其輸出軸功；
53、在設(shè)備工作時(shí)，通過(guò)氣壓傳感器感知高壓氣罐中的氣壓，在壓力接近高壓氣罐容許的最高氣壓值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉空氣壓縮機(jī);而當(dāng)高壓氣罐中的氣壓低于一定值時(shí)，空氣壓縮機(jī)開(kāi)始工作。
[0011]所述電控單元的輸入端連接小型斜擊式水輪機(jī)，輸出端連接電控調(diào)節(jié)閥和變頻水栗，根據(jù)需要通過(guò)調(diào)節(jié)電控調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度和變頻水栗的轉(zhuǎn)速，改變發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
相比于內(nèi)燃機(jī)，做功過(guò)程平穩(wěn)、噪音更小;另外整個(gè)過(guò)程是一個(gè)壓縮氣體加速膨脹做功的過(guò)程，是一個(gè)物理變化，不存在廢氣污染。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明所述的一種基于斜擊式水輪機(jī)的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]其中:I為空氣壓縮機(jī)、2為高壓氣罐、3為加熱池、4為沸水、5為變頻水栗、6為小型斜擊式水輪機(jī)、7為拉伐爾噴管、8為電控單元、9為電控調(diào)節(jié)閥、10為氣壓傳感器、11為緩沖罐。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
如圖1所示，一種基于斜擊式水輪機(jī)的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括空氣壓縮機(jī)1、高壓氣罐2、加熱池3、沸水4、變頻水栗5、小型斜擊式水輪機(jī)6、拉伐爾噴管7、電控單元8、電控調(diào)節(jié)閥9、氣壓傳感器10及緩沖罐11，其中，所述空氣壓縮機(jī)1、高壓氣罐2、電控調(diào)節(jié)閥9、拉伐爾噴管7依次串聯(lián)連接;所述變頻水栗5從加熱池3吸取沸水4至出氣管道；
所述電控單元8輸入端連接小型斜擊式水輪機(jī)6，輸出端分別連接電控調(diào)節(jié)閥9和變頻水栗5;
所述高壓氣罐2內(nèi)設(shè)有氣壓傳感器10，并通過(guò)外電路與空氣壓縮機(jī)I相連接；
所述緩沖罐11用于儲(chǔ)存緩沖之后、進(jìn)入拉法爾噴管7的氣體。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述拉伐爾噴管7出口射流中心與小型斜擊式水輪機(jī)6轉(zhuǎn)輪平面呈22.5度夾角。
[0017]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述緩沖罐11壓力值設(shè)置在31^?~81^?之間。
[0018]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述高壓氣罐2最高承受壓力為35Mpa?40Mpa。
[0019]本發(fā)明所述的基于斜擊式水輪機(jī)的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的具體操作步驟如下:
51、空氣壓縮機(jī)開(kāi)始工作，加熱池中的水開(kāi)始加熱，直至高壓氣罐的氣壓達(dá)到20Mpa，加熱池開(kāi)始沸騰；
52、打開(kāi)電控調(diào)節(jié)閥和變頻水栗，壓縮氣體經(jīng)由緩沖罐11后與由變頻水栗5栗入的沸水4以10:1的體積比混合，壓縮氣體受熱后劇烈膨脹，隨后經(jīng)過(guò)拉伐爾噴管7加速至超音速后，氣水混合物在噴嘴出口與小型斜擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪平面呈22.5度夾角沖擊小型斜擊式水輪機(jī)6，使其輸出軸功；
53、在設(shè)備工作時(shí)，可通過(guò)氣壓傳感器10感知高壓氣罐2中的氣壓，在壓力接近高壓氣罐2的容許氣壓值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉空氣壓縮機(jī)I;而當(dāng)高壓氣罐2中的氣壓低于一定值時(shí)，氣壓傳感器10感知后，空氣壓縮機(jī)I開(kāi)始工作；
54、電控單元8的輸入端連接小型斜擊式水輪機(jī)6，輸出端連接電控調(diào)節(jié)閥9和變頻水栗5，可根據(jù)需要通過(guò)調(diào)節(jié)電控調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度和變頻水栗的轉(zhuǎn)速，改變發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。
[0020]本發(fā)明中涉及的未說(shuō)明部份與現(xiàn)有技術(shù)相同或采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于斜擊式水輪機(jī)的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括空氣壓縮機(jī)(I)、高壓氣罐(2 )、加熱池(3 )、沸水(4 )、變頻水栗(5 )、小型斜擊式水輪機(jī)(6 )、拉伐爾噴管(7 )、電控單元(8)、電控調(diào)節(jié)閥(9)、氣壓傳感器(10)及緩沖罐(11)，其中，所述空氣壓縮機(jī)(1)、高壓氣罐(2)、電控調(diào)節(jié)閥(9)、拉伐爾噴管(7)依次串聯(lián)連接;所述變頻水栗(5)從加熱池(3)吸取沸水(4)至出氣管道； 所述電控單元(8)輸入端連接小型斜擊式水輪機(jī)(6)，輸出端分別連接電控調(diào)節(jié)閥(9)和變頻水栗(5); 所述高壓氣罐(2)內(nèi)設(shè)有氣壓傳感器(10)，并通過(guò)外電路與空氣壓縮機(jī)(I)相連接； 所述緩沖罐(11)用于儲(chǔ)存緩沖之后、進(jìn)入拉法爾噴管(7)的氣體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于斜擊式水輪機(jī)的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述拉伐爾噴管(7)出口射流中心與小型斜擊式水輪機(jī)(6)轉(zhuǎn)輪平面呈22.5度夾角。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于斜擊式水輪機(jī)的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述緩沖罐(11)壓力值設(shè)置在3Mpa?8Mpa之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于斜擊式水輪機(jī)的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述高壓氣罐(2)最高承受壓力為35Mpa?40Mpa。5.—種發(fā)動(dòng)機(jī)的工作方法，依賴如權(quán)利要求1所述基于斜擊式水輪機(jī)的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括以下步驟: 51、空氣壓縮機(jī)開(kāi)始工作，加熱池中的水開(kāi)始加熱，直至高壓氣罐的氣壓達(dá)到20Mpa，加熱池開(kāi)始沸騰； 52、打開(kāi)電控調(diào)節(jié)閥和變頻水栗，壓縮氣體經(jīng)由緩沖罐后與由變頻水栗栗入的沸水以10:1的體積比混合，壓縮氣體受熱后劇烈膨脹，隨后經(jīng)過(guò)拉伐爾噴管加速至超音速后，氣水混合物在噴嘴出口與小型斜擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪平面呈22.5度夾角沖擊小型斜擊式水輪機(jī)，使其輸出軸功； 53、在設(shè)備工作時(shí)，通過(guò)氣壓傳感器感知高壓氣罐中的氣壓，在壓力接近高壓氣罐容許的最高氣壓值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉空氣壓縮機(jī);而當(dāng)高壓氣罐中的氣壓低于一定值時(shí)，空氣壓縮機(jī)開(kāi)始工作。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的工作方法，其特征在于，所述電控單元的輸入端連接小型斜擊式水輪機(jī)，輸出端連接電控調(diào)節(jié)閥和變頻水栗，根據(jù)需要通過(guò)調(diào)節(jié)電控調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度和變頻水栗的轉(zhuǎn)速，改變發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于斜擊式水輪機(jī)的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)及其工作方法，氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)由空氣壓縮機(jī)、高壓氣罐、加熱池、沸水、變頻水泵、小型斜擊式水輪機(jī)、拉伐爾噴管、電控單元、電控調(diào)節(jié)閥、氣壓傳感器及緩沖罐等部分組成。本發(fā)明所述基于斜擊式水輪機(jī)的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)利用壓縮空氣與沸水適當(dāng)比例混合后，以一定角度沖擊斜擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而輸出軸功，能夠?yàn)檐囕v、工程機(jī)械、發(fā)電裝置等提供動(dòng)力，屬于動(dòng)力機(jī)械領(lǐng)域。做功過(guò)程平穩(wěn)、噪聲小，其運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程主要是壓縮氣體膨脹做功過(guò)程，是一個(gè)物理變化過(guò)程，不存在廢氣污染。
【IPC分類】F03B15/20, F03B1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105626348
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510985519
【發(fā)明人】陳榮杰, 鄭源, 闞闞, 沈佳, 章益祺, 伏雨, 盛欣然, 付士鳳, 何中偉
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年12月25日