[发明专利]液空动力机

说明书

所属技术领域

本发明专利涉及一种利用液态空气或液态氮气(下称：液空或液氮)产生动力的装置，一种能高效率利用液空或液氮汽化为压缩气体做功的动力装置。

目前，人们开发的二次能源主要有电能、氢能、压缩空气等。电能是利用电动机产生动力的能源，氢能是利用氢燃料电池产生电能继而产生动力的能源，压缩空气是利用气动元件和设备产生动力的能源。液空或液氮也是一种能源存储的介质，利用液空动力机使液空和液氮中的能量释放出来，这是不同于燃油动力设备、电动设备及气动设备的动力设备，在未来的环保低碳能源发展中，液空动力机是一种能源可再生环保价值极高的绿色动力设备。

背景技术

世界各国的相关机构和大学课题组都在研发液氮发动机，即利用液氮和液空产生动力的设备，但现在研制出的样机都还未达到实用水平，美国华盛顿大学研究组研制的液氮发动机用在汽车上做动力，日本也在开发液氮发动机应用于汽车，但结果均不理想，关键是液氮发动机所使用的液氮能效利用率不高，需要解决的主要问题之一是如何提高液空或液氮中的能量释放和解决液氮汽化时的结霜问题。在汽车的替代能源问题上，人们希望用液空或液氮部分的替代汽油，但目前的液氮发动机在利用液氮释放能量的问题上和处理方法上还存在一定的问题，本发明是采用不同的方式来解决液空或液氮产生动力问题，由于本液空动力机在方法上和结构上的不同，使液空或液氮的能量释放得以大幅度提高，本液空动力机利用液空或液氮产生的动力已接近和达到实用水平，为二次能源开辟一条新的途径。

发明内容

液空动力机的机构不同于现代的燃油发动机的结构，燃油发动机的机构是采用汽缸、连杆、曲轴方式，即利用燃油燃烧产生的高温高压使活塞通过连杆带动曲轴转动，利用曲轴转动输出动力。

本发明专利中的液空动力机是利用单作用汽缸、摇杆、单向超越离合器、单作用汽缸的反作用力、及惯性转动体的运动方式和结构来产生动力的装置，产生的动力不是通过轴来输出，而是将轴固定以惯量转动体的转动来输出动力。

在液氮发动机的研制中，一般存在几个瓶颈问题。1：液空或液氮的汽化即向环境吸收热量的问题，往往是热交换器的热交换面结霜，使热交换器的换热功率下降，而不能满足热负荷要求。2：汽化后的压缩气体通过气马达工作，采用的是活塞、连杆、曲轴式，通过曲轴的转动来输出转动力矩，这种模式使压缩气体在汽缸中不能很好的被利用产生高效动力输出。3：液氮发动机由于要达到一定的输出功率，要求曲轴有一定的转动速度，结果是汽缸工作时的频率较快，而使汽缸做功不能满足压缩气体工作特性要求而使工作效能下降。这些问题的存在使液氮发动机的研发工作未能取得突破。

本发明专利是通过另一种结构使上述的几个问题得到较好的解决。

1：将热交换器装载在一个转动体的外缘上，工作时热交换器本身在转动，使环境空气能主动流过热交换器形成一个冷热交换的循环，从而使热交换器的能大大提高效能。由于液空或液氮在热交换器的封闭管道内温度很低使热交换器的管道外表面及翅片上有结霜出现，但热交换器是转动的，有一次离心力的作用，结霜容易被离心力摔掉，而使热交换器保持较好的热交换功能，使液空或液氮能很好的汽化为压缩空气。

2：由于采用了单作用汽缸、摇杆、单向超越离合器及惯性转动体的结构，使汽缸做功能最大效能的将压缩气体的能量释放出来并被惯量转动体吸收，这样使压缩气体的做功能量损耗很小，整体工作效能得到大幅度提高。

3：汽缸的工作频率不高，符合压缩气体的工作特性要求，因为压缩气体的工作时，较慢的汽缸工作频率会使工作的动力输出增大，随着工作频率的加快而动力输出减少。该液空动力机是采用较慢的工作频率，符合压缩气体工作特性要求，这存在转动体转动速度较慢的问题，但由于该发动机不是通过中轴进行动力输出，而是转动体实现动力输出，而转动体的力矩和主传动轮直径均较大，通过大比例的传动达到有效动力输出。以此让压缩气体的工作特性处于最佳状态而使液空动力机整体能效提高。

本发明专利的有益效果是：利用液空或液氮为“燃料”通过特殊的机械结构设备，使液空或液氮很好的汽化产生压缩气体，并能很好的利用单作用汽缸的工作使压缩气体产生较好的动力输出效果，最终使液空动力机有一个高效能的动力输出。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明专利进一步说明

附图1是液空动力机的主视图

附图2是液空动力机的上视图

附图3是液空动力机的气路图

附图4是低压汽缸组汽缸的结构图