[发明专利]一种基于斜击式水轮机的气动发动机及其工作方法

说明书

技术领域

本发明是涉及一种动力机械装置，具体地说是涉及一种基于斜击式水轮机的气动发动机。

背景技术

随着内燃机在车辆及一些动力设备的上的广泛应用，城市的空气污染日益严重，且内燃机仍不断消耗着不可再生的化石能源。

油电混合动力和纯电动汽车目前成为一种新的潮流，减少了对大气的污染和对化石能源的消耗，但不可避免的是废旧电池对土壤和环境的污染。

基于现存的问题，本发明将具体提供一种基于斜击式水轮机的气动发动机，主要利用高压气体为驱动力，工作工程中不排放任何污染物，且低噪音，适宜为汽车提供动力。

发明内容

本发明的目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种可以以较高效率驱动汽车、工程机械、发电装置提供动力的基于斜击式水轮机的气动发动机。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：

本发明一种基于斜击式水轮机的气动发动机，包括空气压缩机、高压气罐、加热池、沸水、变频水泵、小型斜击式水轮机、拉伐尔喷管、电控单元、电控调节阀、气压传感器及缓冲罐，其中，所述空气压缩机、高压气罐、电控调节阀、拉伐尔喷管依次串联连接；所述变频水泵从加热池吸取沸水至出气管道；

所述电控单元输入端连接小型斜击式水轮机，输出端分别连接电控调节阀和变频水泵；

所述高压气罐内设有气压传感器，并通过外电路与空气压缩机相连接；

所述缓冲罐用于储存缓冲之后、进入拉法尔喷管的气体。

所述拉伐尔喷管出口射流中心与小型斜击式水轮机转轮平面呈22.5度夹角。

所述缓冲罐压力值设置在3Mpa~8Mpa之间。

所述高压气罐最高承受压力为35 Mpa~40Mpa。

一种发动机的工作方法，依赖所述基于斜击式水轮机的气动发动机，包括以下步骤：

S1、空气压缩机开始工作，加热池中的水开始加热，直至高压气罐的气压达到20Mpa，加热池开始沸腾；

S2、打开电控调节阀和变频水泵，压缩气体经由缓冲罐后与由变频水泵泵入的沸水以10:1的体积比混合，压缩气体受热后剧烈膨胀，随后经过拉伐尔喷管加速至超音速后，气水混合物在喷嘴出口与小型斜击式水轮机转轮平面呈22.5度夹角冲击小型斜击式水轮机，使其输出轴功；

S3、在设备工作时，通过气压传感器感知高压气罐中的气压，在压力接近高压气罐容许的最高气压值时，自动关闭空气压缩机；而当高压气罐中的气压低于一定值时，空气压缩机开始工作。

所述电控单元的输入端连接小型斜击式水轮机，输出端连接电控调节阀和变频水泵，根据需要通过调节电控调节阀的开度和变频水泵的转速，改变发动机的输出功率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

相比于内燃机，做功过程平稳、噪音更小；另外整个过程是一个压缩气体加速膨胀做功的过程，是一个物理变化，不存在废气污染。

附图说明

图1是本发明所述的一种基于斜击式水轮机的气动发动机的结构示意图。

其中：1为空气压缩机、2为高压气罐、3为加热池、4为沸水、5为变频水泵、6为小型斜击式水轮机、7为拉伐尔喷管、8为电控单元、9为电控调节阀、10为气压传感器、11为缓冲罐。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，一种基于斜击式水轮机的气动发动机，包括空气压缩机1、高压气罐2、加热池3、沸水4、变频水泵5、小型斜击式水轮机6、拉伐尔喷管7、电控单元8、电控调节阀9、气压传感器10及缓冲罐11，其中，所述空气压缩机1、高压气罐2、电控调节阀9、拉伐尔喷管7依次串联连接；所述变频水泵5从加热池3吸取沸水4至出气管道；

所述电控单元8输入端连接小型斜击式水轮机6，输出端分别连接电控调节阀9和变频水泵5；

所述高压气罐2内设有气压传感器10，并通过外电路与空气压缩机1相连接；

所述缓冲罐11用于储存缓冲之后、进入拉法尔喷管7的气体。

进一步优选的，所述拉伐尔喷管7出口射流中心与小型斜击式水轮机6转轮平面呈22.5度夹角。

进一步优选的，所述缓冲罐11压力值设置在3Mpa~8Mpa之间。

进一步优选的，所述高压气罐2最高承受压力为35Mpa~40Mpa。

本发明所述的基于斜击式水轮机的气动发动机的具体操作步骤如下：