一種基于斜擊式水輪機的氣動發動機及其工作方法
【技術領域】
[0001]本發明是涉及一種動力機械裝置，具體地說是涉及一種基于斜擊式水輪機的氣動發動機。
【背景技術】
[0002]隨著內燃機在車輛及一些動力設備的上的廣泛應用，城市的空氣污染日益嚴重，且內燃機仍不斷消耗著不可再生的化石能源。
[0003]油電混合動力和純電動汽車目前成為一種新的潮流，減少了對大氣的污染和對化石能源的消耗，但不可避免的是廢舊電池對土壤和環境的污染。
[0004]基于現存的問題，本發明將具體提供一種基于斜擊式水輪機的氣動發動機，主要利用高壓氣體為驅動力，工作工程中不排放任何污染物，且低噪音，適宜為汽車提供動力。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是克服了現有技術中的不足，提供了一種可以以較高效率驅動汽車、工程機械、發電裝置提供動力的基于斜擊式水輪機的氣動發動機。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現:
本發明一種基于斜擊式水輪機的氣動發動機，包括空氣壓縮機、高壓氣罐、加熱池、沸水、變頻水栗、小型斜擊式水輪機、拉伐爾噴管、電控單元、電控調節閥、氣壓傳感器及緩沖罐，其中，所述空氣壓縮機、高壓氣罐、電控調節閥、拉伐爾噴管依次串聯連接;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，輸出端分別連接電控調節閥和變頻水栗;
所述高壓氣罐內設有氣壓傳感器，并通過外電路與空氣壓縮機相連接；
所述緩沖罐用于儲存緩沖之后、進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轉輪平面呈22.5度夾角。
[0008]所述緩沖罐壓力值設置在3Mpa?8Mpa之間。
[0009]所述高壓氣罐最高承受壓力為35 Mpa?40Mpa。
[0010]—種發動機的工作方法，依賴所述基于斜擊式水輪機的氣動發動機，包括以下步驟:
51、空氣壓縮機開始工作，加熱池中的水開始加熱，直至高壓氣罐的氣壓達到20Mpa，加熱池開始沸騰；
52、打開電控調節閥和變頻水栗，壓縮氣體經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，隨后經過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轉輪平面呈22.5度夾角沖擊小型斜擊式水輪機，使其輸出軸功；
53、在設備工作時，通過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，自動關閉空氣壓縮機;而當高壓氣罐中的氣壓低于一定值時，空氣壓縮機開始工作。
[0011]所述電控單元的輸入端連接小型斜擊式水輪機，輸出端連接電控調節閥和變頻水栗，根據需要通過調節電控調節閥的開度和變頻水栗的轉速，改變發動機的輸出功率。
[0012]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
相比于內燃機，做功過程平穩、噪音更小;另外整個過程是一個壓縮氣體加速膨脹做功的過程，是一個物理變化，不存在廢氣污染。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明所述的一種基于斜擊式水輪機的氣動發動機的結構示意圖。
[0014]其中:I為空氣壓縮機、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、7為拉伐爾噴管、8為電控單元、9為電控調節閥、10為氣壓傳感器、11為緩沖罐。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步詳細描述:
如圖1所示，一種基于斜擊式水輪機的氣動發動機，包括空氣壓縮機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6、拉伐爾噴管7、電控單元8、電控調節閥9、氣壓傳感器10及緩沖罐11，其中，所述空氣壓縮機1、高壓氣罐2、電控調節閥9、拉伐爾噴管7依次串聯連接;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6，輸出端分別連接電控調節閥9和變頻水栗5;
所述高壓氣罐2內設有氣壓傳感器10，并通過外電路與空氣壓縮機I相連接；
所述緩沖罐11用于儲存緩沖之后、進入拉法爾噴管7的氣體。
[0016]進一步優選的，所述拉伐爾噴管7出口射流中心與小型斜擊式水輪機6轉輪平面呈22.5度夾角。
[0017]進一步優選的，所述緩沖罐11壓力值設置在31^?~81^?之間。
[0018]進一步優選的，所述高壓氣罐2最高承受壓力為35Mpa?40Mpa。
[0019]本發明所述的基于斜擊式水輪機的氣動發動機的具體操作步驟如下:
51、空氣壓縮機開始工作，加熱池中的水開始加熱，直至高壓氣罐的氣壓達到20Mpa，加熱池開始沸騰；
52、打開電控調節閥和變頻水栗，壓縮氣體經由緩沖罐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，隨后經過拉伐爾噴管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轉輪平面呈22.5度夾角沖擊小型斜擊式水輪機6，使其輸出軸功；
53、在設備工作時，可通過氣壓傳感器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，自動關閉空氣壓縮機I;而當高壓氣罐2中的氣壓低于一定值時，氣壓傳感器10感知后，空氣壓縮機I開始工作；
54、電控單元8的輸入端連接小型斜擊式水輪機6，輸出端連接電控調節閥9和變頻水栗5，可根據需要通過調節電控調節閥的開度和變頻水栗的轉速，改變發動機的輸出功率。
[0020]本發明中涉及的未說明部份與現有技術相同或采用現有技術加以實現。
【主權項】
1.一種基于斜擊式水輪機的氣動發動機，其特征在于，包括空氣壓縮機(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(6 )、拉伐爾噴管(7 )、電控單元(8)、電控調節閥(9)、氣壓傳感器(10)及緩沖罐(11)，其中，所述空氣壓縮機(1)、高壓氣罐(2)、電控調節閥(9)、拉伐爾噴管(7)依次串聯連接;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(6)，輸出端分別連接電控調節閥(9)和變頻水栗(5); 所述高壓氣罐(2)內設有氣壓傳感器(10)，并通過外電路與空氣壓縮機(I)相連接； 所述緩沖罐(11)用于儲存緩沖之后、進入拉法爾噴管(7)的氣體。2.根據權利要求1所述的一種基于斜擊式水輪機的氣動發動機，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(6)轉輪平面呈22.5度夾角。3.根據權利要求1所述的一種基于斜擊式水輪機的氣動發動機，其特征在于，所述緩沖罐(11)壓力值設置在3Mpa?8Mpa之間。4.根據權利要求1所述的一種基于斜擊式水輪機的氣動發動機，其特征在于，所述高壓氣罐(2)最高承受壓力為35Mpa?40Mpa。5.—種發動機的工作方法，依賴如權利要求1所述基于斜擊式水輪機的氣動發動機，其特征在于，包括以下步驟: 51、空氣壓縮機開始工作，加熱池中的水開始加熱，直至高壓氣罐的氣壓達到20Mpa，加熱池開始沸騰； 52、打開電控調節閥和變頻水栗，壓縮氣體經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，隨后經過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轉輪平面呈22.5度夾角沖擊小型斜擊式水輪機，使其輸出軸功； 53、在設備工作時，通過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，自動關閉空氣壓縮機;而當高壓氣罐中的氣壓低于一定值時，空氣壓縮機開始工作。6.根據權利要求5所述的發動機的工作方法，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，輸出端連接電控調節閥和變頻水栗，根據需要通過調節電控調節閥的開度和變頻水栗的轉速，改變發動機的輸出功率。
【專利摘要】本發明公開了一種基于斜擊式水輪機的氣動發動機及其工作方法，氣動發動機由空氣壓縮機、高壓氣罐、加熱池、沸水、變頻水泵、小型斜擊式水輪機、拉伐爾噴管、電控單元、電控調節閥、氣壓傳感器及緩沖罐等部分組成。本發明所述基于斜擊式水輪機的氣動發動機利用壓縮空氣與沸水適當比例混合后，以一定角度沖擊斜擊式水輪機轉動，從而輸出軸功，能夠為車輛、工程機械、發電裝置等提供動力，屬于動力機械領域。做功過程平穩、噪聲小，其運轉過程主要是壓縮氣體膨脹做功過程，是一個物理變化過程，不存在廢氣污染。
【IPC分類】F03B15/20, F03B1/00
【公開號】CN105626348
【申請號】CN201510985519
【發明人】陳榮杰, 鄭源, 闞闞, 沈佳, 章益祺, 伏雨, 盛欣然, 付士鳳, 何中偉
【申請人】河海大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月25日