本实用新型涉及一种压缩空气循环动力装置,属于动力设备技术领域,包括机架,机架上固定安装有储气罐,储气罐内设有高压腔和低压腔,所述机架上设有连通高压腔和低压腔的混气阀;机架上安装有两个双轴齿轮马达;每所述马达气流通道的出口均连接一配气室;机架的左右两侧分别安装有三螺杆泵和单螺杆泵,相同一侧的单螺杆泵的螺杆轴和三螺杆泵的螺杆轴分别与两根齿轮轴传动连接;每配气室的下方均设有一主气缸,主气缸内活动安装有主活塞杆,两主活塞杆分别通过摇臂连接一主动齿轮,两所述摇臂同步且具有一相位差;机架上转动安装有与主动齿轮啮合的动力输出齿轮。本实用新型能够循环利用压缩空气,提高了压缩空气能量转化率,广泛用于工业生产中。
1.一种压缩空气循环动力装置,包括机架,其特征在于,所述机架上固定安装有储气罐,所述储气罐内设有隔板,所述隔板将所述储气罐的内部空间分隔为高压腔和低压腔,所述机架上设有混气阀,所述混气阀的一个进气口连通所述高压腔,另一个进气口连通所述低压腔,两个所述出气口分别连接所述混气阀的出气口;所述机架上安装有两个双轴齿轮马达,每个所述双轴齿轮马达均设有马达壳体,每所述马达壳体内转动安装有两根齿轮轴,两根齿轮轴上分别转动安装有马达外齿轮,每所述马达外齿轮均啮合一马达内齿轮,所述马达内齿轮固定安装于所述齿轮轴上,每所述马达壳体内均有马达气流通道,两所述马达外齿轮啮合于所述马达气流通道内,所述混气阀的出气口连通两所述马达气流通道;每所述马达气流通道的出口均连接一配气室,每所述配气室下方均依次设有活塞上套和活塞下套,所述活塞上套与活塞下套之间滑动安装有往复运动的配气活塞,所述配气活塞上设有排气凹槽,所述排气凹槽连接排气通道;所述机架的左右两侧分别安装有三螺杆泵和单螺杆泵,相同一侧的所述三螺杆泵和单螺杆泵具有共同的进气联体腔,所述进气联体腔与所述排气通道相连,所述单螺杆泵的出气口与所述低压腔相连,所述三螺杆泵的出气口与所述高压腔相连,所述单螺杆泵的螺杆轴和所述三螺杆泵的螺杆轴分别与所述双轴齿轮马达的两根齿轮轴传动连接;所述配气活塞的两端均设有进气槽,所述活塞上套和活塞下套两端均设有导气孔,每所述配气室的下方均设有一主气缸,所述主气缸内活动安装有主活塞杆,所述主气缸的有杆腔和无杆腔分别连通所述活塞下套两端的导气孔,相同一侧的所述主活塞杆与所述配气活塞的活塞杆传动连接,两所述主活塞杆分别通过摇臂连接一主动齿轮,两所述摇臂同步且具有一相位差,两所述主动齿轮分别啮合一从动齿轮,两所述从动齿轮固定于传动轴上,所述传动轴一端传动连接启动马达,另一端设有主动锥齿轮,所述机架上安装有螺杆空压机,所述螺杆空压机的螺杆轴上设有与所述主动锥齿轮相啮合的从动锥齿轮,所述螺杆空压机的出气口分别通过单向阀连通所述高压腔和低压腔;所述机架上转动安装有一动力输出齿轮,所述动力输出齿轮与所述主动齿轮啮合。
2.如权利要求1所述的压缩空气循环动力装置,其特征在于,两根所述齿轮轴伸出所述马达壳体且端部均安装有马达传动齿轮,所述单螺杆泵的螺杆轴端部安装有第一齿轮,所述三螺杆泵的螺杆轴端部安装有第二齿轮,相同一侧的所述第一齿轮和第二齿轮分别与马达传动齿轮相啮合。
3.如权利要求1所述的压缩空气循环动力装置,其特征在于,所述摇臂与所述主动齿轮的铰接点偏离所述主动齿轮的圆心。
4.如权利要求1所述的压缩空气循环动力装置,其特征在于,所述机架上转动安装一摇杆轴,所述摇杆轴的两端分别固定安装有第一摇杆和第二摇杆,所述第一摇杆上设有竖向滑槽,所述竖向滑槽内安装有滚轮,所述主活塞杆上设有沿轴向延伸的弧形槽,所述滚轮的外表面与所述弧形槽相抵,所述第一摇杆的下端约束安装于用于限定所述第一摇杆摆动轨迹的导轨上;所述第二摇杆的另一端铰接安装有第三摇杆,所述第三摇杆与所述配气活塞的活塞杆相铰接。
5.如权利要求1所述的压缩空气循环动力装置,其特征在于,所述储气罐设有两个,两个所述储气罐的高压腔相连通,两个所述储气罐的低压腔相连通。
6.如权利要求1至5任一项权利要求所述的压缩空气循环动力装置,其特征在于,所述机架上安装有外力电机,所述外力电机通过离合器与所述螺杆空压机的螺杆轴传动连接。技术领域
本实用新型涉及动力设备技术领域,具体涉及一种压缩空气循环动力装置。
背景技术
随着国民经济的发展,随之而来的能源短缺问题日趋严重,因此,人们越来越关注自然资源的充分利用问题,目前应用较为普遍的是太阳能,然而太阳能大多应用发电、农业和取暖中,很难在工业生产中使用。空气动力也是一种重要的自然资源,其主要表现为压缩空气,压缩空气便于在工业生产中使用。众所周知,压缩空气可以用来做功,但是现实工业生产中的压缩空气做功后都直接排放,然而压缩空气做功后还具有一定压力,因此导致压缩空气利用率大大降低,也就是浪费了相当大的一部分能源,这与改善目前能源短缺的理论相悖。因此,基于上述缺陷,在动力设备技术领域,对于压缩空气循环动力装置仍存在研究和改进的需求,这也是目前动力设备技术领域中的一个研究热点和重点,更是本实用新型得以完成的出发点。实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种压缩空气循环动力装置,能够循环利用压缩空气,提高了压缩空气能量的转化率。为解决上述技术问题,本实用新型的技术方案是,提供一种压缩空气循环动力装置,包括机架,所述机架上固定安装有储气罐,所述储气罐内设有隔板,所述隔板将所述储气罐的内部空间分隔为高压腔和低压腔,所述机架上设有混气阀,所述混气阀的一个进气口连通所述高压腔,另一个进气口连通所述低压腔,两个所述出气口分别连接所述混气阀的出气口;所述机架上安装有两个双轴齿轮马达,每个所述双轴齿轮马达均设有马达壳体,每所述马达壳体内转动安装有两根齿轮轴,两根齿轮轴上分别转动安装有马达外齿轮,每所述马达外齿轮均啮合一马达内齿轮,所述马达内齿轮固定安装于所述齿轮轴上,每所述马达壳体内均有马达气流通道,两所述马达外齿轮啮合于所述马达气流通道内,所述混气阀的出气口连通两所述马达气流通道;每所述马达气流通道的出口均连接一配气室,每所述配气室下方均依次设有活塞上套和活塞下套,所述活塞上套与活塞下套之间滑动安装有往复运动的配气活塞,所述配气活塞上设有排气凹槽,所述排气凹槽连接排气通道;所述机架的左右两侧分别安装有三螺杆泵和单螺杆泵,相同一侧的所述三螺杆泵和单螺杆泵具有共同的进气联体腔,所述进气联体腔与所述排气通道相连,所述单螺杆泵的出气口与所述低压腔相连,所述三螺杆泵的出气口与所述高压腔相连,所述单螺杆泵的螺杆轴和所述三螺杆泵的螺杆轴分别与所述双轴齿轮马达的两根齿轮轴传动连接;所述配气活塞的两端均设有进气槽,所述活塞上套和活塞下套两端均设有导气孔,每所述配气室的下方均设有一主气缸,所述主气缸内活动安装有主活塞杆,所述主气缸的有杆腔和无杆腔分别连通所述活塞下套两端的导气孔,相同一侧的所述主活塞杆与所述配气活塞的活塞杆传动连接,两所述主活塞杆分别通过摇臂连接一主动齿轮,两所述摇臂同步且具有一相位差,两所述主动齿轮分别啮合一从动齿轮,两所述从动齿轮固定于传动轴上,所述传动轴一端传动连接启动马达,另一端设有主动锥齿轮,所述机架上安装有螺杆空压机,所述螺杆空压机的螺杆轴上设有与所述主动锥齿轮相啮合的从动锥齿轮,所述螺杆空压机的出气口分别通过单向阀连通所述高压腔和低压腔;所述机架上转动安装有一动力输出齿轮,所述动力输出齿轮与所述主动齿轮啮合。作为一种优选技术方案,两根所述齿轮轴伸出所述马达壳体且端部均安装有马达传动齿轮,所述单螺杆泵的螺杆轴端部安装有第一齿轮,所述三螺杆泵的螺杆轴端部安装有第二齿轮,相同一侧的所述第一齿轮和第二齿轮分别与马达传动齿轮相啮合。作为一种优选技术方案,所述摇臂与所述主动齿轮的铰接点偏离所述主动齿轮的圆心。作为一种优选技术方案,所述机架上转动安装一摇杆轴,所述摇杆轴的两端分别固定安装有第一摇杆和第二摇杆,所述第一摇杆上设有竖向滑槽,所述竖向滑槽内安装有滚轮,所述主活塞杆上设有沿轴向延伸的弧形槽,所述滚轮的外表面与所述弧形槽相抵,所述第一摇杆的下端约束安装于用于限定所述第一摇杆摆动轨迹的导轨上;所述第二摇杆的另一端铰接安装有第三摇杆,所述第三摇杆与所述配气活塞的活塞杆相铰接。作为一种优选技术方案,所述储气罐设有两个,两个所述储气罐的高压腔相连通,两个所述储气罐的低压腔相连通。作为一种优选技术方案,所述机架上安装有外力电机,所述外力电机通过离合器与所述螺杆空压机的螺杆轴传动连接。本实用新型具有如下优点:(1)由于人为制造了压力差,使得高压腔内压缩空气的压力高于低压腔内压缩空气的压力,然后高压压缩空气和低压压缩空气进入双轴齿轮马达的马达气流通道内,带动马达外齿轮转动,从而带动马达内齿轮高速转动,使得单螺杆泵和三螺杆运转起来,中压压缩空气再进入配气室,推动主活塞杆往复运动,同时带动配气活塞往复运动,中压压缩空气经排气凹槽排入排气通道,再进入进气联体腔,分别进入单螺杆泵和三螺杆泵,低压压缩空气由单螺杆泵的出气口输送回低压腔,而经三螺杆泵升压后形成的高压压缩空气则经三螺杆泵的出气口输送回高压腔,形成了压缩空气循环利用,减少了排放,避免了压缩空气的浪费。(2)由于两摇臂同步且具有一相位差,从而避免了其中一摇臂处于死点位置而无法启动的缺陷。(3)由于设置了外力电机,在工作之前,先启动外力电机带动螺杆空压机工作,对储气罐的高压腔和低压腔分别充气,使得高压腔和低压腔形成压力差,正常工作过程中,则脱开外力电机与螺杆空压机,同时主动锥齿轮与从动锥齿轮相啮合,利用主机动力补偿储气罐内压力损耗,所以使得主机可以长时间运转。并且当工作过程中由于泄露导致压缩空气损耗,则使用离合器将外力电机与螺杆空压机连接,同时脱开主动锥齿轮与从动锥齿轮,分别对高压腔和低压腔内的压缩空气进行补偿,以达到预定的压力差。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图。图2是图1的左视结构示意图。图3是图1中A-A的阶梯剖视结构示意图。图4是图3中B-B的阶梯剖视结构示意图。图中:1、机架,2、混气阀,3、双轴齿轮马达,301、马达外齿轮,302、马达内齿轮,303、马达气流通道,4、三螺杆泵,401、进气联体腔,5、单螺杆泵,6、储气罐,601、隔板,602、高压腔,603、低压腔,7、配气活塞,701、进气槽,702、排气凹槽,8、主气缸,801、主活塞杆,802、有杆腔,803、无杆腔,804、弧形槽,9、排气通道,10、螺杆空压机,11、外力电机,12、主动锥齿轮,13、从动锥齿轮,14、主动齿轮,15、从动齿轮,16、动力输出齿轮,17、传动轴,18、启动马达,19、第一摇杆,20、第二摇杆,21、第三摇杆,22、摇臂,23、摇杆轴,24、滚轮,25、导轨,26、配气室,27、活塞上套,28、活塞下套,29、导气孔。
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型,但不用来限制本实用新型的范围。实施例一如图1至图4所示,本实用新型提供了一种压缩空气循环动力装置,循环动力装置包括机架1,机架1上固定安装有储气罐6,储气罐6内设有隔板601,隔板601将储气罐6的内部空间分隔为高压腔602和低压腔603,高压腔602内压缩空气的压力高于低压腔603内压缩空气的压力,其压力差需要根据需要自行设定,在此,通常高压腔602内压力为15公斤,而低压腔603内压力为10公斤,机架1上设有混气阀2,混气阀2的一个进气口连通高压腔602,另一个进气口连通低压腔603,连通高压腔602与混气阀2的管路的截面积约为连接低压腔603与混气阀2的管路的截面积的1/8,两个进气口分别连接混气阀2的出气口;机架1上安装有两个双轴齿轮马达3,每个双轴齿轮马达3均设有马达壳体,每个马达壳体内转动安装有两根齿轮轴,两根齿轮轴上分别转动安装有马达外齿轮301,每个马达外齿轮301均啮合一马达内齿轮302,马达内齿轮302固定安装于齿轮轴上,每马达壳体内均有马达气流通道303,两马达外齿轮301啮合于马达气流通道303内,混气阀2的出气口连通两马达气流通道303,低压压缩空气和高压压缩空气同向进入到马达气流通道303中,混气阀2开启时,当开启到三分之一位置时,低压压缩空气开始吹向马达气流通道303,当全部开启时,低压压缩空气已经吹入到马达气流通道303中,此时小管径的高压压缩空气开始吹向马达气流通道303,共同作功;每马达气流通道303的出口均连接一配气室26,每配气室26下方均依次设有活塞上套27和活塞下套28,活塞上套27与活塞下套28之间滑动安装有往复运动的配气活塞7,配气活塞7上设有排气凹槽702,排气凹槽702连接排气通道9;机架1的左右两侧分别安装有三螺杆泵4和单螺杆泵5,相同一侧的三螺杆泵4和单螺杆泵5具有共同的进气联体腔401,进气联体腔401与排气通道9相连,单螺杆泵5的出气口与低压腔603相连,三螺杆泵4的出气口与高压腔602相连,同样,连通高压腔602与三螺杆泵4的管路的截面积约为连接低压腔603与单螺杆泵5的管路的截面积的1/3,单螺杆泵5的螺杆轴和三螺杆泵4的螺杆轴分别与双轴齿轮马达3的两根齿轮轴传动连接,动作时,三螺杆泵4实现气流的低压变高压作用;配气活塞7的两端均设有进气槽701,活塞上套27和活塞下套28两端均设有导气孔29,每配气室26的下方均设有一主气缸8,主气缸8内活动安装有主活塞杆801,主气缸8的有杆腔802和无杆腔803分别连通活塞下套28两端的导气孔29,活塞下套28两端的导气孔29设有两路,左端的一路导气孔29连通主气缸8的有杆腔802和进气槽701,另一路导气孔29连通主气缸8的有杆腔802和排气凹槽702,活塞下套28右端的导气孔29一路连通主气缸8的无杆腔803和排气凹槽702,另一路连通主气缸8的无杆腔803和进气槽701,相同一侧的主活塞杆801与配气活塞7的活塞杆传动连接,两主活塞杆801分别通过摇臂22连接一主动齿轮14,两摇臂22同步且具有一相位差,两主动齿轮14分别啮合一从动齿轮15,两从动齿轮15固定于传动轴17上,传动轴17一端传动连接启动马达18,启动马达18采用目前汽车的启动电机一类的结构,可以直接购买使用,在此不再赘述,启动马达18一旦启动成功,启动马达18与传动轴17则断开连接,其目的是使得主动齿轮14先转动起来,从而带动摇臂22摆动,使得主气缸8可以动作,另一端设有主动锥齿轮12,机架1上安装有螺杆空压机10,螺杆空压机10的螺杆轴上设有与主动锥齿轮12相啮合的从动锥齿轮13,从动锥齿轮13通过花键安装在螺杆空压机10的螺杆轴上,螺杆空压机10的出气口分别通过单向阀连通高压腔602和低压腔603,正常工作时主动锥齿轮12与从动锥齿轮13啮合,利用主机动力带动螺杆空压机10工作,给储气罐6补气,并且为了确保压力合适,在其管路上均设置有压力控制阀;机架1上转动安装有一动力输出齿轮16,动力输出齿轮16与主动齿轮14啮合,实现动力输出。具体的说,两根齿轮轴伸出马达壳体且端部均安装有马达传动齿轮,单螺杆泵5的螺杆轴端部安装有第一齿轮,三螺杆泵4的螺杆轴端部安装有第二齿轮,相同一侧的第一齿轮和第二齿轮分别与马达传动齿轮相啮合。摇臂22与主动齿轮14的铰接点偏离主动齿轮14的圆心,通过主气缸8的主活塞杆801的往复运动,使得摇臂22带动主动齿轮14圆周回转运动,从而带动动力输出齿轮16不断输出动力,而左右两摇臂22同步且具有一相位差,从而避免了其中一摇臂22处于死点位置而无法启动的缺陷。机架1上转动安装一摇杆轴23,摇杆轴23的两端分别固定安装有第一摇杆19和第二摇杆20,第一摇杆19上设有竖向滑槽,竖向滑槽内安装有滚轮24,主活塞杆801上设有沿轴向延伸的弧形槽804,滚轮24的外表面与弧形槽804相抵,第一摇杆19的下端约束安装于用于限定第一摇杆19摆动轨迹的导轨25上,在导轨25作用下,滚轮24的外表面始终顶靠在竖向滑槽的顶部,主活塞杆801往复运动,滚轮24滚动的同时,带动第一摇杆19摆动,从而带动摇杆轴23转动,再带动第二摇杆20摆动;第二摇杆20的另一端铰接安装有第三摇杆21,第三摇杆21与配气活塞7的活塞杆相铰接,从而推动配气活塞7的活塞杆往复运动,进行配气,由于设计了第一摇杆19、第二摇杆20和第三摇杆21,使得配气活塞7的行程小于主气缸8的活塞行程,从而有效封堵或者连通两端的导气孔29。实施例二如图1至图4所示,本实用新型提供了一种压缩空气循环动力装置,其结构与实施例一基本相同,其区别在于,在实施例一的基础上,又增加了以下特征,做出了进一步的改进,提高了本实用新型的使用性能。机架1上安装有外力电机11,外力电机11通过离合器与螺杆空压机10的螺杆轴传动连接,外力电机11的作用是,在工作之前,先启动外力电机11带动螺杆空压机10工作,对储气罐6的高压腔602和低压腔603分别充气,使得高压腔602和低压腔603形成压力差,达到压力差后,脱开外力电机11与螺杆空压机10,而将螺杆空压机10与主动锥齿轮12与从动锥齿轮13啮合,脱开外力电机11与螺杆空压机10的连接。并且当工作过程中由于泄露导致压缩空气损耗或者对外做功压力损耗时,则使用离合器将主动锥齿轮12与从动锥齿轮13脱离,使得外力电机11与螺杆空压机10连接,分别对高压腔602和低压腔603内的压缩空气及时进行补偿,以达到预定的压力差,达到压力差后,脱开外力电机11与螺杆空压机10,继续使用主机动力带动螺杆空压机10,因此,外力电机11仅用于短时间压力补偿,正常工作时并不长时间使用。实施例三如图1至图4所示,本实用新型提供了一种压缩空气循环动力装置,其结构与实施例一基本相同,其区别在于,在实施例一的基础上,又增加了以下特征,做出了进一步的改进,提高了本实用新型的使用性能。储气罐6设有两个,两个储气罐6的高压腔602相连通,两个储气罐6的低压腔603相连通,一方面使得设备对称,另一方面可以相对增加储气量,进一步提高压缩空气的能量转化率。使用时,首先人为制造压力差,启动外力电机11,分别对储气罐6的高压腔602和低压腔603分别充气,使得高压腔602内压缩空气的压力高于低压腔603内压缩空气的压力,然后高压压缩空气(约15公斤)和低压压缩空气(约10公斤)进入双轴齿轮马达3的马达气流通道303内,带动马达外齿轮301转动,从而带动马达内齿轮302高速转动,使得单螺杆泵5和三螺杆泵4运转起来,中压压缩空气再进入配气室26,进入配气活塞7右端的进气槽701,此时,活塞下套28右端一路导气孔29连通主气缸8的无杆腔803,另一路导气孔29则被配气活塞7堵塞,活塞下套28左端的一路导气孔29连通主气缸8的有杆腔802与排气凹槽702,另一路导气孔29被配气活塞7堵塞,中压压缩空气推动主气缸8的主活塞杆801伸出,从而使得摇臂22推动主动齿轮14转动,同时带动第一摇杆19、第二摇杆20和第三摇杆21摆动,推动配气活塞7移动,此时,活塞下套28右端一路导气孔29连通主气缸8的无杆腔803与排气凹槽702,另一路导气孔29则被配气活塞7堵塞,活塞下套28左端的一路导气孔29连通主气缸8的有杆腔802,另一路导气孔29被配气活塞7堵塞,中压压缩空气推动主气缸8的主活塞杆801缩回,形成往复运动,同时带动配气活塞7往复运动,经排气凹槽702排入排气通道9,(此时压力大约降至11-12公斤,)再进入进气联体腔401,分别进入单螺杆泵5和三螺杆泵4,低压压缩空气由单螺杆泵5的出气口输送回低压腔603,而经三螺杆泵4升压后形成的高压压缩空气则经三螺杆泵4的出气口输送回高压腔602,形成了压缩空气循环利用,减少了排放,避免了压缩空气的浪费。实用新型人经过实物实验,该设备运行流畅,压缩空气能量损耗小,大大提高了压缩空气的能量转化,在工业生产中具有广阔的市场前景。虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述,但在本实用新型基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本实用新型要求保护的范围。