專利名稱：一種氣動動力裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于動力轉(zhuǎn)換技術領域，具體涉及一種結構簡單、成本低且效率高的氣能 轉(zhuǎn)化為機械能的氣動動力裝置。
背景技術：
目前采用的傳統(tǒng)功率動力裝置，例如內(nèi)燃機(又叫熱機)，是將化學能轉(zhuǎn)化為機械 能的動力裝置，靠消耗汽油、柴油等不可再生能源實現(xiàn)做功。在工作過程中，會排放有毒廢 氣，發(fā)出工作噪聲，嚴重影響空氣質(zhì)量，污染環(huán)境。而在石油資源日益緊張的當下，使用成本 已越來越高。且系統(tǒng)結構復雜，體積笨重，與國家所倡導的綠色能源相悖。目前使用的氣動動力裝置，例如氣馬達(又叫冷機)，是氣能一機械能直接轉(zhuǎn)換， 有葉片式、活塞式、擺動式等類型，利用壓縮空氣膨脹推動葉片轉(zhuǎn)子、活塞連桿、各式螺桿等 機械結構，實現(xiàn)壓縮氣體能量轉(zhuǎn)化為機械能?，F(xiàn)有的氣馬達結構精密，因此對于工作介質(zhì)壓 縮氣體的要求較為嚴格，需要做濾清雜質(zhì)凈化、除水干燥等預處理。且動態(tài)工作中，結構內(nèi) 部無法防止工作氣體在工作氣室間的內(nèi)泄。由于氣體本身不具潤滑作用，國內(nèi)制造技術無 法有效降低氣馬達機械部件在轉(zhuǎn)動時的磨損，工作壽命有限。因此現(xiàn)有氣馬達的應用還很 局限，尤其在國內(nèi)氣動車輛的開發(fā)上更是近乎空白。目前使用的液壓動力裝置，例如液壓站，有開式回路和閉式回路，兩種控制回路。 兩類傳動回路中，液壓油箱都必不可少，由于液壓油箱中儲存的油是實際工作油量的數(shù)倍， 由此導致液壓系統(tǒng)整體上，體積和重量無法縮減，動輒上百公斤甚至噸級，且不少須依靠電 能工作，局限在大型工程機械中應用較多。同時因為液壓傳動裝置中，由于負載變化，液壓 執(zhí)行元件(如液壓馬達、液壓缸)對所需液壓油的流量和壓力都會隨負載變化，而電動油泵 是持續(xù)泵油的，因此為確保液壓執(zhí)行部件不被損壞，超過需求的供油必須分流回油箱而不 再進入液壓執(zhí)行部件。這樣不但造成能源的浪費，而且必須配備溢流、過壓等閥門，而這些 閥門精密度高、專利多，隨著工作壓力的升高和流量的加大，市價昂貴，液壓系統(tǒng)閥塊上一 套閥組價值數(shù)千甚至數(shù)萬不等，使得目前液壓動力裝置(如液壓站)難于低成本民用。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種結構簡單、成本低 且效率高的氣能轉(zhuǎn)化為機械能的氣動動力裝置。所述的一種氣動動力裝置，包括依次前后連接的執(zhí)行裝置、橋式整流閥、氣液轉(zhuǎn)換 復用器、二位四通換向閥和氣源，其特征在于所述的橋式整流閥包括構成整流回路的第一 單向閥、第二單向閥、第三單向閥及第四單向閥，所述的氣液轉(zhuǎn)換復用器包括第一氣液轉(zhuǎn)換 器和第二氣液轉(zhuǎn)換器，所述的第一氣液轉(zhuǎn)換器一端與二位四通換向閥連接，另一端分別與 第一單向閥及第二單向閥連接，所述的第二氣液轉(zhuǎn)換器一端與二位四通換向閥連接，另一端分別與第三單向閥及第四單向閥連接，所述的執(zhí)行裝置上設有進液口和出液口。所述的一種氣動動力裝置，其特征在于所述的第一氣液轉(zhuǎn)換器和第二氣液轉(zhuǎn)換器 包括上下開口的高壓容器及固定設置在高壓容器內(nèi)的氣囊，所述的高壓容器上開口為通氣 口，與氣囊相連，所述的高壓容器下開口為通液口，與橋式整流閥相通；所述的氣囊內(nèi)形成 一儲存壓縮氣體的空間，所述的氣囊與高壓容器壁之間形成一儲存液體的空間。所述的一種氣動動力裝置，其特征在于所述的第一氣液轉(zhuǎn)換器和第二氣液轉(zhuǎn)換器 包括上下開口的高壓容器及活動設置在高壓容器內(nèi)的活塞，所述的高壓容器上開口為通氣 口，與二位四通換向閥連接，所述的高壓容器下開口為通液口，與橋式整流閥相通；所述的 高壓容器被活塞分成上下兩部分，上部分形成一儲存壓縮氣體的空間，下部分形成一儲存 液體的空間。所述的一種氣動動力裝置，其特征在于所述的第一單向閥與第二單向閥首尾相 接，連接處抽頭作為輸入，與第一氣液轉(zhuǎn)換器連接；第三單向閥與第四單向閥首尾相接，連 接處抽頭作為輸入，與第二氣液轉(zhuǎn)換器連接；第一單向閥與第三單向閥首首相連，連接處抽 頭作為輸出并與執(zhí)行裝置上的出液口連接；第二單向閥與第四單向閥尾尾相連，連接處抽 頭作為輸出并與執(zhí)行裝置上的進液口連接；整體構成兩進兩出的對稱式整流回路。所述的一種氣動動力裝置，其特征在于所述的執(zhí)行裝置為控制旋轉(zhuǎn)機械運動的執(zhí) 行馬達或控制平移機械運動的油缸。所述的一種氣動動力裝置，其特征在于所述的執(zhí)行裝置與橋式整流閥之間可配合 設置二位四通換向閥。所述的一種氣動動力裝置，其特征在于所述的執(zhí)行裝置與橋式整流閥之間還可配 合設置一節(jié)流調(diào)速閥。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下
1)本發(fā)明對工作介質(zhì)壓縮氣體的品質(zhì)要求低，無需做特別的預處理，從高壓氣瓶中減 壓后可直接使用，節(jié)省了氣體凈化、干燥的器件，從而簡化的裝置的結構；
2)本發(fā)明在壓縮氣體能量轉(zhuǎn)化為液壓能量的過程中，只是通過簡單的氣液轉(zhuǎn)換器結構 實現(xiàn)氣-液能量轉(zhuǎn)換，整個過程中壓縮空氣不存在泄漏等現(xiàn)象；
3)本發(fā)明在液壓能轉(zhuǎn)化為機械能的過程中，采用全封閉式液壓回路，液壓油循環(huán)使用 幾乎不接觸空氣和環(huán)境雜質(zhì)，不受污染，同時因為液壓油本身的潤滑作用，機械運動部件磨 損大為減少；
4)本發(fā)明通過一系列單向閥的橋式排列，配合氣液轉(zhuǎn)換器成對組合使用，使得每個氣 液轉(zhuǎn)換器既可以泵油，又可以儲油，時分復用節(jié)省了液壓油箱，實現(xiàn)了液壓油單極高壓恒定 輸出，可連接任何液壓執(zhí)行部件，大大縮減了動力裝置的系統(tǒng)體積和重量；
5)本氣動動力裝置，通過氣能一液能一機械能的轉(zhuǎn)化方式，相比現(xiàn)有氣能一機械能直 接轉(zhuǎn)換的氣動動力裝置，可大幅提高壓縮空氣能量利用率和馬達等機械執(zhí)行機構的使用壽 命；
6)本氣動動力裝置，相比現(xiàn)有內(nèi)燃機可獲得數(shù)倍的功率重量比，且碳排放量低，近乎為
零；
7)本發(fā)明通過使用獨特設計的結構，不但結構簡單、體積輕巧、操作簡便、而且工作可 靠性高、成本低廉，可廣泛應用于如自行車、三輪車、汽車等交通工具，以及機床、工程機械CN 102062126 A
等動力的提供。


圖1為本發(fā)明氣動動力裝置的一種實施例結構示意圖； 圖2為本發(fā)明氣動動力裝置的另一種實施例結構示意圖； 圖3為本發(fā)明氣動動力裝置的再一種實施例結構示意圖； 圖4為本發(fā)明氣動動力裝置的另一種實施例結構示意圖。圖中1-執(zhí)行裝置，101-進液口，102-出液口，2-橋式整流閥，201-第一單向閥， 202-第二單向閥，203-第三單向閥，204-第四單向閥，3-氣液轉(zhuǎn)換復用器，301-第一氣液 轉(zhuǎn)換器，302-第二氣液轉(zhuǎn)換器，303-高壓容器，304-氣囊，305-活塞，4- 二位四通換向閥， 5-氣源，6-調(diào)速閥。
具體實施例方式以下結合說明書附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的描述，但本發(fā)明的保護范圍并 不僅限于此
如圖1-4所示，一種氣動動力裝置，包括依次前后連接的執(zhí)行裝置1、橋式整流閥2、氣 液轉(zhuǎn)換復用器3、二位四通換向閥4和氣源5，所述的橋式整流閥2包括構成整流回流的第 一單向閥201、第二單向閥202、第三單向閥203及第四單向閥204，所述的氣液轉(zhuǎn)換復用器 3包括第一氣液轉(zhuǎn)換器301和第二氣液轉(zhuǎn)換器302，所述的第一氣液轉(zhuǎn)換器301 —端與二位 四通換向閥4連接，另一端分別與第一單向閥201及第二單向閥202連接，所述的第二氣液 轉(zhuǎn)換器302 —端與二位四通換向閥4連接，另一端分別與第三單向閥203及第四單向閥204 連接，所述的執(zhí)行裝置1上設有進液口 101和出液口 102。所述的第一氣液轉(zhuǎn)換器301和第二氣液轉(zhuǎn)換器302包括上下開口的高壓容器303 及固定設置在高壓容器303內(nèi)的氣囊304，所述的高壓容器303上開口為通氣口，與氣囊 304相連，再與二位四通換向閥4連接，所述的高壓容器303下開口為通液口，與橋式整流閥 2相通，所述的氣囊304與高壓容器壁303之間形成一儲存液體的空間，其結構，303為高壓 容器壁，其內(nèi)安裝固定一氣囊304，所述的氣囊304用于將氣體和液體完全隔離開，也可以 用設置在高壓容器內(nèi)的活塞代替氣囊，分離氣液用。所述的氣囊304與高壓容器上口相通， 內(nèi)部用于儲存氣口流入的壓縮氣體，氣囊304與高壓容器壁303間儲存液體，液體與高壓容 器下口相通，氣囊內(nèi)形成一儲存壓縮氣體的空間，所述的氣囊與高壓容器壁之間形成一儲 存液體的空間。所述的第一氣液轉(zhuǎn)換器301和第二氣液轉(zhuǎn)換器302也可為另一種結構，包括上下 開口的高壓容器303及活動設置在高壓容器303內(nèi)的活塞305，所述的高壓容器303上開口 為通氣口，與二位四通換向閥4連接，所述的高壓容器303下開口為通液口，與橋式整流閥 2相通；所述的高壓容器303被活塞305分成上下兩部分，上部分形成一儲存壓縮氣體的空 間，下部分形成一儲存液體的空間。如圖1或圖2所示，所述的執(zhí)行裝置1為控制旋轉(zhuǎn)機械運動的執(zhí)行馬達；如圖3所 示，所述的執(zhí)行裝置1為控制平移機械運動的油缸。所述的執(zhí)行裝置1與橋式整流閥2之間可根據(jù)需要配合設置二位四通換向閥如
5和節(jié)流調(diào)速閥6，用于控制雙向執(zhí)行裝置的運動方向和運動速度。所述的第一單向閥201與 第三單向閥203首首相連，連接處抽頭與執(zhí)行裝置1上的出液口 102之間可配合設置一用 于調(diào)節(jié)執(zhí)行裝置1轉(zhuǎn)速的調(diào)速閥6。本發(fā)明氣動動力裝置，由執(zhí)行馬達1、橋式整流閥2(包括4個單向閥201、202、203、 204)、氣液轉(zhuǎn)換復用器3(包括氣液轉(zhuǎn)換器301和氣液轉(zhuǎn)換器302)、二位四通換向閥4、氣源 5，五部分組成。本發(fā)明的氣動動力裝置的工作過程為系統(tǒng)初始設置時，氣液轉(zhuǎn)換器302中滿液， 氣液轉(zhuǎn)換器301的氣囊中滿氣，橋式整流閥2和執(zhí)行裝置1中滿液。圖1的工作流程如下氣源5的壓縮氣體，經(jīng)過二位四通換向閥4，進入第二氣液 轉(zhuǎn)換器302的上口，其中的氣囊304膨脹，氣囊304與氣液轉(zhuǎn)換器高壓容器壁303間的液體 因受壓從下口排出，進入橋式整流閥2后，帶動執(zhí)行馬達1轉(zhuǎn)動，S卩，壓出的液體先經(jīng)過第 四單向閥204，流入執(zhí)行馬達1進液口 101，再從執(zhí)行馬達1的出液口 102，經(jīng)過第一單向閥 201，回流至第一氣液轉(zhuǎn)換器301中儲存。當?shù)谝粴庖恨D(zhuǎn)換器301儲油后，第二氣液轉(zhuǎn)換器 302空油，二位四通換向閥4換向，第二氣液轉(zhuǎn)換器302中的壓縮空氣被排出，氣源5的壓縮 氣體，經(jīng)過二位四通換向閥4，改入第一氣液轉(zhuǎn)換器301，其下口壓出的液體，經(jīng)過第二單向 閥202，仍然流入執(zhí)行馬達1進液口 101，再由出液口 102經(jīng)過第三單向閥203，回流至第二 氣液轉(zhuǎn)換器302中儲存，此時完成一個完整的工作周期。圖4的工作流程如下氣源5的壓縮氣體，經(jīng)過二位四通換向閥4，進入第二氣液 轉(zhuǎn)換器302的上口，壓縮氣體進入活塞305上腔，活塞305下壓擁擠出液體，進入橋式整流 閥2后，帶動執(zhí)行馬達1轉(zhuǎn)動，即，壓出的液體先經(jīng)過第四單向閥204，流入執(zhí)行馬達1進液 口 101，再從執(zhí)行馬達1的出液口 102，經(jīng)過第一單向閥201，回流至第一氣液轉(zhuǎn)換器301中 儲存。當?shù)谝粴庖恨D(zhuǎn)換器301儲油后，第二氣液轉(zhuǎn)換器302空油，二位四通換向閥4換向， 第二氣液轉(zhuǎn)換器302中的壓縮空氣被排出，氣源5的壓縮氣體，經(jīng)過二位四通換向閥4，改入 第一氣液轉(zhuǎn)換器301，其下口壓出的液體，經(jīng)過第二單向閥202，仍然流入執(zhí)行馬達1進液口 101，再由出液口 102經(jīng)過第三單向閥203，回流至第二氣液轉(zhuǎn)換器302中儲存，此時完成一 個完整的工作周期。整個工作過程重復上述周期，二位四通換向閥4節(jié)奏換向，氣源5提供的壓縮空氣 向氣液轉(zhuǎn)換復用器3反復充放，第一氣液轉(zhuǎn)換器301和第二氣液轉(zhuǎn)換器302中的氣囊反復 膨脹，交替泵出壓力液體，經(jīng)過橋式整流閥2整流后，變成恒定單向流動的壓力液體，帶動 執(zhí)行馬達1持續(xù)轉(zhuǎn)動。
權利要求
1.一種氣動動力裝置，包括依次前后連接的執(zhí)行裝置(1)、橋式整流閥(2)、氣液轉(zhuǎn)換 復用器(3)、二位四通換向閥(4)和氣源(5)，其特征在于所述的橋式整流閥(2)包括構成整 流回路的第一單向閥(201)、第二單向閥(202)、第三單向閥(203)及第四單向閥(204)，所 述的氣液轉(zhuǎn)換復用器(3)包括第一氣液轉(zhuǎn)換器(301)和第二氣液轉(zhuǎn)換器(302)，所述的第一 氣液轉(zhuǎn)換器(301) —端與二位四通換向閥(4)連接，另一端分別與第一單向閥(201)及第 二單向閥(202)連接，所述的第二氣液轉(zhuǎn)換器(302) —端與二位四通換向閥(4)連接，另一 端分別與第三單向閥(203)及第四單向閥(204)連接，所述的執(zhí)行裝置(1)上設有進液口 (101)和出液口(102)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種氣動動力裝置，其特征在于所述的第一氣液轉(zhuǎn)換器 (301)和第二氣液轉(zhuǎn)換器(302)包括上下開口的高壓容器(303)及固定設置在高壓容器 (303)內(nèi)的氣囊(304)，所述的高壓容器(303)上開口為通氣口，與氣囊(304)相連，所述的 高壓容器(303 )下開口為通液口，與橋式整流閥(2 )相通；所述的氣囊(304)內(nèi)形成一儲存 壓縮氣體的空間，所述的氣囊(304)與高壓容器壁(303)之間形成一儲存液體的空間。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種氣動動力裝置，其特征在于所述的第一氣液轉(zhuǎn)換器 (301)和第二氣液轉(zhuǎn)換器(302)包括上下開口的高壓容器(303)及活動設置在高壓容器 (303)內(nèi)的活塞(305)，所述的高壓容器(303)上開口為通氣口，與二位四通換向閥(4)連 接，所述的高壓容器(303)下開口為通液口，與橋式整流閥(2)相通；所述的高壓容器(303) 被活塞(305)分成上下兩部分，上部分形成一儲存壓縮氣體的空間，下部分形成一儲存液體 的空間。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種氣動動力裝置，其特征在于所述的第一單向閥(201)與 第二單向閥(202)首尾相接，連接處抽頭作為輸入，與第一氣液轉(zhuǎn)換器(301)連接；第三單 向閥(203)與第四單向閥(204)首尾相接，連接處抽頭作為輸入，與第二氣液轉(zhuǎn)換器(302) 連接；第一單向閥(201)與第三單向閥(203)首首相連，連接處抽頭作為輸出并與執(zhí)行裝置 (1)上的出液口(102)連接；第二單向閥(202)與第四單向閥(204)尾尾相連，連接處抽頭 作為輸出并與執(zhí)行裝置(1)上的進液口( 101)連接；整體構成兩進兩出的對稱式整流回路。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種氣動動力裝置，其特征在于所述的執(zhí)行裝置(1)為控制 旋轉(zhuǎn)機械運動的執(zhí)行馬達或控制平移機械運動的油缸。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種氣動動力裝置，其特征在于所述的執(zhí)行裝置(1)與橋式 整流閥(2 )之間可配合設置二位四通換向閥(4a)。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種氣動動力裝置，其特征在于所述的執(zhí)行裝置(1)與橋式 整流閥(2 )之間還可配合設置一節(jié)流調(diào)速閥(6 )。
全文摘要
一種氣動動力裝置，屬于動力轉(zhuǎn)換技術領域。它包括依次前后連接的執(zhí)行裝置、橋式整流閥、氣液轉(zhuǎn)換復用器、二位四通換向閥和氣源，所述的橋式整流閥包括構成整流回路的第一單向閥、第二單向閥、第三單向閥及第四單向閥，氣液轉(zhuǎn)換復用器包括第一氣液轉(zhuǎn)換器和第二氣液轉(zhuǎn)換器，第一氣液轉(zhuǎn)換器一端與二位四通換向閥連接，另一端分別與第一單向閥及第二單向閥連接，第二氣液轉(zhuǎn)換器一端與二位四通換向閥連接，另一端分別與第三單向閥及第四單向閥連接。本發(fā)明通過使用獨特設計的結構，不但結構簡單、體積輕巧、操作簡便、而且工作可靠性高、成本低廉，可廣泛應用于如自行車、三輪車、汽車等交通工具，以及機床、工程機械等動力的提供。
文檔編號F15B11/072GK102062126SQ20101058709
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權日2010年12月14日
發(fā)明者朱米君 申請人:朱米君