專利名稱：使一串中空元件在流體環(huán)境下產(chǎn)生運動的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使一串中空元件在流體環(huán)境下產(chǎn)生運動的方法，以及 用于它的裝置。
具體地，本發(fā)明所述的方法是當浸于流體中的主體自由下降時，重力 勢能轉(zhuǎn)化為動能。本方法對獲得綠色能源非常有用，特別是其它能源資源 缺乏或不足以及不能獲得持續(xù)、快捷和低成本能源的地方。因此，它適于 為個體和群體提供用于每日所需清潔的、可再生的和易轉(zhuǎn)換的能源，該能 源具有低成本和對環(huán)境最低的影響，它利用自然界豐富的無污染的流體， 有效替換不可再生的和/或產(chǎn)生污染和有害物質(zhì)或向環(huán)境中排放廢物的能 源資源。
背景技術(shù)：
已知的技術(shù)中，有許多利用流體將重力勢能轉(zhuǎn)換為動能以產(chǎn)生動力的 方法。
例如，第一種方法被用于水電設(shè)備中，并利用流體運動產(chǎn)生電能。 然而，這種方法帶來多種缺點當遠離水源或用人工收集水時受到環(huán) 境的影響；當水被轉(zhuǎn)換成能量時勢能>動能>機械會巨>電能的事實，使它不能 被同樣的水電設(shè)備重復地用于產(chǎn)生電能，除非放棄將轉(zhuǎn)換的水傳輸回來再 循環(huán)使用的益處；我們的地球不能提供許多適合這類轉(zhuǎn)換的適宜地點。
另一種方法是基于阿基米德的浮力原理，且需要靜止流體和主體，該
主體全部或部分地浸入流體中，流體的密度分別為Pflu和P^，從而我們會 得出
1、 如果Pflu〈P咖，主體開始下沉。
2、 如果Pflu〉Pe。r，主體開始上浮。
在現(xiàn)有技術(shù)中的意大利專利N.1253619，描述了利用阿基米德浮力原理 的裝置。它基于放在與大氣接觸的液體(特別是水)中的特殊的囊所搜集的氣體(特別是空氣)來工作。
該方案具有多種缺陷。第一個大缺陷在于，要使用外部能源來將氣體 充滿所述的囊。事實上，由于氣體壓縮性，為了將氣體充入至液體中而不 讓所述的液體以同樣的方式溢出，由于所述液體接觸大氣，氣體壓力在氣 體充入處必須比通過大氣壓力增加的液體壓力高。
第二個缺陷在于，液體必須保持接觸大氣，以在所述的囊達到其最高 限度時允許氣體逸出的事實，從而避免液體和注入氣體的壓力以及令系統(tǒng) 工作的外部能源的持續(xù)增加。
另一個缺陷在于所述的囊必須僅在液體中運動，而不是更通常地在流 體中運動。
如上所述，上述意大利專利所述的方法必須使用外部能源，該外部能 源壓縮氣體至注入壓力，以向所述的囊提供壓縮氣體令系統(tǒng)工作。
于是，如果用于氣體壓縮的連續(xù)能源供應不是有效的，系統(tǒng)將不能工作。
另外，即使連續(xù)的外部能源是有效的，上述的方法也沒有考慮系統(tǒng)(發(fā) 動機機構(gòu)、流體參數(shù)等等)的以這樣的關(guān)系表達的總的利用率有效能量/ 消耗能量，后者包括提供給該系統(tǒng)的外部能量。
另一個負面影響是在壓縮氣體使用完畢后就會排放到大氣中而不再有用。
即使上述的兩種方法具有不同的特征(第一種利用運動的水，而第二 種利用靜止的水)，它們也是相似的，因為所述的系統(tǒng)通常將勢能轉(zhuǎn)換為動 能的同時，不能重復利用同樣的流體(分別為水和空氣)用于下一次的轉(zhuǎn) 換(分別為水和空氣)，除非丟失^f有產(chǎn)生的能量。
本發(fā)明的目的是解決先前技術(shù)所具有的問題，提供一種方法，該方法 能夠允許重復利用所用過的流體而僅僅丟失所產(chǎn)生的一部分能量。
根據(jù)本發(fā)明所述的方法具有下述原理的優(yōu)點在一容器中裝有例如與 大氣接觸的靜止流體，如果一主體的平均密度小于所述流體的密度而大于 空氣的密度，完全浸入所述流體中的主體將達到漂浮水平，并且摩擦力可 被忽略。如果相反的，所述主體的平均密度大于所述流體的密度，所述的 主體將到達該容器的底部。本發(fā)明的目的是提供一種綠色的、可再生能源的能量轉(zhuǎn)換方法，克服 現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，通過將重力勢能轉(zhuǎn)換為動能，由浸入流體中的主體來進 行工作。
此外，本發(fā)明的特定目的是提供用于執(zhí)行本發(fā)明中方法的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
于是，在第一方面，本發(fā)明提供一種使一串中空元件在流體環(huán)境中產(chǎn) 生運動的方法，所述中空元件彼此順序地結(jié)合在一起，并填充有第一流體， 所述第一流體的密度小于構(gòu)成流體環(huán)境的第二流體的密度，所述一串中空 元件在該流體環(huán)境中運動，第一流體和第二流體互不相溶，所述方法包括 下述步驟
布置一 串沿著無端導向件運動的中空元件，該導向件在容器內(nèi)部豎直 延伸；
提供至少兩個腔室，所述腔室位于容器內(nèi)不同的高度，從而一個腔室 低于另一個上部腔室，兩個腔室都含有所述第一流體并且都具有向下的開 口 ，供所述在無端導向件上順序排列的中空元件能強制性地進出；
用第二流體裝滿所述容器；
當所述一串中空元件中的每個中空元件穿過每個所述腔室時，導致所 述中空元件首先打開然后關(guān)閉；和
建立從所述一串中空元件的運動至所述容器外部的動力輸出裝置的傳輸。
在第二方面，本發(fā)明提供一種使一串中空元件在流體環(huán)境中運動的裝 置，所述中空元件彼此順序地結(jié)合在一起，并填充有第一流體，所述第一 流體的密度小于構(gòu)成流體環(huán)境的第二流體的密度，所述中空元件在所述流 體環(huán)境中運動，第一和第二流體互不相溶，所述的裝置包括
容器，其包含所述第二流體和用于一串中空元件的豎直延伸的無端導 向件；
位于所述的容器內(nèi)的至少兩個腔室，所述兩個腔室具有供所述無端導 向件穿過的向下的開口，以便允許所述一 串中空元件沿著該無端導向件進 出這兩個腔室中的每一個， 一個腔室比另一個上部腔室低，并且這兩個腔室都至少部分地填充有所述第一流體；
一串中空元件，其為適于被打開和關(guān)閉的元件的形式，所述中空元件 具有沿著所述的導向件滑動的滑動裝置；
一個打開/關(guān)閉站，以在每個所述腔室中打開和關(guān)閉所述中空元件；
連接至所述中空元件的驅(qū)動裝置；
運動傳輸裝置，用于從所述驅(qū)動裝置傳輸運動至所述容器外部的動力 輸出裝置。


本發(fā)明現(xiàn)在將以一種直觀而非限制性的方式，參照如下附圖中的圖形 進行描述，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的方法流程圖； 圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的裝置剖視圖；和 圖3顯示了圖2中所示裝置沿著線I-I的視圖。
具體實施例方式
參照圖1和2，分別是根據(jù)本發(fā)明的方法的一部分的流程圖和適合執(zhí)行 該方法的裝置的實施例的剖視圖，該方法使用兩種靜止的、具有不同平均 密度的、不相溶的流體，以自動地改變浸入所述流體內(nèi)部的主體的平均密 度。該方法包括下述步驟設(shè)置至少兩種具有不同密度的不相溶的流體fl 和f2，這兩種流體的密度分別用Pfl和Pc表示。容器l具有高度hk且其大 到足夠能容納流體fl和G，容器1中設(shè)置有兩個腔室高度為hel的第一 腔室Cl和高度為he2的第二腔室C2。
腔室Cl和C2分別位于距容器1底部高度hkel和hw處。 所述腔室通過管cndl連接，該管cndl裝有受控的打開/關(guān)閉裝置
A/Ccndl。
具有受控的打開/關(guān)閉裝置A/Cend2的另一個管cnd2連接至腔室C2。 一串中空的、不滲透的元件12放置于容器1中。該元件的平均密度P crp高于所述流體的密度；它們的外部體積為VecRP，內(nèi)腔容積VicRP小于 VecRp;所述容器具有受控的打開/關(guān)閉系統(tǒng)A/Q:Rp，以便必要時，所述中空元件12能夠在其空腔內(nèi)封閉流體fl或流體f2以及預先封閉的低密度流體。 所述打開/關(guān)閉系統(tǒng)A/Ccrp在圈3中能夠看到，圖3是根據(jù)圖2中線W的 視圖。
容器1首先用低密度流體fl (例如用空氣)填充，然后用高密度流體 f2 (例如用水)填充，從而所述低密度流體能通過所述高密度流體捕獲在 腔室C1和C2中。
封閉在腔室C2中的流體壓力將變?yōu)榕c捕獲在腔室C1中的流體的壓力 相同。
每個中空元件12的運動被定向成使得借助于重力勢能產(chǎn)生的力，每個 元件能根據(jù)圖2中的箭頭F方向從腔室C2交替地運動至腔室Cl 。
根據(jù)本發(fā)明兩種互不相溶的、各自密度分別為P n和P f2的流體fl和 f2，可以選擇滿足關(guān)系Pf-Pf2。
根據(jù)本發(fā)明，腔室C1的高度可以為he廣hk。 腔室C1可以在底部開口，同時其開口向下面對容器l的底部。 腔室Cl可被放置于距容器1底部特定高度處，以使得:hel+hkel<hk。 腔室C2可被設(shè)置在高度he2<hk。
腔室C2可以在底部開口，同時其開口向下面對容器l的底部。 腔室C2可以被放置成使得距容器1底部的高度結(jié)果為
hci+hkcl<hkc2<hc2+ hkc2禾口 hk>hkc2o
根據(jù)本發(fā)明可以為PcRP》Pf2。當封閉流體fl后，中空元件12的平均
密度可以小于流體f2的密度。
腔室C1內(nèi)部流體fl的壓力可以為流體f2的壓力。 腔室C2內(nèi)部流體fl的壓力可以為腔室C1內(nèi)部流體自身的壓力。 通過變換高度hke2，可改變工作中能夠被轉(zhuǎn)換的動能。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明，Pf2應當至少比Pfl大至少兩個數(shù)量級。 有利地，Pf2比Pfl大約大三個數(shù)量級。
有利地，流體fl為空氣。
有利地，流體G為水。
腔室C2中流體fl內(nèi)的相同壓力值通過加壓的外部流體fl來獲得。 體積VicRp接近于體積VecRp。有利地，根據(jù)本發(fā)明，所述中空元件12具有橢圓體形狀，更有利地為 扁長球形。
參照附圖1，本發(fā)明所述的方法允許重力勢能轉(zhuǎn)換為動能，然后利用靜 止流體和一串能夠在所述流體中自由運動的中空元件轉(zhuǎn)化為機械能。
在步驟1中所有必要元件必須是有效的，比如所述容器和兩種流體， 所述兩種流體必須是具有不同密度且互不相溶的。
在步驟2中兩個腔室設(shè)置在所述容器中并位于不同的高度。為了簡單 起見，將下部腔室命名為Cl而將上部腔室命名為C2。這些腔室允許每個 中空元件的平均密度變化。然后，在步驟3中檢查腔室C1和C2距底部的 最小高度，隨后在第步驟4中，所述容器填充命名為fl的低密度流體。在 步驟5中所述容器填充命名為f2的高密度流體，并且在步驟6中檢查其最 小高度以確保fl完全地捕獲在C2中。在步驟7中，利用不滲透主體作為 中空元件將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，所述中空元件的平均密度大于或等于f2 的密度，并且fl預先裝入中空元件中。裝入fl后所述主體逐漸上浮，于是 讓該主體穿過C2，它釋放fl并借助重力開始下沉。穿過C1時所述主體又 裝入fl并由于阿基米德原理的浮力開始上升，如此往復。
應當指出，根據(jù)本發(fā)明中方法的另一個優(yōu)點是，盡管使用靜止流體， 也有重力勢能轉(zhuǎn)化為機械能的可能，并且同時在運動中通過流體產(chǎn)生自給 自足的能量。
圖2是執(zhí)行本發(fā)明所述方法的裝置的簡圖。
所述裝置主要包括圖1中步驟1中的容器1和無端結(jié)構(gòu)9，所述無端結(jié) 構(gòu)9具有至少一個導向件，滾軸支承10也就是仿形滑腳在該導向件中滑動。 所述滾軸支承10用防水材料制成，并以合適的間距通過帶齒帶11形式的 撓性傳動件彼此連接，以便將產(chǎn)生的運動傳輸?shù)嚼鐚a(chǎn)生電能的發(fā)電機。
所述扁長球形狀的中空元件12由輕質(zhì)材料制成，然后一個接一個地連 接至每個滑動的滾軸支承10。所述中空元件12包括兩個殼體，其中殼體 13連接至所述的仿形滑腳，另一個殼體14可相對于所述第一殼體13運動， 但縛于其上，并借助于機械系統(tǒng)能旋轉(zhuǎn)和/或滑動，以允許所述橢球體打開， 所述兩個殼體運動分離然后所述橢球體關(guān)閉。在圖2中，所述中空元件12 被顯示在右側(cè)充滿水地向下運動，在左側(cè)充滿空氣地向上運動。參照圖3，是圖2中所述裝置沿著箭頭I-I的視圖，它顯示了所述中空 元件的雙重視圖，如參照附圖2己經(jīng)描述的。
在圖3中，圖解地顯示了可伸縮彈簧裝置15，該可伸縮彈簧裝置15 用于在每個中空元件12打開時將殼體14從殼體13上升起，在每個中空元 件12關(guān)閉時將殼體14降下。借助控制凸輪(用相關(guān)狀態(tài)下的相同數(shù)字表 述)與中空元件的相互作用，在打開和關(guān)閉站，分別在每個腔室C1和C2 的16和17處，這些階段都得到控制。
在圖3中還顯示了所述的撓性帶齒帶11，該撓性帶齒帶11遵循用于所 述中空元件12的導向件9的結(jié)構(gòu)。所述帶11剛性連接至支撐所述中空元 件12的仿形滑腳10，并允許仿形滑腳10在導向件9中滑動。如圖所示的 小齒輪18，用鍵固定到傳動軸19的端部，所述傳動軸19連接至容器外部 的動力輸出裝置。
本發(fā)明所述的方法能應用于直接可用的或更進一步的需要機械能轉(zhuǎn)化 的所有工業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域。
根據(jù)優(yōu)選的實施例，本發(fā)明用直觀和非限制的方式作了描述，但是對 于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，不脫離本發(fā)明權(quán)利要求中所述范圍 的增加和/或修改是可能的。
權(quán)利要求
1.一種使一串中空元件在流體環(huán)境中產(chǎn)生運動的方法，所述中空元件彼此順序地結(jié)合在一起，并可填充第一流體，所述第一流體的密度小于構(gòu)成所述流體環(huán)境的第二流體的密度，所述一串中空元件在該流體環(huán)境中運動，所述第一和第二流體互不相溶，其特征在于，所述方法包括以下步驟布置一串中空元件以沿著無端導向件運動，該導向件在容器內(nèi)部豎直延伸；提供至少兩個腔室，所述腔室位于容器內(nèi)不同的高度，從而一個腔室低于另一個上部腔室，兩個腔室都含有所述第一流體并且都具有向下的開口，供在所述無端導向件上順序排列的中空元件能強制性地進出；用第二流體填充所述容器；使所述一串中空元件的每個中空元件在穿過每個所述腔室時首先打開然后關(guān)閉；和將所述一串中空元件的運動傳輸至所述容器外部的動力輸出裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述容器內(nèi)部與大氣相通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述容器內(nèi)部不與大氣 相通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述兩個腔室彼此相通。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟相對 于上部腔室中流體的壓力值調(diào)節(jié)下部腔室中流體的壓力值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述上部腔室中流體的 壓力值是可調(diào)的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述低密度的第一流體 為空氣，構(gòu)成所述流體環(huán)境的第二流體是水。
8. —種用于使一串中空元件在流體中運動的裝置，所述中空元件彼此 順序地結(jié)合在一起，并可填充第一流體，所述第一流體的密度小于構(gòu)成所 述流體環(huán)境的第二流體的密度，所述中空元件在該流體環(huán)境中運動，所述第一流體和第二流體互不相溶，其特征在于，所述裝置包括容器，其包含所述第二流體以及用于一 串中空元件的豎直延伸的無端導向件；位于所述容器內(nèi)的至少兩個腔室，所述兩個腔室具有供無端導向件穿 過的向下的開口 ，以便允許所述一 串中空元件沿著該無端導向件進出這兩 個腔室中的每一個， 一個腔室比另一個上部腔室低，并且這兩個腔室都至 少部分地填充有所述第一流體；一串中空元ff^，其為適于被打開和關(guān)閉的元件的形式，所述中空元件 具有沿著所述導向件滑動的滑動裝置；在每個所述腔室中打開和關(guān)閉所述中空元件的打開/關(guān)閉站；連接至所述中空元件的驅(qū)動裝置；用于從所述驅(qū)動裝置傳輸運動至所述容器外部的動力輸出裝置的運動 傳輸裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述容器內(nèi)部與大氣相通。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述容器內(nèi)部不與大氣 相通。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述腔室通過連接管彼 此相通。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于所述連接管具有壓力調(diào)節(jié)裝置，該壓力調(diào)節(jié)裝置用于相對于上部腔室的壓力值調(diào)節(jié)下部腔室的 壓力值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述上部腔室連接至 增壓的低密度流體源。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，每個所述中空元件包括 兩個在直徑上相匹配的、橢圓體狀的殼體，所述兩個殼體能彼此相對旋轉(zhuǎn)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述殼體通過彈簧加 壓的可伸縮元件互相連接，從而允許一個殼體相對于另一個殼體旋轉(zhuǎn)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，每個^f述中空元件包括 兩個在直徑上相匹配的、橢圓體狀的殼體，所述兩個殼體能彼此相對移動。
17. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，每個所述中空元件具有 滑動的滾軸支承。
18. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述驅(qū)動裝置還包括撓 性傳動件，所述中空元件連接至所述撓性傳動件，并沿著導向件自由運動。
19. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述運動傳輸裝置至少 包括嚙合所述撓性傳動件并同傳動軸一體組成動力輸出裝置的小齒輪。
20. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，相應于每個所述腔室， 所述中空元件的打開/關(guān)閉站包括凸輪，用于在每個中空元件中所述每個殼 體相對于另一殼體的相互轉(zhuǎn)動或移動。
全文摘要
一種使一串中空元件(12)在第二流體(f2)中產(chǎn)生運動的方法，所述中空元件(12)彼此順序結(jié)合在一起，并填充有比所述第二流體(f2)密度低的第一流體(f1)，這兩種流體互不相溶。該方法包括以下步驟設(shè)置沿著無端導向件(9)運動的中空元件(12)，所述無端導向件(9)在容器(1)內(nèi)部豎直延伸；提供在容器(1)中設(shè)置在不同高度的兩個腔室(C1，C2)，兩個腔室均容納所述第一流體(f1)，并分別具有供所述中空元件(12)進出該腔室的向下開口；用所述第二流體(f2)填充容器(1)；令每個中空元件(12)在腔室(C1，C2)中先打開后關(guān)閉，建立從所述一串中空元件(12)的運動至容器(1)外部的動力輸出裝置的傳輸。還描述了一種裝置。
文檔編號F03B17/00GK101529089SQ200780039586
公開日2009年9月9日 申請日期2007年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月24日
發(fā)明者L·韋爾多夏, M·普雷奇烏索, P·佩斯 申請人:C·貝爾加米尼;P·佩斯;M·普雷奇烏索;L·韋爾多夏