CN101260870A - 重力势能动力机 - Google Patents

Abstract

本发明是一种利用地球重力和浮力共同作用的重力势能动力机，以利用地球引力能做功发电。本发明主要是使重锤从高处落下时被传力齿带所托下坠同时带动轮轴转，重锤做功后靠自然界力使它返回原高处再循环。本发明主要有两大类型。一是斜挡型即当重锤从高处落下后进入有主动块和换块相配的低液位箱，二是往复液压型即通过带阀的两个高液位管轮流开阀施压使液压筒内换块连塞板往复进出低液位箱。以上两型均是为重锤进箱腾出空间。锤从高处落下后进入低液位箱然后再用外力开高低箱间的可控闸门。锤即上浮至原高处再由上移锤器将锤移出液箱至传力带上落下。传力带带动轮使发电机发电。本发明主要用于发电和防污染。

Description

重力势能动力机

本发明是一种利用重力和浮力使若干重锤上下循环转动从而带动轮轴转动输出功的重力势能动力机。

目前的各种动力机都是要靠能源驱动才能转动，由于依赖各种燃料带来了地球资源的减少、环境的污染和经济成本的增加等各种问题。对水利、太阳能和风能等再生能源的利用虽然好些，但往往要受自然条件和技术水平的限制，在相当一段时期还不能成为能源的主流。在对地球重力的利用方面，尽管有很多方案但由于难以解决重物下落后靠自然力往返至原高处的难题至今未见有成功的先例。

本发明的目的是要提供一种重力势能动力机以利用地球重力和浮力使多个重锤不断上下往返做功从而获取地球能量，缓解全球日趋严重的能源危机和环境污染。

本发明的目地是这样实现的，它的主要原理是利用地球引力将若干个整体比重小于或等于箱中液体比重的重锤(以下简称为锤)，从距地高位处依次被齿带上的凸起物所托活挂在上下纵向的位于液箱外的齿带上。当锤在上方受重力落至齿带上时，齿带拉动齿轮转动产生动力。在锤从上到下的过程中靠锤产生的动力或外力带动换块进出低液位箱和开闭闸门。当锤落至距地低位处后先进入低液位箱再通过高低两箱间的可控闸门进入高液位箱，然后通过液体的浮力将锤浮升至原高位处。锤被顶出或被捞出液箱后再移至齿带上，如此反复循环从而带动园轮转动做功。要做到这个循环，关键是要使锤进入低液位箱时箱内液体不能被挤出损失，只能暂时间接与锤替换位，待锤进高液位箱时要能在高液压下回位。根据以上原理和关键要求本发明主要有二大类型。这两大类型都是要使伸入低液位箱内以代替液体体积的物块即伸缩换位块(简称换块)，在出箱为锤腾出空间后能在高液压下回位，只是出箱和回位方式不同。第一大类是斜挡型，它是对换块在箱内部分制成斜面或弧面采用另一物块(以下简称主动块)上的斜面或弧面遮挡换块受压斜面，使换块在低液位箱内外伸缩出入时始终保持不受高液压的影响。第二大类是往复液压型。这类是采用往复液压方法，当换块要伸出箱外时利用高液位压出换块回位时再利用高液位将其压回箱。这一类有两种形式，一是无阀塞板式。它是靠至少两组高液位管的阀门轮换开闭对换块塞板正反面轮换施压使换块进出箱。二是带阀塞板式。本发明的两大类型都是低液位箱位于高液位箱的偏下方有闸口通往高液位箱。在闸口有多种形式的闸门以靠外力控制高低液箱的液体断通。在低液位箱外壁板的孔洞口连接有一段进锤管道，其一端通到低液位箱(以下简称低箱)内，在管端口上或可安有单向阀门或在进锤管道另一端有棘爪装置和内壁镶有密封材料，以防高低液箱连通时高液位箱(以下简称高箱)液体将锤顶回和液出。当上方锤下压下方锤通过进锤管道向低箱孔洞推进时，前锤进入管道其后面的锤紧随其后堵住洞口。前锤通过管道或顶开单向阀门或直接进入低液箱或压下杠杆托起换块以为自己腾出空间。然后通过外力控制机构开启高低液箱间的闸门使两箱液体连通，已进入低箱的锤便上浮至高箱上口。锤脱离低箱后再关闭闸门，这时下一个锤即可进入低箱。当锤上浮时已出箱的换块也回位。锤浮至高箱上口时被多个锤自顶出或被上移锤装置从液体中移出至箱外齿带的凸起物上。第一类斜挡型的主动块上或连接有吸磁材料或连有杆状物伸出箱外与现有技术中的往复运动机构连接并受外力作用，主动块在做往复运动时其斜面推动换块进出低箱。斜挡型还可以有另种形式即换块斜面为弧面与凸轮式的主动块轮面向贴。凸轮轴伸出低箱与转动机构连接受外力作用转动使换块进出。第二类的无阀塞板式是在换块伸出低箱外部分有大于其截面积的塞板，它穿入直接或间接固定在地上封闭的筒状物内(以下称液压筒)与筒内壁无间隙滑配不漏液。在筒壁上位于塞板上和下面两方向上有开口，口上连接有筒管。在筒管内或外壁面上穿套有可轴向运动的管状物称高液位管(以下简称高管)。该管两端间有阀门，当需使换块伸出低箱时用外力开启塞板下面高管的阀门同时关闭另一高管的阀门。当需使换块回箱时将两个高管的阀门开闭程序互换或全开即可。此形式也可只要塞板上面的高管，塞板下面不要而靠换块在箱内下端被杠杆托起，但液压筒内塞板下面应与大气相同。第二种带阀塞板式主要是换块塞板上有单向活动阀门。在塞板上面液压筒壁板上开口有带阀门的上高管穿入并可轴向运动。该管下端与塞板连接壁板上并有出液口。在塞板下面的液压筒壁有开口其上有带阀门的高管称下高管。上和下两高管上部之间可有管将它们内通连接。换块在低箱内部分与杠杆的一端活动式相接，杠杆另一端对向进锤管口，杠杆两端之间有支点。本发明在使用时所有液箱和高管内均注满液体。带阀塞板使用时当锤进入液箱压下杠杆一端同时换块塞板被低箱内的杠杆另一端上抬时阀打开同时关上高管的阀门，塞板上面的液体通过阀被挤至塞板下面，压下的液体又将塞板下已关闭阀的下高管顶起。换块需回低箱时将上下两个高管上的阀打开高液压即将塞板和换块压回低箱，同时塞板下的液体也被压进下高管然后又从下高管上端流向上高管。本形式还需有泄压箱和与其他阀门开闭程序相反的泄压阀。在锤进入低箱前需先开泄压阀泄压然后锤才能进，高低箱液连通前先关泄压阀。本发明中所有的开闭阀的动力均可是现有技术中的各种能源和锤下落的重力，各种传力机构也均是现有技术中的各种往复、转动和连接等机械电子机构。以上二类的锤上浮到液箱上口时或被上移锤装置移至齿带上方或由下锤顶出至齿带上方。上移锤装置分为正反杠杆式或传送带式或转轮式等多种。上移锤装置安在液箱上口，当锤上浮至它开口朝下的孔洞内或贴靠到板上之后，采用外力使上移锤装置转动或移动将锤送至液箱外齿带的上部再进行下落开始下一个循环。也可用安装在液箱上口的传送带将锤移出。以上两类都需要将若干锤挂在上下往复的传力齿带上，每条齿带均套在一上一下至少两个齿轮和轴上，轴架在支架上。在齿轮和轴上再连接有输出动力的轮或轴。

本发明比现有的各种动力机具有的最大优点就是不用燃料，这自然就减小了各种成本和环境污染。

下面结合附图对本发明做具体说明。

图1是第一类斜挡型与高箱锤堵式闸门和正杠杆式上移锤器同图的整体示意图。图2是第二类往复液压型中带阀塞板式和高箱园轮式闸门和反杠杆式移锤器共同示意图。图3是第二类往复液压型中无阀塞板式和高箱往复平板横推式闸门和多锤自顶移锤方式示意图。图4是斜挡型中凸轮形主动块与换块相配示意图。图5是斜挡型中浮箱形主动块与换块相配示意图。图6是斜挡型中外力带动低箱内主动块的若干种代表方式示意图。图7是带阀塞板的结构示意图。图8是高低箱间的转板交错式闸门示意图。图9是分开式换块传力示意图。图10是可变换体积的换块示意图。图11是转轮式上移锤器示意图。

各图中1是齿轮轴或孔套，2是齿轮。3是传力齿带。4是齿轮支架。5是液箱。6是液体。7是重锤，它是任意形状的比重小于或等于液体比重的物块。本说明为圆柱锥形。8是任意形状的传力齿带凸起物。9是现有传统技术中的各种往复或转动或连动连接机构和驱动力。各图中支架4可以是独立的任意形状的杆或板块的组合物，也可是液箱的壁板，只要能将轴架起固定即可。本发明例多是利用液箱壁板。齿轮2的中心孔或轴套在圆轴1或孔上，齿带3挂套在轮2的齿上。其每隔一段距离连接有一物块8。齿轮轴架在支架4上。本发明例中的齿轮齿带均是成对使用，这样锤运动稳定，本例示意图中只能看到一条。齿轮齿带也可不成对使用，锤挂在齿带两边。液箱5可以是任意形状的多面体箱或管状物，它分为低箱和高箱两部分。10是换块，它是任意形状的物块，可以是一个整体也可以是分开成两块以上。分开间传力可用液压或软、硬杆等现有技术中的各种传力方式见图9。此图是对块10液压和软硬杆传力方式的两个例子示意。图9中的14是只留两个口的封闭容器，它可固定在箱5外的任何地方。块10一部分在箱5内外与14的口无间隙滑配为锤7进出箱5而伸缩。块10另一部分在14的另一口滑配，两部分块10之间可通过液体传力。另一例是在两块间用软轴或杆15连接(见图9中虚线部分)。换块10除可在低箱内外部分进出外还可在液体中变换体积，它变换体积的方式是使换块分为至少两部分见图10中的定块11和动块12。它们的互配形式是外动内定。动定两块内外表面间无间隙滑配互相伸缩以改变它们在液体中的体积达到抽液的目的。定块是形状为任意的物块本例为柱状上有通气孔13，动块一面有孔穿入定块上可往复运动。本发明第一和第二类中开关闸门的动力，可以是本说明中讲述的利用重物和锤受重力作用产生的动力做功或其他外力。其它未详述的外力均是指现有传统的燃料动力和现有技术中的往复、转动、连接等机械结构结合的装置。因此本说明中不专门详述仅以外力9表示。各图中的低箱是任意形状的容器位于高箱的下方或偏下方。其壁面的开口16上连接有内侧有密封材料17的进锤管道18，在18的上端或内壁面有现有技术中的各种棘爪或棘齿装置19，其或固定在18上或固定在箱5上，棘齿牙在锤7上，两者相互配合使锤7只能向一个方向前进。如不用装置19也可在管道18的下口安一道单向阀门20其只能向下开。在高箱与低箱之间有可控闸门21以用外力9进行开闭。门21可有多种形式如图1的锤堵式图2的园轮式图3的往复平板横推式和图8的转板交错式等。图2所示的门21是圆轮式，即一个圆柱或圆球体或其它柱形体22，其两端面各有同心轴或孔23架在箱5内安有的孔架或轴架24上，使21可转动。轴23至少有一根可从箱5壁板伸出向外使外力9可通过轴23转动轮22。在轮22的中部有一个轴线与轮22的轴线垂直的通孔25。在轮22下方有凹形或其它形状的孔口26，其凹形与轮22接触面配合严密不漏液。口26穿通高低液箱间的隔板。当孔25转动不同角度即可使高低液箱间或通或闭。图1中的闸门是锤堵式闸门，闸门是靠锤7自身来做，高低液箱通道口26的口径截面积与锤7的截面积形状相同稍小。当锤7通过时可被轻卡住。用一根管将高箱与低箱直接内通连接并在管上连接阀门27。当阀27开启时高低液箱液体直接连通压力也连通，使卡在口27上的锤7受浮力加大上浮，下一个锤7上来时阀27关闭锤7又被卡堵在口26处。图3中往复平板横推式闸门是一块板状物28盖在口26上，靠伸出箱5外的杆以受外力9使板状物在口26上往复运动使高低液箱通断。图8中转板交错式门29是通过轴或孔30可转动的板状物。杆31与门29连接其另一端从箱5壁板上的孔32伸出箱5外以受外力9使门29转动。门29盖在高低箱间隔板的开口26上，当门29转动一定角度时可使口26通或闭。上移锤装置主要有正反杠杆、转轮式和传送带式等多种。图1中是正杠杆式，它是由任意形状的长板状物称捞锤板33，其板上通过支点孔或轴34与固定在箱5上口的支架35上的轴或孔36穿套可转。板33一端插入箱5的液体中另一端伸到箱外被外力9作用。当锤上浮到板33前时外力9向下锤即被捞出送至位于带3斜上方的轨道37上。使锤7可沿轨37滑至带3上。轨道37是任意形状的杆板状物与箱5或其它地上物连接。图2中38是反杠杆式的捞锤板。它的安装结构与图1相同只是反向，锤出箱后顺板38另一端滑出。图11中捞锤板是园转轮39座在箱5上口，其轮面垂直有孔洞40对向液体，当锤浮上进孔40后轮即被外力转动一定角度使锤落至轨37上。另外捞锤还可用传送带伸进液体中将锤带上，由于是传统技术本说明不单用图示。第一和第二类也可不用上移锤器而用顶浮法使若干下锤7将上锤顶出箱5上口落至轨道37上见图3。图1中换块10伸进箱5的部分截面是斜面，它与任意形状的带有斜面的物块称主动块41上的斜面相贴。块41可放在低箱内的滑轨板42上定位滑动，块41既可两端从箱壁板的孔洞伸出又可完全浸入低箱内本说明以块41完全浸入箱内为例说明。在块41上连接有杆或绳43并从箱壁板的孔洞44中伸出与9相接。另在块41与绳43相反方向连接或穿套有回位弹簧45，它的另一边直接或间接与箱板固定。块41也可不用弹簧而采用重物回坠或磁铁相斥或外力9推回或锤压浮箱式块41(见图5)等办法使块41回位。重物回坠是在块41上连接绳46，其从定滑轮47上绕过向下并连挂上重物48。磁铁相斥是在块41被9拉出方向上连接磁铁49，与其相对的箱板上也连有同极相对的磁铁。块41也可采用在箱内受锤重力压动往复的方式如图5中所示，图5中块41是比重小于液体的浮块，其侧面有斜面与块10的斜面相贴。块41还可不用往复方式而用转动方式如图4所示。图4中50是能转动的凸轮固定在低箱内，其轮外周面与块10的弧或斜面相吻合相贴。现有技术中使块41往复运动的外力拉动方式有多种如图6所示。图6中1所示的是园周变往复机构。2所示的是杠杆直压机构。3所示的是直压斜面机构。4所示的是磁铁推动机构。5所示的是液压推动机构。斜挡型在运行时块41被外力9作用往复或转动使块10在箱内外进出或在箱内变换体积。图2中带阀塞板51包括由至少两块叠套在一起的主板52和从板53组成的可分离式塞板54和在板上安有使板上下面可通断阀门的独块塞板55。本说明书以板54为例见图7。主板52与块10的箱外部分连接，它的外周面或为上大下小的斜面或为上大下小的台阶状。为表清楚，图2中将板54示为左右两部分，每部分表示一种形状。从板53内周与主板52外周形状互配吻合密闭不漏液。主板下面或块10上连接有若干物挡块56，其形状是任意并与从板下面有一定距离。主板上动时通过块56拉动塞板同动。从板53外周与固定在箱5上或地上的封闭筒状容器称液压筒57的内壁面无间隙滑配不漏液。筒57下壁面有口58可使块10能穿入。另在筒57的上壁面有口59，至少一根高液位管60从口59穿入与主板52的上板面连接并在管60壁上有开口，以使管内的液体能与筒57内相通。在管60伸出筒57外部分安有阀门61以控制管60内上下部液体的通断。在筒57下部开有一孔口62并连接一段管63。在管63内或外壁面无间隙滑配穿套至少一根高液位管64，并在管64上也安有阀门65以控制管内上下液体间的通断。块10伸入低箱内与杠杆的一端活动式相接。本例需在低箱内有力的连动装置66，其由杠杆67、支架68和轴69组成。杆67是截面形状为任意的杆状物。支架68是任意形状的物块并固定连接在低箱内。杆67两端之间适当位置有孔或轴与支架68上的轴或孔配合，它们也可共穿过轴69使杆67可转动。杆67另一端位于进锤管道18的下口。图2中70是泄压阀门，它与低箱壁板孔口71内通连接。当门21关闭后锤7进入低箱前因箱内存有压力要靠外力9开阀泄压，门21开时阀70关闭。另在阀70上端口连接有储液箱72。其为中空容器其上另开有通气孔73。使用时锤进入低箱时压下杠杆，同时杠杆另一端抬起块10主板52也向上抬，此时主从两板分开板54上面的液体即被压并从两板间的缝口下流，又将管64顶起。此时管60和64上的阀门都是关状。当需块10回位时外力打开阀60和64，高液压即将块10压回同时板54下的液体被压向管64。另有一根管在管60和64上端将管60和64内通连接，板54下的液体可从管64上部流向管60上部。图3中74是无阀塞板，它是一块面积大于块10截面积的板状物，其与块10一端连接。其外周面与封闭容器液压筒75内壁面无间隙滑配。筒75也固定在箱5外的地方。在筒75位于板74上面的部位有开口76，其上也内通连接有一段管77。另有一长管78其与管77的配合与图2中的管64和63结构作用相同，管78上也有阀79。在筒75下部位于板74下面方向也开有孔口80。另有管81与孔口80内通连接，管81中有阀门82以控制管81内液体的断通。在筒75下壁面有口83。块10的外周面可与口83内壁面无间隙滑配。块10另一端伸入低箱内。图3与图2不同的是低箱内不用杠杆机构和泄压装置。运行时当需块10伸出低箱时开管81上的阀82关阀79，当需块10回位时开阀79。本发明各图中84是第一和第二类中套连在轴1或齿轮2上的传能轮以便传动机构输出动力。

Claims (3)

1. 一种重力势能动力机，其特征在于；轮轴(1)、齿轮(2)和齿带(3)位于箱(5)的侧壁边，齿带上有凸起物(8)，锤(7)是任意形状的整体比重小于或等于箱中液体比重的物块，低液位箱位于高液位箱(5)的下方或偏下方，两箱(5)和高液位管内有液体(6)，低液位箱壁面上有开口(16)并连接有进锤管道(18)，在管道(18)上或有现有技术中的棘爪或棘齿装置(19)或有各种形式的单向阀门，低液位箱与高液位箱(5)之间有各种能使这两箱之间液体通或断的可控闸门(21)，在低液位箱内或有主动块(41)和换块(10)互相吻合相贴并能运动的斜挡型或有往复液压型中的两种形式等能使换块在低液位箱内外进出或是换块在箱内能减小体积并可在高液压下回位的装置，现有技术中的各种往复或转动或连接的机构方式和动力(9)能使块(41)往复运动或转动。

2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于；正反杠杆式或转轮式或传送带式上移锤器位于高液位箱(5)上口，齿带(3)斜上方有滑轨道(37)，轴(1)或轮(2)上连接有传能轮(84)。

3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于；换块(10)如分开成两块以上可用液压或软、硬杆等现有技术中的各种传力方式传力。

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