CN101892941A - 利用浮力及做功特征获得液体内能量的方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种利用浮力及做功特征获得液体内能量的方法与装置，属于获得能量的方法与装置。获得能量的装置：密封条一侧与壳体连接为一体，密封条的另一侧与潜体紧配合，并可以相对运动，在壳体的下端有进液口，浮体与轴连接为一体，轴或者外壳连接能量转换器。获得能量的方法：液体中处于悬浮状态的潜体，利用“失重”的特性，以及潜体对外做功为零、被排开的液体势能变化的现象，使潜体始终处于从“失重”状态向重力场转动，不断的获得能量，并通过机械能的方式传递得到应用。优点：将液体中没有被利用的内能，通过液体、潜体和转轴的组合转换为机械能，发掘出了被搁置的新能源，成功地与通用技术衔接使应用变得方便。

Description

利用浮力及做功特征获得液体内能量的方法与装置

技术领域

本发明涉及一种获得能量的方法与装置，特别是一种利用浮力及做功特征获得液体内能量的方法与装置。

背景技术

众所周知，浸没在水中的物体具有“失重”特征，物体在水中做向上下运动时，物体相对外界的做功为零，即物体在液体中作上下运动时能量是守恒的；被物体排开的液体会相对向上下运动，这时液体的势能在变化，说明水的内能在变化，并且是物体在水中运动时，对外表现为能量守恒以外多余的能量，只是不对外做功而已，与物体内的电子不断作动能和势能转换有些相似。作上下运动的物体能量是守恒的，而被物体排开的液体根据伯努利方程其位能在不断的变化，同样物体在液体中的位置发生变化时，物体受到的压力在变化，物体的内能也会变化，因此都说明液体中存在一个以内能形式存在的多余的能量。

对于这个在液体中以内能形式存在的多余的能量，目前没有具有实用性的办法提取出来供人们使用。

发明内容

本发明的目的是要提供一种：具有实用性的，将液体中存在的内能转换成机械能而获得能量的利用浮力及做功特征获得液体内能量的方法与装置。

本发明的目的是这样实现的：获得能量的装置：包括潜体、密封条、壳体、轴和液体，密封条一侧与壳体连接为一体，密封条的另一侧与潜体紧配合，并可以相对运动，在壳体的下端有进液口，浮体与轴连接为一体，轴或者外壳连接能量转换器。

所述的潜体为1/4圆桶体，在圆心处连接轴。

所述的壳体为半圆形桶体，或者为方形桶体，或者为矩形桶体，密封条连接在壳体的等分处，并等分壳体，壳体的一半为液体密封室，一半为与空气连通室，在壳体的液体密封室和空气连通室的底端各有一个进液口。

所述的能量转换器是能存储潜体产生的机械能并以机械能形式输出的装置，是发电机、储能气缸、提升泵或者弹簧机构。

获得能量的方法，具体步骤如下：

步骤一：将潜体放入至壳体内，并位于壳体的液体密封室的一侧内，潜体受密封条密封，液体的密度与潜体的密度相同，壳体的另一侧为空气连通室与大气相通；

步骤二：将压强为P的液体通过进液口输入至壳体的液体密封室内，液体对潜体施加水平方向作用力F，潜体在输入的液体的作用力F的作用下向壳体的空气连通室一侧空间旋转，脱离液体浮力的潜体的自重在重力的作用下做功为Wg，即在重力场中旋转做功，轴与潜体一起旋转，潜体完全从液体密封室转至空气连通室，做功完成，潜体向外做的功Wp及Wg输入能量转换器。

步骤三：液体对潜体做功完毕后，将液体密封室内的液体从进液口排空，排出液体时获得能量W1，液体密封室变成为空气连通室，同时将潜体获得的能量Wp通过能量转换器施加给返回的液体得到W1+Wp＝W液体能量恢复；液体能量损失由潜体获得的Wp补偿，使液体能量守恒不变。

步骤四：将原液体密封室关闭变成为空气连通室，把原空气连通室打开变成为液体密封室，把恢复能量的液体通过进液口输入到潜体所在的液体密封室，对液体密封室内的潜体做功，潜体回到重力场中，在重力的作用下旋转，再次获得一个Wg，重复上述步骤，不断往复循环。

其中：P为压强；Wg为潜体重力做功产生的能量；Wp为潜体受液体压强做功产生的能量；W1为液体排出时产生的能量。

有益效果：由于采用了上述方案，通过对液体中处于悬浮状态的物体，即潜体，运动时液体内能变化的分析，利用重力是铅垂向下的保守力、浮力是铅垂向上的保守力使潜体具有“失重”的特性，以及潜体对外做功为零、被排开的液体势能变化的现象，通过将潜体变成液体使能量在不同形式间转换、被排开的液体变成固体即潜体，便于机械能传输的方法，并使潜体从“失重”状态向重力场状态运动来获得一个多余的内能。通过液体的注入和排出，使潜体始终处于从“失重”状态向重力场转动，因而可以不断的获得能量，并通过机械能的方式传递得到应用。液体中的内能被以机械能的形式转换应用，达到了本发明的目的。

优点：潜体不仅受到液体的浮力而且还受到水平推力；潜体总是从液体中向空间转动，将液体中没有被利用的内能，通过液体、潜体和转轴的组合转换为机械能，不仅发掘出了被搁置的新能源，也使其成功地与通用技术衔接使应用变得方便。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构图。

图2为图1的A-A剖视结构图。

图3为实施例2的结构图。

图4为实施例2的侧视结构图。

图5为实施例3的结构图。

图中，1、轴；2、潜体；3、密封条；4、出气管；5、壳体；6、进液口；7、轴承架；8、支架；9、阀门；10、浮体；11、浮筒；12、连管。

具体实施方式

实施例1：获得能量的装置：包括潜体2、密封条3、壳体5、轴1和液体，密封条3一侧与壳体5连接为一体，密封条3的另一侧与潜体2紧配合，并可以相对运动，在壳体5的下端有进液口6，进液口和出液口为同一个口，潜体2与轴1连接为一体并同步转动，轴连接能量转换器。

所述的潜体为1/4圆桶体，在圆心处连接轴。

所述的壳体5为半圆形桶体，密封条3连接在壳体的等分处，并等分壳体5，壳体5的一半为液体密封室，一半为与空气连通室，在壳体5的液体密封室和空气连通室的底端各有一个进液口6，在壳体上项端有出气管4。在潜体所在的液体密封室内充满液体，潜体的密度与水的密度相同。

所述的密封条是位于潜体、轴和壳体之间的条形、圆形组合体，密封条将潜体、轴和壳体相密封。

所述的能量转换器是接收潜体做功并以机械能的方式输出的机构，为储能气缸机构。

获得能量的方法，具体步骤如下：

步骤一：将潜体放入至外壳内，并位于外壳的液体密封室的一侧内，潜体受密封条密封，外壳的另一侧为空气连通室，通过排气阀与大气相通，能量转换器与轴和液体连通。

步骤二：向能量转换器预先贮存能量W。能量转换器向液体施加能量W，将压强为P的液体通过进液口输入至壳体的液体密封室内，液体对潜体施加水平作用力F，潜体在输入液体的作用力F的作用下向壳体的空气连通室一侧空间旋转，脱离液体浮力的潜体的自重，在重力的作用下做功为Wg，即在重力场中旋转做功。轴与潜体一起旋转，潜体完全从液体密封室转至空气连通室，单程做功完成。潜体向外做的功Wp及Wg输入能量转换器。

步骤三：液体对潜体做功完毕后，将液体密封室内的液体从进液口排空，液体排出时获得能量W1输入能量转换器，液体密封室变成为空气连通室，能量转换器总计获得能量Wg+(Wp+W1)＝W+Wg。

步骤四：将原液体密封室关闭变成为空气连通室，把原空气连通室打开变成为液体密封室，从能量转换器取能量W再施加给液体，液体通过进液口输入到潜体所在的液体密封室，对液体密封室内的浮体做功，潜体回到重力场中，在重力的作用下旋转，再次获得一个Wg，重复步骤二、三、四不断往复循环。

其中：P为压强；Wg为潜体重力做功产生的能量；Wp为潜体受液体压强做功产生的能量；W1为液体排出时做功产生的能量；

所述的能量转换器是能存储潜体和液体产生的能量并将能量转换为机械能的装置。

置于液体中的悬浮状态的潜体，受到液体压强作用被施加一个向空间(重力场)的推力，推动潜体旋转来获得质量重力做的功。通过交换注、排水的方式转换空间的位置，使潜体始终处于“失重”状态，往复循环潜体就不断的得到多余的能量，并通过机械能的方式传递出来。

潜体受力分析：一是液体压强P作用在弧面上的水平分力Fx＝P0+pghcAx用F表示，二是潜体受到的浮力，由于潜体密度和液体一样，所以液体对潜体不做功，可以不考虑。

根据潜体的受力情况，潜体受的水平分力F是从一个密封室向另一个密封室水平作用的，大小为水平方向的投影面积。潜体在F力的作用下从一个密封室，即液体密封室向另一个密封室，即空气连通室转动做功，并且F力的大小和方向在潜体转动过程中都不变。由于潜体自身有重量，所以潜体会受到2个力的作用旋转做功即液体压强产生的Wp和潜体质量重力产生的Wg。

液体的能量损失：因为潜体转动实际是活塞运动，原理和液压缸一样。当潜体的密度和液体的比重一致时，潜体重量不对液体做功，同样液体也不对潜体重量做功，根据能量守恒定律液体的能量损失等于液体对潜体做的功Wp。

设：液体的压强P为潜体的高度R即P＝R，潜体的密度和液体的比重为1，潜体的体积V。

液体获得能量做功：W＝RV  量值等于潜体的质量G

液体密封室中液体剩余能量：W1＝1/2RV

液体能量损失：Ws＝W-W1＝1/2RV

潜体受力做功：WP＝R-0/2V＝1/2RV  R-0/2为平均压强

潜体重量做功：Wg

W＝W1+Ws＝W1+Wp液体能量是守恒的

Wg就是多出来的固定能量，大小只与自身重量有关与液体压强P大小无关。

以上说明液体不对潜体重力做功，Wg大小不是液体转换的，而是重力引起的。也可以用反证法证明：如要把浮体再返回到液体中去，仅靠液体转换来的能量Wp是回不去的，因为还要克服潜体的重力，所以必须将Wg一起使用才能达到能量守恒。

同时说明如果要得到Wg，潜体就不能简单地向液体中返回，而是要利用液体能量可以守恒的特性，把液体排空就能得到Wg。由于Wg是从液体中“失重”状态到重力状态，多了一个重力加速度g获得的，因而在一个密封室和另一个密封室之间往复通入液体使潜体“失重”就可以不断获得Wg。

根据能量守恒定律任何能量都不会凭空产生，只能从一种形式转换为另一种形式。浸没在水中的物体做上、下运动时，物体对外做功为零能量是守恒的，而被物体排开的水也同时做上、下运动，但其势能在变化，说明水的内能在变化并且是个多余的能量，只是不对外做功而已，与物体内的电子不断作动能和势能转换有些相似。

要把被排开水的内能提出来，就要利用重力是铅垂向下的保守力、浮力是铅垂向上的保守力使物体具有“失重”的特性，并满足两个条件：一是将被排开的水(内能)变为固体形式以便于传递机械能，二是把物体变成水的形式以使其能量守恒，即：物体受到液体浮力做功的同时，被物体排开的液体同时独立做功，且大小与浮力相等方向与物体运动方向相反。

实施例2：在图3、图4中，装置由轴1、壳体5、潜体2、密封条3、密封支架8、轴承架7、液体组成。其中：密封条和密封条支架相连固定不动，潜体与轴连为一体同步转动，密封条与潜体和壳体紧配合并可以相对运动，轴和外壳都连接能量转换器。

所述的壳体为方形桶体。所述的能量转换器是发电机构。潜体的密度大于水的密度。

方法：

步骤一：壳体内注满液体，并向能量转换器预先贮存能量W。

步骤二：，潜体弧面在液体压力的作用下向空间旋转，液位会下降，为了保持液位不变，能量转换器向壳体施加能量W使壳体旋转与潜体同步以保持水位。潜体旋转做功并通过轴输入能量转换器。

步骤三：将壳体和潜体反方向旋转到初始位置，潜体做功抵消为零，外壳做功产生能量输入能量转换器。

工作原理：向液体密封室注入液体到潜体顶部，潜体在液体压强的作用下向壳体外转动，为了保持水位始终处于潜体顶部，壳体要与潜体同步同向转动。由于密封条通过密封条支架把壳体和潜体隔离，使壳体和潜体都可以独立转动，潜体转出密封条时其质量重力逐渐增加，而潜体所受到的液体压强不变，因而潜体在液体推力和重力的双重作用下做功。密封条通过密封条支架固定不动来保持液位及潜体和壳体的密封，返回时即可壳体先旋转、潜体后旋转也可以同步转回，使装置初始位置。其它与实施例1同。

实施例3：在图5中，组成：由浮筒11、浮体10、连管12、阀门9组成，一侧有圆柱形浮筒，在圆柱形浮筒的最高端与大气相通；在圆柱形浮筒中有圆柱形浮体，另一侧有壳体，在壳体中有1/4圆潜体，在1/4圆潜体的圆心处有轴，在圆柱形浮筒的底部有连管与壳体底部的二个进液管连接，在二个进液管各连接一个阀门，为左阀门和右阀门，进液口和出液口为同一个口。

所述的壳体为矩形桶体；所述的能量转换器是弹簧机构。潜体的密度小于水的密度。

方法：

步骤一：开启左阀门，关闭右阀门，浮体向下运动将浮筒内的液体压入A液体密封室，潜体在液体压力作用下向B空气连通室旋转做功。

步骤二：液体密封室内的液体返回浮筒，同时将浮子获得的能量补偿给液体或潜体使液体能量恢复而守恒。

步骤三：关闭左阀门，开启右阀门向处于B室内的潜体做功，其他同上。不断循环改变空间状态，使潜体获得能量。

工作原理：原理为实施例1中液体压强P的一种提供方式，浮体向下运动时将浮筒内的液体压入液体密封室，浮体受到的浮力从1F到2F。当液体完全排入液体密封室后，浮体转入空气连通室，液体从液体密封室返回浮筒时，浮体受到的浮力从2F到0。本例是为了体现液体排开的潜体就是物体向上运动时排开的液体体积，把浮体改为活塞原理同上其它与实施1相同。

实施例4：所述的能量转换器是提升泵。

其它与实施1同。

Claims (5)

1.一种利用浮力及做功特征获得液体内能量的装置，其特征是：获得能量的装置：包括潜体、密封条、壳体、轴和液体，壳体和潜体之间有密封条，在壳体的下端有进液口，潜体与轴连接为一体，轴或者外壳连接能量转换器。

2.根据权利要求1所述的利用浮力及做功特征获得液体内能量的装置，其特征是：所述的潜体为1/4圆桶体，在圆心处连接轴。

3.根据权利要求1所述的利用浮力及做功特征获得液体内能量的装置，其特征是：所述的壳体为半圆形桶体，或者为方形桶体，或者为矩形桶体，密封条连接在壳体的等分处，并等分壳体，壳体的一半为液体密封室，一半为与空气连通室，在壳体的液体密封室和空气连通室的底端各有一个进液口。

4.根据权利要求1所述的利用浮力及做功特征获得液体内能量的装置，其特征是：所述的能量转换器是能存储潜体产生的机械能并以机械能形式输出的装置，是发电机、储能气缸、提升泵或者弹簧机构。

5.一种利用浮力及做功特征获得液体内能量的方法，其特征是：获得能量的方法，具体步骤如下：

步骤一：将潜体放入至壳体内，并位于壳体的液体密封室的一侧内，潜体受密封条密封，液体的密度与潜体的密度相同，壳体的另一侧为空气连通室与大气相通；

步骤二：将压强为P的液体通过进液口输入至壳体的液体密封室内，液体对潜体施加水平方向作用力F，潜体在输入的液体的作用力F的作用下向壳体的空气连通室一侧空间旋转，脱离液体浮力的潜体的自重在重力的作用下做功为Wg，即在重力场中旋转做功，轴与潜体一起旋转，潜体完全从液体密封室转至空气连通室，做功完成，潜体向外做的功Wp及Wg输入能量转换器；

步骤三：液体对潜体做功完毕后，将液体密封室内的液体从进液口排空，排出液体时获得能量W1，液体密封室变成为空气连通室，同时将潜体获得的能量Wp通过能量转换器施加给返回的液体得到W1+Wp＝W液体能量恢复；液体能量损失由潜体获得的Wp补偿，使液体能量守恒不变；

步骤四：将原液体密封室关闭变成为空气连通室，把原空气连通室打开变成为液体密封室，把恢复能量的液体通过进液口输入到潜体所在的液体密封室，对液体密封室内的潜体做功，潜体回到重力场中，在重力的作用下旋转，再次获得一个Wg，重复上述步骤，不断往复循环。

Images