CN101918702A - 生成可用能量的装置及相关方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及通过捕捉由任何数量的、在水中朝向表面移动的空气的能量并且利用所生成的能量从而生成能量的装置及相关方法。所述装置包括框架结构(102)，其上安装有可旋转的上驱动轮(106)和下轮(108)以及垂直的流体柱容器(108)。气体舱组件(112)的循环链(110)安装在上轮和下轮(106，108)上。这一循环链(110)经由容器(108)底部的密封口(118)垂直进入并且穿过流体柱容器(108)。随着气体舱组件(10)垂直穿过容器(108)中的流体(109)，缘于容器(108)中流体柱的高度而形成的组件(110)上的流体压力在组件(112)上产生向上的净浮力，以使得所述组件上升、生成使得轮(106，108)转动的动能。
Description
技术领域
本发明涉及电能量的生成，尤其涉及将经由水而上升的气泡中的动能转换为可用的电能。
背景技术
能源的成本及其有关问题使得可替代能源和可再生能源的需求愈发重要。现今，已普遍进行了针对不同能量生成方法的研究，涉及传统的使用风能、水能以及太阳能。这反映了因污染、矿物燃料耗尽等造成的气候变化的主要威胁，以及矿物燃料带来的环境、社会以及政治风险。
由在水中上升的空气所生成的动能是一种潜在的再生能源。由于空气的密度小于水，即一定体积的空气的重量小于相同体积的水的重量，因此空气在水中上升。水的密度大约是空气的1000倍。对于任何物体或物质，只要其重量小于它所取代的流体量的重量，那么就会浮在该流体上。
浮力系指由完全或部分浸没的物体周围的流体(即液体或气体)因该物体的顶部和底部之间的流体压差而产生的施加在该物体上的向上的力。向上净浮力等于由物体所取代的流体的重量的量值。这一净力使得物体浮起或者至少看上去变得更轻。
浮力对物体施加向上的力。这一力的量值等于所取代的流体的重量。因此，物体的浮力仅取决于两个因素：物体的体积，以及周围流体的密度。物体的体积越大且流体的密度越大，则受到的浮力越大。若不受限制且没有动力的物体的浮力大于其重量，则该物体会上升。其重量超过其浮力的物体会下沉。水中气泡的浮力使得气泡上升到表面。
发明内容
根据本公开的一个方面，揭露了生成能量的方法和装置。基本的方法包括首先通过将空气捕获入已导入水面下方的闭合管状舱组件中，而将空气之类的空间在流体的表面下方导入流体中。然后，通过流体施加在所述舱上的浮力使得所述舱上升。接着，允许流体中的所述舱上升到表面。为了生成能量，向上移动随之露出表面的所述舱组件中的动能被捕获，并且转换为可用形式的能量。
根据本公开的另一方面，揭露了一种从闭合在舱组件链并且被导入水柱或其他流体柱中的空气或其他气体来生成可用能量的装置。所述装置最好包括注入流体介质的垂直箱。经由这一流体介质，连接成循环链的一组舱组件经由所述流体柱的底部处的密封进口依次导入。所述舱组件上的浮力驱动所述组件链经由所述流体柱向上移动。所述组件循环链移出所述柱的顶部并且经过上轮，然后绕下轮而返回进入所述箱底部处的进口。
最后，将发电机附接至能量转换轴，以将移动组件的动能转换至可用能量。示范实施例中，能量转换机构包括垂直的流体柱、在流体柱外部的一对上下齿轮或滑轮、在所述轮之间延伸并且能够旋转所述轮的密封舱组件循环链；以及与其中一个轮连通的发电机，其中所述舱组件经由所述柱底部的流体密封口垂直穿过所述流体柱。所述舱组件替换所述流体，使得向上的浮力施加在所述舱循环链上，以使所述组件朝上移动，由此转动所述轮以使发电机转子生成可用电能。
附图说明
结合附图，参考下文的详述可最佳地理解本公开的前述方面和优点。
图1为根据本发明实施例的装置侧视图；
图2为图1所示装置的下部的侧视图；
图3为图1所示装置的组件循环链所采用的两对舱组件的分离侧视图；
图4为图3所示舱组件的剖视图。
具体实施方式
现参考附图，图1为根据本发明的装置实施例100的侧视图。装置100包括框架结构102，其上安装有可旋转的上驱动轮104和下驱动轮106，以及垂直流体柱容器108。空气舱组件112的循环链110安装在上驱动轮104和下驱动轮106上。这一循环链110经由流体柱容器108底部的密封口114垂直向上移动进入并且穿过流体柱容器108。
随着空气舱组件112的循环链110垂直移动经过容器108中的流体109，元件112上缘于流体压力容器108中的流体柱的高度而形成的流体压力在组件112上产生向上的净浮力，从而使得组件112向上移动。向上移动的组件112连接在一起，这样这一运动使得上驱动轮106和下驱动轮108转动。可将发电机(未示)附接至轮106和108的轴116中的至少一个，以将转动的轮106和108的动能转换为电能。或者，所述转动的轮可以以业界公知的技术直接将动力提供给其他设备。
空气舱组件112的循环链110在容器108的底部或者下部被导入。链110穿过具有一或多个低摩擦密封环部件120的入口密封件或者入口护套118，所述低摩擦密封环部件120在防止流体从容器108漏出的同时，使得施加在各舱组件112上的限制力或抵抗力为最小。
现参考图2，由装置100生成的净能量产生主要包括由施加在流体中的空气舱组件的浮力所产生的能量与所述链在入口护套118中穿行时的摩擦所消耗的能量之差。较佳地，这一入口护套118有两片分开的密封件120，这样随着护套118中的上组件112从该护套进入容器108，下密封环120防止流体泄露。护套118事先最好设有一组安装在护套118下方的导向辊119。在替代结构中还可使用单个的密封环120。所述密封环120可为橡胶制成的O形环，所述橡胶可为硅橡胶和其他与容器108中的流体109相容的合适材料。
现参考图3和4，各舱组件112具有中空的管状壁122，所述管状壁122具有弯曲的上部端盖124。从端盖124轴向延伸出具有孔128的连接舌126。上部端盖124的曲面是以孔128为中心的径向曲面。靠近管状壁122的另一端为底部端盖130。底部端盖130具有与上部端盖124的弯曲端面互补的弯曲端面，并且具有通向枢轴132的中心轴向盲槽。枢轴132固定至底部端盖130，并且穿过链110中下一组件112的连接舌126中的孔128。各组件112的底部端盖130与下一组件112的经连接的上部端盖124之间具有小的间隙134。这允许容器108中的流体力施加到各组件112的底部，这样，当组件112在容器108中的同时，通过容器108中的流体可在各组件112上施加正向净浮力。如图4所示，间隙134包括底部端盖130和上部端盖124中的供流体109注入的开口空间。
各轮104和106通过低摩擦轴承安装于其轴116上，以使所述轮上的摩擦力为最小。各轮106和104的外周边缘形状与舱组件112的外周边缘形状互补。或者，轮104和106的周部可具有与组件12上的互补凹槽相啮合的齿部或嵌齿，以使组件112的循环链110在流体109的容器108中进行高效的向上直线移动，从而使得轮104和106旋转。
各舱组件112最好由轻质塑料或者铝之类的金属制成，并且其上可涂有特氟龙(teflon)之类的低摩擦材料，以使得所述舱组件在穿过容器108中的流体109时的摩擦为最小。
容器108的形状最好为直柱，并且其截面可为矩形、圆形、或其他形状。容器108中的流体109可为水、矿物油、或其他液体。流体109还可为水银之类极重质液体，其可在进入流体109并且在其中上升的各舱组件112上施加极大的浮力。框架102如图所示可为开口的金属结构框架，也可为闭合结构，从而形成完全自包含结构。此外，轴116由结构框架102轴承支撑，并且各轴116经由现有的机构连接至电机或发电机，以利用由装置100生成的动能。
尽管上述说明含有很多细节，但这不应认为是对本公开的范围的限制，而是其实现的阐述。在此所揭露的处理和方法包括不同种类或所揭露的实施例的组合。因此，并不意欲以上述说明以任何方式来限制本公开的范围。权利要求的多个部分或权利要求本身可包含在根据本公开的教示包含权利要求的任何组合中。
Claims (20)
1.一种生成可用动能的方法，包括：
在液体介质的表面下方将至少一个含气的舱组件导入所述液体介质，其中所述组件连接至所述液体介质之外的轮；
允许所述液体介质中的所述舱组件经由所述介质朝向所述表面上升；
使得所述组件移出所述介质并且经过所述轮；且
使得所述舱组件返回至所述介质的所述表面下方的所述液体介质。
2.如权利要求1所述的方法，还包括设置用于所述液体介质的容器，所述容器具有闭合的底部，并且所述含气的舱组件的循环链进入所述容器的所述底部。
3.如权利要求2所述的方法，还包括设置第二轮，所述组件的循环链经过所述第二轮。
4.如权利要求3所述的方法，其中返回所述舱组件包括使得所述舱组件穿过所述容器的所述底部中的口。
5.如权利要求2所述的方法，还包括随着所述组件穿过所述口进入所述容器，环绕所述舱组件密封所述容器底部中的口。
6.一种生成可用动能的装置，包括
结构框架；
支撑在所述框架上的大致垂直的流体容器，所述容器含有流体；
含气的舱组件的循环链，所述组件的一部分穿过所述流体容器中的所述流体；
在所述容器外部可旋转地固定至所述框架的轮，所述组件的循环链经过所述轮，所述流体中的所述舱组件上的浮力藉此使得所述组件经由所述流体大致垂直地上升、穿出所述流体、然后绕所述轮移动，藉此使得所述轮旋转。
7.如权利要求6所述的装置，所述轮可旋转地安装在所述容器的上方。
8.如权利要求7所述的装置，还包括可旋转地安装在所述容器下方的第二轮，所述组件的循环链经过所述第二轮。
9.如权利要求7所述的装置，其中所述流体容器的底部形成为带有口，所述舱组件容纳于所述口并且穿过所述口以进入所述容器。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述口包括密封套以在允许所述舱组件经过而进入所述容器的同时防止流体从所述容器泄露。
11.如权利要求9所述的装置，其中所述密封套具有至少一个绕所述口设置的O形环密封件，当各所述舱组件穿过所述口时，所述密封件环绕各所述舱组件。
12.一种动能生成装置，包括：
框架；
垂直安装在所述框架上的细长流体容器，所述容器含有流体，并且具有底部和穿通所述底部的口；
在所述容器上方可旋转地安装至所述框架的上轮；
在所述容器下方可旋转地安装至所述框架的下轮；及
相互间隔的含气舱的循环链，所述循环链经由所述口进入所述容器、穿过所述容器中的所述流体、并且穿出所述容器的顶部，并且所述循环链围绕所述上轮的一部分并围绕所述下轮的一部分并且经由所述容器的底部返回至所述口，施加在所述舱组件上的流体浮力藉此使得所述组件经由所述流体上升，从而使得所述循环链的经过所述轮的运动在所述轮中产生旋转动能。
13.如权利要求12所述的装置，其中各舱组件包括：
中空的管状壁；
闭合所述管状壁的上端的弯曲上部端盖；
闭合所述管状壁的底端的底部端盖；及
支撑在所述底部端盖中的连接销，所述连接销与相邻组件的一部分结合。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述上部端盖具有从其轴向凸出的舌状部件。
15.如权利要求14所述的装置，其中各所述连接销与相邻舱组件的舌状部件结合。
16.如权利要求13所述的装置，其中所述底部端盖具有与相邻舱组件的所述弯曲上部端盖互补的弯曲形状。
17.如权利要求16所述的装置，其中所述底部端盖还包括中心槽，所述连接销穿过所述中心槽与相邻组件的所述部分结合。
18.如权利要求17所述的装置，其中所述相邻组件的所述部分为从所述相邻舱组件的所述弯面上部端盖轴向凸出的舌状部件。
19.如权利要求12所述的装置，其中穿过所述容器底部的所述口包括将所述舱组件容纳其中的密封套。
20.如权利要求19所述的装置，其中所述密封套包括一或多个密封件以防止流体在所述舱组件进入所述容器的同时从所述容器漏出。
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