CN107725267A - 用浮力输出动力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用浮力输出动力的方法，设置高液位储液室和低液位储液室，利用第一闸门控制两个储液室内的液体的连通和隔断，在低液位储液室内设有第二闸门，当第二闸门关闭时可将低液位储液室的上端敞口封闭，设置浮箱，通过控制液体进、出浮箱，使浮箱在两个储液室之间循环运动，在浮箱上浮的时候，利用浮箱拉动一个从动件，利用从动件输出动力。本发明的优点是利用浮力产生动力，不需要燃烧燃料，有利于保护环境。

Description

用浮力输出动力的方法

技术领域

本发明涉及利用液体浮力产生动力的技术。

背景技术

现有的动力输出装置大多依靠燃烧燃料，存在一定的环境污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种用浮力输出动力的方法，该方法不需燃烧燃料，有利于保护环境。

本发明是这样实现的：用浮力输出动力的方法，设置两个储液室，两个储液室分别为高液位储液室和低液位储液室，高液位储液室存放的液体的液面高度高于低液位储液室存放的液体的液面高度；

在两个储液室的底部，于两个储液室之间设置第一闸门，当第一闸门打开时，两个储液室的液体连通，当第一闸门关闭时，两个储液室的液体隔断；

两个储液室的上端敞口，在低液位储液室内设有第二闸门，当第二闸门关闭时可将低液位储液室的上端敞口封闭；

设有浮箱，用下述方法令浮箱在两个储液室之间循环运动：在第一闸门关闭的状态下打开第二闸门，将浮箱放入低液位储液室的液体中，令低液位储液室内的液体进入浮箱，使浮箱沉入低液位储液室的底部；在第二闸门关闭的状态下打开第一闸门，令沉入低液位储液室底部的浮箱经过第一闸门移动到高液位储液室的底部，然后恢复关闭第一闸门；在第一闸门关闭的状态下，打开第二闸门，并且令浮箱内的液体流回至所述低液位储液室，同时令空气进入浮箱，在液体从浮箱流出的过程中，令浮箱停留在高液位储液室的底部；当浮箱内的液体流出完毕后，令浮箱在高液位储液室内的液体的浮力作用下上浮到液面；从高液位储液室的敞口端取出上浮到液面的浮箱，并将浮箱送回至低液位储液室；在第一闸门关闭的状态下，再次打开第二闸门，再次将浮箱放入低液位储液室的液体中，令低液位储液室内的液体进入浮箱，此后不断循环重复上述过程，从而使浮箱在两个储液室之间循环运动；

在高液位储液室内设置可被浮箱拉动的从动件，在浮箱从高液位储液室的底部上浮到液面的过程中，利用浮箱拉动从动件，利用从动件输出动力。

作为其中一种实施例，所述的令低液位储液室内的液体进入浮箱的方法是，在所述浮箱上设置排气阀和进液阀，将所述浮箱放入所述低液位储液室内的液体中，打开该排气阀和进液阀，使液体进入所述浮箱，当所述浮箱沉入所述低液位储液室的底部后，关闭该排气阀和进液阀。

作为其中一种实施例，所述的令沉入低液位储液室底部的浮箱经过第一闸门移动到高液位储液室的底部的方法是，在所述低液位储液室的底部设置第一移动机构，由第一移动机构承接沉入到所述低液位储液室底部的所述浮箱，并且由第一移动机构带动所述浮箱移动。

作为其中一种实施例，所述的令浮箱内的液体流回至所述低液位储液室，同时令空气进入浮箱的方法是，在所述浮箱上连接两个自封式管道接头，在所述高液位储液室的底部设置与所述浮箱对接的进气管和排液管，进气管和排液管的与浮箱对接的一端连接有自封式管道接头，进气管的另一端与大气连通，排液管的另一端连通至所述低液位储液室，当所述浮箱经过第一闸门移动到所述高液位储液室的底部，并且关闭所述第一闸门后，令进气管和排液管的自封式管道接头分别与浮箱上的两个自封式管道接头对接，然后令浮箱内的液体通过排液管流回至所述低液位储液室，在液体从浮箱内流出的同时，空气经过进气管进入所述浮箱，当所述浮箱内的液体流回所述低液位储液室后，将进气管和排液管的自封式管道接头与浮箱上的两个自封式管道接头分离。

作为其中一种实施例，所述的令浮箱内的液体通过排液管流回至所述低液位储液室的方法是，用串联在排液管中的输液泵将浮箱内的液体抽回至低液位储液室；或者，将所述浮箱举高至高于所述低液位储液室内的液面高度，使所述浮箱内的液体在重力作用下流回所述低液位储液室。

作为其中一种实施例，所述的令进气管和排液管的自封式管道接头与浮箱上的两个自封式管道接头对接和分离的方法是，在所述高液位储液室的底部设置管道对接机构，管道对接机构与所述进气管和所述排液管的自封式管道接头连接，由管道对接机构带动所述进气管和所述排液管的自封式管道接头移动，使所述进气管和排液管的自封式管道接头与浮箱的两个自封式管道接头对接和分离。

作为其中一种实施例，所述的令浮箱停留在高液位储液室的底部的方法是，用电磁铁吸住所述浮箱。

作为其中一种实施例，所述的从高液位储液室的敞口端取出上浮到液面的浮箱，并将浮箱送回至低液位储液室方法是，设置第二移动机构和起吊机构，第二移动机构与起吊机构连接，起吊机构连接有可提起所述浮箱的挂接机构，由第二移动机构将起吊机构移动到所述高液位储液室的上方，由起吊机构通过挂接机构将所述浮箱吊起，然后由第二移动机构将起吊机构移动到所述低液位储液室的上方，由起吊机构放下浮箱，令所述浮箱落到所述低液位储液室的液体中，然后令挂接机构与所述浮箱脱离。

作为其中一种实施例，所述的利用从动件输出动力的方法是，以一个链条链轮机构中的链条作为所述从动件，在链条上设置牵引部，在所述浮箱从所述高液位储液室的底部上浮到液面的过程中，所述浮箱向上顶住牵引部，由牵引部拉动链条，利用链条带动链轮转动，在链条链轮机构中至少有一个链轮连接动力输出轴，动力输出轴伸出至所述高液位储液室之外，由链轮驱动动力输出轴转动。

作为其中一种实施例，所述的利用从动件输出动力的方法是，以一条竖立的杆件作为所述从动件，杆件设有牵引部，在浮箱从高液位储液室的底部上浮到液面的过程中，浮箱向上顶住牵引部，从而通过牵引部拉动杆件向上移动，杆件与一个转轮连接，利用向上移动的杆件带动转轮转动，转轮连接有动力输出轴，由转轮驱动动力输出轴转动。

本发明的优点是利用浮力产生动力，不需要燃烧燃料，有利于保护环境。

附图说明

图1是可用于实施本发明方法的一种系统结构示意图；

图2至图9是用图1所示系统实施本发明方法的动作过程示意图；

图10是链条链轮机构的另一实施例的示意图；

图11是用导轨约束浮箱的示意图；

图12是可用于实施本发明方法的另一种系统结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面参照附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。本发明所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅用于名称的区分。

用浮力输出动力的方法如图1所示，设有两个储液室，两个储液室分别为高液位储液室2和低液位储液室3。高液位储液室2存放的液体4的液面高度高于低液位储液室3存放的液体5的液面高度。所述液体4、5是同一种液体，可以是但不限于水。在两个储液室2、3的底部之间设置第一闸门6，当第一闸门6打开时，两个储液室2、3的液体4、5连通，当第一闸门6关闭时，两个储液室2、3的液体4、5隔断。两个储液室2、3的上端敞口。在低液位储液室3内设有第二闸门7。当第二闸门7关闭时，可将低液位储液室3的上端敞口封闭。

设有浮箱8，并且用下述方法令浮箱8在两个储液室2、3之间循环运动：如图2所示，在第一闸门6关闭的状态下打开第二闸门7，将浮箱放入低液位储液室3的液体5中，使液体5进入浮箱8，当浮箱8沉入低液位储液室3的底部后，如图3所示，在第二闸门7关闭的状态下打开第一闸门6，令浮箱8经过第一闸门6移动到高液位储液室2的底部。接着如图6所示，在第一闸门6关闭的状态下，打开第二闸门7，并且令浮箱8内的液体流回至低液位储液室3，同时令空气进入浮箱8。在液体从浮箱8流出的过程中，令浮箱8停留在高液位储液室2的底部。当浮箱8内的液体流出完毕后，如图7所示，令浮箱8在高液位储液室2内的液体4的浮力作用下上浮到液面。然后如图8至图9所示，从高液位储液室2的敞口端取出上浮到液面的浮箱8，并将浮箱8送回至低液位储液室3。从图7到图9的过程中，第二闸门7即可以是打开的也可以是关闭的。接着重复图2所示的步骤，在第一闸门6关闭的状态下再次打开第二闸门7，将浮箱8再次放入低液位储液室3内的液体5中，令低液位储液室3内的液体5再次进入浮箱8。此后不断循环重复上述过程，使浮箱8在两个储液室2、3之间循环运动。

如图1所示，在高液位储液室2内设置由链条9和链轮10组成的链条链轮机构。以链条9作为可被浮箱8拉动的从动件。在链条9上设置牵引部26，在浮箱8从高液位储液室2的底部上浮到液面的过程中，如图6至图7所示，浮箱8向上顶住牵引部26，由牵引部26拉动链条9，利用链条9带动链轮10转动。在链轮10上连接动力输出轴11，动力输出轴11伸出至高液位储液室2之外，由链轮10驱动动力输出轴11转动，从而实现动力输出。不限于一个链轮10连接动力输出轴11，链条链轮机构中的多个链轮都可以分别连接动力输出轴。为了让牵引部26能够返回到高液位储液室2的底部，如图1所示，在链条9的末端连接有配重27。当浮箱8如图9所示离开高液位储液室2后，依靠配重27拉动链条9，使牵引部26返回到高液位储液室2的底部。链条链轮机构也可以采用图10所示的链条循环行走的结构，在链条9上连接多个牵引部26。当其中一个牵引部26被浮箱顶至上方时，另一个牵引部26刚好位于高液位储液室2的底部，为迎接下一次浮箱的到来做好准备。

为了让动力输出轴11只朝单一方向转动，可在动力输出轴11与链轮10之间安装单向轴承。只有当链条9被向上浮动的浮箱8拉动时，链轮10才带动动力输出轴11转动，当链条9朝相反方向运动时，链轮10在动力输出轴11上空转。

动力输出轴11可以直接连接在链轮10上，也可以在动力输出轴11与链轮10之间连接齿轮变速机构，链轮10通过齿轮变速机构带动动力输出轴11转动。

作为最佳实施方式，如图1所示，在浮箱8上设置排气阀12和进液阀13，当浮箱8如图2所示放入低液位储液室3内的液体5中时，打开排气阀12和进液阀13，使液体5进入浮箱8，当浮箱8沉入低液位储液室3的底部后，再关闭排气阀12和进液阀13。排气阀12和进液阀13可以采用现有的机械触碰式阀门，或者电控式阀门。如果采用机械触碰式阀门，可以在低液位储液室3的底部设置用于触碰阀门的凸块。当浮箱8沉入低液位储液室3的底部后，所述凸块刚好与排气阀12和进液阀13碰触，从而使排气阀12和进液阀13打开。当排气阀12和进液阀13随着浮箱8的移动而离开凸块后，排气阀12和进液阀13在自身内部弹簧的作用下自动关闭。如果排气阀12和进液阀13采用电控式阀门，则可以采用位置传感器来监测浮箱8的位置，当浮箱8沉入低液位储液室3的底部后，通过电信号控制排气阀12和进液阀13开启，当浮箱8离开低液位储液室3后，通过电信号控制排气阀12和进液阀13关闭。

作为最佳实施方式，如图1所示，在低液位储液室3的底部设置第一移动机构14。如图2至图3所示，由第一移动机构14承接沉入到低液位储液室3底部的浮箱8，并且由第一移动机构14带动浮箱8经过第一闸门6移动到高液位储液室2的底部。第一移动机构14可以采用但不限于丝杆螺母机构或者齿轮齿条机构。

作为最佳实施方式，如图1所示，在浮箱8上连接两个自封式管道接头15、16，在高液位储液室2的底部设置与浮箱8对接的进气管17和排液管18。进气管17和排液管18的与浮箱8对接的一端分别连接有自封式管道接头19、20。进气管17的另一端与大气连通，排液管18的另一端连通至低液位储液室3。如图5所示，当浮箱8移动到高液位储液室2的底部，并且第一闸门6处于关闭的状态下，令进气管17和排液管18的自封式管道接头19、20分别与浮箱8上的两个自封式管道接头15、16对接。接着，用串联在排液管18中的输液泵21将浮箱8内的液体抽回至低液位储液室3。或者也可以不用输液泵21，而是采用将浮箱8举高至高于低液位储液室3内的液面高度的方法，使浮箱8内的液体在重力作用下流回低液位储液室3。在液体从浮箱8流出的同时，空气经过进气管17自然进入到浮箱8。当浮箱8内的液体流出完毕后，将进气管17和排液管18的自封式管道接头19、20与浮箱8上的两个自封式管道接头15、16分离。所有自封式管道接头15、16、19、20自动封闭。所述自封式管道接头可以采用市售成品，或者采用与浮箱8上的排气阀12和进液阀13相同结构的阀门，以机械控制或者电信号控制的方式来控制接头的封闭与开启。

作为最佳实施方式，如图1所示，在高液位储液室2的底部设置管道对接机构22，管道对接机构22与进气管17和排液管18的自封式管道接头19、20连接。如图4至图5所示，由管道对接机构22带动进气管17和排液管18的自封式管道接头19、20移动，使进气管17和排液管18的自封式管道接头19、20与浮箱8的两个自封式管道接头15、16对接。当浮箱8内的液体流出完毕后，由管道对接机构22带动进气管17和排液管18的自封式管道接头19、20移动，使进气管17和排液管18的自封式管道接头19、20与浮箱8的两个自封式管道接头15、16分离。管道对接机构22可以采用但不限于丝杆螺母机构或者齿轮齿条机构。

作为最佳实施方式，可在高液位储液室2的底部设置浮箱锁定机构。当浮箱8与进气管17和排液管18对接的时候，由浮箱锁定机构将浮箱8固定，当浮箱8内的液体流出完毕，而且浮箱8与进气管17和排液管18分离后，由浮箱锁定机构释放浮箱8。浮箱锁定机构可以采用电磁铁。如果浮箱8不具有导磁性，可在浮箱8上固定铁片等导磁体。

作为最佳实施方式，如图1所示，设置第二移动机构23和起吊机构24，第二移动机构23与起吊机构24连接。起吊机构24的吊绳连接有可提起浮箱8的挂接机构25。如图8所示，当浮箱8上浮到液面上时，由第二移动机构23将起吊机构24移动到高液位储液室2的上方，并且由起吊机构24通过吊绳和挂接机构25将浮箱8吊起，然后如图9所示，由第二移动机构23将起吊机构24移动到低液位储液室3的上方，接着如图2所示，由起吊机构24放下吊绳，令浮箱8落到低液位储液室3的液体5中，然后令挂接机构25与浮箱8脱离。第二移动机构23可以采用但不限于丝杆螺母机构或者齿轮齿条机构。起吊机构24可以采用但不限于卷扬机。第二移动机构23与起吊机构24、挂接机构25还可以组合成一种组合构件，例如机械手。挂接机构25可以采用但不限于电磁铁。

为了保证浮箱在升降过程中能够准确到达预定位置，可以采用导轨28来约束浮箱的运动轨迹。图11是浮箱与导轨28配合的一种实施例。从浮箱8的俯视方向看，浮箱8的四个角带有凹口，四条导轨28分别位于四个凹口内，起到约束浮箱8运动轨迹的作用。图11中看到的轨道28是轨道的横截面。

本发明方法除了可以用图1所示的系统来实现外，还可以用图12所示的系统来实现。图12所示的系统结构与图1所示的系统结构基本相同，图12中的与图1相同的标号表示的是功能、结构相同的零部件。图12与图1的不同之处仅在于取消了链条链轮机构，以一条竖立的杆件29作为可被浮箱8拉动的从动件。杆件29设有牵引部26。在浮箱8从高液位储液室2的底部上浮到液面的过程中，浮箱8向上顶住牵引部26，从而通过牵引部26拉动杆件29向上移动。杆件29与一个转轮30连接。利用移动的杆件29带动转轮30转动。转轮30连接动力输出轴11，由转轮30驱动动力输出轴11转动，从而实现动力的输出。杆件29与转轮30的连接方式有多种，例如，杆件29紧压着转轮30，杆件29通过摩擦力带动转轮30转动，或者，将杆件29做成齿条，转轮30做成与该齿条啮合的齿轮，构成齿轮齿条机构，又或者，将杆件29和转轮30连接成曲柄滑块机构，转轮30作为曲柄，杆件29作为带动曲柄转动的滑块。图12中的其他零部件的结构和动作原理与图1所示的系统相同，不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.用浮力输出动力的方法，其特征是：

设置两个储液室，两个储液室分别为高液位储液室和低液位储液室，高液位储液室存放的液体的液面高度高于低液位储液室存放的液体的液面高度；

在两个储液室的底部，于两个储液室之间设置第一闸门，当第一闸门打开时，两个储液室的液体连通，当第一闸门关闭时，两个储液室的液体隔断；

两个储液室的上端敞口，在低液位储液室内设有第二闸门，当第二闸门关闭时可将低液位储液室的上端敞口封闭；

设有浮箱，用下述方法令浮箱在两个储液室之间循环运动：在第一闸门关闭的状态下打开第二闸门，将浮箱放入低液位储液室的液体中，令低液位储液室内的液体进入浮箱，使浮箱沉入低液位储液室的底部；在第二闸门关闭的状态下打开第一闸门，令沉入低液位储液室底部的浮箱经过第一闸门移动到高液位储液室的底部，然后恢复关闭第一闸门；在第一闸门关闭的状态下，打开第二闸门，并且令浮箱内的液体流回至所述低液位储液室，同时令空气进入浮箱，在液体从浮箱流出的过程中，令浮箱停留在高液位储液室的底部；当浮箱内的液体流出完毕后，令浮箱在高液位储液室内的液体的浮力作用下上浮到液面；从高液位储液室的敞口端取出上浮到液面的浮箱，并将浮箱送回至低液位储液室；在第一闸门关闭的状态下，再次打开第二闸门，再次将浮箱放入低液位储液室的液体中，令低液位储液室内的液体进入浮箱，此后不断循环重复上述过程，从而使浮箱在两个储液室之间循环运动；

在高液位储液室内设置可被浮箱拉动的从动件，在浮箱从高液位储液室的底部上浮到液面的过程中，利用浮箱拉动从动件，利用从动件输出动力。

2.如权利要求1所述的用浮力输出动力的方法，其特征是：所述的令低液位储液室内的液体进入浮箱的方法是，在所述浮箱上设置排气阀和进液阀，将所述浮箱放入所述低液位储液室内的液体中，打开该排气阀和进液阀，使液体进入所述浮箱，当所述浮箱沉入所述低液位储液室的底部后，关闭该排气阀和进液阀。

3.如权利要求1所述的用浮力输出动力的方法，其特征是：所述的令沉入低液位储液室底部的浮箱经过第一闸门移动到高液位储液室的底部的方法是，在所述低液位储液室的底部设置第一移动机构，由第一移动机构承接沉入到所述低液位储液室底部的所述浮箱，并且由第一移动机构带动所述浮箱移动。

4.如权利要求1所述的用浮力输出动力的方法，其特征是：所述的令浮箱内的液体流回至所述低液位储液室，同时令空气进入浮箱的方法是，在所述浮箱上连接两个自封式管道接头，在所述高液位储液室的底部设置与所述浮箱对接的进气管和排液管，进气管和排液管的与浮箱对接的一端连接有自封式管道接头，进气管的另一端与大气连通，排液管的另一端连通至所述低液位储液室，当所述浮箱经过第一闸门移动到所述高液位储液室的底部，并且关闭所述第一闸门后，令进气管和排液管的自封式管道接头分别与浮箱上的两个自封式管道接头对接，然后令浮箱内的液体通过排液管流回至所述低液位储液室，在液体从浮箱内流出的同时，空气经过进气管进入所述浮箱，当所述浮箱内的液体流回所述低液位储液室后，将进气管和排液管的自封式管道接头与浮箱上的两个自封式管道接头分离。

5.如权利要求4所述的用浮力输出动力的方法，其特征是：所述的令浮箱内的液体通过排液管流回至所述低液位储液室的方法是，用串联在排液管中的输液泵将浮箱内的液体抽回至低液位储液室；或者，将所述浮箱举高至高于所述低液位储液室内的液面高度，使所述浮箱内的液体在重力作用下流回所述低液位储液室。

6.如权利要求4所述的用浮力输出动力的方法，其特征是：所述的令进气管和排液管的自封式管道接头与浮箱上的两个自封式管道接头对接和分离的方法是，在所述高液位储液室的底部设置管道对接机构，管道对接机构与所述进气管和所述排液管的自封式管道接头连接，由管道对接机构带动所述进气管和所述排液管的自封式管道接头移动，使所述进气管和排液管的自封式管道接头与浮箱的两个自封式管道接头对接和分离。

7.如权利要求1所述的用浮力输出动力的方法，其特征是：所述的令浮箱停留在高液位储液室的底部的方法是，用电磁铁吸住所述浮箱。

8.如权利要求1所述的用浮力输出动力的方法，其特征是：所述的从高液位储液室的敞口端取出上浮到液面的浮箱，并将浮箱送回至低液位储液室方法是，设置第二移动机构和起吊机构，第二移动机构与起吊机构连接，起吊机构连接有可提起所述浮箱的挂接机构，由第二移动机构将起吊机构移动到所述高液位储液室的上方，由起吊机构通过挂接机构将所述浮箱吊起，然后由第二移动机构将起吊机构移动到所述低液位储液室的上方，由起吊机构放下浮箱，令所述浮箱落到所述低液位储液室的液体中，然后令挂接机构与所述浮箱脱离。

9.如权利要求1所述的用浮力输出动力的方法，其特征是：所述的利用从动件输出动力的方法是，以一个链条链轮机构中的链条作为所述从动件，在链条上设置牵引部，在所述浮箱从所述高液位储液室的底部上浮到液面的过程中，所述浮箱向上顶住牵引部，由牵引部拉动链条，利用链条带动链轮转动，在链条链轮机构中至少有一个链轮连接动力输出轴，动力输出轴伸出至所述高液位储液室之外，由链轮驱动动力输出轴转动。

10.如权利要求1所述的用浮力输出动力的方法，其特征是：所述的利用从动件输出动力的方法是，以一条竖立的杆件作为所述从动件，杆件设有牵引部，在浮箱从高液位储液室的底部上浮到液面的过程中，浮箱向上顶住牵引部，从而通过牵引部拉动杆件向上移动，杆件与一个转轮连接，利用向上移动的杆件带动转轮转动，转轮连接有动力输出轴，由转轮驱动动力输出轴转动。