CN110914542B - 重力及浮力液压装置和运行这种装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种重力及浮力液压装置，其中在机构旋转期间，若干可动的质量块(M1，...，Mn)借助作用于质量块的抵抗重力的力，以有助于旋转运动的方式发生位移。

Description

重力及浮力液压装置和运行这种装置的方法

技术领域

本发明涉及一种液压装置、特别是重力及浮力液压装置，以及一种运行这种液压装置的方法。

背景技术

在现有技术中已揭示过配设有飞轮的旋转式设备和装置，其中巧妙地布置重块，并在实现考虑周到的运动特性的情况下利用重力，其中此等设备及装置能够根据给予的脉冲或直接因重力而发生运动。源自此运动的可利用的力(更确切言之为能量)的削减问题目前尚未得到充分解决。在现有技术所揭示的解决方案中特别是会出现非期望的摩擦损耗，其中特别是就纯粹为机械式的设备而言，摩擦损耗是由如轴承及诸如此类的机械组件造成。

DE 102010006197 A揭示过一种用于借助在飞轮上旋转的重块存储和放出能量的动力机，其中能够借助可经引导移动的重块，结合以基于回转圆的重心特性曲线的几何不平衡，在半个回转圆上产生有所增大的转矩。其中，期望以与采用模拟镜像旋转角时相比更短的力臂所引起的最小化的能耗，来进行重块在向上运动的旋转范围内并且逆向于重力的移动，从而在此系统中长期维持过剩的转矩。根据该发明，一个三脚架承载转子，该转子作为引导装置对质量件进行引导。通过装入弹簧以及导轨，质量件提前到达旋转点，并且在经过180度前便已处于具有正力矩的象限中。主部件被构建为模块并可以任意数目串接，借此大幅增强装置的性能。

在DE 4329964 A中描述过一种转子，其在轮毂上承载径向相对的平衡轨。在自由端上以可倾斜的方式固定有钻铤(Schwerstange)，其包含位于一端上的重块。钻铤的末端是通过一个缆索连接。在旋转过程中，重块在上升侧相对轮毂运动，其中钻铤倾斜。这样便在这一侧上产生与相对的向下运动的一侧相比更小的力矩。此构造旨在为旋转驱动产生过剩的力矩。然而在此解决方案中，转矩过剩程度不足以产生较长持续的旋转。

公开案DE 295 21296 U揭示过一种类似的解决方案。在此，在数个固定于一轴体上之叶片上设有各一可径向移动的重块。在上升侧上，将重块通过引导边缘相继地抛至中心，并且直至到达叶片的另一上端。转矩过剩程度在此同样过小，不足以产生较长持续的旋转。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用重力并且优选也利用浮力的有所改进的装置，其中总体上能够改善效率以及将出现的系统特定的内部损耗降低，从而实现较长持续的旋转。本发明的目的特别是在于，将系统中的机械摩擦力降低，并且提供一种方案来实现液压装置的循环能量吸收，这特别是可以被从动装置加以利用。在此有利地使用重力与浮力的总和，从而调节产生的转矩来实现上述效应。

因此，本发明的基本构思是：提供一种液压装置、特别是重力及浮力液压装置，其用于在能量方面对与所述重力液压装置耦合的可动式质量块的重力和浮力加以利用，其中周期式地将所述质量块所存储的势能转换成液压能量以及反之，且相关的质量块逐步地在液体中经受浮力作用。从势能至液压能量以及从液压能量至势能的周期性能量转换特别是通过使用一个旋转式机构实现，在所述机构上既设有液压组件的部件也设有所述可动的质量块。根据本发明，特别是以通过钻铤引发的方式，借助一个双作用缸体将所述可动的质量块从一个具有较低势能的下部位置送入一个具有较高势能的上部位置。

为此提出以下两个解决方案：

解决方案1(重力液压装置)和解决方案2(重力及浮力液压装置)。

根据本发明，在第一解决方案中提供一种包含相对旋转轴可动地布置的质量块的重力液压装置，其中所述重力液压装置具有以可围绕旋转轴360°旋转的方式支承的机构，以及至少两个套管，其相对旋转点居中地固定在所述旋转式支承的机构上并且分别在端侧与一个液压缸连接，其中在所述套管中以可沿径向来回运动的方式支承有各一钻铤，且这些钻铤在端侧以运动生效的方式与所述液压缸中的一个的各一缸体活塞连接或耦合。此外，在一个封闭的流体系统中设有一个液压液，通过借助所述钻铤的重力对液压缸进行程度为缸行程的操纵，将该液压液通过所述流体系统的连接管分别从设于所述套管的其中一端上的液压缸输送至设于套管的相对的另一端上的液压缸。通过所述质量块的径向位移实现在旋转方向上被利用的有效转矩。

所述解决方案原则上也可以借助一个统一的套管实现。

在本发明的一个特别有利的实施方式中，所述旋转式支承的机构是以可围绕一个水平布置或支承的轴体旋转的方式支承，以及，所述钻铤的径向运动等于相应连接的液压缸的行程长度。换言之，这表示相应的液压缸的活塞的活塞杆在端侧与所述钻铤有效耦合，使得钻铤的因重力导致的向下运动引发对活塞杆的操纵，且液压缸中的液压液被从液压缸通过一个对应安设的连接管线输送至双作用缸体活塞(下文还将对此进行描述)中的一个。

此外，分别设于套管的其中一端上的液压缸优选与分别设于此套管的相对的另一端上的液压缸通过前述双作用液压缸流体连接，其中所述双作用液压缸的其中一个缸底与活塞的其中一个生效活塞面之间的空间是与其中一个液压缸流体连接，而所述双作用液压缸的相对的第二缸底与第二生效活塞面之间的空间则是与另一液压缸、并且是安设在相对的末端上的液压缸流体连接。

在本发明的一个进一步优选的设计方案中，所述液压缸的通向双作用液压缸的连接管线是可分别通过截止阀、优选直接设于上部和下部液压缸上的截止阀，在预定的时间点上、特别是以特定或预定的周期开启和闭合。借此确保：在所述重力液压装置的旋转式机构的合乎规定的旋转中，能够在一个具体的特定时间点上，即在整个装置的特定位置中且进而在钻铤的位置中将截止阀开启或闭合，使得重力液压装置按照本发明的原理工作。

因此，根据本发明，提供一个控制系统，其能够视所述旋转式支承的机构的相对位置和/或角位置和/或旋转速度而定，对支承在套管的一侧上的液压缸的至少一个或(如若设有)一组截止阀进行合乎规定的操纵，特别是开启或者闭合，而所述控制系统能够同时地或者以时间错开的方式对位于套管的相对侧上的液压缸的至少一个或(如若设有)一组截止阀进行操纵，特别是开启或者闭合。

此外，所述双作用缸体的活塞优选与质量块中的各一个耦合，使得在操纵双作用缸体的活塞的同时，操纵质量块从下部位置进入上部位置。借此产生质量块与双作用液压缸之间的耦合。这样一来，视位置和周期而定，所述质量块或是处于具有低势能的下部位置中，或是处于具有高势能的上部位置中。而所述双作用缸体的活塞杆与此同时或是处于下部位置中，或是处于上部位置中。

在本发明的一个进一步优选的设计方案中，所述钻铤是在所述套管中可动地支承在液体中。

在本发明的一个同样优选的设计方案中，所述可旋转的机构总体上配设有从动装置，用于连接待旋转式驱动的设备。此外，特别是可以通过一个传动装置将存储于所述重力液压装置的系统中的能量通过一个从动装置从系统输出并加以利用。

根据本发明，在第二解决方案中提供一种重力液压装置，作为对上述构思的补充，所述重力液压装置还配设有包含液体的液池，故在钻铤的旋转过程中，重力液压装置的与其耦合的质量块围绕旋转轴旋转360°，这些重块被穿过液体输送并在此情形下经受浮力推动。因此，产生的力及转矩分量为钻铤及与其耦合的质量块的重力和浮力的总和，所述浮力在安设于钻铤上的质量块的没入过程中引起逆向于重力的力分量。

其他构件的其他作用原理与因无液槽而缺少浮力分量的前述第一解决方案类似。在这个解决方案中，以可围绕旋转轴旋转的方式设有唯一的中央钻铤，且这个钻铤能够在垂直定向中以从下部位置至上部位置以及反之的方式进行上下运动。

所述钻铤分别在端侧与一个双作用液压缸连接，其中所述钻铤自身优选支承在套管中。但也可以其他方式进行支承。

其中，钻铤是如此与所述双作用缸体耦合，使得所述缸体腔视重块的相对位置而定为其中一个缸体腔或另一缸体腔填充液压液。

由于两个双作用缸体以液压方式相连，能够实现以下循环，下文将结合沿逆时针方向的旋转运动对此循环进行描述。

就此而言，将位置称作12点位置、3点及9点位置、以及6点位置。

在旋转开始时处于12点位置中的上部重块是在其最大上部位置中，其中所述钻铤处于其下部位置中。位于钻铤的下端上的重块(部分因浮力而)尚且处于液槽中的液体中，但也处于其上部位置中。

所述双作用缸体的与安设的重块的缸体杆耦合的第一腔室是经液压液填充，而第二腔室或若干腔室则因钻铤的重量而被排空。

上部(12点位置上)的情况则正好相反。活塞杆完全从缸体的第一腔室移出，故此腔室是“空的”或未经液压液填充。

另一(其他)腔室是经液压液填充。

在上部的经移出的重块朝向6点位置的运动中，下部重块同时升入12点位置。朝6点位置运动的重块大致在7点位置处进入经液体填充的液槽，并在该处经受浮力作用。两个经填充的缸体因浮力推动和活塞杆的运动而被排空。为此，需要对力比例进行适当的协调和调整。

就在12点位置中到达的上部位置而言，钻铤向下运动，故先前经填充的第一缸体被排空，且两个与重块耦合的缸体被填充。这样便将重块向上输送。

就此而言，描述的循环在每次进一步旋转180°时重复。

所述重块是各自与液压缸中的一个的缸体活塞以运动生效的方式连接或耦合。此外，在一个封闭的流体系统中设有一个液压液，通过借助所述钻铤的重力对液压缸进行程度为缸行程的操纵，将该液压液通过所述流体系统的连接管分别从位于各端上的其中一个液压缸输送至另一液压缸。通过质量块的径向位移以及上部和下部的不同的转矩比例，实现在旋转方向上被利用的有效转矩。

本发明的另一方面涉及一种在使用根据第一解决方案的前述重力液压装置的情况下，实现一个旋转式的或者起旋转式驱动作用的设备或机械的方法，包含以下步骤：

a)将所述可旋转的机构围绕其水平支承的旋转轴顺时针或者逆时针旋转，直至所述钻铤的定向大体垂直或者符合预定的位置，且下部液压缸处于经定义的下部位置中，且上部液压缸处于经定义的上部位置中，其中上部液压缸的截止阀开启，且下部液压缸的截止阀闭合；

b)在一个经定义的旋转位置上将所述下部液压缸的截止阀开启，其中下部活塞中的液压液因钻铤的重力而被输送至所述双作用液压缸的下部活塞腔，故对相应的双作用液压缸的活塞连同与其耦合的质量块一起进行程度为所述双作用液压缸的行程长度的操纵，使得其从下部位置进入上部位置；

c)故在操纵所述活塞的过程中，同时使得液压液被通过连接管线从所述双作用液压缸的上部活塞腔输送至与其连接的上部液压缸。

在本发明的方法的一个优选设计方案中，在所述步骤c)后将上部截止阀闭合，并且借助所述旋转式机构的旋转将上部液压缸送入下部位置，其中下部液压缸处于上部位置中，并且将现处于上部位置中的液压缸的截止阀开启，随后重新实施上述步骤。特别是循环重复述及的步骤，从而总体而言获得一个循环式工作的装置。

本发明的另一方面涉及一种在优选使用第二解决方案的情况下，实现一个旋转式的或者起旋转式驱动作用的设备或机械的方法，包含以下步骤：

将所述旋转式机构围绕其水平支承的旋转轴顺时针或者逆时针旋转，直至所述钻铤的定向大体使得下部重块没入经液体填充的液槽并经受浮力作用，进而使得重块逆向于重力向上运动；

将所述机构进一步旋转，直至下部重块在其6点位置中被送入收起的上部位置；

使得钻铤因重力而向下运动，从而将液压液从耦合的下部液压缸上的第一腔室输送至液压缸的至少一个(优选两个)腔室；

对在此时间点上处于上部的液压缸的液压液进行操纵，使其从第一腔室进入液压缸的至少一个(优选两个)腔室，从而将上部重块向上输送。

在本发明的另一替代性设计方案中，(例如通过对应的拉索系统)实现机械耦合，用以替代重块与钻铤的液压耦合。为此，优选通过这种拉索系统借助转向辊对重块进行引导，使得上述运动系统不通过液压，而是通过机械实施。但在其他方面，所述机构仍采用前文述及的方案。

附图说明

本发明之其他有益设计方案是在从属权利要求中阐释。下面结合实施例对本发明进行详细说明，其中：

图1至3涉及所述第一解决方案。

图1为重力液压装置的一个实施例的示意图；

图2为类似于图1的示意图，但处于另一方法阶段中；

图3为类似于图1和2的示意图，但处于经旋转后的方法阶段中。

图4和5涉及所述第二解决方案。

图4为重力及浮力液压装置的一个实施例的示意图，以及

图5示出如图4所示装置的一个替代性设计方案。

具体实施方式

下面参照图1至3结合第一实施例对本发明进行详细说明，其中相同的附图标记表示相同的功能特征和/或结构特征。

在此之后参照图4至5结合具有以不同方式实施之缸体的另一实施例对本发明进行详细说明，其中使用浮力。

图1和2示出重力液压装置1的不同方法时间点，所述重力液压装置用于在能量方面对可动地布置的质量块M1、M2的重力进行利用。

根据图1和图2的重力液压装置1具有以可围绕旋转轴D旋转360°的方式支承的机构11。为此例如设有类似于支架的托架，其高度至少为应用在所述液压设备中的套管30、31的一半(下文还将对此进行详细说明)，且其中，出现的所有力和负荷均能够被所述托架吸收。

在所述托架的上端可以设有包含轴承和轴体的轴承座，其同样必须能够吸收出现的所有力并将其导入托架。

述及的旋转式支承的机构11可旋转地支承在轴体上，并且例如呈现为圆盘或类似构造，在其上固定有述及的重力液压设备的组件。在本实施例中，在旋转式支承的机构11上设有两个套管30、31，其相对旋转点居中地固定在旋转式支承的机构11上。为此，可将这两个套管安装在轴向支承的圆盘上。在套管30、31的相应末端上设有液压缸20，其缸底各自定义套管30、31的总长度的末端。这些液压缸可以说是布置在套管的延长部中。

在这些套管中设有各一钻铤40、41，其以可沿径向R来回运动的方式分别支承在套管30、31中的一个内。每个钻铤40、41均在端侧与液压缸20中的一个的各一缸体活塞21以运动生效的方式连接。就此而言，所述钻铤是以与液压缸各自匹配的方式安设在套管上。包含设有的液压缸20的套管30、31的长度等于：钻铤40、41和液压活塞20的长度减去设备的行程长度。

此外，在一个封闭的流体系统中，将液压液51通过流体系统50的连接管53分别从设于套管30、31的其中一端上的液压缸20输送至设于套管的相对的另一端上的液压缸20，并且是通过借助钻铤40、41的重力对液压缸20进行程度为缸行程L的操纵来实现。在本实施例中，钻铤40、41是在套管30、31中支承于液体中。此举的优点在于，套管30、31的内侧与相应钻铤40、41之间的摩擦显著减小，与此同时，能够依据流体静力学佯谬额外地将一个压力施加至对应的液压活塞上。作为支承于液体中的替代方案，也可以设有机械支承系统或者引导系统，例如滑动轴承或诸如此类，借助其将钻铤40、41以可来回运动的方式支承在套管30、31中。

在图1和2中可以清楚地看出，相应的下部液压缸20是通过连接管线56与各一双作用液压缸60连接。双作用液压缸60的第二腔室是分别与位于钻铤40、41的相对末端上的液压缸20连接。

双作用液压缸60的缸底61与活塞65的其中一个生效活塞面62之间的空间是与下部液压缸流体连接，而双作用液压缸60的相对的缸底64与第二生效活塞面63之间的空间则是与位于钻铤40、41之上端的另一液压缸20流体连接。

通过如图1和2所示的两个位置对本发明的方法进行说明。在如图1所示的定向中，钻铤40、41处于一个大体垂直的位置中，下部液压缸20大致处于6点位置，且上部液压缸20大致处于12点位置。在下部和上部液压缸20上分别设有截止阀24，用以将双作用液压缸60与相应的液压缸20之间的连接开启或闭合。在图1中，上部液压缸20的截止阀24开启，且下部液压缸20的截止阀闭合。现将下部液压缸20的截止阀24在一个经定义的旋转位置上开启，该旋转位置例如可以位于顺时针旋转中的5点位置与6点位置之间，其中下部液压缸20中的液压液51因相应的钻铤40、41的重力而被通过连接管线56送入双作用液压缸60的下部活塞腔。这样一来，相应双作用液压缸60的相应活塞65同与其耦合的质量块M1、M2一起从下部位置P1经过该双作用液压缸60的行程长度进入上部位置P2。

需要说明的是，附图仅为用以阐释本发明的示意性图式。在实际情形中，结合以双作用液压缸60在相应活塞面62、63上方及下方的有效活塞容积，活塞65的每一侧上的有效活塞面是如此设计，使得流入的液压液(体积流量)与活塞的有效缸面的积在双作用液压缸的两个活塞容积中相同，并且不在一侧上例如因为活塞杆而减小。

但凡借助活塞杆实现与相应的质量块M1、M2的连接，便在活塞的相对侧上设置相同类型的活塞杆，从而在两侧实现相同类型的条件。

在操纵活塞65的过程中，同时使得双作用液压缸60的上部活塞腔中的液压液51被通过连接管线56输送入与其连接的上部液压缸20。

这表示，如图2所示，钻铤40、41现处于其下部位置中，而质量块M1、M2现处于其上部位置P2中。随后将上部截止阀24闭合，且设备能够旋转进入正对的垂直位置，其中先前的上部液压缸20现处于下部位置中，且先前的下部液压缸20处于上部位置中。故可以预定的周期重复这个循环。

所述双作用液压缸故而具有以下功能：

-借助抵达的经压缩的液压液将质量块M1、M2向上输送，

-还将液压液从无压力的半缸送入上部总是进行排空的液压缸。

整个装置的设计，特别是缸体的行程长度与双作用液压缸的行程长度的协调，钻铤40、41以及质量块M1、M2的重量，液压系统和液压缸20、60的具体设计需要根据期望的设备拓扑来设计。在此仅需考虑到的是：实施前文述及的本发明的功能，并且特别是如此调整例如钻铤的重量和在设备中出现的液压摩擦损耗，使得通过钻铤仍能将所述双作用液压缸连同设于其上的质量块M1、M2一起向上操纵。

因此，所述质量块需要根据液压设备的性能(钻铤的重量，缸体的行程高度以及期望的重量的行程高度)来设计。

在如图3所示的位置中，装置11沿顺时针方向进一步转过90°的角度。

在设备围绕旋转轴D的顺时针旋转过程中，可动质量块M1、M2与轴承中心点的距离对运行稳定性，并且也对悬臂的左右部分之间不平衡，进而对设备转矩或效率有重要影响。在中心点与钻铤以及质量块M1、M2相对旋转点D的偏心距离之间总是存在不对称性，因此，视重力液压设备的几何及特定拓扑的具体设计而定获得设备的期望转矩或待实现的效率。

在下面的阐释部分中，参照图4至5结合另一实施例对本发明进行详细说明，其中使用浮力。

为此设有重力及浮力液压装置1，作为对上述实施方案的补充，所述重力及浮力液压装置还具有包含液体的液池(液槽)B，故在钻铤40围绕其旋转轴D的旋转过程中能够上下运动。也可以设有超过一个钻铤，其中这些钻铤以类似的方式工作。

在端侧设有质量块M1、M2(重块)，其在旋转过程中分别被穿过液槽B中之液体F输送，并且在此情形下经受浮力推动。因此，产生的力及转矩分量为钻铤40及与其耦合的质量块M1、M2的重力与浮力Fa的总和，所述浮力在安设于钻铤上的质量块M1、M2的没入过程中引起逆向于重力的力分量。

其他构件的其他作用原理与因没有液槽B而缺少浮力分量的前述第一解决方案类似。在这个解决方案中，以可围绕旋转轴旋转的方式支承有唯一的中央钻铤40，且这个钻铤能够在垂直定向中以从下部位置至上部位置以及反之的方式，进行程度为缸体20的行程长度的上下运动。

为此，钻铤40如图5所示在端侧分别与双作用液压缸20连接，或者使用两个共同起作用的缸体20，其中一个缸体20与质量块M1或M2耦合，另一缸体20与钻铤40耦合。

在一个替代性解决方案中，缸体20a的缸液借助钻铤被压入第二缸体20b，从而将质量块M1抬升。

其中，钻铤40在如图4所示的实施方案中是如此与缸体20耦合，使得缸体腔20a、20b视质量块M1、M2的当前位置而定为缸体腔20a或另一缸体腔20b填充液压液。

由于缸体20的两个腔室20a、20b是通过连接管线50相互液压连接，能够实现以下循环，下文将结合沿逆时针方向的旋转运动对此循环进行描述。

其中，图4和5中的位置被称作12点位置、3点及9点位置、以及6点位置。总体而言，在这个实施方案中，24个质量块如图4示范性示出的那样以一定的距离相对旋转轴D环绕式布置。

图4中的在旋转开始时处于12点位置中的上部质量块M1是在其最大上部位置中，其中钻铤在其下部位置中因重力而被操纵。

在图5中同样示出处于其下部位置中的钻铤，其中更详细地示出液压缸20的状态。如图所示，上部液压缸20的腔室20b未经液压液填充，而腔室20a则经过填充。其中质量块M1处于其上部位置中。

位于钻铤40的下端上的质量块M2尚且处于液槽B中的液体F中，但也处于其上部位置中。从图5可以看出腔室20a、20b的填充。

在上部的经移出的重块M1朝向6点位置的运动中，下部重块M2同时升入12点位置。朝6点位置运动的重块大致在7点位置处进入经液体F填充的液槽B，并在运动中留在液槽中，直至进入大致的5点位置。在液槽B中运动期间，没入的质量块M1、M2受浮力Fa作用。与质量块M1、M2在这个位置中耦合的缸体20因浮力推动以及活塞杆的运动而被排空。为此，需要对力比例进行适当的协调和调整。

在先前处于液槽B中的质量块M2在如图5所示的12点位置中到达的上部位置中，钻铤40重新向下运动，故缸体20的先前经填充的腔室20b被重新排空，且与重块M2耦合的缸体20被填充。这样便将重块以液压方式向上输送。

就此而言，描述的循环在每次进一步旋转180°时重复。

所述重块M1、M2是与液压缸20中的一个的缸体活塞60以运动生效的方式连接或耦合。还在封闭的流体系统50中设有液压液FL，其通过流体系统50的(未绘示的)连接管被从位于各端的其中一个液压缸20、20a、20b输送至另一液压缸20、20a、20b，具体是通过对液压缸进行程度为缸行程的操纵。通过质量块M1、M2的径向位移以及上部和下部的不同的转矩比例，实现在旋转方向上被利用的有效转矩。

本发明的实施并不局限于前文给出的具体的优选实施例。确切言之，也可以采用大量变体方案，其在实施方式有根本性不同的情况下为所示解决方案所使用。因此，特别是可以改变钻铤的数目以及重块的数目。作为单独一个重块M1、M2的替代方案，在双作用液压缸60中的一个上也可以分别视情况而定安设一或数个可变的重块。

在本发明的另一如前文所述利用浮力的替代性优选实施方案中，采用以下设置。为此再次参考时钟的位置，即6点位置、9点位置、3点位置以及12点位置。在360°旋转式支承的机构的正对的位置上，原则上分别以相等的角距设有例如12或24个重块。

在上部的经移出的重块M1朝向6点位置的运动中，下部重块M2同时升入12点位置，以此类推。朝6点位置运动的重块大致在7点位置处进入经液体F填充的液槽B，并在运动中留在液槽中，直至进入大致的5点位置。

就此而言需要实现以下条件：浮力以及处于6点位置的下部重块M1的经取代的容积至少对应下部重块(M1)以及M2(在上部处于12点位置)的重力以及系统中的摩擦力和耦合力，从而既能够将重块M1也能够将重块M2抬升。在图4中例示性地示出重块M，...，Mn(其中n＝24)，其中在每两个正对的重块(例如M1与M2，或者M3与M4，或者M5与M6，以此类推)之间设有各一耦合装置K，其将所述重块以运动生效的方式相连，使得在处于包含液体F的液槽B中的下部重块的抬升过程中，与此重块耦合的上部正对的重块同样被抬升。为此需要对物理条件进行相应的调整。用于将重块抬升的耦合装置K可以通过液压、机械、流体力学或其他耦合来实施。

由于在抬升状态下，上部重块M2与旋转点D在12点位置中(在因浮力推动而被抬升后的位置中)的距离大于下部重块M1(在6点位置中)与旋转点D的距离，借此产生较大的向上的转矩。在设备的持续旋转中，这个转矩以起驱动作用的方式作用于旋转运动。

此重块移动从一个重块传播至下一重块，并且引发重块的持续的抬升运动，所述重块分别通过正对的处于下部液槽中的重块的浮力推动而进入12点位置，这又必须通过浮力推动产生一个浮力，其至少等于两个重块M1和M2的重力以及系统中的摩擦力或耦合力，或者换言之为两倍的重力+因内部系统损耗而需要克服的力。

为了对在设备的前述旋转过程中因没入的重块而产生的摩擦力或出现于液槽中的流阻进行补偿，可以使用可控制的磁体，其与重块配合抵抗这些力或将其完全补偿。为此可采用所有适当的措施，以将系统中的这类制动作用限制在最小程度或者近乎消除。

分别正对的重块(即6点与12点位置，7点与11点位置，8点与10点位置，以此类推)之间的用以将重块抬升的耦合可以通过液压、机械、流体力学或其他耦合来实施，例如通过拉索系统或诸如此类实施。

为此，需要使力比例和机械装置相互匹配，并且进行适当安排，使得根据上述系统将重块抬升，且处于上部的重块如前文所述产生对应的转矩。

这样一来，在这个实施方式中实现用于在能量方面利用设于重力液压装置上的可动质量块M1至Mn的重力的重力液压装置的构想，其配设有位于重块之间的适当的耦合系统，并且执行围绕旋转轴D的360°旋转，具体方式为，通过以位置可变的方式安设的质量块提供用于协助旋转运动的转矩。

以循环的方式重复述及的步骤的方式执行上述方法步骤。

Claims (18)

1.一种重力及浮力液压装置(1)，具有以可围绕旋转轴(D)360°旋转的方式支承的机构(11)，所述机构(11)具有数个以相对于所述旋转轴(D)的可动径向距离与所述旋转轴(D)径向间隔地布置的质量块(M1，M2，M3，...，Mn)，所述质量块是与所述重力及浮力液压装置(1)耦合的位置可变并且可动地布置的质量块(M1，M2，M3，...，Mn)，其中所述重力及浮力液压装置(1)还具有液槽(B)，其中所述液槽(B)经液体(F)填充，将所述质量块中的一个质量块在所述机构(11)的旋转期间分别穿过所述液体(F)输送，借此将浮力施加至所述质量块中的所述一个质量块，其中位于所述机构(11)的沿径向(R)正对的区域上的各两个质量块(M1，M2)通过耦合装置(K)以运动生效的方式相互耦合，使得因作用于所述耦合装置的逆向于质量块之重力的力，至少在下部与上部正对的质量块(M1，M2)就其相对所述旋转轴(D)的距离被抬升，其中用于在能量方面对与所述重力及浮力液压装置(1)耦合的可动地布置的质量块(M1，M2)的重力加以利用，其中所述重力及浮力液压装置(1)具有可沿径向(R)来回运动的钻铤(40)，所述钻铤在端侧分别通过至少一个液压缸(20)与所述质量块(M1，M2)进行运动生效的耦合，以及，在至少钻铤(40)从上部位置至下部位置的位移过程中，将存在于封闭的流体系统(50)中的液压液(51)通过所述流体系统(50)的连接管(53)从所述液压缸(20)的第一缸体腔(20a)输送至第二缸体腔(20b)，且其中输送相应地处于上部的质量块(M1，M2)。

2.根据权利要求1所述的重力及浮力液压装置(1)，其特征在于，所述旋转轴(D)大体采用水平定向。

3.根据权利要求1或2所述的重力及浮力液压装置(1)，其特征在于，在所述机构(11)上设有数个与所述旋转轴(D)径向间隔一定距离的重块。

4.根据权利要求3所述的重力及浮力液压装置(1)，其特征在于，在所述机构(11)上设有24个具有与旋转轴(D)的可动径向距离的重块。

5.根据权利要求1或2所述的重力及浮力液压装置(1)，其中所述质量块(M1，M2)是如此安排，使得在所述液体(F)中产生的浮力足以操纵与所述质量块耦合的液压缸(20)的缸体活塞。

6.根据权利要求1或2所述的重力及浮力液压装置(1)，其中设有至少一个套管(30，31)，其相对旋转点居中地固定在所述机构(11)上，并且分别在端侧与一个液压缸(20)连接，其中在所述套管(30，31)中以可沿径向(R)来回运动的方式支承有各一钻铤(40，41)，且这些钻铤在端侧以运动生效的方式与所述液压缸(20)中的一个的各一缸体活塞(21)连接，以及，通过借助钻铤(40，41)的重力对液压缸进行程度为缸行程(L)的操纵，将存在于封闭的流体系统(50)中的液压液(51)通过所述流体系统(50)的连接管(53)分别从设于套管(30，31)的其中一端上的液压缸(20)输送至设于套管(30，31)的相对的另一端上的液压缸(20)。

7.根据权利要求6所述的重力及浮力液压装置(1)，其特征在于，设有两个套管(30，31)。

8.根据权利要求1或2所述的重力及浮力液压装置(1)，其特征在于，所述机构(11)是以可围绕一个水平布置的轴体(10)旋转的方式支承，以及，所述钻铤(40，41)的径向可动性对应相应连接的液压缸(20)的行程长度(HL)。

9.根据权利要求6所述的重力及浮力液压装置(1)，其特征在于，分别设于所述套管(30，31)的其中一端上的液压缸(20)是与分别设于该套管(30，31)的相对的另一端上的液压缸(20)通过一个双作用液压缸(60)流体连接，其中所述双作用液压缸(60)的其中一个缸底(61)与活塞(65)的其中一个生效活塞面(62)之间的空间是与其中一个液压缸(20)流体连接，而所述双作用液压缸(60)的相对的第二缸底(64)与第二生效活塞面(63)之间的空间则是与另一液压缸(20)流体连接。

10.根据权利要求9所述的重力及浮力液压装置(1)，其特征在于，所述液压缸(20)的通向所述双作用液压缸(60)的连接管线(56)是可分别通过截止阀(24)在特定的时间点上开启和闭合。

11.根据权利要求10所述的重力及浮力液压装置(1)，其特征在于，所述液压缸(20)的通向所述双作用液压缸(60)的连接管线(56)是可分别通过截止阀(24)以特定的周期开启和闭合。

12.根据权利要求6所述的重力及浮力液压装置(1)，其特征在于，还设有一个控制系统，其能够视所述机构(11)的相对位置和/或角位置和/或旋转速度而定，对支承在所述套管的其中一侧上的液压缸(20)的截止阀(24)中的至少一个或一组进行合乎规定的操纵，而所述控制系统能够同时地对位于套管的相对侧上的液压缸的至少一个截止阀(24)或一组截止阀(24)进行操纵。

13.根据权利要求12所述的重力及浮力液压装置(1)，其特征在于，所述控制系统能够视所述机构(11)的相对位置和/或角位置和/或旋转速度而定，对支承在所述套管的其中一侧上的液压缸(20)的截止阀(24)中的至少一个或一组开启或者闭合。

14.根据权利要求12所述的重力及浮力液压装置(1)，其特征在于，所述控制系统能够同时地对位于套管的相对侧上的液压缸的至少一个截止阀(24)或一组截止阀(24)开启或者闭合。

15.根据权利要求9所述的重力及浮力液压装置(1)，其特征在于，所述双作用液压缸(60)的活塞(65)是与所述质量块(M1，M2)中的各一个耦合，使得通过操纵所述活塞(65)能够使质量块(M1，M2)从下部位置进入上部位置。

16.一种使用根据权利要求1、2、6至15中任一项所述的重力及浮力液压装置(1)实现一个旋转式的或者起旋转式驱动作用的设备或者机械的方法，包含以下步骤：

-将所述机构(11)围绕其水平支承的旋转轴(D)顺时针或者逆时针旋转，直至所述钻铤的定向大体使得下部的质量块(M1，M2，M3，...，Mn)没入经液体填充的液槽并经受浮力作用，进而使得所述质量块逆向于重力向上运动；

-将所述机构(11)进一步旋转，直至所述下部的质量块在其6点位置中被送入收起的上部位置；

-使得钻铤因重力而向下运动，从而将液压液从耦合的下部液压缸上的第一腔室输送至液压缸的至少一个腔室；

-对在此时间点上处于上部的液压缸的液压液进行操纵，使其从第一腔室进入液压缸的至少一个腔室，从而将上部重块向上输送。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，使得钻铤因重力而向下运动，从而将液压液从耦合的下部液压缸上的第一腔室输送至液压缸的两个腔室。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，对在此时间点上处于上部的液压缸的液压液进行操纵，使其从第一腔室进入液压缸的两个腔室。

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