CN202091134U

CN202091134U - 能量转换装置

Info

Publication number: CN202091134U
Application number: CN2010205719066U
Authority: CN
Inventors: 法哈德·阿赫默德·阿坎哈尔
Original assignee: FAHADE AHEMODE AKANHAER; FAHADEAHEMODEAKANHAER
Current assignee: FAHADE AHEMODE AKANHAER; FAHADEAHEMODEAKANHAER
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2020-10-22

Abstract

本实用新型提供能量转换装置，包括液体室、落腔、至少一个重力球、叶轮、控制单元和可充电电源。至少一个重力球包括外壳、松弛连接到外壳的顶盖、位于外壳中且在顶盖下的充有带正压的压缩气体的气球。在大气中，顶盖重量大于气球中的正压。在该液体中，顶盖重量小于顶盖受到的浮力和气球中气体受到的浮力和正压之和。

Description

能量转换装置

技术领域

本实用新型涉及能量转换装置，尤其是涉及用于将重力势能转换为其它形式能量的能量转换装置。

背景技术

现今，能量转换广泛应用，尤其是在工业领域。特别是希望提供能量转换装置来将重力势能转换为其它形式的便于使用的能量。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够将重力势能有效地转换成其它形式能量的能量转换装置。

为了实现该目的，本实用新型提供一种能量转换装置，包括：容纳有高密度液体的液体室，该液体室包括设在该液体室的侧部下端上的侧开口，该侧开口带有侧开口阀，该液体室还包括安装在设有侧开口的该侧部的相反侧的上部的可伸缩推杆，其中，该液体室中的液面与该液体室的顶部同高或略低于该顶部；与该液体室的侧开口连通的落腔，该落腔包括可启闭的密封机构，其中该落腔包括位于该落腔中与侧开口相对的侧部上的活塞，该活塞能够移向该侧开口和移动离开该侧开口；至少一个重力球；具有多个叶片的叶轮，该叶片能被从该液体室落下的该至少一个重力球的撞击而使该叶轮转动；用于控制该侧开口阀、可伸缩推杆和活塞的作动以及落腔的可启闭密封机构的打开和闭合的控制单元；可充电电源，其能够供应用于该装置操作的电能并构造成可被充以从叶轮转动中获取的能量，其中，该推杆构造用于将该至少一个重力球推出液体室，且该至少一个重力球包括外壳、松弛连接到该外壳的顶盖、位于该外壳中和在该顶盖下的充有带正压的压缩气体的气球，其中在大气中，该顶盖的重量大于气球中的正压，并且在该液体中，顶盖的重量小于该顶盖受到的浮力和该气球中气体受到的浮力和所述正压之和。

优选地，该气球的顶部是刚性的，

根据本实用新型的优选实施例，液体室还包括设有带相对宽网眼的丝网的底部开口，用于当重力球被推入液体室时支撑重力球并且允许液体自由流动到设在液体室和落腔底部的通道，该通道使底部开口与落腔的活塞的后侧相连通。

优选的是，可充电电源包括可充电电池。

优选的是，该装置还包括位于落腔上的重力室，该重力室用于保护重力球和叶轮以防在操作装置的过程中它们受到外界环境的影响，例如风或空气湍流。

所述至少一个重力球有利地具有设在其底部以便其滑动的滚轮。

优选的是，液体室包括在液体室和重力室之间的侧壁顶部上的枢转板，当该至少一个重力球被可伸缩推杆推动时，该枢转板朝落腔方向枢转。根据本实用新型的优选实施例，液体室包括在与侧开口的相对侧的顶部上斜向上延伸的可转动挡板。通过在液面上的该至少一个重力球的推动，该可转动挡板可以绕着在与侧开口相对侧的顶部上的枢轴向上转动。

更优选的是，该顶盖和该外壳由铜或其他合适的重的材料制成。

在优选实施例中，该至少一个重力球包括用于该顶盖和外壳之间的相对滑动的至少一个滑动机构。

更优选的是，该至少一个滑动机构包括滑槽件、固定在顶盖上的顶盖滑块和固定在外壳上的外壳滑块。该顶盖滑块和该外壳滑块可在该滑槽件中滑动。

该装置还优选地包括检测至少一个重力球是否浮到液面上的第一传感器。控制单元可以基于来自第一传感器的信号控制可伸缩推杆的作动。

优选的是，该装置还包括用于检测该至少一个重力球是否位于该落腔中的第二传感器。该控制单元可以基于来自第二传感器的信号控制侧开口阀、活塞的作动和可启闭的密封机构的打开或闭合。

该控制单元优选地包括微处理器和/或PLC。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本实用新型的实施例，其中：

图1是根据本实用新型的能量转换装置的实施例的纵截面示意图；

图2A是重力球的侧视图，其中顶盖盖住外壳且气球容纳在外壳中；

图2B是图2A中的重力球的另一侧视图，其中顶盖通过顶盖受到的浮力和气球中气体的正压力和浮力被顶开；

图3示出了根据本实用新型的装置的另一实施例，其中在液体室和落腔下设置了通道。

附图标记列表

100能量转换装置；10液体室；12侧开口；14侧开口阀；16底部开口；18止挡件；20枢转板；22可转动挡板；24可伸缩推杆；26第一传感器；28液面；30落腔；32活塞；34可启闭的密封机构；38第二传感器；40叶轮；42叶片；44通道；50重力球；52外壳；54顶盖；56气球；58滑动机构；60滑槽件；62外壳滑块；64顶盖滑块；66滚轮；70可充电电源。

具体实施方式

如图1所示，能量转换装置100包括容纳有高密度液体的液体室10；落腔30；至少一个重力球50；具有多个叶片42的叶轮40，在该至少一个重力球50从液体室落下后该多个叶片42被其撞击从而使得叶轮40转动；用于检测该至少一个重力球50是否浮到液面28上(如图3所示)的第一传感器26；用于检测该至少一个重力球50是否位于落腔30中的第二传感器38；控制单元(未示出)；能够为装置100操作供应能量并构造成可获取来自叶轮40转动的机械能的可充电电源70(在此为可充电电池)。人们可以理解的是，可充电电源能够或者说被设计成需要从该装置的外界系统充入能量。优选地，可充电电源70可以包括能够通过叶轮40的转动产生电能的发电机和用于储存来自该发电机和来自该装置外界的能量的储能机构。其中，叶轮40的转动可以以多种本领域技术人员已知的方式被用于发电机来产生电能，在此不再作详述。如图1所示，叶轮40安装在大气环境中。作为替代，能量转换装置100还可以包括位于落腔30上的重力室，以用于保护重力球50和叶轮40，以防在操作装置的过程中它们受到外界环境的影响，例如风或空气湍流。

此外，如图1所示，优选叶轮40的至少一个叶片42(最好每片叶片)设有止挡件18，其用于当重力球50在落入落腔30的过程中阻挡重力球滑向叶轮枢轴。

继续参考图1，液体室10包括位于液体室10的一侧的下端上的带有侧开口阀14的侧开口12和位于与该侧相反侧的顶部上的可伸缩推杆24。当该至少一个重力球位于液体室中时，液面28与液体室的顶部同高(或者在其它的实施例中当该至少一个重力球离开该液体室后液面稍微低于该顶部)。如图1所示，液体室10还可以包括位于侧开口12所在侧的顶部上的枢转板20。此外，液体室10可以包括连接到与侧开口12相对侧的顶部上的可转动挡板22，该可转动挡板22从该顶部斜向上延伸并且可绕着该顶部上的枢轴向上转动。

落腔30与侧开口12连通。落腔30包括位于该落腔中与侧开口12相对侧的活塞32和位于该落腔的顶部上的可启闭密封机构34。该活塞32可朝该侧开口移动从而将位于该落腔30的底面上的重力球50推入液体室10中。通过控制单元，该可启闭密封机构34能够打开和闭合该落腔的顶部开口。此外，可伸缩推杆24构造成将位于液面28上或附近的重力球50推出液体室并进入重力室中。

该控制单元(未示出)基于来自第一传感器26和第二传感器38的信号控制侧开口阀14、可伸缩推杆24、活塞32的作动和落腔的可启闭密封机构34的打开和闭合。该控制单元可以包括微处理器和/或可编程逻辑控制器(PLC)。

参考附图并具体参考图2A和图2B，重力球50可以包括外壳52、松弛连接到该外壳52的顶盖54和位于该外壳52中且在该顶盖54下的充有带正压的压缩气体的可膨胀气球56。更特别地，该松弛连接是滑动连接。如图2A和2B所示，重力球50包括用于顶盖54和外壳52之间的相对滑动的至少一个滑动机构58。在示出的实施例中，至少一个滑动机构58包括滑槽件60、固定在顶盖54上的顶盖滑块64和固定在外壳52上的外壳滑块62。顶盖滑块64和外壳滑块62可在滑槽件60中滑动。

此外，在大气环境中，顶盖的重量大于气球中的正压力。在这种情况下，如图2A所示，充有带正压的压缩气体的气球56被顶盖54盖在外壳52中。也即是说，顶盖54落置在外壳52上，从而顶盖54和外壳52将气球56密封住，而且在顶盖54和外壳52之间仅在一些区域具有小间隔。此外，气球的顶部是刚性的。

然而，顶盖的重量将低于顶盖在液体室中受到的浮力和气球中气体的正压力和浮力之和，从而如图2B所示(其中重力球50处于液体室的液体中)，顶盖54将会因此被顶起，从而重力球50的总体积增大(因为外壳和顶盖的体积保持不变，而因顶盖将移动远离外壳从而气球体积显著增加由此占据液体室中的更多空间)。

如图1和图3所示，液体室10可以包括在液体室的侧壁(例如在液体室和重力室(如有)之间)的顶边上的枢转板20。此外，重力球50可以包括在其底部上的滚轮66以有利于重力球50的滑动。

顶盖54和外壳52可以由相同或不同的材料制成。优选地，它们都由金属例如铜制成。压缩气体可以是任何合适的气体，包括但不限于氦、氧、氢、二氧化碳、NH₃或它们的组合。

现转到图3，示出了能量转换装置100的另一实施例。该实施例与图1所示的实施例几乎一样，除了在图3的实施例中，该液体室10还包括设有丝网(在图中未示出)的底部开口16，以及还设有通道44。该通道44位于液体室10和落腔30的底部用于将底部开口16与落腔30的活塞32的后侧相连通。该丝网用于当重力球被推入液体室后支撑该重力球并且允许液体自由流动到通道。优选地，该丝网具有相对大直径的多个网眼。

以下描述了根据本实用新型的能量转换装置100的工作循环。当第一传感器26检测到重力球50位于液面28上或附近时，第一传感器26发送信号到控制单元，且随后控制单元借助于可充电电源70控制可伸缩推杆24将位于液体室顶部(也即是位于液面上或附近)的重力球50推出液体室10。在这种情况下，因为设置了可转动挡板22，根据杠杆原理，重力球靠近可转动挡板的枢轴的一侧将被可转动挡板22阻挡，而另一侧(自由侧)将会继续上浮，从而重力球50倾斜以有利于将其推出液体室，从而当重力球一部分在液面28之上时，而另一部分在液面28之下。那么，在推杆24的推动下，重力球突出液面的上端将会推动枢转板20并使其转动，随后，带有滚轮66的重力球50在枢转板20上移动直至重力球50被推出液体室10，重力球50下落在叶轮40的一个叶片42上。如上所述，在重力球50下落过程中，重力球撞击叶轮40的一个叶片42并使叶轮40转动，从而叶轮转动的能量(机械能)通过发电机转化成电能，该电能将被存储在能量储存机构中。一旦第二传感器38检测到重力球50位于落腔30的底面上，第二传感器38发动信号到控制单元，在控制单元的控制下，借助于电源70，落腔30的可启闭密封机构34闭合且随后侧开口阀14被打开且活塞32将重力球50推向侧开口12，直至重力球已完全被推入液体室10中。在优选实施例中，因为提供了底部开口16和通道44，那么液体室中的液体可以通过通道与落腔中活塞的背侧自由连通并且在活塞32作动时有助于将活塞32从活塞的初始位置推向侧开口12。在第二传感器38检测到重力球50已经被完全推入液体室之后，通过控制单元，侧开口被关闭且随后可启闭密封机构被打开并且活塞32返回初始位置。液体室中的液体一直可与通道自由连通。当重力球50处于大气中时，因为顶盖54的重量大于气球中气体的正压力，充有带正压力的压缩气体的气球被顶盖盖在外壳中，从而重力球的体积较小并因此在落腔中占据较小的空间，并因此在活塞远离液体室的运动过程中所需移动的液体体积相应较小，从而在活塞远离侧开口返回其初始位置的运动过程中，最小化了将液体通过通道由底部开口推回液体室所需的能量。且在重力球50已被推入液体室10之后，顶盖54由于顶盖的浮力和气球56中气体的正压力和浮力而向上运动，因为顶盖54的重量小于这些力之和。因此，重力球的总体积增加(因为外壳和顶盖的体积保持不变，而由于顶盖移动远离外壳从而气球的体积显著增加由此占据更多的空间)。在这种情况下，整个重力球的平均密度将会减小，从而重力球50所受的浮力随着气球体积的增加而增加，因此重力球将会在液体中上浮到液面上。这整个过程一直重复从而将重力球的重力势能转换成其它形式的能量，尤其是电能。

在图3所示的实施例中，因为液体室中的液体与落腔中活塞的背侧自由连通，从而在液体室的侧开口打开时在活塞两侧(即面向重力球的一侧和背侧)将会相等。可以最小化将重力球推入液体室中所需的能量。

可伸缩推杆和/或活塞可以是气动操作的或机械操作的。

第一和第二传感器包括但不限于光学传感器、压力传感器、接触传感器、超声传感器或它们的组合。

尽管本实用新型描述了一些实施例，但本领域技术人员据此也将能明白其它的实施例，包括并未具有本文所描述的实施例的所有优点和特征的那些实施例，这些实施例都落入由所附权利要求书及其等同所限定的本实用新型范围中。

Claims

1.一种能量转换装置，其特征是，包括：

容纳有液体的液体室，该液体室包括设在该液体室的侧部下端上的侧开口，该侧开口带有侧开口阀，该液体室还包括安装在设有侧开口的侧部的相反侧的上部的可伸缩推杆，其中该液体室中的液面与该液体室的顶部同高或略低于该顶部；

与该液体室的侧开口连通的落腔，该落腔包括位于该落腔中与侧开口相对侧上的活塞和可启闭的密封机构，该活塞能移向和离开该侧开口；

至少一个重力球；

具有多个叶片的叶轮，该叶片能被从该液体室落下的该至少一个重力球的撞击而使该叶轮转动；

用于控制该侧开口阀、该可伸缩推杆、该活塞的作动以及可启闭的密封机构的启闭的控制单元；和

可充电电源，其能供应用于该装置操作的电能并构造成能充入从叶轮转动中获取的能量；

其中，该推杆构造用于将该至少一个重力球推出液体室，该至少一个重力球包括外壳、松弛连接到该外壳的顶盖、位于该外壳中且在该顶盖下的充有带正压的压缩气体的气球，其中，在大气中，该顶盖的重量大于该气球中的正压，在该液体中，该顶盖的重量小于该顶盖受到的浮力和该气球中的气体受到的浮力和所述正压之和。

2.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征是，该液体室还包括带有丝网的底部开口，在该液体室和该落腔的底部设有通道，用于使该底部开口与该落腔的活塞的背侧相连通。

3.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征是，该可充电电源包括可充电电池。

4.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征是，该至少一个重力球包括设在重力球底部以利于该重力球滑动的滚轮。

5.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征是，该液体室包括设在该液体室的侧壁顶边上的枢转板。

6.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征是，该液体室包括连接到与侧开口相反侧的顶部上的可转动挡板，该可转动挡板从该顶部延伸并且能绕该顶部上的枢轴转动。

7.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征是，该顶盖和该外壳由铜制成。

8.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征是，该至少一个重力球包括用于该顶盖和该外壳之间相对滑动的至少一个滑动机构。

9.根据权利要求8所述的能量转换装置，其特征是，该至少一个滑动机构包括滑槽件、固定在该顶盖上的顶盖滑块和固定在该外壳上的外壳滑块，该顶盖滑块和该外壳滑块能在滑槽件中滑动。

10.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征是，该能量转换装置还包括用于检测该至少一个重力球是否浮到液面的第一传感器。

11.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征是，该能量转换装置还包括用于检测该至少一个重力球是否位于落腔中的第二传感器。

12.根据权利要求10所述的能量转换装置，其特征是，该控制单元基于来自第一传感器的信号控制可伸缩推杆作动。

13.根据权利要求11所述的能量转换装置，其特征是，该控制单元基于来自第二传感器的信号控制侧开口阀和活塞的作动以及可启闭的密封机构的启闭。

14.根据权利要求1、10至13中任一项所述的能量转换装置，其特征是，该控制单元包括微处理器和/或可编程逻辑控制器。

15.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征是，该能量转换装置还包括位于该落腔上的重力室，用于保护重力球和叶轮以防在装置操作过程中受外界环境的影响。