FI123911B - Akselin ympäri kiertyvä painorakennelaite ja menetelmä akselin ympäri kiertyvää painorakennelaitetta varten - Google Patents

Description

Akselin ympäri kiertyvä painorakennelaite ja menetelmä akselin ympäri kiertyvää painorakennelaitetta varten

Ala

Keksinnön kohteena on akselin ympäri kiertyvä painorakennelaite ja 5 menetelmä akselin ympäri kiertyvää painorakennelaitetta varten.

Tausta

Sylinterirakenne käsittää tavallisesti sylinterin ja sen sisällä liikkuvan männän. Sylinterirakennetta voidaan käyttää jatkuvan pyörivän liikkeen tuottamiseen mäntien suoraviivaisella liikkeellä, kuten polttomoottorilla tehdään. 10 Sylinterirakenteita voidaan myös käyttää kaasun tai nesteen pumppaamiseen putkia pitkin paikasta toiseen. Pyörivä liike voidaan saada aikaan myös ilman sylinteriä männän liikettä muistuttavilla painoilla.

Patenttijulkaisu US 2006137338 esittää järjestelmää ottaa pyöri-tysenergiaa ympäristön voimista. Patenttijulkaisu US 20090293471 esittää 15 hydraulista moottoria, joka käyttää noste- ja gravitaatiovoimia kineettisen energian tuottamiseksi. Patenttijulkaisu DE 10139041 esittää vääntömomentintuot-tolaitetta. Patenttijulkaisu WO 2010080074 esittää mekaanista etua.

Väännön aikaansaaminen liikkuvan mäntämäisen painon avulla akselin ympäri tapahtuvaa kiertoliikettä varten siten, että gravitaatio tuottaa voi-20 man ja painon siirtymä tasapainopisteestä pois tuottaa voimalle varren, on kuitenkin ongelmallista. Painon liikuttaminen gravitaatiota vastaan on raskasta ja kuluttaa energiaa. Siksipä on olemassa tarve kehittyneemmälle laitteelle, joka käsittää liikkuvan mäntämäisen painorakenteen.

co Lyhyt selostus ° 25 Keksinnön tavoitteena on toteuttaa parannettu ratkaisu. Tämän i saavuttaa vaatimuksen 1 mukainen laite.

i g Keksinnön kohteena on myös vaatimuksen 4 mukainen laite, x Keksinnön kohteena on myös vaatimuksen 5 mukainen laite.

CC

Keksinnön kohteena on myös vaatimuksen 6 mukainen menetelmä. ^ 30 Keksinnön kohteen on vielä vaatimuksen 9 mukainen menetelmä.

CVJ

cu Keksinnön edullisia suoritusmuotoja kuvataan epäitsenäisissä pa- ° tenttivaatimuksissa.

Keksinnön mukaisella laitteella ja menetelmällä saavutetaan useita etuja. Välitysmekanismilla toisiinsa kytketyt painorakenteet toimivat toistensa 2 vastapainoina, mikä helpottaa painorakenteiden liikuttamista, ja gravitaatio tuottaa sekä laitteen osien pystysuuntaisiin liikkeen että kiertyvän liikkeen.

Kuvioluettelo

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yh-5 teydessä viitaten oheisiin piirroksiin, joissa kuvio 1A esittää painorakenteiden siirtymävaihetta laitteessa, jonka painorakenteet ovat kosketuksissa eri fluidien kanssa, kuvio 1B esittää painorakenteiden kiertymävaihetta laitteessa, jonka painorakenteet ovat kosketuksissa eri fluidien kanssa, 10 kuvio 1C esittää erästä sylinterirakenteen muotoa, kuvio 2A esittää painorakenteiden siirtymävaihetta laitteessa, jonka painorakenteet ovat kosketuksissa eri fluidien kanssa ja jossa noste saa aikaan kiertymisen, kuvio 2B esittää painorakenteiden kiertymävaihetta laitteessa, jonka 15 painorakenteet ovat kosketuksissa eri fluidien kanssa ja jossa noste saa aikaan kiertymisen, kuvio 2C esittää painorakenteiden siirtymävaihetta laitteessa, jonka painorakenteessa on kaasuilla; kuvio 2D esittää painorakenteiden kiertymävaihetta laitteessa, jonka 20 painorakenteessa on kaasutila; kuvio 2E esittää sylinteriä, joka käsittää kolme osaa; kuvio 3A esittää painorakenteiden siirtymävaihetta laitteessa, jonka painorakenteet ovat kosketuksissa saman fluidin kanssa ja jossa noste saa aikaan kiertymisen, 25 kuvio 3B esittää painorakenteiden kiertymävaihetta laitteessa, jonka

CO

^ painorakenteet ovat kosketuksissa saman fluidin kanssa ja jossa noste saa ™ aikaan kiertymisen, V kuvio 4 esittää suljettuja sylintereitä, o kuvioi 5 esittää vipuvarsia, | 30 kuvio 6A esittää liikkuvaa sylinteriä; kuvio 6B esittää painorakenteen rakennetta, c\j kuviot 7-9 esittävät koteloita vastapainojärjestelmälle, ™ kuvio 10 esittää vastapainolaitteen sovellusta, o w kuvio 11 esittää menetelmän vuokaaviota; 3 kuvio 12 esittää vuokaaviota menetelmästä, jossa painorakenteet ovat kosketuksissa eri fluidien kanssa, ja kuvio 13 esittää vuokaaviota menetelmästä, jossa painorakenteet ovat kosketuksissa saman fluidin kanssa.

5 Suoritusmuotojen kuvaus

Seuraavat suoritusmuodot ovat esimerkinomaisia. Vaikka selitys voi viitata "erääseen, "yhteen" tai "johonkin" suoritusmuotoon tai suoritusmuotoihin eri kohdissa, tämä ei välttämättä tarkoita, että jokainen sellainen viittaus on samaan suoritusmuotoon tai suoritusmuotoihin tai että piirre pätee vain yhteen 10 suoritusmuotoon. Eri suoritusmuotojen yksittäisiä piirteitä voidaan myös yhdistää muiden suoritusmuotojen mahdollistamiseksi.

Esitetyssä ratkaisussa on kyse vastapainorakenteesta, joka kiertyy akselin ympäri, kun painorakenteita liikutetaan akseliin nähden kohtisuorassa suunnassa. Tällöin painorakenteita liikutetaan usein myös yhdensuuntaisesti 15 gravitaatioon nähden. Näin voidaan suoraviivainen liike muuntaa pyörähtäväksi tai heilahtavaksi liikkeeksi akselin suhteen.

Yleisimmässä muodossaan laite käsittää akselin 102 ja ainakin yhden vastapainojärjestelmän 100, joista kukin käsittää kaksi painojärjestelmää 10, 20, joista ensimmäinen painojärjestelmä 10 käsittää suljetun sylinterin 104 20 ja sen sisässä olevan painorakenteen 108 ja liikkuvan fluidin 120, 122 ja toinen painojärjestelmä 20 käsittää painorakenteen 110, ja välitysmekanismin 112 painojärjestelmien 10, 20 välillä. Yksi painorakenne 108, 110 painaa enemmän kuin toinen painorakenne 110. Painavamman painorakenteen 108, 110 painuessa alaspäin gravitaation vaikutuksesta välitysmekanismi 112 siirtää toista £2 25 painorakennetta 110, 108 ylöspäin ja liikkuva fluidi 120, 122 siirtyy sylinterin ° 104 sisällä pystysuunnassa painavamman painorakenteen 108, 110 pys- ^ tysuuntaisen liikkeen takia ja aiheuttaa siirtymällään väännön akselin 102 suh- g teen, mikä on sovitettu saamaan aikaan vastapainojärjestelmän 100 kiertymän x akselin 102 suhteen. Liikkuvan fluidin tiheys voi olla laitteen ulkopuoliseen flui-

CC

30 diin nähden pienempi, jolloin liikkuva fluidi saa aikaan nosteen, joka vääntää ^ akselia 102. Liikkuvan fluidin tiheys voi olla laitteen ulkopuoliseen fluidiin näh- cu den suurempi, jolloin liikkuva fluidi vääntää akselia 102 alaspäin omalla painol- ° laan. Liikkuva fluid voidaan siirtää painorakenteen 108 mukana, jos painora- kenteessa 108 on tila 250. Painorakenne 108 voi myös siirtää siirtokanavan 4 kautta liikkuvaa fluidia sylinterin sisällä päästä toiseen. Kuviot selityksineen kuvaavat eri sovellusmuotoja tarkemmin.

Paino tarkoittaa gravitaation massaan aiheuttaman voiman ja nosteen välistä erotusta.

5 Kuviot 1Aja 1B esittävät laitetta, joka käsittää vastapainojärjestel- män 100 ja akselin 102. Vastapainojärjestelmiä 100 voi olla yhden sijasta myös useita. Tässä suoritusmuodossa laitteen toiminta perustuu veden aiheuttamaan vääntöön, joka saadaan aikaan, kun sylinterin 104 alaosasta siirretään esimerkiksi vettä sylinterin yläosaan.

10 Kukin vastapainojärjestelmä 100 käsittää suljetun sylinterin 104, siir tokanavan 106, kaksi mäntämäistä painorakennetta 108, 110 ja välitysmekanismin 112. Sylinteri 104, siirtokanava 106 ja painorakenteet 108, 110 voivat olla valmistettu esimeriksi metallista. Välitysmekanismi 112 voi olla painora-kenteiden 108, 110 välinen esimerkiksi mekaaninen tai hydraulinen voimansiir-15 tojärjestelmä, joka voi käsittää vaihteiston. Välitysmekanismiin 112 voidaan tuoda energiaa painorakenteiden 108, 110 liikuttamiseksi.

Yleisessä tapauksessa eri painorakenteet 108, 110 on sijoitettu eri fluideihin 120, 122. Tällöin fluidien 120, 122 tiheydet ovat erilaiset. Yksi flui-deista 120, 122 voi olla nestettä ja toinen kaasua. Eräässä suoritusmuodossa 20 fluidi 120 on nestettä ja fluidi 122 on kaasua.

Yleisesti kuvioiden 1A - 2B, 3A - 5 tapauksissa yksi mainituista pai-norakenteista 108, 110 on sijoitettu mainittuun suljettuun sylinteriin 104, joka sisältää yhtä fluidia 120. Kuvion 1A tapauksessa painorakenne 108 on sijoitettu sylinteriin 104. Fluidi 120 sijaitsee sylinterin 104 yhdessä tai kummassakin 25 päässä 114, 116 mainitun yhden painorakenteen 108, 110 jommallakummalla puolella tai molemmin puolin.

5 Eräässä suoritusmuodossa painorakenteen 108 ja sylinterin 104 vä-

C\J

^ linen tila on voitu tiivisteellä 118 tiivistää niin, ettei painorakenteen 108 sivujen ^ ja sylinterin 104 väliin pääse fluidia 120 ainakaan merkittävässä määrin. Sylin- ° 30 terissä 104 olevan fluidin 122 ollessa kaasua (kuten kuvioissa 2Aja 2B), kaasu | voi päästä myös sylinterin 104 ja painorakenteen 108 väliseen tilaan.

Painorakenteet 108, 110 kiertyvät edestakaisin tai pyörivät mainitun $ akselin 102 ympäri ja aiheuttavat liikkeen aikana vastakkaissuuntaiset väänsi tömomentit akselin 102 suhteen. Vastakkaissuuntaiset vääntömomentit ovat 00 35 yhtä suuret tai vääntömomentit voivat olla likimain yhtä suuret. Painorakenteet 108, 110 voivat olla kuitenkin eri painoisia. Esimerkiksi painorakenne 108 voi 5 olla painavampi kuin painorakenne 110. Se, että painorakenne 108 on painavampi kuin painorakenne 110, tarkoittaa sitä, että painorakenteen 108 massa on suurempi kuin painorakenteen 110 massa.

Välitysmekanismi 112 siirtää painorakenteita 108, 110 toistensa 5 suhteen vastakkaisiin suuntiin akselin 102 pituussuuntaan nähden poikittaisessa suunnassa siten, että painorakenteiden 108, 110 vääntömomentti pysyy vakiona akselin 104 suhteen. Jos painorakenteilla 108, 110 on esimerkiksi eri massa, välitysmekanismi 112 siirtää raskaampaa painorakennetta vähemmän kuin kevyempää painorakennetta. Itse asiassa välitysmekanismin 112 painora-10 kenteita 108, 110 siirtämä matka voi olla suhteessa niiden massaan. Lisäksi välitysmekanismin 112 painorakenteita 108, 110 siirtämä matka voi olla suhteessa painorakenteiden 108, 110 kokemaan nosteeseen fluideissa 120, 122.

Painorakenne 108, joka on sijoitettu tiheydeltään suurempaan Huldiin, painuu alas esimerkiksi gravitaation tai muun siirtävän voiman vaikutuk-15 sesta. Kuvioiden 1A ja 1B esimerkeissä painorakenne 108 on sijoitettu tiheydeltään suurempaan fluidiin, joka on fluidi 120. Kuviossa 1A painorakenne 108 on lähdössä painumaan alaspäin. Tiheydeltään suurempaan fluidiin sijoitetun painorakenteen alas painumisen seurauksena välitysmekanismi 112 siirtää ylös painorakenteen, joka on sijoitettu tiheydeltään pienempään fluidiin. 20 Tässä esimerkissä painorakenne 110 on sijoitettu tiheydeltään pienempään fluidiin, joka on fluidi 122.

Yleisessä tapauksessa painorakenne 108, joka on sijoitettu mainittuun suljettuun sylinteriin 104, siirtää liikkuessaan sylinterin 104 sisällä sylinterin 104 sisällä olevan fluidin, joka kuvioiden 1A ja 1B esimerkeissä on fluidi 120 25 ja kuvioiden 2A ja 2B esimerkeissä fluidi 122, sylinterin 104 yhdestä päästä 116 toiseen päähän 114 siirtokanavaa 106 pitkin. Tämä fluidin siirtymä sylinte-5 rin 104 sisällä (kuvioiden 1A ja 1B tapauksessa fluidi 120, kuvioiden 2A ja 2B

C\J

^ tapauksessa fluidi 122) saa aikaan kiertyvää liikettä aiheuttavan vääntömo- v mentin akselin 104 suhteen. Kiertyvän liikkeen alkamisen hetki on esillä kuvi- 00 ° 30 oissa1Bja2B.

£ Tarkastellaan nyt kuvion 1B avulla suoritusmuotoa, kun ensimmäi- nen painorakenne 108 on sijoitettu suljettuun sylinteriin 104, jossa on ensim-mäisenä fluidina 120 toimivaa nestettä. Nesteen tiheys on suurempi kuin toi-™ sena fluidina 122 toimivan kaasun, joka ympäröi laitetta. Neste voi olla vettä ja 00 35 kaasu voi olla ilmaa.

6

Ensimmäinen painorakenne 108 voi painua alas esimerkiksi gravitaation vaikutuksesta nestettä sisältävässä sylinterissä 104, minkä seurauksena välitysmekanismi 112 voi siirtää toisen painorakenteen 110 ylös.

Ensimmäinen painorakenne 108 sylinterin 104 sisällä alas painues-5 saan siirtää sylinterin 104 sisällä olevan nesteen painorakenteen 108 alapuolisesta sylinterin päästä 116 painorakenteen 108 yläpuoliseen sylinterin 104 päähän 114 siirtokanavaa 106 pitkin. Tällöin sylinterin 104 sisäinen neste pyrkii gravitaation vaikutuksesta alas aiheuttaen laitteeseen kiertyvää liikettä tuottavan vääntömomentin akselin 102 suhteen. Koska vastapainorakenteet 108, 10 110 kumoavat toistensa väännön akselin 102 suhteen, ylös nostettu neste ai heuttaa vääntömomentin akselin 102 suhteen gravitaation vaikutuksesta. Tällöin koko vastapainojärjestelmä 100 pyörähtää akselin ympäri. Kun pyörähdys on tapahtunut, painorakenteiden 108, 110 keskinäinen siirtymä akselin 102 poikittaissuunnassa alkaa uudestaan. Painorakenne 108, joka on sijoitettu ti-15 heydeltään suurempaan fluidiin 120, alkaa painua alas gravitaation vaikutuksesta, minkä seurauksena välitysmekanismi 112 ottaa vastaan painorakenteen 108 liikkeen, välittää sen painorakenteen 110 puolelle ja siirtää ylös painorakenteen 110, joka on sijoitettu tiheydeltään pienempään fluidiin 122. Näin pyöriminen tai heilahtelu voi toistua loputtomasti.

20 Akseli 102 voi olla tuettu tukirakenteilla 150 esimerkiksi maahan.

Painorakenteet 108, 110 voidaan lukita paikalleen sen ajaksi, että vastapainorakenne 100 kiertyy toiseen asentoon. Lukitus ja sen purkaminen voidaan suorittaa yhdessä tai useammassa sylinterissä 104, 200 ja/tai välitys-mekanismissa 112. Lukitus voidaan suorittaa silloin, kun fluidi on siirtynyt sylin-25 terin sisällä päästä toiseen tai kun kiertyminen alkaa tai on alkamaisillaan. Lu-kitusaika voi olla ennalta määrätty tai se voi päättyä, kun kiertyminen loppuu tai 5 on loppumaisillaan. Kun kiertyminen on loppunut, lukitus voidaan avata, jolloin

C\J

^ painorakenteet 108, 110 voivat taas liikkua yhdensuuntaisesti gravitaation T kanssa eli samaan suuntaan gravitaation kanssa tai 180° kulmassa gravitaati- ° 30 oon nähden. Nämä suunnat vastaavat suuntaa, joka on akseliin 102 nähden | poikittaisessa suunnassa.

Painorakenteita 108, 110 voidaan siirtää esimerkiksi hydraulisesti si-ten, että painorakenne 108 työntää hydrauliikkasylinterissä olevaa mäntää alas ™ ja mäntä työtään öljyn siirtoputkea pitkin sylinteriin. Tämän sylinterin öljynpaine 00 35 työntää taas puolestaan mäntää ylös, joka nostaa painorakenteen 110 ylös.

7

Vastakkaiseen suuntaan toiminta on vastaavan kaltaista. Hydraulista järjestelmää ei ole esitetty kuvioissa.

Kuvio 1C, joka on muunnos kuvioiden 1Aja 1B ratkaisuista, esittää vielä erästä sylinterin 104 ja painorakenteen 108 muotoa.

5 Tarkastellaan nyt kuvion 2A mukaista ratkaisua. Tässä suoritus muodossa ensimmäinen painorakenne 108 voi olla sijoitettu suljettuun sylinteriin 104, jossa on ensimmäisenä fluidina 122 kaasua. Tässä esimerkissä fluidin 122 tiheys on pienempi kuin toisena fluidina 120 toimivan nesteen. Toinen flui-di 120 ympäröi tässä esimerkissä laitetta.

10 Toinen painorakenne 110, joka voi olla sylinterimäisen rakenteen 200 sisällä, voi painua alas gravitaation vaikutuksesta fluidissa 120. Tämän seurauksena välitysmekanismi 112 siirtää ensimmäisen painorakenteen 108 ylös. Painorakenteissa 108, 110 voi olla esimerkiksi hammastangot 210, joita välitysmekanismin 112 hammasrattaat 212 voivat liikuttaa.

15 Ensimmäinen painorakenne 108 siirtää sylinterin 104 sisällä ylös noustessaan sylinterin 104 sisällä olevan fluidin 122 (= kaasun) painorakenteen 108 yläpuolisesta sylinterin 104 päädystä 114 painorakenteen 108 alapuoliseen päätyyn 116 siirtokanavaa 106 pitkin. Siirtokanava 106 voi olla ura tai välys painorakenteen 108 ja sylinterin 104 välissä. Tällöin sylinterin 104 20 sisäinen fluidi 122 (= kaasu) pyrkii nosteen vaikutuksesta ylös, mikä aiheuttaa laitteeseen kiertyvää liikettä tuottavan vääntömomentin akselin 102 suhteen. Akseli 102 voi olla tuettu tukirakenteilla 150 esimerkiksi järven, joen, meren tai altaan pohjaan.

Kuviossa 2B toinen painorakenne 110 on painunut alas ja nostanut 25 välitysmekanismin 112 välittämänä ensimmäisen painorakenteen 108 ylös.

Koska ilma eli fluidi 122 on siirretty sylinterin 104 alaosaan, sen noste nes- 5 teessä eli fluidissa 120 saa aikaan sen, että sylinteri 104 lähtee pyörähtämään cv ^ akselin 102 suhteen ympäri. Tällöin koko vastapainojärjestelmä 100 pyörähtää ^ akselin ympäri. Kun pyörähdys on tapahtunut, painorakenteiden 108, 110 kes- 00 ° 30 kinäinen siirtymä akselin 102 poikittaissuunnassa alkaa uudestaan. Painora- | kenne 110, joka on sijoitettu tiheydeltään suurempaan fluidiin 120, alkaa pai- nua alas gravitaation vaikutuksesta, minkä seurauksena välitysmekanismi 112 siirtää ylös painorakenteen 108, joka on sijoitettu tiheydeltään pienempään ^ fluidiin 122. Näin pyöriminen tai heilahtelu voi toistua loputtomasti.

00 35 Esitetyssä ratkaisussa yksi painorakenne 108/110 painuu alas. Tä mä liike nostaa välitysmekanismin 112 välittämänä toisen painorakenteen 8 110/108 ylös. Jompikumpi painorakenteista 108, 110 myös pumppaa yhtä flui-dia sylinterin 104 päädystä toiseen. Koska painorakenteet ovat akselin 102 suhteen tasapainossa koko ajan, painorakenteet 108, 110 eivät aiheuta vääntöä akseliin 102. Mutta fluidin siirtymä sylinterin 104 sisällä saa aikaan muu-5 toksen tasapainotilassa ja vääntö akselin 102 suhteen syntyy. Tällöin koko vastapainojärjestelmä 100 pyörähtää akselin 102 ympäri kohti uutta tasapainotilaa. Mutta tällöin painorakenne 108/110 alkaa painua alaspäin ja tapahtu-masekvenssi alkaa toistua. Painorakenteiden 108, 110 siirtämiseen ylös ja alas voidaan käyttää ulkopuolista energiaa. Tällöin energian tarve on vähäistä, 10 koska tasapainoisten painorakenteiden 108, 110 liikuttaminen on helppoa.

Yleisesti painorakenne 108 voi olla teräsvaippainen ja painoraken-teen 108 sisällä voi olla vettä. Painorakenne 110 voi olla kokonaan terästä. Näin painorakenne 108 on kooltaan suurempi kuin painorakenne 110. Paino-rakenteen 110 tiheys on näin suurempi kuin painorakenteen 108. Painoraken-15 teiden massat voivat olla esimerkiksi muutamasta kilosta kymmeniin tai satoihin tonneihin. Laite voi kooltaan esimerkiksi alla metristä jopa satoihin metrei-hin. esimerkiksi akseliin 102 nähden poikittaisessa suunnassa. Painorakenteiden liikkeiden pituudet akseliin 102 nähden poikittaisessa suunnassa voivat olla esimeriksi muutamasta senttimetristä kymmeniin metreihin.

20 Kuvioita 2A - 2B koskien painorakennetta 110 mitoitettaessa on otettava huomioon fluidin 120 noste ja laskettava välitysmekanismin välitys-suhde.

Kuviot 2C ja 2D esittävät erästä suoritusmuotoa, jossa painorakenne 108 käsittää kaasuthan 250, mutta kokonaismassaltaan painorakenne 108 25 on painavampi kuin painorakenne 110. Kaasutilassa 250 voi olla esimerkiksi ilmaa.

CO

5 Kuvio 2C esittää painorakennetta 108 yläasennossaan. Sylinterin

C\J

^ 104 päiden 114, 116 välillä on putki 252, joka käsittää ainakin yhden avattavan v ja suljettavan venttiilin 254, 256, 258, 260. Putki 252 toimii siirtokanavana, jota

CO

° 30 pitkin yhtä tai useampaa fluidia voidaan siirtää sylinterin 104 sisällä. Lisäksi | sylinterin 104 ja painorakenteen 108 välissä on tiiviste 262, joka erottaa synnin terin 104 yläosan 280 alaosasta 282 ja estää fluideja virtaamasta sylinterin 104 yläosan 280 ja alaosan 282 välillä. Sylinterissä 104 voi olla myös tiivisteen 262 ™ ohitusputki 270, joka käsittää avattavan ja suljettavan venttiilin 264. Kun aina- 00 35 kin yksi venttiili 254 - 260 avataan ja painorakenne 108 painuu alaspäin sylin terissä 104 gravitaation vaikutuksesta, sylinterin 104 alaosan 280 fluidi 122 voi 9 virrata putken 252 ja avatun ainakin yhden venttiilin 254 - 260 kautta sylinterin 104 yläosaan 282. Koska painorakenne 108 painavampi kuin painorakenne 110, painorakenne 108 nostaa painorakenteen 110 ylös. Kun painorakenne 108 on liikkunut kuvion 2C yläasennostaan ala-asentonsa sylinterissä 104 ja 5 fluidi on virrannut sylinterin 104 alaosasta 280 yläosaan 282, painorakenteet 108, 110 voidaan lukita ainakin hetkeksi paikalleen ja mainittu ainakin yksi venttiili 254 - 260 voidaan sulkea.

Kuvio 2D esittää painorakennetta 108 ala-asennossaan. Kun paino-rakenne 108 on saavuttanut ala-asentonsa, venttiili 264 voidaan avata, jolloin 10 sylinterin 104 yläosassa 282 ollut fluidi 120 pääsee virtaamaan sylinterin 104 alaosaan 280 ohitusputken 270 kautta. Ohitusputken 270 ja venttiilin 264 sijaan tai lisäksi voidaan tiivisteen 262 ohitus suorittaa putkien 272, 274 ja venttiilien 276, 278 avulla. Putket 272, 274 ovat yhteydessä putkeen 252 ja sylinterin 104 ja painorakenteen 108 väliseen tilaan 160, joka ei tässä suoritusmuo-15 dossa yhdistä sylinterin 104 alaosaa 280 ja sylinterin 104 yläosaa 282 toisiinsa eikä siten mahdollista fluidin 122 virtausta sylinterin 104 alaosan 280 ja yläosan 282 välillä. Tällöin sylinterin 104 yläosan 282 fluidi 120 voi virrata sylinterin 104 alaosaan 280 tilan 106 ja putkien 272, 274 kautta, kun venttiilit 274, 276 on avattu ja venttiilit 256, 258 on suljettu. Kun virtaus tapahtunut, venttiilit 20 274, 276 voidaan sulkea, mikä voidaan suorittaa sen jälkeen kuin fluidi 122 on siirtynyt alaosasta 280 yläosaan 282 ja venttiilit 254 ja 260 on suljettu. Lisäksi kuvion 2D tilanteessa on mahdollista, että venttiilit 284, joka on sylinterin 104 alaosassa 280, avataan fluidin 120 paineen tasaamiseksi sylinterin 104 sisä-ja ulkopuolella.

25 Koska painorakenteessa 108 on kaasuilla 250, jossa voi olla ilmaa, painorakenteen 108 liike akselin 102 suhteen saa aikaan sen, että kaasuthan 5 250 painopiste siirtyy akselin 102 alapuolelle. Kaasuthan 250 ilman tai muun

C\J

^ kaasun noste suhteessa laitteen ulkopuoliseen, tiheydeltään suurempaan flui- v diin 120 saa puolestaan aikaan väännön suhteessa akseliin 102. Näin sylinte- ° 30 rin 108 sisällä olevan pienempitiheyksisen fluidiin noste saa laitteen pyörähtä- | mään sylintereineen 104, 200 ja painorakenteineen 108, 110.

Kaasuilla 250 voi olla yksiosainen tai moniosainen. Riippumatta kaasuthan 250 osien määrästä kaasuilla 250 on aina painorakenteen 108 pai-™ nopisteen suhteen symmetrinen. Kuviossa 2D katkoviivat esittävät kaasuthan 00 35 250 mahdollista kaksiosaista rakennetta.

10

Sylinterin 104 alaosa 280 se osa, joka laitteen pyörähdyksen minä tahansa hetkenä alempana kuin sylinterin 104 yläosa 282. Täten sylinterin 104 alaosa 280 on aina se pää, joka on lähempänä maan keskipistettä.

Eräässä toimintamuodossa painorakenteen 108 päissä on tiivisteet 5 268, 269. Tällöin painorakenteen 108 ja sylinterin 104 välissä mahdollisesti oleva fluidi pysyy paikallaan. Tällöin ohitusputki 270 on niin pitkä, että se ulottuu sylinterin 104 päästä päähän kuten putki 252 jäämättä tiivisteiden 268, 269 väliselle alueelle.

Kuvio 2E esittää erästä suoritusmuotoa, jossa venttiilit 284 on kor-10 vattu avautuvalla sylinterillä 104. Sylineri 104 käsittää kolme osaa 104A, 104B, 104C ja se avautuu kahdesta kohdista 288, 290. Se avautuva kohta 288, 290, joka on kunkin pyörähdyksen aikana alempana, avataan, jotta laitteen ulkopuolinen fluidi 120 voi virrata tilaan 160 ja pääsee siten tasoittamaan paineen sylinterin 104 alaosassa 280. Ylempänä oleva avautuva kohta 288, 290 pide-15 tään kiinni.

Kuvio 2E esittää myös erästä suoritusmuotoa, jossa sylinterin 104 päissä on ilmatilat 292, 294. Ilman ilmatiloja 292, 294 sylinterillä 104 ja paino-rakenteella 104 on alaspäin suuntautuva kokonaisvoima, jonka suuruus on gravitaation aiheuttaman voiman ja fluidista 122 johtuvan nosteen erotus. Ilma-20 tilojen 292, 294 tilavuus on mitoitettu siten, että niiden noste fluidissa 120 on ainakin suurin piirtein sama kuin mainittu kokonaisvoima, jolloin sylinterin 104 ja painorakenteen 108 alaspäin suuntautuva voima kumoutuu osittain tai kokonaan. Sylinterin 104 painon kumoamisen vuoksi myös keskimmäisessä sy-linteriosassa 104B voi olla fluidia 122 esimerkiksi välitilan 160 vieressä (ei esi-25 tetty kuvioissa 2E). Kuvio 2E ja kuvio 6A kuvaavat samankaltaisia rakenteita.

Kuviot 3A ja 3B esittävät erästä suoritusmuotoa, jossa laite käsittää 5 akselin 102 ja ainakin yhden vastapainojärjestelmän 100 kuten edellistenkin

C\J

^ suoritusmuotojen ratkaisuissa. Kukin vastapainojärjestelmä käsittää kaksi sy- v linteriä 104, 200, joista kumpikin on tässä suoritusmuodossa suljettuja. Edel- 00 ° 30 leen vastapainojärjestelmä käsittää kaksi siirtokanavaa 106, 206, kaksi män- | tämäistä painorakennetta 108, 110 ja välitysmekanismin 112.

Painorakenteet 108, 110 on sijoitettu sylintereihin 104, 200, joissa tässä suoritusmuodossa on fluidia 122, jonka tiheys on pienempi kuin laitteen ™ ulkopuolisen fluidin 120. Kaikkien kuvioiden esimerkeissä fluidi 122 voi olla 00 35 ilmaa ja fluidi 120 voi olla vettä.

11

Painorakenteet 108, 110 voivat kiertyä mainitun akselin 102 suhteen ja siten ne aiheuttavat vastakkaissuuntaiset vääntömomentit akselin 102 suhteen.

Välitysmekanismi 112 siirtämä painorakenteita 108, 110 toistensa 5 suhteen vastakkaisiin suuntiin akselin 102 pituussuuntaan nähden poikittaisessa suunnassa siten, että painorakenteiden 108, 110 vääntömomentti pysyy vakiona akselin 102 suhteen.

Painorakenne 108 painuu alas sylinterissään 104 gravitaation vaikutuksesta, minkä seurauksena välitysmekanismi 112 siirtää toisen painoraken-10 teen 110 ylös sylinterissä 200. Painorakenne 108 on hiukan painavampi kuin painorakenne 110.

Painorakenteet 108, 110 siirtävät liikkuessaan sylinterin 104 sisällä olevan fluidin 122 sylinterien 104, 200 yhdestä päästä 116, 216 toiseen päähän 114, 214 siirtokanavia 106, 206 pitkin.

15 Sylinterin 200 sisäinen fluidi 122, joka on sylinterin 200 alemmassa päässä 216, saa aikaan kiertyvää liikettä aiheuttavan vääntömomentin akselin 102 suhteen.

Kuvioiden 3A ja 3B tapauksessa sylinteri 110 ja sen sisällä oleva painorakenne 110 voidaan sijoittaa sylinterin 104 sisälle. Tällöin sylinteri 110 ja 20 sen sisällä oleva painorakenne 110 voivat olla osittain tai kokonaankin paino-rakenteen 108 sisällä.

Kuvio 4 esittää erästä suoritusmuotoa, jossa molemmat painorakenteet 108, 110 ovat suljetuissa sylintereissä 104, 200, joihin ulkopuolinen fluidi 300 ei pääse vaikuttamaan. Vain akseli 102 tulee ulos sylintereistä 104, 200. 25 Pyöreä muoto saa sylinterit 102, 200 kestämään kovaakin painetta fluidissa 300, jolloin ratkaisua voidaan käyttää syvälläkin vedessä tai muutoin suuressa o paineessa. Lisäksi sylinteissä 104, 200 voi olla sisällä suuri paine, joka kom-

CvJ

^ pensoi ulkopuolisen paineen vaikutusta laitteen rakenteeseen.

^ Kuvio 5 esittää erästä suoritusmuotoa, jossa välitysmekanismi 112 00 ° 30 on vipuvarsijärjestely. Varsien pituudet on sovitettu painojärjestelmien 108, 110 | massaan ja niihin vaikuttavaa nosteeseen eri fluideissa.

Kuvio 6A esittää erästä suoritusmuotoa, jossa sylinteri 104 ja painoja rakenne 110 liikkuvat suoraviivaisesti vastakkaisiin suuntiin akseliin 102 näh- den poikittaisessa suunnassa, joka on yhdensuuntainen gravitaation aiheutta-00 35 man voiman kanssa. Painorakenteessa 108 on kaasuilla 250 kuten kuvioiden 2D ja 2E tapauksissakin. Kaasuthan 250 noste fluidissa 120 aiheuttaa kiertä- 12 vän väännön akseliin 102, kun kaasuthan 250 painopiste on siirtynyt pystysuunnassa eli gravitaation aiheuttaman voiman kanssa yhdensuuntaisessa suunnassa pois akselilta 102. Tämä vastaa tässä hakemuksessa olevien muidenkin suoritusmuotojen toimintaperiaatetta. Muissa suoritusmuodoissa paino-5 rakenne 108 siirtyy akselin 102 suuntaan nähden poikittaisessa suunnassa esimerkiksi gravitaation vaikutuksesta, mutta kuvion 6A suoritusmuodossa koko sylinteri 104 painorakenteineen 108 voidaan siirtää.

Kaasuthan 250 noste fluidissa 120, joka voi olla vettä, on mitoitettu sellaiseksi, että kaasuthan 250 nosteen voimakkuus on yhtä suuri kuin sylinte-10 rin 104 gravitaation aiheuttama voima. Nämä voimat siis kumoavat toisensa. Painorakenne 108 kaasutiloineen 250 on massaltaan suurempi kuin painora-kenne 110. Painorakenne 110 voi sijaita sylinterissä 200, joka on avoin laitetta ympäröivälle fluidille 120.

Kuvion 6B mukaisessa tilanteessa sylinteri 104 on ylhäällä ja paino-15 rakenne 110 alhaalla ja ne on lukittu tähän asentoon siten, etteivät ne voi pyörähtää akselin 102 ympäri eivätkä ne voi ainakaan kovin paljon liikkua suora-viivaisestikaan toisiinsa nähden vastakkaisissa suunnissa.

Eräässä suoritusmuodossa painorakenne 108 on kiinteästi kiinni sylinterissä 104, joten ne muodostavat yhden kiinteän kokonaisuuden. Koska 20 painorakenne 108 on painavampi kuin painorakenne 110, painorakenne 108 painuu alas ja nostaa painorakenteen 110 ylös gravitaation vaikutuksesta, kun lukitus avataan. Tällöin kuitenkin kaasuilla 250 siirtyy epäsymmetriseen tilaan suhteessa akseliin 102, jolloin kaasutila 250 on suurimmalta osaltaan akselin 102 alapuolella. Tämä aiheuttaa väännön akseliin 102, jolloin sylinteri 104 ja 25 painorakenne 110 mahdollisine sylintereineen 200 pyörähtävät akselin 102 ympäri. Sylinteri 104 ja painorakenne 110 voidaan taas hetkeksi lukita tähän 5 asentoon siten, että ainakin pyörähdysliike pysähtyy. Pyörähdyksen jälkeen

C\J

^ painorakenne 110 on jälleen alhaalla ja sylinteri 104 ylhäällä, jolloin sylinterin v 104 ja painorakenteen 110 vastakkaissuuntainen liike pystysuunnassa voi al- ° 30 kaa uudestaan, mikä johtaa uuteen pyörähdykseen.

| Eräässä suoritusmuodossa painorakenne 108 ei ole kiinteästi kiinni sylinterissä 104, vaan voi liikkua jonkin verran, koska sylinteri 104 on sisäosal-taan hiukan pitempi kuin painorakenne 108. Sylinterin 104 sisällä voi olla flui-™ dia 120. Sylinteri 104 käsittää myös tiivisteet 620 sylinterin 104 päätysisäpin- 00 35 noilla 622, 624. Kuvion 6B tilanteessa voidaan painorakenne 108 painaa kiinni alemman päätysisäpinnan 622, 624 tiivisteeseen 620. Tämä saadaan aikaan 13 liikuttamalla joko sylinteriä 104 tai painorakennetta 108. Alempi päätysisäpinta on kullankin hetkellä se päätysisäpinta 622, 624, joka toista päätysisäpintaa 622, 624 alempana eli lähempänä maan keskipistettä. Tällöin sylinterin 104 sisällä oleva fluidi 120 voidaan poistaa siirtokanavan 626 kautta alemman pää-5 tysisäpinnan 622, 624 ja painorakenteen 108 välistä joko sylinterin 104 ulkopuolelle tai sylinterin 104 sivulle. Siirtokanava 626 voi käsittää putken ja venttiilin, joka estää fluidin 120 takaisinvirtauksen. Painorakenteen 108 tiivisteen 620 päälle siirtämisen ja fludin 120 poiston tarkoituksena on poistaa fluidin 120 aiheuttama paine painorakenteen 108 tiivisteen 620 välisellä alapinnalla. Tällöin 10 noste ei vaikuta sylinterin 104 sisässä painorakenteeseen 108. Painorakenteen 108 siirtäminen alaspäin saa aikaan sen, että painorakenteen 108 ja tiivisteen 620 väliin tulee aukko sylinterin 104 ylemmässä päätyosassa. Tällöin fluidi 120 voi virrata vapaasti sylinterin 104 sivulta sylinterin 104 ylemmän pää-tysisäpinnan 624, 622 ja painorakenteen 108 väliin. Kun painorakenne 108 on 15 kiinni alemman päätysisäpinnan 622, 624 tiivisteessä 620, voidaan sylinterin 104 ja toisen painorakenteen 110 lukitus avata pystysuuntaisen liikkeen osalta, jolloin sylinteri 104 painuu alas nostaen toisen painorakenteen 110 ylös. Kun pystysuuntainen liike on suoritettu, voidaan tiivisteen 620 ja painorakenteen 108 väli avata alemmalla päätysisäpinnalla 622, 624, jolloin tiivisteen 620 ja 20 painorakenteen 108 väli ylemmällä päätysisäpinnalla 622, 624 sulkeutuu. Näin sylinterin 104 sisällä painorakenteen 108 noste alkaa vaikuttaa. Tämän jälkeen voidaan laitteen lukitus pyörähdyksen suhteen voidaan poistaa, jolloin sekä sylinteri 104 painorakenteineen 108 että toinen painorakenne 110 mahdollisine sylintereineen 200 pyörähtävät akselin 102 suhteen. Tämän jälkeen suoritus-25 ketju voidaan toistaa ja saada aikaan uusi pyörähdys.

Yleisessä tapauksessa laitteeseen voidaan syöttää energiaa liikkei-5 den ja pyörähdysten aikaansaamiseksi. Energiantarve on kuitenkin huomatta-

C\J

^ van pieni, koska laiteosat on tasapainotettu toistensa suhteen ja nostetta on v käytetty hyväksi massojen aiheuttamien gravitaatiovoimien kumoamiseksi.

CO

° 30 Kuvio 6B esittää painojärjestelyä, joka käsittää useita painoelement- | tejä 600, 602, 604 sylinterissä 606, joka voi edustaa suljettua sylinteriä 104 tai avointa sylinteriä 200. Useaosaisella painojärjestelyllä voidaan vaikuttaa painoja järjestelyn painopisteeseen suhteessa akseliin 102, jos painoelementit 600 - ™ 604 ovat epätasaisesti jakautuneet sylinteriin 506 tai jos painoelementit 600 - 00 35 604 ovat tiheydeltään erilaisia.

14

Kuvio 7 esittää laitetta sivulta. Tässä suoritusmuodossa käytetään kahta ristikkäistä vastapainojärjestelmää 100, joka toimii vedessä. Yleisessä tapauksessa vastapainojärjestelmiä voi olla yksi tai useampia. Eräässä suoritusmuodossa ristikkäisillä vastapainojärjestelmillä 100 on suljettu vaippa eli 5 kehys 700. Kehys 700 on tiivis eikä päästä ympäröivää fluidia laitteen sisään. Kehyksen 700 sisällä voi olla väliseinillä toisistaan erotettuja sektoreita 702, 704, joista sektoreissa 702 on ilmaa ja sektoreissa 704 on vettä. Sektorointi vähentää veden liikahtelua kehyksen sisällä ja siten saadaan vesi pyörähdys-liikkeeseen mukaan. Sylintereiden 104, 200 päät ulottuvat veteen kehyksen 10 700 ulkopuolelle. Eräässä suoritusmuodossa kaikissa sektoreissa 702, 704 on vettä. Näin saadaan aikaa vauhtipyörä, jolla on tasainen pyörimisnopeus laajalla kuormitusalueella.

Kuvio 8 esittää muutoin samanlaista ratkaisua kuin kuvion 7 tapauskin, mutta tässä ratkaisussa kehys 700 ulottuu vastapainojärjestelmien reunoil-15 le asti. Tällöin sylintereiden 104, 200 päät eivät ole kehyksen 700 ulkopuolella.

Kuvio 9 esittää erästä suoritusmuotoa, jossa käytetään useita kehiä 900, 902 sisäkkäin. Vastapainojärjestelmät 100 ulottuvat kuitenkin laitteen ulkopuoliseen veteen asti. Uloimman kehyksen 900 ja sisemmän kehyksen välissä on vettä. Sisempi kehys on täytetty ilmalla, jonka paine voi vastata lait-20 teen ulkopuolisen veden painetta.

Kuvio 10 esittää esitetyn ratkaisun erästä sovellusta. Kuvioissa 1 -9 esitetyn laitteen 1000 akseli 102 voidaan kytkeä esimerkiksi muuntimeen 1002, joka muuttaa kierroslukua. Tämän jälkeen muuntimen 1002 akseli 1004 voidaan kytkeä haluttua toimintoa suorittavaan koneeseen 1006, joka voi olla 25 esimerkiksi pumppu. Pumpulla voi pumpata erilaisia nesteitä tai kaasuja. Kone 1006 voi olla myös generaattori, jolla voi tuottaa sähköä. Muunninta 1002 ei 5 eräässä suoritusmuodossa välttämättä tarvita, vaan akseli 102 voidaan myös

C\J

^ suoraan kytketä koneeseen 1006. Esitetyt suoritusmuodot mahdollistavat suu- T ren työn suorittamisen pienellä energialla. Jos laitteen koko on esimerkiksi sel- ° 30 lainen, että vastapainojärjestelmän painorakenteet liikkuvat toisten suhteen 10 | m pystysuunnassa ja noste on mitoitettu esim. 10 000 Newtoniin, voidaan 1000 kg massa nostaa yli 10 m tavallisen ompelukoneen energiaa vastaavalla energialla tai jopa vähemmällä. Tällöinkään energiaa ei välttämättä kulu varsi-™ naisessa nostamisessa ollenkaan, vaan esimerkiksi laitteen ohjauksessa nos- 00 35 tamisen suorittamiseksi.

15

Kuvio 11 esittää vuokaaviota yleisestä menetelmästä. Laite käsittää akselin 102 ja ainakin yhden vastapainojärjestelmän 100, joista kukin käsittää kaksi painojärjestelmää 10, 20, joista ensimmäinen painojärjestelmä 10 käsittää suljetun sylinterin 104 ja sen sisässä olevan painorakenteen (108) ja liikku-5 van fluidin 120, 122 ja toinen painojärjestelmä 20 käsittää painorakenteen 110, ja välitysmekanismin 112 painojärjestelmien 10, 20 välillä. Yksi painorakenne 108, 110 painaa enemmän kuin toinen painorakenne 110. Askeleessa 1100 annetaan painavamman painorakenteen 108, 110 painua alaspäin gravitaation vaikutuksesta. Askeleessa 1102 siirretään välitysmekanismilla 112 toista pai-10 norakennetta 110, 108 ylöspäin painavamman painorakenteen 108, 110 painuessa alas. Askeleessa 1104 siirretään liikkuva fluidi 120, 122 sylinterin 104 sisällä pystysuunnassa painavamman painorakenteen 108, 110 pystysuuntaisen liikkeen avulla, jolloin liikkuvan fluidin 120, 122 siirtymä tuottaa väännön akselin 102 suhteen ja mahdollistaa vastapainojärjestelmän 100 kiertymän ak-15 selin 102 suhteen.

Kuvio 12 esittää vuokaaviota menetelmästä, jossa eri painoraken-teet ovat kosketuksissa eri fluideihin. Menetelmässä käytetään akselia 102 ja ainakin yhtä vastapainojärjestelmää 100, joista kukin käsittää suljetun sylinterin 104, siirtokanavan 106, kaksi mäntämäistä painorakennetta 108, 110 ja väli-20 tysmekanismin 112. Eri painorakenteet 108, 110 on sijoitettu eri fluideihin 120, 122, joiden tiheydet ovat erilaiset. Yksi mainituista painorakenteista 108 on sijoitettu mainittuun suljettuun sylinteriin 104, joka sisältää yhtä fluidia 120, 122, joka sijaitsee sylinterin 104 yhdessä tai kummassakin päässä 114, 116 mainitun yhden painorakenteen 108 jommallakummalla puolella tai molemmin 25 puolin. Painorakenteet 108, 110 on sovitettu suorittamaan kiertyvää liikettä mainitun akselin 102 suhteen ja aiheuttamaan vastakkaissuuntaiset vääntö- 00 5 momentit akselin 102 suhteen. Menetelmän askeleessa 1200 annetaan paino-

C\J

^ rakenteen 108, 110, joka on sijoitettu tiheydeltään suurempaan fluidiin 120, v painua alas gravitaation vaikutuksesta. Tämän seurauksena askeleessa 1202 ° 30 siirretään välitysmekanismilla 112 painorakenne 108, 110, joka on sijoitettu | tiheydeltään pienempään fluidiin 122, ylös siten, että painorakenteiden 108, 110 vääntömomentti pysyy vakiona akselin 102 suhteen. Askeleessa 1204 siirretään painorakenteella 108, joka on sijoitettu mainittuun suljettuun sylinte-^ riin 104, sylinterin 104 sisällä oleva fluidi 120, 122 sylinterin 104 yhdestä pääs- 00 35 tä 116 toiseen päähän 114 siirtokanavaa 106 pitkin. Askeleessa 1206 anne- 16 taan sylinterin 104 sisäisen fluidin 120, 122 aiheuttaa kiertyvää liikettä aiheuttava vääntömomentti akselin 102 suhteen.

Kuvio 13 esittää vuokaaviota menetelmästä, jossa painorakenteet ovat kosketuksissa samaan fluidiin. Menetelmässä käytetään laitetta, joka kä-5 sittää akselin 102 ja ainakin yhden vastapainojärjestelmän 100, joista kukin käsittää kaksi suljettua sylinteriä 104, 200, kaksi siirtokanavaa 106, 206, kaksi mäntämäistä painorakennetta 108, 110 ja välitysmekanismin 112.

Painorakenteet 108, 110 on sijoitettu sylintereihin 104, 200, joissa on fluidia 122, jonka tiheys on pienempi kuin laitteen ulkopuolisen fluidin.

10 Painorakenteet 108, 110 on sovitettu suorittamaan kiertyvää liikettä mainitun akselin 102 suhteen ja aiheuttamaan vastakkaissuuntaiset vääntö-momentit akselin 102 suhteen.

Välitysmekanismi 112 on sovitettu siirtämään painorakenteita 108, 110 toistensa suhteen vastakkaisiin suuntiin akselin 102 pituussuuntaan näh-15 den poikittaisessa suunnassa siten, että painorakenteiden 108, 110 vääntö-momentti pysyy vakiona akselin 102 suhteen. Menetelmän askeleessa 1300 annetaan painorakenteen 108 painua alas sylinterissään 104 gravitaation vaikutuksesta. Tämän seurauksena askeleessa 1302 siirretään välitysmekanismilla 112 toinen painorakenne 110 ylös sylinterissä 200. Askeleessa 1304 siir-20 retään painorakenteilla 108, 110 niiden liikkuessa sylinterien 104, 200 sisällä oleva fluidi 122 sylinterin 104, 200 yhdestä päästä 116, 216 toiseen päähän 114, 214 siirtokanavia 106, 206 pitkin. Askeleessa 1306 annetaan sylinterin 200 sisäisen fluidin 122 saada aikaan kiertyvää liikettä aiheuttava vääntömomentti akselin 102 suhteen.

25 Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut niihin, vaan 5 sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

C\J

i i

CO

o

X

cc

CL

CM

LO

C\l δ

CM

Claims (9)

17

1. Akselin ympäri kiertyvä painorakennelaite, joka käsittää akselin (102) ja ainakin yhden vastapainojärjestelmän (100), joista kukin käsittää suljetun sylinterin (104), ainakin yhden siirtokanavan (106), kaksi 5 mäntämäistä painorakennetta (108, 110) ja välitysmekanismin (112), tunnettu siitä, että; eri painorakenteet (108, 110) on sijoitettu eri fluideihin (120, 122), joiden tiheydet ovat erilaiset; yksi mainituista painorakenteista (108) on sijoitettu mainittuun suljet-10 tuun sylinteriin (104), joka sisältää yhtä fluidia (120, 122), joka sijaitsee sylinterin (104) yhdessä tai kummassakin päässä (114, 116) mainitun yhden painora-kenteen (108) jommallakummalla puolella tai molemmin puolin; painorakenteet (108, 110) on sovitettu suorittamaan kiertyvää liikettä mainitun akselin (102) suhteen ja aiheuttamaan vastakkaissuuntaiset vään-15 tömomentit akselin (102) suhteen; välitysmekanismi (112) on sovitettu siirtämään painorakenteita (108, 110) toistensa suhteen vastakkaisiin suuntiin akselin (102) pituussuuntaan nähden poikittaisessa suunnassa siten, että painorakenteiden (108, 110) massan aiheuttama vääntömomentti pysyy vakiona akselin (102) suhteen; 20 painorakenne (108, 110), joka on sijoitettu tiheydeltään suurempaan fluidiin (120), on sovitettu painumaan alas gravitaation vaikutuksesta, minkä seurauksena välitysmekanismi (112) on sovitettu siirtämään ylös painoraken-teen (108, 110), joka on sijoitettu tiheydeltään pienempään fluidiin (122); ja painorakenne (108), joka on sijoitettu mainittuun suljettuun sylinte-25 riin (104), on liikkuessaan sylinterin (104) sisällä sovitettu siirtämään sylinterin ” (104) sisällä olevan fluidin (120, 122) sylinterin (104) yhdestä päästä (116) ίσι ο ^ seen päähän (114) siirtokanavaa (106) pitkin, jotta sylinterin (104) sisäinen V fluidi (120, 122) saa aikaan kiertyvää liikettä aiheuttavan vääntömomentin ak- o selin (102) suhteen. X

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäinen painorakenne (108) on sijoitettu suljettuun sylinteriin (104), jossa C\1 ^ on ensimmäisenä fluidina (120) toimivaa nestettä, jonka tiheys on suurempi o kuin toisena fluidina (122) toimivan kaasun, joka ympäröi laitetta; ensimmäinen painorakenne (108) on sovitettu painumaan alas gra-35 vitaation vaikutuksesta nestettä sisältävässä sylinterissä (104), minkä seura- 18 uksena välitysmekanismi (112) on sovitettu siirtämään ylös toisen painoraken-teen (110); ja ensimmäinen painorakenne (108) on sovitettu sylinterin (108) sisällä alas painuessaan siirtämään sylinterin (104) sisällä olevan nesteen painora-5 kenteen (108) alapuolisesta sylinterin (104) päästä (116) painorakenteen (108) yläpuoliseen sylinterin (104) päähän (114) siirtokanavaa (106) pitkin, jolloin sylinterin (104) sisäinen neste pyrkii gravitaation vaikutuksesta alas aiheuttaen kiertyvää liikettä tuottavan vääntömomentin akselin (102) suhteen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että 10 ensimmäinen painorakenne (108) on sijoitettu suljettuun sylinteriin (104), jossa on fluidina (122) toimivaa kaasua, jonka tiheys on pienempi kuin fluidina (120) toimivan nesteen, joka ympäröi laitetta; toinen painorakenne (110) on sovitettu painumaan alas gravitaation vaikutuksesta nesteessä, minkä seurauksena välitysmekanismi (112) on sovi-15 tettu siirtämään ylös ensimmäisen painorakenteen (108); ensimmäinen painorakenne (108) on sovitettu sylinterin (104) sisällä ylös noustessaan siirtämään sylinterin (108) sisällä olevan kaasun painorakenteen (108) yläpuolisesta sylinterin (104) päästä (114) painorakenteen (108) (104) alapuoliseen sylinterin (104) päähän (116) siirtokanavaa (106) pitkin, 20 jolloin sylinterin (104) sisäinen kaasu pyrkii nosteen vaikutuksesta ylös aiheuttaen kiertyvää liikettä tuottavan vääntömomentin akselin (102) suhteen.

4. Akselin ympäri kiertyvä painorakennelaite, joka käsittää akselin (102) ja ainakin yhden vastapainojärjestelmän (100), joista kukin käsittää kaksi suljettua sylinteriä (104, 200), kaksi siirtokanavaa (106, 206), co 25 kaksi mäntämäistä painorakennetta (108, 110) ja välitysmekanismin (112); ^ painorakenteet (108, 110) on sijoitettu sylintereihin (104, 200), jois- sa on fluidia (122), jonka tiheys on pienempi kuin laitteen ulkopuolisen fluidin; ro painorakenteet (108, 110) on sovitettu suorittamaan kiertyvää liiket- o x tä mainitun akselin (102) suhteen ja aiheuttamaan vastakkaissuuntaiset väänsi 30 tömomentit akselin (102) suhteen; välitysmekanismi (112) on sovitettu siirtämään painorakenteita (108, CVJ LO 110) toistensa suhteen vastakkaisiin suuntiin akselin (102) pituussuuntaan o nähden poikittaisessa suunnassa siten, että painorakenteiden (108, 110) vään- tömomentti pysyy vakiona akselin (102) suhteen, tunnettu siitä, että 19 painorakenne (108) on sovitettu painumaan alas sylinterissään (104) gravitaation vaikutuksesta, minkä seurauksena välitysmekanismi (112) on sovitettu siirtämään toisen painorakenteen (110) ylös sylinterissä (200); ja painorakenteet (108, 110) on liikkuessaan sylinterien (104, 200) si-5 säilä sovitettu siirtämään sylinterien (104, 200) sisällä olevan fluidin (122) sylinterien (104, 200) yhdestä päästä (116, 216) toiseen päähän (114, 214) siirtokanavia (106, 206) pitkin; ja sylinterin (200) sisäinen fluidi (122) on sovitettu saamaan aikaan kiertyvää liikettä aiheuttavan vääntömomentin akselin (102) suhteen.

5. Akselin ympäri kiertyvä painorakennelaite, joka käsittää akselin (102) ja ainakin yhden vastapainojärjestelmän (100), joista kukin käsittää suljetun sylinterin (104), ainakin yhden siirtokanavan ( 252), kaksi mäntämäistä painorakennetta (108, 110) ja välitysmekanismin (112), tunnettu siitä, että 15 eri painorakenteet (108, 110) on sijoitettu ainakin osittain eri fluidei- hin (120, 122), joiden tiheydet ovat erilaiset; yksi mainituista painorakenteista (108) käsittää ainakin yhden kaasuthan (250), joka on painorakenteen (250) painopisteen suhteen symmetrinen; 20 mainittu yksi painorakenne (108) on sijoitettu mainittuun suljettuun sylinteriin (104), joka sisältää tiheydeltään pienempää fluidia (122); painorakenteet (108, 110) on sovitettu suorittamaan kiertyvää liikettä mainitun akselin (102) suhteen ja aiheuttamaan vastakkaissuuntaiset vään-tömomentit akselin (102) suhteen; 25 välitysmekanismi (112) on sovitettu siirtämään painorakenteita (108, $2 110) toistensa suhteen vastakkaisiin suuntiin akselin (102) pituussuuntaan o ™ nähden poikittaisessa suunnassa siten, että painorakenteiden (108, 110) vaanii tömomentit vaikuttavat eri suuntiin akselin (102) suhteen; § painorakenne (108), joka on sijoitettu tiheydeltään pienempää fluidia * 30 (122) sisältävään suljettuun sylinteriin (104), on sovitettu painumaan alas gra- α vitaation vaikutuksesta, minkä seurauksena välitysmekanismi (112) on sovitet- h- tu siirtämään ylös toisen painorakenteen (110), joka on sijoitettu tiheydeltään LO cu suurempaan fluidiin (122); ja ° painorakenne (108), joka on sijoitettu mainittuun suljettuun sylinte- 35 riin (104), on liikkuessaan sylinterin (104) sisällä sovitettu siirtämään sylinterin (104) sisällä olevan tiheydeltään pienemmän fluidin (122) sylinterin (104) ala- 20 osasta (280) yläosaan (282)) siirtokanavaa (252) pitkin, jotta sylinterin (104) sisäinen fluidi (120, 122) saa aikaan kiertyvää liikettä aiheuttavan vääntömo-mentin akselin (102) suhteen.

6. Menetelmä akselin ympäri kiertyvää painorakennelaitetta varten, missä menetelmässä käytetään akselia (102) ja ainakin yhtä vastapainojärjes-telmää (100), joista kukin käsittää suljetun sylinterin (104), siirtokanavan (106), kaksi mäntämäistä painorakennetta (108, 110) ja välitysmekanismin (112), tunnettu siitä, että 10 eri painorakenteet (108, 110) on sijoitettu eri fluideihin (120, 122), joiden tiheydet ovat erilaiset; yksi mainituista painorakenteista (108) on sijoitettu mainittuun suljettuun sylinteriin (104), joka sisältää yhtä fluidia (120, 122), joka sijaitsee sylinterin (104) yhdessä tai kummassakin päässä (114, 116) mainitun yhden painora-15 kenteen (108) jommallakummalla puolella tai molemmin puolin; ja painorakenteet (108, 110) on sovitettu suorittamaan kiertyvää liikettä mainitun akselin (102) suhteen ja aiheuttamaan vastakkaissuuntaiset vään-tömomentit akselin (102) suhteen; ja menetelmässä annetaan (1100) painorakenteen (108, 110), joka on sijoitettu ti-20 heydeltään suurempaan fluidiin (120), painua alas gravitaation vaikutuksesta, minkä seurauksena siirretään (1102) välitysmekanismilla (112) painorakenne (108, 110), joka on sijoitettu tiheydeltään pienempään fluidiin (122), ylös siten, että painorakenteiden (108, 110) vääntömomentti pysyy vakiona akselin (102) suhteen; 25 siirretään (1104) painorakenteella (108), joka on sijoitettu mainittuun ” suljettuun sylinteriin (104), sylinterin (104) sisällä oleva fluidi (120, 122) sylinte- o ™ rin (104) yhdestä päästä (116) toiseen päähän (114) siirtokanavaa (106) pitkin; T Ja § annetaan (1106) sylinterin (104) sisäisen fluidin (120, 122) aiheut- x 30 taa kiertyvää liikettä aiheuttava vääntömomentti akselin (102) suhteen. CL

7 Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, [o että ensimmäinen painorakenne (108) on sijoitettu suljettuun sylinteriin (104), o jossa on ensimmäisenä fluidina (120) toimivaa nestettä, jonka tiheys on suu- CVJ rempi kuin toisena fluidina (122) toimivan kaasun, joka ympäröi laitetta; 21 annetaan ensimmäisen painorakenteen (108) painua alas gravitaation vaikutuksesta nestettä sisältävässä sylinterissä (104), minkä seurauksena siirretään välitysmekanismilla (112) toinen painorakenne (110) ylös; ja 5 siirretään ensimmäisen painorakenteella (108) sylinterin (108) sisäl lä oleva nesteen painorakenteen (108) alapuolisesta sylinterin (104) päästä (116) painorakenteen (108) yläpuoliseen sylinterin (104) päähän (114) siirtokanavaa (106) pitkin, jolloin sylinterin (104) sisäinen neste pyrkii gravitaation vaikutuksesta alas aiheuttaen kiertyvää liikettä tuottavan vääntömomentin ak-10 selin (102) suhteen.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen painorakenne (108) on sijoitettu suljettuun sylinteriin (104), jossa on fluidina (122) toimivaa kaasua, jonka tiheys on pienempi kuin fluidina (120) toimivan nesteen, joka ympäröi laitetta; 15 toinen painorakenne (110) on sovitettu painumaan alas gravitaation vaikutuksesta nesteessä, minkä seurauksena välitysmekanismi (112) on sovitettu siirtämään ylös ensimmäisen painorakenteen (108); ensimmäinen painorakenne (108) on sovitettu sylinterin (104) sisällä ylös noustessaan siirtämään sylinterin (108) sisällä olevan kaasun painoraken-20 teen (108) yläpuolisesta sylinterin (104) päästä (114) painorakenteen (108) (104) alapuoliseen sylinterin (104) päähän (116) siirtokanavaa (106) pitkin, jolloin sylinterin (104) sisäinen kaasu pyrkii nosteen vaikutuksesta ylös aiheuttaen kiertyvää liikettä tuottavan vääntömomentin akselin (102) suhteen.

9. Menetelmä akselin ympäri kiertyvää painorakennelaitetta varten, co 25 missä menetelmässä käytetään laitetta, joka käsittää akselin (102) ja ainakin £3 yhden vastapainojärjestelmän (100), joista kukin käsittää A kaksi suljettua sylinteriä (104, 200), kaksi siirtokanavaa (106, 206), ro kaksi mäntämäistä painorakennetta (108, 110) ja välitysmekanismin (112), o tunnettu siitä, että £ 30 painorakenteet (108, 110) on sijoitettu sylintereihin (104, 200), jois- sa on fluidia (122), jonka tiheys on pienempi kuin laitteen ulkopuolisen fluidin; C\J LO painorakenteet (108, 110) on sovitettu suorittamaan kiertyvää liiket- S tä mainitun akselin (102) suhteen ja aiheuttamaan vastakkaissuuntaiset vään- C\J tömomentit akselin (102) suhteen; ja 22 välitysmekanismi (112) on sovitettu siirtämään painorakenteita (108, 110) toistensa suhteen vastakkaisiin suuntiin akselin (102) pituussuuntaan nähden poikittaisessa suunnassa siten, että painorakenteiden (108, 110) vään-tömomentti pysyy vakiona akselin (102) suhteen; ja menetelmässä 5 annetaan (1200) painorakenteen (108) painua alas sylinterissään (104) gravitaation vaikutuksesta, minkä seurauksena siirretään (1202) välitysmekanismilla (112) toinen painorakenne (110) ylös sylinterissä (200); ja siirretään (1204) painorakenteilla (108, 110) niiden liikkuessa sylin-10 terien (104, 200) sisällä oleva fluidi (122) sylinterin (104, 200) yhdestä päästä (116, 216) toiseen päähän (114, 214) siirtokanavia (106, 206) pitkin; ja annetaan (1206) sylinterin (200) sisäisen fluidin (122) saada aikaan kiertyvää liikettä aiheuttava vääntömomentti akselin (102) suhteen. CO δ C\J i co o X cc CL C\j m c\j δ c\j 23