專利名稱：能量轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及能量轉(zhuǎn)換裝置，尤其是涉及用于將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為其它形式能量的能量轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今，能量轉(zhuǎn)換廣泛應(yīng)用，尤其是在工業(yè)領(lǐng)域。特別是希望提供能量轉(zhuǎn)換裝置來將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為其它形式的便于使用的能量。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠?qū)⒅亓?shì)能有效地轉(zhuǎn)換成其它形式能量的能
量轉(zhuǎn)換裝置。為了實(shí)現(xiàn)該目的，本實(shí)用新型提供一種能量轉(zhuǎn)換裝置，包括容納有高密度液體的液體室，該液體室包括設(shè)在該液體室的側(cè)部下端上的側(cè)開口，該側(cè)開口帶有側(cè)開口閥，該液體室還包括安裝在設(shè)有側(cè)開口的該側(cè)部的相反側(cè)的上部的可伸縮推桿，其中，該液體室中的液面與該液體室的頂部同高或略低于該頂部；與該液體室的側(cè)開口連通的落腔，該落腔包括可啟閉的密封機(jī)構(gòu)，其中該落腔包括位于該落腔中與側(cè)開口相對(duì)的側(cè)部上的活塞，該活塞能夠移向該側(cè)開口和移動(dòng)離開該側(cè)開口 ；至少一個(gè)重力球；具有多個(gè)葉片的葉輪，該葉片能被從該液體室落下的該至少一個(gè)重力球的撞擊而使該葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)；用于控制該側(cè)開口閥、可伸縮推桿和活塞的作動(dòng)以及落腔的可啟閉密封機(jī)構(gòu)的打開和閉合的控制單元；可充電電源，其能夠供應(yīng)用于該裝置操作的電能并構(gòu)造成可被充以從葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)中獲取的能量， 其中，該推桿構(gòu)造用于將該至少一個(gè)重力球推出液體室，且該至少一個(gè)重力球包括外殼、松弛連接到該外殼的頂蓋、位于該外殼中和在該頂蓋下的充有帶正壓的壓縮氣體的氣球，其中在大氣中，該頂蓋的重量大于氣球中的正壓，并且在該液體中，頂蓋的重量小于該頂蓋受到的浮力和該氣球中氣體受到的浮力和所述正壓之和。優(yōu)選地，該氣球的頂部是剛性的，根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，液體室還包括設(shè)有帶相對(duì)寬網(wǎng)眼的絲網(wǎng)的底部開口，用于當(dāng)重力球被推入液體室時(shí)支撐重力球并且允許液體自由流動(dòng)到設(shè)在液體室和落腔底部的通道，該通道使底部開口與落腔的活塞的后側(cè)相連通。優(yōu)選的是，可充電電源包括可充電電池。優(yōu)選的是，該裝置還包括位于落腔上的重力室，該重力室用于保護(hù)重力球和葉輪以防在操作裝置的過程中它們受到外界環(huán)境的影響，例如風(fēng)或空氣湍流。所述至少一個(gè)重力球有利地具有設(shè)在其底部以便其滑動(dòng)的滾輪。優(yōu)選的是，液體室包括在液體室和重力室之間的側(cè)壁頂部上的樞轉(zhuǎn)板，當(dāng)該至少一個(gè)重力球被可伸縮推桿推動(dòng)時(shí)，該樞轉(zhuǎn)板朝落腔方向樞轉(zhuǎn)。根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，液體室包括在與側(cè)開口的相對(duì)側(cè)的頂部上斜向上延伸的可轉(zhuǎn)動(dòng)擋板。通過在液面上的該至少一個(gè)重力球的推動(dòng)，該可轉(zhuǎn)動(dòng)擋板可以繞著在與側(cè)開口相對(duì)側(cè)的頂部上的樞軸向上轉(zhuǎn)動(dòng)。更優(yōu)選的是，該頂蓋和該外殼由銅或其他合適的重的材料制成。在優(yōu)選實(shí)施例中，該至少一個(gè)重力球包括用于該頂蓋和外殼之間的相對(duì)滑動(dòng)的至少一個(gè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)。更優(yōu)選的是，該至少一個(gè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)包括滑槽件、固定在頂蓋上的頂蓋滑塊和固定在外殼上的外殼滑塊。該頂蓋滑塊和該外殼滑塊可在該滑槽件中滑動(dòng)。該裝置還優(yōu)選地包括檢測(cè)至少一個(gè)重力球是否浮到液面上的第一傳感器。控制單元可以基于來自第一傳感器的信號(hào)控制可伸縮推桿的作動(dòng)。優(yōu)選的是，該裝置還包括用于檢測(cè)該至少一個(gè)重力球是否位于該落腔中的第二傳感器。該控制單元可以基于來自第二傳感器的信號(hào)控制側(cè)開口閥、活塞的作動(dòng)和可啟閉的密封機(jī)構(gòu)的打開或閉合。該控制單元優(yōu)選地包括微處理器和/或PLC。
以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施例，其中圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的能量轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施例的縱截面示意圖；圖2A是重力球的側(cè)視圖，其中頂蓋蓋住外殼且氣球容納在外殼中；圖2B是圖2A中的重力球的另一側(cè)視圖，其中頂蓋通過頂蓋受到的浮力和氣球中氣體的正壓力和浮力被頂開；圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的裝置的另一實(shí)施例，其中在液體室和落腔下設(shè)置了通道。附圖標(biāo)記列表100能量轉(zhuǎn)換裝置；10液體室；12側(cè)開口 ； 14側(cè)開口閥；16底部開口 ； 18止擋件； 20樞轉(zhuǎn)板；22可轉(zhuǎn)動(dòng)擋板可伸縮推桿第一傳感器；觀液面；30落腔；32活塞；34可啟閉的密封機(jī)構(gòu)；38第二傳感器；40葉輪；42葉片；44通道；50重力球；52外殼力4頂蓋； 56氣球；58滑動(dòng)機(jī)構(gòu)；60滑槽件；62外殼滑塊；64頂蓋滑塊；66滾輪；70可充電電源。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，能量轉(zhuǎn)換裝置100包括容納有高密度液體的液體室10 ；落腔30 ；至少一個(gè)重力球50 ；具有多個(gè)葉片42的葉輪40，在該至少一個(gè)重力球50從液體室落下后該多個(gè)葉片42被其撞擊從而使得葉輪40轉(zhuǎn)動(dòng)；用于檢測(cè)該至少一個(gè)重力球50是否浮到液面觀上(如圖3所示)的第一傳感器沈；用于檢測(cè)該至少一個(gè)重力球50是否位于落腔30中的第二傳感器38 ；控制單元(未示出)；能夠?yàn)檠b置100操作供應(yīng)能量并構(gòu)造成可獲取來自葉輪40轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能的可充電電源70 (在此為可充電電池)。人們可以理解的是，可充電電源能夠或者說被設(shè)計(jì)成需要從該裝置的外界系統(tǒng)充入能量。優(yōu)選地，可充電電源70可以包括能夠通過葉輪40的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)和用于儲(chǔ)存來自該發(fā)電機(jī)和來自該裝置外界的能量的儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)。其中，葉輪40的轉(zhuǎn)動(dòng)可以以多種本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式被用于發(fā)電機(jī)來產(chǎn)生電能，在此不再作詳述。如圖1所示，葉輪40安裝在大氣環(huán)境中。作為替代， 能量轉(zhuǎn)換裝置100還可以包括位于落腔30上的重力室，以用于保護(hù)重力球50和葉輪40，以防在操作裝置的過程中它們受到外界環(huán)境的影響，例如風(fēng)或空氣湍流。此外，如圖1所示，優(yōu)選葉輪40的至少一個(gè)葉片42 (最好每片葉片)設(shè)有止擋件 18，其用于當(dāng)重力球50在落入落腔30的過程中阻擋重力球滑向葉輪樞軸。繼續(xù)參考圖1，液體室10包括位于液體室10的一側(cè)的下端上的帶有側(cè)開口閥14 的側(cè)開口 12和位于與該側(cè)相反側(cè)的頂部上的可伸縮推桿M。當(dāng)該至少一個(gè)重力球位于液體室中時(shí)，液面觀與液體室的頂部同高(或者在其它的實(shí)施例中當(dāng)該至少一個(gè)重力球離開該液體室后液面稍微低于該頂部)。如圖1所示，液體室10還可以包括位于側(cè)開口 12所在側(cè)的頂部上的樞轉(zhuǎn)板20。此外，液體室10可以包括連接到與側(cè)開口 12相對(duì)側(cè)的頂部上的可轉(zhuǎn)動(dòng)擋板22，該可轉(zhuǎn)動(dòng)擋板22從該頂部斜向上延伸并且可繞著該頂部上的樞軸向上轉(zhuǎn)動(dòng)。落腔30與側(cè)開口 12連通。落腔30包括位于該落腔中與側(cè)開口 12相對(duì)側(cè)的活塞 32和位于該落腔的頂部上的可啟閉密封機(jī)構(gòu)34。該活塞32可朝該側(cè)開口移動(dòng)從而將位于該落腔30的底面上的重力球50推入液體室10中。通過控制單元，該可啟閉密封機(jī)構(gòu)34 能夠打開和閉合該落腔的頂部開口。此外，可伸縮推桿M構(gòu)造成將位于液面觀上或附近的重力球50推出液體室并進(jìn)入重力室中。該控制單元(未示出)基于來自第一傳感器沈和第二傳感器38的信號(hào)控制側(cè)開口閥14、可伸縮推桿M、活塞32的作動(dòng)和落腔的可啟閉密封機(jī)構(gòu)34的打開和閉合。該控制單元可以包括微處理器和/或可編程邏輯控制器(PLC)。參考附圖并具體參考圖2A和圖2B，重力球50可以包括外殼52、松弛連接到該外殼52的頂蓋M和位于該外殼52中且在該頂蓋M下的充有帶正壓的壓縮氣體的可膨脹氣球56。更特別地，該松弛連接是滑動(dòng)連接。如圖2A和2B所示，重力球50包括用于頂蓋M 和外殼52之間的相對(duì)滑動(dòng)的至少一個(gè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)58。在示出的實(shí)施例中，至少一個(gè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu) 58包括滑槽件60、固定在頂蓋M上的頂蓋滑塊64和固定在外殼52上的外殼滑塊62。頂蓋滑塊64和外殼滑塊62可在滑槽件60中滑動(dòng)。此外，在大氣環(huán)境中，頂蓋的重量大于氣球中的正壓力。在這種情況下，如圖2A所示，充有帶正壓的壓縮氣體的氣球56被頂蓋M蓋在外殼52中。也即是說，頂蓋M落置在外殼52上，從而頂蓋M和外殼52將氣球56密封住，而且在頂蓋M和外殼52之間僅在一些區(qū)域具有小間隔。此外，氣球的頂部是剛性的。然而，頂蓋的重量將低于頂蓋在液體室中受到的浮力和氣球中氣體的正壓力和浮力之和，從而如圖2B所示(其中重力球50處于液體室的液體中)，頂蓋M將會(huì)因此被頂起，從而重力球50的總體積增大(因?yàn)橥鈿ず晚斏w的體積保持不變，而因頂蓋將移動(dòng)遠(yuǎn)離外殼從而氣球體積顯著增加由此占據(jù)液體室中的更多空間)。如圖1和圖3所示，液體室10可以包括在液體室的側(cè)壁(例如在液體室和重力室 (如有)之間)的頂邊上的樞轉(zhuǎn)板20。此外，重力球50可以包括在其底部上的滾輪66以有利于重力球50的滑動(dòng)。頂蓋M和外殼52可以由相同或不同的材料制成。優(yōu)選地，它們都由金屬例如銅制成。壓縮氣體可以是任何合適的氣體，包括但不限于氦、氧、氫、二氧化碳、NH3或它們的組合?，F(xiàn)轉(zhuǎn)到圖3，示出了能量轉(zhuǎn)換裝置100的另一實(shí)施例。該實(shí)施例與圖1所示的實(shí)施例幾乎一樣，除了在圖3的實(shí)施例中，該液體室10還包括設(shè)有絲網(wǎng)(在圖中未示出)的底部開口 16，以及還設(shè)有通道44。該通道44位于液體室10和落腔30的底部用于將底部開口 16與落腔30的活塞32的后側(cè)相連通。該絲網(wǎng)用于當(dāng)重力球被推入液體室后支撐該重力球并且允許液體自由流動(dòng)到通道。優(yōu)選地，該絲網(wǎng)具有相對(duì)大直徑的多個(gè)網(wǎng)眼。以下描述了根據(jù)本實(shí)用新型的能量轉(zhuǎn)換裝置100的工作循環(huán)。當(dāng)?shù)谝粋鞲衅魃驒z測(cè)到重力球50位于液面觀上或附近時(shí)，第一傳感器沈發(fā)送信號(hào)到控制單元，且隨后控制單元借助于可充電電源70控制可伸縮推桿M將位于液體室頂部(也即是位于液面上或附近)的重力球50推出液體室10。在這種情況下，因?yàn)樵O(shè)置了可轉(zhuǎn)動(dòng)擋板22，根據(jù)杠桿原理，重力球靠近可轉(zhuǎn)動(dòng)擋板的樞軸的一側(cè)將被可轉(zhuǎn)動(dòng)擋板22阻擋，而另一側(cè)(自由側(cè))將會(huì)繼續(xù)上浮，從而重力球50傾斜以有利于將其推出液體室，從而當(dāng)重力球一部分在液面觀之上時(shí)，而另一部分在液面觀之下。那么，在推桿M的推動(dòng)下，重力球突出液面的上端將會(huì)推動(dòng)樞轉(zhuǎn)板20并使其轉(zhuǎn)動(dòng)，隨后，帶有滾輪66的重力球50在樞轉(zhuǎn)板20上移動(dòng)直至重力球50被推出液體室10，重力球50下落在葉輪40的一個(gè)葉片42上。如上所述，在重力球 50下落過程中，重力球撞擊葉輪40的一個(gè)葉片42并使葉輪40轉(zhuǎn)動(dòng)，從而葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的能量 (機(jī)械能)通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化成電能，該電能將被存儲(chǔ)在能量?jī)?chǔ)存機(jī)構(gòu)中。一旦第二傳感器38 檢測(cè)到重力球50位于落腔30的底面上，第二傳感器38發(fā)動(dòng)信號(hào)到控制單元，在控制單元的控制下，借助于電源70，落腔30的可啟閉密封機(jī)構(gòu)34閉合且隨后側(cè)開口閥14被打開且活塞32將重力球50推向側(cè)開口 12，直至重力球已完全被推入液體室10中。在優(yōu)選實(shí)施例中，因?yàn)樘峁┝说撞块_口 16和通道44，那么液體室中的液體可以通過通道與落腔中活塞的背側(cè)自由連通并且在活塞32作動(dòng)時(shí)有助于將活塞32從活塞的初始位置推向側(cè)開口 12。在第二傳感器38檢測(cè)到重力球50已經(jīng)被完全推入液體室之后，通過控制單元，側(cè)開口被關(guān)閉且隨后可啟閉密封機(jī)構(gòu)被打開并且活塞32返回初始位置。液體室中的液體一直可與通道自由連通。當(dāng)重力球50處于大氣中時(shí)，因?yàn)轫斏wM的重量大于氣球中氣體的正壓力，充有帶正壓力的壓縮氣體的氣球被頂蓋蓋在外殼中，從而重力球的體積較小并因此在落腔中占據(jù)較小的空間，并因此在活塞遠(yuǎn)離液體室的運(yùn)動(dòng)過程中所需移動(dòng)的液體體積相應(yīng)較小，從而在活塞遠(yuǎn)離側(cè)開口返回其初始位置的運(yùn)動(dòng)過程中，最小化了將液體通過通道由底部開口推回液體室所需的能量。且在重力球50已被推入液體室10之后，頂蓋M由于頂蓋的浮力和氣球56中氣體的正壓力和浮力而向上運(yùn)動(dòng)，因?yàn)轫斏wM的重量小于這些力之和。因此， 重力球的總體積增加(因?yàn)橥鈿ず晚斏w的體積保持不變，而由于頂蓋移動(dòng)遠(yuǎn)離外殼從而氣球的體積顯著增加由此占據(jù)更多的空間)。在這種情況下，整個(gè)重力球的平均密度將會(huì)減小，從而重力球50所受的浮力隨著氣球體積的增加而增加，因此重力球?qū)?huì)在液體中上浮到液面上。這整個(gè)過程一直重復(fù)從而將重力球的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換成其它形式的能量，尤其是電能。在圖3所示的實(shí)施例中，因?yàn)橐后w室中的液體與落腔中活塞的背側(cè)自由連通，從而在液體室的側(cè)開口打開時(shí)在活塞兩側(cè)(即面向重力球的一側(cè)和背側(cè))將會(huì)相等。可以最小化將重力球推入液體室中所需的能量?？缮炜s推桿和/或活塞可以是氣動(dòng)操作的或機(jī)械操作的。第一和第二傳感器包括但不限于光學(xué)傳感器、壓力傳感器、接觸傳感器、超聲傳感器或它們的組合。[0039] 盡管本實(shí)用新型描述了一些實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員據(jù)此也將能明白其它的實(shí)施例，包括并未具有本文所描述的實(shí)施例的所有優(yōu)點(diǎn)和特征的那些實(shí)施例，這些實(shí)施例都落入由所附權(quán)利要求書及其等同所限定的本實(shí)用新型范圍中。
權(quán)利要求1.一種能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，包括容納有液體的液體室，該液體室包括設(shè)在該液體室的側(cè)部下端上的側(cè)開口，該側(cè)開口帶有側(cè)開口閥，該液體室還包括安裝在設(shè)有側(cè)開口的側(cè)部的相反側(cè)的上部的可伸縮推桿， 其中該液體室中的液面與該液體室的頂部同高或略低于該頂部；與該液體室的側(cè)開口連通的落腔，該落腔包括位于該落腔中與側(cè)開口相對(duì)側(cè)上的活塞和可啟閉的密封機(jī)構(gòu)，該活塞能移向和離開該側(cè)開口 ；至少一個(gè)重力球；具有多個(gè)葉片的葉輪，該葉片能被從該液體室落下的該至少一個(gè)重力球的撞擊而使該葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)；用于控制該側(cè)開口閥、該可伸縮推桿、該活塞的作動(dòng)以及可啟閉的密封機(jī)構(gòu)的啟閉的控制單元；和可充電電源，其能供應(yīng)用于該裝置操作的電能并構(gòu)造成能充入從葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)中獲取的能量；其中，該推桿構(gòu)造用于將該至少一個(gè)重力球推出液體室，該至少一個(gè)重力球包括外殼、 松弛連接到該外殼的頂蓋、位于該外殼中且在該頂蓋下的充有帶正壓的壓縮氣體的氣球， 其中，在大氣中，該頂蓋的重量大于該氣球中的正壓，在該液體中，該頂蓋的重量小于該頂蓋受到的浮力和該氣球中的氣體受到的浮力和所述正壓之和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，該液體室還包括帶有絲網(wǎng)的底部開口，在該液體室和該落腔的底部設(shè)有通道，用于使該底部開口與該落腔的活塞的背側(cè)相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，該可充電電源包括可充電電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，該至少一個(gè)重力球包括設(shè)在重力球底部以利于該重力球滑動(dòng)的滾輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，該液體室包括設(shè)在該液體室的側(cè)壁頂邊上的樞轉(zhuǎn)板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，該液體室包括連接到與側(cè)開口相反側(cè)的頂部上的可轉(zhuǎn)動(dòng)擋板，該可轉(zhuǎn)動(dòng)擋板從該頂部延伸并且能繞該頂部上的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，該頂蓋和該外殼由銅制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，該至少一個(gè)重力球包括用于該頂蓋和該外殼之間相對(duì)滑動(dòng)的至少一個(gè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，該至少一個(gè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)包括滑槽件、 固定在該頂蓋上的頂蓋滑塊和固定在該外殼上的外殼滑塊，該頂蓋滑塊和該外殼滑塊能在滑槽件中滑動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，該能量轉(zhuǎn)換裝置還包括用于檢測(cè)該至少一個(gè)重力球是否浮到液面的第一傳感器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，該能量轉(zhuǎn)換裝置還包括用于檢測(cè)該至少一個(gè)重力球是否位于落腔中的第二傳感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，該控制單元基于來自第一傳感器的信號(hào)控制可伸縮推桿作動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，該控制單元基于來自第二傳感器的信號(hào)控制側(cè)開口閥和活塞的作動(dòng)以及可啟閉的密封機(jī)構(gòu)的啟閉。
14.根據(jù)權(quán)利要求1、10至13中任一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，該控制單元包括微處理器和/或可編程邏輯控制器。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，該能量轉(zhuǎn)換裝置還包括位于該落腔上的重力室，用于保護(hù)重力球和葉輪以防在裝置操作過程中受外界環(huán)境的影響。
專利摘要本實(shí)用新型提供能量轉(zhuǎn)換裝置，包括液體室、落腔、至少一個(gè)重力球、葉輪、控制單元和可充電電源。至少一個(gè)重力球包括外殼、松弛連接到外殼的頂蓋、位于外殼中且在頂蓋下的充有帶正壓的壓縮氣體的氣球。在大氣中，頂蓋重量大于氣球中的正壓。在該液體中，頂蓋重量小于頂蓋受到的浮力和氣球中氣體受到的浮力和正壓之和。
文檔編號(hào)F03G3/00GK202091134SQ20102057190
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者法哈德·阿赫默德·阿坎哈爾 申請(qǐng)人:法哈德·阿赫默德·阿坎哈爾