以浮力输出动力的方法与流程

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。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种以浮力输出动力的方法，该方法可减少燃料的消耗，有利于保护环境。

本发明是这样实现的：以浮力输出动力的方法，设置第一储液室和第二储液室，第一储液室和第二储液室内存有相同的液体，第一储液室的底端与第二储液室连通，第二储液室的顶端敞口，第一储液室的顶端封闭，使得第一储液室内的液面始终能维持在高于第二储液室内液面的高度；

在第一储液室内置入可变形的囊体；

向囊体注入密度小于第一储液室内液体密度的流体，以此使得囊体膨胀并且在第一储液室内上浮；在囊体上浮后排出囊体内的流体，以此使得囊体收缩进而下沉；

在第一储液室内设置可被囊体带动的从动机构，在囊体上浮的过程中利用囊体带动从动机构动作，利用从动机构对外输出动力。

在其中一个实施例中，设置移动机构，由移动机构带动所述囊体移动到位于或者离开所述第一储液室底端的位置。

在其中一个实施例中，在所述第一储液室或者所述第二储液室内设置闸门，当闸门关闭时，闸门的两侧分别形成开放区域以及与大气隔绝的封闭区域，封闭区域是从所述第一储液室的顶端到该闸门之间的区域；

所述从动机构位于封闭区域；

设置第一容器；

向所述囊体注入所述流体之前，先将所述囊体移动到开放区域所在的闸门一侧，然后关闭闸门，再将开放区域内的液体排放到第一容器中；向所述囊体注入所述流体之后，先把第一容器中的液体放回到所述开放区域再打开闸门。

在其中一个实施例中，设置收集所述囊体内流体的第二容器，在排出所述囊体内的流体时，将所述流体排放到第二容器中，向所述囊体注入所述流体时，将第二容器中收集的流体注入所述囊体。

在其中一个实施例中，将所述囊体与设置在所述第一容器内的卷扬机连接，在囊体上浮过程中可利用囊体拉动卷扬机的电动机进行发电。

在其中一个实施例中，将所述囊体与设置在所述第一容器内的卷扬机连接，在囊体上浮过程中可利用囊体拉动卷扬机，利用卷扬机的转轴作为动力输出轴。

本发明的优点是利用浮力产生动力，可减少燃料的消耗，有利于保护环境。

附图说明

图1是本发明方法所使用到的装置的实施例一的结构示意图；

图2至图3是实施例一的动作过程示意图；

图4是链条链轮机构的另一实施例的示意图；

图5是用框架和导轨约束囊体的示意图；

图6是图5的a-a剖视图；

图7是本发明方法所使用到的装置的实施例二的结构示意图；

图8是本发明方法所使用到的装置的实施例三的结构示意图；

图9是本发明方法所使用到的装置的实施例四的结构示意图；

图10是本发明方法所使用到的装置的实施例五的结构示意图；

图11是本发明方法所使用到的装置的实施例六的结构示意图；

图12是囊体上浮后与出料管对接的示意图；

图13是本发明方法所使用到的装置的实施例七的结构示意图；

图14是囊体内的流体排放到第二容器的示意图；

图15是本发明方法所使用到的装置的实施例八的结构示意图；

图16是本发明方法所使用到的装置的实施例九的结构示意图；

图17是第一储液室与第二储液室的组合方式实施例一；

图18是第一储液室与第二储液室的组合方式实施例二；

图19是第一储液室与第二储液室的组合方式实施例三；

图20是第一储液室与第二储液室的组合方式实施例四。

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。

实施例一

本发明方法可以采用图1所示的装置来实现。图1所示的装置，设有第一储液室1和第二储液室16，第一储液室1和第二储液室16内存有相同的液体。液体可以是但不限于水。第一储液室1的底端与第二储液室16连通。第二储液室16的顶端敞口，第一储液室1的顶端封闭，使得第一储液室1内的液面始终能维持在高于第二储液室16内液面的高度。设有可变形的囊体2。囊体2可以是皮囊或者可伸缩的活塞缸体。囊体2连接有输料管3。输料管3伸出到第一储液室1的外面。外界流体可经输料管3注入囊体2从而使囊体2膨胀。囊体2内的流体可经输料管3向外排出从而使得囊体2收缩。注入囊体2的流体可以是液体或者气体，例如水或者空气。注入囊体2的流体的密度应小于第一储液室1内的液体密度，使得膨胀的囊体2可在第一储液室1的液体内上浮。输料管3连接有阀门4，以方便于控制囊体2内的流体的流入和流出。在第一储液室1的底端设有拖拽囊体2下沉的拖拽机构5。拖拽机构5可采用但不限于卷扬机。

在第一储液室1内设有可被囊体2带动的从动机构。该从动机构是由链条6和链轮7组成的链条链轮机构。链轮7连接有伸出至第一储液室1之外的动力输出轴8。链条6上固定有牵引部9。在囊体2从第一储液室1的底部上浮到液面的过程中，如图2至图3所示，囊体2在浮力作用下朝上顶住牵引部9，使牵引部9向上拉动链条6，链条6带动链轮7转动，链轮7带动动力输出轴8转动从而对外输出动力。不仅一个链轮可以连接动力输出轴，链条链轮机构中的多个链轮都可以各自连接一条动力输出轴。动力输出轴可以直接连接在链轮上，也可以在动力输出轴与链轮之间连接齿轮变速机构，链轮通过齿轮变速机构带动动力输出轴转动。

为了让牵引部9能够返回到第一储液室1的底部，在链条6的末端连接有配重10。当囊体2收缩而下沉后，依靠配重10拉动链条6，使牵引部9返回到第一储液室1的底部。

作为一种衍变结构，链条链轮机构也可以采用图4所示的链条循环行走的结构，在链条6上连接多个牵引部9。当其中一个牵引部9被囊体2顶至上方时，另一个牵引部9刚好位于下方，为迎接下一次囊体2的到来做好准备。

为了让动力输出轴8只朝单一方向转动，可在动力输出轴8与链轮7之间安装单向轴承。只有当链条6被向上浮动的囊体2拉动时，链轮7才带动动力输出轴8转动，当链条6朝相反方向运动时，链轮7在动力输出轴8上空转。

下面结合附图详细说明用图1所示的装置执行本发明方法的动作原理。如图2所示，打开阀门4，用泵（图中未示出）将密度小于第一储液室1内液体的流体注入囊体2，待囊体2膨胀后关闭阀门4，使囊体2维持膨胀状态。接着，拖拽机构5放松对囊体2的约束，膨胀的囊体2如图3所示上浮到液面。输料管3足够长而不会限制囊体2的上浮运动。如果拖拽机构5采用卷扬机，那么在囊体2上浮过程中可利用囊体2拉动卷扬机的电动机进行发电，把卷扬机的电动机变成发电机，这也属于本发明输出动力的一种方式；或者也可以在囊体2上浮过程中可利用囊体拉动卷扬机，利用卷扬机的转轴作为动力输出轴，这种情况下需把卷扬机的转轴伸出至第一储液室1之外。囊体2在上浮过程中向上顶住牵引部9，牵引部9向上拉动链条6，链条6带动链轮7转动，链轮7带动动力输出轴8转动，实现动力输出。膨胀的囊体2上浮到液面后，再次打开阀门4，囊体2内的流体自行经输料管3排出囊体2，或者也可以用泵通过输料管3将囊体2内的流体抽出。囊体2排出流体后收缩，由拖拽机构5向下拖拽囊体2，囊体2下沉返回至图1所示位置。囊体2下沉后，配重10拉动链条6，使牵引部9返回到图1所示位置。此后不断重复上述过程就可以通过动力输出轴8不断输出动力。

为了保证囊体2在升降过程中能够准确到达预定位置，可如图5、图6所示，将囊体2安装在一个框架11内，框架11与固定在第一储液室1内的导轨12滑动配合，框架11随着囊体2一起沉浮，利用导轨12约束框架11的运动轨迹，也就是约束囊体2的运动轨迹。

作为一种衍变结构，如果收缩的囊体2可在重力作用下自动下沉，那么可以省去拖拽机构5。省去拖拽机构5后，可在第一储液室1的底部设置囊体锁定机构，在囊体2充分膨胀之前先由囊体锁定机构锁定囊体2，使囊体2不能上浮，待囊体2充分膨胀后再释放囊体2。囊体锁定机构可采用但不限于电磁铁，如果囊体2不具有导磁性，可在囊体2上固定铁片等导磁体。

作为一种衍变结构，阀门4也可以安装在第一储液室1内，用遥控方式来控制阀门4。

作为一种衍变结构，输料管3也可以没有阀门4，在囊体2上浮过程中利用输料管3所连接的泵来维持囊体2保持膨胀。

实施例二

本发明方法也可以采用图7所示的装置来实现。图7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7所示装置与实施例一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13、转轮14、动力输出轴8构成的机构作为可被囊体2带动的从动机构。牵引部9固定在杆件13上。在囊体2上浮过程中，囊体2向上顶住牵引部9，牵引部9向上拉动杆件13，杆件13带动转轮14转动，转轮14驱动动力输出轴8转动，从而实现动力的输出。

杆件13与转轮14的连接方式有多种，例如，杆件13紧压着转轮14，杆件13通过摩擦力带动转轮14转动，或者，将杆件13做成齿条，转轮14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13和转轮14连接成曲柄滑块机构，转轮14作为曲柄，杆件13作为带动曲柄转动的滑块。

本实施例未述及的结构和动作原理可参照实施例一。前述实施例中的一些衍变结构同样适用于本实施例。

实施例三

本发明方法也可以采用图8所示的装置来实现。图8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8所示装置与实施例一的不同之处仅在于取消了链条链轮机构，以活塞式压缩机的活塞机构作为可被囊体2带动的从动机构，牵引部9固定在活塞机构的活塞杆15上。当囊体2在第一储液室1内上浮的时候，囊体2通过牵引部9带动活塞杆15向上运动，使活塞式压缩机对外做功，实现对外输出动力。

本实施例未述及的结构和动作原理可参照实施例一。前述实施例中的一些衍变结构同样适用于本实施例。

实施例四

本发明方法也可以采用图9所示的装置来实现。图9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9所示装置与实施例一的不同之处在于在第二储液室16内设有移动机构17，拖拽机构5设置在移动机构17上。移动机构17可带动拖拽机构5和囊体2一起移动到位于或者离开第一储液室1底端的位置。移动机构17可以采用但不限于丝杆螺母机构或者齿轮齿条机构。

本实施例的动作原理与实施例一的不同之处在于，向囊体2注入流体使囊体2膨胀的过程既可以在位于第一储液室1底端的位置完成，也可以在离开第一储液室1底端的位置完成。如果囊体2在离开第一储液室1底端的位置完成膨胀的过程，例如在图9所示位置完成膨胀的过程，那么膨胀后的囊体2与拖拽机构5一起由移动机构17带动移动到第一储液室1的底端，之后执行实施例一中的图2至图3相同的动作过程，使囊体上浮。当囊体2收缩下沉后再由移动机构17带动拖拽机构5和囊体2一起移动返回到图9所示位置。

本实施例未述及的结构和动作原理可参照实施例一。前述实施例中的一些衍变结构同样适用于本实施例。

实施例五

本发明方法也可以采用图10所示的装置来实现。图10中的与图9相同的标号表示的是功能、结构相同的零部件。图10所示装置与实施例四的不同之处仅在于第一储液室1与第二储液室16各自独立，两者没有共同的壁面，第一储液室1的底端敞口浸在第二储液室16的液面之下。本实施例未述及的结构和动作原理与实施例四相同。前述实施例中的一些衍变结构同样适用于本实施例。

实施例六

本发明方法也可以采用图11所示的装置来实现。图11中的与图9相同的标号表示的是功能、结构相同的零部件。图11所示装置与实施例四的不同之处在于输料管分为进料管3和出料管3＇，囊体2连接有自封式活动接头18。当移动机构5带动囊体2移动到离开第一储液室1底端的位置时，如图11所示，囊体2通过自封式活动接头18与进料管3对接连通，此时可向囊体2注入流体。当移动机构5带动囊体2移动的时候，自封式活动接头18与进料管3断开。当囊体2上浮后，如图12所示，囊体2通过自封式活动接头18与出料管3＇对接连通，此时囊体2可排出其内的流体。当囊体2收缩后下沉时，自封式活动接头18与出料管3＇断开。

自封式活动接头18具有自动封闭和恢复打开的功能，当自封式活动接头18与进料管3或者出料管3＇分离后可自动关闭，囊体2内的流体不会泄露。当自封式活动接头18与进料管3或者出料管3＇对接后又能恢复打开。自封式活动接头18可以采用市售成品，例如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。

本实施例未述及的结构和动作原理与实施例四相同。前述实施例中的一些衍变结构同样适用于本实施例。

实施例七

本发明方法也可以采用图13所示的装置来实现。图13中的与图11相同的标号表示的是功能、结构相同的零部件。图13所示装置与实施例六的不同之处在于，在第二储液室16内设有闸门19，当闸门19关闭时，闸门19的一侧（图中左侧）形成开放区域，闸门19的另一侧（图中右侧）形成与大气隔绝的封闭区域。封闭区域就是从第一储液室1的顶端到该闸门19之间的区域。本实施例还增设了第一容器20和输液泵21，输液泵21连接在第一容器20和第二储液室16之间。输液泵21可将闸门19关闭后所形成的开放区域内的液体抽送到第一容器20，也可将第一容器20内的液体抽回至所述开放区域。

本实施例的动作原理与实施例六的不同之处在于，向囊体2注入流体之前先关闭闸门19，然后如图14所示由输液泵21将所述开放区域内的液体抽送到第一容器20，这样能够大大减少囊体2受到的外界压力，让囊体2能更轻松地膨胀。当囊体2膨胀完成后，先由输液泵21将第一容器20内的液体抽回至所述开放区域，然后再打开闸门19。此后的动作过程与实施例六相同。

本实施例未述及的结构和动作原理与实施例六相同。前述实施例中的一些衍变结构同样适用于本实施例。

实施例八

本发明方法也可以采用图15所示的装置来实现。图15中的与图13相同的标号表示的是功能、结构相同的零部件。图15所示装置与实施例七的不同之处在于闸门19改设在第一储液室1内。当闸门19关闭时，闸门19的下侧形成开放区域，闸门19的上侧形成与大气隔绝的封闭区域。囊体2所带动的从动机构位于所述的封闭区域。本实施例的动作原理与实施例七基本相同，所不同的是在囊体2上浮和下沉的过程中需要打开闸门19。

前述实施例中的一些衍变结构同样适用于本实施例。

实施例九

本发明方法也可以采用图16所示的装置来实现。图16中的与图9相同的标号表示的是功能、结构相同的零部件。图16所示装置与实施例四的不同之处在于设有第二容器22，输料管3连接有流体泵23并且连接至第二容器22，囊体2内的流体可经流体泵23和输料管3排出到第二容器22，第二容器22收集的流体可经流体泵23和输料管3注入囊体2。第二容器22可以是敞口的容器，也可以是与囊体2一样的可变形的囊体。如果第二容器22是可变形的囊体，那么可将第二容器22放在第二储液室16内。

本实施例的动作原理与实施例四的不同之处在于，当需要向囊体2注入流体时，由流体泵23将第二容器22所收集的流体注入囊体2，当需要排出囊体2内的流体时，由流体泵23将囊体2内的流体抽取到第二容器22中。

本实施例未述及的结构和动作原理与实施例四相同。前述实施例中的一些衍变结构同样适用于本实施例。

需要说明的是，本发明所采用的整个装置可以在一个全封闭的环境中运行，例如用一个更大的容器将整个装置都密封在该容器里面。

在本发明中，囊体2排出流体的方式既可以是依靠囊体自身材料的弹性收缩力将流体挤出囊体，也可以依靠泵来抽取囊体内的流体。

需要说明的是，本发明所使用到的各种泵既可以放在第一储液室1和第二储液室16的外面，也可以放在第一储液室1或者第二储液室16的里面。

需要说明的是，在上述实施例四至实施例九所用到的装置中，第一储液室1和第二储液室16都只有一个，但本发明不限于此。本发明可以将第一储液室1和第二储液室16以不同的数量、不同的排列方式组合在一起。图17至图20列举了几种从俯视方向看到的第一储液室1和第二储液室16的组合方式。在图17和图18中，一个第二储液室16的四周环绕多个第一储液室1。在图19中，第二储液室16和第一储液室1分别排成一排。在图20中，第一储液室1为圆环形，圆环的中间包围一个第二储液室16。在图17至图20所示的各种排列方式中，每一个第一储液室1都能与一个第二储液室16配对，构成实施例四至实施例九中的一个第一储液室1和一个第二储液室16，如此，每两个配对的第一储液室1和第二储液室16就可以组成一个输出动力的子系统，整个系统由多个子系统构成。各个子系统的动力输出可以通过传动机构（例如齿轮传动机构）联系在一起。在图19所示的排列方式中，由于所有第一储液室1排成一排，所以各个第一储液室1的动力输出轴可以是一条贯穿所有第一储液室1的转轴。

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。