CN101413490A - 场能发动机 - Google Patents

Abstract

一种场能发动机，涉及能量转换领域。一种场能发动机，包括为重力装置的承载体和能量输出装置的旋转机构、设置在旋转机构上的体积可变化的重力装置、用于改变重力装置的体积的重力装置体积改变装置；旋转机构设置在一缸体内，缸体内装满液态或气态物质；所述重力装置体积改变装置利用磁力和电力改变重力装置体积，包括吸引分离装置、设置在重力装置内的弹性体装置。本发明结构简单，使用较小的力而达到有效地利用重力和浮力的功效。

Description

场能发动机

技术领域

本发明涉及能量转换领域。

背景技术

目前全世界都急于寻找一些新的再生能源来代替现用的石油能源。只因是石油能产生很大的环境污染和总有一天会被用尽。两者都会给人类带来不能承受的灾难。

现有的再生能源主要以太阳能和风能为主，一些科学家也有向海浪或海洋深处的海流打主意。但这些能源都存在一个共同的弱点，就是这些能源能量不稳定，能量大的时候大得带有毁灭性；相反小的时候就近乎于零。这样就令得发电设备变得复杂、庞大和昂贵，保养维修的费用也惊人。所以不能普遍被人类所利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单而有效的场能发动机。

本发明的目的可以这样实现，设计一种场能发动机，包括为重力装置的承载体和能量输出装置的旋转机构、设置在旋转机构上的体积可变化的重力装置、用于改变重力装置的体积的重力装置体积改变装置；旋转机构设置在一缸体内，缸体内装满液态或气态物质；

所述重力装置体积改变装置利用磁力和电力改变重力装置体积，包括吸引分离装置、设置在重力装置内的弹性体装置。

本发明结构简单，使旋转机构一边的重力装置体积变化大于另一边重力装置体积，从而达到使用较小的力而有效地利用重力和浮力使发动机旋转的目的。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的原理图。

图2是本发明较佳实施例之结构示意图。

图3是本发明较佳实施例图2之右侧面结构示意图。

图4是本发明较佳实施例图2之左侧面结构示意图。

图5是本发明较佳实施例之重力装置拉开状态示意图。

图6是本发明较佳实施例之重力装置收缩状态示意图。

图7是本发明较佳实施例之传输器示意图。

图8是本发明较佳实施例之传输器俯视状态示意图。

图9是本发明较佳实施例之重力装置受力状态示意图。

图10是本发明较佳实施例之重力装置另一结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的描述。

如图2所示，一种场能发动机，包括为重力装置的承载体和能量输出装置的旋转机构，设置在旋转机构上体积可变化的重力装置，用于改变重力装置的体积的重力装置体积改变装置；旋转机构设置在一缸体内，缸体内装满液态或气态物质；

所述重力装置体积改变装置利用磁力和电力改变重力装置体积，包括吸引分离装置、设置在重力装置内的弹性体装置。

图1所示，一个旋转机构1沉浸在液体或气体之中，利用体积改变装置的作用力，令这个旋转机构1受作用力的一边的重力装置3体积变化大于不受作用力的一边重力装置3体积，同时保持着旋转机构1两边的重力装置3质量相同。在浮力和重力影响下，旋转机构1重力装置3体积变大的一边获得比体积小的一边的浮力大，这样体积小的一边会向下旋，相反体积大的一边会向上转而令旋转机构1转动。如果体积改变装置的作用力不断影响着旋转机构1的同一边，这旋转机构1便会继续不断地朝着同一方向旋转。

所述旋转机构1设置在一缸体内，缸体内装满液态或气态物质。该液态物质应采用不会影响旋转机构1和重力装置3、重力装置体积改变装置的液态物质，最好是在常温常压下的液态物质，如水、水银等。

重力装置3的数量为至少2个以上的设置。重力装置3的体积可以改变，部分位置的伸缩或整体全方位的涨缩等等都可以达到重力装置3体积改变的目的。所述重力装置3为可伸缩的套筒装置，伸缩筒部分形成重力装置3的伸缩部4，弹性体装置与伸缩部4的两端连接。本实施例中所述设置在重力装置内的弹性体装置为弹簧，弹簧与套筒的两端连接。

重力装置体积改变装置的方式决定于采用重力装置和作用力的方式。本实施例采用磁力和弹性力，因此所述重力装置体积改变装置包括吸引分离装置、设置在重力装置内的弹性体装置。

所述吸引分离装置包括磁铁5、导轨6、分离器9和引导器10；在重力装置3的运行轨迹上设有导轨6，在导轨6上端设有分离器9，导轨6的下端设有引导器10；伸缩部4的两端固定有铁片。吸引装置主要是磁铁5，磁铁5采用永久磁铁。在磁铁5运行的轨迹上设有导轨6。所述磁铁5的一边与支架铰接，支架固定在旋转机构1上。

对于重力装置3，也可以采用一种新型的合成塑胶，高速电力随动塑胶机体(High-Speed Electrically Actuated Elastomers)，作为本发明的另一种实施方式。该合成塑胶对电场有高速的反应，在电场下它的体积能变大30％至40％，对电流的需求不高，能量要求较小。重力装置体积改变装置主要是利用电能来改变重力装置，吸引分离装置为供电器和断电器。

该合成塑胶也可以作为弹性体装置代替弹簧应用在伸缩筒内。

如图2所示，旋转机构1有多个结构一样的臂，每个臂上都装有一个构造和质量完全相同的重力装置3，它们全部沉浸在一缸液体2或气体之中。旋转机构1的左边四个重力装置3没有受到磁场的作用的关系，因作用磁铁5全被压在导轨6下，令作用磁铁5对伸缩部4的作用力减到最小，所以伸缩部4被内部弹簧把体积收缩到最小。相反，旋转机构1的右边重力装置3的伸缩部4却直接受作用磁铁5的影响，磁场作用力抵消了伸缩部4的内部弹簧拉力，并把它拉长，令其体积变得最大。旋转机构1因右边的重力装置3的体积比左边的重力装置3的体积大，由于浮力的作用，左边的向下总重力比右边向下的总重力大，因此整个旋转机构1会逆时针方向旋转。旋转机构1设有中心转轴，中心转轴与轴承装置连接，如图3、4所示。旋转机构1通过中心转轴带动其他装置，实现能量输出。

但当右边的重力装置3旋转到发动机上方导轨6上的磁铁分离器9时，重力装置3上的磁铁5被磁铁分离器9的作用力分开并压在导轨6下，磁铁5作用到伸缩部4的作用力减到最小，伸缩部4便被内部弹簧把体积收到最小，这个重力装置3随后进入了旋转机构1的左边。

相反左边的重力装置3旋转到发动机下方导轨8上的引导器10时，重力装置3上的磁铁5被引导到磁场对伸缩部4的作用力最大的位置，磁场的作用力抵消了伸缩部4的内部弹簧拉力，并把它拉长，令其体积变得最大。这个重力装置3便进入旋转机构1的右边。

重力装置3不断跟随旋转机构1从右边进入左边，而体积由最大变成最小，同时重力装置3也不断跟随旋转机构1从左边进入右边，体积由最小变成最大。这便使旋转机构1不停的作逆时针旋转。

伸缩部4的体积由最小变成最大时所需要的能量主要来自磁场，磁场能量也同时储存在伸缩部4的内部弹簧内。这内部弹簧在体积变到最大时，它的拉力正平衡了90％左右磁场对伸缩部4的作用力，所以体积变大了的重力装置3旋转到磁铁分离器9后，磁铁分离器9只需要很小的能量便可把磁铁5和伸缩部4分开，同时储存在伸缩部内部弹簧内的能量便释放出来被利用。

所述重力装置3设有一平衡口7，该平衡口7通过管道与液体外部空间连通。伸缩部4的体积改变时，它是利用平衡口7使伸缩部4内部压力与外部压力平衡。

如图3所示，导轨6和导轨在旋转机构1右边的结构。导轨6上装有磁铁分离器9，上面有一块永久磁铁12，它的极性与重力装置3上的永久磁铁5极性相同，所以当重力装置3上的永久磁铁5碰上磁铁分离器9时，冲力加上磁铁分离器9上的同极性永久磁铁12的相拒力，会令重力装置3上的永久磁铁5迅速弹开，并被导轨6压下远离重力装置的伸缩部4。如图6所示，磁铁分离器9为锲子状，与吸引磁铁5相接触的一面设置一永久磁铁12。吸引磁铁5与重力装置3上的铁片吸合后正对磁铁分离器9锲尖的一边设有斜口，方便磁铁分离器9锲入，如图9所示。

图4所示，导轨8和导轨在旋转机构1左边的结构。导轨8的一端装有一个引导器10，当重力装置3上的永久磁铁5碰在引导器10上，会被引导器10引导上翻及直立于重力装置3上，这样永久磁铁5的磁场直接作用着伸缩部4，把伸缩部4完全拉开。

图5所示，重力装置的伸缩部被拉长的侧面图。伸缩部4是由多于一个的套筒连接而成，套筒中装有弹簧，当重力装置3的两端永久磁铁5直立于重力装置3上时，他们的磁场直接作用着伸缩部4，令它完全拉开。套筒中的弹簧同时也被拉开，重力装置3的体积变的最大。在设计上这时弹簧的拉力加上伸缩部4所受液体或气体的压力是磁场的作用力的90％左右，所以只需要小的力便可把伸缩部4和永久磁铁5分开。另外，一条平衡口7把伸缩部4内部压力连到机外大气压力，这样在伸缩部4拉长或缩短时内部压力变化，都能透过这平衡口7与机外大气压力平衡。

图6所示，重力装置伸缩部被收缩的侧面图。当重力装置3的两端永久磁铁5和伸缩部4碰上磁铁分离器9时，磁铁分离器9插入永久磁铁5和伸缩部4的结合部将永久磁铁5与伸缩部4分开，重力装置3的两端永久磁铁5立刻弹开到水平位置，永久磁铁5的磁场对伸缩部4的作用力变得很弱，伸缩部弹簧的拉力加上它所受的压力把弹簧缩到最短，也把伸缩部4的所有套筒拉到叠在一起，令伸缩部4的体积变成最小。

图7、图8所示重力装置3底下的传输器13，它的作用是把磁场能量存储或释放出来。

传输器13包括传递齿条14、传递齿轮、输出齿轮和输出齿条11。重力装置的伸缩部4与一传递齿条14连接，该传递齿条14与传递齿轮啮合，传递齿轮通过单项轴承与输出齿轮连接，输出齿轮与旋转机构1上的输出齿条11啮合。如图所示，伸缩部4安装在重力装置3的一对活动支架上，活动支架上有两条齿条14连动着一个传递齿轮，传递齿轮由一单向轴承15承托着，所以当重力装置的伸缩部4和它内部弹簧被拉长时，磁场作用力便储存在内部弹簧里。因单向轴承的关系，能量没有输出到变速器的输出齿轮，所以对旋转机构没有什么影响。但当伸缩部4和它内部弹簧收缩时单向轴承便驱动输出齿轮。内部弹簧的能量就输出到输出齿轮并推动着轨道11，从而产生一个很大的推力帮助旋转机构1旋转。导轮16是用来固定传输器13在轨道上的位置的。

图9所示，伸缩部4与永久磁铁5未分开时是受到几个力的影响。首先是伸缩部内部弹簧的拉力Fs，跟着是因伸缩部4被拉长而体积变大，被变大体积排出的液体或气体因重力作用关系，会产生一个压力到伸缩部4上P。最后就是重力装置的两端永久磁铁5所产生的磁场作用力Fm。在设计上这几个力的关系为：P+Fs＝0.9Fm

另外，伸缩部4与永久磁铁5结合后，向着磁铁分离器9的一端俯视，如图8所示的“Y”形，“Y”的头上设有两个小滑轮，都是为了磁铁分离器9把伸缩部4与永久磁铁5分开时减少不必要的摩擦力。而磁铁分离器9是需要一个F的力才能把伸缩部4与永久磁铁5分开的。从上面公式推演：只要F大于0.1Fm，便会P+Fs+F大于Fm；因此可知，磁铁分离器9只要一个很小的力便能把伸缩部4与永久磁铁5分开。在他们分开的同时，磁铁分离器9上的永久磁铁5因同极关系，会把重力装置3上的永久磁铁5弹开，伸缩部4也立刻收缩，伸缩部4与永久磁铁5便完成分开程序。

本发明的实施例之二，是将伸缩部4内的弹簧用高速电力随动塑胶机体来代替，如图10所示。高速电力随动塑胶机体的两端安装有电极，磁铁5安装在伸缩部4的两边，两磁铁为相吸状态。

电极通电后，高速电力随动塑胶机体立即涨大并将磁铁分开，重力装置3的体积变得最大。电极断电后，高速电力随动塑胶机体立即收缩，磁铁相吸引，重力装置3的体积变得最小。

Claims (9)

1、一种场能发动机，包括为重力装置的承载体和能量输出装置的旋转机构、设置在旋转机构上的体积可变化的重力装置、用于改变重力装置的体积的重力装置体积改变装置；旋转机构设置在一缸体内，缸体内装满液态或气态物质；其特征在于：

所述重力装置体积改变装置利用磁力和电力改变重力装置体积，包括吸引分离装置、设置在重力装置内的弹性体装置。

2、根据权利要求1所述的场能发动机，其特征在于：所述重力装置为可伸缩的套筒装置，伸缩筒部分形成重力装置的伸缩部，弹性体装置与伸缩部的两端连接；吸引分离装置包括磁铁、导轨、分离器和引导器；在重力装置的运行轨迹上设有导轨，在导轨上端设有分离器，导轨的下端设有引导器；伸缩部的两端固定有铁片。

3、根据权利要求2所述的场能发动机，其特征在于：所述分离器为锲子状，与吸引磁铁相接触的一面设置一永久磁铁。

4、根据权利要求2所述的场能发动机，其特征在于：所述吸引磁铁与重力装置上的铁片吸合后正对磁铁分离器锲尖的一边设有方便磁铁分离器锲入的斜口。

5、根据权利要求2所述的场能发动机，其特征在于：所述磁铁的一边与支架铰接，支架固定在旋转机构上。

6、根据权利要求2所述的场能发动机，其特征在于：所述设置在重力装置内的弹性体装置为弹簧，弹簧与套筒的两端连接。

7、根据权利要求2所述的场能发动机，其特征在于：所述重力装置的伸缩部与一传递齿条连接，该传递齿条与传递齿轮啮合，传递齿轮通过单项轴承与输出齿轮连接，输出齿轮与旋转机构上的输出齿条啮合。

8、根据权利要求1所述的场能发动机，其特征在于：所述重力装置设有一平衡口，该平衡口通过管道与液体缸的外部空间连通。

9、根据权利要求1所述的场能发动机，其特征在于：所述伸缩部内部弹簧的拉力Fs、液体对伸缩部产生的压力P、永久磁铁所产生的磁场作用力Fm，设置上述三者之间的关系为：Fs+P＝0.9Fm。

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