專(zhuān)利名稱(chēng)：利用離心力的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用離心力的方法及裝置，具體涉及一種利用離心力提升液體高度以
及一種液力發(fā)動(dòng)機(jī)利用離心力獲取落差的方法，本發(fā)明還涉及一種用于提升液體高度的離 心機(jī)以及對(duì)外輸出能量的離心機(jī)與液力發(fā)動(dòng)機(jī)組合裝置。
背景技術(shù)：
任何物體繞軸旋轉(zhuǎn)均可獲得離心力，離心力在現(xiàn)有技術(shù)中的運(yùn)用方法，一是用于 不同物質(zhì)或同一物質(zhì)不同成份的分離。二是用離心力獲取真空，經(jīng)氣壓差將液體提升高度。 這兩種方法的共同特征是未單獨(dú)利用離心力，直接提升液體高度。 與這兩種離心力運(yùn)用方法相對(duì)應(yīng)的裝置分別有離心機(jī)和真空泵，它們也有共同特 征一是不具備提升液體高度的功能二是增大離心力靠加大轉(zhuǎn)速和增加功耗，未提供以 限量功耗獲取較大離心力的技術(shù)方案。 現(xiàn)有技術(shù)中，包括水車(chē)，水輪機(jī)的液力發(fā)動(dòng)機(jī)，獲取液體落差動(dòng)能的方法都是依賴(lài) 特定的自然條件，其裝置受地形和季節(jié)的束縛，未提供獲取其它形式落差的技術(shù)方案，存在 地理局限性。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種讓液體直接獲取離心力而上 升的方法。 本發(fā)明的另一目的是提供一種離心機(jī)，采用離心力，將液體從較低位置提升到較 高位置。 本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種利用離心力，直接為液力發(fā)動(dòng)機(jī)提供落差的方 法。 本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種離心機(jī)與液力發(fā)動(dòng)機(jī)的組合裝置，離心機(jī)直接為 液力發(fā)動(dòng)機(jī)提供落差動(dòng)能后又返回離心機(jī)。 本發(fā)明所述利用離心力的一種方法，其特征在于讓液體直接獲取離心力以提升自 己的高度。 所述離心機(jī)，包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)容器，其特征在于旋轉(zhuǎn)容器的用途是提升液體高度。
所述離心機(jī)，包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)容器，其特征在于容器底部有一至多個(gè)任意幾何形狀
的凹坑或空洞。 所述離心機(jī)，包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)容器，其特征在于容器沒(méi)有底部，容器壁直接與軸連 接。 所述離心機(jī)，包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)容器，其特征在于一至多個(gè)直徑相等或不相等的容器 或容器壁重疊固定于同一離心機(jī)軸。 所述離心機(jī)，包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)容器，其特征在于容器底部上方有圓盤(pán)或其它形狀的 板與定子固定連接。
所述離心機(jī)，包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)容器，其特征在于容器壁內(nèi)部表面有一至多級(jí)臺(tái)階，臺(tái) 階夾角可采取任何角度。 所述利用離心力的方法，其特征在于利用離心力提升液體高度，為液力發(fā)動(dòng)機(jī)提 供落差動(dòng)能而獲取能量。 所述離心機(jī)與液力發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置，其特征在于液力發(fā)動(dòng)機(jī)所需的落差動(dòng)能由離心 機(jī)提供。 所述離心機(jī)與液力發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置，其特征在于葉輪側(cè)有一至多個(gè)從動(dòng)葉輪。
上述方案將產(chǎn)生有益效果，根本原因是離心力固有特性。 實(shí)驗(yàn)表明離心力可以提升液位。離心機(jī)容器內(nèi)的液體在容器轉(zhuǎn)動(dòng)后，產(chǎn)生離心現(xiàn) 象，離開(kāi)容器中心，受到容器底和壁制約呈上升態(tài)勢(shì)。加快轉(zhuǎn)速，液體繼續(xù)升高，甚至向上沖 出容器。由此可見(jiàn)，離心現(xiàn)象可以使液體上升，離心力越大，上升越高。 離心力已被一些教科書(shū)改稱(chēng)離心現(xiàn)象，因?yàn)槠裎茨苷页鲭x心力的施力者，找不 出施力者即不符合力的定義——其同義語(yǔ)是它本身不耗功。例如，汽車(chē)拐彎時(shí)，人偏向一邊 雖然感知有"力"存在，而這個(gè)力卻未耗功，汽車(chē)并沒(méi)有因?yàn)槿似蛞贿叾酂?。既然離 心現(xiàn)象是"力"，就可以用來(lái)做功，而技術(shù)領(lǐng)域從未將這個(gè)不耗功的力直接用作提升液體的 高度以做功。不耗功的"力"現(xiàn)成為本發(fā)明有益效果的第一立足點(diǎn)。 離心力自身雖未耗功，但并不能憑空獲得，它需要產(chǎn)生離心力的物體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自然耗功。值得強(qiáng)調(diào)的是，確定某物體所需離心力大小后，轉(zhuǎn)動(dòng)該物體的耗功量可控 可降。 從離心力的計(jì)算公式可知，半徑長(zhǎng)短可以獨(dú)立影響離心力大小，這表明，任意確定 一個(gè)功耗量，只要這個(gè)功耗量能使物體轉(zhuǎn)動(dòng)即可，都可以通過(guò)延長(zhǎng)半徑取得隨之增大的離 心力。半徑越長(zhǎng)，離心力越大。理論上，半徑無(wú)限長(zhǎng)，離心力無(wú)窮大。任意規(guī)定一個(gè)功耗限 量，就可以通過(guò)延長(zhǎng)半徑來(lái)取得相應(yīng)增大的離心力，這是本發(fā)明有益效果的第二立足點(diǎn)。
理論上，限量功耗也可取得無(wú)窮大的離心力，但實(shí)際延長(zhǎng)半徑后，轉(zhuǎn)子重量會(huì)隨之 增大，這勢(shì)必增加功耗。所以本發(fā)明第三個(gè)立足點(diǎn)就是緊緊圍繞如何控制轉(zhuǎn)子重量這個(gè)問(wèn) 題而提供技術(shù)方案。 本發(fā)明中轉(zhuǎn)子的重量由兩部分構(gòu)成，一是轉(zhuǎn)子軸和包括旋轉(zhuǎn)容器在內(nèi)的轉(zhuǎn)子重
量，二是運(yùn)行時(shí)容器內(nèi)的液體重量。 本發(fā)明圍繞轉(zhuǎn)子減重減耗提供了多個(gè)方案。 本發(fā)明注意到，由于液體具備流動(dòng)性質(zhì)，為使它能隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，可以在容器內(nèi) 部壁底的表面設(shè)置液體定位結(jié)構(gòu)，由直線(xiàn)或曲線(xiàn)的定位板或凸線(xiàn)或凹槽或似管道的空腔組 成，這些板、線(xiàn)、槽和腔的兩端頭分別位于容器的不同半徑上。 本發(fā)明注意到半徑不同，線(xiàn)速度不同，離心力也不同，如果液體流入離心機(jī)容器與 容器的第一接觸點(diǎn)靠近軸心，液體獲得離心力甚少而徒增轉(zhuǎn)子重量，這可以稱(chēng)作液體的低 效行程。只要縮短或避免這段行程，就可以減少重量。 本發(fā)明注意到，在容器內(nèi)部設(shè)置一儲(chǔ)液盤(pán)，該盤(pán)為圓形或者方形或者長(zhǎng)條形，與離 心機(jī)定子固定連接，該盤(pán)可以保證第一觸點(diǎn)定位在半徑較大處。同時(shí)還可以保證液體均勻 或?qū)ΨQ(chēng)流入容器，保證轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，減少功耗。另外，該盤(pán)有緩存作用，在盤(pán)內(nèi)最低處設(shè)置帶 開(kāi)關(guān)的缺口 ，啟動(dòng)時(shí)，缺口關(guān)閉，液體首先進(jìn)入盤(pán)內(nèi)，這時(shí)轉(zhuǎn)子已轉(zhuǎn)動(dòng)而容器內(nèi)無(wú)液，僅容器自身重量，力矩小，易于啟動(dòng)；待達(dá)到工作轉(zhuǎn)速時(shí)，液體再由盤(pán)中溢出至容器內(nèi)，這也回避了
液體在容器內(nèi)的低效行程；在關(guān)機(jī)時(shí)，缺口打開(kāi)，余液流畢，缺口關(guān)閉待下次啟動(dòng)。 本發(fā)明注意到只要保證轉(zhuǎn)子容器強(qiáng)度，容器可以采用鉆孔開(kāi)槽等方式形成孔或內(nèi)
凹或空洞區(qū)域直接減重。同時(shí)注意到本發(fā)明使用的容器可以丟掉底部，而保留容器壁，這也
可以大幅減重。無(wú)底的容器壁可以采用輕質(zhì)材料，最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，例如一根骨梁替代容器底
與離心機(jī)軸固定連接。 本發(fā)明注意到，減少液體自注入容器至離開(kāi)容器的行程，可以減輕轉(zhuǎn)子重量；同時(shí) 注意到液體被甩出飛離旋轉(zhuǎn)容器上部邊緣后，仍然上揚(yáng)，上揚(yáng)部分懸空并未給轉(zhuǎn)子加重卻 仍可計(jì)作液體上升行程。上揚(yáng)懸空行程既然能提升液體高度，又能減重，是有效行程，那么， 能否讓同一離心機(jī)轉(zhuǎn)子上有更長(zhǎng)的這種行程呢？ 本發(fā)明有三個(gè)方案，有效利用了上揚(yáng)行程。 一個(gè)方案是容器內(nèi)壁呈二至多級(jí)臺(tái)階 結(jié)構(gòu)，一層臺(tái)階即一級(jí)揚(yáng)程，多層臺(tái)階可構(gòu)成多級(jí)揚(yáng)程。另一個(gè)方案是將多個(gè)容器或容器壁 一同固定在同一軸上，每一個(gè)容器的上部都有一個(gè)邊緣，都可使液體懸空上揚(yáng)，多個(gè)容器的 上揚(yáng)行程累計(jì)起來(lái)，就可以大大縮短液體在容器內(nèi)的行程。重疊設(shè)置的容器數(shù)量越多，懸空 上揚(yáng)行程累計(jì)值越大，越能有效減輕轉(zhuǎn)子重量。重疊設(shè)置的容器或容器壁，每一層的直徑、 高度、層間距均可變量組合。再一個(gè)方案是設(shè)一至多層截液板，它可以截住最高位的上揚(yáng)液 頭，使其墜落點(diǎn)在半徑較大處，將上揚(yáng)行程的優(yōu)勢(shì)用盡。 本發(fā)明的離心機(jī)或離心機(jī)液力發(fā)動(dòng)機(jī)組合可以采用一部分或全部處于懸浮或真 空狀態(tài)，以減少摩擦力，降低功耗。 本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)使用液體除水外，還可是油類(lèi)、水銀等液態(tài)物質(zhì)。這都有助于液力發(fā) 動(dòng)機(jī)擺脫自然落差的桎梏，安裝在任何環(huán)境。 本發(fā)明上述方案，可以分別或合并使用。實(shí)施這些方案，制作和材料要求都不高， 還可產(chǎn)生若干基于這些方案原理的應(yīng)用方案，它們都能用人為定量的功耗獲取定量的離心 力，提升定量的液體，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供落差；落差動(dòng)能產(chǎn)生的機(jī)械能，可以通過(guò)各種機(jī)械傳動(dòng) 或繞組產(chǎn)生的電能方式驅(qū)動(dòng)離心機(jī)工作，取得發(fā)動(dòng)機(jī)和離心機(jī)兩機(jī)液體循環(huán)做功，其功大 于功耗，對(duì)外輸出能量的效果，讓利用液體動(dòng)能的發(fā)動(dòng)機(jī)從此掙脫大自然的落差束縛。
4.


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。 圖1是本發(fā)明第一個(gè)具體實(shí)施方式
離心機(jī)的半剖視局部原理示意圖。 圖2是本發(fā)明第二個(gè)具體實(shí)施方式
離心機(jī)的全剖視局部原理示意圖。 圖3是本發(fā)明第三個(gè)具體實(shí)施方式
液力發(fā)動(dòng)機(jī)離心機(jī)組合的局部剖視原理示意圖。 圖4是本發(fā)明第四個(gè)具體實(shí)施方式
液力發(fā)動(dòng)機(jī)離心機(jī)組合的原理示意圖。 圖5是本發(fā)明第五個(gè)具體實(shí)施方式
液力發(fā)動(dòng)機(jī)離心機(jī)組合的原理示意圖。
5具體實(shí)施例方式
圖1所示離心機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理如下離心機(jī)軸19是空心結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)液盤(pán)8采用固 定架5與定子相連，截水板16采用固定架21與定子相連，導(dǎo)流槽1采用固定架22與定子相連。離心機(jī)受外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)后，打開(kāi)流入口開(kāi)關(guān)，液體經(jīng)滯留后到達(dá)容器底部，受液體定 位板4約束，與容器同時(shí)旋轉(zhuǎn)，一部分液體上揚(yáng)至截液板16的高度，流入容器最邊緣處，一 部分液體上升至臺(tái)階26，再次受定位板4的約束而獲得離心力上升。液體上升脫離容器后， 進(jìn)入導(dǎo)流槽l，從流入口 15離開(kāi)離心機(jī)。 圖2所示離心機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理如下多層容器固定于離心軸9上，儲(chǔ)液盤(pán)8與導(dǎo) 流管2固定連接。離心機(jī)受外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)后，打開(kāi)流入口開(kāi)關(guān)，液體經(jīng)流入管20進(jìn)入下面 第一個(gè)儲(chǔ)液盤(pán)8，再到容器，取得離心力后，上升至第二層儲(chǔ)液盤(pán)8的導(dǎo)流槽l，進(jìn)入第二層 儲(chǔ)液盤(pán)8溢出、上揚(yáng)到第三層儲(chǔ)液盤(pán)8的導(dǎo)流槽l，進(jìn)入第三層儲(chǔ)液盤(pán)，再次溢出，上揚(yáng)到最 上一層的導(dǎo)流槽l，由流出口離開(kāi)離心機(jī)。本結(jié)構(gòu)容器可多層疊置，液體逐層上升。
圖3所示液力發(fā)動(dòng)機(jī)離心機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理如下發(fā)動(dòng)機(jī)采用上方支架，與儲(chǔ) 液箱3連接。發(fā)動(dòng)機(jī)置于離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)容器內(nèi)部。離心機(jī)軸9與葉輪軸11采用傘齒輪結(jié)構(gòu) 聯(lián)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前，全機(jī)無(wú)液體，固定于發(fā)動(dòng)機(jī)上方支架，位于落差最高處的儲(chǔ)液箱3例 外，它裝滿(mǎn)液體，啟動(dòng)該箱流出口開(kāi)關(guān)，液體經(jīng)蓄液箱流出口 13，沖擊主葉輪IO上的葉片， 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子被沖擊而轉(zhuǎn)動(dòng)，已受沖擊的葉片進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)定子上的葉輪殼13。葉片因?yàn)榕c葉 輪殼相鄰配合緊密，其中的液體不會(huì)溢漏，在葉片間隔中生成重力，繼續(xù)推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)傘齒輪帶動(dòng)離心機(jī)轉(zhuǎn)子上的容器轉(zhuǎn)動(dòng)，還通過(guò)齒輪帶動(dòng)從動(dòng)葉輪6。已 做功液體在其所屬的葉片離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)外殼的時(shí)候，因發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的離心力而沖擊從葉輪6 繼續(xù)做功，然后墜入蓄液盤(pán)8集結(jié)，待盤(pán)盛滿(mǎn)后，從蓄液盤(pán)邊緣溢出流進(jìn)已經(jīng)在轉(zhuǎn)動(dòng)的離心 機(jī)容器半徑較大處。然后，離心機(jī)旋轉(zhuǎn)容器產(chǎn)生的離心力將液體提升并甩出至導(dǎo)流槽l。經(jīng) 導(dǎo)流管2返回蓄液箱3，經(jīng)歷由高至低的落差和提升的行程后，等待重新沖擊發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪。
如果要讓發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)關(guān)閉蓄液箱流出口 13，液體即可停止流 出。最后流出的液體經(jīng)上述路徑回到蓄液箱。與蓄液箱開(kāi)關(guān)聯(lián)動(dòng)的已打開(kāi)的蓄液盤(pán)缺口， 可以讓蓄液盤(pán)最低處的液體連同最后一次循環(huán)的液體一起返回蓄液箱，蓄液盤(pán)的缺口通過(guò) 延時(shí)開(kāi)關(guān)最后封閉。全機(jī)無(wú)液，但蓄液箱例外，蓄液箱內(nèi)液滿(mǎn)，等待下一次啟動(dòng)。
圖4所示發(fā)動(dòng)機(jī)及離心機(jī)結(jié)構(gòu)和原理如下發(fā)動(dòng)機(jī)與離心機(jī)分體設(shè)置，離心機(jī)采 用多層無(wú)底容器，僅有容器壁17.儲(chǔ)液箱3的流出口設(shè)傾斜液道，該道下部設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸設(shè)發(fā)電裝置，輸電給離心機(jī)，也可以采用機(jī)械傳動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)離心機(jī)工作。啟動(dòng)時(shí)， 蓄液箱3中流出液體在傾斜液道，推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)做功，同時(shí)離心機(jī)啟動(dòng)。液體做功后，經(jīng)流 入口 20，進(jìn)入離心機(jī)下方旋轉(zhuǎn)容器內(nèi)部的蓄液盤(pán)8，再溢流于容器壁17，因離心力而逐層上 升，完成循環(huán)過(guò)程。關(guān)機(jī)過(guò)程與前述實(shí)施例同。圖4離心機(jī)導(dǎo)流結(jié)構(gòu)和原理同圖2。
圖5所示發(fā)動(dòng)機(jī)及離心機(jī)結(jié)構(gòu)和原理如下水輪機(jī)24置于離心機(jī)外部，通過(guò)導(dǎo)流 管道與離心機(jī)相通，水輪機(jī)可設(shè)發(fā)電裝置，輸電給離心機(jī)，離心機(jī)系多層容器疊成，也可用 機(jī)械傳動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)離心機(jī)。啟動(dòng)時(shí)，蓄液容器3中的液體沖擊水輪機(jī)24做功，然后進(jìn)入離 心機(jī)，全機(jī)啟停與前述實(shí)施例同。圖5離心機(jī)導(dǎo)流結(jié)構(gòu)和原理同圖2。 本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)及離心機(jī)實(shí)施例還可以將發(fā)動(dòng)機(jī)、離心機(jī)同軸設(shè)置。在同一空心軸 內(nèi)，設(shè)水輪機(jī)，液體從軸頂端墜落沖擊水輪機(jī)后，在水輪機(jī)下端離開(kāi)空心軸，流入離心系統(tǒng)， 借離心力上升至全機(jī)頂端，進(jìn)入空心軸頂端，再次沖擊水輪機(jī)，液體循環(huán)過(guò)程的啟停同前述 實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種利用離心力的方法，其特征在于讓液體直接獲取離心力以提升自己的高度。
2. —種離心機(jī)，包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)容器，其特征在于旋轉(zhuǎn)容器的用途是提升液體高度。
3. 根據(jù)權(quán)利2所述的離心機(jī)，其特征在于旋轉(zhuǎn)容器底部有一至多個(gè)任意幾何形狀的 凹坑或孔洞(7)
4. 根據(jù)權(quán)利2所述的離心機(jī)，其特征在于旋轉(zhuǎn)容器沒(méi)有底部，容器壁(17)直接與軸連接。
5. 根據(jù)權(quán)利2或權(quán)利4所述的離心機(jī)，其特征在于二至多個(gè)旋轉(zhuǎn)容器或旋轉(zhuǎn)容器壁重疊固定于同一離心機(jī)軸上。
6. 根據(jù)權(quán)利2所述的離心機(jī)，其特征在于旋轉(zhuǎn)容器底部上方有盤(pán)(8)與定子固定連接。
7. 根據(jù)權(quán)利2所述的離心機(jī)，其特征在于旋轉(zhuǎn)容器壁內(nèi)部表面有一至多級(jí)臺(tái)階(26)，臺(tái)階夾角可采取任何角度。
8. —種利用離心力的方法，其特征在于利用離心力提升液體高度，為液力發(fā)動(dòng)機(jī)提供落差而獲取能量。
9. 一種利用離心力的裝置，其特征在于液力發(fā)動(dòng)機(jī)所需的落差動(dòng)能由離心機(jī)提供。
10. 根據(jù)權(quán)利9所述的裝置，其特征在于葉輪側(cè)有一至多個(gè)從動(dòng)葉輪(6)。
全文摘要
本發(fā)明提供了利用離心力的兩個(gè)方法，一是讓液體獲取離心力而上升，二是用離心力提升液體高度，提供液力發(fā)動(dòng)機(jī)的工作落差。本發(fā)明還提供了利用離心力的兩種裝置，一是離心機(jī)，二是離心機(jī)與液力發(fā)動(dòng)機(jī)組合。本發(fā)明中容器有壁無(wú)底等方案，可以取得發(fā)動(dòng)機(jī)之功大于離心機(jī)功耗的有益效果，從而對(duì)外輸出能量，使液力發(fā)動(dòng)機(jī)擺脫自然條件的限制。
文檔編號(hào)F03B13/00GK101725537SQ20081006896
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者劉開(kāi)蓮 申請(qǐng)人:劉曉波