專利名稱：接觸電容脈沖動(dòng)力裝置的制作方法
率發(fā)明涉及一種熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)變工具。人類與動(dòng)物的區(qū)別就在于人類能夠制造和使用工具進(jìn)行勞動(dòng)。到了農(nóng)耕時(shí)期，人類開(kāi)始飼養(yǎng)某些動(dòng)物以減輕自己的體力勞動(dòng)，后來(lái)又發(fā)明了風(fēng)車和水車，能夠用自然力來(lái)代替自己的體力。到了工業(yè)革命以后，以風(fēng)力和水力形態(tài)存在的現(xiàn)成的機(jī)械能滿足不了社會(huì)生產(chǎn)的器要，于是利用具有溫度差的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的發(fā)動(dòng)機(jī)，就得到廣泛應(yīng)用。為了獲得高于常溫物體的熱能，就要燃燒大量燃料，這是生態(tài)環(huán)境惡化和大氣污染的主要原因。發(fā)達(dá)國(guó)家的能源結(jié)構(gòu)以石油為主，但我國(guó)煤多油少，因能源消費(fèi)所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題更難以治理。因此，大量開(kāi)發(fā)物理能源減少化學(xué)能源的消費(fèi)，是消除現(xiàn)存污染的最有效的措施。
本發(fā)明的目的在于提供一種將常溫物體的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)變工具，它不用消耗燃料，只從周圍物體中吸收熱量，不會(huì)污染環(huán)境和大氣。
首先要弄清的問(wèn)題是能量是怎樣轉(zhuǎn)變的。能量的轉(zhuǎn)變都是從一種差別轉(zhuǎn)換為另一種差別，沒(méi)有差別的東西一般是不會(huì)轉(zhuǎn)化的。當(dāng)人類還不知道穿衣服的時(shí)候，就發(fā)明了鉆木取火，這是機(jī)械能向熱能的轉(zhuǎn)化。在學(xué)會(huì)了用樹(shù)葉作裙子的時(shí)候，就發(fā)明了弓箭，這是位能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)化。野蠻人利用機(jī)械能守恒原理進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造，戰(zhàn)勝了兇猛的野獸。到了近代，科學(xué)技術(shù)開(kāi)始有意識(shí)地應(yīng)用能量守恒與轉(zhuǎn)換定律，學(xué)會(huì)了在溫差存在的條件下，將一部分熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并發(fā)現(xiàn)了通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)和在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體能產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。不但熱機(jī)中將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能需要溫差，就是熱電偶產(chǎn)生電流也需要溫差，于是給人一種假象沒(méi)有溫差的熱量是不可利用的。熱力學(xué)第二定律把矛盾的自然現(xiàn)象某一方面片面地夸大為絕對(duì)無(wú)論采用何種曲折復(fù)雜的方法都不能把熱源取得的熱能全部轉(zhuǎn)化為有用的功而不引起其他變化。為了打破傳統(tǒng)的限制，需要弄清楚熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能為什么需要溫差？這是因?yàn)楝F(xiàn)有的熱機(jī)都是以氣體作為工質(zhì)，根據(jù)氣體的物態(tài)方程，氣體的體積和壓強(qiáng)隨絕對(duì)溫度而變化，體積和壓強(qiáng)的乘積就是一種勢(shì)能。溫度的差別，對(duì)于一定質(zhì)量的氣體來(lái)說(shuō)就表示勢(shì)能的差別，沒(méi)有溫差氣體的體積和壓強(qiáng)都不會(huì)發(fā)生變化，也就沒(méi)有勢(shì)能的變化，也就不能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，所以沒(méi)有溫差的熱能是不會(huì)直接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的。不僅如此，就是把熱能直接轉(zhuǎn)化為電能的熱電偶，也需要溫差，沒(méi)有溫差也不會(huì)產(chǎn)生電流。但是唯物辯證法教導(dǎo)說(shuō)同一性內(nèi)部包含著差別性。在同一溫度下，不同金屬的逸出功是有差別的。兩種異質(zhì)金屬相結(jié)合形成內(nèi)電場(chǎng)，用內(nèi)電場(chǎng)激發(fā)兩個(gè)相連的電源電容器充電，再用一電感器分別與兩個(gè)電容器相接觸，電容器交替放電，電感器反復(fù)磁化，推動(dòng)另一磁體運(yùn)動(dòng)，就轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。機(jī)械能借摩擦作用完全可以轉(zhuǎn)化為熱能，要把熱完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能首先要在開(kāi)放的電路中利用電子運(yùn)動(dòng)先轉(zhuǎn)化為脈沖電流，再轉(zhuǎn)化為磁能，最后利用磁的吸引與排斥轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。循環(huán)的過(guò)程是這樣進(jìn)行的機(jī)械能-熱能-接觸電位能-脈沖電能-磁能-機(jī)械能。世界上沒(méi)有不可利用的能源，只有暫時(shí)不會(huì)利用將來(lái)卻可利用的能源。
無(wú)論是社會(huì)生產(chǎn)還是日常生活，都需要消耗大量的機(jī)械能。這些被消耗的機(jī)械能哪里去了呢？都轉(zhuǎn)化為熱能最后放射到太空散失掉了。長(zhǎng)期以來(lái)，由于不會(huì)利用這些低品位的熱能，只好到處從外界尋找新的活力作為運(yùn)動(dòng)源加以補(bǔ)充。自然界現(xiàn)成的機(jī)械能滿足不了生產(chǎn)和生活的需要，從工業(yè)革命以來(lái)，發(fā)明了把熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的雙熱源熱機(jī)。蒸氣機(jī)初期效率很低，瓦特給蒸氣機(jī)加上冷凝器大大提高了效率，因此，如何提高熱機(jī)的效率即消費(fèi)一定的熱量所得到機(jī)械能的百分率問(wèn)題，就成為當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)的中心問(wèn)題。熱機(jī)是利用物體的熱脹、冷縮原理將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，工質(zhì)都采用液體加熱后變成的氣體，氣體受熱體積和壓強(qiáng)都發(fā)生著顯著的變化，為轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能創(chuàng)造了條件。熱機(jī)必需循環(huán)動(dòng)作，工質(zhì)膨脹后需要排出機(jī)外，為再次運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備條件。排出冷凝器的工質(zhì)溫度仍然很高，并具有一定壓強(qiáng)，損失是不可避免的?？ㄖZ首先從理論上研究了熱機(jī)的效率問(wèn)題，卡諾在得出他的定理之前就假定熱不能從低溫物體傳到高溫物體上去，這是先入為主的偏見(jiàn)。把這種偏見(jiàn)推向極端就是熱力學(xué)第二定律。它否定了單一熱源熱機(jī)制造的可能性，其原因是由于根據(jù)卡諾定理要想得到效率等于一的熱機(jī)，熱機(jī)的冷源必須是絕對(duì)零度或者熱源的溫度必須是無(wú)限大，但這兩個(gè)條件都是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，所以熱機(jī)的效率不可能等于1，或者說(shuō)效率是百分之百的熱機(jī)是制造不成的。于是我們看到卡諾定理的建立是以熱力學(xué)第二定律的克勞修斯說(shuō)法為基礎(chǔ)的，沒(méi)有預(yù)先假定熱量不能從低溫物體向高溫物體傳遞，卡諾定理就不成立。但是熱力學(xué)第二定律的開(kāi)耳芬說(shuō)法又要用卡諾定理來(lái)證明，所以這是一種循環(huán)論證，實(shí)質(zhì)上什么也沒(méi)證明，但卻反面地證明了熱力學(xué)第二定律沒(méi)有理論根據(jù)，也就是說(shuō)熱力學(xué)第二定律時(shí)單熱源熱機(jī)的否定沒(méi)有理論根據(jù)。熱力學(xué)第二定律是對(duì)熱的表面現(xiàn)象片面夸大為絕對(duì)的結(jié)果。所以出路在于認(rèn)識(shí)熱的本質(zhì)，熱的本質(zhì)是帶電粒子的運(yùn)動(dòng)的總和，所以熱和電有著最密切的關(guān)系，應(yīng)該先把熱轉(zhuǎn)化為電，然后再把電轉(zhuǎn)化為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。但是在閉合電路中要把熱能轉(zhuǎn)化為電能，在不同金屬結(jié)合處要有溫差才能產(chǎn)生電流，沒(méi)有溫差是不可能有電位差的。任何規(guī)定和限制同時(shí)就是否定，在這里電路的閉合就是限制，就是否定的基礎(chǔ)。在開(kāi)放的電路中電位差的產(chǎn)生就不需要溫差。在同一溫度下，不同金屬相接觸就產(chǎn)生帶電現(xiàn)象，逸出功低的金屬帶正電，逸出功高的金屬帶負(fù)電。用不同金屬制成的電源電容器將被金屬相接觸產(chǎn)生的內(nèi)電場(chǎng)所激發(fā)，再用電感器與電容器交替接觸，磁場(chǎng)交替變化就可推動(dòng)附近的磁體發(fā)生運(yùn)動(dòng)。這樣電源電容器就吸收熱量并轉(zhuǎn)化為電能，電感器將電能轉(zhuǎn)化為磁能并進(jìn)而推動(dòng)磁體運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。由于金屬逸出功的內(nèi)在的差別，促使自由電子的自己運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致單熱源熱機(jī)否定的否定，也就是說(shuō)熱機(jī)的效率等于百分之百是可能的。運(yùn)動(dòng)的源泉問(wèn)題，運(yùn)動(dòng)的終極原因一直是哲學(xué)界和科技界爭(zhēng)論的中心問(wèn)題。但是長(zhǎng)期以來(lái)，外因論在科技界占據(jù)統(tǒng)治地位，一切發(fā)展變化總是到處從外面尋找原因，因?yàn)樗膬?nèi)部沒(méi)有轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)。辯證唯物主義認(rèn)為物質(zhì)與運(yùn)動(dòng)是不可分割的，沒(méi)有不運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)，所以哪里有物質(zhì)，哪里就有運(yùn)動(dòng)。說(shuō)海水、空氣和大地中的熱能不可利用是沒(méi)有理論根據(jù)的。它們暫時(shí)沒(méi)有被利用，沒(méi)有被社會(huì)占有，只因?yàn)槲覀冞€沒(méi)有掌握它們轉(zhuǎn)化的條件。由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些轉(zhuǎn)化漸漸被認(rèn)識(shí)，熱效率等于1的單熱源熱機(jī)的有益效果是很明顯的。首先是能源無(wú)窮無(wú)盡，整個(gè)海洋、大氣層和地面一切物體中的熱量都可以轉(zhuǎn)化為有應(yīng)用價(jià)值的機(jī)械能或其他有用的運(yùn)動(dòng)形態(tài)。一方面能量可以循環(huán)利用，另一方面太陽(yáng)每時(shí)每刻還源源不斷地進(jìn)來(lái)光和熱，所以人類能源問(wèn)題基本上解決了。其次，物體中的熱量能量密度高，能量轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)備不需要大工程，原材料清耗較少，完全可以和常規(guī)能源競(jìng)爭(zhēng)，降低能耗在生產(chǎn)成本中的比重。第三，能量轉(zhuǎn)變僅僅是電子運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，沒(méi)有化學(xué)物質(zhì)的變化產(chǎn)生，因此，對(duì)環(huán)境和大氣沒(méi)有任何污染，這樣的能量轉(zhuǎn)變即使應(yīng)用幾十萬(wàn)年也不會(huì)產(chǎn)生不良影響，這符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。最后，由于能源到處都有，容易獲得，所以不用運(yùn)輸，節(jié)省了運(yùn)輸費(fèi)用；不用儲(chǔ)存，節(jié)省了占地面積。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1，利用電源電容器X和Y連接電源接觸器a和b激發(fā)充電，放電電感器的兩端m和n分別用四個(gè)開(kāi)關(guān)與電容器X和Y相連。
圖2、關(guān)閉開(kāi)關(guān)K1和K2，電容器Y的兩極板處在串聯(lián)體的兩端，仍帶原來(lái)的電荷，電容器X的兩極板處在串聯(lián)體的中間，電荷將中和。在電感器L上放電并轉(zhuǎn)化為磁能。
圖3、開(kāi)啟開(kāi)關(guān)K1和K2，電容器X的兩極板又處在串聯(lián)體兩端，恢復(fù)原來(lái)所帶電荷，在電路中發(fā)生由A到C的電子流。
圖4、關(guān)閉開(kāi)關(guān)K3和K4，電容器X的兩極處在串聯(lián)體的兩端仍帶原來(lái)的電荷，電容器Y的兩極板處在串聯(lián)體的中間，電荷將中和，在電感器L上放電并被反向磁化。
圖5、開(kāi)啟開(kāi)關(guān)K3和K4，電容器Y的兩極板又處在串聯(lián)體的兩端，恢復(fù)原來(lái)所帶電荷，在電路中發(fā)生由A到C的電子流。
在開(kāi)關(guān)K1、K2和K3、K4交替開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程中，電源電容器X和Y不斷發(fā)生充電和放電作用，在電感器L上發(fā)生反復(fù)磁化，在電源電容器X和Y的連接線路中發(fā)生方向不變的脈沖電流。脈沖電流可以作為脈沖電機(jī)的電源。
實(shí)施方案如圖6所示。電源電容器X的A極與電源接觸器a的A極相結(jié)，接觸器a的C極與電源電容器Y的C極相結(jié)，電源電容器X的C極與電源接觸器b的c極相結(jié)，接觸器b的A極與電源電容器Y的A極相結(jié)。電源電容器X的A極與電感器L的M端中間接有電子開(kāi)關(guān)KD1，電容器X的C極與電感器L的N端中間接有電子開(kāi)關(guān)KD2，電源電容器Y的A極與電感器L的N端中間接有電子開(kāi)關(guān)KD3，電容器Y的C極與電感器L的M端中間接有電子開(kāi)關(guān)KD4。控制的程序是同時(shí)導(dǎo)通KD1和KD2，然后關(guān)斷，再同時(shí)導(dǎo)通KD3和KD4，然后關(guān)斷，如此循環(huán)往復(fù)，電磁器反復(fù)磁化。電機(jī)的定子由12個(gè)電感器組成，通以相同方向的電流使相鄰電感器的極性正好相反。轉(zhuǎn)子為兩排各12個(gè)永磁體組成，磁體的極性交錯(cuò)排列，根據(jù)磁體同性相斥、異性相吸原理，脈沖變換一次，電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)30度角，旋轉(zhuǎn)一周需12次脈沖，為了得到激磁所需的電壓和電流強(qiáng)度，需要將許多電源電容器串聯(lián)起來(lái)才能達(dá)到實(shí)用目的。
權(quán)利要求
1.一種以熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的高效動(dòng)力裝置，其特征在于，電源電容器X的A極與電源接觸器a的A極相連，接觸器a的C極與電源電容量Y的C極相連，電源電容器X的C極與電源接觸器b的C極相接，接觸器b的A極與電源電容器Y的A極相接。電源電容器X的A極與電感器L的M端間接有電子開(kāi)關(guān)KD1，電容器X的C極與電感器L的N端中間接有電子開(kāi)關(guān)KD2，電源電容器Y的A極與電感器L的N端中間接有電子開(kāi)關(guān)KD3，電容器Y的C極與電感器L的M端中間接有電子開(kāi)關(guān)KD4，控制的程序是同時(shí)導(dǎo)通KD1和KD2，然后關(guān)斷，再同時(shí)導(dǎo)通KD3和KD4，然后關(guān)斷，循環(huán)往復(fù)，電感器L反復(fù)磁化，電機(jī)的定子由12個(gè)電感器組成，通以相同方向的電流使相鄰電感器的極性正好相反，轉(zhuǎn)子為兩排各12個(gè)永磁體組成，磁體的極性交錯(cuò)排列，根據(jù)磁體同性相斥，異性相吸原理，脈沖變換一次，電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)30°角度，旋轉(zhuǎn)一周需要12次脈沖，電容器在充放電過(guò)程中將常溫物體的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖電流，電感器又把脈沖電流轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C(jī)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種將熱能直接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的動(dòng)力裝置。利用逸出功不同的金屬接觸器AC激發(fā)兩個(gè)相連的電源電容器X和Y的A極與C極分別帶上不同種電荷,用電子開(kāi)關(guān)KD1、KD2將電容器X和電感器L連接起來(lái),用電子開(kāi)關(guān)KD3、KD4將電容器Y和電感器L連接起來(lái),導(dǎo)通KD1和KD2,然后關(guān)斷,導(dǎo)通KD3和KD4,然后關(guān)斷,循環(huán)往復(fù),電容器X和Y吸收熱量轉(zhuǎn)化為電能,電感器在交變脈沖電流的作用下反復(fù)磁化,利用磁體同性相斥,異性相吸原理,就可轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
文檔編號(hào)F03G7/06GK1283742SQ99126599
公開(kāi)日2001年2月14日 申請(qǐng)日期1999年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月24日
發(fā)明者石運(yùn)達(dá), 張金鋒, 石鐘艷 申請(qǐng)人:石運(yùn)達(dá)