專利名稱：一種能實(shí)現(xiàn)輸出功大于輸入功的機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能實(shí)現(xiàn)輸出功大于輸入功的機(jī)器，尤其涉及一種利用較小的控制 量實(shí)現(xiàn)氣缸內(nèi)氣體壓縮和膨脹循環(huán)，然后利用盛有這種氣體的容器在流體中上浮或下沉做 功。從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)輸出功大于輸入功的目的。
背景技術(shù)：
目前還沒(méi)有能實(shí)現(xiàn)輸出功大于輸入功的機(jī)器。

發(fā)明內(nèi)容
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案其包括盛有介質(zhì)的氣缸，氣缸內(nèi)設(shè)置 活塞，活塞和可上下移動(dòng)的工作容器相連，工作容器通過(guò)虹吸管與盛有流體的固定容器連 通，容器通過(guò)軟管和氣缸相通，容器位于盛有流體的容器中。原理說(shuō)明兩個(gè)容器之間的流體通過(guò)虹吸管在兩容器之間流動(dòng)。工作容器隨活塞 上升或下降，從而使流體在兩容器之間由高液位流向低液位，根據(jù)虹吸原理，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)容 器之間液位的平衡。通過(guò)修改工作容器不同高度的粗細(xì)，使工作容器每下降一個(gè)微小位移 時(shí)，工作容器中增加的流體重量等于活塞所受到的因氣缸內(nèi)氣體被壓縮而增加的力；工作 容器每上升一個(gè)微小位移時(shí)，工作容器中減小的流體重量等于活塞所受到的因氣缸內(nèi)氣體 膨脹而減小的力。所以活塞在行程的任意位置始終處于隨遇平衡的狀態(tài)。只要給一個(gè)合適的控制量，就可以破壞這種平衡，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸內(nèi)氣體的壓縮 或膨脹的循環(huán)，然后利用盛有這種氣體的容器在流體中上浮或下沉做功。達(dá)到要求的目的。由于活塞處于隨遇平衡狀態(tài)，因此選取一個(gè)合適的控制量就能控制活塞的上升和 下降。對(duì)此的邏輯證明如下1.設(shè)在上止點(diǎn)時(shí)，活塞處于平衡狀態(tài)。這時(shí)關(guān)閉閥門。加控制量砝碼，由于氣體作 用在活塞上的力和工作容器的重力的平衡狀態(tài)被砝碼打破，活塞內(nèi)的氣體被壓縮了一個(gè)距 離s后重新達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)。由于閥門關(guān)閉，固定容器的水不能流到工作容器里?；钊?不再繼續(xù)往下移動(dòng)。這時(shí)工作容器的水平面應(yīng)該和固定容器的水平面有一個(gè)差值sl，且s 等于Si。2.這時(shí)固定活塞，使活塞不能移動(dòng)。3.打開(kāi)閥門，這時(shí)由于水位差，固定容器中的水將流到工作容器中，當(dāng)水平面達(dá)到 平衡時(shí)，由于工作容器滿足，每下降一個(gè)微小位移時(shí)，工作容器中增加的流體重量等于活塞 所受到的因氣缸內(nèi)氣體壓縮而增加的力這個(gè)條件，可知這時(shí)工作容器控制量砝碼的重量， 將比氣體的彈力作用在活塞上的力大一個(gè)砝碼的重量。4.關(guān)閉閥門。5.松開(kāi)活塞，由于第3步，工作容器加砝碼的重量，比氣體作用在活塞上的力大一 個(gè)砝碼的重量?；钊謱⑾陆狄粋€(gè)距離S2。注意這個(gè)S2小于上一個(gè)循環(huán)的S，因此選擇合 適的控制量很重要。
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6.回到第2步，開(kāi)始另一個(gè)循環(huán)循環(huán)步驟關(guān)閉閥門，固定活塞，打開(kāi)閥門，關(guān)閉閥 門，松開(kāi)活塞；固定活塞，打開(kāi)閥門，關(guān)閉閥門，松開(kāi)活塞；固定活塞，打開(kāi)閥門，關(guān)閉閥門， 松開(kāi)活塞；直至活塞由上止點(diǎn)下降到下止點(diǎn)。7.只要加一個(gè)控制量砝碼，活塞將由上止點(diǎn)下降直到下止點(diǎn)。同理，去掉砝碼，加 控制量氫氣球，活塞將由下止點(diǎn)升至上止點(diǎn)。8.上述過(guò)程在沒(méi)有閥門，無(wú)需反復(fù)固定松開(kāi)活塞的情況下會(huì)自動(dòng)進(jìn)行。加閥門和 固定松開(kāi)活塞只是為了方便說(shuō)明原理。過(guò)程簡(jiǎn)單說(shuō)明活塞處于上止點(diǎn)處，容器位于容器上部。先固定位容器。加合適重量控制量砝碼 后，活塞帶動(dòng)工作容器下行直到下止點(diǎn)。在此過(guò)程中由于法碼引起的水位差，容器中的水將 流到工作容器中。當(dāng)活塞到下止點(diǎn)時(shí)，容器密度大于容器內(nèi)流體的密度。松開(kāi)容器下落做 功。去掉法碼加合適浮力的氫氣球，活塞帶動(dòng)工作容器將上行直至上止點(diǎn)，在此過(guò)程中由于 氫氣球引起的水位差，容器中的水流到工作容器中。容器，上浮。到容器上部后，固定住容 器。完成一個(gè)循環(huán)?；謴?fù)初始狀態(tài)。后面的例子以這種狀況為例?；蚧钊幱谏现裹c(diǎn)處，容器位于容器上部。加合適重量控制量砝碼后，活塞帶動(dòng)工 作容器下行直到下止點(diǎn)。在此過(guò)程中由于法碼引起的水位差，容器中的水將流到工作容器 中。當(dāng)活塞到下止點(diǎn)時(shí)，容器密度略大于容器內(nèi)流體的密度，下沉。下沉到底部時(shí)固定住容 器。加合適浮力氫氣球，活塞帶動(dòng)工作容器上行，直至，在此過(guò)程中由于氫氣球引起的水位 差，容器中的水流到工作容器中。容器的密度小于容器內(nèi)流體的密度。松開(kāi)容器，上浮做功， 完成一個(gè)循環(huán)，恢復(fù)初始狀態(tài)。制作工作容器的方法最簡(jiǎn)單的一種方法是令容器2水平面恒定，如天然湖泊。然 后計(jì)算或測(cè)量P值。1.如果氣缸設(shè)置在等溫狀態(tài)，其采用等溫壓縮或膨脹。則由公式P*V=常量(P 為氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)，V為氣缸內(nèi)氣體體積)，活塞受到的氣體壓力=P*S (P為氣缸內(nèi)氣體壓 強(qiáng)，S為活塞的面積)，工作容器內(nèi)流體的重量=g pa*va (其中g(shù)牛頓系數(shù)，PaS流體的 密度，Va為流體的體積)，由于活塞受到的氣體壓力與工作容器1內(nèi)流體的重量相等，所以 (常量/V)*s = gP液*v液，即 Va=[常量/(VgP液)]*s。2.同理在絕熱壓縮時(shí)V液=[常量/(VrgP液)]*S。3.也可以通過(guò)測(cè)量得出在行程不同高度的P值，然后根據(jù)Va= PS/g Pa?？傻玫?行程任意高度的Va值。4.也就是說(shuō)根據(jù)上述公式，就可以制作出工作容器體積和形狀。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出功大于輸入功從而輸出額外的機(jī)械能，這種機(jī)械能可直接 使用也可轉(zhuǎn)化為熱能等其他形式使用。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為實(shí)施例2多級(jí)氣缸工作時(shí)示意圖。
具體實(shí)施例方式本裝置包括盛有介質(zhì)的氣缸6，氣缸6內(nèi)設(shè)置活塞9，活塞9和可上下移動(dòng)的工作 容器1相連，工作容器1通過(guò)虹吸管3與盛有流體的固定容器2連通，容器10通過(guò)軟管8 和氣缸6相通，容器10位于盛有流體的容器7中。實(shí)施例1如附圖1，加實(shí)施條件1，氣缸6和容器10里面充滿純氙氣，氣壓為0. 1兆帕。2，氣缸6中氙氣通過(guò)軟管8和容器10相通。我們忽略容器10本身的重量，軟管 8內(nèi)的容積和軟管8的體積忽略不計(jì)。且兩者是剛性體，在整個(gè)過(guò)程中體積不變。3，設(shè)試驗(yàn)在0攝氏度真空環(huán)境中進(jìn)行。4，氣缸6截面積為0. 1平方米，氣缸6高5米，容積為0. 5立方米。容器10高5 米，直徑0. 1立方米，容積為0. 5立方米。5，氣缸6內(nèi)氙氣做等溫壓縮或膨脹過(guò)程。6，容器7為密封容器，高300米，內(nèi)部充有密度為5. 89公斤每立方米的氣體。7，活塞9處于上止點(diǎn)HO處。8，工作容器1滿足每下降一個(gè)微小位移時(shí)，工作容器1中增加的流體重量等于活 塞11所受到的因氣缸4內(nèi)氣體壓縮而增加的力這個(gè)條件。過(guò)程1)關(guān)閉閥門11。2)加1公斤的砝碼?；钊?將下降的毫米數(shù)因活塞9處于平衡狀態(tài)，活塞9上的工作容器1重量為PS = 1000公斤。根據(jù)等 溫壓縮公式:P1*V1 = P2*V2，1000/0. 1*1 = 1001/0. 1*V2，壓縮后的體積 V2 = 0. 999 立方 米。因此減小的體積為1-0. 999 = 0.001立方米，由于活塞直徑為0.1平方米。因此活塞 下降的距離為0. 001/0. 1 = 0. Olm即IOmm0由于閥門11關(guān)閉，固定容器2的水不能流到工作容器1里?；钊?不再繼續(xù)往下 移動(dòng)。同時(shí)由于活塞9帶動(dòng)工作容器1下移，工作容器1、固定容器2會(huì)有液面差，且液面差 等于活塞下降的高度。3)這時(shí)固定活塞9，使其不能移動(dòng)。4)打開(kāi)閥門11，由于第2步“工作容器1、固定容器2有液面差，且液面差等于活 塞9下降的高度?！薄?)水從固定容器2流到工作容器1內(nèi)，由于工作容器1滿足每下降一個(gè)微小位移 時(shí)，工作容器1中增加的流體重量等于活塞9所受到的因氣缸4內(nèi)氣體壓縮而增加的力這 個(gè)條件。當(dāng)工作容器1、固定容器2的液面平衡時(shí)，可知將從容器2流入工作容器1內(nèi)的水 重量為1公斤。這時(shí)工作容器1加砝碼4的重量，將比氣體的彈力作用在活塞9上的力大 一個(gè)砝碼4的重量。即1公斤。6)關(guān)閉閥門11。7)松開(kāi)活塞9，使其可以移動(dòng)。由于第5步，“這時(shí)工作容器1加砝碼4的重量，將 比氣體的彈力作用在活塞9上的力大一個(gè)砝碼4的重量。即1公斤?！被钊?又將下移。根 據(jù)等溫壓縮公式:P1*V1 = P2*V2，1001*0. 999 = 1002*V2V2 = 0. 998，換成活塞9下降的毫米數(shù)，0. 999-0. 998 = 0. 001立方米。氣缸面積為0. 1平方米，因此活塞下降0. 001/0. 1 = 0. Olm 艮口 10mm。當(dāng)活塞9下移10毫米后，由于閥門11關(guān)閉。水不能從固定容器2流到工作容器1 內(nèi)，當(dāng)活塞9下移10毫米后，工作容器1的重量加砝碼4的重量與氣缸內(nèi)氣體的彈力達(dá)到 平衡，不再下移。同時(shí)由于活塞帶動(dòng)工作容器1下移，工作容器1、固定容器2會(huì)有液面差， 且液面差等于活塞下降的高度10mm。8)固定活塞9使其不能移動(dòng)。9)打開(kāi)閥門11，回到第5步，開(kāi)始循環(huán)。循環(huán)順序?yàn)殛P(guān)閉閥門11，固定活塞9，打 開(kāi)閥門11，關(guān)閉閥門11，松開(kāi)活塞9 ；固定活塞9，打開(kāi)閥門11，關(guān)閉閥門11，松開(kāi)活塞9 ；固 定活塞9，打開(kāi)閥門11，關(guān)閉閥門11，松開(kāi)活塞9。直到氣缸6底部。但越往下工作容器1、 固定容器2的水位差會(huì)越小。10)上述過(guò)程在沒(méi)有閥門11，無(wú)需反復(fù)固定松開(kāi)活塞9的情況下會(huì)自動(dòng)進(jìn)行。加 閥門11和固定松開(kāi)活塞9只是為了方便說(shuō)明原理。下面我們看看經(jīng)過(guò)循環(huán)以后到達(dá)活塞9底部時(shí)即活塞9下移5米的情況。P1*V1 = P2 氺 V21000/0. 1*1 = P2/0. 1*0. 5P2 = 2000 公斤那么加上砝碼的重量后2000加1等于2001公斤，這時(shí)能維持的液面差P1*V1 = P2 氺 V21000/0. 1*1 = 2001/0. 1*V2V2 = 0. 4997由于氣缸直徑為0. 1平方米，所以活塞將下降的高度為原來(lái)的體 積是0. 5立方米，加砝碼后0. 4997立方米，氣缸直徑為0. 1平方米。所以下降的高度為 0. 5-0. 4997 = 0. 0003立方米0. 0003/0. 1 = 0. 003m即3mm。也就是說(shuō)仍能維持兩個(gè)容器 的液面差3毫米。此時(shí)，容器10內(nèi)密度變化為，由0. 1兆帕變化到了 0. 2兆帕。同樣的道理反向活塞上升時(shí)，把砝碼換成浮力為1公斤的氫氣球?；钊麑⒂上轮?點(diǎn)hi上升直至h0。至此有結(jié)論。輸入的功砝碼1公斤*5米=5公斤*米。氫氣球1公斤*5米= 5公斤*米。共10公斤*米。那么剛開(kāi)始時(shí)容器10的密度為5. 88公斤每立方米，小于容器7內(nèi)流體的密度 5. 89公斤每立方米。容器10會(huì)浮在容器7的上部。這時(shí)固定住容器10，使其不能移動(dòng)。然 后放重量為1公斤的控制量砝碼?；钊?會(huì)由上止點(diǎn)h0下行直至下止點(diǎn)hi。此時(shí)容器10 的密度由5. 88公斤每立方米變化的11. 76公斤每立方米。大于容器7中流體的密度5. 89 公斤每立方米。這時(shí)松開(kāi)容器10，容器10會(huì)下落做功。在反行程時(shí)，加氫氣球活塞9上行， 密度變小，到上止點(diǎn)時(shí)，密度變?yōu)?. 88公斤每立方米。小于容器7內(nèi)的密度5. 89公斤每立 方米。上浮。至此完成一個(gè)循環(huán)。標(biāo)準(zhǔn)氙氣密度5. 88公斤每立方米。也就是說(shuō)剛開(kāi)始共有氙氣0. 1兆帕一立方米 5. 88公斤氣體。容器10容積為0. 5立方米，因此內(nèi)有一半5. 88/2 = 2. 94公斤。后來(lái)由于 活塞9把氙氣全部壓入容器10內(nèi)，容器10內(nèi)的氙氣變成了 5. 88公斤即增加了 2. 94公斤。下落做的功為2. 94*300 = 882公斤*米
結(jié)論882_10 = 872公斤*米。這就是我們得到的輸出大于輸入的功。這是我們 的目的所在實(shí)施例2如圖2，說(shuō)明多級(jí)氣缸工作的優(yōu)點(diǎn)實(shí)施條件氣缸直徑0. 1平方米。氣缸變成2個(gè)，各高2. 5米?；钊喜康娜萜魅詽M足工作 容器1滿足每下降一個(gè)微小位移時(shí)，工作容器1中增加的流體重量等于活塞9所受到的因 氣缸4內(nèi)氣體壓縮而增加的力這個(gè)條件。其他條件同上例。過(guò)程初始狀態(tài)下固定二級(jí)氣缸活塞，使之不能移動(dòng)。由于活塞處于平衡狀 態(tài)，PS = 1000公斤。在一級(jí)氣缸的活塞上加1公斤砝碼?；钊麑⑾陆档暮撩讛?shù)根據(jù) 等溫壓縮公式P1*V1 = P2*V2，1000/0. 1*1 = 1001/0. 1*V2V2 = 0. 9990，下降的毫米數(shù) (1-0. 999)*1000 = 0. 001 立方米，氣紅面積為 0. 1 立方米，0. 001/0. 1 = 0. Olm = 10mm。經(jīng)過(guò)循環(huán)后，在活塞下降到氣缸1底部時(shí)，根據(jù)等溫壓縮公式:P1*V1= P2*V2，1000/0. 1*1 = P2/0. 1*0. 75P2 = 1333. 3，在 此時(shí)可以維持的水位差P1*V1 = P2*V21000*1 = 1334. 3*V2，V2 = 0. 749456，由于氣紅直 徑0. 1立方米7500-7494. 5 = 5. 5mm。這時(shí)在二級(jí)氣缸加砝碼。松開(kāi)二級(jí)氣缸活塞，這時(shí) 活塞下降的引起的水位差就是一級(jí)活塞可以下降但因已到達(dá)底部而不能下降的毫米數(shù)。即 5. 5mm。再看到二級(jí)氣缸底部的情況:P1*V1= P2*V2，1000/0. 1*1 = P2/0. 1*0. 5P2 = 2000，水位差:P1*V1 = P2*V2，1000/0. 1*1 = 2001/0. 1*V2，V2 = 0. 4997,0. 5-0. 4997 = 0. 0003立方米，由于氣缸直徑為0. 1平方米0. 0003/0. 1 = 0. 003米即3mm。活塞返回時(shí)，先加氫氣球在二級(jí)氣缸的活塞上，等二級(jí)氣缸活塞放回到上止點(diǎn)后， 再加氫氣球在一級(jí)活塞上，使之返回。結(jié)論兩級(jí)每級(jí)控制砝碼和氫氣球行程為2. 5米。砝碼和氫氣球的總行程各為5 米。砝碼做功1*5 = 5公斤*米。氫氣球做功1*5 = 5公斤*米，輸入功為5加5等于10 公斤*米，輸出功證明略。仍為容器7下落做的功2. 94*300 = 882公斤*米。多級(jí)氣缸工 作的優(yōu)點(diǎn)如下將氣缸從一級(jí)變成兩級(jí)工作后，不影響輸入功和輸出功。兩級(jí)氣缸每一級(jí)氣 缸的高度為原來(lái)的一半，工作容器1也較小，制造比較容易。影響輸出功和輸入功、機(jī)器運(yùn)行的因素1.容器7內(nèi)流體的高度與輸出功成正比。在能造出來(lái)的情況下容器7應(yīng)盡量高。2.維持循環(huán)的關(guān)鍵是容器1，2水位差的維持。如果水位差太小，活塞下降過(guò)程中 就會(huì)出現(xiàn)容器2里的水因?yàn)樗徊钐×鞯饺萜?里的時(shí)間太長(zhǎng)?；钊仙^(guò)程中水回到 容器2內(nèi)的時(shí)間同樣會(huì)長(zhǎng)。3.氣缸內(nèi)氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度和輸出功成正比。優(yōu)先選擇氙氣。4.氣缸的氣體的壓縮比和輸出功成正比。但壓縮比越大，由于工作容器1越重，制 造越困難。5.水位差在壓縮時(shí)會(huì)越來(lái)越小，氣體膨脹時(shí)會(huì)越來(lái)越大。6.氣缸內(nèi)氣體壓縮比和水位差成反比。7.無(wú)需閥門11，也不需反復(fù)固定松開(kāi)活塞9。上述過(guò)程同樣成立。即加砝碼4，活塞9下行直至底部。拿掉砝碼4，加氫氣球活塞9上行直至上止點(diǎn)。8.砝碼4越重，氫氣球5浮力越大，水位差越大。砝碼4越輕，氫氣球5浮力越小， 水位差越小。9.多級(jí)氣缸工作時(shí)，輸入功，輸出功和同樣條件下一級(jí)氣缸工作效果相同。但由于 多級(jí)氣缸工作時(shí)，氣缸短，工作容器小，比較好加工制造。因此優(yōu)先選擇多級(jí)氣缸工作。10.也可以設(shè)定在行程任意高度，工作容器1的重量都大于氣體的彈力一個(gè)合適 的值X，這時(shí)過(guò)程如下加氫氣球5且其浮力大于X —個(gè)合適的值時(shí)，活塞上行，去掉氫氣球 5，活塞9自動(dòng)下行直至HI。工作容器1的重量在行程任意高度都小于氣體的彈力一個(gè)合適 的值X，和上述同樣的道理，過(guò)程略。
權(quán)利要求
1.一種能實(shí)現(xiàn)輸出功大于輸入功的機(jī)器，其特征在于包括盛有介質(zhì)的氣缸(6)，氣缸 (6)內(nèi)設(shè)置活塞(9)，活塞(9)和可上下移動(dòng)的工作容器(1)相連，工作容器(1)通過(guò)虹吸管 (3)與盛有流體的固定容器⑵連通，容器(10)通過(guò)軟管⑶和氣缸(6)相通，容器(10) 位于盛有流體的容器(7)內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能實(shí)現(xiàn)輸出功大于輸入功的機(jī)器，其特征在于工作容器(1) 可上下移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能實(shí)現(xiàn)輸出功大于輸入功的機(jī)器，其特征在于氣缸(6)采用 一個(gè)或一個(gè)以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能實(shí)現(xiàn)輸出功大于輸入功的機(jī)器，其特征在于在于行程任意 高度，工作容器(1)的重量，也可以是其分力或再通過(guò)滑輪，杠桿等變化后的力和氣缸內(nèi)介 質(zhì)的壓力，互為一對(duì)平衡力或接近一對(duì)平衡力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能實(shí)現(xiàn)輸出功大于輸入功的機(jī)器，在于氣缸(6)內(nèi)介質(zhì)為氣體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能實(shí)現(xiàn)輸出功大于輸入功的機(jī)器，本發(fā)明的能實(shí)現(xiàn)輸出功大于輸入功的機(jī)器，其特征在于包括盛有介質(zhì)的氣缸(6)，氣缸(6)內(nèi)設(shè)置活塞(9)，活塞(9)和可上下移動(dòng)的工作容器(1)相連，工作容器(1)通過(guò)虹吸管(3)與盛有流體的固定容器(2)連通，容器(10)通過(guò)軟管(8)和氣缸(6)相通，容器(10)位于盛有流體的容器(7)內(nèi)部。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出功大于輸入功從而輸出額外的機(jī)械能，這種機(jī)械能可直接使用也可轉(zhuǎn)化為熱能等其他形式使用。
文檔編號(hào)F03G7/10GK102072126SQ20091023046
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者李增良 申請(qǐng)人:李增良