一種能實現輸出功大於輸入功的機器的製作方法

2023-07-16 04:52:36

專利名稱：一種能實現輸出功大於輸入功的機器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種能實現輸出功大於輸入功的機器，尤其涉及一種利用較小的控制 量實現氣缸內氣體壓縮和膨脹循環，然後利用盛有這種氣體的容器在流體中上浮或下沉做 功。從而達到實現輸出功大於輸入功的目的。
背景技術：
目前還沒有能實現輸出功大於輸入功的機器。

發明內容
為實現上述目的，本發明採用如下技術方案其包括盛有介質的氣缸，氣缸內設置 活塞，活塞和可上下移動的工作容器相連，工作容器通過虹吸管與盛有流體的固定容器連 通，容器通過軟管和氣缸相通，容器位於盛有流體的容器中。原理說明兩個容器之間的流體通過虹吸管在兩容器之間流動。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，根據虹吸原理，可實現兩個容 器之間液位的平衡。通過修改工作容器不同高度的粗細，使工作容器每下降一個微小位移 時，工作容器中增加的流體重量等於活塞所受到的因氣缸內氣體被壓縮而增加的力；工作 容器每上升一個微小位移時，工作容器中減小的流體重量等於活塞所受到的因氣缸內氣體 膨脹而減小的力。所以活塞在行程的任意位置始終處於隨遇平衡的狀態。只要給一個合適的控制量，就可以破壞這種平衡，從而實現對氣缸內氣體的壓縮 或膨脹的循環，然後利用盛有這種氣體的容器在流體中上浮或下沉做功。達到要求的目的。由於活塞處於隨遇平衡狀態，因此選取一個合適的控制量就能控制活塞的上升和 下降。對此的邏輯證明如下1.設在上止點時，活塞處於平衡狀態。這時關閉閥門。加控制量砝碼，由於氣體作 用在活塞上的力和工作容器的重力的平衡狀態被砝碼打破，活塞內的氣體被壓縮了一個距 離s後重新達到一個平衡狀態。由於閥門關閉，固定容器的水不能流到工作容器裡。活塞 不再繼續往下移動。這時工作容器的水平面應該和固定容器的水平面有一個差值sl，且s 等於Si。2.這時固定活塞，使活塞不能移動。3.打開閥門，這時由於水位差，固定容器中的水將流到工作容器中，當水平面達到 平衡時，由於工作容器滿足，每下降一個微小位移時，工作容器中增加的流體重量等於活塞 所受到的因氣缸內氣體壓縮而增加的力這個條件，可知這時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砝碼的重量。4.關閉閥門。5.鬆開活塞，由於第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 個砝碼的重量。活塞又將下降一個距離S2。注意這個S2小於上一個循環的S，因此選擇合 適的控制量很重要。
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6.回到第2步，開始另一個循環循環步驟關閉閥門，固定活塞，打開閥門，關閉閥 門，鬆開活塞；固定活塞，打開閥門，關閉閥門，鬆開活塞；固定活塞，打開閥門，關閉閥門， 鬆開活塞；直至活塞由上止點下降到下止點。7.只要加一個控制量砝碼，活塞將由上止點下降直到下止點。同理，去掉砝碼，加 控制量氫氣球，活塞將由下止點升至上止點。8.上述過程在沒有閥門，無需反覆固定鬆開活塞的情況下會自動進行。加閥門和 固定鬆開活塞只是為了方便說明原理。過程簡單說明活塞處於上止點處，容器位於容器上部。先固定位容器。加合適重量控制量砝碼 後，活塞帶動工作容器下行直到下止點。在此過程中由於法碼引起的水位差，容器中的水將 流到工作容器中。當活塞到下止點時，容器密度大於容器內流體的密度。鬆開容器下落做 功。去掉法碼加合適浮力的氫氣球，活塞帶動工作容器將上行直至上止點，在此過程中由於 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。到容器上部後，固定住容 器。完成一個循環。恢復初始狀態。後面的例子以這種狀況為例。或活塞處於上止點處，容器位於容器上部。加合適重量控制量砝碼後，活塞帶動工 作容器下行直到下止點。在此過程中由於法碼引起的水位差，容器中的水將流到工作容器 中。當活塞到下止點時，容器密度略大於容器內流體的密度，下沉。下沉到底部時固定住容 器。加合適浮力氫氣球，活塞帶動工作容器上行，直至，在此過程中由於氫氣球引起的水位 差，容器中的水流到工作容器中。容器的密度小於容器內流體的密度。鬆開容器，上浮做功， 完成一個循環，恢復初始狀態。製作工作容器的方法最簡單的一種方法是令容器2水平面恆定，如天然湖泊。然 後計算或測量P值。1.如果氣缸設置在等溫狀態，其採用等溫壓縮或膨脹。則由公式P*V=常量(P 為氣缸內氣體壓強，V為氣缸內氣體體積)，活塞受到的氣體壓力=P*S (P為氣缸內氣體壓 強，S為活塞的面積)，工作容器內流體的重量=g pa*va (其中g牛頓係數，PaS流體的 密度，Va為流體的體積)，由於活塞受到的氣體壓力與工作容器1內流體的重量相等，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V液=[常量/(VrgP液)]*S。3.也可以通過測量得出在行程不同高度的P值，然後根據Va= PS/g Pa。可得到 行程任意高度的Va值。4.也就是說根據上述公式，就可以製作出工作容器體積和形狀。本裝置結構簡單、輸出功大於輸入功從而輸出額外的機械能，這種機械能可直接 使用也可轉化為熱能等其他形式使用。


圖1為本發明實施例1的結構示意圖。圖2為實施例2多級氣缸工作時示意圖。
具體實施例方式本裝置包括盛有介質的氣缸6，氣缸6內設置活塞9，活塞9和可上下移動的工作 容器1相連，工作容器1通過虹吸管3與盛有流體的固定容器2連通，容器10通過軟管8 和氣缸6相通，容器10位於盛有流體的容器7中。實施例1如附圖1，加實施條件1，氣缸6和容器10裡面充滿純氙氣，氣壓為0. 1兆帕。2，氣缸6中氙氣通過軟管8和容器10相通。我們忽略容器10本身的重量，軟管 8內的容積和軟管8的體積忽略不計。且兩者是剛性體，在整個過程中體積不變。3，設試驗在0攝氏度真空環境中進行。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內氙氣做等溫壓縮或膨脹過程。6，容器7為密封容器，高300米，內部充有密度為5. 89公斤每立方米的氣體。7，活塞9處於上止點HO處。8，工作容器1滿足每下降一個微小位移時，工作容器1中增加的流體重量等於活 塞11所受到的因氣缸4內氣體壓縮而增加的力這個條件。過程1)關閉閥門11。2)加1公斤的砝碼。活塞9將下降的毫米數因活塞9處於平衡狀態，活塞9上的工作容器1重量為PS = 1000公斤。根據等 溫壓縮公式:P1*V1 = P2*V2，1000/0. 1*1 = 1001/0. 1*V2，壓縮後的體積 V2 = 0. 999 立方 米。因此減小的體積為1-0. 999 = 0.001立方米，由於活塞直徑為0.1平方米。因此活塞 下降的距離為0. 001/0. 1 = 0. Olm即IOmm0由於閥門11關閉，固定容器2的水不能流到工作容器1裡。活塞9不再繼續往下 移動。同時由於活塞9帶動工作容器1下移，工作容器1、固定容器2會有液面差，且液面差 等於活塞下降的高度。3)這時固定活塞9，使其不能移動。4)打開閥門11，由於第2步「工作容器1、固定容器2有液面差，且液面差等於活 塞9下降的高度。」。5)水從固定容器2流到工作容器1內，由於工作容器1滿足每下降一個微小位移 時，工作容器1中增加的流體重量等於活塞9所受到的因氣缸4內氣體壓縮而增加的力這 個條件。當工作容器1、固定容器2的液面平衡時，可知將從容器2流入工作容器1內的水 重量為1公斤。這時工作容器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 一個砝碼4的重量。即1公斤。6)關閉閥門11。7)鬆開活塞9，使其可以移動。由於第5步，「這時工作容器1加砝碼4的重量，將 比氣體的彈力作用在活塞9上的力大一個砝碼4的重量。即1公斤。」活塞9又將下移。根 據等溫壓縮公式:P1*V1 = P2*V2，1001*0. 999 = 1002*V2V2 = 0. 998，換成活塞9下降的毫米數，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。當活塞9下移10毫米後，由於閥門11關閉。水不能從固定容器2流到工作容器1 內，當活塞9下移10毫米後，工作容器1的重量加砝碼4的重量與氣缸內氣體的彈力達到 平衡，不再下移。同時由於活塞帶動工作容器1下移，工作容器1、固定容器2會有液面差， 且液面差等於活塞下降的高度10mm。8)固定活塞9使其不能移動。9)打開閥門11，回到第5步，開始循環。循環順序為關閉閥門11，固定活塞9，打 開閥門11，關閉閥門11，鬆開活塞9 ；固定活塞9，打開閥門11，關閉閥門11，鬆開活塞9 ；固 定活塞9，打開閥門11，關閉閥門11，鬆開活塞9。直到氣缸6底部。但越往下工作容器1、 固定容器2的水位差會越小。10)上述過程在沒有閥門11，無需反覆固定鬆開活塞9的情況下會自動進行。加 閥門11和固定鬆開活塞9隻是為了方便說明原理。下面我們看看經過循環以後到達活塞9底部時即活塞9下移5米的情況。P1*V1 = P2 氺 V21000/0. 1*1 = P2/0. 1*0. 5P2 = 2000 公斤那麼加上砝碼的重量後2000加1等於2001公斤，這時能維持的液面差P1*V1 = P2 氺 V21000/0. 1*1 = 2001/0. 1*V2V2 = 0. 4997由於氣缸直徑為0. 1平方米，所以活塞將下降的高度為原來的體 積是0. 5立方米，加砝碼後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。也就是說仍能維持兩個容器 的液面差3毫米。此時，容器10內密度變化為，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，把砝碼換成浮力為1公斤的氫氣球。活塞將由下止 點hi上升直至h0。至此有結論。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。那麼剛開始時容器10的密度為5. 88公斤每立方米，小於容器7內流體的密度 5. 89公斤每立方米。容器10會浮在容器7的上部。這時固定住容器10，使其不能移動。然 後放重量為1公斤的控制量砝碼。活塞9會由上止點h0下行直至下止點hi。此時容器10 的密度由5. 88公斤每立方米變化的11. 76公斤每立方米。大於容器7中流體的密度5. 89 公斤每立方米。這時鬆開容器10，容器10會下落做功。在反行程時，加氫氣球活塞9上行， 密度變小，到上止點時，密度變為5. 88公斤每立方米。小於容器7內的密度5. 89公斤每立 方米。上浮。至此完成一個循環。標準氙氣密度5. 88公斤每立方米。也就是說剛開始共有氙氣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，因此內有一半5. 88/2 = 2. 94公斤。後來由於 活塞9把氙氣全部壓入容器10內，容器10內的氙氣變成了 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
結論882_10 = 872公斤*米。這就是我們得到的輸出大於輸入的功。這是我們 的目的所在實施例2如圖2，說明多級氣缸工作的優點實施條件氣缸直徑0. 1平方米。氣缸變成2個，各高2. 5米。活塞上部的容器仍滿足工作 容器1滿足每下降一個微小位移時，工作容器1中增加的流體重量等於活塞9所受到的因 氣缸4內氣體壓縮而增加的力這個條件。其他條件同上例。過程初始狀態下固定二級氣缸活塞，使之不能移動。由於活塞處於平衡狀 態，PS = 1000公斤。在一級氣缸的活塞上加1公斤砝碼。活塞將下降的毫米數根據 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 (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。經過循環後，在活塞下降到氣缸1底部時，根據等溫壓縮公式:P1*V1= P2*V2，1000/0. 1*1 = P2/0. 1*0. 75P2 = 1333. 3，在 此時可以維持的水位差P1*V1 = P2*V21000*1 = 1334. 3*V2，V2 = 0. 749456，由於氣紅直 徑0. 1立方米7500-7494. 5 = 5. 5mm。這時在二級氣缸加砝碼。鬆開二級氣缸活塞，這時 活塞下降的引起的水位差就是一級活塞可以下降但因已到達底部而不能下降的毫米數。即 5. 5mm。再看到二級氣缸底部的情況: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，由於氣缸直徑為0. 1平方米0. 0003/0. 1 = 0. 003米即3mm。活塞返回時，先加氫氣球在二級氣缸的活塞上，等二級氣缸活塞放回到上止點後， 再加氫氣球在一級活塞上，使之返回。結論兩級每級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等於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。多級氣缸工 作的優點如下將氣缸從一級變成兩級工作後，不影響輸入功和輸出功。兩級氣缸每一級氣 缸的高度為原來的一半，工作容器1也較小，製造比較容易。影響輸出功和輸入功、機器運行的因素1.容器7內流體的高度與輸出功成正比。在能造出來的情況下容器7應儘量高。2.維持循環的關鍵是容器1，2水位差的維持。如果水位差太小，活塞下降過程中 就會出現容器2裡的水因為水位差太小流到容器1裡的時間太長。活塞上升過程中水回到 容器2內的時間同樣會長。3.氣缸內氣體在標準狀況下的密度和輸出功成正比。優先選擇氙氣。4.氣缸的氣體的壓縮比和輸出功成正比。但壓縮比越大，由於工作容器1越重，制 造越困難。5.水位差在壓縮時會越來越小，氣體膨脹時會越來越大。6.氣缸內氣體壓縮比和水位差成反比。7.無需閥門11，也不需反覆固定鬆開活塞9。上述過程同樣成立。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。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.多級氣缸工作時，輸入功，輸出功和同樣條件下一級氣缸工作效果相同。但由於 多級氣缸工作時，氣缸短，工作容器小，比較好加工製造。因此優先選擇多級氣缸工作。10.也可以設定在行程任意高度，工作容器1的重量都大於氣體的彈力一個合適 的值X，這時過程如下加氫氣球5且其浮力大於X —個合適的值時，活塞上行，去掉氫氣球 5，活塞9自動下行直至HI。工作容器1的重量在行程任意高度都小於氣體的彈力一個合適 的值X，和上述同樣的道理，過程略。
權利要求
1.一種能實現輸出功大於輸入功的機器，其特徵在於包括盛有介質的氣缸(6)，氣缸 (6)內設置活塞(9)，活塞(9)和可上下移動的工作容器(1)相連，工作容器(1)通過虹吸管 (3)與盛有流體的固定容器⑵連通，容器(10)通過軟管⑶和氣缸(6)相通，容器(10) 位於盛有流體的容器(7)內部。
2.根據權利要求1所述的能實現輸出功大於輸入功的機器，其特徵在於工作容器(1) 可上下移動。
3.根據權利要求1所述的能實現輸出功大於輸入功的機器，其特徵在於氣缸(6)採用 一個或一個以上。
4.根據權利要求1所述的能實現輸出功大於輸入功的機器，其特徵在於在於行程任意 高度，工作容器(1)的重量，也可以是其分力或再通過滑輪，槓桿等變化後的力和氣缸內介 質的壓力，互為一對平衡力或接近一對平衡力。
5.根據權利要求1所述的能實現輸出功大於輸入功的機器，在於氣缸(6)內介質為氣體。
全文摘要
本發明涉及一種能實現輸出功大於輸入功的機器，本發明的能實現輸出功大於輸入功的機器，其特徵在於包括盛有介質的氣缸(6)，氣缸(6)內設置活塞(9)，活塞(9)和可上下移動的工作容器(1)相連，工作容器(1)通過虹吸管(3)與盛有流體的固定容器(2)連通，容器(10)通過軟管(8)和氣缸(6)相通，容器(10)位於盛有流體的容器(7)內部。本裝置結構簡單、輸出功大於輸入功從而輸出額外的機械能，這種機械能可直接使用也可轉化為熱能等其他形式使用。
文檔編號F03G7/10GK102072126SQ20091023046
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月19日 優先權日2009年11月19日
發明者李增良 申請人:李增良