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一种将重力转换成能量的设备。该设备包括一转子(1)。该转子包括一个第一外腔(4)、一个第二外腔(5)以及一个壳体(40)。活塞(3)可滑动地接收在第一外腔(4)和第二外腔(5)之间的壳体中，并在第一外腔之上。当活塞在壳体中滑向第一外腔时，排出流体(7)离开第一外腔并进到第二外腔，从而使第二外腔重于第一外腔。转子(1)中有一个枢轴(12)，其旋转从而使第二外腔低于第一外腔。轴(14)平行于枢轴并能随转子一起转动。发生器(15)与该轴相连。

1、  一种用来将重力转换成能量的设备，其包括：
一个转子，该转子包括一个上部、一个下部并进一步包括：
一个壳体；
一个下腔体以及一个与所述下腔体相通的上腔体；
一活塞，其可滑动地布置在所述壳体中以及所述下腔体和所述上腔体之间，其中，当所述活塞在所述壳体中滑向所述下腔体时，排出流体离开所述下腔体进入所述上腔体从而使所述上部重于所述下部；
一个枢轴，其中所述转子能在所述枢轴上旋转从而使所述上部跑到所述下部的下面；以及
一根轴，其平行于所述枢轴并能随所述转子旋转；以及
一发生器，其与所述轴相连。

2、  如权利要求1的设备，其至少包括两个转子。

3、  如权利要求2的设备，其中所述至少两个转子为直线相连。

4、  如权利要求2的设备，其中所述至少两个转子连接到一个连接器上。

5、  如权利要求1的设备，其中所述的发生器是一个发电机。

6、  如权利要求1的设备，其中所述的下腔体包括一个第一气包，所述上腔体包括一个第二气包，并且所述的排出流体随着所述活塞的滑动在所述第一气包以及所述第二气包之间流动。

7、  如权利要求1的设备，其中所述活塞包括压缩板。

8、  如权利要求7的设备，其进一步包括所述压缩板之间的反向流体。

9、  如权利要求8的设备，其进一步包括一个第一内腔以及一个与所述第一内腔相流通的第二内腔，其中所述的反向流体在所述第一内腔和第二内腔之间流动以响应所述活塞的滑动。

10、  如权利要求9的设备，其中所述第一内腔包括第一气包，所述第二内腔包括第二气包。

11、  如权利要求7的设备，其中所述活塞包括一个重物。

12、  如权利要求11的设备，其中所述重物处于所述压缩板之间。

13、  如权利要求1的设备，其中所述活塞包括一根输送管，其布置在所述上腔体和所述下腔体之间。

14、  如权利要求1的设备，其中所述转子通过一个滑动离合器连接到所述发生器上。

15、  如权利要求1的设备，其中所述转子在所述轴的平行方向拉长。

16、  如权利要求1的设备，其进一步在所述轴和所述发生器之间有一个连接器。

17、  如权利要求1的设备，其进一步包括一个转子控制器以及一个用来抑制所述转子旋转的抑制器。

18、  如权利要求1的设备，其中所述轴通过一个滑动离合器连接到所述转子上。

19、  如权利要求18的设备，其中所述滑动离合器是一种单向滑动离合器。

20、  一种用来将重力转换成能量的设备，其包括：
一个转子，其包括第一端和第二端并进一步包括：
第一端中有一个第一腔体；
第二端中有一个第二腔体，其中所述第二腔体与所述第一腔体相流通；
一活塞，其布置在所述第一腔体和所述第二腔体之间，其中当所述活塞在重力作用下滑向所述第一端时，所述的排出流体离开所述第一腔体流入所述第二腔体从而使所述转子的第二端加重；
一枢轴，其中所述转子能在所述枢轴上旋转从而使所述第二端在重力作用下转到一个低于所述第一端的位置处；
一轴，其能随着所述转子一起旋转；以及
一发生器，其与所述轴相连。

21、  如权利要求20的设备，其至少包括两个转子。

22、  如权利要求21的设备，其中所述至少两个转子为直线相连。

23、  如权利要求21的设备，其中所述至少两个转子连接到一个连接器上。

24、  如权利要求20的设备，其中所述的发生器是一个发电机。

25、  如权利要求20的设备，其中所述的第一腔体包括一个第一气包，所述第二腔体包括一个第二气包，并且所述的排出流体随着所述活塞的滑动在所述第一气包以及所述第二气包之间流动。

26、  如权利要求20的设备，其中所述活塞包括压缩板。

27、  如权利要求26的设备，其进一步包括所述压缩板之间的反向流体。

28、  如权利要求27的设备，其进一步包括一个第一内腔以及一个与所述第一内腔相流通的第二内腔，其中所述反向流体在所述第一内腔和第二内腔之间流动以响应所述活塞的滑动。

29、  如权利要求28的设备，其中所述第一内腔包括第一气包，所述第二内腔包括第二气包。

30、  如权利要求28的设备，其中所述活塞包括一个重物。

31、  如权利要求30的设备，其中所述重物处于所述压缩板之间。

32、  如权利要求20的设备，其中所述活塞包括一根输送管，其布置在所述上腔体和所述下腔体之间。

33、  如权利要求20的设备，其中所述转子通过一个滑动离合器连接到所述发生器上。

34、  如权利要求20的设备，其中所述转子在所述轴的平行方向拉长。

35、  如权利要求20的设备，其进一步在所述轴和所述发生器之间有一个连接器。

36、  如权利要求20的设备，其进一步包括一个转子控制器以及一个可用来抑制所述转子旋转的抑制器。

37、  如权利要求20的设备，其中所述轴通过一个滑动离合器连接到所述转子上。

38、  如权利要求37的设备，其中所述滑动离合器是一种单向滑动离合器。

39、  一种将重力转换成旋转能量的转子，其包括：
第一端和第二端；
所述第一端中有一个第一腔体；
所述第二端中有一个第二腔体，其中所述第二腔体与所述第一腔体相流通；
所述第一端和所述第二端之间有一个中间枢轴点；
所述第一端和所述第二端之间有一个活塞，其中所述活塞的重心固定，并且所述转子的重心可变，当所述活塞在所述第一端和所述第二端之间移动时，所述活塞的重心以及所述转子的重心分别在所述中间枢轴的两侧；以及
一轴，其与所述中间枢轴平行。

40、  如权利要求39的转子，其中所述的第一腔体包括一个第一气包，所述第二腔体包括一个第二气包，并且所述的排出流体随着所述活塞的滑动在所述第一气包以及所述第二气包之间流动。

41、  如权利要求39的转子，其中所述活塞包括压缩板。

42、  如权利要求41的转子，其进一步包括所述压缩板之间的反向流体。

43、  如权利要求42的转子，其进一步包括一个第一内腔以及一个与所述第一内腔相流通的第二内腔，其中所述反向流体在所述第一内腔和第二内腔之间流动以响应所述活塞的滑动。

44、  如权利要求43的转子，其中所述第一内腔包括第一气包，所述第二内腔包括第二气包。

45、  如权利要求41的转子，其中所述活塞包括一个重物。

46、  如权利要求45的转子，其中所述重物处于所述压缩板之间。

47、  如权利要求39的转子，其中所述活塞包括一根输送管，其布置在所述第一腔体和所述第二腔体之间。

48、  如权利要求39的转子，其中所述转子在所述轴的平行方向拉长。

重力电机
技术领域
本发明涉及一种用来将重力转换成可用能量的设备和方法。更为特别的是，本发明涉及一种用来将重力转换成旋转能量而该旋转能量将可被利用作有益之用。
背景技术
能源的产生对于文明的生存和进步非常重要。人们一直希望能利用永远消耗不完的资源如风力、潮汐变化以及重力来产生能量。显然这种希望将一直延续到像化石燃料那样的有限资源大大减少之后仍将继续。
多年来人们一直在研究从潮汐变化中获取能量。然而，该方法必须要靠近大海同时还要防止海水的侵蚀。对本领域技术人员来说，减少如磨擦力的机械损耗对于能量转换的效率来说是非常关键的。显然海水的侵蚀将不利于能量转换。
现在广泛使用的是风能的利用。该方法会受到风力变化的影响。风力的不可预期性要求任何一个风力发生系统都需要附加的能源。在风力很大时，风力发电系统必须随着风力而旋转，由此其不会产生出最大的电力。这一点在该领域通常被称为溢出。这种不产生能量的旋转会使各个部件出现不必要的磨损。
由重力发电有许多优点。重力在任何时候任何条件下都相对恒定。这样就使发电系统不会受到地形、气候以及其它不可控情况如地理、政治因素的影响。重力发电对人类非常有用。
人们在获取重力方面的进展有限。美国专利文献6363804、5921133以及4333548中均描述了一种不平衡旋转系统。然而，系统中大量的移动部件以及啮合齿轮降低了系统的效率。因此，我们希望减少移动部件的数量以提高整个系统的效率。美国专利文献3028727中描述了一种基于流体流动的系统。而另一篇美国专利文献6220394中则描述了一种利用下降的重量来旋转螺杆的方法。
人们一直希望能够更加有效地利用重力。本发明能够实现这个愿望。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种利用来自重力的能量的方法。
本发明的另一个目的在于更为高效地运用能量并且没有使用辅助能源的必要性。
本发明的一个特征在于本发明的设备非常简单并且其中为了达到所述目的所需移动部件的数量最少。
本发明的另一个特征是其能应用于任何地方，而不必考虑地理及环境的影响。
本领域技术人员都清楚本发明的上述及其它优点可由一种将重力转换成能量的设备。该设备包括一个转子。该转子包括一个上部、一个下部以及一个壳体。下腔体与上腔体彼此流通。一活塞可滑动地布置在壳体中的下腔体和上腔体之间。当活塞在壳体中滑向下腔体时，排出流体离开下腔体进入上腔体从而使上部重于下部。转子中布置有一个枢轴，其能旋转从而使上部跑到下部的下面。设备中还有一根轴，其平行于枢轴并能随转子旋转。发生器与该轴相连。
本发明的另一个实施例是一种用来将重力转换成能量的设备。该设备包括一个转子。该转子包括第一端和第二端。第一端中有一个第一腔体，第二端中有一个第二腔体。第二腔体与第一腔体相流通。布置在第一腔体和第二腔体之间有一个活塞，其在重力作用下滑向第一端从而使排出流体离开第一腔体流入第二腔体。质量的转移会使转子的第二端变得较重。该转子能在一枢轴上旋转从而使第二端在重力作用下转到一个低于第一端的位置处。设备中有一个能随着转子一起旋转的轴与发生器相连。
本发明的另一个实施例是一种将重力转换成旋转能量的转子。该转子包括第一端和第二端。第一端中有一个第一腔体，第二端中有一个第二腔体。第二腔体与第一腔体相流通。第一端和第二端之间有一个枢轴点。第一端和第二端之间有一个活塞。活塞的重心固定，并且所述转子的重心可变。当活塞在第一端和第二端之间移动时，活塞的重心以及转子的重心分别在中间枢轴的两侧。一轴与中间枢轴平行。
附图说明
图1是本发明实施例在受重力作用前的剖视图；
图2是图1中实施例在受重力作用后在该作用转换成能量之前的剖视图；
图3是一个转子与发生器相连时的示意图；
图4是本发明一实施例的示意图，其中有多个设备排顺序与发生器相连；
图5是本发明一实施例的剖视图；
图6是本发明一个实施例的驱动机构的剖视图；
图7是本发明一优选转子的剖视图；
图8是本发明一优选转子的剖视图；
图9是本发明一优选转子的透视图；
图10是本发明一系统的示意图；
图11是本发明一系统的示意图。
优选实施例
本发明的发明人通过不断地努力研究，现研制出一种能够有效地由重力获取能量的设备。本发明人还研制出一种将本发明设备用于一系统中以便由重力产生能量的方法。
本发明下面将参考作为本发明一部分的附图来描述。在各个附图中，相同的部件采用相同的附图标记。
下面将参考图1和2来描述本发明一实施例的剖视图。图1所示为本发明一实施例在受重力作用前地情况。为了清楚起见，每一幅图中重力的方向均是朝下。
在图1中，转子1包括一个外壳2以及一个内活塞3。该活塞能在外壳内滑动地移动。在外壳和活塞之间是多个可以变化的腔体，这些腔体的体积对应成组。一对外腔4和5通过一输送柱6相连。外侧的排出流体7能通过输送柱6在第一外腔4和第二外腔5之间自由流动。一对内腔8和9则通过第一内腔8和第二内腔9之间的一条流道相连。反向流体11能通过流道10在第一内腔8和第二内腔9之间自由流动。排出流体的密度大于反向流体的密度。
按图1所示的方向来看，该转子的第一外腔4充满了排出流体，同时第二内腔9则充满了反向流体。由于重力作用，活塞就会向下移动从而使排出流体通过输送柱6从第一外腔4流到第二外腔5。当活塞移到图2所示的最下端时，第二外腔5中充满排出流体同时第二内腔中则基本消失。第一外腔4基本消失同时第一内腔8则如图2所示充满反向流体。由于排出流体的密度大于反向流体，因此转子的顶部比底部较重。此时，转子通过自由旋转就会绕着中间的连接12自然转动起来。在达到完全翻转位置时，图1所示结构就会重新形成第一内腔和第一外腔在上。
内腔之间彼此相通，外腔之间也彼此相通。显然，内腔与外腔之间是不通的。作为优选，用一个密封13来分隔内腔和外腔。该密封可以是一个通常采用的、用来在活塞上下分隔腔体的、绕活塞布置的密封环。
下面参照图3来描述本发明的一个实施例。转子1以及环圈12如上所述连接到驱动轴14上，该驱动轴14随着转子的旋转而旋转。接着便轮到驱动轴14与发生器15相连，发生器15随着连接轴的旋转而发电。引线16、17用来将能量输送到所选择的地方。
图4是一个利用了本发明的系统。在图4中有多个转子1布置成一行并与发生器15相连。发生器15通过引线16和17来输送能量。作为优选，每一个转子1均至少与其它的一个转子处于不同的旋转方位。第二驱动轴20用来将这些转子的旋转能传送到发生器。作为优选，可布置一个轴间18。轴间18可包括一个滑动离合器，由此就能使主驱动轴21的旋转仅与一个旋转方向相关联，反向则是自由旋转。主驱动轴21可以是一根穿过该序列转子1的连续轴。其也可以是一序列的轴，其中的每一根轴均朝着发生器的方向将旋转能按顺序传送到下一根轴上。主驱动轴21以及二级驱动轴20可以是一根连续的轴。
按顺序排列的多个转子的数量取决于每一个转子的大小以及质量转移所需循环周期。在一实施例中，多个转子独立旋转，其中每一个转子都独立地通过一个滑动离合器或类似装置将旋转传递给驱动轴。独立旋转适用于可控制性要求较高的情况。在一实施例中，轴间18包括一个转速仪以便对轴的旋转速率进行监测。轴间中有一个控制器，其通过通讯连线来对每一个转子1的转子控制器22进行控制。每一个转子控制器22均包括一个抑制器24，其优选通过与转子表面的物理接触来抑制转子的旋转。该转子控制器能延迟转子的释放，从而确保转子中质量能够完全转移，并使系统的效率达到最优。该转子控制和转子抑制器优选采用电气控制，然而，采用凸轮轴形式的机械控制也在本发明的保护范围之内。优选形式为电气控制，因为标准的数字控制方法能获得更好的控制性，同时所需的移动部件也较少。转子组件中的这些转子大小相同，当然其也可做成大小不同的形式以提高其应用的灵活性以及控制性。
转子的控制优选是基于系统参数和能量需求来进行的。在一优选实施例中，每一个转子均通过一个滑动离合器或类似设备连接到一根驱动轴上。该转子在设置上应使其旋转恒定从而减少控制。更为优选的是，这些控制器可单独地延迟每一个转子从而确保质量完全转移。每一个转子在质量完全转移时均代表一个无损耗的势能。对于多个转子来说，势能的释放可根据需要对应于能量的需求进行。根据这里的教导，本领域技术人员都能确定出最优的控制形式。
图5为本发明的一个实施例。在图5中，转子1包括一个第一外腔4以及一个第二外腔5。每一个外腔均处于一个可收缩的气胆30中。这些外腔通过输送柱6彼此相通。内腔8、9则通过外壳2的内隙31相通。作为选择，外壳2中的通孔33能使转子中的流体与外界交换。通孔33特别适用于反向流体为空气的时候。轴21以及滑动离合器机构将参考图6详细描述。
图6所示为一个合适的滑动离合器。驱动轴21至少包括有一个棘轮34。销35可反复地进入凹口37中，其与棘轮的驱动面36接触从而使轴旋转。如果轴的转速快于转子，或者是转子闲置，棘轮面36会随着轴的旋转将销推入凹口37中，并且驱动轴与转子脱开。弹簧38推压销35使之突到驱动面的接触位置处。这里所用的术语“滑动离合器”是该领域中通常使用的描述。这里特别优选的特征是可反复接合的连接以及单向连接，即在一个方向的旋转会使个部件连接起来，而其中一个部件的反向运动会使旋转脱开。
图7为本发明一个转子实施例部分剖开时的剖示图。在图7中，转子1包括一个外壳40。该外壳的形状不需特别限定，其优选为柱形，因为这样制造简单。有两个工作腔41和42固定于外壳内部以及一个作为选择布置在中间的导腔43。两个工作腔优选为大小相同。活塞44包括有一对压缩板45和46，其按照前面所述转子的操作来强迫排出流体从一个工作腔流到另一个工作腔。布置在中间的重物47如前所述可随着重力作用在导腔43中滑动。输送管48用来将两个工作腔相连从而在压缩板因活塞重力而压缩下腔时使排出流体能从一个工作腔转移到另一个工作腔。两个压缩板和重物优选通过输送管相连。导腔以及每一个工作腔中处于压缩板内部的部分优选通过管道49相连。该管道能使反向流体在处于内部的工作腔与导腔之间自由流动从而避免活塞的行程因反向流体的压缩、紊流、边界流的限制或者是其它能使反向流体限制质量转移的因素而被限制。驱动轴50，其优选与外壳40相连，如前所述连接到一个发生器上。闲置的轴51，其与驱动轴平行，给转子提供一个支撑。
图8所示为另一个实施例的转子的剖视图。在图8中，该转子包括一个外壳40。外壳内有一个活塞，其包括一对压缩板45和46，两者与重物47等距布置。压缩板和重物优选通过一个输送管48相连。另外如有需要可用一根稳定杆52来实现稳定。中间重物47包括流通设备53，如穿过重物的外凹槽或孔，其用来避免反向流体形成阻力。压缩板与端帽56之间的气包54和55用来与输送管48一起形成连续的腔体，从而使排出流体能在两个腔体之间转移。显然，当一个气包被压缩时，另一个气包会呈正比的膨胀。重物的形状没有限制。该形状优选重物与外壳之间的接触面积最小从而减少摩擦力。驱动轴50以及闲置轴51能使转子悬在轴承上或者是悬在本领域公知的其它能减少摩擦的装置上旋转。
图9所示为一优选转子。在图9中，转子1在平行于驱动轴14的方向上被拉长。这种在驱动轴平行方向上被拉长的转子是一种优选方案，因为用来使平衡重心偏离从而使转子开始旋转的旋转量在这种情况下最小。转子越长越细，活塞及流体质量及时转移的限制越好。
本发明的转子可单独使用也可多个一起使用，其中前者是用一个转子带动一个发生器，后者是用多个转子转动一个发生器。图10所示为本发明包括有多个转子的实施例。在图10中，有多个转子组件63，其中每一个转子组件都有一个驱动轴65与之相连，这些驱动轴连接到一个连接器60上。连接器60接收转子组件的旋转能，并将合并后的旋转能传送到一个二级驱动轴61，该驱动轴61再与发生器15相连。图11为另一个实施例，其中发生器接收多个转子组件的旋转能。显然本领域技术人员都知道如何用一个连接器将多个旋转轴连接到一个共用输出轴上。转子组件可包括一个或多个转子。
活塞的功能是将流体从下腔体排到上腔体。因此，活塞的重量必须超过压缩流体的重量。但过重了则即不必要也不需要，因为活塞的重量越大，旋转中的摩擦力也越大。由于活塞重量必须能使之在旋转时移向转子的下部，因此该活塞是排出流体的一种平衡。为此，活塞的质量位于中心，从而质量的转移尽可能地靠近旋转轴。转子和活塞的参数比值，或者是在剖面上的高度没有限制，其选择应基于系统的要求，这包括空间、所需功率以及转子数量等的要求。
排出流体和反向流体没有限制，只要所排开的排出流体的总重量大于所排开的反向流体的重量即可。排出流体和反向流体都优选选自于流动性好的流体。较重的排出流体更为优选。该流体可包括该领域中的各个成分，如稳定剂，表面活性剂等。特别合适的排出流体包括有水、水银以及低粘度高密度的有机溶剂。其中水是最为优选的排出流体，因为其成本低且容易获得。特别合适的反向流体是气体特别是空气。
发生器是任何一种能将旋转能转换成可用的能量形式的设备。特别优选的发生器是能产生电能或压力能的发生器。发电机是一种非常公知的技术，这里没必须详细描述。公知的压力发生器包括流体泵如水泵、液压泵、空气泵等，其中运动的流体进一步用来完成一项工作。最为优选的是发电机。
气包不受其制造材料限制，只要其柔性能满足气包膨胀和收缩使用不会妨碍质量转移即可。气包的连接形式在本发明中并不重要。
在本发明上下文中，流通是指能将流体从一个近的地方传送到远的地方。通常来讲，含有流体的地方在附加区域内具有固定的体积，其中一个收缩，那么另一个则会膨胀，流通优选是两者之间一个体积固定的区域。
本发明已针对优选实施例进行了描述。显然，在本发明的教导下，其它实施例、变更及结构形式也可被采用而这样并没脱离如权利要求中更具体提及的本发明的保护范围。