[发明专利]低阻曳液压气动动力缸和系统

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2009年6月29日申请的第61/269,803号美国临时专利申请案的权益，所述临时专利申请案以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种机械动力装置，且特定来说涉及一种基于浮力的机械动力装置。

背景技术

虽然人类已发现利用若干自然力的方法，但显而易见缺乏的是在浮力环境中利用重力的成功的方法。操纵浮力区域中的物体的先前尝试一直存在不足。这些设计的物理设计缺憾显著减弱了其实现大部分其可用的潜在基于浮力的效应的能力。另外，先前设计未能实现通过气体与液体的物理交换、所引发的液体间运动、液体间摩擦等产生的可用势能和动能。

基于物理设计的液压动力阻曳是任何基于浮力的装置的主要能量减少因素。不能以大多数液压动力(最低阻曳系数)形状设计和制造浮力机致使大量能量流失并损失到液体摩擦，以及由于在液体环境内部工作的机械运动中固有的高阻曳而造成的不必要的移动。常规设计具有高阻曳分量/设计所具有的限制性物理设计方面，其严重阻碍了每一装置产生机械能的能力。

在其它尝试中，由于不能试图在液体到气体移位或气体到液体移位期间收集能量而损失了相当多的能量。当浮力到机械能转换过程期间浮力动力转换装置内部某物物质上改变时，不管设计如何，均不能俘获这些能量转变和材料移动中所固有的能量。

其它常规设计已限制浮力能向旋转动力的转换。这些设计由于限制驱动气体的桶之间的驱动气体的转移借此允许一些桶超量装填且其它桶在相同水平面上装填不足而限制了浮力的平衡。

另一显著的设计关注是相对于总装置大小使用小于最佳比例桶体积的桶体积。一些设计具有过大的桶深度，这将浮力气体置于过于接近装置芯处，其中与浮力操作期间所补偿的能量相比较多能量用于产生气体填料。其它设计并入有相对于总体装置小于最佳桶体积的桶体积，和/或减少的桶数目。两种设计的缺点显著减弱进行浮力工作的能力。

常规设计也不通过使用例如微泡注射、聚合物注射等有效的液压动力阻曳减小构件而减小摩擦液压动力阻曳。此外，这些常规设计不能管理由具有比处于压缩状态中时所具有的所保留热能低得多的相对所保留热能的膨胀气体引起的工作/驱动液体的膨胀气体热耗尽。除其中工作/驱动液体保持在较高温度的高温或蒸汽操作之外，任何非热气体驱动的浮力马达的膨胀气体的连续操作可快速地将每一装置的工作/驱动液体温度减小到低于其冰点的水平。

因此，需要一种机械装置，其可减小摩擦液压动力阻曳、平衡沿着其翼片(vane)的浮力，且俘获气体到液体和液体到气体转移期间可用的动能。

发明内容

在本发明的一示范性实施例中，一种机械动力装置能够经由使用例如微泡注射、聚合物注射等有效的液压动力阻曳减小构件而减小摩擦液压动力阻曳。

在一个示范性实施例中，一种液压气动缸包含在缸中彼此相对安置的第一端板和第二端板。所述第一和第二端板大致平坦且彼此平行。所述缸还包含驱动轴，其纵向延伸穿过缸并通过第一和第二端板。芯支撑件耦合到每一端板且在缸中安置在中心处，且提供多个翼片以用于促进低阻曳流动。所述多个翼片中的每一者耦合到芯支撑件以及所述第一和第二端板。所述缸进一步包含由芯支撑件、所述多个翼片中的两者以及所述第一和第二端板形成的桶。所述缸还包含耦合到所述多个翼片的翼片支撑件。翼片支撑件与第一和第二端板大致平行使得翼片支撑件界定形成在其中的多个开口，流体可通过所述开口以使桶中的压力均衡。

在此实施例的一种形式中，所述缸可包含耦合到所述第一和第二端板的至少一者的微泡器(microbubbler)。所述微泡器经配置以减小动力阻曳且可大致平行于其所耦合到的端板。在其另一形式中，所述桶包括多个桶。举例来说，在此实施例中，桶数目可与翼片数目大致相同。另外，驱动轴可包含穿过其中界定的通路。在另一布置中，翼片支撑件将桶划分为第一部分和第二部分使得第一部分通过翼片支撑件中界定的多个开口而流体耦合到第二部分。

在另一实施例中，提供一种用于将压缩流体的浮力能转换为机械能的系统。所述系统包含含有液体的不漏流体的箱体(tank)。所述箱体具有安置在顶端处的覆盖物，且流体灌充装置耦合到箱体的底端。所述系统还包含用于维持液体的温度的热管理系统和安置在箱体中的液压气动缸。所述缸浸没在液体中。另外，缸包含沿着轴线纵向延伸的驱动轴和其中界定的多个桶。所述多个桶中的至少一者接纳来自流体灌充装置的压缩流体使得所述压缩流体利用浮力提供缸围绕轴线的旋转运动。