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  自由能源装置实践手册 第八章:无燃油引擎         
自由能源装置实践手册 第八章:无燃油引擎
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第八章:无燃油引擎

  我们一直以来都有个观念,就是需要燃烧燃料来产生我们可以使用的动力。我们销售煤、焦炭、木材、石蜡/煤油、石油/汽油、柴油、丙烷等等,让我们燃烧来“获得”能源。尽管百分百地事实上燃烧这些东西的确可以导致能量以一种方便使用的形式来加热、制冷、给引擎提供动力等等,但我们谨慎地避而不谈的事实是,完全不必燃烧燃料去令我们想要提供动力的东西运行。这个“不方便”的事实至今已经被隐瞒和拒绝超过五十多年(很奇怪,就是被那些卖这些燃料给我们燃烧的人所隐藏——你是否也许认为他们可能出于某些动机,而不是我们最大利益,对此他们无疑是非常关注的?)
  本章是关于“无燃油”引擎的。严格地说,它们不是自力式的,但由于它们不燃烧任何种类的燃料,日常生活用语中它们在可以被形容为“自力式”的。同样,在阳光下的太阳能电池板没有使用燃料而依然产出电功率,这些电动机从环境汲取能源并为我们提供机械功率。事实上,能量是永远不会“用尽”的,而只是从一个形式转换成另一种形式。在值得我们信赖的太阳能电池板的情况下,约17%来自太阳的辐射(主要是紫外线)被转换成电力,而83%则是加热和其他损失,但由于我们不必提供阳光,太阳能电池板吐出电力,这正是我们要的,无需做任何事就能让它发生,所以我们对它的极端低效一点儿也不在乎。而我们所关心的是,从太阳能板流出的电力是“自由能源”。
  令人惊异的是我们一直以来被说服,我们必须燃烧燃料去获取电力。拿大排水量游艇来说,船长可以使用他的舷内柴油发动机航行:


  这完全符合您需要燃烧燃料来得到动力的想法,因为游艇是通过燃烧柴油给引擎提供动力而推动前行的。但如果船长决定关闭引擎并把帆张开会怎样?

  现在,同样的一条船,完全相同重量相同的机组人员,现在正在以相同的速度继续航行,但没有燃烧燃料。真正有趣的事情是,虽然我们知道这十分完美,而且我们都知道,人们已经用没有引擎的船完全航行在世界各地了,但似乎并没有提醒我们这已经确凿地说明,是可以不必燃烧燃料去为一些设备项目或运输形式提供动力的。
  以我们的游艇来说,其能量来自太阳对大气加热的不均衡,导致风吹,而游艇主人用帆来使这些风为他的船提供动力而在水上行驶。因此,帆船实际上是由太阳供力,虽然我们通常这样想。
  有许多水力发电的“发电站”,其电的“产生“是通过水压驱动机器。事实上,完全没有能量被“产生”,而是水体的势能转换成电能,通过水的下落而旋转机轴。那么,水是怎么跑到上游的?嗯,是雨。而雨又是怎样跑到天上去的?它的上升是太阳的加热导致的蒸发。所以,最终水电“能量”发电站还是由太阳提供动力。
  
  风车也是由太阳提供动力。但是,而这里真正有意思的事情是,如果我说压缩空气发动机是完全有可能产生机械动力而无需燃烧任何燃料的,那么就会有即刻和强烈的反应,人们会说“不可能——这是永动机!” 他们说永恒运动是不可能的,但从未提供任何合理的证据来支持这个说法。地球已经在其自轴上旋转了千百万年,那么他们预计它到底在何时停止?太阳系里的所有行星已经在轨道上运行了千百万年,它们还要运行多久才能被认为是永恒运动?人们为什么如此抗拒永恒运动的观念?大概,因为永恒运动清楚表明不必燃烧燃料去“产生”能量,而这对于那些卖燃料的人是相当不利的,因此,我们大家从小就被告知永恒运动是“不可能”的。
  嗯,没关系,我们这里正要看看空气压缩引擎放出太阳的加热。也就是说,它们是广被接纳的工程事实的热泵,而其运行完全采用标准的科学原理。一台普通的电冰箱在电功率驱动它时,输出三到四倍的热功率,而如果使用得当,它将有两倍的效能。这是一个3或4的性能系数(Coefficient Of Performance,COP),这应该是“不可能”的,但不幸的是,所有的冰箱都是这样工作的,而你总不能只是因为它们的表现似乎不符合某些理论就说冰箱并不存在吧。
  其实,这里并没有涉及魔法,作为额外的能量是从当前当地空气的热含量中汲取的。冰箱的运行不是孤立的,而是与它周围的空气进行热交换。这个外部的能量导致COP>1的性能。顺便说一下,所有COP>1的设备运行都是从外部源(通常为零点能量场)汲入能量的,而它们当中没有哪一个实际上打破了科学“定律”。但是,这就够了。
  那些不想让自力引擎用于当今世界的人,寄希望于对有关热泵的工程事实继续装糊涂。一台自维持的空气压缩机的确放出来自太阳的能量,就像帆船、风车和水力发电站所做的那样。抱歉,伙计们,这里没有魔术,只是普通的工程。不可否认,很少人知道或认识到此标准工程的含义:
  1. 压缩空气进入存储罐,被转换成热,然后在大气中散失热量,所有工作完成;因此,存储罐里的压缩空气里的能量与空气中所产生的大气加热是相同的,但由于现在更多的在罐里,有额外的势能可以做功。在空气压缩前,通过大气加热,这个额外能量被饲入到空气中。
  热力学第一定律指出,凡热能转换成机械能,或机械能转化为热能,热量完全等于机械能量。我们于是有了一个耐人寻味的情形,这里所有的机械能处于压缩空气状态进入存储罐都作为热量而散失,可是,罐里的内容物现在却有一个更高的势能在做工。此信息来自工程教科书。
  2. 如果膨胀的冷空气用于离开引擎去冷却压缩机的进气,那么当它在缸内升温时会有一个额外的增益,从本地环境拉入热量。
  3. 如果压缩的热转移到贮气容器饲给引擎而且不给定时间消散,那么对引擎则有进一步的功率增益。 
4. 如果压缩空气被允许迅速膨胀,温度则会有一个显着的下降。勒罗伊•罗杰斯(Leroy Rogers)引擎设计,在本章后来所示的,应用了这一因素来创建一个压缩空气引擎驱动的汽车空调系统。
  那么OK,概括地说,压缩空气罐的可用能源直接来自大气中所含的热量,尽管事实上我们总是想像罐中的能量是通过我们的高能泵浦放进去的。
  让我们来查看一下哪些引擎使用这些原理而提供了无燃料运行吧,我们就从鲍勃•尼尔的设计开始。鲍勃的完整设计收录在附件里。
鲍伯•尼尔空气压缩引擎

  鲍勃•尼尔(Bob Neal)的设计是压缩空气操作的引擎和压缩机,引擎的运行是继续再供给压缩空气罐:

  这是引擎的透视视图,

  而这是一个垂直穿过引擎的压缩机部分的横剖面视图。在他的专利中,鲍勃避免任何直接提及他的引擎设计是无燃料的事实。这样的声明是不受专利审查员欢迎的,即使它完全是事实。

斯科特•罗伯逊压缩机系统
  鲍勃•尼尔(Scott Robertson)的系统可以做一些进一步的解释,所以这里有一个斯科特•罗伯逊的用一个吹扫器可能运行压缩机系统的设想,他的网站是:http://www.aircaraccess.com/index.htm

  尽管它看来相当复杂,其实一点也不。让我们依次看看各个部分:

  首先,你有一个普通的空气引擎,提供来自发压力罐的压缩空气。这个引擎把冷的、膨胀的气体排放到环境中去。引擎在在两台压缩机之间并为它们提供动力,以保持气罐充满压缩空气。

  
  第一台压缩机是一台简单的落叶吹扫器,它提供了大量的低压空气。最大的问题是“你怎样使这大量的低压空气进入到有着高压气体的气罐里去的?” 这看似不可能完成的任务是由第二台压缩机的辅助下——一个精巧的、超简单的设计完成的:

  在这里,低压空气送入粉红色标记的低压区。把它从高压隔离开的是一个绿色标记的金属塞。装在这个塞的是一个有着五个单向空气阀的圆环,标注为红色。由于通过一个“喷射驱动压缩机”而产生的空气的高速喷射,这些单向阀让低压空气进入高压区。初看起来街,这似乎是不可能的,但实际上它正是一个标准的工程技术的应用。高速喷气直接通过一个特殊形状的喷嘴,在这个喷射的周围创建一个局部的低压区:

  在“A”点的低压空气流经有五个单向阀的环进入盘形低压区“B”,然后通过大功率空气喷射掀开穿过标注为黄色的环形圈而被吹入高压区“C”。高速喷气导致低压环“B”快速运动,由于标注为黄色的环形圈的形状和定位而产生了一个涡流。这个巧妙的配置使得大量的低压空气被扯进一个装有高压气体的罐子里。
  你还会注意到,双级压缩机生产这种高速喷射气体的工作区域实际上是在罐子里的。这意味着压缩热用来加热罐内的空气,并提高其压力,进一步增强其运行。应当记住,新鲜空气进入系统已经被太阳加热过的了,而且它是带有驱动系统的能量的。

勒罗伊•罗杰斯的改型压缩空气汽车系统
        这里所示的勒罗伊•罗杰斯(Leroy Rogers)电机没有声称有什么惊人的运行,但尽管如此,但勒罗伊在一个采访中承认,这台电机确实有一个比应用输入更大的输出,只要不让电机只是空转。该电机就像下面所示的希伯•冯•法肯伯格(Eber Van Valkinburg)的美国专利3,744,252的“应用压缩流体的封装动力系统”。然而,这里显示的罗杰斯专利具有独特的优势,它使用现成的电机和容易买到的硬件,而且对于罗杰斯引擎没有什么是真正奇特的或麻烦的——即一个人无法从阀门供应商或从金属制造公司获得的构造。
        然而,虽然勒罗伊说过他的设计在每小时超过30英里时是自维持的,一个关键的设计特点是他的非常高性能的压缩机组,后来他申请了专利,如下所示。现今汽车发动机是低传动的,在相当低的转速运行。如果给它们不同的传动系统,这些同样的引擎能在更高的转速下高效运行。以罗杰斯电机,高压气瓶中所载的空气是足以驱动活塞向上和向下。空气可以被具有更高得多的传动装置和低得多的每活塞冲程量的压缩机抽回高压气瓶。引擎退出的膨胀空气的温度比环境空气低得多,而如果它在一个缓冲罐内被捕获,并用于压缩机的输出,那么重新充入的气瓶效率会更高,假如气瓶从周围环境吸收热量,在瓶内提高其温度,因而使瓶内压力得到额外提升,远远超过由压缩机提供的压缩。
        勒罗伊设计的一个实际细致要素是他设想要适应普通车辆引擎,并提供了大量实用的详细信息,作为如何适应方能实施。
        用罗特伏特(RotoVerter,如第 2 章中所述) 驱动压缩机将降低压缩机驱动的功率需求,在某种程度上,这种电机的适应应该是自我维持的。罗特伏特凭其本身的条件提供了主要的能源增益,而且特别适于驱动像压缩机一类的机械载荷,而且它尤其“'喜欢”恒负载应用,如压缩机。
        专利中的适应引擎是这样的:

        这项专利显示了如何可以在压缩空气上处理运行的引擎的具体细节。它没有显示的是实际能量流动的背景细节和压缩空气的效应,然后让它膨胀。这些东西都不是我们日常生活中通常遇到的,所以像这一类的系统将如何运作的,我们并没有一个实时直观的感受。考虑膨胀的影响。虽然大家都熟知让压缩气体膨胀会导致冷却,而其实际效应却很少被意识到。
        勒罗伊的压缩机专利如下所示:

美国专利 4,693,669   汽车发动机增压器 
发明人:大罗杰斯•勒罗伊•K (佛罗里达州,33908,迈尔斯堡,布赖尔克利夫路,815-DD,Rte.13) 
发布日期:1987年9月15日

        梗概:
        一台为发动机提供增压空气的增压器,组成了一台闭式轴向压缩机,一台径向式压缩机处于轴向式压缩机和外壳的下游。外壳由四个部分组成,包括一个高度聚集的部分,“截头锥形”的过渡管道利于引导轴向式压缩机的排放到径向式压缩机的入口,而一个中空的、高度聚集的、尾喷口整流锥部分直接下行至径向式压缩机,由它聚集进入增压器的排气口。环流分布器用于引导径向式压缩机的排放进入尾喷口整流锥。
        描述:
        增压器给引擎的气体或/燃料混合物施加附加压力,使得气缸收到空气或空气/燃料混合物的、每体积单位比之用其它的方法所供应的,有更大的重量。结果,引擎的容积效率和功率输出得到改进。
       根据以往的做法,增压器一般包括一个单一的鼓风机,迫使空气或空气/燃料混合物进入引擎汽缸。通常情况下,风机是由连接到引擎机轴的传动机构驱动的,其齿轮齿数比约为6∶1。这些早先的增压器类型曾广泛用于赛车发动机和径向式飞机发动机。然而,由于其高运行速度和传动机构的原因,这些增压器被认为太复杂、太沉重、太昂贵,难以应用于发动机的大规模生产,如轿车和卡车。
        最近,一些汽车制造商纷纷推出涡轮增压发动机,通过涡轮机驱动径向式压缩机扩充引擎的排气。虽然涡轮增压器在涡轮机可以提供大量的功率给压缩机上有优势,但其极度的运行速度需要有特殊的轴承、润滑和维护。此外,涡轮增压器需要特殊的管道,如旁路配置,这只会增加它们的成本和维护要求。因此,涡轮增压器在汽车行业里只是作为一个昂贵的选项提供。
        此外,在一种新型的汽车引擎中还有近期兴趣,其运行从压缩气罐到影响其活塞的往复运动。这种引擎的一个例子,可以在美国专利号4,292,804、由本发明的同一个发明人发布的专利中找到。在引用的专利中,至少气缸的部分扩充排气被引到压缩机再压缩,然后返回到它所来自的储罐。如果不是上述排气的全部再压缩,至少有一部分,能以皮带驱动、旋转器来来实现,这样容易制造和维护,还能提供充足的再压缩。
        本发明的目标:
        因此,本发明的一个目标是提供适合于提高汽车、直升机或类似工具的引擎性能的增压器,这种增压器是可以廉价生产的和易于维护的。
        本发明的另一个目标是提供一种增压器,它无需诉诸极端的运行速度而能提供足够的提升,因此可以避免伴随着高速运行所带来的高昂代价的难题。
        本发明还有一个目标是提供一个相对小巧、轻便的增压器,便于廉价制造和维护。
        本发明的另一个目的是提供一个皮带驱动的增压器,具有一个在相对低的运行速度上提供增压压缩的设计。
        本发明还有一个目标是提供一种增压器,它可以很容易拆卸和重新装配,其目的是低成本的保养和维修。
        本发明还有一个目标是提供一种增压器,它可以大批量生产组装配件,从而降低制造成本。 
        本发明的另一个目标是提供一种皮带驱动增压器,它提供增压压缩而无需压缩机的多级压缩。 
        而本发明的另一个目标是为气体运行的引擎提供一个旋转的增压器,这种增压器容易制造和维护,而且能对再循环传动液提供充分的再压缩。 


        发明摘要:
        通过本发明实现这些和其它目标是提供一个增压器,它包括一个有着入口和出口的外壳,一台闭式轴向压缩机和一台径向式压缩机可转动地安装在外壳内,一个高度收敛的、浅的截头圆锥过渡管顺利地引导轴向式压缩机的排气进入径向式压缩机的入口。
        根据本发明的另外一个方面,上述增压器还包括一个尾喷口整流锥在径向式压缩机的下游位置,而导流器用于径向式压缩机向尾喷口整流锥排气。
        在优选的实施中,外壳本身由四个部分组成:一个柱形前端的外壳部分,它规定一个轴向的直接入口;第二,柱形管道部分封装轴向式压缩机;一个尾段外壳部分规定过渡管以及径向式压缩机的入口和套管;而尾喷口整流锥部分规定其外壳出口的终点。为驱动压缩机传动轴,一个双面滑轮被安在普通轴的前端,其滑轮适于接收引擎的曲轴轮的一条或多条传动皮带。外壳部分的前端的边孔用于连接传动皮带。
        以此披露的配置,压缩的实现可以通过增压作用而无需诉诸多级压缩机和高运行速度。此外,披露的增压器设计可避免轴向式压缩机和径向式压缩机之间的导向叶片的要求。尾喷口整流锥部分同样有利于避免对径向压缩机的背压的积累。设计也很简单,由此得以廉价地制造和维护。
        本发明的其它目标、优势和新颖特征将从下面的发明详述并与图示相配时变得清晰可见。
        图示简介
        本发明的一个优选实施以相关配图而得以更详尽的描述,其中以相关数字表示相关元件,而这里:


       图.1 是依照本发明的优选实施的一个增压器的剖视图的侧视图; 


        图.2 是图.1的增压器的侧视图; 


        图.3 是图.1增压器叶轮的前视图; 


        图.4 是图.1沿4—4线所取的剖视图; 


        图.5 是图.1沿5—5线所取的剖视图; 


        图.6 是图.1沿6—6线所取的剖视图; 


        图.7图.1增压器叶轮的一个部分的透视图;而 


        图.8 是图.1带有衔接头的增压器的局部视图。
        优选实施的详细说明:


        参考图.1 和图.2,增压器10用于提供超动力空气给汽车引擎类似器械,以使引擎接收到每单位体积的空气、或燃料/空气混合物,比用其它方式提供的有着更大的分量。根据本发明的优选实施,增压器10由外壳12构成,外壳有一用于接收环境空气的轴向导入口14和一个用于传送增压的空气到汽车引擎入口的轴向导出口16。可旋转的安装在外壳12内的是轴18,其上是固定的轴向压缩机24和位于轴向压缩件下游的径向压缩机26。皮带轮28锁在轴的前端30以接收传动皮带31,传动皮带连接轴18到引擎机轴上的皮带轮(未显示)。传动皮带31传送扭矩到轴18作为所需驱动增压器10的压缩机2426
        外壳12由四个部分构成,它们最好用法兰以端对端连接的形式用螺栓连接在一起。它们包括外壳前端部分32,径向压缩机管道部分34,外壳尾段部分36和尾喷口整流锥部分38。轴18沿着外壳12的纵轴延伸。


        外壳前端部分32是一个空心圆筒,向前延伸到前轴承座40。外壳前端部分32封装轴18的前端30,并配有皮带轮28。在其前端,外壳前端32部分规定入口14接收来自外部源(未显示)的空气。
        特别参考图.2,外壳前端部分32包括在侧面上的边孔44,使得传动皮带31由此连接到皮带轮28。外壳前端部分32还包括前法兰46,用于连接空气滤清器、汽化器,导气罩或类似的增压器10的上游——根据特定的引擎布局。
        这是可以理解的,即在平时的引擎布局中,增压器10通过其入口14从外部源接收空气或燃料/空气混合物,压缩的空气或燃油/空气混合物,然后传送到引擎入口。


        再次参考图.1,皮带轮28 被过盈配合在轴18的前端30上,而插销134用于锁定皮带轮28就位。皮带轮28最好是双轨设计,这样适合于双传动皮带,虽然单带式皮带轮也已足够。皮带轮28最好大小可调,以便其直径对引擎曲轴的主动轮的直径的比提供一个有效的传动比,范围在大约二又二分之一到四又二分之一。因此在空转时,当汽车引擎运行在大约每分钟700转时,增压器10运行在大约每分钟2,400转,而在定速运行时,当引擎运行在约每分钟2,500转时,增压器10最好在每分钟6,000转到每分钟8,000转的范围内转动。必须指出,虽然皮带轮28的直径可能会大大减小,以达到所需的传动比,双轨轮28提供了足够的表面积总和,以避免皮带31的打滑。
        外壳12的下一个相邻部分是轴向式压缩机管道34,它是一个同轴辅助相关的轴向式压缩机24的短的圆桶。最好轴向式压缩机管道34是由铸铝制造,其内表面48经机加工以确保管道34和轴向式压缩机24的屏蔽物50之间的余隙一致。与外壳12的其它部分一样,轴向式压缩机导管34有着法兰5254,用于有效连接相邻的外壳部分。轴向式压缩机导管34引导空气从外壳前端部分32向轴向式压缩机24传递。

        现在参见图.1图.4,前轴承支座40置于外壳前端部分32和轴向压缩机导管34之间。前轴承支座40包括外圈56和三个辐臂58。辐臂之间规定为通道60,用于让空气通过轴承支座40。外圈56通过螺栓连接前外壳32部分的后部法兰64和轴向式压缩机导管34。通过这个配置,前轴承支座40被牢牢地固定在外壳12上,这样载荷和对轴18的冲击可以通过前轴承支座40转移到外壳12
        在优选实施中,轴承支座40的外圈56延伸到外壳前端部分32的入口14处,其方式为它的内缘68与轴向式压缩机24的屏蔽物50的内缘70一致。这样,外圈56有助于气流向轴向式压缩机24的定向。
        前滚球轴承组件76的外滚道74锁紧在前轴承支座40和轴承承托护圈片78之间,通过可移动的螺栓80拧紧。在这个优选实施中,前轴承组件76是密封高速类型的。合适的商业产品轴承组件是市场上销售的美国Fafnir 405KDD型。最好,前轴承组件76的下滚道82以过盈配合锁紧在轴18上。隔圈84置于下滚道82的一侧,隔圈84还与轴向式压缩机24的轮毂86毗连,以定位轴向式压缩机24在轴承座40的预定下游距离上。类似地,隔圈88置于下滚道84的另一侧,并与皮带轮28毗连,以把皮带轮28和前轴承座40隔开,以确保在它们之间有足够的余隙。
        应当意识到轴承承托片78使得可以随时进入前轴承组件76进行维护和维修。要检修前轴承组件76,在轴18的前端30上的螺母90和锁紧垫圈92被松开,然后与皮带轮28和隔圈88一起移开。然后螺栓42和轴承承托片76被移开,暴露出下整个轴承组件76,以便于维修和/或移走。
  外壳尾段36通过螺栓连接到轴向式压缩机管道34的下游端。最好,外壳尾段36是一个单一的铸铝段,并包括外部纵向肋条94以增加外壳尾段36的刚性。外壳尾段36的壁定义增压器10的三个要素:一个高度锥形过渡管96,利于引导轴向式压缩机的输出到径向式压缩机26的入口98;径向式压缩机26的入口98本身;和一个径向式压缩机26的外壳100
  过渡管96是一个中空的、截头圆锥体部分有一个近似35°的半顶角(从母线到对称轴)。角度的选定使其入口到径向压缩机26尽可能接近轴向压缩机的出口,而不会造成不应有的回压。在优选实施中,过渡管96在轴向压缩机24的一个短距离开始,并在径向压缩机26的入口98的刚进入之处结束。过渡管96的高度锥形被认为卷入更高容量的空气,从轴向式压缩机24的更多向外辐射部分排放。这种滚入作用被认为是促进了径向压缩机26的入口98的一个有利的流态。同时还相信过渡管96的高度圆锥形影响上游轴向压缩机24的流动条件,其方式是促进了其性能。还发现对于轴向式压缩机24无需定子(或出口导叶)。
  实质上,相信过渡管96执行轴向式压缩机出口叶片和径向压缩机进口导叶的功能,而没有通常的压力损失。避免这些压力损失并预期改善轴向压缩机性能,使增压器10比无过渡管96给出更高的总压比。结果,在中速运行上实现了充分压缩,而无需诉诸几个轴向压缩机组。但是,应该理解当增压器10连接相对缓慢的往复式柴油机或一个非常大的引擎时,也许可取的做法是包含两个或更多的轴向压缩机以提高增压器的总压比。这样,本发明于是将至少包含最后一个轴向压缩机过渡管下游的放置。
  在径向压缩机26的入口98,后外壳36的壁是圆柱形和绕着轴18同轴定位的。应该指出的是在优选实施中,从过渡管96到入口98的表面过渡102是完美的。
  外壳尾段36的套管部分100严格遵循径向压缩机26的桨叶缘104的外形定义以一种无空隙、实质密封的方式,在径向压缩机的技术中是众所周知的。外壳尾段78的套管部分100的在径向压缩机26的旋转叶片之间的通道空气使叶片可以传递做功给经过的空气。套管部分100还规定了径向压缩机26的排放出口106。 
  刚刚超过径向压缩机26的排放出口106,外壳尾段36的内表面立刻开始内弯曲,以过渡进入外壳12的下一个相邻部分,尾喷口整流锥38。以这种方式,在外壳尾段36的最后面部分的内表面上和尾喷口整流锥92界定了一个内变形导流片108。在优选实施中,导流片108严密地、并同轴地围绕着径向压缩机26的出口106定位,以便从径向压缩机26所排放的空气不会在到达环状流导流片108之前显著弥散。通过提供了一个从外壳尾段36到尾喷口整流锥38的内部的平滑过渡,环状流导流片108导向径向压缩机26的输出进入尾喷口整流锥38。 
  尾喷口整流锥38是个高度会聚、中空的锥形截面,直接置于径向压缩机26下游,以从环状流导流片108接收径向压缩机26的输出。在优选实施中,尾喷口整流锥38是一个单一的铸铝件,它以法兰接头110附加到外壳尾段36的下游末端。最好,尾喷口整流锥92依照一个近似35°的半顶点会聚,并规定排气口16在终点上。排气口一个线状图案的部分112使得合适的外部管(未显示)的附件引入到引擎的入口。
  增压器10运行过程中,被尾喷口整流锥92封闭的空间防止高层回压的积累,否则可能会出现并减损运行和径向压缩机26的效率。尾喷口整流锥92封闭的空间也同时有足够的容积吸收脉冲并达到非定常流的平均值条件,以促进增压器10的一个平滑而连续的输出。 

  现在参照图.1图.6,尾喷口整流锥38包括一个后轴承座114,它由部件116组成,它从尾喷口整流锥38的外壁放射状地向内延伸。在靠近轴18的径向向内的位置,部件116内聚形成一个杯形的环面,成为后轴承组件120的壳体118。壳体118对径向压缩机26的后表面是敞开的,便于增压器10的拆卸。后侧轴承组件120与前轴承组件76的类型和尺寸都相同。轴承组件120的内圈122通过隔片124126与轴18的后端132上的螺母128和垫圈130结合,恰当地设在轴18上。在这个优选实施中,构件116与尾喷口整流锥38的壁形成一个整体。


  参照图.1图.5,旋转时,轴向压缩机24通过入口14吸入空气,而当它迫使空气进入后壳体段36的过渡导管96时,给了空气一个初始量的压缩。在这个优选实施中,轴向压缩机24由轮毂86、护罩50和系列的十(10)个等距的径向叶片136组成。理想的情况下,每个叶片136从根部138到顶端140呈渐开线,并包括叶后缘142和叶前缘144,两端的叶缘都略微弯曲。叶片斜度从根部138的约12°逐渐增加到末端140的约36°。不过,叶片136的斜度和其它几何方面的特定值可能会根据不同的运行速度或其它参数而不同,这对于相关技术熟练和对本披露熟悉的人来说是显而易见的。 
  轴向式压缩机24最好是用一个单一的铸铝部分组成,有着轮毂86的两个面143145,要加工精确,以利相对于壳体12上的轴18上的轴向压缩机24的轴向定位。护罩72的两个面146148也要机加工成平的。另外,护罩的外缘150的加工要保证护罩和相邻的轴向压缩机导管34的内表面48之间的间隙是一致的。最好,轴向压缩机24通过与轴18的台阶部152的干涉配合被固定到轴18上。隔垫84154分别轴向定位轴向压缩机24相对于前轴承座40与径向压缩机26的位置。
  常规类型的动平衡试验机可用于测试安装之前的轴向式压缩机24的平衡。如果检测到不平衡,可以移除护罩50的外缘150,从而达到适用的平衡。 

  现在参照图.1图.3图.7,径向压缩机26由一个单一的铸铝部分构成,并且包括轮毂156和弧形叶片158。介于每对叶片158之间的是第二组叶片160是被截短了的径向压缩机26的入口162,使得入口162不会因为两组叶片而拥挤。于是,径向压缩机26的特点是既有大的总量的叶片,又有一个相对小直径的入口,而这些特点提高了压缩机26的性能。在入口162的区域内,叶片158含有前缘164并向旋转方向扭曲,以有利于防止在入口162上的一个有利冲角。 
  最好是在径向压缩机26定位于轴18的台阶部128,与其干涉配合,并通过一个键166锁定其旋转滑移。隔片124确保径向压缩机26的后面和后轴承组件120之间的间隙。
  轴18的构成是硬化钢,并在分别在两端30132为螺母90128攻丝。除了中间的台阶部152外,它还收纳压缩机2426,轴18也有台阶部170172,分别用于收纳前后轴承组件76120。轴18的台阶配置便于装配和拆卸,最大直径的台阶部152位于轴18的中间,而所有的台阶部的直径都大于两端的30132的螺纹直径。
  请注意,轴承支撑件40114是在一个相对于壳体12的固定的位置,而压缩机2426则由有着预定的长度的隔件84124154固定在轴承支撑件2240之间。因此,压缩机2426相对于壳体12的纵向轴的安置是通过隔件,而不是通过相对于壳体12的轴18的轴向位置。还请注意,在轴18的台阶部152170172每个都有着额外的长度,使各部件(轴承组件和压缩机)在各自的台阶部都有一个相对宽范围的位置。因此,轴18不需要在沿壳体12的纵向轴线上被精确定位,以达到增压器10的适当装配。比如,如果螺母90128与它们出现在图.1中拧紧得有所不同,则轴18会在图.1所示的在轴向方向上稍微移位。然而,轴18上的各个组件的相对定位,即,皮带轮28、压缩机2426以及轴承组件76120,将保持自己与壳体12的相对位置是相同的。这个特点简化了制造过程,并且相应地降低了成本。
  在运行中,增压器10在其出口16适当地连接的汽车发动机的入口,用传动皮带31从发动机曲轴连接到增压器10的皮带轮28。然后,随着发动机运行,扭矩由传动带31传递到皮带轮28,驱动压缩机2426。旋转时,轴向压缩机24通过入口14吸入空气,赋予空气一个压缩的初始量,并以旋流的形式排入到过渡管96。由于其设计,轴向压缩机24被认为在叶梢140区域中比起其径向向内的位置移动更大体积的空气。于是,处于轴向压缩机24背后的外环区域有着比内环区域更大的空气质量。当轴向压缩机24排放时,使得离开轴向压缩机管道34,高度会聚,过渡管96被认为能使从轴向压缩机24排出的空气的环状外围大量滚入。这一作用被认为有两个有利的结果。首先,滚入作用导致在径向压缩机26的入口98建立起一个流态,这样就完全避免了导向叶片的需要。其次,并且同等重要,滚动作用,与过渡管96的密闭空间的大容积结合,被认为对轴向压缩机24的性能是有利的影响,以此从而获得更高的压力比。 
  由于增压器10的总压比是两个压缩机的压力比的乘积,可以看出,轴向压缩机24的性能的增加会导致增压器总体性能的相应提高。还应当注意,对于径向压缩机26的去除入口导向叶片和对轴向压缩机24去除出口叶片,大大简化了后壳体部36的设计,因此可节省制造成本。这也避免了有关这种导向叶片的通常还是相当显著的压力损失。 
  在离开过渡管96时,空气的进气预旋流进入径向压缩机26的入口98,然后进入压缩机26本身。在通过在径向压缩机26中,空气飞快旋转并移动,使得以一个可观的径向速度分量离心排放,于是由此产生的气流由于环形导流器108而突然转向,并使其进入尾喷口整流锥38。正如前面所解释的,由尾喷口整流锥38封闭的大容积空间导致流动条件落后于径向压缩机26,使得避免升高的背压,否则压力可能损害径向压缩机26的性能。径向压缩机26的输出中的脉冲也缓和了。然后空气在压缩状态下传递到尾喷口整流锥38的排气口16。增压空气然后向下流动到适当的发动机进气系统,直到它到达气缸或发动机的气缸。 

  谈到增压器10应用于空气罐动力引擎,如在美国专利4,292,804号中披露的,增压器10起的作用与上述那样是同样的方法,但以不同的方式连接到发动机。在气罐动力引擎中,引擎的排气集管至少有一个传递部分膨胀的空气到连接到增压器10的入口14的管线。参照图.8,在大多数这样的应用中,这条管线将会在直径上小于在增压器入口14的壳体12,这样就需要一个转接头173。转接头173包括一个螺纹孔176以接纳配套件,管线180的螺纹端178。板174由多个螺栓固定在前壳体部分32的法兰36上。因为来自管线180的空气通常少于增压器的全容量,补充空气由前壳体部分32的侧边孔44引入。在这个应用中,边孔44因此即起着一个进气孔的作用,又能用于调节传动皮带31,为此其尺寸必须作为附加要求,使它不至于太大而扰乱管线180里进入的空气的流动。通过增压器的通道后,空气被导入到排气口16,并进入到连接到它的一个合适的管线,这个管线可能直接导入引擎,或引擎的储罐。如果导入到储罐,这个再压缩后的空气被用于补充储罐所需的再充气要求。 
  可以体会到,达到节省增压器10的制造成本的原因是壳体12、轴承支撑件40114、轴向压缩机24和径向压缩机26都是用铸铝件做的,并且只要求最少量的机加工。此外,滚柱轴承组件76120是市售的元件,以及增压器10也是很容易装配的。这些方面,进一步降低了制造成本,并使所披露的增压器可以便宜地去维护和检修。更重要的是增压器10尽管其简单的设计,却能在相对低的运行速度下增压。以其较低的运行速度,增压器10的使用寿命延长,和遇到机械故障的风险降低。需要特殊轴承的设计和润滑也避免了。因此,增压器10非常适于是为大规模生产和在汽车、卡车、直升机或诸如此类中的应用。 

涡流管
  网站 http://www.airtxinternational.com/stainless-steel-vortex-tubes.html 显示“涡流管”是没有移动部件的完全的无源(被动)设备:

  这台设备做的事情不是你所能预料得到的。压缩空气在一个温度下——说是,70摄氏度——被送入圆形腔室,此处腔室的形状导致它出管时是急遽螺旋的:

  在涡流中有一个能量增益,正如在飓风或龙卷风中能够看到的,但这里真正有趣的事情是空气膨胀时压强的变化引起的戏剧性变化。热增益比对热损失是通过开口的大小比例控制的,这就是为什么在小开口部有一个可调喷嘴。
  通过大孔板排出的空气体积比通过的小孔板排出的空气体积大得多,于是它并且非常迅速地膨胀,产生一个巨大的温度下降。现在这个冷空气的密度远远高于进入涡流室的空气的密度。如此,温度一直都在下降和密度一直都在增加。这些膨胀的特点利用了勒罗伊•罗杰斯的引擎设计,引擎的部分的膨胀空气排放是压缩过并回送到主储气罐的。虽然压缩机把空气泵回储气罐时确实提高了空气的温度,但并没有马上回到其原始温度。
  这导致引擎运行时罐内的气温下降。但是,罐温降低导致从周围的环境的热量的流入,再次提高整体罐温。这种冷却空气的升温导致罐压进一步增加,承蒙本地环境的帮助,得到一个能量增益。重要的是要理解,比起让压缩空气再次膨涨而产生的动能来说,它所用于压缩空气的能量更少。这是实际情况,是由本地环境免费提供并且又不违反能量守恒定律。还有一个特点就是它尚未有更深程度的开发,只待爱冒险的发明家或实验者去利用。

爱伯•范•瓦尔京伯格引擎
  爱伯基于这些原理呈现给我们一个自定义的引擎。他的引擎在系统内即用压缩空气,又用压缩油来操控压力,并使得引擎是自我提供动力的。附录中的爱伯•范•瓦尔京伯格(Eber Van Valkinburg)的专利是一份略做重新修辞的副本,其中评述道:“储存在一种压缩的弹性流体里的能量是利用了一种控制方式施加压力并维持这种加压。加压的非弹性流体被减压送到原动机的叶轮。从原动机输出的能量只有一部分被用来循环非弹性流体去维持系统内的一个几乎恒定的容积平衡”。

理查德•克莱姆发动机

  理查德•克莱姆(Richard Clem)引擎不是经常所谈论的、而是基于一个完全不同的工作原理。飓风,或有时被称为“旋风”,是一种形成于赤道以北或以南八度以上热带地区的有着不可思议能量的大型旋转气团。距离赤道的距离是至关重要的,因为需要地球的旋转来给它们一个初始自旋。它们通常在28摄氏度或更高的水面上发育,因为这将允许空气吸收足够的热能来开始。这就是为什么在这些地区有一个明显的“飓风季节”,因为一年中的一定时段,海洋的温度尚不足以高到触发一场飓风。
  飓风发展出过剩的能量是由于其涡流环形运动,这一点尚未得到广泛理解。这种额外能量的产生被奥地利的维克托•舒伯格(Viktor Schauberger)观察并记录下来,并用他的观察数据产生了巨大反响。我想,舒伯格所言让一些人不快,因为他们似乎认为一切“非正统”的东西都是怪诞的、荒谬得不值一提。这是相当奇怪的,因为这里所涉及的一切都只是一个简单的观察:我们的环境实际上是如何工作的。飓风顶部比底部宽,而这能量集中是基于气团涡流上的。这种锥形旋转称为“涡流”,这个简称只描述了它的形状,却没有一丝提及“涡流的能量”(基于这种旋转的能量),似乎让很多人不舒服,这是最奇怪的。
  先把这搁一边,问题是“我们可以利用这个来自环境的能量增益来达到我们自己的目的吗?”。答案完全可以是“是”。也许这个原理已经被理查德•克莱姆应用了。1992年,得克萨斯州的理查德•克莱姆演示了一台不寻常类型的自我提供动力的引擎。他开发这台发动机已经有20年或更长的时间了,重约200磅(90公斤),并在为期九天的自我提供动力的测试的整段期间产生了测得的350匹的持续马力。虽然这台引擎的运行从1800到2300转/分钟,特别适合给发电机提供动力。理查德确实给汽车安装了一台,并估计它会行驶15万公里而无需任何需要注意的事项,且无需任何一种燃料。理查德说,他的原型车已经达到了每小时105英里的速度。恰巧在得到资助生产他的引擎后,理查德突然意外死亡,时年约48岁,死亡证明上的死因写着“心脏病发作”。显然,这一时机正是,如果理查德的电机投产,石油公司将由于减少燃料销售而失去大量金额的钱。
  发动机以其旋转涡轮式设计而非同寻常,它运行在华氏300°(摄氏140°)的温度下,并且由于这个高温,使用烹调油作为其运行液体,因为油具有高得多的沸点。一眼看去,看起来像是一台不可能的设备,因为这似乎是一台纯机械引擎,无疑其运行效能是小于100%的。 
  概略地说,油通过一个管道泵送到一个锥形转子的窄端。通过由外部的起动马达的旋转,引擎开始启动,直到其速度产生足够的功率来维持其自身的运行。锥体的快速旋转,使油沿着锥体内表面开出的螺旋槽流动,并通过安装在锥体宽端的倾斜喷嘴喷出:


 


  泵产生的运行压力为300到500磅/平方英寸(psi)。理查德没打算申请这台引擎的专利,因为1972年授出的美国专利3,697,190的一种液体沥青泵——“截锥牵引泵”在细节上是如此相近,理查德觉得没有足够的差异使他能够被授予专利:


  似乎想要生产或制造这种引擎的人的范围相当广,它可以作为一种加热器以及产生机械动力设备。这表明对这种引擎来说,水的净化可以是一种附加的“额外”选项。
  德国的阿尔弗雷德•埃弗特教授对克莱姆发动机和这一普遍类别的涡轮机的运行作出了分析。他的网站http://evert.de/indefte.htm关于这个问题有着大量的信息。

离心推力发动机
    目标
 
    前面的章节中介绍过空气驱动引擎的几种不同版本。其中一种特别强力的是由压缩空气驱动的“吸气缸引擎”。由于使用如此稠密的工作介质所产生的强大的离心力,水驱动引擎需要更为复杂的闭合回路配置。
    这个“离心推力发动机”的新概念表明离心力有助于转动动量。然而,我们先要讨论一些旋转系统惯性的普遍观点。 
    重力和离心力 


    首先,看一看一个物体(球体或水体)的运动——绕着一个中空圆柱体的内壁的圆周路径运动。离心力总是径向向外按压,同时重力总是向下作用。图07.05.01展示的是三种状态的示意图。

    这个圆柱体的局部平面图以灰色显示。这个圆柱体缸的半径为100厘米(R100)。物体M以3.13 米/秒的速度沿内壁移动(见箭头V3.13)。这个物体被圆柱体持续向内推。 这个向内的加速度A可以通过公式的速度平方除以半径来计算,在这里,半径为1米时为3.13米/秒,加速度A =(3.13^2/1 = 9.8米/秒^2。
    与向内的加速度匹配的是那个物体的向外的离心力。那个离心力(A9.8)显示为图中的红色矢量。重力加速度大约也是9.8米/秒^2,在这里显示为图中的绿色矢量(G9.8),垂直向下作用。所产生的力在图中以蓝线显示。如果圆柱体壁被45度倾斜的锥体的内表面代替,那么物体将以相同的速度旋转,保持恒定的高度。
    现在,看看中间的图。这里,半径距离壁只有24厘米(R24),而物体只以1.5米/秒(V1.5)移动。所产生的向内、或“向心”加速度是A = 1.5^2/0.24,即9.8米/s^2,所以,这里,离心力(A9.8)再次对应于重力下的加速度(G9.8)。 因此,力的解析图与前面的图相匹配。
    所以每当物体刚好在一秒内完成一次旋转时,向心(向内)加速度与重力加速度相同。1米半径,周长约为3.13米,因此每秒转一圈的速度约为3.13米/秒。0.24米半径,周长约为1.5米,因此每秒转一圈需要1.5米/秒的速度,因此产生相同的结果。这是否是纯属巧合,还是由于其它原因,将后面的“以太物理”一节中讨论。
    图07.05.01的最下面,一个旋转以1.5米/秒(V1.5)的相同速度进行,但是这次在更短的半径——即,16厘米(R16)——产生更强的向内加速度——得自A = 1.5^2/0.16,解得约为14米/秒^2。如力的示意图所示,这导致物体沿着比先前轨迹更高的圆形轨迹旋转。这可以在杯中的咖啡被剧烈搅动的运转中看到。
    提升力


    现在看看图07.05.02,它说明了对物体施加更高转速的效果。24厘米(R24)和16厘米(R16)的半径现在分别以6米/秒(V6)的更高速率推进。向内的“向心”加速度相应地更大,并且由等式A = 6^2/0.24给出,其分别算出约为150米/秒^2(A150)和225米/秒^2(A225)。
    在这两种情况下,离心力明显大于重力(如G9.8所示的短绿色接近垂直的矢量),因此产生的合力(图中以蓝色显示)比以前更接近于水平。这些物体因此沿着具有更陡峭壁的锥体的内表面运动时(以灰色显示)将以恒定的高度旋转。
    图07.05.02的最下面的图显示了这些力压在不太倾斜的壁上(显示为灰色)的情景。壁通过向与其表面垂直的角度来抵抗这种压力(深绿色的矢量)。因此,接近水平的离心力的其余部分产生一个向上的分量(H20H30,以红色显示),与壁的倾斜面平行。根据物体的速度和壁的倾斜角度,这个向上的力使物体沿着壁向上加速。在这些例子中,这个加速度大约是20到30米/秒^2。在我们的杯子搅拌咖啡的例子中,搅拌速度越快和杯的侧面越倾斜,溢出杯子边缘的咖啡就越多。注意这个离心力的一部分变成了一个组成部分,其作用与重力方向相反。在我们的例子中,6米/秒(每秒六转或360转/分钟)产生比重力大得多的提升力。
    螺旋轨道


    在图07.05.03中,左侧的图显示的是球体A,可能是一个保龄球,在一个水平面的平板上从右到左直线滚动。正下方呈现的平面图显示,球体的运动是一条直线。 但是,如图的左下方所示,如果球体以一定角度投影到垂直圆柱体中,则在它图中遵循一条从EF的向上的螺旋轨迹。它所遵循的路径类似于螺母内部或螺栓外部的螺纹。如果移动的物体是水的射流而不是实芯的球体,也会遵循同样的路径。
    图07.05.03右边相应的三个图显示了球体的情况,如果不是垂直柱体,它将投影成倒锥体形状。这样,所遵循的路径是从K点开始并延续到L点的螺旋曲线。当这个运动显示在平坦的表面上时,您会注意到球体滚动向D点弯曲。
    这清楚表明,有一个额外的横向力C作用在球体上,造成这个弯曲的路径。这就产生了这样的效果:当球体投影成锥形时,它在L点离开的角度大于在K点进入锥体的角度。如果用水射流而不是球或保龄球,也能看到这样的效果。 还应该认识到,随着球体沿着锥体的内表面向上运动,其路径越来越陡。
    更陡、更短和更快


    图07.05.04中,所示图07.05.03的锥体内表面展开形成一个平坦的表面。所示的交叉线定位为指示锥形表面的每个30度带。如果在A点以30度的角度将水射流投射到锥体的下缘,它稍后将在大约150度的点B处从锥体的顶部离开(S150部分)。出口的角度也是30度,而在其恒常、稳定地上升通过锥体时,显示为蓝色的螺旋轨迹C是所遵循的路径。
    蓝线D表示当一股水射入锥体时发生的情况。它像以前一样以30度的角度进入锥体下缘,但是这次水流速度更大。由于这个更高的速度,现在水以约35度的更陡峭的角度从锥体的上缘流出。那个轨迹D在圆锥区段内运行,其跨度仅有120度(S120),因此所遵循的轨迹比沿着前面的轨迹C流动的水射流更短、更陡峭和覆盖得更快。
    图07.05.02右下角的示意图显示了从顶部看的圆锥体。所示轨迹C具有其恒定的上升速率,像现在更陡的和更短的轨迹D。锥体的远侧显示了若干路径,说明了如果进入角度在锥体底部,水流是如何逐步增加的。
    左下方的图表显示了本讨论中使用的圆锥截面的截面图。它显示了水如何在底缘进入,沿内壁移动并从锥体的上缘离开。矢量M表示水对锥体壁的斜向推力。这是两个力G(对壁)和H(沿壁向上)的刚好等效。这里的力H要比前例中常量的上升运动速率要大得多。
    暂定结果 
    第一部分,只提到了众所周知的事实。然而,在下面的讨论中,对这些例子及其观点的理解将是重要的:
    我们注意到:
    ·每秒钟旋转一次,离心力等于重力。
    ·这个速度下的物体在倾斜45度的壁上保持的恒定高度。
    ·如果物体移动得比那快,它会在内壁上爬升。
    ·提升力随速度和/或壁面坡度的增加而增大。以及
    ·轨迹沿内壁表面变得越来越陡。
    ·随着物体向锥体外缘前进,物体以越来越快的速度移动。
    “离心推力发动机”基于的原理是空心圆柱体是“被动元件”。另外,沿着静止的内壁流动的工作介质是“活动元件”。现在将在下面部分讨论这些关键属性:
    转子缸

    图07.05.05展示了一个涡轮机T的示意。最初,这被显示为一个轮缸。图的左上角,显示了一个垂直截面,而右边是俯视图。图底部的示意图显示了缸内壁展开并铺在一个平面上。本例中的圆柱体半径为16厘米(R16),周长为1米。 圆管绕圆周上垂直放置,以起到类似于涡轮机叶片(TS显示为蓝色)的方式的作用。这里显示了十二根这样的管子,每根管子平行于系统轴线,从下到上以直线形式运行。
    一股6米/秒的水射流以30度的向上角度进入这些管道的底部。由于缸筒的旋转,水沿着斜线路径从A运动到B。如前所述,水具有水平速度分量——图中以红色标记为V6,并由于水的进入角度 ,有一个约为3.5米/秒的垂直速度(以绿色显示,标记为V3.5)。这些管道中的水流实际上以螺旋路径斜线上行,流动遵循的路径从所示的AB的蓝色线。如果缸高是24厘米(H24),则水在向上流过竖管的过程中,绕着通过整个S150扇区。
    锥形转子

 
    图07.05.06的左上角显示了一个锥形缸涡轮机T。锥体内侧向上运行的管道设置为16厘米(R16)的半径在锥体下缘,而24厘米半径(R24)在锥体顶端。由此这些管道运行在锥体内面时具有弯曲的形状。这些管道可以被认为是执行与喷气发动机中的涡轮叶片相同的功能。
    与前面的方式相同,以30度的向上角度将水射流供给进入到管的底部。与前不同,因为水的射流平行进入斜壁,在其最低点不会冲击管道壁。这样,如前所述,缸的总高为24厘米。水流所取的轨迹与前面的完全一致,从上图所示的A运行到B,并再次跨越一个150度(S150)的扇区。
    图07.05.06的中心图显示了展平的锥形缸体的表面。深蓝色曲线C显示了水射流在它从从A到B螺旋向上和向外的水流在蓝色扇形阴影内所取的路径。有趣的是,由于出口位的锥体圆周长比入口位的长(分别为24厘米和16厘米长),锥体的旋转速度实际上比水速更高。这意味着当它向上通过锥体内的弯曲管道时水会加速(尽管这不是所有涡轮机的预期运行)。
    如图右上角所示,在这个锥形涡轮机内的管道需要向后弯曲,以与涡轮机旋转方向相反的方向。这些管沿着红色所示的路径弯曲,并且标记为G,包含在50度扇区S50内。
    如前所述,由于离心力,在这些管道中流动的水压向外壁。一旦水速足够高,水就会被自己的运动向上提升。如果管道允许额外的向上运动,则水将以比进入管道底部更尖锐的角度从管道的顶部排出。
    底部的图显示的设计配置是:水以30度角(点E)进入,并同样以30度角(点F)排出。以这种配置,水在仅120度的窄扇区里沿着一个较短、较陡峭的路径DS120)行进。 由于这条路径较短,管道会采用不同的曲线,就像图中红色显示并标记为H的曲线。管道本身被包含在一个只有40度的扇区(S40)内。
    图右上方的示意显示了这个短管的运行。水从A点进入,并通过标记为G的管道向上流动,在B点排出。注意,管道向远离旋转的方向弯曲。这是因为管道的作用类似于喷气发动机,推力的方向与从管道出来的水射流的方向相反。这个图中所示的管道覆盖了50度的扇区。但是,请记住,由于涡轮锥体的旋转,在该管道中流动的水覆盖了150度的扇区。下部管H显示了另一个设计,它跨越了40度。由于涡轮锥体的旋转,该管中的水从E向上流动并了通过120度,且流动得更快和更早到达其出口。这些不同的管道只显示在单个涡轮机的圆锥体上,以说明其用途——因为任何涡轮机结构都是将其所有管道构造为一种设计或另一种设计,而不是这两种形状的混合。
    涡轮叶片

 

    图07.05.07的左侧,红色显示的是穿过40度的缸的扇区(S40)时的实际水流的“中性”轨迹H。左上图(用深蓝色表示)中也显示了水流过120度缸的扇区(S120)所遵循的相应陡峭的轨迹D。左下图中,显示了水流穿过锥形涡轮机表面的相应路径。
    但是,如果要用流水在涡轮缸或锥体上产生驱动力,则图右侧的示意图显示了必要的配置。为了达到这个目的,输送水的管道需要弯曲更大的角度。这里,管道弯曲的加大是通过——比如说——随意附加的50度去给一个总共的90度,如在扇区S90内标记为L的曲线(用红色表示)所示。
    相应地,轨迹K(以蓝色显示)更陡地向上弯曲,同时其扇形减小到只有70度的宽度(S70)。这个数以前是120度,被我们随意减少了50度。右上的图显示了圆柱体涡轮的设计,而下面的图显示了圆锥体涡轮的设计。细线H和D表示原始曲线,当水流过时,不会对涡轮管施加任何扭转力。这些路径可以被称为“中性”轨迹,因为它们不给予任何推力,并且而且它需要更大的曲率——粗线所示——以实际驱动涡轮机。
    锥形壁和锥形涡轮

 


    图07.05.08的下部显示了涡轮机T的横截面,其上缘为24厘米(R24)半径,而下缘为16厘米(R16)半径,且高24厘米(H24)。主锥形涡轮下面(虚线下方所示),有一个标记为TE的入口部分,它有12厘米的附加高度(H12),并逐渐减小到12厘米的半径(R12)。
    在前面的例子中,讨论了涡轮叶片TS(以红色显示)在涡轮内弯曲管道的的总体配置。在这个例子中,凹槽构成涡轮锥体的外表面。这些凹槽或缺口在外侧是敞开的,而涡轮锥体封装在一个圆柱形外壳里,显示为灰色,并指定为KW。这个外壁支撑内部锥形外壳(未显示),而涡轮转子在圆锥形的壳体内旋转。
    水(显示为浅蓝色)充满涡轮转子和外锥形外壳之间的空间。水的一面受限于外层壳体光滑的内壁,另一面受限于构成涡轮“叶片”的锯齿形直槽。
    需要这个例子来解释锥体表面的凹槽曲率。不像标准的涡轮机,水从一个短的半径的入口流向一个半径大得多的出口。水不能加速到更大半径所需的更高速度,所以普通的水轮机使水从较长的半径向内流向较短的半径。这导致水流减速以产生扭矩。因此,我们这里的设计在传统意义上看来是“错误的”,在平常的应用中似乎没有意义。这种“错误的”设计只有在使用带锯齿状叶片的锥形转子时才有意义。
    锯齿叶片 
    机械转动动量(扭矩)是由压在涡轮叶片一个侧面的气流产生的。通常,涡轮机在两个相继的叶片之间有效地形成凹槽。实际上,涡轮机的驱动压力被施加到这个有效凹槽的一个面上。以这种配置,前导面代表“压力”侧,而尾随面代表“抽吸”侧。 扭矩的产生基于这两个壁面之间的压力差。 如果完全没有吸入侧——即,“吸入侧”完全没有压力,则这个压力差最大。 如已经描述的那样,沿着具有锯齿形凹槽的锥形涡轮机的表面,这是可能的。
    这些涡轮“叶片”的压力侧的朝向是径向相对于旋转方向的。每个槽都有一个面向切线方向的“底部”或内侧。向外斜向运动的水流实际上与那个内表面平行流动。压力侧加上内侧,构成不对称的锯齿形槽的外形。每个内侧从压力侧内缘延伸到后面压力侧的外缘。这些三角形的凹槽实际上是没有后壁的。
    图07.05.08中,截面图显示了几条虚线AH的轴向水平标记。图上部的平面图显示了这些层级水平延伸的位置。在入口层级A处,半径为12厘米,并且环形截面表面可让水进入圆形涡轮面和外壳的锥形壁之间(在此画出跨过30度的扇区)。
    再往上,这些齿形叶片进一步伸出涡轮锥体的表面。在点B,内缘还是约12厘米的半径,而外缘进一步延伸到环形槽中。这里例如,显示了十二个涡轮“叶片”,并在60度的扇区B中,有这些“锯齿”。
    层级C标记涡轮入口区(TE)与涡轮主体(T)之间的接合点。涡轮“齿”在这个层级的半径为16厘米,而这个层级有最深的槽。这个60度的扇区有两个这样的齿TS
    再往上,外圆周变得更大,凹口变得更长。如果水流的横截面积保持不变,那么凹口就需要相应地变浅。在扇区DEF中,它再次跨越60度扇区,每个扇区中显示了两个涡轮叶片。
    当扇区H只覆盖30度时,它只包含一个齿。这个顶层的半径为24厘米,位于涡轮出口,应该在这里排出水流,形成一个均匀的扁平射流。因此,涡轮机转子槽的轮廓应该是环形的。而且,先前沿着锥形壁的内侧行进的水现在被装进那个壁和内涡轮锥体之间的空间中。这些表面实际上可以作为喷嘴,并且这个长槽可以附加分隔壁(显示为红色粗线),以扩大区域中的压力表面。
    盘梯

 

 

    图07.05.09试图给出前述的绕涡轮锥体的表面行进的齿形缺口的螺旋配置的印象。类锥山形有一个A面环绕着它。这些面从低角度开始,然后随着升高变得越来越陡。它们中的每个侧面都有一个垂直墙B,由下一个最内的面构成。这些面在图右侧不可见,因为其下坡被隐藏在视线之外。
    为清晰起见,在这个图里,锥体是显示为倒置的,因此旋转方向呈现为顺时针,但实际上,当它处于其正确的位置时,旋转将是逆时针的。注意在上图中,进水D以近乎直角撞击这些面,在箭头的方向上提供实质上的推力。
    图下部所示的是倒锥体的俯视图,它有一个锥形丘的外观。在E点和F点,标出的线表示锥体表面锯齿形凹口高度。E处的线表示压力侧,而在F处,内侧仅表示斜面,因此不存在“吸力侧”。
    现在,这些凹口并非配置成直接向下,而是如图所示在点G处移位。先前的垂直凹口E现在产生压力壁H,对应于先前螺旋路径中的凹口A。较早的凹口内壁F由此产生表面M穿过其直壁B。实际上,整个山丘都是由这些连续的“盘梯”构成的,但是实际上没有任何楼梯。这些路径以越来越小的半径向上盘旋并增加陡峭度。
    图中的N点,显示了这些螺旋路径中的一部分。这里,它们之间的直壁只有小的蓝色曲线可见。这个涡轮锥体的整个表面区域都是压力侧,因为这些螺旋表面在其整个周围运行。就像倾斜的降雨,水向下流动时在整个山丘表面流动,而不管在哪里被迫向右转,就会在涡轮锥体上产生旋转力。记住,这台机器有一个确保水流正好在预定路径的锥形外壳。
    交叉流

 


    总而言之,图07.05.10中,圆锥的完整360度表面被显示四次,一个在另一个之下。 由于圆锥宽的部分有一个24厘米的半径,周长约为150厘米(R24U150),而窄的部分的半径为16厘米,周长约为100厘米(R16U100)。
    侧面长约24厘米(H24)。以这些尺寸运用这个例子,流动是沿着锥体内的凹口和沿着圆锥体的壁向上的。
    水在窄的圆周处的入射角假定为30度。保持这个稳定的角度将使水流覆盖约150度的角扇区,以相同的角度排出。由于水的离心力以一定角度撞击墙壁,产生向上的力,使得水沿着更陡的轨迹流动,并在越过仅跨越120度左右的扇区(S120)后离开,并以增大的约35度角度离开。那个轨迹D(用蓝色绘制)在顶部图中多次显示。
    凹口中的水流将沿着这条轨迹行进。但是,这个水无法跟随锥体顶部较宽圆周的更快移动。为了实现穿过锥体的完整路径的“中性力”轨迹,凹口需要增加三分之一的向后弯曲。这个凹口轨迹H以红色显示,并且包含在40度的扇区内(S40),并且这个路径也在顶图中被多次绘制。
    为了使涡轮产生机械捻转力,凹口需要更大地向后弯曲。这里,例如,那个扇区被延展去覆盖90度(S90),以使水向外引导得更快,并在覆盖70度后退出(S70)。在第二个图中,凹口L(以红色显示)和水迹K(以蓝色显示)被绘制多次。
    涡轮凹口在这里显示为在其外侧开口的锯齿形凹口。这种配置导致两个分流:一方面凹口内有强制流动,另一方面在锥体壁上有水的自由流动。在第三个图中,这些凹口L(以红色显示)和自由流动的水D(以蓝色显示)的轨迹一样被绘制几次。这两条路径以约90度的角度相互交叉。
    因为自由流动的水向上喷射对于运动相当快的涡轮表面来说太慢了,但是如果它沿着如图底部所示向后弯曲的凹口L流动,则水的运动将足够快。在该图中,即显示了由自由流动的水所取的轨迹D(以蓝色显示),也显示了凹口强迫的轨迹K(以红色显示)。同样,两个水流都被绘制几次,并且可以清楚地看到这些路径以锐角相互交叉。自由流动水“刷”横过在凹口中向前流动的水。它是沿着旋转方向这样运动的,而这使得凹口中流动的水开始旋转。
    凹口内的水被向后重定向,并将其惯性传递给凹口的压力侧,从而使其向前的运动减速。这水仍然有离心力,但进一步发展,压力侧在它前面远离得越快。如果它们向后弯曲得更大,这种“太慢”流动的水只能向壁施加压力,而且即使在这种情况下,它也只能是一个很小的角度,实际上不会有额外的旋转动量。
    另外,自由流动的水不能跟上涡轮在其较大的出口圆周处的较快运动。然而,向外的水流很容易快到足以用水填充凹槽,并绕其纵轴产生额外的旋转。这个旋转水缸实际上像齿轮一样运行——当它将自由流动水的压力施加到凹槽的压力侧上时。沿着锥形壁流动的水不会被压入凹槽中,因此不会被重新定向,而且其向前的运动也不会减速。 因此,自由流动水的离心力可以继续对涡轮的转动动量作贡献,但只是间接的——通过在槽内驱动水缸。
    槽内旋转

 


    图07.05.11显示了锥形壁KW(以灰色显示)和涡轮锥T之间的区域截面。自由流动水沿着锥形壁向上和向外运动。在涡轮表面,涡轮叶片TS(浅色阴影)被配置成锯齿状凹口的形状。这些凹槽内流动的水沿着陡峭的轨迹向外引导。转动动量由这部分水流重定向产生。
    这些凹槽的压力侧上,还有自由流动水B的附加压力。水的这个分量沿着一个不太陡峭的路径流动,因此它在旋转方向上移动得更快——即,它扫掠越过凹槽。这在槽内流动的水中产生旋转运动C。这增加了凹槽压力侧上的压力。因此,水流的这个自由流动的分量,间接地有助于涡轮机的转动动量。
    图左下角的示意图是涡轮顶部出口的草图。所示锥体内壁轻微向内弯曲。这引导水流的自由流动分量进入凹槽。还应注意的是,当这部分水被重新定向时,它也被减速,这进一步有助于涡轮的转动动量。
    在图的右下侧显示了出口的横截面和纵向视图。这里,凹槽不再是锯齿状的,而是有了一个恒定的宽度,这导致水以连续的射流排出。这里的槽相当宽,并且可以通过引入附加的叶片ZS来很好地分开,使得水压施加到更大的表面积上。
    总结:通过这种配置,就不是所有的水流都被迫进入凹槽并立即重新导向和减速。水的自由流动的部分可以沿其自然方向运动,并且在离心力的影响下,涨它们向外和向上流动时,它们沿着一个更陡的路径行进。沿着这个轨迹运动导致水穿过槽中流动的水。 这反过来又使槽中的水随之向上流动而旋转,而这种额外的旋转运动增加了由水流产生的扭矩。最后,当它接近出口时,水的自由流动分量引导到凹槽中,并且这种重新定向导致减速,这进一步增加了涡轮的旋转驱动。
    容易被忽略的另一个有益效果是,事实上每条槽中的水形成长长的一段旋转水。这段旋转水在槽上部旋转得更快,并且这种类型的扭转涡流产生强劲的吸力,它拉着水进入涡轮入口,猛烈地向上朝向涡轮机的出口。在前面的章节中已经对此进行了详细描述,稍后在本文档中对此进行进一步讨论。
    横截面

 


    图07.05.12的下图显示了通过锥形涡轮T的截面图,它通过附加部分TE使其入口向下延伸。涡轮和锥形壁KW之间(以灰色显示),水从底部E的入口流入并从上部出口A排出。该流体具有两个分量。第一个以深蓝色显示,沿锥形壁顺畅流动。显示为浅蓝色的第二个在由锯齿状涡轮“叶片”形成的凹槽或槽中流动。
    图中的上图显示了这个涡轮的俯视图的示意性截面图。环形出水口A以淡蓝色显示。这个出口形成在锥形壳体内和锥体之间,锥形壳体在该高度处的半径为24厘米,而锥体半径为22厘米。它们分别标记为R24R22,在它们之间形成一个2厘米宽的出口,截面表面积约为290平方厘米(F250)。同样以浅蓝色显示的是环形入口E,在16厘米半径和12厘米半径(R16R12)之间形成,因此是4厘米宽,截面积约为350平方厘米(F350)。
    在图的右侧显示先前的曲线D(以深蓝色显示),它表示槽中流水的轨迹。水沿其下缘以约30度的角度进入涡轮,再以约60度的角度从涡轮顶部离开。自由流动的水也以非常低的角度进入涡轮下侧,并向上流动直到靠近出口,它被导入凹槽,在那里它也以相同的陡角离开涡轮机。
    在上面的例子中,假定入口的水速约为7米/秒(V7)——即,以30度的角度进入,同时在约6米/秒(V6)以水平方向运动时,速度与涡轮在那个层面的运动速度相同。入口,水具有一个约为3.5米/秒(V3.5)的垂直运动速率。如果我们假定出口的水速也是7米/秒,由于其出射角为60度,其水平速度将只有3.5米/秒。然而,实际上它以6米/秒的垂直速度排出(参见矢量图)。
    管道内,水流的线性流速与管道的截面积成反比。在我们的特殊情况下,由于运动的旋转分量,水流还取决于流体的“梯度”,而不仅仅是轴向上的运动速度。如果水通过一个横截面积为250平方厘米的开口以6米/秒的速度从顶部排出,那么如果入口水流的垂直速度仅为3.5米/秒,则需要一个横截面积约为430平方厘米的入口,所以我们只有390平方厘米的横截面积有点过小。
    通过离心力的抽吸效应 
    上面提到的,向心(向内)加速度比重力下的加速度在相对低速在像这样窄的一个半径内强。由于离心力随着速度的平方增加,向外的压力是水的重量的倍数。以这里所示的锥形壳体壁的倾斜,大约三分之一的这个力会产生沿着该壁向上推动的结果。

 

    因此,向上的水流被转移到越来越陡峭的轨道上,因此它以相当尖锐的角度从涡轮机出口排出。但如果进气口的截面太小,则会阻止足够的水量流入涡轮机并阻碍向上的运动。这导致水的自由流动分量沿着更平坦的轨道移动,这又导致离心力的增加。因此,最后,截面过小的进水口产生巨大的吸力,进水会被非常强烈地向上拉。
    前面章节中描述的涡轮机只能使用泵产生的流量。用气动机,可以产生相对的空隙域进入其空气颗粒通过它们的自身正常分子运动的移动。以最小的输入能量自动加速至声速是可能的。
    水是不可压缩的,所以压力立即通过水被传递。吸入压力也立刻起作用,不会延迟。 因此,如果涡轮机上部区域的水被离心力向上推动,则这些力也会对涡轮机中较低位置的水产生向上的拉力。因此,与前面介绍的所有机器不同,在这种涡轮机中,仅依靠离心力的作用生成流量。使用类似机器的实验已经证实,当作用于相同水量时,即使仅使用具有平面表面的简单锥体,上拉的水也能够比重力令其向下移动的水多。
    混合动力可逆式水轮机
    这种类型的涡轮机也可以作为泵来使用。如果锥体被驱动旋转,则会导致周围的水旋转。在壳体的锥形壁上,水通过离心力被提升。该“泵”没有前向面,因此不会影响压力。水呈现了垂直壁,与“盘梯”靠得很近,连续不断地拖拽水进入旋转。水被提升得越高,遇到的锥体半径越大,其经受的离心力越大。
    随着旋转运动增加,提升力分量变得更强,而水被压入槽的斜面,并达到了让泵变为自供能而不再需要任何输入能来持续运行的转动动量。如果旋转速度继续增加,并达到涡轮模式,那么,如果涡轮未被加载,则它将自动加速,直到水已经不能更快地进入入口——或者,直到涡轮自毁。
    安全第一:免责

 


    图07.05.13中,先前讨论的要素显示为安装在外壳G中(以灰色显示)——以及一些附加要素。最重要的新组件是“闸阀”B(以黄色显示)。 这是一个可以升起或降下的环形装置(如图的右侧所示),以控制水流量,而且如果有必要,在无控自加速下使装置完全停止。
    如果喜欢,那个控制阀可以是不同的结构和安装在其它地方。这类设备的明确要求是能够在操作过程中保证完全安全。应该记住的是,离心力随速度的平方而增加,这意味着快速旋转一公斤的质量可以在壳体壁上产生数吨的负载。这部分巨大的力被转化为旋转动量。
    我一般只描述运动原理以及如何设计一些结构元素。但是,必须明确,对于实际制作或使用任何这类机器,我不承担任何责任或义务。所有风险的全部责任完全由决定实际建造或经营此类机器的人承担。
    流程
    如上所述,水(用浅蓝色表示)通过入口E被吸入到指定为TE的涡轮入口区。这些水于是向上向外流,在定位于靠近外壳KW的锥形壁的锯齿形涡轮槽内流动。接近出口处,水被偏转到一个在整个涡轮锥体中运行的槽中,结果在图07.05.13中的出口A,一个稳定、平坦的水射流向外喷出。这些水飞入显示为暗浅黄色的充满空气的区域,并在重力作用下降落——如蓝点所示。 回流区域R中的水位仅比出口A的水位低几厘米,所以水仅通过很小的高度抵抗重力而被提升。
    离开涡轮机的水流以相对陡的角度流动,并且那个水流相对于已经旋转的涡轮机锥体相对地缓慢移动。当向下流动时,水应产生一定程度的更快的旋转运动,由正确弯曲的翅片引导——这里标记为“回流定子”RS(以深蓝色显示)。锥形壁通过这些横梁连接到壳体。
    图下部,回流区标记“入口定子”ES(以深蓝色显示),而通过这些翅片,水再次被引导到涡轮机入口区。如前所述,由离心力产生的吸力将水向上拉。水不会直接向上流动,但会随着它向上运动而旋转,因此产生旋转加速力。
    如图底部的平面示意图所示,入口区由六个适当弯曲的翅片分离。如果需要,这些水道部分可以具有垂直分隔器。形状(或任何等效的导管设计)产生涡轮机入口处所需的水流的必要旋转和角度。
    范例:马泽纳尔和克莱姆 
    有经验的读者将熟悉汉斯·马泽纳尔(Hans Mazenauer)的引擎和理查德·克莱姆(Richard Clem)的工作引擎。这些内容在我的《以太物理》一书的第05.10章“龙卷风电机”以及2005年的 “自动电机”章节中有详细介绍。在这些章节中,我重点研究凹口内扭转流的吸力效应,而在这里的“离心推力发动机”的这种设计中用了巨大的离心力。

 


    如图07.05.14的上图所示,马泽纳尔确实用了气动的双锥体。从静止起步直到速度导致其自毁,这确实无外援地加速了。最不幸的是,马泽纳尔由于这些实验破产了,因此无法成功地完成他的工作。马泽纳尔用了双锥体,其中大部分(如图的左侧所示)用作涡轮机,而小部分起着泵的作用。运行过程中,空气在向内旋转和向外旋转的旋涡中移动,并被槽内的扭转流所覆盖。
    然而,这种具有从外向内流动的驱动介质,并非十分有效。 需要的是旋转涡旋,向涡轮机入口运动,而这最好由前面所示的静止翅片入口定子(至少在使用水作为工作介质时)产生。
    克莱姆的引擎设计基于沥青泵,毫无疑问,他开动他的车没有消耗任何普通燃料。 基于已知的草图和图片,他确实用了相当小梯度排列的凹槽的锥体(见图下部)。 然而,在凹槽中流动的工作介质被其自身运动模式“搅动”。 虽然这对于加热沥青来说是一个优势,但这意味着克莱姆不得不驱散过剩热,并且由于产生的高温,他用油作为他的工作介质。正如我上面的分析显示,陡峭得多的凹口与好得多的角度结合,产生大得多的扭矩。此外,克莱姆的槽很小,没有呈现出大的表面对驱动介质的强大阻力。
正如这里的例子那样,利用水运动的离心力,而转动动量通过施加到涡轮表面的压力来实现。因此,这些凹槽只需要暴露它们的压力面,在这些面上的流体可以产生最好的效果。所以,与马泽纳尔和克莱姆的这些例子不同,我的分析表明,这些锯齿状涡轮通道形成的“无吸力侧的凹沟槽”非常有利。
    水平轴

 


    用这类发动机的水平轴型号时,需要补充一些部件和细节来实现设计。这种配置是一种有趣的改变,可以用图07.05.15所示的形式。这里,锥形壁KW(以灰色阴影显示),涡轮机T和涡轮入口TE与那些已经讨论过的类似。然而在出口A,现在水降下(如蓝点所示)通过充气区(浅黄色阴影)进入储水器。如前例所示,在出口处安装有安全阀B(以黄色显示),用于控制流量。
    水流入回流罐R(浅蓝阴影)。 从那里,它通过泵P(显示为绿色阴影)和螺旋导管C被引导到入口E。这个入口导管被配置成斜线,使得水以涡轮机运行的所需角度进入锥形壳体壁和涡轮锥体之间的空间。
    泵在水箱中安装的位置相当低,因为它仅用于启动静止状态的涡轮机。一旦涡轮机运转,涡轮就产生足够的吸力去维持水流量而无需施加任何外部动力。涡轮运行时,水泵只是空转,锥形涡轮机内部的水的旋转而产生的吸力导致水流旋转。实际上可以通过驱动泵来提高涡轮机的转速,从而增加通过涡轮机的质量的流量。
    原则上,任何泵都可以用在这个位置上。在这个例子中,原理图显示了有其偏心轴和径向移动泵叶片PS的“滑阀泵”P(以深绿色显示)。这种泵的优点在于,它有一个精确已知容积容纳于其缸室中,而每次旋转期都输送确切的量。因此,泵浦的量与泵的转速成正比。
    少施工量
    这种具有水平轴的涡轮发动机可以安装在车辆中,以提供通过标准离合器和齿轮传动装置的机械驱动。另一方面,由于电力有许多不同的用途,这种发动机可以便宜地用于驱动发电机。这种配置产生的电力可以很容易地用于为泵及其控制装置供电。请注意,用垂直轴涡轮机也可以很容易地实现发电。
    一般而言,我们倾向于认为需要更大的吞吐量才能产生更高水平的性能。然而,这里的性能是基于离心力和向心加速度的,而且因为它们与半径成反比,通常的想法是性能随着尺寸的增加而增加,但并不适用。在任何给定的速度下,小半径下的离心力比大半径下的大得多,并且在较小的涡轮机中垂直提升成分也相应地更强。

 


    图07.05.16所示的涡轮机T有一个仅为18厘米的出口层半径。壳体KW的锥形内表面(显示为灰色)以直线角度下行至螺旋状入口区E。水从涡轮机的顶部通过出口A流出,并通过回流管R向下流回。这个回流呈螺旋状向下卷绕并进入泵P(绿色阴影),泵通过导管C将其推回进入涡轮机底部的螺旋状入口。此处显示水路通过涡轮和后续的以浅蓝阴影显示的回流管,而泵和涡轮机入口内的水路以深蓝阴影显示。
    这个示意图所示的泵是一种叶轮型泵,它的运行方式与上述的滑阀泵类似,即,泵的每次旋转表示已知体积的水的通过量。这种涡轮机由泵的旋转控制。当泵静止时,其操作与截止阀几乎相同。另外,由锥形壁处的流动产生的吸力导致通过入口返回到泵。当涡轮机运转时,泵实际上起着“调节器”的作用,其不需要太多的能量输入。
    涡轮机的所有内部空间也可以充水——包括出口A处的区域,从而产生完全闭合的水路。涡轮机的这种设计也可以配置成水平轴。另外,这种组合运动的一般原理可应用于涡轮机设计的大多数变体。
    不可能?
    我们现在讨论经常问到的问题,即“为什么这台机器可以工作?”。 毫无疑问,当以每分钟高转速旋转时,一公斤的质量会在缸体周围的内壁上产生大量的压力。考虑锥形内壁,毫无疑问,大量的水流会向外从狭窄的半径向更宽的半径挤压。而且,无疑,事实上这个流体可以通过涡轮叶片产生作为副作用的机械转动动量。需要通过实验来确定的是涡轮锥体和壳体锥形内壁之间的最佳能量汲取和距离。绝对肯定的是,涡轮机将不需要产生的全部动能来为自己提供动力。
    由于水具有“粘性稠度”,任何沿锥形壁的流体都会对其下方的水产生吸力效应。 这意味着流量压就像流量吸力,因此产生一个封闭的流动回路。回流应该构成最低程序的摩擦损失,并应该是“中性力”,无需能量输入而起到所需的作用。重要的是,被导至窄半径入口的水不会抗拒离心力运行涡轮机。
    应用这些设计参数时,可能产生一个具有过剩能量的稳定巡回的流体。水(具有相当重量)的“瀑布”的动态压被转换成机械转动动量,并且于此之后,水必须以“能量中性”的方式继续其流动,因为它被引导向内到入口区。在上述运动原理如何运作的例子中给出了各种结构测量。然而,应该认识到,这些测量只是作为所涉及原理的一个例证,当这种类型的涡轮机正在构建时,可以用多种替代规格。以下设计也说明了一个有效工作的设计。
    出口和水缸

 


    图07.05.17中显示了具有作为锥体的一部分的齿状涡轮叶片TS的水平轴涡轮机T。涡轮机的主锥体通过涡轮机入口部分TE延伸。与这些表面相对的是锥形壳体壁KW(以灰色显示)的空心锥体,并且它连接到主壳体G(也显示为灰色阴影)。水(以浅蓝色显示)以旋转运动在这些表面之间流动。这种物理结构和运行运动与前面的例子相同。
    在前面的施工示例中,有人建议沿着侧锥壁的流体在刚从涡轮机锥体离开前被导入到涡轮机凹槽中。要让它有效,出口区必须有足够的流量。在这一点上,只有实际实验才能确定多少百分比的自由流动水引导进入到涡轮槽中是最有效的。例如,该图显示了出口A的设计,其中锥形壁处所有的水都可以自由流出。这里,锥脊产生平滑弯曲的水流穿过涡轮锥表面。
    这个设计中,显示一个新的结构元件为环绕涡轮锥体上缘的环形B。水切向地进入这个“圆形管”,并大约180度掉头。此前,所示水以约60度的角度离开出水口,所以水将以螺旋轨迹进入这个管道。无论进入的角度是多少,水会由于自身运动产生离心力而切线地离开“圆形半管”(因此,如这里的图所示,它将向右侧移动)。
    像这种急遽重定向,通常产生具有相应的主要摩擦损失的湍流。这是因为在任何普通的管道折弯中,弯曲周围的内部流动路径比弯曲周围的外部流动路径短得多。但是,在这种情况下,没有任何一个这样的狭窄弯曲的内部——而且水在流动时,水在圆柱形运动中保持旋转。在这些水缸内,不同半径和不同转向速度的流动层在没有摩擦的情况下保持相抵。这种“全方位”的管道使水在其内部旋转,起着像滚珠轴承那样的作用,因此出口的水流重新导向入口的水实现了最小的摩擦损失。
    轴向回流
    锥形内壁KW(灰色阴影)需要用道钉C(所为示深蓝色)连接到外壳G的外部(也用灰色阴影表示)。回流管道一直绕着涡轮机定位,而它有着一个环形的横截面。该导管中的水以大约60度的旋转角度流动,因此这些横梁应当造形成鳍状物,将流体推向约75度的更大角度的流体——向右。
    环形回流导管D(浅蓝色)的截面相对较大,所以其表面处的摩擦很小。在导管中的水向右运动相对较慢。这个区域代表了水流的“缓冲区”,因为那里的水可以向右移动,随着水的流动而调整旋转速度。
    这里另一个新结构元件是鳍片E(显示为深蓝色),功能类似于定子。与前面的例子不同,这里的水流被定向到一个直的轴向流动(从左到右没有任何旋转)。回流管D中,水或多或少仍以螺旋状的轨道运动。因此,鳍片E的左端应该是圆的,以避免任何摩擦损失,而这些鳍片的右边缘应该锋利地结束。
    不像横梁C很少,横梁E应该装了大约12到18个。导管的截面积变小,因此水会相应地加速。不像之前截面积的放大,这种窄化不会影响阻力。现在水由这些鳍片E与系统轴线平行地被引导。水在那里不会围绕系统轴线旋转,因此没有任何系统轴线的离心力径向向外作用。
    向心回流
    像一路围绕运行的环形B,我们现在有了环形F(浅蓝色阴影)。水切向地进入这个环,径向向内流向系统轴线,然后经过导管H(深蓝色阴影)离开这个环流向涡轮锥体。像在环形B内——这里同样——环形F中的水流是旋转的,这里再次发生相对急遽的重定向而无明显的摩擦损失,实际上就像滚珠轴承。
    随着水的移动,任何时候其离心力都被导到壁上,与壁成直角。由于这个离心力的方向,水沿切线向内的方向从环形F流出。环形进一步向内走,其体积减少,但随着它接近导管H,它会进一步打开,允许运动有额外的补充的空间。从而,水在系统轴线处被向内引导到较小半径处,而这个运动并不与在系统轴线的径向离心力的方向相反。
    现在环形F的水以轴向方向朝涡轮机入口运行。但是,入口的水在到达入口时,需要绕系统轴线旋转,以便产生必要的离心力。因此,水要以约30度的角度通过涡轮入口进入涡轮锥体和内壁之间的空间。那个流体的重定向,(向内并朝向图的右侧)通过导管H实现流动成为旋转流体。鳍安装在这部分,将来自环形F的水向内径向引导。这些鳍片向系统旋转方向上轻微弯曲,因此水通过略微的角度偏转引向涡轮机入口E,以所需的30度角结束。
    泵和控制
    水到达涡轮入口区域前,会流经泵P(绿色阴影)。其泵叶PS(深蓝色)与前面提到的鳍片成直角配置,以产生与涡轮机旋转方向相反的60度角。正常运行时,该泵在那个斜线流体内“空转”。锥形壁处的水的吸入通过泵斜向地回到导管H,并从那里径向进入环形F,因此到其入口E
    因此,基于沿锥壁导致的推力,水被从涡轮机出口A推入回流管D。另一方面,由于闭合回路内的总的流量,水被拖入涡轮入口E。因为鳍片E和环形F以及鳍片H的第一部分内的水,不绕系统轴旋转,所以没有离心力妨碍径向向内的运动。所以这种水的重定向表现为对流动几乎没有阻力。
    泵具有重要的控制功能。正常运行时,泵转速与水流速度相同。如果需要更高的性能,那么泵将加电而加速水流,加速水射流供给涡轮入口,从而立即提高推力。
    或者,如果泵的转速降低,则进水射流效率降低,离心力减小,降低了涡轮机的性能。如果泵完全停止,则水逆向流入涡轮机,从而将转动动量降低到零。
    因此,这种泵实际是一种“控制”装置,它启动系统,控制其运行模式,应付简单的额外性能要求,并可用于使系统停止运行。请允许我再次指出,如果系统不过载,系统是自动加速的。确定涡轮机的最大转速并防止超过这个值是至关重要的。让我再次指出,这份文档只提供了这类机器的一般设计所需的理论思考,然而,对于实际生产或使用任何这类机器所涉及的任何风险,所有责任仅仅与建造或操作它们的人有关。
    紧凑和完善
    这里描述的类型涡轮机可具有以下尺寸:一个外径约60厘米的缸体。涡轮出口半径在18.5厘米到20厘米之间,横截面积约为180平方厘米。如果水以6米/秒的速度轴向排出,则质量吞吐量将为每秒约100千克(15厘米直径管和100升/秒的水流量——约20公里/小时)。涡轮机入口处的泵叶片半径在10厘米至15厘米之间,截面积约为360平方厘米,产生的轴向水流为3.5米/秒。这种吞吐量是通过仅600转/分钟的转速实现的。
    任何人都可以通过计算来估算这款紧凑型发动机的性能。与其它已知机器不同,它不同于任何已有的其它设计,这种“离心推力发动机”利用这些巨大的离心力,不仅产生机械转动动量,而且还自动产生持续、稳定的工作介质的循环。
    当然,这些一般的设计原则需要进行优化,直到完美设计的版本在商业上可用。目前在车辆中使用的所有内燃机都有可能被这种零消耗的发动机所取代,当然,这种涡轮设计也可以满足其它各种动力要求。

约瑟夫•帕普的惰性气体发动机转换
  匈牙利人约瑟夫•帕普(Josef Papp)发明了一种不寻常的引擎系统,这个系统真的显得非常接近“无燃料”。他的设计修改了现有的汽车引擎是在一个不变的气体量上运行的。即是说,引擎没有进气口和排气口,因此,没有进气或排气阀。引擎气缸中容纳的混合气体的原子序数均在19以下,具体来说有:容积36%的氦,26%的氖,17%的氩,13%的氪和8%的氙。控制系统使所容纳的气体膨胀推动活塞下到气缸底部,然后收缩回吸活塞上到汽缸顶部。这有效地把引擎转换成每个气缸每旋转一次有两个动力行程的一个单冲程版本。
  引擎中使用了少量的放射性物质,而我见过有人建议要对引擎应进行甄别,以保护用户免受辐射。我不知道这是否正确,但如果是,它表明能源转换的确正在发生。在引擎本身中的少量放射性物质会造成任何重大的辐射似乎是最不可能的。专利把材料描述为“低能级”的,对我来说这表明材料不会比一度用来涂在钟表上的指针上的磷光漆更危险。
  恰当的引擎的气缸数必须是偶数,因为它们可以成对运行。约瑟夫的第一个原型机是一个4缸、90匹马力的沃尔沃发动机。他除去了进气和排气组件,并用他自己设计的发动机头来取代。在一个封闭的房间里的35分钟测试期间,发动机在每分钟4,000转下产生了一个恒定的300马力的输出。运行引擎所需的电功率是由标准的机动同步发动机产生的,它同时还能给汽车电池充电。有趣的是,这种类型的发动机,排放是零污染的(除了热),而且还能在水下运行。
  约瑟夫,绘图员和前飞行员,在1957年从匈牙利移民到加拿大定居,直至1989年4月去世为止。有确凿的证据表明约瑟夫做了一台100马力(75千瓦)发动机,那是用混合的惰性气体(或“稀有气体”)做“燃料”的。因为没有排气装置或冷却系统,它有着巨大的扭矩,即使是在低转速(在一个认证测试中,只有726转/分时扭矩达到776尺磅)。数十名有着工科工程专业背景的工程师、科学家、投资者和联邦鉴定人在一间封闭的房间里看发动机运行了数小时。发动机不可能使用了化石燃料。绝对没有任何排气,也看不到任何排气装置。引擎运转在低温下,其表面温度约为60°C (140°F) ,当时有几个可靠的观察员可以见证。所有这些人开始对发动机的性能表示信服了。他们都没找到任何骗局或恶作剧的蛛丝马迹。在美国继续进行的研究(完全由帕普独立进行的)令人信服地证明以不同方式电触发惰性气体,确实可以爆发出异乎寻常的爆破力和能量释放、熔化金属部件,并以巨大的压力脉冲推动活塞。执行这项工作或对此做出评估的人,都是些经验丰富的等离子物理学家。当代的实验室作业已经证实了可以使惰性气体爆炸。
  1968年10月27日在加利福尼亚州沙漠里的一个演示中,天合航空航天公司(TRW aerospace corporation)的高层管理人员代表塞西尔•鲍姆加和其他目击证人目睹了其中一个发动机气缸的爆炸。众目睽睽之下,使用一个皮下注射针头只把几立方厘米的惰性气体混合物注入了气缸。当气体被电触发,厚厚的气缸钢壁以一种戏剧性的方式爆裂开来。海军水下作战实验室的观察员威廉•怀特、埃德蒙•凯里格和詹姆斯•格林事先已经密封了缸室,使得帕普或其他人无法插入爆炸物去愚弄人。在1983年,对帕普的一个引擎进行了独立的认证测试。约瑟夫•帕普为他的工艺流程和引擎发布了三项美国专利:
  1972年8月1日的美国3680431专利“产生爆炸力的方法和手段”,于此他描述了一般性质的惰性气体混合物必须产生爆炸释放能量。他还建议了几种可能涉及的触发源。看来帕普在这里并没有充分披露细节,但无疑其他人研究过这个专利并遵循其要点,已经能够在惰性气体里获得炸药爆轰。
  1972年6月20日的美国3,670,494专利“转换原子能为动能的方法和手段”和
  1984年1月31日美国4,428,193专利“用于从燃料萃取有用功的惰性气体燃料、燃料制备装置和系统”。该专利在这里显示得非常详尽,并提供了有关建造和运行这种类型的发动机的信息。它还给出了用于生产所需气体最佳混合物的装置的相当详细的信息。
  在写作本文的时候,一个基于网络的视频是帕普的一台运行在试验台上的原型引擎,可以在这里看到


        

        虽然不得不说多年前拍摄的许多剪辑的质量非常差的。这个视频特别有趣之处在于某些演示中包括在用一个透明的汽缸的情况下来显示能量爆炸。一帧一帧地播放原始视频,显示能量的展开即在气缸内,也在气缸外,这似乎暗示涉及到了零点能量场。近来一个一直与我有联系的人,他曾参加过帕普所做的一些发动机的演示,他保证事实上运行的引擎完全如描述的那样。帕普引擎的其它视频在 http://www.pappengine.com/videos.htm
  附录中有完整的帕普美国专利4,428,193。


  约瑟夫生前打算使他的引擎设计进入商业化生产,主要是由于既得利益者的反对。然而,他的设计原理却由约翰•罗纳和艾克•比格拉里所吸收并加以改进了。
  爱荷华州的等离子尔格公司(PlasmERG Inc)的各项专利申请的题目是“等离子跃迁工艺”。约翰•罗纳在2008年创办了这家公司,以此为工具去传播、开发和许可其他的发动机制造商使用这种技术为自己所用。这个原始工艺运行于1982年,原称为“帕普引擎”,后来丢失了,直到约翰和他的伙伴艾克比格拉里重新发现了它,并把现代科学应用于这个系统,去解释该工艺,还提交了他们的专利,目前待批。原工艺基于已故约瑟夫•帕普的最初的、已经期满的专利信息。约翰•罗纳,著名的新产品设计工程师,最初于1979年由他的兄弟罗伯特联络他,为帕普设计过的控制器设计了一个示意图。可惜的是,约翰正忙于其它几个项目,所以他把它转给了他的兄弟汤姆。
  
  等离子尔格公司为自有品牌设备制造商设计了两种发动机。一种是对置二缸120立方英寸发动机,约为300匹马力。另一种是6缸360立方英寸发动机,能够产生约1500马力。这些发动机是与在加拿大的姐妹公司合作开发的。约翰•罗纳私人为这个开发提供了全额投资。随着公司过渡到制造,他们正在通过股票投资交易寻求投资伙伴。他们的第一个商业化生产厂将耗资约1000万美元。
  另一个策略是为现有的汽车和卡车的发动机制造商创建许可证,直到他们能够为他们自己产品提供资金。目前的计划是在不发达的国家提供500至1000个抽水和发电的“人道主义”试验基地。这应该可以为产品的理解和专利的完成赢得所需要的时间。
  发动机的预计运行时间从仅充一次惰性气体连续运行超过3个月后再重新充气的成本不到50美元。约翰强调等离子尔格公司发动机不是(就像原来的帕普引擎也不是)“脉冲等离子体发动机”。并非像有些人认为的那样,等离子并不会被保留和“脉冲”。实际情况是,等离子体在每个动力冲程中反复产生,然后在每个反冲程时返回到衡稳态气体,由此而谓之“等离子跃迁”。
  用于膨胀的初始功率和等离子体的创建,是通过一个有限的“混沌”裂变事件的副作用所伴随的聚变事件导致“等离子跃迁”而产生的,这个过程就发生在一个密封的2冲程曲轴发动机内。
  同时有两种等离子跃迁使这台发动机产生功率。第一种是自然闪电,使用几乎相同的等离子跃迁过程;而第二种是蒸汽,它在转速事件特征方面提供的相同的扭矩。在普通内燃机发动机运行中,没有什么能够与这两种过程相媲美的。等离子尔格发动机操作的最关键部分是电子控制系统(ECS),由以下要素组成:
  可编程微型计算机;; 
  射频功率发生器; 
  高压火花线圈启动驱动器; 
  各种电磁线圈电压开关为所有汽缸或反应室电磁线圈提供基电压 (静止) 或可变电压(发动机速度); 
  常开直流 控制器对12伏直流转换器;
  发动机转速直流电压(加速器)对程控可变电压直流转换器; 
  交互控制器通讯端口; 
  仪表支承作为用户面板和操作端口的,接收的用户构成命令不限于运行、启动、气门位置、保持速度、制动、紧急制动、各种发动机输入以及燃料箱信息。
  等离子尔格的网站在http://plasmerg.com/ ,不过需要用浏览器才能恰当显示,如果用火狐浏览器应付造成很严重的显示问题。
  约翰•罗纳的专利申请美国2011/0113772 A1,标题为“等离子跃迁工艺发动机”的文档可以从www.freepatentsonline.com 或 www.free-energy-info.com下载,它显示了一台作为运行范例的2冲程发动机:

 

罗伯特•布里特惰性气体发动机
  罗伯特•布里特(Robert Britt)设计了一台与约瑟夫•帕普的非常类似的引擎,而且他还因一台引擎用惰性气体运行而荣获了美国专利。威廉•林恩认为这台发动机可能是对雪佛莱“蒙扎”6缸发动机或大众汽车4缸发动机的复制。缸盖被移去,而新的浇涛缸盖用的是铜铅合金,是用于汽车内饰件的“伪铬”。这种合金含有铝、锡、锌以及可能还有锑,特别适合作为腔室内部抛光成高反射率的专利规格。
  附录中有罗伯特•布里特美国专利3,977,191的完整拷贝。

海因里希·克劳斯特曼的空气等离子引擎

    约瑟夫·帕普(Josef Papp)和罗伯特·布里特(Robert Britt)都规定用惰性气体运行,但海因里希·克劳斯特曼(Heinrich Klostermann)指出,普通空气就够了。这里是他的视频:



    他的专利是:
美国专利7,076,950 2006年7月18日  发明人:海因里希·克劳斯特曼
使用不可燃气体的内爆引擎和发电机
    摘要
    一种内爆引擎和发电机,具有一个燃烧室,一个构成该室一个壁的可移动构件,气密密封在该燃烧室内的不可燃气体装料,用于以爆炸方式重复点燃气体去驱动从最小容积位置到最大容积位置的装置,用于将可移动构件从最大容积位置返回到最小容积位置的装置,该可动构件该可动构件的装置,以及连接到可移动构件以提供电能响应气体爆炸的装置。在一个公开的实施例中,可移动构件是连接到曲轴的活塞,并且它通过曲轴上的飞轮返回到最小容积的位置。在另一个实施例中,两个活塞在全气密密封室中背靠背连接,以防止爆炸气体的损失。在一个实施例中,电能由连接到曲轴的发电机产生,并且在另一个实施例中,它由位于靠近与活塞一起移动的磁体的线圈产生。

    其它参考文献:
    美国新罕布什尔州,康科德公司新能源基金会,卷标9,51号,2003年9月/10月,无限能源,莫洛夫等。
    描述
    本发明背景
    1.发明领域
    本发明一般涉及发动机和发电机——而更具体地说,涉及到一种使用不可燃气体的内爆发动机和发电机。

    2.相关技术
    内爆引擎原则上与内燃机类似——除了它用的是不可燃气体——例如空气、氧气、氮气或惰性气体来代替在内燃机中使用的可燃气体。运行前,用于运行内爆发动机的气体被置于发动机的燃烧室中,而且这个室是气密密封的。运行期间,燃烧室中的气体被反复压缩、离子化、爆炸性膨胀和收缩去一忍运动活塞或转子或其它可移动装置,以将动能转换为机械能或电能。一旦气体已经装载到燃烧室中,引擎可以待续运行一段时间而无需补充燃料。在每个运行周期不需要燃料吸入——如在内燃机中,并且没有排气装置。现有技术的内爆引擎的范例可在美国专利号3,670,494和4,428,193中找到。
    本发明目的和概述
    一般来说,本发明的目的是提供一种新的和改进的内爆引擎和发电机。本发明的另一个目的是提供一种具有上述特征的内爆引擎和发电机,它克服了此前的发动机和发电机才有的限制和缺点。根据本发明,通过提供一种内爆引擎和发电机来实现这些和其它目的,它具有一个燃烧室,一个构成该室一个壁的可移动构件,气密密封在该燃烧室内的非爆炸性气体的装料,用于以爆炸方式重复点燃气体去驱动从最小容积位置到最大容积位置的装置,用于将可移动构件从最大容积位置返回到最小容积位置的装置,该可动构件该可动构件的装置,以及连接到可移动构件以提供电能响应气体爆炸的装置。在一个公开的实施例中,可移动构件是连接到曲轴的活塞,并且它通过曲轴上的飞轮返回到最小容积的位置。在另一个实施例中,两个活塞在全气密密封室中背靠背连接,以防止爆炸气体的损失。在一个实施例中,电能由连接到曲轴的发电机产生,并且在另一个实施例中,它由位于靠近与活塞一起移动的磁体的线圈产生。
    图示简介


    图.1是根据本发明的内爆引擎和发电机的一个实施例的俯视图。

    图.2是沿图.12-2线的剖视图。

    图.3是沿图.2中的3-3线截取的截面图。

    图.4图.1的实施例的电路图。

    图.5是结合本发明的内爆引擎和发电机的另一个实施例的中心线剖视图。

    图.6A图.6B是沿图.5中的6A-6A线和6B-6B线截取的横截面图。

    图.7图.8图.1图.5的实施例中的气体加载口的阀和阀塞组件的放大的中线剖视图。
    详述

 

 

    如图.1图.3所示,引擎11包括气缸13中的活塞12,以环14提供活塞和气缸内壁之间的气密密封。气缸的上部或上部末端由端板或头16密封,并且在气缸头和活塞之间形成燃烧室17。在气缸头中形成用于将气体引入燃烧室中的进气口18,而气体通过入口的接纳由阀组件19控制。活塞通过连杆22连接到曲轴21,而曲轴包括配重或飞轮23。运行中,活塞通过室中的气体的爆炸被向下驱动,然后通过存储在飞轮中的能量返回到点火位置。气缸13的下端由曲轴箱24封闭。曲轴通过联轴器28连接到位于曲轴箱外部的发电机27的轴26。如下文中更充分讨论的,发电机也可以被驱动作为一台马达用于起动引擎。
    所示实施例中,阀组件19是单向止回阀,它让气体进入但不通过进气口18流出燃烧室。阀组件在图.7显示得更详细,还包括主体或具有轴向孔或通道32的衬套31。阀身内端攻有到端口中的螺纹,而帽33螺纹连接到主体的增大的外端部。帽包括通道34,那个通道和通道32之间的连通由球36控制,它被收纳在盖内侧上的座37中。球通过弹簧38被推向紧靠着座的关闭位置,它被限制在球和阀体内端的肩部39之间。垫圈41在主体的外部部分和头部之间提供一个气密密封。
    安装在头部中的电极用于点燃燃烧室内的气体。高频电极43置于室的轴向位置,并连接到射频发生器44,用于电离气体以形成等离子体。电极46-49绕电极43间隔,以电极46连接到火花线圈51的次级绕组50,而电极47-49连接到电容器52。接触销53从与电极43对齐的活塞的表面突出来。
    活塞12和端板或头16由诸如416级不锈钢的铁磁材料制成,而气缸13由诸如303级不锈钢的非铁材料制成。线圈54绕缸体外部放置,并与活塞磁耦合,以形成磁阻发电机。

    当活塞处于其上死点或最小容积位置时,提供装置用于检测。这个装置包括安装在曲轴21的配重或飞轮部分23上的磁体56,和安装在曲轴箱中一个静止位置中的霍尔效应开关57,并且当其接近开关时由磁体致动。
    使发电机27作为电动机起动引擎的电力由电池59提供,它在所示的实施例中安装在发电机61的控制器的壳体内。电池通过常开启动开关62连接到电动机。
    电池还为射频发生器44和为点燃室中气体的电极46-49供电,通过继电器63控制这些电极的通电。电力对射频发生器的应用通过通/断开关64控制,而继电器线圈65的通电由通/断开关以及由连接在通/断开关和继电器线圈之间的霍尔效应开关57控制。
    继电器有一个在电源和电极47-49之间切换电容器52的第一组触点66,和把火花线圈51的初级绕组68连接到电源的第二组触点67。电池由磁阻发电机在线圈54中产生的电流充电。那个线圈连接到电力整流器69的输入,而整流器的输出连接到电池。
    运行前,装载的空气通过止回阀19和进气口18被引入燃烧室。为启动引擎,通/断开关64关闭,从而激励射频发生器44和火花线圈51的初级绕组,并向电容器52施加充电电流,而启动器开关62闭合以激励作为起动电动机的发电机27。燃烧室内的气体由射频功率电离施加到电极43的以形成等离子体。
    当活塞进行其向上的冲程时,空气被压缩和加热,并朝向上死点,空气被施加到电极43的射频功率电离形成等离子体。当活塞处于或接近上死点时,霍尔效应开关57闭合,激励继电器线圈65。当继电器线圈通电时,触点66将在电容器52上积聚的电荷施加到电极47-49,而触点67打开以中断火花线圈51的初级绕组中的电流,在火花电极46和活塞上的接触销53之间产生高压放电电极46的火花和电极47-49的电流流过电离的空气而点燃空气,使其爆炸并产生一个带紫外辐射、臭氧和热的类似雷电的压力波。那个压力波驱动活塞下行,转动曲轴21和发电机27,在飞轮中存储机械能,并从发电机产生电能。
    在活塞到达其最大容积或下死点位置后,把机械能存储在飞轮中,使曲轴继续旋转,由此驱动活塞返回上死点。相同装载的空气一次又一次地被点燃一段延续的时间段,而对于任何通过活塞环损失的空气,由空气通过止回阀进入燃烧室自动补充。因此,随着活塞的下冲程,如果燃烧室内的压力下降到弹簧38设定的水平以下,则球36移离其座,让空气通过入口进入燃烧室内。上行冲程期间,燃烧室内压力把球保持紧密地抵靠着座,密封室内的空气。

    图.5的实施例包括自由活塞式发动机71,它在气缸74的相对两端有一对燃烧室7273。这个引擎与图.1的实施例的不同之处在于它没有曲轴。然而,功率产生机制是一样的,而相同的附图标记表示两个实施例中的相应元件。气缸外端由端板或头16封闭,而两个室的容积随着双端活塞组件76在气缸内来回驱动以相反或互补的方式变化。
    活塞组件包括一对活塞12,它们通过套筒77以背靠背的方式连接在一起,以环14在活塞和气缸之间提供气密密封。活塞具有中心接触销53,而每个燃烧室有一个入口18和用于电离和点燃气体的电极4346-49
    如在图.1的实施例中,活塞12和端板16是由铁磁性材料制成的,而气缸74由非铁材料——如非铁不锈钢或镀镍铝制成。套筒77由诸如铝的非铁材料制成。线圈54放置在缸体外部周围,并与活塞磁耦合以形成磁阻发电机。
    套筒77承载激励安装在气缸74外部的霍尔效应开关57的磁体56,以确定何时活塞处于或接近其上死点位置。由套筒77承载的接地触点78与气缸壁构成滑动接触,以维持活塞和接触销53处于地电势。
    活塞组件还包括一个相当大型的永磁体81,它由在活塞中间的套筒77承载。铁磁芯结构82提供磁体81和定子线圈8384之间的磁通耦合,它们位于缸的外部。
    磁芯的结构包括一对大致C形的磁芯8687,每个磁芯有一对相对短的内臂86a87a,它抵靠在气缸74的上表面和下表面上,而外臂86b87b与气缸横向隔开。紧靠气缸的内臂端部有一个与气缸外壁的凸曲率匹配的凹曲率,而线圈83、84绕磁芯外臂缠绕。磁芯由两个部分构成,有一个横跨外臂的裂口88以便于组装。
    钢叠片89嵌入在气缸壁中,与芯的短臂接触以完成磁路。叠片被密封到气缸壁中,而在一个当前优选的实施例中,它们是厚度为0.005英寸的硅钢叠片的堆叠和小于0.001英寸厚镍镀层的密封堆叠。
    定子线圈可以用作电机绕组启动发动机,并且其后用作发电机的绕组,当活塞组件在汽缸内来回振荡时产生电流。
    由于气缸是气密密封的,通过活塞环泄漏的任何气体将保留在发动机内,而不是像图.1的实施例中那样损失到外部环境中。除了空气,图.5的实施例中使用的合适的气体包括惰性气体、氧气和这些气体的混合物。


 

    把气体密封在引擎内,不必像引擎未密封时那样频繁地补充气体,而如果需要,入口18可以用图.8的栓塞组件91——而不是图.7的阀组件19关闭。或者,气源可以经由阀组件19连接到入口,用于如图.1的实施例中的室中气体的自动补充。
    栓塞组件91包括一个主体或具有填充了橡胶添入物94的中空内部93的衬套92,阀体内端旋入入口,并且帽96旋拧到主体扩大的外端上,以将添入物保留在栓塞中。垫圈97在塞体的扩大部分和端板或头16之间提供密封。
    图.5的实施例的运行和使用类似于上面有关图.1的实施例所描述的。爆炸性气体的装载通过进气口被引入燃烧室,而定子绕组8384被通电以驱动磁体81和活塞组件的其余部分在汽缸内来回运动。当每个活塞接近其上死点位置时,燃烧室内的气体被压缩,然后被电离和点燃,使得它爆炸并驱动活塞组件返回到气缸的另一端。当由活塞组件承载的磁体在芯结构中的间隙内来回移动时,它产生的交变磁通耦合到线圈8384以在发电机绕组中产生输出电流。
    本发明有许多重要的特征和优点。它可以使用爆炸性燃料混合物——例如空气、惰性气体和其它不可燃气体,可以快速膨胀和收缩多次,以将动能转化为电和/或机械功率。发动机可以有一个或多个带活塞以形成可移动壁、用于改变每个容积的燃烧室。
    运行气体被预载到室中,入口被密封,而引擎可以在相同的气体装载下长周期运行,并在不同频率下多次爆炸性扩张和收缩——如,每秒30-60个循环或更多,而无需向燃烧室内添加气体。
    在一个公开的实施例中,由于泄漏而导致的气体损失通过将引擎封装在气密密封的外壳中来防止。另一方面,燃烧室内压力下降到预定水平以下时,入口中的止回阀让室内气体自动补充。如果引擎在诸如太空或水下的环境中运行,其补充气体可能不容易获得,则气密密封是特别重要和期望的。
    本发明允许广泛的设计灵活性,并可提供容量范围从几千瓦到多兆瓦的的紧凑型电源,并可广泛用于各种各样的应用中。
    前述显而易见的是,提供了一种新的和改进的内爆引擎和发电机。虽然已经详细描述了某些目前优选的实施例,但显而易见的将是,对于那些熟悉技术的人来说,在不脱离由所附声明限定的本发明的范围的情况下,可以进行某些改变和修改。
    声明:
    本发明声明

    1.一种内爆引擎和发电机,包括一个燃烧室、一个形成室的一个壁的可移动部件、密封在燃烧室内的装载空气、一个与室连通的单向阀——如果室内压力下降到预定水平以下用于接纳增加的空气到室里,用于反复点燃室内空气以爆炸方式驱动可移动件从最小容积的位置到最大容积的位置的装置,用于使可移动件从最大容积位置返回到最小容积位置的装置,以及耦合到可移动构件用于提供电能响应空气爆炸。
    2.声明1的引擎和发电机,其可移动部件是活塞。
    3.声明2的引擎和发电机,其用于返回可移动件到最小容积位置的装置包括一个连接到活塞的曲轴上的飞轮。 
    4.声明3的引擎和发电机,其用于提供电能的装置包括连接到曲轴的发电机。 
    5.声明1的引擎和发电机,其用于将可移动件返回到最小容积位置的装置包括一个有着连接到第一指定组件的可移动部件的第二燃烧室,密封在第二个燃烧室内部的装载空气,以及以爆炸方式点燃第二室中的空气的装置。
    6.声明1引擎和发电机,包括气密密封的外壳封装的燃烧室,而防止该室的空气损失。
    7.声明1的引擎和发电机,其可移动构件是由铁磁材料焊接的,而用于提供电能的装置包括一个磁耦合到可移动构件的线圈。
    8.声明1的引擎和发电机,其用于点燃空气的装置包括用于向室施加射频能量以电离空气并形成等离子体的装置,以及用于点燃等离子体的装置。
    9.声明8的引擎和发电机,包括燃烧室内用于加热电离空气的电极。 
    10.一种内爆引擎和发电机,包括气缸、气缸内以形成可变容积的燃烧室的可移动活塞、密封在燃烧室内的装载空气、燃烧室内压力下降低于预定水平时让大气进入燃烧室内的装置、用于周期爆炸性地点燃室中空气以在最小和最大容积的位置之间驱动活塞的装置、由活塞驱动的曲轴、以及连接到曲轴用于响应活塞运动而提供电能的发电机。
    11.声明10的引擎和发电机,包括曲轴上的飞轮。 
    12.声明10的引擎和发电机,其用于点燃空气的装置包括用于施加射频能量电离空气并形成等离子体的装置,以及用于点燃等离子体的装置。
    13.声明12的引擎和发电机,包括响应活塞位置的磁致动开关,用于当活塞处于或接近最小容积位置时输送火花。
    14.声明10的引擎和发电机,其用于让大气进入燃烧室内的装置包括止回阀。
    15.声明10的引擎和发电机,其活塞是由铁磁材料焊接的,并与定位在气缸外面的线圈磁耦合。
    16.声明10的引擎和发电机,包括用于使发电机通电作为电机用于运动活塞以起动引擎的装置。
    17.一种内爆引擎和发电机,包括气缸、连接在一起的一对活塞——用于在气缸内共同运动以构成一对可变体积的燃烧室、封闭在每个燃烧室内装载的不可燃气体、用于室内压力下降到预定水平以下时让补充气体进入室内的止回阀、用于以爆炸方式交替点燃两个室中的不可燃气体以驱动最小和最大室容积位置之间的活塞的装置、耦合到活塞以与活塞一起运动的磁体、以及位于气缸外靠近磁体用于产生电能响应活塞运动的线圈。
    18.声明17的引擎和发电机,其不可燃气体选自的类由空气、惰性气体、和由此的组合。
    19.声明17的引擎和发电机,其中用于点燃每个室内气体的装置包括用于向燃烧室内施加射频能量以电离气体并形成等离子体的装置,以及用于点燃等离子体的装置。
    20.声明19的引擎和发电机,包括响应活塞位置用于当活塞处于或接近最小容积位置时点燃等离子体的开关。
    21.声明19的引擎和发电机,包括燃烧室内用于加热电离气体的电极。

迈克尔•爱斯科里的涡轮机
  1989年4月,迈克尔•爱斯科里(Michael Eskeli)对于发表在达拉斯时代先驱报上刊登的一篇文章非常恼火,该文对科学界不能及时拿不依赖于石油产品去运行的替代动力系统提出了批评。迈克尔给编辑写了一封信回应,说他拥有一项专利是不用燃料的发电机、以免费工作模式运行的热泵、以及其它相关的项目,在70年代中期就已经公布了的56项专利。
  迈克尔的确持多项专利,其中一个在第14章中有说明,是一个免费工作模式运行的不用燃料的加热器。不过,由于我不知道有任何工作原型机展示过,因此我必须建议您看待以下信息时宁可把它看成一种“理念”,而不要看成一个已经证明的事实。据我所知,在20世纪70年代,美国专利局在授予专利之前并不要求要看到一个工作原型,尤其是如果该专利相关的设备是基于公认的工程原理上的。
  然而,按照迈克尔的说法是自驱动的设备,他的声明似乎太过重要而反被忽略了,有原型或没有原型,明眼人看到就能充分理解暗示的原理,并最终能够去建造一台自驱动的设备。如果真是这样,那么我会非常感谢任何成功复制和所应用的施工方法的反馈信息。
  据我所理解的,迈克尔的自驱动设备都是热泵,其额外能量来自空气中所含热量的流入,由阳光的热效应提供。是标准的工程,但其设计可以利用这种有效能为车辆和发电机提供实用的机械输出功率。
  我能够找到的爱斯科里的专利是:
  3,650,636  旋转式气体压缩机
  3,719,434  旋转喷射式压缩机
  3,748,054  反作用式涡轮机
  3,748,057  带制冷的旋转压缩机
  3,758,223  反力式转子涡轮机
  3,761,195  压缩离心机
  3,795,461  带制冷的压缩机
  3,809,017  热量蒸汽发生器
  3,834,179  制暧制冷涡轮机
  3,854,841  涡轮机
  3,861,147  密封单转子涡轮机
  3,874,190  密封单转子涡轮机
  3,879,152  涡轮机
  3,889,471  双转子双流体涡轮机
  3,895,491  双转子涡轮机
  3,919,845  双流体单转子涡轮机
  3,926,010  旋转加热交换器
  3,931,713  回热式涡轮机
  3,933,007  压缩离心机
  3,933,008  多级热交换器
  3,937,034  气体压缩机交换器
  3,938,336  制暧制冷涡轮机
  3,939,661  功率发生器
  3,949,557  涡轮机
  3,961,485  带热增强器的涡轮机
  3,962,888  热交换器
  3,972,194  翼式热力机
  3,972,203  旋转式热交换器
  3,981,702  热交换器
  3,986,361  回热式涡轮机
  4,003,673  流体增压器
  4,005,587  带制冷和回热的旋转热交换器*
  4,012,164  再循环转子
  4,012,912  涡轮机
  4,030,856  带喷嘴转子
  4,044,824  热交换器
  4,047,392  双转子热交换器*
  4,050,253  热力机
  4,057,965  步进式供热热力机
  4,060,989  带步进式热交换器的热力机
  4,068,975  流体压缩器
  4,077,230  带制冷的旋转热交换器
  4,106,304  热力压缩机
  4,107,944  双转子热泵*
  4,107,945  热力压缩机
  4,124,993  制冷机
  4,167,371  流体压缩方法
  4,178,766  热力压缩机方法
  4,574,592  液化气受压流体热泵
  大概还有7项没有列入,否则就能达到迈克尔所说的56项专利的。我不具备专业知识去甄别当中哪些是可以自驱动的,只能通过阅读专利信息,而这方面的信息一般不会有任何提及(专利局的工作人员不相信COP>1的存在)。实际上,这些专利当中的任何一项都有可能印证迈克尔的描述,所以我选择下列专利在这里重现:
  4,107,944  双转子热泵(接下来的有4,005,587和4,047,392)
  4,012,912  涡轮机,和
  3,931,713  回热式涡轮机

美国专利 4,107,944     1978年8月22日       发明人:迈克尔•爱斯科里    
双转子热泵


  摘要
  通过由转子携带的、在通道内循环的工作流体而制热和制冷的方法和装置来压缩工作流体,并从散热热交换器里的工作流体里除去热,又在供热热交换器里的工作流体增加热,所有这一切都在转子内执行的。工作流体是密封在其中的,可能是合适的气体,例如氮。工作流体热交换器还在转子内的两个工作流体流之间提供热交换。在一个配置中,这个装置用了两个转子,两个都旋转,以一种交替的配置,其中一个转子可以保持静止。应用范围包括空调和采暖气的应用。
  美国专利文献:
  2,490,064  热力机                    1949年12月   柯尔斯曼(Kollsman) 
  2,490,065  热力机                    1949年12月   柯尔斯曼(Kollsman) 
  2,520,729  生产热能的机器                1950年8月        柯尔斯曼(Kollsman) 
  2,597,249  热力引擎                     1952年5月           柯尔斯曼(Kollsman)
  3,470,704  热力学仪器和方法              1969年10月   坎托(Kantor)
  3,834,179  带制热和制冷的涡轮机            1974年           爱斯科里(Eskeli)
  3,861,147  密封的单转子涡轮机             1975年             爱斯科里(Eskeli)
  3,889,471  双转子双流体涡轮机             1975年          爱斯科里(Eskeli)
  3,895,491  双转子涡轮机                      1975年          爱斯科里(Eskeli)
  3,919,845  双流体单转子涡轮机                1975年          爱斯科里(Eskeli)
  3,931,713  回热式涡轮机                 1976年          爱斯科里(Eskeli)
  4,005,587  带制冷和回热的旋转热交换器     1977年2月          爱斯科里(Eskeli)
  4,044,824  热交换器                 1977年8月        爱斯科里(Eskeli)
  参照相关申请
  这个申请是归档于1973年10月的“双转子热交换器”的延续部分,序列号为407,665,现美国专利号为4,047,392。
  这个申请还是归档于1975年6月30日的“热泵”的延续部分,序列号为591,881,现已被放弃。 
  而这个申请又是归档于1975年10月1日的“带制冷和制热的旋转热交换器”的延续部分,序列号为618,456,现美国专利号为4,005,587。
  发明的背景
  本发明一般是关于这样的一种设备,以封闭在离心转子的工作流体作为中间流体去传输热,使得热传输从较低的温度到较高的温度。
  热泵在过去已为公众所熟知,但非常复杂和昂贵,并通常使用蒸发和冷凝的工作流体,从而导致效率欠佳,并因此能量消耗很高。
  发明摘要
  本发明的目的是提供这样一种装置,即创建成本低而热效率高,从而减少运行的所需功率的成本。本发明的另一个目的是提供这样一种装置和工艺,其中通常发生在轴承及密封件由于摩擦产生的损失被施加到工作流体用于循环,从而有效消除了由于这种摩擦的损失而带来的功率损耗。此外,本发明的一个目的是使转子带有一个工作流体热交换器去降低转子所需的速度。
  示图简要说明

  图. 1 是设备的剖视图。


  图. 2 是设备的端视图。


  图. 3 是该设备的另一种形式的轴向剖面。
  优选实施的描述 

  图.1显示的是设备的轴向截面;这里面10是底座;11是第一转子;12是第二转子;13是密封圈;而14是轴承15的轴承座;16是第二转子的液道;17是工作流体的开口处,它可以是一个喷嘴;18是第一热交换器,用于工作流体的散热;19是第一传热流体管;20是工作流体热交换器,在此实例中用金属板成形为波纹状;21为导叶;22是用于给工作流体供热的热交换器;23是支承轴24的轴承座;2526是第二传热流体的入口和出口;2728是第一传热流体的入口和出口;而29是外缘通道里的导叶。


  图.2图.1设备的端视图。这里面10是底座,11是第一转子,17是流体开口,16是第二转子的带导叶的流体通道,30表示旋转方向,24是第一转子轴,而21是导叶。 

  图.3的转子配置不同,但起的作用是一样的,近似于图.1中的设备。这里40 是第一转子;41用于第一流体的散热的第一热交换器;42是第一转子轴;4344是第一传热流体的出口和入口;45是导管;46是工作流体热交换器;47是流体开口,此处可以是一个喷嘴;48是第二转子;49是第二热交换器,用于给工作流体增热;50是轴承和密封圈;51是第二转子轴;5253是第二传热流体的入口和出口。
  在运行时,转子旋转而转子腔充满了适合的工作流体,这通常是一种气体,例如氮气、空气或其它气体或蒸气物。参照图.1,第二转子的旋转通常比第一转子快,工作流体在通道16内被离心力压缩,而在某种程度上在第一转子内,在热交换器18中热量被移走后,这种热是通过第一传热流体被输送出设备的。工作流体然后沿着外缘通道29传送,并在热交换器20里释放热,然后在导叶21中流体反离心力膨涨,再在热交换器22中增热到工作流体。膨胀后,工作流体沿着中间通道传送,并从热交换器20吸收热量,从而完成其工作周期。 
  图.3装置的运行是类似的,除了第二转子旋转通常比第一转子慢,并且如果需要的话,第二转子是可以保持静止的。请注意,如果第二转子保持静止,你就可以用脏水作为第二传热流体;通常情况下,在旋转的热交换器中,传热流体必须没有固体,它将由于离心力而聚集在热交换器中,并堵塞热交换器,而通过用固定的热交换器,就可以使用普通水,例如来自冷却塔的水。
  在图.1的设备中,输入功率通常是给第二转子的,而第一转子可自由旋转。在这种用法中,要选择转子的直径、连同轴承中的摩擦损失,以规定两个转子之间所需的速差。随着第二转子转得更快,有必要力求工作流体保持循环。或者,通过在两个转子之间——就像齿轮箱——利用功率传输维持速差。在图.3的设备中,第二转子速度比第一转子的慢,而这里转子的直径是合适的,第二转子可以保持静止,提供工作流体力求的循环。
  工作流体的热交换器2046,采用离心力和不同的气体密度来在两个工作流体流之间获得热交换。外缘通道里的热气较轻,而热交换器褶皱之间的较冷的气体变冷,从而冷气体由于离心力而被较轻的气体取代。同样,在中间通道,中间的冷气体取代了褶皱之间的热气体。热交换器20可用其它类型的热交换器,包括导热管、片状的金属盘、和充有液体的翼形管。 
  如果需要的话,转子可以封装进一个真空罐中,以减少在转子外表面上的摩擦。工作流体热交换器20的使用将减少所需的转子速度,去获得两种传热流体之间所需的温差,然后在转子上降低摩擦损失,这可能使真空罐成为不必要的。 
  本装置可以做各种修改,并使用不同类型的热交换器。此外,工作流体的径向通道可以弯向不同方向,一种是在图.2所示21的坡面作为导叶。通过使用导叶斜坡和倾斜的通道,你可以调整工作流体和转子之间的变工量。喷嘴47通常定位成向后排放,以在第一转子上产生一定的转矩,而类似的喷嘴也可用在图.1所示设备的通道21中。另外,如果需要的话,图.1的热交换器22可以安装在一个固定的部件上,就像图.3所示的方式,而如果需要的话,热交换器18可被安装在转子12内。设备的各种部件是可以根据需要互换的。
  声明
  1. 在一台热泵里,其中可压缩的工作流体在第一流体通道内是径向地向外循环的,第一通道是包含在第一组件里的,而在第二流体通道内的径向内向是向着旋转的中心的,第二通道至少包含有第一和第二组件;第一和第二组件为同轴配置,其中至少有一个是以轴支承着旋转的; 
  第一和第二径向工作流体通道在它们各自的向外的端口通过一个外侧通道相通连接;而在它们各自的向内端口则通过一个内侧通道;径向的、外侧的和内侧的通道形成一个闭环,至少部分地延伸通过两个组件;工作流体适用于通过闭环进行循环;在伴有温度增加的闭环内对工作流体的压缩手段是通过离心力;用于冷却压缩后的工作流体的第一热交换手段的执行是通过组件之一;第二热交换装置通过组件之一执行;在内侧和外侧通道内的工作流体之间的回热热交换,和第三热交换装置是通过上述用于加热工作流体的组件执行的,这要在内侧和外侧通道内的工作流体之间进行了热交换后。
  2. 声明1的热泵中,其中第一传热流体在第一热交换装置内的循环的散热,是通过第一热交换流体进入和离开组件的旋转中心附近的导管而进行的。
  3. 声明1的热泵中,其中第二传热流体在第三热交换装置内的循环是通过进入和离开组件的旋转中心附近的导管而进行的。
  4. 声明1的热泵中,其中两个组件都是转子。
  5. 声明4的热泵中,其中的两个转子以不同的角速度旋转。
  6. 声明1的热泵中,其中至少有一个组件是转子。
  7. 声明6的热泵中,其中第二热交换装置包括多重褶皱。
  8. 声明7的热泵中,其中第二热交换装置的配置如下。

美国专利4,012,912        1977年3月22日          发明人:迈克尔•爱斯科里
涡轮机

  摘要
  作为生成功率的一种方法和设备,其中在向外延伸的转子通道内的工作流体被压缩,然后向内进入到其它转子通道,其间伴随着膨胀和减速,通过流体减速作功。热量可以被添加到靠近转子外缘的工作流体中,而在封闭的转子内,膨涨后工作流体的热被除去。还可以用一台回热器,安装在转子上,在工作流体的两道流之间交换热量。减速期间,工作流体通道向后弯曲,尽管作为加速的工作流体通道通常是径向的。工作流体即可以是液体,也可以是气体,而加热流体和冷却流体也同样即可以是液体,也可以是气体。 
  美国专利参考:
  3,761,195  压缩离心机                              1973年9月 爱斯科里
  3,834,179  带制热和制冷的涡轮机          1974年9月 爱斯科里
  3,926,010  旋转式热交换器                      1975年12月 爱斯科里
  相关申请的参照:
  这个申请是序列号566,373、档案号4-9-75、现美国专利号3,949,557的“涡轮机”申请的延续部分。 
  发明背景
  本发明是关于一种功率发生器,其工作流体从较高能级到较低能级循环,因而产生功率。 
在我较早的美国专利第3,874,190 和 3,854,841 号中,我描述了一个封闭与开放类型涡轮机,并利用了离心设计。这些涡轮机在转子内用的是前向喷嘴,这里公开的装置中,这样的喷嘴已用其它方法所代替。 
  发明摘要
  本发明的目的是提供一个单转子离心型涡轮机级,其中的叶片或鳍翼,以恰当的外形,用于从工作流体中提取功率,使用一个开放型或闭合型的转子。
  图纸的简要说明

  图.1 是一个横截面,而

  图.2是一个封闭型转子的端视图。


  图.3 是一个横截面,而

  图.4是一个开放型转子的端视图。 

  图.5是一个即应用了封闭型转子,又应用了回热器的装置的横截面。
  优选实施的描述

  参照图.1,展示了装置的一种形式的横截面。这里转子10是由轴承1622,轴17和基座21支承的。12是供热热交换器,而15是冷却热交换器,1411是叶片或鳍翼,1819是冷却剂入口和出口,20是隔离壁,2324是加热流体入口和出口,而13是工作流体通道,用于在转子内调节工作流体流。 

  图.2图.1所示装置的端视图。这里10是转子;17是轴;19是冷却剂通道;21是支座;14 是导叶,其定位可使得它们脱离箭头25所指示的旋转方向,同时向心传送工作流体;12是加热热交换器;而15 是冷却热交换器。


  图.3中,装置的转子用了一个开式循环,于此工作流体进入和离开转子。这里,30是转子,31是处于向外延伸通道内的叶片,32是流体通道,33令工作流体内流的通道内的叶片,34是工作流体出口,35是转子轴, 36是转子内的分隔器,37是工作流体进入转子的入口。


  图.4图.3 装置的端视图;这里30是转子;35是轴;31是外行流体通道里的叶片,而在这里显示的是当转子以箭头38所示的方向旋转时,是向后折弯的。通过了孔32后,工作流体由导叶33引导向心传递,然后通过出口34离开。导叶33 如图示折弯,以其曲面背离旋转方向,使工作流体对转子部件提供推力,因为当向内通过转子中心时它会减速。


  图.5中,显示了一个带回热器的转子;而且如果需要的话,转子轴可以配置成固定的。转子50是由轴承5663以及轴57支承的。叶片51是径向的,或可以根据需要弯曲,而叶片54则弯成类似图.4的叶片3352是一个回热式热交换器,在通道5361里的工作流体流之间进行热交换。供热热交换器55和冷却热交换器62附着在轴上,使得轴可以保持静止或旋转时有别于转子50的速度。5859是用于加热流体的入口和出口点,而6465是用于冷却流体的入口和出口点,而66是一个开口。
  运行时,转子旋转,而转子内的工作流体在通道11里向外传送,并通过离心力压缩,再加速到与转子外缘相同的切线速度。在一个像图.1所示的封闭型转子中,热量被加入到靠近转子外缘的工作流体里,于是在转子中心延伸的流体通道14中的工作流体减速,这是由于通道是像图.2所示的那样背离旋转方向向后弯曲的。由于在向内延伸的通道中的工作流体的减速,由该减速相关所做的功被转移到转子,而这提供了推力和转矩去转动转子。减速和膨胀后,工作流体在热交换器15中冷却,然后转到向外延伸的通道,从而完成其工作循环。
  图.3设备操作是类似的,只是工作流体进入转子是通过外部源的开口37。对于图.3所示的装置,供热热交换器被略去;对于此设备,在入口37和出口34之间有一个压力降。热交换口器与图.1所示的类似,第12项可以用于图.3中的装置,于是,如果需要的话,工作流体的入口和出口的压力可以是相同的。
  图.5设备的操作与其它的所述设备类似。转子旋转,并通过离心力,压缩通道51内的工作流体,然后工作流体在回热式热交换器里获得热量,带着由另一个工作流体流提供的热量从设备的高温端返回。工作流体在通道54里膨涨并减速,而热量则在热交换器55中被加入。然后工作流体通过回热热交换器,接着在冷却热交换里被冷却,随后被传送进入通道51,由此完成其循环。
  所示设备的各种部件可以互换,使得装置有更多形式。正如所指出的,图.3所示装置可以提供类似于图.1中所示的热交换器,用于供热给靠近转子外缘的工作流体。此外,如果需要的话,可以在向外延伸和向内延伸的流体通道之间用图.1图.3的回热器装置。同样,如果需要的话,图.5的冷却旋管,项目62,可以淘汰,而工作流体可以从本机外供给。
  321366的开口可做成喷嘴,而喷嘴可以按需做成不同的导向。尤其是,如果需要的话,这些喷嘴可以被定位成后向切线地排放。
  图.5的回热器显示为锥形。这个锥形可以是如图所示那样的,或可以做成回热器在具有热交换器55的那一端的部分的直径小于具有热交换器62的那一端。此外,回热器可以做成是无锥度的。
  通道53 和61通常有叶片,如图.5所标示的那样,以防止工作流体的切向运动。 
对这台功率发生器的应用是功率发生通常遇到的那些。
  工作流体一般是用于设备的一种气体,如图.1图.5中所示;但工作流体也可以是一种用于设备的液体,如图.3中所示。制热和制冷流体即可以是气体,也可以是液体,依需要而定。
  用于加热和冷却的热交换器如所示那样可以做成翼型管。也可以使用其它形式的热交换器用于供热和用于散热。所示的回热式热交换器用金属片制成;也可以使用其它形式的热交换器。

美国专利 3,931,713      1976年1月13日        发明人:迈克尔•爱斯科里
回热涡轮机

  摘要
  这种方法和装置产生功率是通过从一个较高能级传送一种激发流体到较低能级,以压缩离心机型第一转子里的流体,并经由第一转子的外缘附近的喷嘴排出流体,继续向着旋转方向向前到达向心式反作用涡轮机的第二转子,然后传送流体通过回热式热交换器,将热量从内流流体转移到外流流体,其后,流体在热交换器中被冷却到原始温度,并再次向外传送,从而完成其周期。热量被添加到靠近第二转子的外缘的流体,或热量被添加到靠近第一转子的外缘,或两者皆添加。另外,可以从外部源供给流体到装置,再返回到这个外部源,而冷却则可以从这个设备中省略。而且,外部源输入的流体可以加压。所用的流体可以是气态的,这通常用于封闭型的设备,或者也可以是液态用于开放式设备。 
  美国专利文献:
  2,490,064  热力机                  1949年12月 柯尔斯曼
  2,514,875  U形通道燃气涡轮              1950年7月 柯尔斯曼
  2,597,249  热力引擎             1952年5月   柯尔斯曼
  3,236,052  闭循环燃气轮机             1966年       吉恩
  3,530,671  回热式空气涡轮机            1970年9月   科沃杰伊
  这个申请是序列号405,628,归档号10/11/73的“双转子涡轮”的申请的延续申请部分,并使用了前美国专利3,834,179的“制冷和加热涡轮机”的材料。

  本发明的背景
  本发明一般涉及的设备是用于产生功率的,这个设备是流体从较高能级向较低能级流动传递穿过一个产生功率的涡轮机而生成功率的。
  现有各种不同的类型的涡轮机,其中的一些是流体在单个或多个固定喷嘴中加速,然后传递给安装在旋转的转子轮上的导叶,这里的由运动流体包含的动能通过流体的减速被转换为功率。
  这些常规的涡轮机通常由于流体摩擦而有着很高的能量损失,尤其是转子导叶和流体之间,这里的速差通常是很大的。此外,这些涡轮机通常需要复杂形状的涡轮叶片,使得设备昂贵。
  本发明摘要
  本发明的一个目的是提供一种产生功率的涡轮机,它把热量转化为功率,以一种高效而经济的方式,具有很高的热效率。本发明还有一个目的是提供一种装置,用于把第一流体的激发或工作流体在其从转子外缘到转子中心传递期间进行热迁移进入由转子中心传递到转子外缘的第一流体。这种热迁移提高了涡轮机的效能,并降低了转子所需的旋转速度, 使得转子的制造成本更低。
  图示简述


  图.1 是装置其中一种形式的横截面,

  图.2 是图.1所示装置的端视图。

  图.3是装置的另一种形式的横截面。

  图.4是转子喷嘴的细部。


  图.5
 是有着工作循环图示的第一流体的压焓图。
  优选实施的描述


  图.1 所示的是一种形式的涡轮机的横截面。在这种形式中,第一流体被密封在转子内,并用第二流体供给热量给第一流体,而循环自外部源的第三流体冷却第一流体。
  第一流体在第一转子内被加速并压缩,而从第一转子的喷嘴排出后,进入第二转子,在那里它从第二流体接收热量,而在减速和膨胀后,第一流体与向外流动的第一流体流进入热交换关系,以使热量从内流第一流体向外流第一流体迁移。冷却于是被提供给第一流体,以使第一流体温度达到一个初始预定值。
  在图.1中,10是外壳,11是第一转子,12是第三流体热交换器,13是同时充当热交换组件的导叶,14是导热壁,15是导叶,16是喷嘴,17是第二转子,18是第二流体热交换器,19是导叶,20是第二流体管,21 是轴承和密封圈组合,22是轴承和密封圈组合,23 是用于传递功率和支承第二转子的第二转子轴,24和 25用于第三流体的供应和返回,26是壳体中可以连接真空源的开口处,34隔离壁,27是同样作为热交换组件的导叶,28 是第一流体通道,30是轴承和密封圈组合,3132 是第二流体的出入点,而33是第一转子轴。

  图.2 所示是图.1设备的端视图,其中10是外壳,11是第一转子,17是第二转子,16是第一流体喷嘴,18 是热交换器,19是导叶,20是管道,131427 组成一个第一流体的热交换器,而23是第二转子轴。


  图.3所示是另一种形式的涡轮机,其中的第一流体是由外部来源供给到涡轮机的,从而省略了第三流体热交换器。50是第一转子;515253组成用于第一流体的热交换器;5558 是用于给第一流体加热的加热热交换器,并能在同样的温度下使用第二流体,或者在不同的温度下作为加热流体;54是第一转子内的导叶;56是第一流体喷嘴定向继续前行的方向;57是第二转子;59是导叶;60是第二流体的管道;6162 和72是轴承;646569 70是第二流体的出入口;63是第二转子轴;71是第一转子轴线;66是底座;而6768是第一流体的出入点。

  图.4所示是第一流体喷嘴的细部,其中34 是喷嘴16 安装其上的壁,35第一流体离开的近似方向,而36 指示出第一转子的旋转方向。


  在图.5中,显示的是第一流体的压焓图,有着第一流体的工作循环,这里80 是压力轴,而81是焓轴,82 是等熵线,83是等压线,而对于循环周期,有散热压缩或无散热压缩,存在于从8485,热的增加是在从8586的返回第一流体,而且压缩是从8687,接着从878889是膨涨,而8984是散热到第一流体,从而完成循环周期。热通常是添加在8788之间,即从第二流体。8586之间是增热,而8984之间的散热可以按要求在恒定的压力下;可以通过增大或减小第一流体到第一流体热交换器的直径,塑造热交换器的锥形变化,方便地改变压力。
  运行中,转子被用恰当的第一流体充以所需压力,造成第一转子旋转。第一流体首次以散热被压缩,然后与热补充的内流第一流体进入热交换关系,接着第一流体被进一步压缩和加速,在这次压缩后,第一流体通过安装在第一转子上的喷嘴向旋转方向传送,把热量添加到第二转子内流通道里的第一流体,以降低第一流体密度。传递内流和减速后,第一流体与外流第一流体进入热交换关系,并且在这之后,第一流体可以进一步减速,然后在第一流体进入第一转子的向外延伸的通道,从而完成循环。
  图.3的开放式涡轮机的运行是与所描述的相似的,不同的是第一流体是从外部源供给的,并随后返回到上述的外部源,而冷却则被省去。
  第一转子的输入功是必须加速第一流体的功,而第二转子的输出功从第二转子所受到的减速的功。涡轮机的输出功是这两个转子的功差。
  第二转子的转速可以高于第一转子的转速。为使得第二转子内的第一流体的向内流动,就要通过给第二转子内——或者也在第一转子内的第一流体补充热来降低流体密度。
  从内流第一流体到外流第一流体热量的补充在压缩的后半期和膨涨期提高了第一流体的温度,并因而使改善涡轮机热效率起了作用。此外,另一个结果是降低了对涡轮机转子的所需旋转速度,从而降低了转子的所需强度,使转子可以更经济地制造和运行。
  一般用气体作为这台涡轮机的工作流体,而第二和第三流体则用液体。第二和第三流体也可以用气态的。  此外,如果需要的话,在使用一种适宜的流体时,第一流体可以在涡轮内经历一个相变。这种涡轮机的应用包括使用各种热源作为标准的发电服务。 
  第一转子轴和第二转子轴通常通过动力传递装置连接,使第二转子产生的功率部分用于旋转第一转子。设备的启动是由启动装置进行的。 
  如果需要,转子导叶可以弯曲。在许多情况下,第一转子叶片可以后弯以增加第一流体的压缩,而第二转子叶片也可以弯曲以提高性能,并以配合设计和所选的流体。说此而论,换热器的鳍翼可以作为叶片。
  图.5所示的压焓图只是近似的。此图可以有所不同,依赖于第二转子里、或第一转子里添加的热量,还因第二流体和第三流体加热器的具体位置而定。尤其是膨涨期间,热被添加到第一流体,实际上提高了温度;通常,这将提高涡轮机的总体热效率。此外,如果需要的话,通过第三流体的散热可有数处,而非像图.1所示那样。
  还应注意的是,第一流体的热量补充可以来自其它来源,而非第二流体,同样,一些其它手段也可用于冷却第一流体,而非第三流体。这样的加热源可以包括电力,或其它安装在这种涡轮机附近的转子,这不会改变本发明的精神。
  用于从内流第一流体向外流第一流体热迁移的热交换器机制也可置于第二转子内,而进出涡轮机的第一流体的入口和出口也可以在第二转子内。这种配置在附图中没有具体显示,因为这是一个熟练的设计师的基本素质——鉴于此中给出的描述。
  这里有关迈克尔•爱斯科里的大部分资料,在得到斯科特•罗伯逊(Scott Robertson)的仁慈的允许后,均取自他的网站 http://www.aircaraccess.com

詹姆士•哈代(James Hardy)自供电水射流发电机

  在这里重复第2章的一台设备,它需要列入自供电的设备,是超简单的水射流发电机。谷歌上一段视频显示了一台自供电的电水泵驱动的发电机:


        

  这是一个非常简单的装置,其中来自泵的水射流直接冲击着一个简单的水轮,它又反过来旋转一台交流发电机,同时给一台泵和一盏灯供电,证明了自由能源。特别值得注意的是,此设备绝对简单。它几乎完全使用现成的部件,而几乎任何人都可以建造。
  应当指出的是视频中所实施的应用了最基本的涡轮叶片必定是非常低效的,可是产生的输出功率则远高于自维持运行的所需。已知效率高得多的恰当形状的传统涡轮叶片似乎会进一步提高性能,而人们会认为使用有着简单圆盘的特斯拉涡轮机应该能有一个真正惊人的性能。然而,这很可能是一个特例,轮子的脉冲驱动将引出额外的能量,就像查斯•坎贝尔飞轮和约翰•贝迪尼飞轮那样。正因为如此,以其目前的结构形式,这种设备已经能够产生额外能量去运行标准电源设备的其它部分。

 


  这显然是一个发展平台,并得益于有水、全封闭,以及由开关操作的从市电到输出的电转换的交流发电。

 


  最初,发电机增加速度,由市电驱动。然后,当它正常运行后,切断市电连接和,而电机/发电机自维持,并至少能够给一个灯泡供电。发电机的输出是来自标准的现成的交流发电机的正常电流。没有哪一种发电能比这更简单的了。

亚瑟•卡希尔和约翰•斯科特的热泵系统
  亚瑟•卡希尔和约翰•斯科特(Arthur Cahill and John Scott)有一个热泵系统的专利,它从周围环境汲取热能,并使用这个能量生成机械能和——或电能为家庭供电。为什么大多数人都有冰箱,却普遍不知道这就是一种热泵,并从冰箱内搬运出比所需输入功率多三倍的热量(COP=3,但在不同的应用时,最高也可达COP=11)。
  这个热泵系统是在没有任何形式的能量输入下运行的,但能量间接来自太阳对周围环境的加热,没有涉及魔法。请注意,当系统运行并提供功率时,一般不需要任何燃料,用户认为它是无燃料的或自供电的系统是情有可原的,纵然严格地说,情况并非如此。发明人已经考虑到非同寻常的条件,即环境条件不能提供系统按预期运作的所需温差。如果遇到那些条件,则由燃烧器提供的液态或气态燃料使得热量产生差别。 
  这里是他们的专利摘录:

美国专利4,309,619      1982年1月5日     发明人:亚瑟•卡希尔和约翰•斯科特
太阳能系统
  摘要:
  一个动态的、自维持和自永存装置原动力的生产,通过把低温学和热力学原理结合在一个系统里,保持系统分离,两个暴露于大气,另一个封闭、密封、加压,并使用特殊的混合流体,在交替地暴露于大气温度的热中时,那么,对于冷的液体或气冷式冷凝器,先是蒸发,然后凝结。蒸发过程的快速膨胀产生的高压蒸汽使发动机和发电机运行,它们是封闭系统的一个主要部分。快速凝结极大地降低了引擎后部的回授压力,而引擎在两个不同的压力之间运行,产生电力,或引擎可以被用来作为车辆或设备的直接驱动。内置保障和替代品是系统的一部分,保证不利条件下也能继续运行。

  美国专利文献:
  2,969,637 转换太阳能为机械能      1961年1月   罗坎普
  3,495,402 动力系统              1970年2月      耶茨
  3,995,429 用周围温差产生动力         1976年12月 彼得斯
  4,110,986 用流体承载太阳能      1978年9月      塔奇
  4,214,170 动力系统——制冷系统     1980年7月      伦纳德
        发明背景
  1. 发明领域 
  本发明涉及到一个闭合循环、密封、加压、能量产生的系统,利用热力学和低温字科学,把液体转换成气体,然后再转回到液体。
  2. 现有技术描述 
  严格来说没有现有技术,因为低温学已被主要用于空调和制冷目的,而热力学成就被定位于低效率的海洋热能转换系统。曾尝试过低温学和热力学某种形式的结合,没有显著效果,主要是利用海水的蒸发和冷凝。尽管不使用燃料,而且在劳动力领域的要求也很少,这些海洋热能转换系统却是不可避免地要有低压系统和大型航海平台以支承巨大的涡轮机和热交换器,这是产生合理的电功率所必须的,结果是为了很少的电力产量而花费过度的投资费用,因为这种站点只能为沿海一带的部分民众提供服务。整体来说民众没有得益于这种发明,而总的财政负担则通过税收或政府补助由全体来承受。
  建议加热气体和冷却气体,努力改善家庭取暖和冷却系统的效率,此前一直运行于先进的热泵原理上。所有这些先前的提议和发明有一点是共同的,它们都要把插头接到公用事业公司的电力线来获得必须的电力去运行系统。 
  在低温学知识中,多年前已经知道某些液体加热后转变成高压蒸汽,这是所有的空调和制冷系统的要点。19世纪的法国物理学家尼古拉斯•卡诺是热力学的先驱。多年来已尝试利用一个或另一个、有时是两个都用于加热和冷却,导致很早就发明了热泵,但尚未有任何系统设计为一般公众使用,使之无需使用外部源电力、或者燃料——如油、或燃气锅炉就能运行,导致相当大的燃料消耗和对地球环境的灾难性影响。
  发明的摘要 
  依照本发明,该设备将在炎热的阳光下、在没有阳光的阴天、暴雨下、暴风雪下、在早晚温度变化下、在春夏秋冬的季节变化中运行,甚至冷至零下,所产生的功率是混合流体形式变化时产生的能量,先是蒸气,然后是液体,通过密封周期内控制温度的应用。因此,通过把低温学和热力学结合到一个系统中,又保持各自分离,一个向大气开放,而另一个封闭、密封和加压,并通过对给定区域或气候应用流体的特定组合,这些流体,当暴露于大气温度中时,根据物质的分子运动论,气体和热量,提供动能来运行引擎。
  虽然此处所描述的实施例中,冷凝器是空气冷却的,冷凝器即可以是液体,也可以是空气冷却的。 
一般而言,在大多数低温流体和气体中,温度每上升一度,就有近似达2.5 磅/平方英寸压力的增加。然而,用市售的流体,下面是几个例子:


  你将注意到,R-13在在华氏80°产生521磅/平方英寸(psi),或35.4倍大气压,而在华氏125°会产生数千的psi。在华氏95°,R-22 产生185 psi,或者在一个5英寸直径的活塞上有着3,633.4磅的推力。即使在华氏30°,R-22也能获得583.2磅的推力。R-13 在华氏30°,产生263 psi,或者在一个5英寸直径的活塞上有着5,112.7磅的推力。这里的压力是应用了卡斯柯永存能源系统(Casco Perpetuating Energy System),对遇到的区域和温度应用了专门制定的液体。提及到这些流体的意图并不是要用于本发明,只是与一般的和熟知的液体做个比较而已。
  发明
  本发明是关于一种装置,提供无污染动力去运行一台发电机以产生电功率,或者,提供动力作为对轴、变速箱,离合器、差速器及诸如此类的直接驱动,本发明的独立外部动力源,如电力公用事业公司提供的电力。这并不被视为永恒运动,本文稍后将解释。


  专有的液体、特殊的混合,在一个给定的区域、或气候下以产生所需的结果,在蓄水池的压力下将它们保持在液体状态,当引导通过管道暴露于大气中的温度时,将从液态变成气态(从这里开始,简称为蒸汽),这种转换产生了巨大的膨胀,从而产生高压蒸汽来驱动发动机或涡轮机。
  本发明的总体目的是提供一种无污染的装置用于公共应用,它将产生的电力或直接驱动的功率。还有一个目标是生产电功率,用来加热、制冷、烹调、运行电气用品和家庭照明。本发明的另一个目的是在工业上提供一种无污染的手段,不仅用于加热、制冷和工厂照明,但能提供电的或直接的驱动功率来运行工厂设备。本发明的再一个目标是提供一种无污染的动力源带动汽车、火车、卡车、公共汽车、设备、轮船、飞机、以及其他形式的运输工具,无需用化石燃料作为主要动力源。本发明还有一个目的是提供手段,即个人可以生产电力供自己使用,并作为一个小的电力生产,向当地的电力公用事业公司出售自己的剩余电力。本发明的再一个目的是提供一个自我维持的、小的装置,从引擎提供强大的功率去运行汽车或其它运输工具,或提供足够的电力给家庭或工厂,而无需把设备接入到一个公用事业电源。
  图示简介 


  图.1是该系统示意图的局部剖视图:
  一个优选实施的详解
  在图示中,图.1所示是发明的一个适合于家庭使用的优选实施例。液体泵39,把泵的低温流体从加压的液体储罐38中泵浦进液体管40,在这里流体重力自流送入闪蒸锅炉8。泵39还可以防止闪蒸锅炉8从进入的加压液体储罐38的回授压力,并由于蒸汽管10和液体管40内的压力是相等的,低温流体重力自流向下馈送到蒸汽管10中。闪蒸锅炉8上的鳍被气流4加热到大气温度,并在闪蒸锅炉8里的蒸汽管10内把流体转换成高压蒸汽。为了保持蒸汽到达引擎15过程中的压力,闪蒸锅炉8的出来的蒸汽管10被封装在炉9内,它通过离心式鼓风机11的排放12必要时被排出。炉9和闪蒸锅炉8里的恒温是通过新鲜空气经由气流4穿过有鳍的闪蒸锅炉8并上达穿过炉9的输入而维持的。离心式鼓风机11对炉9内的已冷却到低于预定温度的排出空气是恒温控制的。蒸汽管10内的任何超压都是经过止回阀13和泄放管14旁路进入排气收集器箱18,从而维持系统的加压和封闭,这样,一旦工作,除非发生意外损坏或管线破裂,不应加以补充。排气收集箱18内的压力将小于从蒸汽管10到引擎15的入口压力,因为冷凝器24是在较低压力下,照此蒸汽回管19,比之PSI输入从蒸汽管10到发动机15,由此在排气收集器箱18的背面产生了一个抽吸。
  气流29已被蒸发式冷却器27冷却,流过冷凝器24的鳍的表面,即刻降低了在冷凝器24内的蒸汽温度,使之低于预定的凝结点,从而把蒸汽变回成液体,这种在冷凝器24内的转换和体积的即时减少使在引擎15的后部压力下降。这个冷凝的液体向下流入液体蛇形回管35,从这里立即被液泵36泵入加压的贮液罐38。
  虽然在压力下,加压的液体储存器38里的流体无论外部温度如何它都保持在液体状态,直到它重新循环返回进入系统——由液泵39,通过液管40至闪蒸锅炉8,在那里再次转换成蒸汽。 
  在任何特定的时间里,蒸发式冷却器27和填料28都足以冷却纳入的气流29到低于气温的预定的温度,即使在湿度上升的夜间,或在暴雨期间,或只是在湿度大的天气里。大气温度的上升和下降时,这个温差还保持着,在温度降低到华氏32°以下时,用抗冻液加入到蒸发式冷却器的水中,以防止它冻结。
  由离心式鼓风机41,通过T形管件42,引导热排气收集器26里收集的暖排气而获得补充暖气去增加气流4。通过形管件42的气流由暖空气控制器44引导并和控制,它调节流动阻尼器43,由出口45排气到大气中,或使气流29再循环通过限制的T形管件42,从而在气流29注入闪蒸锅炉8之前被压缩并进一步加热。暖气控制器44 还控制风扇和天窗3,选择来自T形管件42或变形文氏管2的最佳热量,以延续系统。
  蒸发式冷却器27的水管入口的34供给标准家庭用冷水、或井水,(均未示出)。底部的储水箱33靠浮阀 32保持着恒定的液面。泵31把水向上泵入管30,进入顶端的储水器25,在那里它通过储存器25的多孔底部向下流到填料28上,保持填料28总是湿的,以冷却穿过填料28抽取上来气流29,并通过热排气收集器26里的半真空掠过冷凝器24的鳍,这样的半真空是通过离心式鼓风机41从热排气收集器26稍快于气流29地排出空气而造成的,气流29可以取代它。
  只要系统的闪蒸锅炉8一侧的空气暧于系统的冷却冷凝器24一侧,此设备将持续运行并产生电力和/或功率。热循环系统和三个单独的、不同的子系统在系统内的使用,一个密封的系统就能使得系统自身延续下去。如上所述,不要把这台设备当成永动机,因为在温差的范围内和气候条件的某一点上,可能会有不明的系统关闭,那么文氏管2,与电机和风扇1和天窗3都将会基于来自暖气控制器44和12伏电压控制器23的一个信号而自动投入使用,并使用一段时间。电机和风扇1强迫气流4上行通过变形文氏管2,用通过暖气调节器44和12伏控制器23控制的气流4调节天窗3。由于气流4被强制通过变形文氏管2的约束,空气流4由于文氏管2的壁向上变窄而被压缩,这种压缩导致加热空气,从而克服了可能的相持死锁或冷凝器24和气流4之间相同的温度。气流4这种轻微的温度上升将使系统能够自我延续下去,直到气温本身的变化足以允许继续运行。由于风扇和电机1是由12伏电源23的电池加电运行的,即使电池在运行过程中不断被充电,电池随着风扇和电动机1的持续运行可能会耗尽,然后,或者,如果因任何其它原因,系统开始力竭,一个小的燃烧炉7,用液体或气体燃料6运行,通过管5和阀48,被火花机构47点燃,并提供必要的热量支持并使系统延续,直到气温和冷凝温度允许系统正常运行。耐火泥保热体46被放在炉7里的炉篦上以保持热量。
  低温系统的补充是用压力下的液体填充通过管37来达到的。如果需要,就反复填充,以同样的方式完成。引擎15 旋转驱动轴16,它再带转发电机17,经过电控系统20产生电功率(110伏或是220伏),电控系统把电送进三个频道: 
  一:到12伏控制器23,去运行系统的电气部分保持给电池充电。 
  二:到电箱22,以提供电力,用它去烹调、运行家电、照明、给家庭供暖和制冷。
  三: 所有剩余电力通过需给电表21导入当地公用事业公司的电网销售或用在别处。

 

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