向上输送水装置的制作方法

1.本发明涉及基础物理学与物理化学领域，提出了一种向上输送水装置，使空气在盛水容器中往复地上下运动，利用空气体积进行周期性被压缩与膨胀来实现向上输水的目的。


背景技术：

2.水是地球上最大的液体资源，在重力地作用下，水被分散在地球表面利用。人类因发展与生存生活地需要，广泛需要水从低处向上方高处流动，以实现人类的各种生产活动，如农业灌溉等。
3.水向上流动，自然的是潮汐现象，海边的海水会周期性向海岸上方高处流动，这是月球的重力对地球地影响所致。这种潮汐水流面广，水流运动速度慢，水流时间长，高度落差有限，不易被人类广泛与普遍地利用。
4.人为使水向上流动的方式是采用水泵抽水。水泵抽水，水泵结构复杂，且水泵长时间运转，各部件磨损，维修工作量增加，抽水水量相对潮汐水流有限。
5.依据boyle定律,气体在力的作用下被压缩体积减小内能增大，反之，气体在膨胀时释放出内能体积增大。本专利提出向上输送水装置，使空气在水中往复地进行上下运动，利用空气体积进行周期性地被压缩与膨胀，来实现持续向上输水的目的，为人类的生产与生活需要服务。


技术实现要素：

6.本发明向上输送水的方法是这样的，将空气置于盛水容器中直接与水接触，盛水容器上端连接有进水管与排水管，排水管的位置高于进水管的位置，进水管与盛水容器外的水源相通。当空气在盛水容器里水中下降时，随着下降至水中深度地增加，水的重力压强持续增大对空气进行压缩使其体积持续缩小，导致盛水容器里的水位随着空气体积地减小而下降，外边的水源里的水通过盛水容器的进水管进入盛水容器内，使盛水容器的水位面与水源的水位面保持一致高度，直至空气下降到盛水容器的底部不再运动，这时水源的水不再从进水管进入盛气容器内。关闭盛气容器的进水管，让空气从盛水容器的底部又开始向上运动，随着空气向上运动过程中水的深度地持续地减小，水对空气的重力压强持续地减小，空气在上升过程中其体积开始持续膨胀，使盛水容器里的水位慢慢上升，直至达到排水管高度后直接排出盛水容器。空气上升到盛水容器的上部后，打开进水管的阀门，又使空气在盛水容器中向下运动被水的重力压缩，水源的水又进入盛水容器，这样循环往复，依靠空气在盛水容器中周期性的压缩与膨胀，使水源里的水周期性地从进水管进入盛水容器里，又从排水管排出盛水容器，达到将水从低处向高处输送的目的。
7.本发明向上输送水装置由盛水容器、储气桶、内配重体、外配重体、连接线、电机、滑轮、水源等组成；其特征是盛水容器盛有水、上下直立放置，盛水容器下端封闭上端开口与大气相通，盛水容器上端连接安装有阀门的进水管与排水管,排水管的位置高于进水管，
进水管与水源相通；储气桶置于盛水容器内，内配重体置于储气桶上并连接在一起；外配重体置于盛水容器外，连接线通过滑轮、电机转轮将内配重体与储气桶和外配重体连接在一起。
8.本发明向上输送水装置其特征是储气桶开口向下盛有空气的容器，置于盛水容器内的水里，储气桶控制着空气在水中的下降与上升运动。储气桶在盛水容器中水里下降，空气随着储气桶被动地在水里下降，储气桶在水里上升，空气随着储气桶一起在水里上升，空气被压缩与自发膨胀过程在储气桶内的空间里进行。
9.水从储气桶的下端开口直接与储气桶内的空气接触，并与储气桶内的空气进行相互作用。随着储气桶在水中下降深度地增加，水的重力压强增大，大于储气桶内空气的压强，水从储气桶的下端开口持续进入储气桶内，对储气桶里的空气进行压缩，使储气桶里的空气体积缩小。当储气桶在水中上升时，随着储气桶在水中深度地减小，水对储气桶内空气的重力压强地减小，储气桶内空气压强大于水的重力压强，空气持续自发膨胀体积增大，空气周期性地被压缩及自发膨胀在储气桶里的空间进行。
10.本发明向上输送水装置其特征是内配重体是调节作用在储气桶上的重力，内配重体的重力与储气桶重力之和大于其与空气在水中的浮力，使储气桶能进入盛水容器内水中向下运动，内配重体与储气桶的重力与其和空气在水中的浮力之差就是储气桶的在水中向下运动的作用力，增加或减少内配体的重力大小来调节向下运动的作用力。
11.本发明向上输送水装置其特征是内配重体与储气桶在盛水容器里水中向下运动过程中，盛水容器内水位面下降，水源里水经进水管流入盛水容器内；内配重体与储气桶从盛水容器底部向上运动时，盛水容器内水位面上升，水从排水管排出盛水容器外。
12.内配重体与储气桶在盛水容器水里下运动过程中，进水管阀门开启，随着在水里向下运动水深度地增加，水的重力压强持续增大，压缩储气桶内的空气使其体积持续缩小，盛水容器里的水位因储气桶空气体积的缩小而降低，水源的水经进水管流入盛水容器内，盛水容器与水源的水位面在储气桶向下运动的过程中始终保持一致。
13.储气桶下降到盛水容器底部，关闭进水管阀门，启动电机电源，电机转轮正向转动的动力带动连接线经滑轮对内配重体与储气桶施加向上的拉力，使其从水里向上运动。在上升的过程中，随着储气桶在水中深度地持续减小，作用在储气桶内空气上水的重力压强持续地减小，储气桶内空气的压强大于所受水的重力压强，储气桶内空气体积持续膨胀增大，盛水容器内水位面持续上升，水位面上升到排水管的高度后持续排出盛水容器，直至储气桶上升到盛水容器顶部，打开进水管的阀门，关闭电源电机停止运转，内配重体与储气桶向上的拉力消失，在其原有的向下运动的作用力下开始向下运动，如此循环往复，这样使水从低处被输送到高处。
14.本发明向上输送水装置其特征是外配重体为连接在一起的重力物件，外配重体物件在连接线地连接与带动下是依次上升或依次下降。外配重体可为经连接线连接在一起的固体物件的组合体，也可为盛装液体或与固体颗粒物质组成混合物的一段密闭柔性管子。外配重体是平衡稳定储气桶在水里向下运动过程中的作用力，使其保持在恒定的范围内。
15.其具体运行过程是这样的，内配重体与储气桶在盛水容器水里向下运动的过程中，电机的电源是关闭的，连接线可以带动电机的转轮反向运转。随着向下运动水的深度地增加，水的重力压强也地增加，储气桶里的空气受水重力压缩增加，空气体积逐渐缩小，空
气在水中的浮力逐渐变小，而内配重体与储气桶在水中的体积也不会发生变化，在水中的重力之和不会变化，这样就会出现内配重体与储气桶在水里向下运动的作用力逐渐增大，增大的向下运动的作用力通过连接线经滑轮与电机转轮带动外配重体上升，减少了储气桶在水中向下运动地作用力，这样来平衡稳定储气桶在水里向下运动过程中的作用力地变化，使其保持在恒定的范围内。
16.如果不配置外配重体，那么，储气桶在水中下降的作用力就会随着水的深度地增加而增加。设置与配置外配重体的目的是让储气桶在水中下降时的作用力保持在最小的恒定范围内，以使内配重体与储气桶从水中向上运动时，所需要向上运动的拉力为最小。
17.储气桶向上运动，关闭进水管阀门，启动电机电源，电机转轮转动的动力带动连接线经滑轮拉动内配重体与储气桶在水中向上运动，经连接线连接的外配重体在自身的重力作用下自然地向下运动。内配重体与储气桶在水中向上运动随着上升高度地增加，水的深度减少，水的重力压强也逐渐减小，储气桶里空气压强大于所受水的重力压强，储气桶内的空气不断膨胀体积增大，使盛气容器中的水位上升，水位上升至排水管位置时持续排出盛水容器。
18.本发明所述的向上输送水装置运行过程如下：盛水容器上下直立放置，盛水容器的进水管开启与外界水源相联通,水源里水从进水管里流入盛水容器内。将储气桶开口朝下盛有空气置于盛水容器水里，储气桶里空气在水中的浮力作用下使储气桶起初漂浮在水面上，逐渐将内配重体放置并固定连接在储气桶上，使储气桶完全浸入水中漂浮在水里。外配重体静置于盛水容器外的支撑平台上，其重力完全作用在支撑平台上，通过连接线经滑轮与电机转轮将漂浮于盛水容器水里的内配重体和储气桶与静置在支撑平台上的外配重体连接起来。
19.开启进水管的阀门，继续增加储气桶上内配重体的数量，直至内配重体与储气桶的重力之和大于其与空气在水中的浮力，使储气桶在水中进行下降运动，在这个过程中是水对储气桶内空气压缩的过程，水是从储气桶下端的开口进入储气桶内对空气进行压缩。储气桶水中下降过程中，电机电源没有开启，电机的转轮在连接线地带动下进行反转运动。
20.随着储气桶在水中下降深度地增加，水的重力压强增大，储气桶内空气被增大的水重力压缩体积减少，在水中的浮力减少，内配重体与储气桶的的重力与其在水中的浮力是不变的，空气浮力地减小，使内配重体与储气桶向下运动的作用力就增大，增大向下的作用力通过连接线经滑轮与电机转轮带动外配重体上升。上升的外配重体的重力与储气桶增加向下运动的作用力相平衡，这样使内配重体与储气桶在水中向下运动的过程中，向下运动的作用力始终保持在最小的恒定范围内。
21.储气桶在盛水容器水里下降的过程中，盛水容器内水位面下降，外界水源的水经进水管在重力作用下自发地流入盛水容器内，使盛水容器内的水位与外界水源水位面始终保持一致的高度，直至储气桶下降到盛水容器的底部不再运动，水不再进入储气桶内，储气桶里的空气压强达到最大，空气体积被压缩得最小。
22.储气桶下降到盛水容器的底部，关闭进水管的阀门，启动电机电源后，电机转轮转动的动力带动连接线经滑轮拉动内配重体与储气桶在水中向上运动，同时经连接线连接的外配重体在自身的重力作用下向下运动。内配重体与储气桶在水中上升的过程中水的深度逐渐减少，水的重力压强也逐渐减小，储气桶内的空气压强大于盛水容器内水的重力压强，
储气桶内的空气膨胀其体积增大，使盛气容器中的水位上升，水位上升至盛水容器的排水管位置时持续排出盛水容器，储气桶持续上升至盛水容器上部的水位面后，关闭电机电源后，储气桶与内配重体向上运动的拉力终止，在向下运动的作用力下储气桶和内配重体又开始新一轮在水里进行的向下运动，这样循环往复，达到使水从低处向处输送的目的。
附图说明
23.图1为向上输送水装置各部件连接组成示意图图2为储气桶在盛水容器里下降过程中的结构示意图图3为储气桶下降到盛水容器底部的结构示意图图4为储气桶上升到盛水容器顶部的结构示意图附图中：1-盛水容器
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2-储气桶
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3-空气
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4-内配重体
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5-水源6-进水管
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7-排水管
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8-滑轮一
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9-电机
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10-滑轮二11-连接线
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12-外配重体
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13-支撑平台。
具体实施方式
24.图1为向上输送水装置各部件连接组成示意图，由连接有安装阀门的进水管6与排水管7的盛水容器1、储气桶2、内配重体4、外配重体12、连接线11、电机9、滑轮一8、滑轮二10、水源5、支撑平台13等组成。
25.本发明的向上输送水装置运作开始时，如图1所示，首先打开进水管6的阀门，水源5的水流动到盛水容器1里，盛水容器1内的水位面与水源5的水位面持平后，水停止流动后。
26.将储气桶2开口朝下放入盛水容器1的水里，水从储气桶2的下端开口进入对其内的空气3进行压缩，储气桶2内的空气3在水中具有浮力，储气桶2起初漂浮在水面上，逐一将内配重体4加入放置并连接在储气桶2的上顶部，使储气桶2浸入水里，内配重体4是由重力小的物件组成的集合整体。在内配重体4与储气桶2漂浮在盛水容器1里的水面上时，用连接线11将储气桶2与所加入的内配重体4连接在一起，再将连接线11通过滑轮一8与电机9的转轮和滑轮二10与外配重体12连接在一起。储气桶2下降时，电机电源关闭，连接线11能带动电机9的转轮转动。
27.之后继续给储气桶2上加入内配重体4物件增加重力，使内配重体4的重力与储气桶2的重力之和大于其与储气桶2内的空气3在水中的浮力，重力大于浮力之差就是储气桶2向下运动的作用力，该作用力使储气桶2在盛水容器1的水里向下运动。
28.随着储气桶2在水中向下运动深度逐渐地增加，水的重力压强也逐渐地增大，空气3被水的重力压缩体积逐渐地变小，因为空气3的体积减小，使盛水容器1内的上端水位面下降，水源5里的水经进水管6进入盛水容器1内，盛水容器1的水位面始终与水源5的水位面保持一致；空气3体积地减小，使其在水中的浮力也同样减小，而内配重体4与储气桶2在水中的重力不变，使重力与浮力的差就变大，向下运动地作用力就增大，这增大的向下运动的作用力，通过连接线11经滑轮一8与电机9的转轮和滑轮二10带动外配重体12依次上升被置于空中，内配重体4与储气桶2在水中向下运动的作用力始终保持一致或在一定的范围内。外
配重体12也是由重力小的物件组成的集合整体，如图2所示。
29.储气桶2继续下降到盛水容器1的底部不再运动，水不再进入储气桶2内，储气桶里的空气3压强达到最大，体积被压缩至最小，上升的外配重体12在连接线11的连接下上升置于空中，如图3所示。
30.储气桶2从盛水容器1底部向上运动时，关闭进水管6，启动电机9电源，电机9转轮正向运转带动连接线11经滑轮一8给内配重体4与储气桶2施加向上的拉力，使其从水底向上运动。储气桶2与内配重体4上升的过程中，外配重体12持续地下降落到支撑平台13上。
31.储气桶2上升的过程中水的深度持续在减小，作用在储气桶2内空气3上水的重力压强持续地减小，空气3的压强大于水的重力压强，储气桶2内空气3体积膨胀持续增大，储气桶2内水持续从下端开口被空气3体积膨胀压力排出进入盛水容器1内，使盛水容器1内水位面持续上升，上升到排水管7的高度后持续排出盛水容器1，直至储气桶2上升至排水管7的高度，水不再从盛水容器1排出，如图4所示，第一个运作周期已经完成。
32.开始下一个运作周期，打开进水管6的阀门，关闭电机9电源停止运转，使内配重体4与储气桶2向上的拉力消失，在其自身向下运动的作用力下又开始向下运动，如此循环往复，以这种新的方式实现将水从低处输送到高处的目的。