動力增強裝置的原理及結構

付洪峰

（勝利石油管理局井下作業中心臨盤作業中心，山東 德州 251507）

1 動力系統現狀

目前所使用的燃油動力設備、電力動力設備及其他動力設備可直接輸出動力驅動設備運轉，使能源損耗與所產生的效能持平，不能更有效地實現低能高效，降低廢氣、熱量排放及環境保護的要求.

2 工作原理

1）在油田修井設備（修井機）的工作過程中，如圖1 所示。當動力源驅動滾筒旋轉，將鋼絲繩纏繞在滾筒上，鋼絲繩長度縮短，通過固定滑輪和游動滑輪，使游動滑輪上升，動力源驅動滾筒加速旋轉，游動滑輪加速上升，這時斷開動力源，滾筒會在慣性下繼續帶動游動滑輪繼續上升一段距離。

圖1 修井設備工作原理圖

通過這一現象可以確定，斷開動力源后，滾筒在慣性的作用下會繼續旋轉，并帶動游動滑輪的上升，于是在切斷動力源開始到滾筒慣性力消失這段時間內，游動滑輪上升的這段距離沒有動力輸入所以沒有燃料損耗，證明在慣性作用下的滾筒無消耗也可以產生效能。

2）在公園或小區內，經常會見到一種滾筒式的健身器材，如圖2 所示。在使用滾筒式健身器材時，人站在滾筒上蹬動滾筒，開始時需用較大的力越后來越省力，并使滾筒轉速由低到高，當滾筒達到高轉速后人離開健身器材，滾筒在慣性的作用下保持高速旋轉，一段時間后，滾筒由高轉速逐漸減慢為低轉速，這時人再次蹬動滾筒，很輕松地就使滾筒達到高轉速了。這一現象表明，滾筒從靜止到開始旋轉需要較大的動力，達到高速旋轉的滾筒轉速會逐漸地減慢，轉速逐漸減慢的滾筒只需較小的動力就可以使滾筒再次達到高轉速，從第一次驅動滾筒至高轉速的人離開，到再次驅動轉速變低的滾筒至高轉速，中間的時間滾筒一直旋轉，無外力介入，也就是說滾筒這段時間內產生的動能無消耗，如果使滾筒一直保持高速旋轉只需使用小量外力介入就可以實現。

圖2 滾筒式健身器材

3 當前主要動力系統

目前設備的動能配置是根據設備所需的動力配備相符的動力源，如下頁圖3 所示。電動馬達接通電源直接帶動設備3 和設備4 工作，設備3 和設備4工作所需的動力要與電動馬達產生的動能相符，才能正常工作。

如下頁圖3 所示，如果電動馬達在接通電源后，產生的動力低于帶動設備3 和設備4 所需的動力，該設備組不能正常工作，使其正常工作需要更換大于電動馬達動力的電動馬達及配套電源，造成設備成本和能源消耗增加。

圖3 設備組

根據以上情況，為了減少設備制造成本和降低能源消耗，研發高速旋轉的滾筒慣性產生的能量參與動力輸出的動力增強裝置，目前常規的動能設備工作狀態是如圖3 所示的設備組在電動馬達在接通電源后，產生的動力低于設備3 和設備4 所需的動力，該設備組不能正常工作時，在設備組內加入滾筒2 和由電源8 帶動輔助馬達。

4 動力增強裝置

在如圖3 所示的設備組中，加入滾筒和輔助的加速設備，如圖4 設備組所示，電動馬達接通電源7通過皮帶輪組帶動滾筒旋轉，同時輔助馬達接通電源8，利用單向軸承的單向性輔助電動馬達帶動滾筒旋轉，使滾筒達到高速旋轉后，切斷電源，輔助馬達停止工作，電動馬達單獨帶動滾筒使其保持高速旋轉，輸出動力使設備3 和設備4 持續的正常運轉，并使燈泡5 和燈泡6 亮起。

圖4 設備組

圖4 所示的裝置的有效效果是，電動馬達接通電源7 利用皮帶輪組使滾筒保持高速、勻速旋轉，并且克服多個皮帶輪組和軸承的摩擦阻力后成功的帶動了圖3 所示的電動馬達在電源7 的配合下不能帶動的設備3 和設備4，使設備3 和設備4 正常運轉，并使燈泡5 和燈泡6 亮起。

這臺動力增強裝置在工作中，電動馬達成功地捕捉滾筒高速旋轉產生的勢能，并加入到由電動馬達所驅動的裝置中并輸出動力，電動馬達的動力輸出使滾筒保持高速勻速旋轉，使整個裝置以穩定的狀態長時間運行。

在圖4 所示的裝置中，滾筒是由外圈厚重中間，支撐部位直徑較大，中間部位空洞結構的金屬或其他材質的部件，目前，以電動機和發電機為例，低消耗高效率的電動機和發電機擁有高科技技術，使用效率越來越高，捕捉并利用滾筒高速旋轉產生的效能，并合理地應用到生產設備中，就會產生更多的效能，所以有一部分的效能是由滾筒高速旋轉產生的，于是這一部分效能的產生以圖4 的裝置為例，除電動馬達消耗了電能，滾筒產生的效能沒有消耗電能，現在的電一般由發電廠來完成，常見的有水力發電、風力發電、火力發電、太陽能發電等。這一些電能的產生利用水能風能燃料能太陽能產生，這些能量的產生是需要條件的，而如圖4 的裝置由慣性產生的效能，成本低，無污染，而且不受條件限制，隨時可以攝取的能量。

5 結語

圖4 設備組中的電動馬達成功地帶動了圖3 設備組中電動馬達需要更換大功率電動馬達才能帶動的設備3 和設備4，實現了“小牛可以拉動大車”，根據其工作原理的可靠性，可以使原本產生能量很小的設備產生出更大的能量，動力增強裝置，成功地捕捉高速旋轉的滾筒產生的能量，并使其作為動力輸出，其中增強出來的這部分能量沒有消耗能源，沒有產生排放，沒有產生熱量，沒有產生噪音，利用滾筒的高速旋轉使動力增強的裝置，其結構簡單、穩定性高、可靠性高，在電力、機械、制造、生活、運輸等領域會產生較高的實用價值。