CN107002647A - 用于将旋转转换成流体流动的泵装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于将旋转转换成流体流动和/或将流体流动转换成旋转的装置(1、50)。该装置包括盘绕的第一流体管道(7a、52)和盘绕的第二流体管道(7b、54)、以及用于将第一流体与具有与第一密度不同的第二密度的第二流体分离的流体分离器(6a、51)。流体分离器(6a、51)构造成使得：当在流体管道(7a‑b、52、54)旋转的过程中第一流体的第一质量部分和第二流体的第二质量部分通过第一流体管道(7a、52)被交替地输送到流体分离器(6a、51)中或者自流体分离器(6a、51)被交替地输送时，第一流体的第三质量部分和第二流体的第四质量部分通过第二流体管道(7b、54)自流体分离器(6a、51)被交替地输送或者被交替地输送至流体分离器(6a、51)。每个第一质量部分与每个第二质量部分之间的比充分地大于每个第三质量部分与每个第四质量部分之间的比。这提供第一流体和第二流体中的一者通过装置(1、50)的净流。

Description

用于将旋转转换成流体流动的泵装置
技术领域
本发明涉及用于将旋转转换成流体流动的装置和方法，并且涉及用于将流体流动转换成旋转的装置和方法。
背景技术
早已认识到通过使用依赖于交替地允许空气和水进入到围绕旋转轴线旋转的盘绕的管件中的这样的装置来泵送水或者压缩空气。这种装置具有较少的可动部件，并且被认为相对较简单并且可靠。
例如，GB 1 427 723公开了用于泵送流体的装置，该装置包括截面固定不变的管件，该管件以数圈围绕柱状结构布置以便形成筒状形状的线圈。盘绕的管件的一端连接至该装置的中空轴，而盘绕的管件的另一端终止于柱状结构的周缘并且对大气是敞开的。当柱状结构旋转时，水和空气被交替地允许进入至管件的敞开端并且被输送至中空轴。
尽管根据GB 1 427 723的装置能够泵送水以及压缩空气，但仍有改进的空间。特别地，期望提供用于将旋转转换成流体流动和/或将流体流动转换成旋转的这样的一种更节能的装置。
发明内容
考虑到现有技术的上述缺陷和其它缺陷，本发明的目的在于提供用于将旋转转换成流体流动和/或将流体流动转换成旋转的改进的装置。
根据本发明的第一方面，因此提供用于将旋转转换成流体流动的如下一种装置，该装置包括：第一流体管道，该第一流体管道从该第一流体管道的第一敞开端延伸至第二敞开端，该第一流体管道围绕第一旋转轴线盘绕；第二流体管道，该第二流体管道从该第二流体管道的第一敞开端延伸至第二敞开端，该第二流体管道围绕第二旋转轴线盘绕；转子，该转子联接至第一流体管道并且联接至第二流体管道使得该转子的旋转致使第一流体管道围绕第一旋转轴线旋转并且致使第二流体管道围绕第二旋转轴线旋转；第一流体分离器，该第一流体分离器用于将第一流体与具有与第一密度不同的第二密度的第二流体分离，该第一流体分离器与第一流体管道的第二敞开端流体流动式连通，并且与第二流体管道的第一敞开端流体流动式连通；以及出口，该出口允许从第一流体分离器中提取第一流体，其中，第一流体分离器构造成使得：当在转子沿第一旋转方向旋转的过程中第一流体的第一质量部分和第二流体的第二质量部分从第一流体管道的第一敞开端朝向第二敞开端被交替地输送时，第一流体的第三质量部分和第二流体的第四质量部分从第二流体管道的第一敞开端朝向第二敞开端被交替地输送，其中，每个第一质量部分与每个第二质量部分之间的比充分地大于每个第三质量部分与每个第四质量部分之间的比。
根据本发明的第二方面，提供使用如下装置将旋转转换成流体流动的方法，其中，所述装置包括：第一流体管道，该第一流体管道从该第一流体管道的第一敞开端延伸至第二敞开端，该第一流体管道围绕第一旋转轴线盘绕；第二流体管道，该第二流体管道从该第二流体管道的第一敞开端延伸至第二敞开端，第二流体管道围绕第二旋转轴线盘绕；以及第一流体分离器，该第一流体分离器用于将第一流体与具有与第一密度不同的第二密度的第二流体分离，该第一流体分离器与第一流体管道的第二敞开端流体流动式连通，并且与第二流体管道的第一敞开端流体流动式连通，所述方法包括下述步骤：使第一流体管道围绕第一旋转轴线旋转；使第二流体管道围绕第二旋转轴线旋转；给第一流体管道的第一敞开端交替地提供多个第一流体的第一质量部分和多个第二流体的第二质量部分；给第二管道的第一端交替地提供来自流体分离器的多个第一流体的第三质量部分和多个第二流体的第四质量部分，其中，每个第一质量部分与每个第二质量部分之间的比充分地大于每个第三质量部分与每个第四质量部分之间的比；以及从流体分离器中提取第一流体。
根据本发明的第三方面，提供用于将流体流动转换成旋转的如下一种装置，该装置包括：第一流体管道，该第一流体管道用于调节第一流体和与第一流体不同的第二流体通过该第一流体管道的输送，该第一流体管道从该第一流体管道的第一敞开端延伸至第二敞开端，该第一流体管道围绕第一旋转轴线盘绕；第二流体管道，该第二流体管道用于调节第一流体和第二流体通过该第二流体管道的输送，该第二流体管道从该第二流体管道的第一敞开端延伸至第二敞开端，该第二流体管道围绕第二旋转轴线盘绕；转子，该转子联接至第一流体管道并且联接至第二流体管道使得该转子的旋转致使第一流体管道围绕第一旋转轴线旋转并且致使第二流体管道围绕第二旋转轴线旋转；第一流体分离器，该第一流体分离器用于将第一流体与第二流体分离，该第一流体分离器与第一流体管道的第二敞开端流体流动式连通，并且与第二流体管道的第一敞开端流体流动式连通；以及用于使第一流体分离器中的压力增大的压力增大装置，其中，第一流体分离器构造成使得：当第一流体分离器中的压力增大时，第一流体和第二流体在第一流体管道中以及在第二流体管道中移位，以提供对转子进行作用的净扭矩，从而导致转子旋转。
根据本发明的第四方面，提供使用如下装置将流体流动转换成旋转的方法，其中，所述装置包括：第一流体管道，该第一流体管道用于调节第一流体和与第一流体不同的第二流体通过该第一流体管道的输送，该第一流体管道从该第一流体管道的第一敞开端延伸至第二敞开端，该第一流体管道围绕第一旋转轴线盘绕；第二流体管道，该第二流体管道用于调节第一流体和第二流体通过该第二流体管道的输送，该第二流体管道从该第二流体管道的第一敞开端延伸至第二敞开端，该第二流体管道围绕第二旋转轴线盘绕；以及第一流体分离器，该第一流体分离器用于将第一流体与第二流体分离，该第一流体分离器与第一流体管道的第二敞开端流体流动式连通，并且与第二流体管道的第一敞开端流体流动式连通，所述方法包括下述步骤：将第一流体分离器构造成使得：当第一流体分离器中的压力增大时，第一流体和第二流体在第一流体管道中以及在第二流体管道中移位，以提供对转子进行作用的净扭矩，从而导致转子旋转；以及使第一流体分离器中的压力增大。流体管道围绕旋转轴线盘绕应当被理解为意味着流体管道围绕旋转轴线环绕一圈以上以形成线圈。所述线圈可以具有任何构型，比如盘旋形线圈、螺旋线圈或者盘旋形线圈和螺旋线圈的任何混合。因此，每个流体管道可以盘绕成使得流体管道与其相应的旋转轴线之间的距离对于不同的圈来说不同，并且不同的圈可以在沿着旋转轴线的不同的位置处围绕旋转轴线盘绕。
术语“转子”应当大体上理解为相对于(相对)静止构件旋转的旋转构件。
流体是流动的任何物质。因此，流体例如包括气体、液体、以及例如悬浮在液体中以形成具有流体性质的颗粒悬浮物的固体颗粒。
流体管道的敞开端与流体分离器流体流动式连通应当被理解为意味着流体可以经由流体管道的敞开端在流体管道与流体分离器之间流通。流体流动可以基本上不受限制，或者例如可以使用一个或若干个阀主动地控制流体流动。
必须记住流体的给定的质量部分特别地根据所述质量部分中的压力而可以具有不同的体积。特别地，如果第一流体或者第二流体是气体，则给定的质量部分的体积可以主要取决于压力(根据波义耳理想气体定理)。
本发明的各种方面基于相同的本发明总体构思，即，使用盘绕的第一流体管道用于朝向流体分离器输送流体或者输送来自流体分离器的流体，并且使用盘绕的第二流体管道用于将流体输送离开流体分离器或者将流体输送至流体分离器，并且将流体分离器构造成使得盘绕的流体管道的旋转导致第一流体和第二流体中的至少一者朝向流体分离器流动或者流动离开流体分离器。在一些实施方式中，第一流体和/或第二流体朝向流体分离器或者离开流体分离器的流动可以是净流动。在装置例如用作压缩机、液体泵或者受流体驱动的马达的实施方式时，是这种情况。在其它实施方式中，可以通过热梯度来保持流动，或者可以将旋转能转换成热梯度。
发明人已经认识到使用一个盘绕的流体管道——增压流体管道——来实现压力的逐渐增大以及使用一个盘绕的流体管道——降压流体管道——来实现压力的逐渐减小能够提供优于先前知道的装置的若干重要的有利效果。
当密度不同的第一流体和第二流体均存在于盘绕的流体管道内时，静止时的并且两个敞开端处的压力相同的盘绕的流体管道的平衡状态将使得第一流体和第二流体的组合质心位于盘绕的流体管道的旋转轴线紧下方。当盘绕的流体管道克服压位差而旋转时，组合质心对应于盘绕的(增压)流体管道内的逐渐增大的压力而沿着盘绕的流体管道移位。盘绕的增压流体管道中的移位的组合质心将对盘绕的流体管道施加扭矩。需给盘绕的增压流体管道提供与该质心移位引起的扭矩异号的较大的扭矩以保持旋转。
在旋转的过程中，第一流体的增压质量部分和第二流体的增压质量部分从增压流体管道被交替地提供至流体分离器。
第一流体的增压质量部分和第二流体的增压质量部分也将从流体分离器被交替地提供至降压流体管道。此外，在降压流体管道中，由于从(流体分离器处的)降压流体管道的入口至降压流体管道的出口的压力梯度，组合质心会移位。然而，降压流体管道中的移位的组合质心将施加支持旋转的扭矩而不是克服旋转而进行工作。此外，压力的减小沿着盘绕的降压流体管道逐渐进行。
这两种效果——盘绕的降压流体管道中的组合质心的旋转-支持移位以及压力的逐渐减小——提供更节能的操作。第一流体和第二流体的压力减小用于支持装置的操作而不是以摩擦的形式损失和/或(如增压流体的或多或少的不受控制的释放那样)只是从装置释放至其周围环境。
此外，使用一个盘绕的流体管道将第一流体和第二流体朝向流体分离器输送以及使用另一盘绕的流体管道将第一流体和第二流体输送离开流体分离器提供至少第二流体的再循环，这转而又提供能够在没有第二流体的恒定的供给的情况下进行操作的装置。这大大提高了根据本发明的各种实施方式的装置特别地在第一流体是空气的情况下的可用性。
此外，根据本发明的不同方面的装置的构型提供该装置作为组合的泵/压缩机和马达的高能效的使用以允许该装置例如有时存储呈势能和/或压力的形式的能量，并且有时将呈势能和/或压力的形式的这种存储的能量转换成旋转。旋转例如可以用于发电。
当根据本发明的各种方面的实施方式的装置用作泵/压缩机时，上述第一流体管道将会是增压流体管道，而当该装置用作由进入到第一流体分离器中的流体流驱动的马达时，上述第一流体管道将会是降压流体管道。在该装置的两种操作模式中，转子的旋转会是相反的。
在该上下文中，应当指出的是，上述说明和优点同样完全适用于本发明的所有方面，即，不管该装置是构造成用于将旋转转换成流体流动还是构造成用于将流体流动转换成旋转。
就本发明的涉及将旋转转换成流体流动的方面而言，应当指出的是，对应于当转子沿第一方向旋转时进入到第一流体分离器中的流体净流，在给定的时间内，第一质量部分和第二质量部分的总和大于第三质量部分和第四质量部分的总和。特别地，会有第一流体净流进入到第一流体分离器中，但在实施方式中，也会有(较小的)第二流体净流进入到第一流体分离器中。这种第二流体净流有利地可以用于对装置进行加热或者冷却，这转而又可以提供甚至更节能的操作。
就本发明的涉及将流体流动转换成旋转的方面而言，应当指出的是，可以以若干不同的方式来实现第一流体和第二流体在第一流体管道和第二流体管道中的期望的移位，以提供对转子进行作用的净扭矩。例如，能够通过流体管道的与第一流体分离器流体流动式连通的端部的设置或者通过例如使用一个或更多个阀主动地控制第一流体和第二流体至第一流体管道和第二流体管道的交替的供给来实现所述期望的移位。换言之，可以将流体管道的与第一流体分离器流体流动式连通的端部设置成使得第一流体分离器中的增大的压力导致第一流体的质量部分和第二流体的质量部分在第一流体管道和第二流体管道中的移位不同，这转而又导致对装置进行作用的净扭矩。替代性地，该装置可以包括可控阀和用于控制这种阀的处理回路以实现期望的净扭矩以及由此引起的旋转。
在本文中使用的术语的情况下，由上述对转子进行作用的净扭矩引起的旋转将沿与上述第一旋转方向相反的第二旋转方向进行。
用于增大第一流体分离器中的压力的方式可以是本领域普通技术人员已知的任何适合的方式。可以通过增大装置中的第一流体和/或第二流体的体积和/或通过使第一流体分离器中的温度升高来增大压力。可以通过直接加热第一流体分离器中的第一流体和/或第二流体和/或加热第一流体管道的至少一部分来实现温度升高，这可以导致甚至更节能的操作。
为了提供装置的持续的闭环操作，即，无需给第一流体分离器供给第一流体，装置有利地首先可以包括用于冷却第二流体管道中的第一流体和第二流体的冷却装置。例如，第二流体管道的至少一部分可以设置有散热器，比如具有翅片或类似物的金属块。
应当理解的是，以下对本发明的不同实施方式的描述和说明适用于本发明的所有方面。
第一流体和第二流体可以互不混溶。例如，第一流体有利地可以是气体，比如空气，而第二流体有利地可以是液体，比如水。
根据各种实施方式，第一旋转轴线与第二旋转轴线可以重合，并且第一旋转轴线和第二旋转轴线可以构成共同的旋转轴线。
替代性地，第一旋转轴线和第二旋转轴线可以是不同的旋转轴线，并且可以设置传动装置以将转子联接至第一流体管道和第二流体管道使得转子的旋转致使第一流体管道和第二流体管道围绕不同的旋转轴线旋转。
在具有共同的旋转轴线的实施方式中，第一流体管道可以沿第一角方向围绕共同的旋转轴线盘绕；并且第二流体管道可以沿与第一角方向相反的第二角方向围绕共同的旋转轴线盘绕。
此外，根据各种实施方式，流体分离器可以包括第一容器，该第一容器联接至第一流体管道和第二流体管道以与第一流体管道和第二流体管道一起围绕共同的旋转轴线旋转。
由于第一流体的密度与第二流体的密度不同，因此在第一容器中能够形成流体分界面，其中，在旋转的过程中，流体分界面保持大致静止。大致静止的流体分界面能够用于控制来自第一容器的第一流体和第二流体至相关的盘绕的流体管道的供给。如上面说明的，供给有来自第一流体分离器的第一流体和第二流体的盘绕的流体管道将会是盘绕的降压流体管道。
作为第一容器的替代或者补充，可以使用主动式流体供给控制装置——比如一个或数个阀——来实现流体分离。
根据各种实施方式，第二流体管道从第二流体管道的第一敞开端开始可以围绕共同的旋转轴线盘绕至少第一圈和最后一圈；并且第一圈可以位于与最后一圈相比距共同的旋转轴线更小的径向距离处。
类似地，第一流体管道从第一流体管道的第二敞开端开始可以围绕共同的旋转轴线盘绕至少第一圈和最后一圈；并且第一圈可以位于与最后一圈相比距共同的旋转轴线更小的径向距离处。
换言之，旋转轴线与第二流体管道之间的平均距离会随着从第二流体管道的第一敞开端沿着第二流体管道的距离的增大而增大。
类似地，旋转轴线与第一流体管道之间的平均距离会随着从第一流体管道的第二敞开端沿着第一流体管道的距离的增大而增大。
特别地，盘绕的第一流体管道/第二流体管道与共同的旋转轴线之间的径向距离可以从盘绕的第一/第二流体管道的与第一流体分离器流体流动式连通的敞开端单调地增大。
这在第一流体和第二流体中的一者或两者是气体的实施方式中会是特别有利的。在这种实施方式中，气体的每个质量部分的体积在每个盘绕的流体管道的低压侧比在每个盘绕的流体管道的高压侧(靠近第一流体分离器)大很多。由于盘绕的流体管道的每个环圈应当只容纳一个第一流体的质量部分并且只容纳一个第二流体的质量部分，因此随着流体管道内的压力降低环圈优选地可以逐渐变大。替代性地或者相结合，盘绕的第一流体管道和/或第二流体管道的每单位长度的体积可以沿着盘绕的第一流体管道和/或第二流体管道的长度而改变(越靠近第一流体分离器，每单位长度的体积越小)。
在各种实施方式中，为了实现分别流通通过盘绕的第一流体管道和盘绕的第二流体管道的第一流体的质量部分与第二流体的质量部分之间的期望的关系，第一流体管道的第二敞开端可以在第一连接位置处流体流动式连接至第一流体分离器，并且第二流体管道的第一敞开端可以在第二连接位置处流体流动式连接至第一流体分离器，其中，当该装置进行操作时：共同的旋转轴线相对于水平面形成一定的角度；第一连接位置以沿着共同的旋转轴线的第一竖向位置为中心围绕共同的旋转轴线旋转；并且第二连接位置以沿着共同的旋转轴线的第二竖向位置为中心围绕共同的旋转轴线旋转，第一竖向位置高于第二竖向位置。
根据本发明的各种实施方式，该装置有利地还可以包括至少一个具有第一端和第二端的互连管道，其中，互连管道的第一端与第一流体管道流体流动式连接并且互连管道的第二端与第二流体管道流体流动式连接以实现流体在第一流体管道与第二流体管道之间流动。
互连管道的第一端可以在位于第一流体管道的第一端与第二端之间的连接位置处连接至第一流体管道；并且互连管道的第二端可以在位于第二流体管道的第一端与第二端之间的连接位置处连接至第二流体管道。
此外，该装置可以包括在不同的连接位置之间流体流动式将第一流体管道与第二流体管道连接的多个互连管道。
通过设置一个或若干个互连管道，能够补偿沿着第一流体管道和第二流体管道的流体压缩的效果，以允许第一流体管道和第二流体管道的相应的开始端与末端之间的较大的压力梯度。在第一流体是气体并且第二流体是液体的情况下，通过使用互连流体管道能够将流体从第一流体管道输送至第二流体管道。由此，能够将沿着第一流体管道的液体与气体之间的体积比保持得非常低以允许气体的进一步压缩。在这些实施方式中，能够使得该装置——用于将旋转转换成流体流动的装置或者用于将流体流动转换成旋转的装置——甚至更高效并且紧凑。
根据一些实施方式，本发明的各种方面的装置还可以包括具有转子的电动马达/发电机。
术语“电动马达/发电机”应当被理解为包括设计成用于在用作电动马达与用作发电机之间切换的装置、以及专用的电动马达或者专用的发电机。
根据其它实施方式，转子可以构造成通过流动经过转子的第一流体或第二流体而旋转。在这些实施方式中，不需要必须涉及电，但转子的旋转例如可以用于泵送液体和/或压缩气体。例如，河流的流动的水可以用于使转子旋转，这转而又导致盘绕的第一流体管道和盘绕的第二流体管道旋转而输送上述第一流体，其中，在该情况下，上述第一流体可以是水或者空气。
此外，根据各种实施方式，装置可以布置在第一流体与第二流体之间的分界面处使得当转子沿第一旋转方向旋转时第一流体和第二流体被交替地供给至第一流体管道的第一敞开端。
特别地，第一流体可以是空气，第二流体可以是水，并且装置可以构造成在水中浮动使得当转子沿第一旋转方向旋转时第一流体管道的第一敞开端交替地在空气中并且交替地在水中。
可以以技术人员理解范围之内的各种方式将装置构造成以适合的浮力和取向在水中浮动而不会有不适当的负担。例如，可以用具有适合的密度和/或密度分布的材料来制造第一流体管道和/或第二流体管道。替代性地或者相结合，第一流体管道和第二流体管道可以联接至浮力构件，该浮力构件可以具有可控浮力使得通过控制该浮力构件的浮力能够控制装置在水中的位置。
根据其它实施方式，装置还可以包括用于将第一流体与第二流体分离的第二流体分离器，第二流体分离器与第一流体管道的第一敞开端流体流动式连通，并且与第二流体管道的第二敞开端流体流动式连通。
这些实施方式提供至少第二流体的再循环使得装置的操作不需要第二流体的连续的供给。
在装置用于实现来自第二流体分离器的第一流体至第一流体分离器的净输送的实施方式中，第二流体分离器可以构造成使得当转子沿第一旋转方向旋转时第一流体的第一质量部分和第二流体的第二质量部分被交替地喷射到第一流体管道的第一敞开端中。
在第一旋转轴线和第二旋转轴线由共同的旋转轴线构成的各种实施方式中，第二流体分离器可以包括第二容器，该第二容器联接至第一流体管道和第二流体管道以与第一流体管道和第二流体管道一起围绕共同的旋转轴线旋转。
在这些实施方式中，第一流体管道的第一敞开端有利地可以在第一连接位置处流体流动式连接至第二容器，并且第二流体管道的第二敞开端可以在第二连接位置处流体流动式连接至第二容器，其中，当装置进行操作时：共同的旋转轴线相对于水平面形成一定的角度；第一连接位置以沿着共同的旋转轴线的第一竖向位置为中心围绕共同的旋转轴线旋转；并且第二连接位置以沿着共同的旋转轴线的第二竖向位置为中心围绕共同的旋转轴线旋转，第一竖向位置高于第二竖向位置。
根据本发明的各种实施方式，还提供了多级装置，该多级装置包括第一装置和第二装置，其中，第一装置包括第一流体分离器和第二流体分离器，第二装置包括第一流体分离器和第二流体分离器，其中，包括在第一装置中的第一流体分离器构成包括在第二装置中的第二流体分离器。
通过以此方式串联地联接增压级/降压级，流体压力比规格相同的一级装置中的流体压力增大得更多。相反，用比一级装置的规格小的规格能够获得给定的压力。
此外，如果第一流体和第二流体中的一者是气体，则连续的级之间的流体分离器能够用于“重设”气体的质量部分与液体的质量部分之间的比，同时保持所述流体分离器处的压力。这提供以非常节能且安静的方式并且用较少的可动部件将气体例如空气压缩至高压。
总体上，与常规的泵或压缩机相比，根据本发明的各种实施方式的装置能够实现明显更节能和可靠的操作。例如，能够使得装置中的温度梯度非常小，这是因为当压缩气体——比如空气——时产生的热量能够由液体——比如水——在非常大的传热区域内逐渐地吸收。水的热容也很高。此外，来自根据本发明的实施方式的装置的仅有的声音将会是来自流动通过流体管道的流体，这将使得该装置的噪音比常规的泵或压缩机小很多。此外，需要非常少的可动部件，这提供容易的维护。
总的来说，根据各种实施方式，本发明涉及用于将旋转转换成流体流动和/或将流体流动转换成旋转的装置。该装置包括盘绕的第一流体管道和盘绕的第二流体管道、以及用于将第一流体与具有与第一密度不同的第二密度的第二流体分离的流体分离器。流体分离器构造成使得：当在流体管道旋转的过程中第一流体的第一质量部分和第二流体的第二质量部分由第一流体管道交替地输送到流体分离器中时，第一流体的第三质量部分和第二流体的第四质量部分由第二流体管道从流体分离器交替地输送。每个第一质量部分与每个第二质量部分之间的比充分地大于每个第三质量部分与每个第四质量部分之间的比。这提供第一流体和第二流体中的一者通过装置的净流。
附图说明
现将参照示出本发明的示例性实施方式的附图对本发明的这些方面和其它方面进行更详细的描述，其中，在附图中：
图1是根据本发明的第一实施方式的呈自立式压缩机/空气马达的形式的装置的示意性立体图；
图2是示出图1中的装置作为压缩机时的操作的局部剖视图；
图3a至图3d是沿着图2中的装置的公共旋转轴线观察的侧视图，其示意性地示出了在不同的角位置下的压缩机的第一级的增压管道；
图4a至图4b是图2中的装置的侧视图，其示意性地示出了压缩机的第一级的增压管道和降压管道；
图5是示出图1中的装置作为马达时的操作的局部剖视图；
图6示意性地示出了根据本发明的第二实施方式的呈布置在水的流动体中的水泵的形式的装置；
图7示意性地示出了包括在图6中的水泵中的第一流体分离器；
图8示意性地示出了根据本发明的第三实施方式的呈压缩机的形式的装置；以及
图9示意性地示出了根据本发明的第三实施方式的呈热力发动机的形式的装置。
具体实施方式
在该详细描述中，就用于将旋转转换成流体流动和/或将流体流动转换成旋转的至少具有围绕公共旋转轴线盘绕的第一流体管道和第二流体管道的这样的装置主要对根据本发明的装置和方法的各种实施方式进行描述。此外，对具有沿着公共旋转轴线设置的若干压力级的实施方式进行描述。此外，所描述的实施方式被描述为通过使用水和空气而进行操作。
应当指出的是，这并不限制本发明的范围，本发明的范围例如同样包括第一流体管道和第二流体管道围绕不同的旋转轴线盘绕的装置，只要流体管道适当地联接至转子即可。此外，具有若干压力级的装置不需要具有沿着旋转轴线布置的一系列流体分离器，而是可以具有例如布置成与旋转轴线平行的数个流体分离器，只要每个压力级的第一流体管道和第二流体管道流体流动式正确地连接至不同的流体分离器即可。此外，根据本发明的实施方式的装置可以通过使用密度不同的第一流体和第二流体的其它组合来进行操作。还可以预见在两种以上不同的流体的情况下进行操作。
图1示意性地示出了根据本发明的第一实施方式的呈自立式压缩机/空气马达1的形式的装置。压缩机/空气马达1是能够以下述两种操作模式进行操作的装置：旋转被转换成流体(空气)流的第一模式；以及增压流体(空气)流被转换成旋转的第二模式。下面将对这两种操作模式进行进一步详细的描述。
压缩机/空气马达1包括壳体2、电动马达/发电机3和多级装置4，其中，多级装置4用于在上述第一操作模式中将旋转转换成流体流动并且在上述第二操作模式中将流体流动转换成旋转。
多级装置4包括多个压力级5a至5e。每个压力级是根据本发明的实施方式的装置，并且每个压力级包括(就最靠近图1中的马达/发电机3的压力级5a而言)第一流体分离器6a、第二流体分离器6b、第一流体管道7a和第二流体管道7b。最靠近马达/发电机的压力级5a的第一流体分离器6a构成第二最靠近马达/发电机3等的压力级5b的第二流体分离器。
在图1中示出的实施方式中，流体分离器沿着公共旋转轴线9成一列布置，并且不同的压力级5a至5e的每个流体管道围绕公共旋转轴线9盘绕。如从马达/发电机3沿着沿旋转轴线9的方向观察所见，每个压力级5a至5e的第一流体管道7a围绕公共旋转轴线9顺时针盘绕，而每个压力级5a至5e的第二流体管道7b围绕公共旋转轴线9逆时针盘绕。
此外，如图1中用倾斜角α表示的，公共旋转轴线相对于水平线10倾斜。
现将参照图2、图3a至图3d以及图4a至图4b对图1中的压缩机/空气马达1(作为压缩机)在其第一操作模式中的操作进行更详细的描述。
当图1中的装置1处于其第一操作模式时，马达/发电机3将用作电动马达，并且因此在关于第一操作模式的描述中马达/发电机3将被称为电动马达3。
图2是示出图1中的装置作为压缩机11时的操作的局部剖视图，其重点特别在于最靠近电动马达3的压力级5a和距电动马达3最远的压力级5e。如图2中表示的，该后一压力级5e包括第一流体分离器12a、第二流体分离器12b、第一流体管道13a和第二流体管道13b。
如图2中示意性示出的，每个流体分离器6a至6b、12a至12b容纳有第一流体(空气)14和第二流体(水)15。由于公共旋转轴线9的倾斜以及空气14与水15之间的密度差，在每个流体分离器中，空气14与水15之间的分界面的层面相对于公共旋转轴线9而言将沿着旋转轴线9变化。
在图2中示意性示出的第一操作模式中，当电动马达3被控制成使压力级5a至5e如从电动马达3观察所见逆时针旋转时，水和空气将通过每个压力级的第一流体管道7a、13a被从图2中的左侧输送至右侧并且将通过每个压力级的第二流体管道7b、13b被从图2中的右侧输送至左侧。
为了帮助进行描述，将就最靠近电动马达3的压力级5a(也称为压缩机11的第一级)的第一流体管道7a和第二流体管道7b对每个压力级的第一流体管道和第二流体管道的流体输送特性进行描述。
第一流体管道7a具有与压缩机11的第一级5a的第二流体分离器6b流体流动式连通的第一敞开端17a、以及与压缩机11的第一级5a的第一流体分离器6a流体流动式连通的第二敞开端17b。
第二流体管道7b具有与第一流体分离器6a流体流动式连通的第一敞开端18a、以及与第二流体分离器6b流体流动式连通的第二敞开端18b。
通过第一流体管道7a的第一敞开端17a在第二流体分离器6b中的位置来确定通过第一流体管道7a从第二流体分离器6b输送至第一流体分离器6a的空气14的第一质量部分与水15的第二质量部分之间的比。
就第二流体管道7b而言，通过第二流体管道7b的第一敞开端18a在第一流体分离器6a中的位置来确定通过第二流体管道7b从第一流体分离器6a输送至第二流体分离器6b的空气14的第三质量部分与水15的第四质量部分之间的比。
如图2中示意性表示的，第一流体管道7a的第一敞开端17a在沿着旋转轴线9的、空气14与水15之间的分界面处于相对于由旋转轴线和水平线限定的平面的第一层面的位置处流体流动式连接至第二流体分离器6b。第二流体管道7b的第一敞开端18a在沿着旋转轴线9的、空气14与水15之间的分界面处于相对于上述平面的第二层面的位置处流体流动式连接至第一流体分离器6a。第二层面高于第一层面(在流体分离器的垂直于旋转轴线9的截面中水较多而空气较少)。
因此，(空气的)每个上述第一质量部分与(水的)每个上述第二质量部分之间的比大于(空气的)每个上述第三质量部分与(水的)每个上述第四质量部分之间的比，从而提供从左至右通过第一压力级5a的净空气流。以与第一压力级5a很大程度上相同的方式来构造以下压力级5b至5e以提供从空气入口20至空气出口21通过压力级5a至5e的净空气输送。
压缩机11中的压力将从压缩机11的第一级5a的第二流体分离器6b中的大气压力(大约1巴)递增至压缩机11的末级5e的第一流体分离器12a中的较高的压力，比如达到32巴或者更高。另外的级将提供出口21处的甚至更高的空气压力。每个流体管道的线圈直径从压缩机11的低压侧朝向压缩机11的高压侧减小是考虑到在压力增大的情况下空气的体积减小，下面将参照图3a至图3d对此进行更详细的阐述。
为了提供紧凑型压缩机11，有利的是将第一流体管道7a的第一敞开端17a与第二流体分离器6b之间的流体流动连接构造成使得从第一流体管道7a的第一敞开端17a至第二敞开端17b的压力的期望的增大尽早开始。特别地，可以将第一流体管道7a的邻近于其第一敞开端17a的部分构造成用以实现已在围绕旋转轴线9的第一圈线圈中的增压水柱。下面将参照图3a至图3d对此进行更详细的描述。
图3a至图3d是从电动马达3沿着图2中的装置的旋转轴线观察所见的侧视图，其示意性地示出了在不同的旋转位置下的压缩机的第一级5a的第一(增压)管道7a，在图3a至图3d中，空气14的第一质量部分和水15的第二质量部分示出为当压缩机11处于稳定的操作状态时从第一流体管道7a的第一敞开端17a传送至第二敞开端17b。在图3a至图3d中，去掉了电动马达3和第二流体分离器6b的侧壁以能够示出第二流体分离器6b内的空气14与水15之间的分界面。用虚线示意性地表示了(位于第二流体分离器6b的侧壁中的)空气入口20以及第一流体分离器6a中相对于旋转轴线9的水面24。应当记住的是，第一流体管道7a的第一敞开端17a流体流动式连接至第二流体分离器6b，而第一流体管道7a的第二敞开端17b流体流动式连接至第一流体分离器6a。如图3a至图3d中用框箭头25表示的，如图2中从电动马达3沿着旋转轴线9观察所见，第一流体管道7a(以及第一流体分离器6a和第二流体分离器6b)围绕旋转轴线9逆时针旋转。
图3a中示出了第一旋转位置，在第一旋转位置中，空气14仍被引入到第一流体管道7a的第一敞开端17a中，而水15正准备在第一流体管道7a继续逆时针旋转之后进入到第一敞开端17a中。
如上面进一步所述，第一流体分离器6a中的压力与第二流体分离器6b中的压力之间存在压力差。第一流体分离器6a中的压力比第二流体分离器6b中的压力高。这在图3a至图3d中用盘绕的第一管道7a的每圈中的水柱来表现。每圈形成大致相同的水柱(图3a中用‘h’表示)，并且每圈保持大致相同体积的水(用每圈中的阴影部分表示)，而(靠近第一流体分离器6a)随着压力增大，空气的体积减小。为了允许即使增大的压力导致空气被压缩也能够形成期望的水柱，如图3a至图3d中以及图2中示意性表示的，线圈(替代性地，其可以称为圈或环圈)或者第一流体管道7a与旋转轴线9的径向距离朝向第一流体分离器6a减小。替代性地，线圈与旋转轴线之间的径向距离能够大致固定不变，并且能够通过调整第一流体管道7a的内截面面积来补偿空气的压缩。当然，将减小径向距离与减小截面面积相结合的混合方案也会是可行的。
参照图3b，进行了一些额外程度的旋转，并且如图3b中示意性表示的，水开始被引入到第一流体管道7a的第一敞开端17a中。应当指出的是，与图3a中相同，水从第一流体管道7a的第二敞开端17b流动到第一流体分离器6a中。特别地，第一流体管道7a的邻近于其第二敞开端17b的部分构造成当第二敞开端17b低于第一流体分离器6a中的水面时将水引入到第一流体分离器6a中，并且当第二敞开端17b高于所述水面时将空气引入到第一流体分离器6a中。这提供压缩机11的高能量效率。没有能量浪费在使空气起泡通过水或者允许水仅从相对较高的竖向层面掉落上。
在该上下文中，应当指出的是，空气14的第一质量部分和水15的第二质量部分进入第一流体管道7a的第一敞开端17a并且离开第二敞开端17b。然而，在第一流体分离器6a处，第一质量部分的体积小得多，而第二质量部分的体积保持大致不变。因此，第二端17b应当在比第二流体分离器6b中流体流动式连接第一敞开端17a处的水面相对于旋转轴线9高的水面处流体流动式连接至第一流体分离器6a。
在图3c中，第一敞开端17a旋转超过了第二流体分离器6b中的空气14与水15之间的分界面，并且水的期望的质量部分被引入到了第一流体管道7a中。在示出的实施方式中，第一流体管道7a的邻近于第一敞开端17a的初始部分26构造成容纳该流体管道中的足够长度的水部分(‘块体’)，同时实现期望的水柱h。为此，初始部分26的长度应当大致适于第一流体管道7a的在图3d中以D大致表示的平均直径(或者半径)、第二流体分离器6b的直径(或者半径)d、以及第二流体分离器中的空气/水分界面的层面。
例如考虑图3d中的情形，在图3d中，进行了足够的旋转以在第一流体管道7a的第一(最靠近第一敞开端17a)线圈中形成水柱。此处，第一敞开端17a从空气/水分界面移动了第一距离L1。在持续时间t内通过了该距离。在相同的持续时间t内，第一流体管道7a的第一线圈内的水移动了第二距离L2。
第一敞开端17a相对于第二流体分离器6b中的空气/水分界面的运动速度v1与第二流体分离器6b的内径d和旋转角速度成比例。第一流体管道7a的第一线圈内的水的速度v2与该流体管道的速度相同，但沿相反的方向，并且因而第一流体管道7a的第一线圈内的水的速度v2与第一流体管道7a的平均直径D和角速度成比例。
由于第一敞开端17a处的角速度与第一线圈的周缘处的角速度相同，因此根据下式第二距离L2因而至少大致与第一距离L1相关：
L2≈L1×D/d
这个关系式能够用于将第一流体管道7a的第一部分26构造成以实现在第一线圈的给定的径向尺寸和第二流体分离器中在第一敞开端17a流体流动式连接至第二流体分离器6b的位置处的给定的水面的情况下的期望的水柱h。
至此，描述的重点在于进行工作以将水和空气从压缩机11的低压侧朝向压缩机11的高压侧进行输送的第一流体管道7a。在第一流体管道7a中，由电动马达3提供的旋转被转换成增大的压力。如上面进一步描述的，该增大的压力与形成在第一流体管道7a的每圈中的水柱——如图4a中用阴影区域示意性表示的——相关。
图4a至图4b是图2中的装置的侧视图，其示意性地示出了如从电动马达3沿着旋转轴线9观察所见的压缩机的第一级的增压第一流体管道7a和降压第二流体管道7b。
如图4a中示意性表示的，第一流体管道7a将来自第二流体分离器6b的空气的第一质量部分75和水的第二质量部分76输送至第一流体分离器6a，并且如图4b中示出的，第二流体管道7b将来自第一流体分离器6a的空气的第三质量部分77和水的第四质量部分78输送至第二流体分离器6b。
如图4a中用m1示意性表示的，第一流体管道7a中的移位的水导致第一流体管道7a的质量中心偏移。第一流体管道7a的质量中心m1的移位导致第一移位扭矩T1，第一移位扭矩T1在图4a中顺时针工作，并且其大小为T1＝m1r1。如果没有第二流体管道7b，则电动马达3因而必须提供逆时针工作并且大小大于T1的扭矩。
然而，如现将参照图4b说明的，第二流体管道7b中的水的移位将导致在图4b中逆时针工作的第二移位扭矩T2。如图4b中示意性表示的，第二移位扭矩T2的大小为T2＝m2r2。由于在该实施方式中第一流体管道中的水的质量与第二流体管道中的水的质量大致相同，并且r1>r2，因此就有第一移位扭矩T1的大小T1大于第二移位扭矩T2的大小T2。
这意味着由电动马达提供的扭矩的大小仅需超过T1-T2，这提供压缩机11的高效的操作。
现将参照图5对图1中的压缩机/空气马达1(作为空气马达)处于其第二操作模式时的操作进行更详细的描述。
当图1中的装置1处于其第二操作模式时，马达/发电机3将用作发电机，并且因此在关于第一操作模式的描述中马达/发电机3被称为发电机3。
图5是示出图1中的装置作为空气马达40时的操作的局部剖视图。图2中的压缩机11与图5中的空气马达40之间的区别仅在于使用增压空气来引起旋转而不是通过旋转而产生增压空气。
当经由设置在空气马达40的高压侧(图5中的右侧)上的喷嘴42引入增压空气时，如上面参照图3a至图3d描述的，压力差将导致在每个压力级5a至5e的第一流体管道和第二流体管道中形成水柱。水柱将导致空气马达40的流体管道的每个线圈中的质量中心移位。如图5中表示的，所产生的扭矩会致使空气马达40围绕旋转轴线9旋转。应当指出的是，通过每个流体管道的空气流和水流与上面进一步描述的(作为压缩机11时的)第一操作模式相比沿相反的方向。在流通通过压力级5a至5e之后，过量的空气将经由出口43排出空气马达。
为了便于当增压空气经由喷嘴42被引入时形成期望的水柱，第一流体管道和第二流体管道可以构造成提供流体管道的线圈中的水柱的初始相移。这例如可以通过使用上面结合图3d所描述的相同的原理构造流体管道的——如从高压侧观察所见的——初始部分来实现。
图6中示意性地示出了根据本发明的呈布置在水的流动体中的水泵的形式的装置的第二实施方式。
水泵50包括第一流体分离器51、第一流体管道52和第二流体管道54，其中，第一流体管道52具有第一敞开端53a和第二敞开端53b，第二流体管道54具有第一敞开端55a和第二敞开端55b。第一流体管道52的第二敞开端53b和第二流体管道54的第一敞开端55a流体流动式连接至第一流体分离器51。如从第一流体管道52的第一敞开端53a观察所见，第一流体管道52围绕水泵50的旋转轴线57沿顺时针方向盘绕，并且如从第二流体管道54的第二敞开端55b观察所见，第二流体管道54围绕旋转轴线57沿逆时针方向盘绕。
如图6中示意性表示的，第一流体分离器51设置有转子叶片57。
如图6中示出的，水泵50布置在水的流动体——在该情况下为河流59——中，并且水泵50构造成在河流59的水中漂浮使得当转子(第一流体分离器51)使第一流体管道52的第一敞开端53a旋转时第二流体管道54的第二敞开端55b替代性地在空气中以及在水中。转子叶片57构造成使水泵50的转子(第一流体分离器51以及第一流体管道52和第二流体管道54)围绕旋转轴线57如从图6的右手侧观察所见的沿逆时针旋转。
图6中的水泵50附接至系泊装置，该系泊装置包括锚固件61、浮体62以及用于将水泵50保持在河流59的流动的水中的绳索63。
图6中的水泵50在原理上将以与上面就图2、图3a至图3d以及图4a至图4b所描述的压缩机相同的方式进行作用，其中，河流59用作图2中的第二流体分离器6b。图6中的水泵50与图2中的压缩机之间的主要区别在于河流59提供旋转，水而非空气被净输送，并且主要区别在于第一流体分离器51根据不同于图2中的第一流体分离器6a的另一流体分离原理进行作用。来自流体分离器51的水输出通过使用软管60被输送至较高的竖向层面。下面将参照图7对第一流体分离器51的功能进行描述。
参照图7，流体分离器51包括旋转部分(转子)63、以及相对静止部分64。静止部分64通过上述绳索63(图7中未示出)附接至浮体62，并且静止部分64如图7中示意性表示的是中空的以允许来自流体分离器51的内部的水流动至连接至静止部分64的软管60。
静止部分64通过本身已知的旋环节口联接至旋转部分63。
如图7中示意性表示的，流体分离器51的旋转部分63包括与第一流体管道52的第二敞开端53b流体流动式连接的入口66、以及与第二流体管道54的第一敞开端55a流体流动式连接的第一出口67、以及如图7中表示的与静止部分64流体流动式连接的第二出口68。入口66、以及第一出口67和第二出口68流体流动式连接至旋转部分中的内部腔室69。
由于第二出口68的缝隙状形状以及静止部分64的入口70的轴偏移位置，内部腔室69与静止部分64的入口70之间的流体流动将被间歇地允许以及被间歇地阻止。通过将弧形形状的缝隙的角位置和长度调整成从第一流体管道52经由入口66引入的引入水批次的正时，能够分离水并且能够将水以脉动流的形式经由静止部分64提供至软管60。
应当理解的是，上面说明的示例性流体分离器只是纯机械式阀装置的简化的示例。本领域技术人员将能够用其它类型的机械式阀和/或电气控制阀来实现期望的流体分离功能而不会有不适当的负担。
图8示意性地示出了根据本发明的呈压缩机80的形式的装置的第三实施方式。参照图8，压缩机80包括第一流体管道81、第二流体管道82、流体分离器84、空气入口85和空气出口86。
第一流体管道81具有第一敞开端88和第二敞开端89，并且第二流体管道82具有第一敞开端91和第二敞开端92。
第一流体管道81的第二敞开端89和第二流体管道82的第一敞开端91中的每一者与流体分离器84流体流动式连接。另外，第二流体管道82的第二敞开端92和空气入口85均流体流动式连接至第一流体管道81的第一敞开端88。
如图8中所见，第一流体管道81沿第一旋转方向围绕压缩机80的旋转轴线94盘绕，并且第二流体管道82沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向围绕旋转轴线94盘绕。
此外，第一流体管道81的内径大于第二流体管道82的内径以将来自空气入口85的净空气流提供至流体分离器84。
通常，图8中的压缩机80的功能与上面就图2进一步描述的压缩机11的功能相似。第一流体管道81和第二流体管道82(以及流体分离器84)围绕旋转轴线94沿图8中表示的旋转方向的旋转将会导致来自空气入口85的净空气流动至流体分离器84以允许增压空气经由空气出口86排出。
然而，区别在于图8中的压缩机80设置有在第一流体管道81和第二流体管道82的相应的第一敞开端与第二敞开端之间将第一流体管道81与第二流体管道82流体流动式连接的多个互连管道96a至96c。另外，压缩机80包括用于将第二流体管道82的第二敞开端92与第一流体管道81的第一敞开端88连接的循环管道97以便给第一流体管道81提供离开第二流体管道82的水(框箭头)以实现至少用于水的封闭环形***。此外还给第一流体管道81提供离开第二流体管道82的空气(实心箭头)。由于通过该装置的净空气流，如图8中示意性表示的经由空气入口85添加了额外的空气。
在图8中，循环管道97被表示为与旋转轴线94平行的平直管。应当指出的是，这并不是必须的，并且应当指出的是，另外的构型比如盘绕的循环管道97可以是有益的。
如图8中示意性表示的，互连管道96a至96c在相应的第一敞开端与相应的第二敞开端之间的若干位置处给第二流体管道82主要提供来自第一流体管道81的水。这能够实现沿着第一流体管道81的较大的压差，这转而又提供更紧凑的压缩机。
用于将流体流动转换成旋转的装置也会以相同的方式受益于互连管道和循环管道的设置，而不管流体分离器中的压力是如何增大的以实现期望的净扭矩导致围绕旋转轴线的旋转。
图9示意性地示出了呈示意性热力发动机100的形式的这种装置的示例。图9中的热力发动机100的构型与图8中的压缩机80的构型基本上相同。然而，图9中的热力发动机100没有空气入口和空气出口，而是还设置有加热器102和冷却装置103。
在该特定示例中，加热器102以电加热器的形式设置，其设置成对流体分离器84中的水105进行加热。水105的加热转而又导致流体分离器84中的空气104的加热和膨胀。空气104的膨胀导致上面结合图5进一步描述的第一流体管道81和第二流体管道82中的水块的非对称移位，这转而又导致围绕旋转轴线94的旋转。为了保持旋转，有必要在适合的位置处去除来自热力发动机100的热量。图9示意性地示出了呈散热器103的形式的具有布置在循环管道97处的冷却翅片的冷却装置。
然而，应当指出的是，供给和去除来自热力发动机100的热量的若干其它方式是可行的，并且在本领域普通技术人员的理解范围之内。
与上面就其它实施方式进一步描述的内容相似，在进行较小的改变的情况下可以将热力发动机100转变成热泵。在热泵中，机械能——在该情况下为旋转能——可以用于从冷区域提取热量并且给较热的区域供给热量。
本领域技术人员应当认识到本发明并不限于上面描述的优选实施方式。相反，许多改型和变型能够在所附权利要求的范围内。
在权利要求中，用词“包括(comprising)”并不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一(a)”或“一(an)”并不排除多个。单个处理器或者其它单元可以实现权利要求中引用的若干物件的功能。在互不相同的从属权利要求中引用某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制范围。

Claims (25)

1.一种用于将旋转转换成流体流动的装置，包括：
第一流体管道，所述第一流体管道从所述第一流体管道的第一敞开端延伸至第二敞开端，所述第一流体管道围绕第一旋转轴线盘绕；
第二流体管道，所述第二流体管道从所述第二流体管道的第一敞开端延伸至第二敞开端，所述第二流体管道围绕第二旋转轴线盘绕；
转子，所述转子联接至所述第一流体管道并且联接至所述第二流体管道，使得所述转子的旋转致使所述第一流体管道围绕所述第一旋转轴线旋转并且致使所述第二流体管道围绕所述第二旋转轴线旋转；
第一流体分离器，所述第一流体分离器用于将所述第一流体与具有与所述第一密度不同的第二密度的第二流体分离，所述第一流体分离器与所述第一流体管道的所述第二敞开端流体流动式连通，并且与所述第二流体管道的所述第一敞开端流体流动式连通；以及
出口，所述出口允许从所述第一流体分离器中提取所述第一流体，
其中，所述第一流体分离器构造成使得：当在所述转子沿第一旋转方向旋转的过程中所述第一流体的第一质量部分和所述第二流体的第二质量部分从所述第一流体管道的所述第一敞开端朝向所述第一流体管道的所述第二敞开端被交替地输送时，所述第一流体的第三质量部分和所述第二流体的第四质量部分从所述第二流体管道的所述第一敞开端朝向所述第二流体管道的所述第二敞开端被交替地输送，
其中，每个所述第一质量部分与每个所述第二质量部分之间的比大于每个所述第三质量部分与每个所述第四质量部分之间的比。
2.一种用于将流体流动转换成旋转的装置，包括：
第一流体管道，所述第一流体管道用于调节第一流体和与所述第一流体不同的第二流体通过所述第一流体管道的输送，所述第一流体管道从所述第一流体管道的第一敞开端延伸至第二敞开端，所述第一流体管道围绕第一旋转轴线盘绕；
第二流体管道，所述第二流体管道用于调节所述第一流体和所述第二流体通过所述第二流体管道的输送，所述第二流体管道从所述第二流体管道的第一敞开端延伸至第二敞开端，所述第二流体管道围绕第二旋转轴线盘绕；
转子，所述转子联接至所述第一流体管道并且联接至所述第二流体管道，使得所述转子的旋转致使所述第一流体管道围绕所述第一旋转轴线旋转并且致使所述第二流体管道围绕所述第二旋转轴线旋转；
第一流体分离器，所述第一流体分离器用于将所述第一流体与所述第二流体分离，所述第一流体分离器与所述第一流体管道的所述第二敞开端流体流动式连通，并且与所述第二流体管道的所述第一敞开端流体流动式连通；以及
用于使所述第一流体分离器中的压力增大的压力增大装置，
其中，所述第一流体分离器构造成使得：当所述第一流体分离器中的压力增大时，所述第一流体和所述第二流体在所述第一流体管道中以及在所述第二流体管道中移位，以提供对所述转子进行作用的净扭矩，导致所述转子旋转。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，用于使压力增大的所述压力增大装置包括用于允许将所述第一流体供给到所述第一流体分离器中的入口。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，用于使压力增大的所述压力增大装置包括用于加热所述第一流体管道中的所述第一流体和所述第二流体的加热器。
5.根据权利要求4所述的装置，还包括用于使所述第二流体管道中的所述第一流体和所述第二流体冷却的冷却装置。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述第一流体是气体，而所述第二流体是液体。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述第一旋转轴线与所述第二旋转轴线重合，并且所述第一旋转轴线和所述第二旋转轴线构成共同的旋转轴线。
8.根据权利要求7所述的装置，其中：
所述第一流体管道沿第一角方向围绕所述共同的旋转轴线盘绕；以及
所述第二流体管道沿与所述第一角方向相反的第二角方向围绕所述共同的旋转轴线盘绕。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其中，所述第一流体分离器包括第一容器，所述第一容器联接至所述第一流体管道和所述第二流体管道以与所述第一流体管道和所述第二流体管道一起围绕所述共同的旋转轴线旋转。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的装置，其中：
所述第一流体管道从所述第一流体管道的所述第一敞开端开始围绕所述共同的旋转轴线盘绕至少第一圈和最后一圈；以及
所述第一圈位于比所述最后一圈距所述共同的旋转轴线大的径向距离处。
11.根据权利要求7至10中的任一项所述的装置，其中：
所述第二流体管道从所述第二流体管道的所述第一敞开端开始围绕所述共同的旋转轴线盘绕至少第一圈和最后一圈；以及
所述第一圈位于比所述最后一圈距所述共同的旋转轴线小的径向距离处。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的装置，其中，所述第一流体管道的所述第二敞开端在第一连接位置处流体流动式连接至所述第一容器，并且所述第二流体管道的所述第一敞开端在第二连接位置处流体流动式连接至所述第一容器，
其中，当所述装置进行操作时：
所述共同的旋转轴线相对于水平面形成一角度；
所述第一连接位置以沿着所述共同的旋转轴线的第一竖向位置为中心围绕所述共同的旋转轴线旋转；以及
所述第二连接位置以沿着所述共同的旋转轴线的第二竖向位置为中心围绕所述共同的旋转轴线旋转，
所述第一竖向位置高于所述第二竖向位置。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，还包括至少一个具有第一端和第二端的互连管道，
其中，所述互连管道的所述第一端与所述第一流体管道流体流动式连接并且所述互连管道的所述第二端与所述第二流体管道流体流动式连接以实现所述第一流体管道与所述第二流体管道之间的流体流动。
14.根据权利要求13所述的装置，其中：
所述互连管道的所述第一端在位于所述第一流体管道的所述第一端与所述第二端之间的连接位置处连接至所述第一流体管道；以及
所述互连管道的所述第二端在位于所述第二流体管道的所述第一端与所述第二端之间的连接位置处连接至所述第二流体管道。
15.根据权利要求13或14所述的装置，包括在不同的连接位置之间将所述第一流体管道与所述第二流体管道流体流动式连接的多个互连管道。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述装置还包括具有所述转子的电动马达/发电机。
17.根据权利要求1至15中的任一项所述的装置，其中，所述转子构造成通过流动经过所述转子的所述第一流体或所述第二流体而旋转。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述装置能够布置在所述第一流体与所述第二流体之间的分界面处使得当所述转子沿所述第一旋转方向旋转时所述第一流体和所述第二流体被交替地供给至所述第一流体管道的所述第一敞开端。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述第一流体是空气，所述第二流体是水，并且所述装置构造成在水中浮动使得当所述转子沿所述第一旋转方向旋转时所述第一流体管道的所述第一敞开端交替地在所述空气中并且交替地在所述水中。
20.根据权利要求1至17中的任一项所述的装置，其中，所述装置还包括用于将所述第一流体与所述第二流体分离的第二流体分离器，所述第二流体分离器与所述第一流体管道的所述第一敞开端流体流动式连通，并且与所述第二流体管道的所述第二敞开端流体流动式连通。
21.根据权利要求20所述的装置，其中：
所述第一旋转轴线与所述第二旋转轴线重合，并且所述第一旋转轴线和所述第二旋转轴线构成共同的旋转轴线；以及
所述第二流体分离器包括第二容器，所述第二容器联接至所述第一流体管道和所述第二流体管道以与所述第一流体管道和所述第二流体管道一起围绕所述共同的旋转轴线旋转。
22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述第一流体管道的所述第一敞开端在第一连接位置处流体流动式连接至所述第二容器，并且所述第二流体管道的所述第二敞开端在第二连接位置处流体流动式连接至所述第二容器，
其中，当所述装置进行操作时：
所述共同的旋转轴线相对于水平面形成一角度；
所述第一连接位置以沿着所述共同的旋转轴线的第一竖向位置为中心围绕所述共同的旋转轴线旋转；以及
所述第二连接位置以沿着所述共同的旋转轴线的第二竖向位置为中心围绕所述共同的旋转轴线旋转，
所述第一竖向位置高于所述第二竖向位置。
23.一种多级装置，包括：
根据权利要求20至22中的任一项的第一装置；以及
根据权利要求20至22中的任一项的第二装置，
其中，包括在所述第一装置中的所述第一流体分离器构成包括在所述第二装置中的所述第二流体分离器。
24.一种使用如下装置将旋转转换成流体流动的方法，其中，所述装置包括：
第一流体管道，所述第一流体管道从所述第一流体管道的第一敞开端延伸至第二敞开端，所述第一流体管道围绕第一旋转轴线盘绕；
第二流体管道，所述第二流体管道从所述第二流体管道的第一敞开端延伸至第二敞开端，所述第二流体管道围绕第二旋转轴线盘绕；以及
第一流体分离器，所述第一流体分离器用于将所述第一流体与具有与所述第一密度不同的第二密度的第二流体分离，所述第一流体分离器与所述第一流体管道的所述第二敞开端流体流动式连通，并且与所述第二流体管道的所述第一敞开端流体流动式连通，
所述方法包括下述步骤：
使所述第一流体管道围绕所述第一旋转轴线旋转；
使所述第二流体管道围绕所述第二旋转轴线旋转；
向所述第一流体管道的所述第一敞开端交替地提供多个所述第一流体的第一质量部分和多个所述第二流体的第二质量部分；
从所述流体分离器向所述第二流体管道的所述第一端交替地提供多个所述第一流体的第三质量部分和多个第二流体的第四质量部分，
其中，每个所述第一质量部分与每个所述第二质量部分之间的比充分地大于每个所述第三质量部分与每个所述第四质量部分之间的比；以及
从所述流体分离器中提取第一流体。
25.一种使用如下装置将流体流动转换成旋转的方法，其中，所述装置包括：
第一流体管道，所述第一流体管道用于调节第一流体和与所述第一流体不同的第二流体通过所述第一流体管道的输送，所述第一流体管道从所述第一流体管道的第一敞开端延伸至第二敞开端，所述第一流体管道围绕第一旋转轴线盘绕；
第二流体管道，所述第二流体管道用于调节所述第一流体和所述第二流体通过所述第二流体管道的输送，所述第二流体管道从所述第二流体管道的第一敞开端延伸至第二敞开端，所述第二流体管道围绕第二旋转轴线盘绕；以及
第一流体分离器，所述第一流体分离器用于将所述第一流体与所述第二流体分离，所述第一流体分离器与所述第一流体管道的所述第二敞开端流体流动式连通，并且与所述第二流体管道的所述第一敞开端流体流动式连通，
所述方法包括下述步骤：
将所述第一流体分离器构造成使得：当所述第一流体分离器中的压力增大时，所述第一流体和所述第二流体在所述第一流体管道中以及在所述第二流体管道中移位，以提供对所述转子进行作用的净扭矩，导致所述转子旋转；以及
使所述第一流体分离器中的压力增大。
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