一种海洋温差能发电液压系统的制作方法

本发明属于海洋温差能转化领域，具体涉及一种将海洋温差热能通过相变动力热管进行收集，通过相变材料体积变化转化为液压系统机械能，进而转化为电能的能源转化液压系统。

背景技术：

海洋探测设备大多以电池供能，维持海洋探测设备的续航、探测能力。以海洋环境能源为能量来源的海洋环境型探测设备，主要以太阳能、波浪能、风能、温差能等为能量来源，提供海洋探测设备的能源需求。

在海洋温差能源转化领域，通常将相对温暖的热带水流来驱动涡轮机发电，然后将温度较低的水从海洋深处抽取将水蒸气凝结成液体。或使用具有低沸点的液态氨产生蒸汽，温暖的表层海水通过热交换器传递，使得封闭系统中氨沸腾产生出蒸汽，然后驱动涡轮机转动。冷海洋深层水被泵抽送通过另一个热交换器，将氨蒸汽冷凝回液态，通过蒸汽动力循环的发电方式。

这种电池供能方式具有一定的缺陷，主要表现在：第一，电池存储能源有限，限制海洋探测设备的续航能力、探测能力。第二，太阳能、波浪能、风能等能源适用于在近海面处工作的海洋探测设备，不适用与剖面运动式海洋探测设备。第三，现有海洋温差能发电循环系统过大，需要大量的循环液体，且发电设备不便于海洋探测设备携带。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种适用于做剖面运动的海洋探测设备供能的海洋温差能发电液压系统。具有结构简单、可靠性高、自动化程度高等特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种海洋温差能发电液压系统，包括相变动力热管、变径缸、第一单向阀、第二单向阀、高压蓄能器、液控单向阀、第三单向阀、低压压力阀、高压压力阀、液压马达、发电机、第四单向阀和低压蓄能器；所述相变动力热管的出油口接变径缸的有杆腔，变径缸的无杆腔通过第一单向阀连接高压蓄能器，第二单向阀的出口端连接第一单向阀出口与高压蓄能器入口，第四单向阀的出口端连接液控单向阀出口与低压压力阀入口；高压压力阀、液控单向阀的进油口均与高压蓄能器相连，高压压力阀和低压压力阀均采用前控压力阀，高压压力阀和低压压力阀的出油口均连接液压马达，且液控压力高于液压马达压力，液压马达通过转轴连接发电机，液压马达出油口连接低压蓄能器进油口，低压蓄能器通过第三单向阀连接变径缸无杆腔。

进一步的，所述相变动力热管为同心圆结构，外圈为相变材料，内圈为液压油，相变材料与液压油之间由橡胶管隔离。

进一步的，所述高压压力阀、低压压力阀以及液控单向阀共同组成液压阀组，实现高压力开启、低压力关闭。

进一步的，所述高压压力阀、低压压力阀均为压力可调压力阀，实现不同高压开启、不同低压关闭。

进一步的，第二单向阀与第四单向阀均为连接阀块内部管路与外部的注油单向阀，实现管路气体的排放。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)解决海洋探测设备能源受限问题，将海洋温差能通过相变动力热管进行收集，通过相变材料体积变化转化为液压系统机械能，进而转化为电能，提供海洋探测设备能源。

(2)液压系统采用相变材料进行海洋热能的收集，液压系统进行能量传递，涉及原件少、原理简单，便于做剖面运动式海洋探测设备携带。

(3)高压压力阀与低压压力阀组合，实现液压系统高压开启低压关闭，从而使液压系统在一定高压范围内做功，提高液压系统效率。

(4)高压压力阀、低压压力阀、液控单向阀组成液压组件组成液压阀块，使阀块结构组合紧凑。

附图说明

图1是本发明海洋温差能发电液压系统结构示意图。

图2是相变动力热管的截面示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明是由相变动力热管1、变径缸2、单向阀3、单向阀4、单向阀5、高压蓄能器6、液控单向阀7、单向阀8、低压压力阀9、高压压力阀10、液压马达11、发电机12、低压蓄能器13组成。

相变动力热管1出油口接变径缸2有杆腔，变径缸2无杆腔通过单向阀4连接高压蓄能器6，单向5出口连接第一单向阀4出口与高压蓄能器6入口，第四单向阀8出口端连接液控单向阀7出口与低压压力阀9入口，高压压力阀10、液控单向阀7进油口均与高压蓄能器6相连，高压压力阀10、低压压力阀9均采用前控压力阀，高压压力阀10、低压压力阀9的出油口均连接液压马达11，且液控压力略高于液压马达11压力，液压马达11通过转轴连接发电机12，液压马达11出油口连接低压蓄能器13进油口，低压蓄能器13通过单向阀3连接变径缸2无杆腔。

如图2所示，相变动力热管1为同心圆结构，外圈为相变材料，内圈为液压油，相变材料与液压油之间由橡胶管隔离。

具体的，高压压力阀10、低压压力阀9以及液控单向阀7共同组成液压阀组，实现高压力开启、低压力关闭。且高压压力阀10、低压压力阀9均为压力可调压力阀，实现不同高压开启、不同低压关闭。

本装置的工作过程如下：

升温、相变材料融化排油储能阶段，相变动力热管1内的相变材料由于温度升高，吸热融化，体积增大，将内部的液压油通过液压油管挤入变径缸2有杆腔，推动变径缸2内活塞杆移动，致使变径缸无杆腔内液压油通过油路推入高压蓄能器6。当高压蓄能器6压力存储到高压压力阀10开启压力，高压压力阀10开启，液控单向阀7检测到油路压力从而打开，低压压力阀9开启，高压压力阀10关闭。高压蓄能器6内液压油经低压压力阀9流经液压马达11，带动液压马达11转动，液压马达带动发电机12发电。流经液压马达11的液压油流入低压蓄能器13。当高压蓄能器6的压力低于低压压力阀的开启压力，低压压力阀9关闭。此高压开启、低压关闭过程循环进行，直至相变动力热管内相变材料相变完成。

降温、相变材料凝固回油阶段，相变动力热管1内的相变材料由于温度降低，放热凝固，体积减小，低压蓄能器13内液压油经单向阀3流入变径缸2无杆腔，推动变径缸2的活塞杆向变径缸2有杆腔移动，从而使变径缸2的有杆腔内液压油流入相变动力热管1内。

本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种海洋温差能发电液压系统，包括相变动力热管、变径缸、第一单向阀、第二单向阀、高压蓄能器、液控单向阀、第三单向阀、低压压力阀、高压压力阀、液压马达、发电机、第四单向阀和低压蓄能器；所述相变动力热管的出油口接变径缸的有杆腔，变径缸的无杆腔通过第一单向阀连接高压蓄能器，高压压力阀、液控单向阀的进油口均与高压蓄能器相连，高压压力阀和低压压力阀均采用前控压力阀，高压压力阀和低压压力阀的出油口均连接液压马达，且液控压力高于液压马达压力，液压马达通过转轴连接发电机，液压马达出油口连接低压蓄能器进油口，低压蓄能器通过第三单向阀连接变径缸无杆腔。

技术研发人员：张宏伟;王树新;杨亚楠;王延辉;刘玉红
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2019.03.25
技术公布日：2019.07.30