5相对的恒压腔体3侧壁上，各连接部件之间通过O型密封圈实现径向密封。热敏膨胀机构包括连接板7、充气阀6、热敏膨胀腔体9、小活塞缸10、腔体端板12，连接板17安装在热敏膨胀腔体9的端部，且与热敏膨胀腔体9固连，腔体端板12与热敏膨胀腔体9另一端固定连接，连接处采用O型密封圈实现径向密封；小活塞缸10安装在热敏膨胀腔体9内，小活塞缸10 —端有连接法兰与连接板7固定连接，小活塞缸10另一端与热敏膨胀腔11相通，充气阀6安装在连接板7上与热敏膨胀腔相连通。连接板7为圆盘结构，连接板7中心处圆孔直径大于小活塞18直径，在与恒压腔体3和小活塞缸10端法兰配合处采用止口定位，用于保证恒压腔体和小活塞缸之间的同轴度。共杆活塞由活塞8、小活塞18和U形连接件17、左十字销19、右十字销20组成，活塞8与恒压腔体3配合，活塞杆上靠近两端周向分别设有第一限位槽14和第二限位槽16，活塞杆端部有第一 U形槽24，活塞杆穿过连接板7中心处圆孔与U形连接件17通过左十字销19连接；小活塞18侧端有第二 U形槽25，小活塞18的第二 U形槽25与U形连接件17的另一端通过右十字销20连接，小活塞18与小活塞缸10配合。限位自锁机构13包括顶块15、弹簧22、螺纹管23、调节块21，限位自锁机构安装在恒压腔体3侧壁上，螺纹管23管壁内外有螺纹，调节块21安装在螺纹管23内底部，弹簧22位于顶块15和调节块21之间用于压紧顶块15，顶块15与第一限位槽14，第二限位槽16配合，通过压紧顶块15实现限位和自锁。调节块21位置可调，通过旋转调节块调整弹簧22压缩量进而改变限位自锁机构13的开启力度。
[0026]当海洋温差能利用装置位于海洋表层时，水温较高，热敏膨胀腔11内压力升至最高，而恒压腔4内压力不变，限位自锁机构13开启，共杆活塞向左移动，顶块15卡入第二限位槽16并重新自锁。由于活塞8的面积大于小活塞18的面积，装置的排水量减小并且海水从透水孔5内流，装置浮力小于重力并下沉。当海洋温差能利用装置位于海洋深处时，敏膨胀腔11内压力降至最低，而恒压腔4内压力不变，限位自锁机构13开启，共杆活塞向右移动，顶块15卡入第一限位槽16并重新自锁，此时，装置浮力大于重力并自动上浮。装置在海洋温差能的驱动下实现浮、沉运动。
[0027]对海洋温差能利用装置的恒压腔4充注R134a低温工质，对热敏膨胀腔充注空气进行试验，试验中在60K的温差驱动下共杆活塞发生移动，装置进行工作。海洋温差能利用装置各零部件主要尺寸如下:活塞8直径为70_，小活塞18直径为40_，恒压腔体3外径为86mm、长度为150mm，热敏膨胀腔体9外径为200mm、长度为200mm、壁厚为5mm，小活塞缸10外径为50mm、长度为130mm ;共杆活塞长度为160mm。
[0028]实施例
[0029]本实施例是基于海洋温差能利用装置的水下滑翔机。
[0030]如图4所示，本实施例水下滑翔机由滑翔机26和四个海洋温差能利用装置27组成。海洋温差能利用装置的恒压腔4在前，热敏膨胀腔11在后，当滑翔机26位于海水表层时，所有的海洋温差能利用装置27的热敏膨胀腔11体积最大、排水量最小、重心前移，滑翔机26低头以负攻角下沉并向前滑行。当滑翔机位于海水一定深层时，所有的海洋温差能利用装置27的热敏膨胀腔11体积最小、排水量最大、重心后移，滑翔机26抬头以正攻角上浮并向前滑行。以海洋温差能利用装置27为核心的水下滑翔机可实现稳定续航。
【主权项】
1.一种新型海洋温差能利用装置，包括恒压机构、共杆活塞、热敏膨胀机构、限位自锁机构，其特征在于:恒压机构与热敏膨胀机构固连，共杆活塞两端分别与恒压腔体和热敏膨胀腔内的小活塞缸配合；所述恒压机构包括组合阀门、端盖板、恒压腔体，所述恒压腔体为圆筒形结构，一端有连接法兰与连接板固连，恒压腔体另一端与端盖板连接，端盖板上安装有组合阀门，恒压腔体内壁周向有台阶，恒压腔体侧壁上开有透水孔，限位自锁机构位于恒压腔体侧壁上，且与透水孔相对；所述热敏膨胀机构包括连接板、充气阀、热敏膨胀腔体、小活塞缸、腔体端板，连接板位于热敏膨胀腔体一端，且与热敏膨胀腔体固连，连接板中心有通孔，充气阀安装在连接板上，腔体端板与热敏膨胀腔体另一端固连，小活塞缸位于热敏膨胀腔体内，小活塞缸通过端部连接法兰固定在连接板上，小活塞缸另一端与热敏膨胀腔相通；所述共杆活塞由活塞、小活塞、U形连接件、左十字销、右十字销组成，活塞与恒压腔体配合，活塞杆上靠近两端周向分别有第一限位槽和第二限位槽，活塞杆一端有第一U形槽，活塞杆穿过连接板与U形连接件通过左十字销连接，小活塞侧端有第二 U形槽与U形连接件的另一端通过右十字销连接，小活塞与小活塞缸配合；所述限位自锁机构包括顶块、弹簧、螺纹管、调节块，螺纹管管壁内外有螺纹，调节块位于螺纹管内底部，弹簧位于顶块和调节块之间，顶块与第一限位槽，第二限位槽配合，通过压紧顶块实现限位和自锁。2.根据权利要求1所述的海洋温差能利用装置，其特征在于:所述连接板与恒压腔体和小活塞缸同轴安装。3.根据权利要求1所述的海洋温差能利用装置，其特征在于:各连接件之间通过O型圈实现径向密封。4.根据权利要求1所述的海洋温差能利用装置，其特征在于:热敏膨胀腔体和恒压腔体采用不锈钢材料，腔体壁面进行保温处理。
【专利摘要】本发明公开了一种新型海洋温差能利用装置，涉及海洋能源应用技术领域。海洋温差能利用装置由恒压机构、共杆活塞、热敏膨胀机构、限位自锁机构组成，恒压机构与热敏膨胀机构固连，通过截面积不同的共杆活塞两端分别与恒压腔体和热敏膨胀腔内的小活塞缸配合；运用工质的热胀冷缩特性和两相区的恒压特性，实现装置的排水量随温度的升高而降低，反之亦然。海洋温差能利用装置在海洋温差的驱动下实现自动浮沉运动。通过限位自锁机构使装置下沉阶段重心靠近恒压腔，上浮阶段重心靠近热敏膨胀腔，装置始终在最大的正浮力、负浮力驱动下运行。海洋温差能利用装置结构简单，将海洋温差能转化成机械能提高了海洋温差能利用的效率。
【IPC分类】F03G7/05
【公开号】CN104895752
【申请号】CN201510257556
【发明人】黄闯, 罗凯, 李代金
【申请人】西北工业大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月20日