CN110056490A - 一种海洋温差能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海洋温差能发电装置，包括：支架、转化装置、相变动力热管；所述支架包括上支架、下支架和螺杆，所述转化装置包括油管、流量计、变径缸、活塞、前舱、液压阀组、高压活塞、高压舱、固定活塞、回油管、进油管、低压活塞、低压舱、阀块、转接螺母、液压马达、阻隔活塞、电池组、发电机、电池舱和后盖；相变动力热管通过油管穿过流量计，连接转化装置；本发明可以实现在温水层与冷水层之间进行温差能收集，可承受一定深度的海水压力，将海洋温差能转化为电能。具有结构紧凑、集成度高、可靠性高等特点。

Description

一种海洋温差能发电装置
技术领域
本发明属于海洋温差能转化领域，涉及到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装置。
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。海洋温差能转化技术(OTEC)，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形成循环利用。或者在深海处的热液口处，利用热液的热能转化为电能，将温差能转化为电能提供海洋探测设备的能源需求。并且现有液压设备大多采用蓄能器作为储能、转化原件。
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，OTEC海洋温差能发电循环系统过大，装置重量、体积大，不便于海洋探测设备搭载发电设备。第三，深海热液口处热能转化电能发电方式，需要装置固定于热液口处，不适用与剖面运动式海洋探测设备。第四，蓄能器作为高效的储能液压原件，安全性要求高，故壁面较厚造成质量大，设备占用体积大，体积紧凑的海洋探测设备需要规划出较大空间安放蓄能器。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于做剖面运动海洋温差能发电装置，该装置具有结构紧凑、集成度高、可靠性高等特点。
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装置，包括：支架、转化装置、相变动力热管；所述支架包括上支架、下支架和螺杆，所述转化装置包括油管、流量计、变径缸、活塞、前舱、液压阀组、高压活塞、高压舱、固定活塞、回油管、进油管、低压活塞、低压舱、阀块、转接螺母、液压马达、阻隔活塞、电池组、发电机、电池舱和后盖；
所述相变动力热管通过油管穿过流量计，连接转化装置；
所述变径缸通过螺纹与前舱连接，变径缸与前舱之间通过O型圈密封，活塞小径端位于变径缸内，大径端在前舱内；液压阀组通过螺丝固定至前舱后端盖上；前舱通过螺纹与高压舱连接，前舱与高压舱之间通过O型圈密封；高压活塞在高压舱内并通过O型圈与高压舱内壁密封；固定活塞在高压舱后端并通过O型圈与高压舱内壁密封；
高压舱与低压舱通过螺纹连接，高压舱与低压舱之间通过O型圈密封；回油管与进油管的一端均与液压阀组连接，回油管与进油管的另一端均穿过高压活塞、固定活塞和低压活塞后与阀块与连接；阀块通过转接螺母连接液压马达，液压马达通过螺丝固定在阻隔活塞上，低压舱通过螺纹与电池舱连接，低压舱与电池舱之间通过O型圈密封；电池组与电机均固定在阻隔活塞上；后盖通过螺纹与电池舱连接，后盖与电池舱之间通过O型圈密封。
进一步的，高压舱通过高压活塞分隔液压油与高压气体，借用舱体作为蓄能器外壁面，使高压舱形成高压蓄能器。
进一步的，低压舱通过低压活塞分隔液压油与低压气体，借用舱体作为蓄能器外壁面，使低压舱形成低压蓄能器。
进一步的，活塞通过两端面积不同的活塞面，将变径缸的液压油变化量增大为前舱的液压油变化量。
进一步的，所述液压阀组包括高压压力阀、低压压力阀和液控单向阀；高压压力阀与液控单向阀的入口端均接液压阀组进油口，液控单向阀出口接低压压力阀入口，高压压力阀与低压压力阀出口均接液压阀组出油口。
进一步的，高压压力阀和低压压力阀均为压力可调压力阀，以实现不同高压开启、不同低压关闭。
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)相变动力热管进行热能收集，高压蓄能器将缓慢的相变过程产生的体积变化能力进行收集，并在达到预定压力值时释放液压油，液压系统通过液压马达转化为电能，提供海洋探测设备能源，实现循环发电，解决海洋探测设备依赖电池的问题。
(2)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，从而控制液压系统在一定压力范围内做功，提高液压系统效率。
(3)海洋温差能发电装置采用液压系统进行能量传递，涉及原件少，高压舱与低压舱通过活塞阻隔液压油与压力气体，借用舱体作为蓄能器外壁面，结构紧凑，便于做剖面运动式海洋探测设备携带。
附图说明
图1为本发明发电装置的结构示意图。
图2为本发明转化装置的结构示意图。
图3为本发明高压舱与低压舱舱体结构示意图。
图4为本发明阀块结构示意图。
图5为本发明液压阀组原理图。
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至图4所示，本发明海洋温差能发电装置是由支架、转化装置5、相变动力热管组成。支架包括：上支架3-1、下支架3-2、螺杆4。转化装置包含：油管1、流量计2、变径缸7、活塞8、前舱9、液压阀组10、高压活塞11、高压舱12、固定活塞13、回油管14、进油管15、低压活塞16、低压舱17、阀块18、转接螺母19、液压马达20、阻隔活塞21、电池组22、发电机23、电池舱24、后盖25。
相变动力热管6通过油管1穿过流量计2，连接转化装置5。
变径缸7通过螺纹连接到前舱9，中间通过O型圈密封，活塞8小径端在变径缸7内，大径端在前舱9内。液压阀组10通过螺丝固定到前舱9后端盖上，前舱9通过螺纹与高压舱12连接，中间通过O型圈密封。高压活塞11在高压舱12内通过O型圈与高压舱12内壁密封。固定活塞在高压舱12后端通过O型圈与高压舱12内壁密封。高压舱12与低压舱17通过螺纹连接，中间通过O型圈密封。回油管14与进油管15均穿过高压活塞11、固定活塞13、低压活塞16，连接阀块18与液压阀组10。阀块18通过转接螺母19连接液压马达20，液压马达20通过螺丝固定到阻隔活塞21上。低压舱17通过螺纹与电池舱24连接，中间通过O型圈密封。电池组22与电机23均固定在阻隔活塞21上。后盖25通过螺纹与电池舱24连接，中间通过O型圈密封。
高压舱12通过高压活塞11分隔液压油与高压气体。借用舱体作为蓄能器外壁面，使高压舱12形成高压蓄能器。
低压舱17通过低压活塞16分隔液压油与低压气体。借用舱体作为蓄能器外壁面，使低压舱17形成低压蓄能器。活塞8通过两端面积不同的活塞面，将变径缸7的液压油变化量增大为前舱9的液压油变化量。
如图5所示，所述液压阀组10包含高压压力阀10-1、低压压力阀10-3、液控单向阀10-2。高压压力阀10-1与液控单向阀10-2入口端均接液压阀组10进油口，液控单向阀出口10-2接低压压力阀10-3入口，高压压力阀10-1与低压压力阀10-3出口均接液压阀组10出口，可实现压力上升阶段，高压油路导通，在压力下降阶段，低压油路闭合这一功能，实现一定范围内的压力控制。
其中高压压力阀10-1、低压压力阀10-3均为压力可调压力阀，实现不同高压开启、不同低压关闭。
本装置的工作过程为：
升温、相变材料融化排油储能阶段，相变动力热管6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油管1经过流量计2，挤入变径缸7内。变径缸7内液压油推动活塞8小径活塞端向后移动，活塞8大径活塞端推动前舱9内液压油经过液压阀组10到达高压舱12的油舱12-1，在高压舱12高压气舱12-2气体推动高压活塞11作用下，当达到预设压力，液压阀组10的高压压力阀10-1开启，液压油经过进油管15,到达阀块18，再通过转接螺母19进入液压马达20，液压马达20带动发电机23转动并发电。流经液压马达20的液压油排出后，进入低压舱17的油舱17-2。
降温、相变材料凝固回油阶段，低压舱17的低压气舱17-1预充压力气体，压力气体推动低压活塞16，进而推动油舱17-2内液压油经过回油管14及液压阀组10回油到变径舱，进而推动活塞8，通过小径活塞端推动液压油流入相变动力热管。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。
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。

Claims (6)

1.一种海洋温差能发电装置，其特征在于，包括：支架、转化装置(5)、相变动力热管；所述支架包括上支架(3-1)、下支架(3-2)和螺杆(4)，所述转化装置包括油管(1)、流量计(2)、变径缸(7)、活塞(8)、前舱(9)、液压阀组(10)、高压活塞(11)、高压舱(12)、固定活塞(13)、回油管(14)、进油管(15)、低压活塞(16)、低压舱(17)、阀块(18)、转接螺母(19)、液压马达(20)、阻隔活塞(21)、电池组(22)、发电机(23)、电池舱(24)和后盖(25)；
所述相变动力热管(6)通过油管(1)穿过流量计(2)，连接转化装置(5)；
所述变径缸(7)通过螺纹与前舱(9)连接，变径缸(7)与前舱(9)之间通过O型圈密封，活塞(8)小径端位于变径缸(7)内，大径端在前舱(9)内；液压阀组(10)通过螺丝固定至前舱(9)后端盖上；前舱(9)通过螺纹与高压舱(12)连接，前舱(9)与高压舱(12)之间通过O型圈密封；高压活塞(11)在高压舱(12)内并通过O型圈与高压舱(12)内壁密封；固定活塞(13)在高压舱(12)后端并通过O型圈与高压舱(12)内壁密封；
高压舱(12)与低压舱(17)通过螺纹连接，高压舱(12)与低压舱(17)之间通过O型圈密封；回油管(14)与进油管(15)的一端均与液压阀组(10)连接，回油管(14)与进油管(15)的另一端均穿过高压活塞(11)、固定活塞(13)和低压活塞(16)后与阀块(18)与连接；阀块(18)通过转接螺母(19)连接液压马达(20)，液压马达(20)通过螺丝固定在阻隔活塞(21)上，低压舱(17)通过螺纹与电池舱(24)连接，低压舱(17)与电池舱(24)之间通过O型圈密封；电池组(22)与电机(23)均固定在阻隔活塞(21)上；后盖(25)通过螺纹与电池舱(24)连接，后盖(25)与电池舱(24)之间通过O型圈密封。
2.根据权利要求1所述的海洋温差能发电装置，其特征在于，高压舱(12)通过高压活塞(11)分隔液压油与高压气体，借用舱体作为蓄能器外壁面，使高压舱(12)形成高压蓄能器。
3.根据权利要求1所述的海洋温差能发电装置，其特征在于，低压舱(17)通过低压活塞(16)分隔液压油与低压气体，借用舱体作为蓄能器外壁面，使低压舱(17)形成低压蓄能器。
4.根据权利要求1所述的海洋温差能发电装置，其特征在于，活塞(8)通过两端面积不同的活塞面，将变径缸(7)的液压油变化量增大为前舱(9)的液压油变化量。
5.根据权利要求1所述的海洋温差能发电装置，其特征在于，所述液压阀组(10)包括高压压力阀(10-1)、低压压力阀(10-3)和液控单向阀(10-2)；高压压力阀(10-1)与液控单向阀(10-2)的入口端均接液压阀组(10)进油口，液控单向阀(10-2)出口接低压压力阀(10-3)入口，高压压力阀(10-1)与低压压力阀(10-3)出口均接液压阀组出油口。
6.根据权利要求5所述的海洋温差能发电装置，其特征在于，高压压力阀和低压压力阀均为压力可调压力阀，以实现不同高压开启、不同低压关闭。
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