CN113944592A - 一种深水水力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深水水力发电装置，包括：缸体组件、至少一个线圈组件及排水组件，缸体组件包括至少一个液压缸和至少一个活塞，液压缸的内部中空，活塞活动内置于液压缸，线圈组件包括线圈件和永磁件，线圈件套设于液压缸，永磁件连接于活塞，并活动内置于液压缸，排水组件连接于液压缸，并将液压缸的内部和外部相连通，用于利用液压缸的内部和外部的水的交换来驱动活塞沿液压缸的轴线滑动，以带动永磁件沿液压缸的轴线运动。本发明能解决现有技术中造水系统通过增压以将废水排出深潜器，使得大量的能量随废水一起排出却得不到合理的利用，从而导致大量的能量浪费的问题。

Description

一种深水水力发电装置

技术领域

本发明涉及深潜器技术领域，尤其涉及一种深水水力发电装置。

背景技术

深海潜航器是一种可用于在海洋水下从事相关作业的深潜水装置，因其工作环境为深海，为了保障深海潜航器水下的生活用水和柴电用水的供应，通常需要利用到造水系统。

例如申请号为：CN202010757425.2的中国发明专利，名称为：深潜器静默式造水系统和深潜器，所述深潜器静默式造水系统包括自流供水装置、反渗透装置、淡水舱以及压力调节装置；反渗透装置包括反渗透膜、第一通水口、第二通水口和淡水出口，反渗透膜安装于淡水出口处，淡水出口与淡水舱连通；自流供水装置包括第一自流口和第二自流口，第一自流口为伸入海水中的开口结构，开口结构的开口方向与深潜器的航行方向相同，第一自流口与反渗透装置的第一通水口连通，第二自流口与反渗透装置的第二通水口连通；压力调节装置用于调节反渗透膜两侧的压差保持在设定范围内。本发明实施例提供的深潜器静默式造水系统无需排盐泵，提高了系统的可靠性，降低了系统噪声，但在造水系统造水过程中需要消耗能量来增压排出废水，而此过程不仅耗能巨大，且增压的过程在高压环境下密封可靠性与耐用性均与法得到保证，同时大量的能量随废水一起排出深潜器。

因此，亟需一种深水水力发电装置，能解决现有技术中造水系统通过增压以将废水排出深潜器，使得大量的能量随废水一起排出却得不到合理的利用，从而导致大量的能量浪费的问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种深水水力发电装置，解决现有技术中由于造水系统通过增压以将废水排出深潜器，使得大量的能量随废水一起排出却得不到合理的利用，从而导致大量的能量浪费的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种深水水力发电装置，包括：

缸体组件，包括至少一个液压缸和至少一个活塞，所述液压缸的内部中空，所述活塞活动内置于所述液压缸；

至少一个线圈组件，包括线圈件和永磁件，所述线圈件套设于所述液压缸，所述永磁件连接于所述活塞，并活动内置于所述液压缸；

排水组件，所述排水组件连接于所述液压缸，并将所述液压缸的内部和外部相连通，用于利用所述液压缸的内部和外部的水的交换来驱动所述活塞沿液压缸的轴线滑动，以带动所述永磁件沿所述液压缸的轴线运动。

进一步的，所述活塞可沿所述液压缸的轴线滑动，并将所述液压缸的内部空间分隔成大小可调的第一腔室和第二腔室。

进一步的，所述排水组件包括第一排水件和第二排水件，所述第一排水件包括第一进水管和第一排水管，所述第一进水管和第一排水管与所述第一腔室均相连通，所述第一进水管的进水端与舷外部相连通，所述第一排水管的出水端与舷内部相连通，所述第二排水件包括第二进水管和第二排水管，所述第二进水管和第二排水管与所述第二腔室均相连通，所述第二进水管的进水端与舷内部相连通，所述第二排水管的出水端与舷外部相连通。

进一步的，所述排水组件还包括水泵，所述水泵设置于所述第二进水管的进水端。

进一步地，所述缸体组件中所述液压缸和所述活塞的数量均为两个，两个所述液压缸相互间隔设置，且其相对侧分别开设有第一通孔，所述活塞与所述液压缸一一对应设置，另一所述活塞活动内置于另一所述液压缸，并将另一所述液压缸分隔成大小可调的第三腔室和第四腔室，所述缸体组件还包括活塞杆，所述活塞杆的两端分别插设于两个所述第一通孔，并可沿所述第一通孔的轴向滑动，所述活塞杆的一端穿过所述第二腔室连接于一所述活塞，另一端穿过所述第三腔室连接于另一所述活塞。

进一步的，所述排水组件包括第一排水件和第二排水件，所述第一排水件包括第一进水管和第一排水管，所述第一进水管和第一排水管与所述第一腔室均相连通，所述第一进水管的进水端与舷外部相连通，所述第一排水管的出水端与舷内部相连通，所述第二排水件包括第二进水管和第二排水管，所述第二进水管和第二排水管与所述第二腔室均相连通，所述第二进水管的进水端与舷内部相连通，所述第二排水管的出水端与舷外部相连通。

进一步的，所述排水组件还包括第一接头、第二接头、第三接头及第四接头，所述第一接头设于所述第一进水管的进水端，并与所述第四进水管的进水端相连通，所述第二接头设于所述第二进水管的进水端，并与所述第三进水管的进水端相连通，所述第三接头设于所述第一排水管的出水端，并与所述第四排水管的出水端相连通，所述第四接头设有所述第二排水管的出水端，并与所述第三排水管的出水端相连通。

进一步的，所述活塞的外周壁开设有凹槽，所述永磁件呈环状，所述永磁件固定嵌设于所述凹槽，并连接于所述活塞。

进一步的，所述液压缸的周向外壁沿其长度方向开设有螺旋状的安装槽，所述线圈件呈线状，所述线圈件绕设于所述安装槽，并连接于所述液压缸的周向外壁。

进一步的，所述缸体组件还包括两个位移传感器，所述位移传感器与所述液压缸一一对应设置，并连接于所述液压缸的内部。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：活塞可活动内置于液压缸，线圈件套设于液压缸的外壁，且永磁件连接于所述活塞，并可沿液压缸的轴线滑动，用于配合线圈件产生感应电流，同时排水组件将液压缸的内部和外部相连通，用于利用液压缸的内部和外部的水的交换来驱动活塞沿液压缸的轴线滑动，以带动永磁件沿液压缸的轴线运动，最终通过液压缸内部和外部的水交换来带动永磁体切割线圈件的线圈，以产生感应电流，从而达到利用废水排出的能量实现发电的目的，能解决现有技术中造水系统通过增压以将废水排出深潜器，使得大量的能量随废水一起排出却得不到合理的利用，从而导致大量的能量浪费的问题。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的一种深水水力发电装置在某个初始状态的剖视结构示意图；

图2是本发明实施例所提供的一种深水水力发电装置在第二状态的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

请参阅图1，本发明提供了一种深水水力发电装置，包括：缸体组件1、至少一个线圈组件2及排水组件3，缸体组件1包括至少一个液压缸11和至少一个活塞12，液压缸11的内部中空，活塞12活动内置于液压缸11，线圈组件2包括线圈件21和永磁件22，线圈件21套设于液压缸11，永磁件22连接于活塞12，并活动内置于液压缸11，排水组件3连接于液压缸11，并将液压缸11的内部和外部相连通，用于利用液压缸11的内部和外部的水的交换来驱动活塞12沿液压缸11的轴线滑动，以带动永磁件22沿液压缸11的轴线运动。

可以理解，活塞12可活动内置于液压缸11，线圈件21套设于液压缸11的外壁，且永磁件22连接于活塞12，并可沿液压缸11的轴线滑动，用于配合线圈件21产生感应电流，同时排水组件3将液压缸11的内部和外部相连通，用于利用液压缸11的内部和外部的水的交换来驱动活塞12沿液压缸11的轴线滑动，以带动永磁件22沿液压缸11的轴线运动，最终通过液压缸11内部和外部的水交换来带动永磁体切割线圈件21的线圈，以产生感应电流，从而达到利用废水排出的能量实现发电的目的。

进一步地，永磁体内置于线圈，并沿线圈的设置方向运动切割线圈产生的磁感线，用于产生感应电流，此处为本领域技术人员所公知的常规设置，此处不作过多的阐述。

如图1所示，活塞12可沿液压缸11的轴线滑动，并将液压缸11的内部空间分隔成大小可调的第一腔室111和第二腔室112。

可以理解，活塞12内置于液压缸11，将且内部分隔成两个分别独立的第一腔室111和第二腔室112，活塞12在排水组件3的驱动下沿液压缸11的轴线滑动，并使得第一腔室111和第二腔室112的大小可调。

其中作为一种实施方式，为了充分利用废水排出的能量，本发明中缸体组件1中液压缸11和活塞12的数量均为两个，两个液压缸11相互间隔设置，活塞12与液压缸11一一对应设置，并可沿液压缸11的轴线滑动，一活塞12将一液压缸11分隔成大小可调的第一腔室111和第二腔室112，另一活塞12将另一液压缸11分隔成大小可调的第三腔室113和第四腔室114。

可以理解，排水组件3分别驱动两个液压缸11的内部和外部的水的交换，以驱动活塞12沿液压缸11的轴线滑动，从而带动永磁件22沿线圈件21的设置方向运动，以产生感应电流。

进一步地，此处液压缸11的数量还可以为一个，且液压缸11内设置有隔板，隔板将液压缸11的内部分隔为大小相等的容纳腔，活塞12活动内置于容纳腔，并将一容纳腔分隔成第一腔室111和第二腔室112，将另一容纳腔分隔成第三腔室113和第四腔室114。

其中作为一种实施方式，两个液压缸11的相对侧分别开设有第一通孔，缸体组件1还包括活塞杆13，活塞杆13的两端分别插设于两个第一通孔，并可沿第一通孔的轴向滑动，两个活塞12分别连接于活塞杆13的两端。

可以理解，活塞杆13的两端分别与两个活塞12相连接，用于形成联动的结构，当一活塞12的经排水组件3在一液压缸11内的运动时，可以带动另一活塞12在另一液压缸11内的运动。

其中，缸体组件1还包括两个位移传感器14，位移传感器14与液压缸11一一对应设置，并连接于液压缸11的内部。

可以理解，活塞12由两个触点组成，且两个触点分别设置于液压缸11的两端的端部，当活塞12沿液压缸11的轴线活动，并运动至一触点的触发点时时便停止运动，此处位移传感器14为本领域技术人员所公知的常规设置，此处不作过多的阐述。

如图1所示，排水组件3包括第一排水件31和第二排水件32，第一排水件31包括第一进水管311和第一排水管312，第一进水管311和第一排水管312与第一腔室111均相连通，第一进水管311的进水端与舷外部4相连通，第一排水管312的出水端与舷内部5相连通，第二排水件32包括第二进水管321和第二排水管322，第二进水管321和第二排水管322与第二腔室112均相连通，第二进水管321的进水端与舷内部5相连通，第二排水管322的出水端与舷外部4相连通。

可以理解，第一进水管311和第二排水管322设置于深潜器靠近舷外的一侧，第一排水管312和第二进水管321设置于深潜器靠近舷内的一侧，第一进水管311和第一排水管312均与第一腔室111相连通，且第一进水管311用于往第一腔室111内注入舷外高压新鲜水，第一排水管312用于将第一腔室111内低压新鲜水注入舷内，以供深潜器内部生活用水或者柴电用水使用。

进一步地，第二进水管321和第二排水管322均与第二腔室112相连通，且第二进水管321用于往第二腔室112内注入舷内低压废水，第二排水管322用于将第二腔室112内低压废水排入舷外，以实现深潜器内部生活废水或者柴电废水的排出。

如图1所示，排水组件3还包括第三排水件33和第四排水件34，第三排水件33包括第三进水管331和第三排水管332，第三进水管331和第三排水管332与第三腔室113均相连通，第三进水管331的进水端与舷内部5相连通，第三排水管332的出水端与舷外部4相连通，第四排水件34包括第四进水管341和第四排水管342，第四进水管341和第四排水管342与第四腔室114均相连通，第四进水管341的进水端与舷外部4相连通，第四排水管342的出水端与舷内部5相连通。

可以理解，第三排水管332和第四进水管341设置于深潜器靠近舷外的一侧，第三进水管331和第四排水管342设置于深潜器靠近舷内的一侧，第三进水管331和第三排水管332均与第三腔室113相连通，且第三进水管331用于往第三腔室113内注入舷内低压废水，第三排水管332用于将第三腔室113内低压废水注入舷外，以供深潜器内部生活用水或者柴电用水使用。

进一步地，第四进水管341和第四排水管342均与第四腔室114相连通，且第四进水管341用于往第四腔室114内注入舷外高压新鲜水，第二排水管322用于将第二腔室112内低压新鲜水注入舷内，以实现深潜器内部生活废水或者柴电废水的排出。

其中，排水组件3还包括水泵35，水泵35设置于第二进水管321的进水端上。

可以理解，第二进水管321为从舷内引入低压废水的进水管路，设置有用于加压的水泵35，方便将废水引入，此处水泵35为本领域技术人员所公知的常规设置，此处不作过多阐述。

其中作为一种实施方式，排水组件3还包括第一接头36、第二接头37、第三接头38及第四接头39，第一接头36设于第一进水管311的进水端，并与第四进水管341的进水端相连通，第二接头37设于第二进水管321的进水端，并与第三进水管331的进水端相连通，第三接头38设于第一排水管312的出水端，并与第四排水管342的出水端相连通，第四接头39设有第二排水管322的出水端，并与第三排水管332的出水端相连通。

可以理解，第一接头36与第一进水管311和第四进水管341均相连通，用于控制分别往第一腔室111和第四腔室114内注入高压新鲜水，第二接头37与第二进水管321和第三进水管331均相连通，用于控制分别往第二腔室112和第三腔室113内注入低压废水。

进一步地，第三接头38与第一排水管311和第四排水管342均相连通，用于控制分别使得第一腔室111和第四腔室114内的低压新鲜水注入舷内，第四接头39与第二排水管322和第三排水管332均相连通，用于控制分别使得第二腔室112和第三腔室113内的低压废水排出舷外。

更进一步地，第一接头36、第二接头37、第三接头38及第三接头38均为三通阀门接头，此处三通阀门接头为本领域技术人员所公知的常规设置，此处不作过多阐述。

其中，活塞12的外周壁开设有凹槽，永磁件22呈环状，永磁件22固定嵌设于凹槽，并连接于活塞12，用于将永磁件22连接于活塞12上，使得活塞12带动永磁件22运动。

其中，液压缸11的周向外壁沿其长度方向开设有螺旋状的安装槽，线圈件21呈线状，线圈件21绕设于安装槽，并连接于液压缸11的周向外壁，用于将线圈件21连接于液压缸11，以使得永磁件22在线圈件21的内部运动。

本发明的具体工作流程，活塞12可活动内置于液压缸11，线圈件21套设于液压缸11的外壁，且永磁件22连接于活塞12，并可沿液压缸11的轴线滑动，用于配合线圈件21产生感应电流，同时排水组件3将液压缸11的内部和外部相连通，用于利用液压缸11的内部和外部的水的交换来驱动活塞12沿液压缸11的轴线滑动，以带动永磁件22沿液压缸11的轴线运动，最终通过液压缸11内部和外部的水交换来带动永磁体切割线圈件21的线圈，以产生感应电流，从而达到利用废水排出的能量实现发电的目的。

在使用时，在某个初始状态，如图1所示，第一腔室111由于上一个流程向舷内排入新鲜水结束而呈空的状态，第二腔室112则由于吸入舱内低压废水而呈满的状态，同时第三腔室113由于上一个流程向舷外排出废水而呈空的状态，第四腔室114由于吸入舷外高压新鲜水而呈满的状态。

进一步地，打开第二接头37使得低压废水可以经第三进水管331进入第三腔室113，同时打开第三接头38使得低压新鲜水可以经第四排水管342排出第四腔室114，此时水泵35工作将低压废水注入第三腔室113，同时推动活塞12运动，使得第四腔室114的低压新鲜废水注入舷内。

更进一步地，打开第一接头36使得高压新鲜水可以经第一进水管311进入第一腔室111，同时打开第四接头39使得低压废水可以经第二排水管322排出第二腔室112，因此当活塞12运动时，在活塞杆13的联动下，另一活塞12在另一液压缸11内运动，并将低压废水排至舷外，将高压新鲜水引入第一腔室111。

还进一步地，在上述舷外水和舷内水进行交换的同时，活塞12带动永磁件22一起运动，切割线圈件21产生的磁感线，以产生感应电流。

其中，当活塞12从液压缸11的一端运动至另一端，且其运动至一触点的触发点时便停止运动，此时处于第二状态，如图2所示，第一腔室111由于上一个流程向舷内引入新鲜水结束而呈满的状态，第二腔室112则由于排出舱内低压废水而呈空的状态，同时第三腔室113由于上一个流程从舷内引入废水而呈满的状态，第四腔室114由于向舷内注入低压新鲜水而呈孔的状态。

基于本发明中的结构，使得其还具有以下有益效果：在低压回路中，第二接头37与第三进水管331相连通，此时第三腔室113与舱内的压力相同，且第三接头38与第四排水管342相连通，此时第四腔室114与舱内的压力相同，使得第四腔室114内的高压新鲜水与舱内相同而变成低压，同时，由于低压新鲜水出口与低压废水进口处在同一水平面上，因此，作用在活塞12两端的压力相同，水泵35吸入低压废水与排出低压新鲜水所消耗的功仅用于克服活塞与液缸缸壁之间摩擦力以及管道流动阻力，使得实际上用于排水所消耗的耗能较少，并且水泵35在舱内低压环境工作，可靠性与耐用性都较高，有利于系统无故障运行。

进一步地，在高压回路中，第一接头36与第一进水管311相连通，此时第一腔室111与舱外压力相同，且第四接头39与第二排水管322相连通，此时第二腔室112与舱内的压力相同，使得第二腔室112内的低压废水与舱外相同而变成高压，同时，由于高压新鲜水进口与高压废水排出口处在同一水平面上作用在活塞12两端的压力也相同，其吸入高压新鲜水与排出高压废水所消耗的功也只需要用于克服活塞12与液压缸11缸壁之间摩擦力以及管道流动阻力，因此，在水泵35驱动一液压缸11内的活塞12向右运动的同时，在活塞杆13的作用下带动另一液压缸11内的另一活塞12向右运动，使得高压回路同时可以完成高压吸水和排水过程。

还进一步地，活塞杆13的作用可以为这个过程可以省去一个高压泵，这个泵体在舱内低压环境工作，而泵体内则需要在较大压力下工作，密封可靠性与耐用性都是系统无故障运行重大隐患。

反之，重新调整第一接头36、第二接头37、第三接头38及第四接头39，用于控制舷外水和舷内水的交换，以使得活塞12从液压缸11的另一端运动至其一端，并终止实现活塞12沿液压缸11的内部做往返运动，同时利用永磁件22切割线圈件21的磁感线，产生感应电流。

这样的结构，利用舷内废水排出的能量实现发电的目的，能解决现有技术中造水系统通过增压以将废水排出深潜器，使得大量的能量随废水一起排出却得不到合理的利用，从而导致大量的能量浪费的问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深水水力发电装置，其特征在于，包括：

缸体组件，包括至少一个液压缸和至少一个活塞，所述液压缸的内部中空，所述活塞活动内置于所述液压缸；

至少一个线圈组件，包括线圈件和永磁件，所述线圈件套设于所述液压缸，所述永磁件连接于所述活塞，并活动内置于所述液压缸；

排水组件，所述排水组件连接于所述液压缸，并将所述液压缸的内部和外部相连通，用于利用所述液压缸的内部和外部的水的交换来驱动所述活塞沿液压缸的轴线滑动，以带动所述永磁件沿所述液压缸的轴线运动。

2.根据权利要求1所述的深水水力发电装置，其特征在于，所述活塞可沿所述液压缸的轴线滑动，并将所述液压缸的内部空间分隔成大小可调的第一腔室和第二腔室。

3.根据权利要求2所述的深水水力发电装置，其特征在于，所述排水组件包括第一排水件和第二排水件，所述第一排水件包括第一进水管和第一排水管，所述第一进水管和第一排水管与所述第一腔室均相连通，所述第一进水管的进水端与舷外部相连通，所述第一排水管的出水端与舷内部相连通，所述第二排水件包括第二进水管和第二排水管，所述第二进水管和第二排水管与所述第二腔室均相连通，所述第二进水管的进水端与舷内部相连通，所述第二排水管的出水端与舷外部相连通。

4.根据权利要求3所述的深水水力发电装置，其特征在于，所述排水组件还包括水泵，所述水泵设置于所述第二进水管的进水端上。

5.根据权利要求3所述的深水水力发电装置，其特征在于，所述缸体组件中所述液压缸和所述活塞的数量均为两个，两个所述液压缸相互间隔设置，且其相对侧分别开设有第一通孔，所述活塞与所述液压缸一一对应设置，另一所述活塞活动内置于另一所述液压缸，并将另一所述液压缸分隔成大小可调的第三腔室和第四腔室，所述缸体组件还包括活塞杆，所述活塞杆的两端分别插设于两个所述第一通孔，并可沿所述第一通孔的轴向滑动，所述活塞杆的一端穿过所述第二腔室连接于一所述活塞，另一端穿过所述第三腔室连接于另一所述活塞。

6.根据权利要求5所述的深水水力发电装置，其特征在于，所述排水组件还包括第三排水件和第四排水件，所述第三排水件包括第三进水管和第三排水管，所述第三进水管和第三排水管与所述第三腔室均相连通，所述第三进水管的进水端与舷内部相连通，所述第三排水管的出水端与舷外部相连通，所述第四排水件包括第四进水管和第四排水管，所述第四进水管和第四排水管与所述第四腔室均相连通，所述第四进水管的进水端与舷外部相连通，所述第四排水管的出水端与舷内部相连通。

7.根据权利要求6所述的深水水力发电装置，其特征在于，所述排水组件还包括第一接头、第二接头、第三接头及第四接头，所述第一接头设于所述第一进水管的进水端，并与所述第四进水管的进水端相连通，所述第二接头设于所述第二进水管的进水端，并与所述第三进水管的进水端相连通，所述第三接头设于所述第一排水管的出水端，并与所述第四排水管的出水端相连通，所述第四接头设有所述第二排水管的出水端，并与所述第三排水管的出水端相连通。

8.根据权利要求1所述的深水水力发电装置，其特征在于，所述活塞的外周壁开设有凹槽，所述永磁件呈环状，所述永磁件固定嵌设于所述凹槽，并连接于所述活塞。

9.根据权利要求1所述的深水水力发电装置，其特征在于，所述液压缸的周向外壁沿其长度方向开设有螺旋状的安装槽，所述线圈件呈线状，所述线圈件绕设于所述安装槽，并连接于所述液压缸的周向外壁。

10.根据权利要求1所述的深水水力发电装置，其特征在于，所述缸体组件还包括两个位移传感器，所述位移传感器与所述液压缸一一对应设置，并连接于所述液压缸的内部。

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