CN116464825A - 一种海水电磁阀及海水发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于海洋机电装备相关技术领域，其公开了一种海水电磁阀及海水发电系统，其中海水电磁阀包括阀体、电磁铁组件和阀芯，阀体的内部设有第一腔体、第二腔体和传动腔体，电磁铁组件设置在第一腔体内部，阀芯设置在第二腔体内部，第一腔体和第二腔体分别与传动腔体连通，传动腔体内部填充设有传动介质，电磁铁组件通过传动介质传动作用于阀芯带动阀芯移动以实现海水电磁阀流道的切换。本发明通过采用传动腔体中传动介质进行传动的方式，电磁铁组件和阀芯可无需直接连接，有利于增强电磁铁组件和阀芯布置位置的灵活性，电磁铁组件和阀芯可无需上下同轴放置，从而有利于减小长度尺寸，提高形状设计灵活性，便于安装，提高电磁阀的适用性。

Description

一种海水电磁阀及海水发电系统

技术领域

本发明属于海洋机电装备相关技术领域，更具体地，涉及一种海水电磁阀及海水发电系统。

背景技术

海洋状态的变化直接影响着人类的生存和生活方式，为了把握海洋状态及其变化，研究其气候与资源效应机理，需要对海洋状态进行实时或准实时的观测。传统海洋观测手段由于成本高且受限的观测范围等影响，以海洋动物为载体的遥测标签技术提供了一种重要手段。

通常而言，海洋动物携带的遥测标签采用电池供电，但因其能量有限，很难支持遥测标签长时间、多数据的采集工作。对于许多海洋生物，其为了寻找食物会定期进行深海潜水，海洋动物在上浮和下潜的过程中环境的改变会产生海水压力差，若设计一款发电装置代替遥测标签原有电池，这时可以利用压力能为遥测标签供电，能够进一步提高遥测标签的工作效率。

根据调研，现有技术提出了一种先将海水压力能转换为动子直线运动的动能，使之在磁场中做切割磁感线运动，进而转换为电能的方案。在该方案中需要用到电磁换向阀配合动子的往复运动，实现不同流道的通断。为了不影响动物的正常生理活动，整个发电装置的尺寸形状受到严格限制，因此电磁阀的尺寸形状也受到了严格的限制。现有电磁阀往往长度尺寸较大不便于安装，导致不能适用于海洋动物遥测标签中。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种海水电磁阀及海水发电系统，其中结合现有的电磁阀往往长度尺寸较大等特点，相应设计了一种海水电磁阀及海水发电系统，通过采用传动腔体中传动介质进行传动的方式，电磁铁组件和阀芯可无需直接连接，有利于增强电磁铁组件和阀芯布置位置的灵活性，电磁铁组件和阀芯可无需上下同轴放置，从而有利于减小长度尺寸，便于安装，提高电磁阀的适用性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种海水电磁阀，包括阀体、电磁铁组件和阀芯，所述阀体的内部设有第一腔体、第二腔体和传动腔体，所述电磁铁组件设置在所述第一腔体内部，所述阀芯设置在所述第二腔体内部，所述第一腔体和所述第二腔体分别与所述传动腔体连通，所述传动腔体内部填充设有传动介质，所述电磁铁组件通过所述传动介质传动作用于所述阀芯带动所述阀芯移动以实现所述海水电磁阀流道的切换。

优选地，所述电磁铁组件在所述第一腔体内部滑动设置，所述电磁铁组件的滑动通道与所述传动腔体连通，所述阀芯在所述第二腔体内部滑动设置，所述阀芯的滑动通道与所述传动腔体连通，所述电磁铁组件的滑动通道截面面积大于所述阀芯的滑动通道截面面积。

优选地，所述电磁铁组件包括定铁芯、动衔铁、顶杆、隔磁套筒、导磁套和线圈，所述定铁芯固定设在所述隔磁套筒第一端的内部，所述动衔铁滑动设于所述隔磁套筒第二端的内部，所述定铁芯和所述动衔铁之间设有间隙，所述顶杆包括垂直连接的阻挡部和杆体，所述杆体从所述隔磁套筒的第一端穿过所述定铁芯连接于所述动衔铁，所述导磁套套设于所述隔磁套筒，所述线圈设于所述隔磁套筒和所述导磁套之间，所述第一腔体的腔壁在所述隔磁套筒的第二端对应处设有第一开口，所述动衔铁通过所述第一开口作用于所述传动介质。

优选地，所述定铁芯包括垂直连接的第一铁芯部和第二铁芯部，所述第一铁芯部与所述第一腔体的内壁匹配接触，所述第二铁芯部插置在所述隔磁套筒第一端的内部，所述导磁套的一端与所述第一铁芯部接触连接，所述导磁套的另一端与所述动衔铁接触连接，所述导磁套、所述第一铁芯部和所述隔磁套筒围合形成环形空间，所述线圈设于所述环形空间。

优选地，所述动衔铁上设有安装槽，所述杆体插入所述安装槽内与所述动衔铁连接，所述安装槽内设有第一弹簧，所述第一弹簧套设于所述杆体且抵接在所述定铁芯和所述动衔铁之间；

和/或，所述定铁芯上设有至少一个通气孔，所述通气孔沿所述隔磁套筒的轴向贯穿所述定铁芯。

优选地，所述第二腔体靠近所述传动腔体的一端设为滑动腔，所述滑动腔与所述传动腔体连通，所述阀芯靠近所述传动腔体的一端设为滑动部，所述滑动部滑动连接于所述滑动腔，所述动衔铁的截面面积大于所述滑动部的截面面积。

优选地，所述第二腔体远离所述传动腔体的一端设为开关腔，所述阀芯远离所述传动腔体的一端设为开关部，所述开关部位于所述开关腔内部，且所述开关部的任一端部与所述开关腔的对应端部相匹配；

所述阀体在与所述开关腔远离所述传动腔体的一端对应处设有第一接口；所述阀体上还设有第二接口和第三接口，所述第二接口与所述开关腔连通，所述第三接口与所述滑动腔连通；所述开关部在所述开关腔的两端之间移动使得所述第二接口与所述第一接口和所述第三接口择一导通；

所述阀体在与所述顶杆的所述阻挡部对应处设有第二开口，所述阀体连接有第三腔体，所述第二开口和所述第一接口分别连通于所述第三腔体。

优选地，所述顶杆的所述阻挡部连接有第一泄压膜，所述第一泄压膜覆盖所述第二开口；所述动衔铁连接有第二泄压膜，所述第二泄压膜覆盖所述第一开口。

优选地，所述阀体上还设有第三开口，所述传动腔体与所述第三开口连通，所述第三开口处可拆卸密封连接有密封体。

按照本发明的另一个方面，提供了一种海水发电系统，包括海水电磁阀和发电装置，其中，

所述海水电磁阀，为上述任一项所述的海水电磁阀；

所述发电装置，连接于所述海水电磁阀，所述海水发电系统用于佩戴于海洋生物。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的海水电磁阀及海水发电系统：

1.通过采用传动腔体中传动介质进行传动的方式，电磁铁组件和阀芯可无需直接连接，有利于增强电磁铁组件和阀芯布置位置的灵活性，电磁铁组件和阀芯可无需上下同轴放置，从而有利于减小电磁阀的长度尺寸，使得电磁阀整体形状设计更加灵活，可便于电磁阀的安装，提高电磁阀的适用性；

2.设置传动腔体与电磁铁组件滑动通道、阀芯滑动通道连通的截面面积不同，由于流体体积模量大的特性，当电磁铁组件移动小段距离时，通过传动介质的作用，阀芯会按照一定比例关系移动较大距离，具有放大位移的优点；有利于减小功耗，且有利于减小阀体体积；对长期工作非常重要；

3.设置第二开口和第一接口同时连通于第三腔体，能够使得顶杆的阻挡部所在环境与阀芯的开关部所在环境一致，有利于使得顶杆处环境压力与阀芯的开关部处环境压力一致，因此动衔铁的运动仅需消耗少量能量克服弹簧弹力、重力和摩擦力，而无需克服外界高压海水的压力，具有功耗低的优点；

4.通过泄压膜将关键部件电磁铁组件封装，防止海水进入，同时通过泄压膜传递位移和压力，使电磁阀能在腐蚀性的高压海水中长期可靠工作，具有结构新颖、可靠性高的优点。

附图说明

图1是本发明提供的海水电磁阀的内部结构示意图；

图2是本发明提供的海水电磁阀的接口示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-阀壳，2-阀盖，3-动衔铁，4-定铁芯，5-顶杆，6-隔磁套筒，7-导磁套，8-第一泄压膜，9-阀芯，901-滑动部，902-开关部，10-第一弹簧，11-第二弹簧，12-传动腔体，13-线圈，14-第二泄压膜，15-滑动腔，16-开关腔，17-第一接口，18-第二接口，19-第三接口，20-密封体。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1及图2，本发明提供一种海水电磁阀，该海水电磁阀包括阀体、电磁铁组件和阀芯9，所述阀体的内部设有第一腔体、第二腔体和传动腔体12，所述电磁铁组件设置在所述第一腔体内部，所述阀芯9设置在所述第二腔体内部，所述第一腔体和所述第二腔体分别与所述传动腔体12连通，所述传动腔体12内部填充设有传动介质，所述电磁铁组件通过所述传动介质传动作用于所述阀芯9带动所述阀芯9移动以实现所述海水电磁阀流道的切换。

该海水电磁阀中阀体为主体支撑部件；电磁铁组件为驱动部件，用于提供阀芯9移动的驱动力；阀芯9用于通过移动实现电磁阀流道的切换。在阀体内部开设空腔即挖空形成第一腔体、第二腔体和传动腔体12。传动腔体12内部填充设置传动介质，可为液体介质，第一腔体内部的电磁铁组件通过传动介质与第二腔体内部的阀芯9传动连接，进而可将电磁铁组件的移动传动至阀芯9处，带动阀芯9移动从而实现电磁阀接口导通状态的切换，即实现流道的切换。

本实施例提供的海水电磁阀，通过采用传动腔体12中传动介质进行传动的方式，电磁铁组件和阀芯9可无需直接连接，有利于增强电磁铁组件和阀芯9布置位置的灵活性，电磁铁组件和阀芯9可无需上下同轴放置，从而有利于减小电磁阀的长度尺寸，使得电磁阀整体形状设计更加灵活，可便于电磁阀的安装，提高电磁阀的适用性。

进一步地，所述第一腔体和所述第二腔体上下交叉设置、左右并排设置或者左右交叉设置。

参考图1，所述第一腔体和所述第二腔体并排设置；使得电磁铁组件和阀芯9在阀体内部并排布置，通过传动介质进行传动。本实施例中电磁铁组件和阀芯9在阀体内部可采用并排布置的形式，相比传统上下布置的形式，有利于节省长度空间，减小阀体长度尺寸，整体更便于安装。在其他实施例中，第一腔体和第二腔体的位置关系也可为其他，例如上下交叉布置，垂直布置、左右交叉布置、垂直布置等，以能通过传动介质实现传动且便于安装为目的，具体不做限定。

进一步地，传动介质可为水或液压油等，具体不做限定，以能将电磁铁组件的移动传动至阀芯9处实现阀芯9的移动为目的。

进一步地，在一些实施例中，所述电磁铁组件在所述第一腔体内部滑动设置，所述电磁铁组件的滑动通道与所述传动腔体12连通，所述阀芯9在所述第二腔体内部滑动设置，所述阀芯9的滑动通道与所述传动腔体12连通，所述电磁铁组件的滑动通道截面面积大于所述阀芯9的滑动通道截面面积。

设置传动腔体12与电磁铁组件滑动通道、阀芯9滑动通道连通的截面面积不同，由于流体体积模量大的特性，当电磁铁组件移动小段距离时，通过传动介质的作用，阀芯9会按照一定比例关系移动较大距离，具有放大位移的优点；有利于减小功耗，且有利于减小阀体体积；对长期工作非常重要。

进一步地，在一些实施例中，所述电磁铁组件包括定铁芯4、动衔铁3、顶杆5、隔磁套筒6、导磁套7和线圈13，所述定铁芯4固定设在所述隔磁套筒6第一端的内部，所述动衔铁3滑动设于所述隔磁套筒6第二端的内部，所述定铁芯4和所述动衔铁3之间设有间隙，所述顶杆5包括垂直连接的阻挡部和杆体，所述杆体从所述隔磁套筒6的第一端穿过所述定铁芯4连接于所述动衔铁3，所述导磁套7套设于所述隔磁套筒6，所述线圈13设于所述隔磁套筒6和所述导磁套7之间，所述第一腔体的腔壁在所述隔磁套筒6的第二端对应处设有第一开口，所述动衔铁3通过所述第一开口作用于所述传动介质。

本实施例中定铁芯4、隔磁套筒6、导磁套7和线圈13在第一腔体内部为固定设置，动衔铁3为可移动设置。定铁芯4和动衔铁3相对设在隔磁套筒6内部，二者之间留有间隙以便于动衔铁3在电磁铁组件通电时移动进行工作。顶杆5的阻挡部可为平板结构，杆体可为杆状结构，从而顶杆5整体可呈T形。顶杆5的杆体穿过定铁芯4与动衔铁3固定连接，顶杆5的阻挡部不能穿过定铁芯4，从而在断电的时候，由于阻挡部的限制，动衔铁3和定铁芯4保持相对位置稳定；在通电的时候，顶杆5和动衔铁3会一体朝向隔磁套筒6第一端的方向移动。

第一腔体和传动腔体12可通过一层腔壁隔开，且传动腔体12与动衔铁3相邻设置，可在该层腔壁与动衔铁3对应处开设第一开口，第一腔体通过第一开口与传动腔体12连通，动衔铁3沿隔磁套筒6的移动能够带动传动介质移动，进而带动阀芯9移动。

进一步地，参考图1，在一些实施例中，所述定铁芯4包括垂直连接的第一铁芯部和第二铁芯部，所述第一铁芯部与所述第一腔体的内壁匹配接触，所述第二铁芯部插置在所述隔磁套筒6第一端的内部，所述导磁套7的一端与所述第一铁芯部接触连接，所述导磁套7的另一端与所述动衔铁3接触连接，所述导磁套7、所述第一铁芯部和所述隔磁套筒6围合形成环形空间，所述线圈13设于所述环形空间。

本实施例中定铁芯4的第一铁芯部可为板状结构，第二铁芯部可为柱状结构，第二铁芯部垂直连接在第一铁芯部的下表面，使得定铁芯4整体截面呈T形，第一铁芯部的形状尺寸可与第一腔体匹配，使得第一铁芯部与第一腔体的内壁匹配接触。导磁套7为中空结构，一端可呈开口结构，该开口端与第一铁芯部的下表面接触连接；导磁套7另一端的端面上可设置与动衔铁3相匹配的开口，使得导磁套7另一端端面套设在动衔铁3外部且与动衔铁3外壁接触。隔磁套筒6为两端开口的中空结构，套设在第二铁芯部和动衔铁3的外部。第一铁芯部的表面与隔磁套筒6对应处可设置环形槽，隔磁套筒6的一端可插入环形槽中固定，另一端可与导磁套7的端面接触连接。

本实施例中线圈13绕在隔磁套筒6上，隔磁套筒6插入定铁芯4环形槽内固定。电磁铁组件的导磁套7与定铁芯4和动衔铁3分别相接触，使线圈13工作时磁感线形成闭合回路，减少漏磁，增加了磁通，配合隔磁套筒6的设计减少了漏磁的产生，二者相互作用可提高工作吸力。根据仿真表明，该结构在2A电流、300匝线圈13的激励下，吸合磁力可达15N左右，相比传统电磁阀，具有性能好的优点。

进一步地，第一铁芯部和第一腔体的内壁之间可设有密封圈等密封组件，以实现线圈13的防水密封。

进一步地，在一些实施例中，所述动衔铁3上设有安装槽，所述杆体插入所述安装槽内与所述动衔铁3连接，所述安装槽内设有第一弹簧10，所述第一弹簧10套设于所述杆体且抵接在所述定铁芯4和所述动衔铁3之间。顶杆5的杆体穿过定铁芯4安装在动衔铁3上的安装槽内部，可通过过盈配合、螺纹等结构实现连接固定，具体连接方式不做限定。第一弹簧10安装在动衔铁3的安装槽内。在电磁铁组件断电时，定铁芯4和动衔铁3初始间隔固定；在电磁铁组件通电时，动衔铁3朝向定铁芯4移动；第一弹簧10用于在电磁铁组件断电时推动动衔铁3快速恢复初始位置。

进一步地，在一些实施例中，所述定铁芯4上设有至少一个通气孔，所述通气孔沿所述隔磁套筒6的轴向贯穿所述定铁芯4。即通气孔将定铁芯4和动衔铁3之间的间隙连通至定铁芯4的外表面，从而在电磁铁组件通电时，顶杆5和动衔铁3一体朝向定铁芯4移动，通气孔能够加快定铁芯4和动衔铁3之间工作气隙中的空气流通，有利于提高电磁阀动作效率。

进一步地，定铁芯4上通气孔的设置数量可根据实际情况灵活设置，例如可为4个等，具体不做限定。

进一步地，参考图1，在一些实施例中，所述第二腔体靠近所述传动腔体12的一端设为滑动腔15，所述滑动腔15与所述传动腔体12连通，所述阀芯9靠近所述传动腔体12的一端设为滑动部901，所述滑动部901滑动连接于所述滑动腔15，所述动衔铁3的截面面积大于所述滑动部901的截面面积。阀芯9的滑动部901形状尺寸与滑动腔15相匹配，使得滑动部901与滑动腔15的内壁匹配接触，滑动腔15通过滑动部901分隔开，传动介质能够作用于滑动部901但不能越过滑动部901流入滑动腔15的其他部位。

本实施例中通过动衔铁3沿隔磁套筒6的移动能够通过传动介质带动滑动部901沿滑动腔15移动。进一步设置传动腔体12与电磁铁组件、阀芯9连通的截面积不同，由于流体体积模量大的特性，当动衔铁3移动小段距离时，通过传动介质的作用，阀芯9会按照一定比例关系移动较大距离，具有放大位移的优点；有利于减小功耗，且有利于进一步减小阀体体积。由于海洋动物遥测标签技术中电能非常珍贵，即使设置利用海水压力差的发电装置，由于发电量比较小，电磁阀的功耗要尽量低，减小电能消耗，这对长期工作非常重要。

进一步地，参考图1，在一些实施例中，所述第二腔体远离所述传动腔体12的一端设为开关腔16，所述阀芯9远离所述传动腔体12的一端设为开关部902，所述开关部902位于所述开关腔16内部，且所述开关部902的任一端部与所述开关腔16的对应端部相匹配；即开关部902的任一端部形状和尺寸与开关腔16的对应端部相匹配，使得开关部902的任一端部能够与开关腔16的对应端部匹配接触，实现开关腔16对应端部的密封关闭。具体地，参考图1，开关部902的上端与开关腔16的上端匹配，开关部902的下端与开关腔16的下端匹配。

进一步地，参考图2，所述阀体在与所述开关腔16远离所述传动腔体12的一端对应处设有第一接口17即A口；所述阀体上还设有第二接口18即T口和第三接口19即P口，所述第二接口18与所述开关腔16连通，所述第三接口19与所述滑动腔15连通；所述开关部902在所述开关腔16的两端之间移动使得所述第二接口18与所述第一接口17和所述第三接口19择一导通。开关腔16与滑动腔15相接设置。阀芯9的开关部902和滑动部901之间可通过连接部相连接，连接部的截面面积小于滑动腔15的截面面积。在开关部902向上移动时，开关部902的上端与开关腔16的上端匹配接触，实现开关腔16上端的关闭，此时，开关腔16的下端打开，使得第二接口18和第三接口19导通；在开关部902向下移动时，开关部902的下端与开关腔16的下端匹配接触，实现开关腔16下端的关闭，此时，开关腔16的上端打开，使得第二接口18与第一接口17导通。进而通过阀芯9的移动实现电磁阀流道的切换。

进一步地，参考图1，所述阀体在与所述顶杆5的所述阻挡部对应处设有第二开口，所述阀体连接有第三腔体，所述第二开口和所述第一接口17分别连通于所述第三腔体。设置第二开口，能够为顶杆5的移动提供空间；且设置第二开口和第一接口17同时连通于第三腔体，能够使得顶杆5的阻挡部所在环境与阀芯9的开关部902所在环境一致，有利于使得顶杆5处环境压力与阀芯9的开关部902处环境压力一致，因此动衔铁3的运动仅需消耗少量能量克服弹簧弹力、重力和摩擦力，而无需克服外界高压海水的压力，具有功耗低的优点；能够适用于海洋生物遥测标签技术中。

进一步地，可设置顶杆5的阻挡部的截面面积与开关部902的截面面积保持相同，由于使得阻挡部和开关部902受到相同的环境压力，从而减小动衔铁3移动的功耗，提高电磁阀效率。

进一步地，所述阀芯9的所述滑动部901与所述第二腔体的腔壁之间抵接设有第二弹簧11。参考图1，本实施例中在电磁铁组件断电时，阀芯9初始关闭第一接口17，此时第二接口18和第三接口19导通；在电磁铁组件通电时，动衔铁3向上移动，带动阀芯9向下移动，此时阀芯9打开第一接口17，关闭第三接口19，第二接口18和第一接口17导通。第二弹簧11用于在电磁铁组件断电时推动阀芯9快速恢复至初始位置。

进一步地，第二腔体与阀芯9相对的腔壁上可设置固定柱，第二弹簧11套设并安装在固定柱上，使得第二弹簧11抵接在腔壁和阀芯9之间。第二弹簧11位于阀芯9下方的安装柱上，其作用是在电磁铁组件断电时，提供给阀芯9向上的力，加快阀芯9动作速度，常态时使阀芯9保持向上关闭状态。第二弹簧11的安装结构也可为其他，以能实现固定即可，具体不做限定。

进一步地，所述开关部902的任一端部与所述开关腔16的对应端部之间设有密封圈。具体地，参考图1，开关部902的上端与开关腔16的上端之间设置密封圈等密封结构，开关部902的下端与开关腔16的下端之间设有密封圈等密封结构。O型圈位于阀芯9开关部902上下两端的锥形密封面，起到密封作用，避免了阀芯9直接接触阀体密封而引起的塑性形变，提高了装置的工作寿命。阀芯9下端滑动部901与滑动腔15之间同样设有密封部件。开关部902的任一端部可设为锥形面结构，开关腔16的对应端部匹配设置，便于更好的配合实现接口的开关切换。开关部902两端的锥形面可设计成相同锥度，有利于使得电磁阀内部各处压力相等，从而减小动衔铁3和阀芯9移动功耗。

进一步地，在一些实施例中，所述顶杆5的所述阻挡部连接有第一泄压膜8，所述第一泄压膜8覆盖所述第二开口；所述动衔铁3连接有第二泄压膜14，所述第二泄压膜14覆盖所述第一开口。

在本实施例中，第一泄压膜8和第二泄压膜14将电磁铁组件与阀体外部即海水隔开密封，能够防止外界液体进入，上下两膜具有弹性，分别与顶杆5和动衔铁3接触并固定。顶杆5、动衔铁3采用可采用环氧树脂分别与第一泄压膜8和第二泄压膜14连接固定，但不仅仅限于此。第一泄压膜8与阻挡部对应的部位可与阻挡部连接，其他部位可压紧设在第一铁芯部和阀体之间，从而实现第一腔体的防水。第二泄压膜14与动衔铁3对应的部位可与动衔铁3连接，其他部位可压紧设在导磁套7和阀体之间，实现第一腔体的防水。本实施例通过泄压膜将关键部件电磁铁组件封装，防止海水进入，同时通过泄压膜传递位移和压力，使电磁阀能在腐蚀性的高压海水中长期可靠工作，具有结构新颖、可靠性高的优点。

进一步地，第一泄压膜8和阀体之间以及第二泄压膜14和阀体之间可设置密封圈等密封结构，以更好的实现第一腔体的防水。

进一步地，在一些实施例中，所述阀体上还设有第三开口，所述传动腔体12与所述第三开口连通，所述第三开口处可拆卸密封连接有密封体20。即密封体20连接在第三开口处可实现传动腔体12的密封，密封体20从第三开口处拆卸可实现传动腔体12与外部的连通。本实施例设置传动腔体12与外壳可导通，可对传动介质进行补充、抽取、替换等操作，提高了装置的可靠性，与外部连通的部分可采用注胶螺旋密封，即密封体20为注胶螺旋结构，其余为光孔，但不仅仅限于此。

进一步地，所述阀体包括阀壳1和阀盖2，所述阀壳1和所述阀盖2密封连接。在本实施例中，阀壳1与阀盖2可通过螺钉连接，也可通过其他结构，例如螺纹、卡扣等结构连接，具体不做限定。阀壳1和阀盖2可采用PEEK(聚醚醚酮)材料，该材料耐腐蚀、耐水解、质量轻，高温高压下仍可保持优异特性，且易于加工。阀壳1和阀盖2之间连接处也可设置密封圈等密封结构，以更好的实现阀体内部的密封防水，提高电磁阀水中长期使用的可靠性。

进一步地，本实施例提供一种海水发电系统，包括：海水电磁阀，为上述任一项实施例所述的海水电磁阀；发电装置，连接于所述海水电磁阀，所述海水发电系统用于佩戴于海洋生物。即上述任一项实施例提供的海水电磁阀可连接发电装置，并佩戴在海洋生物上，在海洋生物上浮和下潜的过程中，可通过控制电磁阀的通断电，实现电磁阀流道的切换，从而利用海水压力差产生动能来带动发电装置发电。

进一步地，参考图1和图2，在一些实施例中，发电装置可连接在电磁阀的第二接口18即T口上。第一接口17即A口连接第三腔体，初始可为大气压的低压腔。第三接口19可同外部环境。该海水发电系统可用于海洋动物遥测标签技术，海洋动物携带遥测标签采集海洋数据，发电装置可利用海洋动物上浮下潜时产生的海水压力发电，要求在动物下潜过程中，装置的低压腔即第三腔体保持关闭状态，腔内为大气压，当动物下潜到一定深度后低压腔打开，此时利用低压腔和深海压差发电。

在本实施例中，液动电磁阀A口通低压腔，T口通发电装置，P口通外界海水环境，如图2。当动物下潜时，电磁铁断电，动衔铁3在第一弹簧10的作用下保持在初始位置，阀芯9在传动腔体12传动介质和第二弹簧11的作用下保持低压腔(A口)关闭，随着动物的不断下潜，海水压力不断增大，由于结构的设计，此时作用在顶杆5和阀芯9的海水压力相平衡，阀芯9仍保持关闭而不受海水压力的影响。当动物下潜到指定发电深度后，电磁铁通电，动衔铁3受电磁吸力上移，同时带动粘连在衔铁底部的第二泄压膜14运动，此时传动腔体12体积改变，出现真空，在压力的作用下，真空段移动到阀芯9处引起阀芯9下移填补改变的体积，此时低压腔(A口)打开，装置开始利用低压腔(A口)和外界海水(P口)的压差发电。

在一些实施例中，动衔铁3、定铁芯4、导磁套7和线圈13为导磁材料，隔磁套筒6、顶杆5为隔磁材料；定铁芯4和动衔铁3采用电工纯铁DT4E，阀壳1、阀盖2、隔磁套筒6采用PEEK(聚醚醚酮)材料，导磁套7采用1010号钢，泄压膜采用PDMS(聚二甲基硅氧烷)材料，阀芯9采用304不锈钢，第一弹簧10和第二弹簧11采用琴钢丝，O型圈等密封部件采用氟橡胶，但不仅仅限于此。

本实施例基于传统的电磁换向阀不能浸没在高压海水中长时间工作，并且往往体积大、耗能高，不能满足遥测标签技术需求的现状，提出一种微型低功耗海水电磁阀，其能浸没在高压海水中长期可靠工作，且具有功耗低、体积小等特点。

参考图1和图2，本实施例提供一种基于液压位移放大的压力平衡式海水电磁换向阀，主体包括阀体，阀体内安装有电磁铁组件和阀芯9，阀体内相应有流体流动的孔道安装有密封圈密封。通过采用传动腔体12中传动液体的方式，将左右放置的电磁铁中动衔铁3和阀芯9的机械运动相互传递，与传统上下放置的电磁阀相比，节省了长度空间，具有整体形状更加均匀，便于安装的优点。顶杆5通过第一泄压膜8与A口流体连通，动衔铁3通过第二泄压膜14与传动腔体12流体连通，传动腔体12流体与阀芯9底部接触，阀芯9顶面与A口所处环境流体连通。此设计使得阀内压力各处相同，因此电磁铁的动衔铁3运动时仅需消耗少量能量克服弹簧弹力、重力和摩擦力，而无需克服外界高压海水的压力，因此电磁阀功耗很低。

动衔铁3和阀芯9的运动通过传动腔体12流体传递，传动腔体12与电磁铁组件、阀芯9连通的截面积不同，且前者大于后者。由于流体体积模量大的特性，同一时间内控制腔中流动的流体体积相等，因此当动衔铁3移动小段距离时，通过液压位移放大的作用，阀芯9会按照一定比例关系移动较大距离。这种放大关系大大减少了阀的体积，并且使电磁铁与阀芯9能平行放置，极大提高了阀设计的灵活性。

定铁芯4内开有通气孔，当线圈13通电，动衔铁3向上运动时，工作气隙中的空气可以通过通气孔快速流通，减少了空气阻力，加快了响应速度。同时在阀芯9锥形面处采用O型圈密封，避免了阀芯9直接接触阀壳1密封带来的塑性形变，提高了电磁阀的使用寿命。阀壳1控制腔通过注胶螺纹密封连通外界，可进行传动液体的补充更换等操作，具有响应速度快、使用寿命长的优点。

阀门的开合状态由封装在第一泄压膜8和第二泄压膜14中的电磁铁的动衔铁3的位置控制。当线圈13断电时，动衔铁3在主弹簧的作用下保持在初始位置。阀芯9在传动腔体12传动介质和副弹簧的作用下保持向上，即A口关闭，此时P口与T口连通；当线圈13通电时，动衔铁3在磁力的作用下克服主弹簧弹力和负载力向上吸引，同时带动与其结合的第二泄压膜14上移，动衔铁3和下泄压膜的位移引起传动腔体12内出现真空，在压力的作用下，真空由传动液传递到阀芯9处，使得阀芯9下移填补真空，此时A口与T口连通，P口关闭，阀门的开合状态改变。泄压膜不仅能传递位移与压力，还能将电磁铁与海水隔开，使电磁阀能在腐蚀性的高压海水中长期可靠工作。

本发明提供一种可以用于海洋遥测标签发电装置的微型电磁换向阀，通过对整体结构的设计和关键部件的优化，具体通过采用传动介质的方式，将电磁铁动衔铁3和阀芯9的机械运动相互传递，同时通过结构的设计，实现小功率放大位移，提出的基于液压位移传递电磁铁和阀门机械运动的电磁阀，具有设计新颖、结构简单、功耗低、体积小、重量轻、可靠性高等优点，可以携带在海洋动物上，降低了海洋动物的不适感。同时由于内部部件封装防水，损坏较少，可回收重复使用，减少了海洋污染。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海水电磁阀，其特征在于：包括阀体、电磁铁组件和阀芯(9)，所述阀体的内部设有第一腔体、第二腔体和传动腔体(12)，所述电磁铁组件设置在所述第一腔体内部，所述阀芯(9)设置在所述第二腔体内部，所述第一腔体和所述第二腔体分别与所述传动腔体(12)连通，所述传动腔体(12)内部填充设有传动介质，所述电磁铁组件通过所述传动介质传动作用于所述阀芯(9)带动所述阀芯(9)移动以实现所述海水电磁阀流道的切换。

2.如权利要求1所述的海水电磁阀，其特征在于：所述电磁铁组件在所述第一腔体内部滑动设置，所述电磁铁组件的滑动通道与所述传动腔体(12)连通，所述阀芯(9)在所述第二腔体内部滑动设置，所述阀芯(9)的滑动通道与所述传动腔体(12)连通，所述电磁铁组件的滑动通道截面面积大于所述阀芯(9)的滑动通道截面面积。

3.如权利要求2所述的海水电磁阀，其特征在于：所述电磁铁组件包括定铁芯(4)、动衔铁(3)、顶杆(5)、隔磁套筒(6)、导磁套(7)和线圈(13)，所述定铁芯(4)固定设在所述隔磁套筒(6)第一端的内部，所述动衔铁(3)滑动设于所述隔磁套筒(6)第二端的内部，所述定铁芯(4)和所述动衔铁(3)之间设有间隙，所述顶杆(5)包括垂直连接的阻挡部和杆体，所述杆体从所述隔磁套筒(6)的第一端穿过所述定铁芯(4)连接于所述动衔铁(3)，所述导磁套(7)套设于所述隔磁套筒(6)，所述线圈(13)设于所述隔磁套筒(6)和所述导磁套(7)之间，所述第一腔体的腔壁在所述隔磁套筒(6)的第二端对应处设有第一开口，所述动衔铁(3)通过所述第一开口作用于所述传动介质。

4.如权利要求3所述的海水电磁阀，其特征在于：所述定铁芯(4)包括垂直连接的第一铁芯部和第二铁芯部，所述第一铁芯部与所述第一腔体的内壁匹配接触，所述第二铁芯部插置在所述隔磁套筒(6)第一端的内部，所述导磁套(7)的一端与所述第一铁芯部接触连接，所述导磁套(7)的另一端与所述动衔铁(3)接触连接，所述导磁套(7)、所述第一铁芯部和所述隔磁套筒(6)围合形成环形空间，所述线圈(13)设于所述环形空间。

5.如权利要求3所述的海水电磁阀，其特征在于：所述动衔铁(3)上设有安装槽，所述杆体插入所述安装槽内与所述动衔铁(3)连接，所述安装槽内设有第一弹簧(10)，所述第一弹簧(10)套设于所述杆体且抵接在所述定铁芯(4)和所述动衔铁(3)之间；

和/或，所述定铁芯(4)上设有至少一个通气孔，所述通气孔沿所述隔磁套筒(6)的轴向贯穿所述定铁芯(4)。

6.如权利要求3-5中任一项所述的海水电磁阀，其特征在于：所述第二腔体靠近所述传动腔体(12)的一端设为滑动腔(15)，所述滑动腔(15)与所述传动腔体(12)连通，所述阀芯(9)靠近所述传动腔体(12)的一端设为滑动部(901)，所述滑动部(901)滑动连接于所述滑动腔(15)，所述动衔铁(3)的截面面积大于所述滑动部(901)的截面面积。

7.如权利要求6所述的海水电磁阀，其特征在于：所述第二腔体远离所述传动腔体(12)的一端设为开关腔(16)，所述阀芯(9)远离所述传动腔体(12)的一端设为开关部(902)，所述开关部(902)位于所述开关腔(16)内部，且所述开关部(902)的任一端部与所述开关腔(16)的对应端部相匹配；

所述阀体在与所述开关腔(16)远离所述传动腔体(12)的一端对应处设有第一接口(17)；所述阀体上还设有第二接口(18)和第三接口(19)，所述第二接口(18)与所述开关腔(16)连通，所述第三接口(19)与所述滑动腔(15)连通；所述开关部(902)在所述开关腔(16)的两端之间移动使得所述第二接口(18)与所述第一接口(17)和所述第三接口(19)择一导通；

所述阀体在与所述顶杆(5)的所述阻挡部对应处设有第二开口，所述阀体连接有第三腔体，所述第二开口和所述第一接口(17)分别连通于所述第三腔体。

8.如权利要求7所述的海水电磁阀，其特征在于：所述顶杆(5)的所述阻挡部连接有第一泄压膜(8)，所述第一泄压膜(8)覆盖所述第二开口；所述动衔铁(3)连接有第二泄压膜(14)，所述第二泄压膜(14)覆盖所述第一开口。

9.如权利要求1-5中任一项所述的海水电磁阀，其特征在于：所述阀体上还设有第三开口，所述传动腔体(12)与所述第三开口连通，所述第三开口处可拆卸密封连接有密封体(20)。

10.一种海水发电系统，其特征在于：包括海水电磁阀和发电装置，其中，

所述海水电磁阀，为上述权利要求1-9中任一项所述的海水电磁阀；

所述发电装置，连接于所述海水电磁阀，所述海水发电系统用于佩戴于海洋生物。