脈寬調製型深海水壓－機械能轉換系統的製作方法

2023-08-06 05:36:31

專利名稱：脈寬調製型深海水壓－機械能轉換系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及能量轉換系統，尤其是一種脈寬調製型深海水壓—機械能轉換系統。
背景技術：
深海能量供給是深海資源探測、開發利用的基本要素之一，目前深海資源探測傳感器和深海資源開發作業裝置的供電方式主要有兩類鎧裝拖曳電纜供電和水下蓄電池供電。其中對於需要長期駐留海底的各種資源探測器件來說，基本上都採用後者。然而目前廣泛用於深海資源探測傳感器和深海作業裝置的水下蓄電池還存在比能量較低、低溫放電性能差等問題，有的還需要經常加水維護；而海洋能的開發利用也存在能量分布不均、密度低、不穩定等問題，離實用化還有一定差距。

發明內容
本發明的目的是提供一種在洋底直接利用深海的水壓進行發電的脈寬調製型深海水壓—機械能轉換系統。
本發明採用的技術方案如下它包括在底面掛有重塊，並能在深海海底充入海水的大容積耐壓容器，內裝有海水流量—壓力複合控制閥塊、海水液壓馬達、直流發電機的小耐壓容器，深海海水通過小耐壓容器上方的開口與海水流量—壓力複合控制閥塊連通，小耐壓容器上方配有浮筒，在小耐壓容器和大容積耐壓容器連通的管路上裝有一套依靠壓力觸發的快速接頭釋放裝置。
本發明具有的有益的效果是它是將一個大容積的耐壓容器沉入海底，利用深海環境與耐壓容器之間的水壓差，在小耐壓容器內的流量—壓力複合控制閥塊的控制下，驅動海水液壓馬達轉動，帶動同軸的直流發電機發電輸出電能，供各類深海資源探測傳感器和深海作業裝置使用。在兩個耐壓容器的管路上裝有一套依靠壓力觸發的快速接頭釋放裝置，小耐壓容器上配有浮筒，確保價值較高的小耐壓容器浮出海面，以便回收和再利用。


圖1是本發明的結構框圖；圖2是本發明的工作原理結構示意圖；圖3是本發明的快速接頭釋放裝置結構結構示意圖。
具體實施例方式
如圖1、圖2所示，它包括在底面掛有重塊1，並能在深海海底充入海水的大容積耐壓容器2，內裝有海水流量一壓力複合控制閥塊6、海水液壓馬達4、直流發電機5的小耐壓容器7，深海海水通過小耐壓容器7上方的開口9與海水流量—壓力複合控制閥塊6連通，小耐壓容器7方配有浮筒8，在小耐壓容器7和大容積耐壓容器2連通的管路上裝有一套依靠壓力觸發的快速接頭釋放裝置3。
如圖2所示，海水流量一壓力複合控制閥塊6，是由高速開關閥6.1和高速單向閥6.2組成，高速開關閥6.1的出口和高速單向閥6.2的出口接海水馬達4的入口，海水馬達4經飛輪18驅動直流發電機5轉動，海水馬達4的出口和高速單向閥6.2的入口由小耐壓容器7的出口經管路接大容積耐壓容器2。
如圖3所示，快速接頭釋放裝置3包括在小耐壓容器7和大容積耐壓容器2連通的管路17的兩端分別裝有快速接頭10、10』，兩快速接頭10、10』與兩水壓驅動缸14、14』的兩小活塞杆12、12』分別用連杆13、13』連接，兩水壓驅動缸14、14』的大活塞杆15、15』通外界海水，兩大活塞杆端容腔分別經管路11、11』接小耐壓容器6，兩小活塞杆端容腔分別經管路16、16』接大容積耐壓容器2。
如圖3所示，當大容積的耐壓容器2被海水充滿後，再經容器內充灌的海水可以使容器內的壓力快速升高，此時小耐壓容器6壓力減少經管路11、11』，兩大活塞杆端容腔壓力減少，大容積的耐壓容器2的壓力增大，經管路16、16』使兩小活塞杆端容腔壓力增大，由該壓力飛升過程中將連接兩個耐壓容器的快速接頭10、10』脫扣，耐容器在重塊和自重的作用下繼續留在海底，浮筒帶著小耐壓容器浮到海面上。
脈寬調製型深海水壓—機械能轉換系統的持續供電時間可通過下式計算得到 式中，H為海底的深度，單位為米；V為變成常壓部分海水的體積，單位為立方米；η為脈寬調製型深海水壓—機械能轉換系統的能量轉換效率；p為負載耗電量，單位為瓦。
由式可得，如果利用6000米深海的水壓進行發電，以便持續向一套耗電量為10瓦的深海資源探測或開發系統(如定點觀測站等)供電，並假定能量轉換的效率為50％，所能提供的電能、負載的可連續工作時間與裝置大耐壓容器的容積關係如下頁表所示。

由表可得，脈寬調製型深海水壓—機械能轉換系統可以為深海資源探測器件長期駐留海底或者深海資源開發作業裝置的短時間工作提供充裕的能源。
權利要求
1.脈寬調製型深海水壓—機械能轉換系統，其特徵在於它包括在底面掛有重塊(1)，並能在深海海底充入海水的大容積耐壓容器(2)，內裝有海水流量—壓力複合控制閥塊(6)、海水液壓馬達(4)、直流發電機(5)的小耐壓容器(7)，深海海水通過小耐壓容器(7)上方的開口(9)與海水流量—壓力複合控制閥塊(6)連通，小耐壓容器(7)上方配有浮筒(8)，在小耐壓容器(7)和大容積耐壓容器(2)連通的管路上裝有一套依靠壓力觸發的快速接頭釋放裝置(3)。
2.根據權利要求1所述的脈寬調製型深海水壓—機械能轉換系統，其特徵在於所說的海水流量一壓力複合控制閥塊(6)，是由高速開關閥(6.1)和高速單向閥(6.2)組成，高速開關閥(6.1)的出口和高速單向閥(6.2)的出口接海水馬達(4)的入口，海水馬達(4)經飛輪(18)驅動直流發電機(5)轉動，海水馬達(4)的出口和高速單向閥(6.2)的入口由小耐壓容器(7)的出口經管路接大容積耐壓容器(2)。
3.根據權利要求1所述的脈寬調製型深海水壓—機械能轉換系統，其特徵在於所說的快速接頭釋放裝置(3)包括在小耐壓容器(7)和大容積耐壓容器(2)連通的管路(17)的兩端分別裝有快速接頭(10、10』)，兩快速接頭(10、10』)與兩水壓驅動缸(14、14』)的兩小活塞杆(12、12』)分別用連杆(13、13』)連接，兩水壓驅動缸(14、14』)的大活塞杆(15、15』)通外界海水，兩大活塞杆端容腔分別經管路(11、11』)接小耐壓容器(6)，兩小活塞杆端容腔分別經管路(16、16』)接大容積耐壓容器(2)。
全文摘要
本發明公開了一種脈寬調製型深海水壓—機械能轉換系統。它包括能在深海海底充入海水的大容積耐壓容器，內裝有流量—壓力複合控制閥塊、海水液壓馬達、直流發電機的小耐壓容器，海水通過小耐壓容器上方的開口與流量—壓力複合控制閥塊連通，小耐壓容器上方配有浮筒，在小耐壓容器和大容積耐壓容器連通的管路上裝有一套依靠壓力觸發的快速接頭釋放裝置。本發明利用深海環境與耐壓容器之間的水壓差，在小耐壓容器內的流量—壓力複合控制閥塊的控制下，驅動海水液壓馬達轉動，帶動直流發電機發電輸出電能，供各類深海資源探測傳感器和深海作業裝置使用。在兩個耐壓容器的管路上裝有一套依靠壓力觸發的快速接釋放裝置，確保價值較高的小耐壓容器浮出海面，以便回收和再利用。
文檔編號F03C1/02GK1401892SQ02137078
公開日2003年3月12日 申請日期2002年9月18日 優先權日2002年9月18日
發明者顧臨怡, 陳鷹, 袁才富, 黃立民, 曹建偉 申請人:浙江大學, 上海立新液壓件廠