[發明專利]基于相變材料的水下直線驅動器

有效

• 申請號: 201110432107.X
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102506018A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 楊燦軍;孫輝;吳世軍;黃鐸佳
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F03G7/06
• 分類號: F03G7/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及一種直線驅動器，尤其涉及一種基于相變材料的水下直線驅動器。

背景技術

正溫度系數（PTC）熱敏電阻具有恒溫作用，當PTC發熱元件通電時，溫度較低，此時電阻小，功率很大，能迅速加熱。溫度逐漸上升到居里溫度時，電阻急劇增大，可達3～7個數量級。此時在恒壓作用下通過元件的電流則減小，相應元件溫度亦降低，于是電阻值減小。而這時，由于電阻的減小導致通過熱敏電阻元件的電流增大，元件溫度升高，電阻增大，從而使電流又開始減小。這樣，通過重復上述過程，元件本身就起到了自動凋節溫度的作用。PTC元件具有自然壽命長、自動恒溫、無明火、高可靠性、節能效果顯著等特點。

相變材料中融化膨脹系數較大的有聚乙二醇（PEG）和石蠟。其中PEG8000的膨脹率最高可達30%，熔點為60℃。

對海水中驅動器來說，要求驅動機構盡量簡潔，尺寸小，重量輕。由于深海環境的特殊性，直接用于深海的直線驅動器較少，目前最常用的是液壓缸驅動方式，它具有輸出力大、行程長等優點，但液壓缸不能獨立工作，必須依靠水下液壓源和控制閥等部件組成一個完整的液壓系統。也有使用形狀記憶合金的微型液壓泵，利用它可以組成一個簡潔緊湊的微型液壓直線驅動器，但由于它的輸出力很小，只適合應用在微機電系統上。電磁鐵也是一種廣泛使用的直線驅動器，目前已有經過密封處理可直接用于水下和深海的電磁鐵，但電磁鐵的輸出力和位移都比較小，特別是在尺寸和重量受限制的情況下很難產生足夠大的推力以滿足要求。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種基于相變材料的直線驅動器，它適合用于水下短距離大推力的直線驅動。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于相變材料的水下直線驅動器，它包括：水密電纜接頭、端蓋、活塞腔、連接筒、彈簧、外腔體、活塞、相變材料、熱敏電阻加熱芯和四個O形圈。其中，外腔體通過螺釘固定在端蓋上，第三O形圈置于外腔體和端蓋之間，起靜密封作用；活塞腔置于外腔體內，通過螺釘固定在端蓋上，第四O形圈置于活塞腔和端蓋之間，起靜密封作用；水密電纜接頭與端蓋螺紋旋接；連接筒位于活塞腔和外腔體之間，連接筒的底部具有一輸出軸，該輸出軸穿出外腔體的底部通孔，第一O形圈置于該輸出軸和外腔體的底部通孔之間，起動密封作用。活塞腔內具有熱敏電阻加熱芯和活塞，熱敏電阻加熱芯通過導線與水密電纜接頭相連，熱敏電阻加熱芯周圍充滿相變材料，活塞的輸出軸穿出活塞腔的底部通孔，頂在連接筒的內圓周底壁上，第二O形圈置于活塞的外圓周和活塞腔的內壁之間，起動密封作用。彈簧的一端卡在連接筒上，另一端頂在外腔體的底部內壁上，彈簧通過連接筒輔助活塞復位。

本發明的有益效果在于：本發明利用了相變材料加熱融化時產生體積膨脹的特性，結構簡單，體積小，驅動力大，可多次重復使用。熱敏電阻加熱芯采用恒溫點（居里溫度）在100℃-150℃之間的正溫度系數（PTC）熱敏電阻制成，既可以融化相變材料，又不會因過熱燒壞端蓋、密封圈和水密電纜接頭。使用彈簧輔助相變材料的凝固，可很大程度上減少冷卻不均勻產生的真空間隙。端蓋和連接筒均由聚醚醚酮塑料（PEEK）制成，保證活塞腔不直接與水接觸，減少了加熱時的耗電量，同時減少了冷卻不均勻造成的真空間隙。適用于水下短距離且要求較大推力的直線驅動場合。

附圖說明

圖1是本發明基于相變材料的水下直線驅動器的結構示意圖；

圖中，水密電纜接頭1、端蓋2、螺釘3、螺釘4、活塞腔5、連接筒6、彈簧7、外腔體8、第一O形圈9、活塞10、第二O形圈11、相變材料12、熱敏電阻加熱芯13、第三O形圈14、第四O形圈15。

具體實施方式

以下結合附圖進一步說明本發明。