[發明專利]一種利用水結冰時相變產生的內壓力的擠壓裝置

有效

• 申請號: 201310280487.9
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103334910A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 達拉拉伊·帕維爾;馬科夫·阿列克謝
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: F04B45/053
• 分類號: F04B45/053;F03G7/06
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王恩遠

技術領域

本發明涉及一種在密閉空間產生內壓力裝置的技術領域，具體涉及一種利用水結冰時相變產生的內壓力的擠壓裝置。

技術背景

根據產生壓力的方式，壓力裝置可分為水力擠壓裝置（液壓裝置）、機械擠壓裝置和爆破擠壓裝置等，但現在擠壓裝置主要依靠外界能源產生壓力；水力擠壓裝置和機械擠壓裝置需在工作艙中配置龐大的外部系統，加大了其在密閉空間自動使用的難度（例如低溫冷凍箱中的極低溫度）；爆破擠壓裝置雖然可以在有限的空間內產生壓力，但有效時間短。可見，上述擠壓裝置均未有效利用有限空間中水結冰時產生的內壓力。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：一般擠壓裝置不能有效利用有限空間中水結冰時產生的內壓力的問題。為解決這一問題，本發明提供了一種簡單的利用有限空間內水結冰時相變產生的內壓力的擠壓裝置，該裝置僅利用密閉空間中水結冰時相變產生的內壓力工作。

本發明采用的技術方案是，一種利用水結冰時相變產生的內壓力的擠壓裝置，由具有可拆卸結構的工作艙和儲氣罐組成，在工作艙中設置彈性隔膜，將工作艙分為用于盛裝工作介質的工作空間和用于盛裝不可壓縮防凍液的密閉空間；在儲氣罐中設置彈性隔膜，將儲氣罐分為用于盛裝不可壓縮防凍液的密閉空間和盛裝可壓縮氣體的的密閉空間；工作艙的用于盛裝不可壓縮防凍液的密閉空間通過裝有下行壓力控制開關的下行連接管和裝有上行壓力控制開關的上行連接管與儲氣罐的用于盛裝不可壓縮防凍液的密閉空間連接。

具體的技術方案如下：

一種利用水結冰時相變產生的內壓力的擠壓裝置，由帶有螺紋的可拆卸結構4的密閉工作艙1和儲氣罐10組成；所述帶有螺紋的可拆卸結構4通過螺紋密封塞3密封；在所述密閉工作艙1中設置上彈性隔膜5，將密閉工作艙1分為用于盛裝工作介質水的工作空間2和用于盛裝不可壓縮防凍液的第一密閉空間6；在所述儲氣罐10中設置下彈性隔膜13，將儲氣罐10分為用于盛裝不可壓縮防凍液的第二密閉空間11和用于盛裝可壓縮氣體的氣體密閉空間12；所述第一密閉空間6分別通過裝有下行壓力控制開關8的下行連接管9和裝有上行壓力控制開關15的上行連接管14與第二密閉空間11連接。

所述下行壓力控制開關8通過感應元件與下行壓力計7相連，所述上行壓力控制開關15通過感應元件與上行壓力計16相連。

所述的帶有螺紋的可拆卸結構4，為1或3個。

本發明的擠壓裝置可以將水在自然氣候或人為條件下結冰時相變產生的內壓力轉變為各向同性的壓力。其工作原理是，

當外部溫度低于0℃時，下行壓力控制開關8和上行壓力控制開關15關閉，工作空間2內的工作介質發生水-冰相變，體積增大約8%，由此增加的內壓力將對置于工作介質中的物體（比方放置于工作介質水中的隨壓力變化能產生電位差的壓電陶瓷）產生各向同性的壓力，同時，增加的內壓力通過上彈性隔膜5傳給第一密閉空間6內的不可壓縮防凍液，當工作空間2和第一密閉空間6的壓力達到設定值時，下行壓力控制開關8打開，第一密閉空間6內的不可壓縮防凍液通過下行連接管9進入儲氣罐10內的第二密閉空間11；第二密閉空間11內不可壓縮防凍液的進入使氣體密閉空間12的空間變小，氣體密閉空間12內的可壓縮氣體的壓力增大，即儲氣罐10內所有密閉空間的壓力變大。在外界熱源的作用下，工作空間2內的工作介質結束水-冰相變過程，體積不再擴大，壓力增加過程結束，開始冰-水相變過程，工作空間2的體積隨工作介質體積的減小而減小，不可壓縮防凍液所在的第一密閉空間6的壓力減小，當第一密閉空間6與第二密閉空間11的壓力差降低至設定值以下時，下行連接管9上的下行壓力控制開關8關閉，上行壓力控制開關15打開；在氣體密閉空間12內的可壓縮氣體的壓力作用下，第二密閉空間11內的不可壓縮防凍液通過上行連接管14進入第一密閉空間6。冰-水相變結束后，擠壓裝置回到原始狀態；將該擠壓裝置重新置于低于0℃的環境中，該擠壓裝置重新進入產生壓力的過程。

本發明的擠壓裝置可以將水在自然氣候或人為條件下結冰時相變產生的內壓力轉變為各向同性的壓力。如果在下行連接管9和上行連接管14內加裝渦輪，則在不可壓縮防凍液的下行和上行時帶動旋轉，使本發明水-冰相變和冰-水相變產生的內壓力轉化為可利用的能源；或在工作空間2中放置壓電陶瓷，則能使本發明水-冰相變和冰-水相變產生的內壓力轉化為可利用的電能。

附圖說明

圖1??本發明實施例1的擠壓裝置的示意圖；

圖2??本發明實施例2的擠壓裝置的示意圖。

具體實施方式