[發(fā)明專(zhuān)利]一種帶電磁閥的溫差能驅(qū)動(dòng)海洋剖面運(yùn)動(dòng)及發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610281327.X
• 申請(qǐng)日: 2016-04-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105952690B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳燕虎;夏慶超;楊燦軍;金波;李德駿
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F15B1/02
• 分類(lèi)號(hào): F15B1/02;F15B13/02;F03G7/00
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司33224
• 代理人: 黃燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋剖面運(yùn)動(dòng)及發(fā)電系統(tǒng)，尤其是一種節(jié)能型帶電磁閥的溫差能驅(qū)動(dòng)海洋剖面運(yùn)動(dòng)及發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

海洋剖面運(yùn)動(dòng)設(shè)備是人們研究和探測(cè)海洋的重要工具。對(duì)于需要長(zhǎng)期持續(xù)地在海洋中工作的監(jiān)測(cè)設(shè)備，傳統(tǒng)上都是采用鋰電池的供電方式，然而鋰電池的能耗有相當(dāng)一部分用于設(shè)備的驅(qū)動(dòng)與控制，極大的降低了剖面運(yùn)動(dòng)設(shè)備的使用壽命。目前已經(jīng)有應(yīng)用溫差能驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，其對(duì)設(shè)備運(yùn)動(dòng)的控制靠電磁閥來(lái)完成，然而電磁閥幾十瓦的能耗對(duì)于這種在海洋中長(zhǎng)期值守的剖面運(yùn)動(dòng)設(shè)備來(lái)說(shuō)依然過(guò)大。另一方面，充足的海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)是人們深入認(rèn)識(shí)海洋的必要條件，傳統(tǒng)上的剖面監(jiān)測(cè)設(shè)備受電池電量的限制無(wú)法提高剖面運(yùn)動(dòng)次數(shù)。最后，剖面監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)一般都由單片機(jī)進(jìn)行電氣控制，一旦發(fā)生問(wèn)題便會(huì)導(dǎo)致設(shè)備故障，降低了設(shè)備的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有海洋剖面運(yùn)動(dòng)及發(fā)電系統(tǒng)在控制方式以及能耗上的缺陷，提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、運(yùn)行可靠、發(fā)電效率高的的節(jié)能型帶電磁閥的溫差能驅(qū)動(dòng)海洋剖面運(yùn)動(dòng)及發(fā)電系統(tǒng)。

一種帶電磁閥的溫差能驅(qū)動(dòng)海洋剖面運(yùn)動(dòng)及發(fā)電系統(tǒng)，包括：

盛放有固液相變材料和密封液體的相變腔體；

設(shè)置在相變腔體內(nèi)被密封液體包覆的相變液壓油囊；

通過(guò)帶有單向閥的出油路與所述相變液壓油囊連接的蓄能器；

通過(guò)帶有順序閥、換向閥的進(jìn)油路與所述蓄能器連接的外油囊；

通過(guò)帶有順序閥、換向閥的第一回油路與所述外油囊連接的內(nèi)油囊；

通過(guò)依次帶有電磁換向閥、馬達(dá)和單向閥的發(fā)電進(jìn)油路與所述蓄能器連接的輔助油囊；以及與所述馬達(dá)輸出端連接的發(fā)電單元；

所述相變液壓油囊通過(guò)帶有單向閥的第二回油路與內(nèi)油囊連接；

所述輔助油囊通過(guò)帶有另一單向閥的發(fā)電回油路與相變液壓油囊連接；

所述外油囊和相變腔體設(shè)于一密封腔外，其余部件和油路均設(shè)于該密封腔內(nèi)；

所述進(jìn)油路上的順序閥、第一回油路上的換向閥均受控于所述外油囊；所述進(jìn)油路上的換向閥受控于內(nèi)油囊；所述第一回油路上的順序閥受控于所述蓄能器。

作為優(yōu)選，所述進(jìn)油路上設(shè)有節(jié)流閥，所述第一回油路上也設(shè)有節(jié)流閥。

作為優(yōu)選，所述發(fā)電單元包括與馬達(dá)依次設(shè)置的發(fā)電機(jī)、電流調(diào)節(jié)模塊、DC-DC模塊、充電管理模塊和鋰電池組。作為優(yōu)選，電流調(diào)節(jié)模塊是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)檢測(cè)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與角加速度調(diào)整模塊的輸出電流，以此實(shí)現(xiàn)磁力矩與發(fā)電機(jī)輸入力矩的平衡，達(dá)到電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定的目的。

作為優(yōu)選，所述發(fā)電進(jìn)油路上電磁換向閥選用密封性能好的截止式換向閥，閥導(dǎo)通時(shí)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

本發(fā)明中，所述進(jìn)油路上的順序閥、換向閥和該油路上的節(jié)流閥連接順序無(wú)嚴(yán)格要求；所述第一回油路上的順序閥、換向閥和該油路上的節(jié)流閥連接順序也無(wú)嚴(yán)格要求；以滿足功能實(shí)現(xiàn)為準(zhǔn)。

作為優(yōu)選，所述固液相變材料選用相變溫度為18.2℃的正十六烷。其相變溫度處于上層海水與底層海水溫度之間固液相變時(shí)體積變化8％，密封液體選用水，相變材料凝固收縮時(shí)由水填補(bǔ)凝固所產(chǎn)生的空間，正十六烷密度小于水，因此相變液壓油囊安裝在相變腔體的下側(cè)。

作為優(yōu)選，所述順序閥為外控式順序閥；所述換向閥為液控截止式換向閥；所述順序閥、換向閥的彈簧預(yù)壓縮量均可調(diào)。順序閥的外控壓力較大，能到幾十MPa，液控截止式換向閥的控制壓力一般在幾bar到幾MPa但是能承受幾十MPa的壓力，可根據(jù)需要進(jìn)行選擇和設(shè)定。

作為優(yōu)選，所述順序閥、換向閥的彈簧預(yù)壓縮量均可調(diào)，且均在設(shè)備布放前根據(jù)布放的水深范圍調(diào)節(jié)好。

作為優(yōu)選，所述內(nèi)油囊外包圍有密封腔體，密封腔體內(nèi)壁與內(nèi)油囊外壁之間充有氮?dú)猓獨(dú)獾某錃饬繚M足：外油囊的油液進(jìn)入內(nèi)油囊后，內(nèi)油囊的壓力大于進(jìn)油路上換向閥的彈簧力；內(nèi)油囊油液被相變液壓油囊吸收徹底后，內(nèi)油囊的壓力小于進(jìn)油路上換向閥的彈簧力。

作為優(yōu)選，所述輔助油囊外包圍有密封腔體，密封腔體內(nèi)壁與輔助油囊外壁之間充有氮?dú)猓獨(dú)鈮毫﹄S輔助油囊體積而變化。氮?dú)獾某錃饬繚M足：相變液壓油囊從輔助油囊和內(nèi)油囊吸液徹底后，輔助油囊壓力等于此時(shí)內(nèi)油囊壓力(此舉是保證輔助油囊與內(nèi)油囊皆能為相變液壓油囊供油)，且從輔助油囊進(jìn)入相變液壓油囊的油液量等于發(fā)電時(shí)從蓄能器進(jìn)入輔助油囊的油液量。