[發明專利]一種基于固-液相變介質的容量可擴展內翅片溫差能轉換器

在審

• 申請號: 202110231898.3
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN113008062A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 楊亞楠;李博;王樹新;劉冰汐;張宏偉;劉玉紅
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02;F28F1/40;F28F9/013;F28F21/06;F28F21/08;F03G7/05
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

1.一種基于固-液相變介質的容量可擴展內翅片溫差能轉換器，其特征在于，由頭部封蓋(1)、鎖緊螺母(8)、管堵帽(6)、一體式內翅片組件(10)、擴展肋環(3)、承壓管(4)、軟管(5)、尾部封蓋(2)、油路接口(2a)、鎖緊螺母(8)、密封圈(9)、螺紋孔(1a)、密封帽(7)組成；所述頭部封蓋(1)、尾部封蓋(2)、擴展肋環(3)、承壓管(4)構成換熱器的封閉腔體，頭部封蓋(1)、尾部封蓋(2)分別位于換熱器的兩端，換熱器中部由擴展肋環(3)、承壓管(4)交替連接組成；封閉腔體具備雙向承壓能力，既能承受外部深海水壓作用，也能承受腔體內部的液體壓力作用；所述密封帽(7)安裝于頭部封蓋(1)中心軸線處的螺紋孔(1a)中，用于密封封閉腔體的開孔；所述封閉腔體內設置有軟管(5)，所述軟管(5)兩端分別通過管堵帽(6)和尾部封蓋(2)膠連密封用于填充液壓油；固-液相變介質灌裝在承壓管(4)內壁與軟管(5)外壁之間；所述管堵帽(6)、尾部封蓋(2)周向設置有用于填充密封圈(9)的溝槽；所述鎖緊螺母(8)與管堵帽(6)的螺柱旋合，以實現軟管(5)在換熱器軸線方向的固定；所述一體式內翅片組件(10)鑲嵌在承壓管(4)內管中。

2.根據權利要求1所述一種基于固-液相變介質的容量可擴展內翅片溫差能轉換器，其特征在于，所述密封圈(9)為丁氰橡膠O型圈，分別安裝于頭部封蓋(1)、尾部封蓋(2)、擴展肋環(3)的環形光滑溝槽內，以軸向靜密封形式密封封閉腔體，防止固-液相變介質泄漏。

3.根據權利要求1所述一種基于固-液相變介質的容量可擴展內翅片溫差能轉換器，其特征在于，所述頭部封蓋(1)、尾部封蓋(2)、擴展肋環(3)、承壓管(4)由TC4鈦合金材料制成；所述頭部封蓋(1)采用橢圓外形，以減小迎流水阻力的效果；所述尾部封蓋(2)設置有油路接口(2a)并與水下移動平臺的液壓蓄能器連通，換熱器通過油路接口(2a)輸出液壓油實現海洋溫差能俘獲轉換利用；所述承壓管(4)兩端外徑73mm，長度730mm，具有10:1長徑比；中段外徑65.4mm，內徑60mm尺寸條件下，具備承受1000m深水處10MPa的外部壓力、30MPa內部液體壓力的能力；承壓管(4)內側為階梯孔結構，兩端依次設置有M68×2的粗牙內螺紋、內徑64mm的光滑密封面；所述擴展肋環(3)為對稱式構型零件，中段設置有M68×2粗牙外螺紋，擴展肋環(3)外螺紋與承壓管(4)端口內螺紋旋合連接。

4.根據權利要求1所述一種基于固-液相變介質的容量可擴展內翅片溫差能轉換器，其特征在于，所述承壓管(4)在回轉軸線方向設置有若干根并由擴展肋環(3)連接實現換熱器的長度結構擴展；根據水下移動平臺的用能需求，決定連接的承壓管(4)數量以及裝填的固-液相變介質容量。

5.根據權利要求1所述一種基于固-液相變介質的容量可擴展內翅片溫差能轉換器，其特征在于，所述軟管(5)由丁氰橡膠材料制成，內徑30mm，壁厚1.2mm；所述固-液相變介質為正十六烷和/或正十五烷組成，所述液壓油采用HM46牌號液壓油。

6.根據權利要求1所述一種基于固-液相變介質的容量可擴展內翅片溫差能轉換器，其特征在于，所述一體式內翅片組件(10)由鋁合金增材制造方式一次成型制得，外包絡直徑60mm，長度666mm；其外包絡與承壓管內管壁相接觸；一體式內翅片組件(10)上垂直于回轉軸線方向上等間距的設有導熱肋，導熱肋以中心點環繞排布，導熱肋寬度1.5mm，高度8mm；換熱器外界浸泡海水溫度與換熱器內固-液相變介質存在溫度差時，在海水與固-液相變介質間形成溫壓，經承壓管(4)、一體式內翅片組件(10)進行熱交換。