本发明专利技术旨在解决如何为自主水下机器人提供一种能长期供电的发电装置的技术问题，提供了一种海底热液发电装置，其包括热液罩、热蒸发器、汽轮发电机组、冷凝器和冷水吸水器；热液罩的热液出口连接至热液导管进口，热蒸发器的工质出口通过工质管道连接至汽轮发电机组的入气口，汽轮发电机组的出气口通过工质管道连接至冷凝器的工质入口，冷凝器的工质出口通过增设有增压泵的工质管道连接至热蒸发器的工质入口，冷凝器的海水导管入口连接至冷水吸水器的海水出口。本发明专利技术采用海底热液加热工质循环的方式进行发电，发电效率高，且发电功率稳定；能满足一台甚至多台AUV的工作需求。能满足一台甚至多台AUV的工作需求。能满足一台甚至多台AUV的工作需求。
【技术实现步骤摘要】
一种海底热液发电装置
[0001]本专利技术属于海底能源利用
，具体为一种海底热液发电装置。
技术介绍
[0002]随着海洋开发的日益发展，海底热液被逐渐重视，海底热液一般出现在大陆板块与海洋板块的边界处。由于该位置复杂的地质活动，海水在此区域被加热到300℃左右，最高温度能达到600℃。在热液区附近会形成大量的海底矿藏。各种AUV（自主水下机器人）在此类区域的工作频次也越来越高，AUV充电问题亟待解决。传统的AUV在水下工作时，电力来源主要有一次性电池、蓄电池以及燃料电池等，只能为航行器提供短时间的电力供应，依靠水面母船回收或水下对接回收，这大大限制了AUV的工作效率；部分AUV依靠岸基固定充电桩进行充电，这种充电方式要求AUV来回往返工作区域和充电桩，若工作区域远离海岸，往返路程将占用AUV大量时间并消耗大量电力，影响AUV的工作效率；而目前的海基充电桩的发电方式主要靠海洋温差发电、海洋洋流发电，这些发电方式效率低，且受到海洋环境影响,发电不稳定，难以满足一台甚至多台AUV的工作需求。
技术实现思路
[0003]本专利技术旨在解决如何为自主水下机器人提供一种能长期供电的发电装置的技术问题，提供了一种海底热液发电装置。
[0004]本专利技术解决其技术问题采用的技术手段是：一种海底热液发电装置，包括热液罩、热蒸发器、汽轮发电机组、冷凝器和冷水吸水器；热蒸发器包括第一密封筒体，第一密封筒体中穿置有热液导管，第一密封筒体内壁以及热液导管外壁之间的腔体中填充有液态循环工质，第一密封筒体的筒壁上开有工质出口和工质入口；冷凝器包括第二密封筒体，第二密封通筒体中穿置有海水导管，第二密封筒体的筒壁上开有工质出口和工质入口；冷水吸水器包括无顶有底的套筒，套筒的底壁上开有海水出口，套筒中设置有吸水内芯，海水在吸水内芯的作用下从套筒顶部的敞口向海水出口流动；热液罩的热液出口连接至热液导管进口，热蒸发器的工质出口通过工质管道连接至汽轮发电机组的入气口，汽轮发电机组的出气口通过工质管道连接至冷凝器的工质入口，冷凝器的工质出口通过增设有增压泵的工质管道连接至热蒸发器的工质入口，冷凝器的海水导管入口连接至冷水吸水器的海水出口。
[0005]海底热液口为高温高压环境，故可以进入热液罩。海底热液通过热液罩、热液导管进入热蒸发器，海底热液流经热蒸发器时，热蒸发器中的液态循环工质被加热，加热后的液态循环工质汽化形成高压气体，高压气体从热蒸发器的工质出口流出经过工质管道进入汽轮发电机组，推动汽轮发电机组转动，膨胀做功后的低压蒸汽再经过工质管道进入冷凝器，冷海水被冷水吸水器吸入海水导管流经冷凝器，低压蒸汽被冷海水液化，使其重新凝结成液态，在由增压泵加压通过工质管道流入热蒸发器中，从而实现一个循环。增压泵为液体增压泵。冷水吸水器主动将冷海水吸入海水导管，加速液体循环工质的冷却过程优选的，第一密封筒体沿其长度方向分隔为三个空腔，中间空腔中设置有多根用于连通两端空腔的热液
导管，两端空腔上分别设置有用于和外部的热液导管相连接的热液进口和热液出口，中间空腔与内部的热液导管外壁之间组成的独立空间用于容纳液态循环工质，工质出口和工质入口位于中间空腔对应的第一密封筒体侧壁上；第二密封筒体沿其长度方向分隔为三个空腔，中间空腔中设置有多根用于连通两端空腔的海水导管，两端空腔上分别设置有用于和外部的海水导管相连接的海水进口和海水出口，中间空腔与内部的海水导管外壁之间组成的独立空间用于容纳液态循环工质，工质出口和工质入口位于中间空腔对应的第二密封筒体侧壁上。优选的，第一密封筒体沿其长度方向分隔为三个空腔，中间空腔中设置有多根用于连通两端空腔的热液导管，两端空腔上分别设置有用于和外部的热液导管相连接的热液进口和热液出口，中间空腔与内部的热液导管外壁之间组成的独立空间用于容纳液态循环工质，工质出口和工质入口位于中间空腔对应的第一密封筒体侧壁上；第二密封筒体沿其长度方向分隔为三个空腔，中间空腔中设置有多根用于连通两端空腔的海水导管，两端空腔上分别设置有用于和外部的海水导管相连接的海水进口和海水出口，中间空腔与内部的海水导管外壁之间组成的独立空间用于容纳液态循环工质，工质出口和工质入口位于中间空腔对应的第二密封筒体侧壁上。热蒸发器和泠凝器的结构一致，拿热蒸发器来说，热液从第一密封筒体的一端空腔进入内部热液导管后再到达另一端空腔，最后经过外部的热液导管流出，液态循环工质从工质入口进入中间空腔中的独立空间，液态循环工质经过热液加热后汽化形成高压工质气体，高压工质气体再从工质出口排出，冷凝器的工作原理类似。
[0006]优选的，热液罩包括半球形金属罩，半球形金属罩的顶部开口且开口外连接有密封筒，用于连接热液管路的热液出口开设在密封筒的侧壁上，位于热液出口之上的密封筒中设置有弹簧泄压装置。设置弹簧泄压装置是用于保护海底热液发电装置不受到过高的压力而倾覆或破坏。如果海底热液在热液罩处形成较大的压力区，弹簧泄压装置会受压迫进而释放压力。
[0007]优选的，弹簧泄压装置包括支撑柱，支撑柱穿置在密封筒的顶壁上，支撑柱的外端连接有与密封筒外壁限位配合的限位件，支撑柱的内端固连有位于密封筒的热液出口之上的挡片，挡片的大小与密封筒的直径相适配，支撑柱的位于密封筒顶壁与挡片之间的柱体上穿置有支撑弹簧；位于密封筒顶壁与挡片之间的密封筒侧壁上开有数个释压口。弹簧套装在支撑柱上，支撑在密封筒顶部内侧和挡片之间，因为支撑柱外端有限位件，故支撑柱不会被弹簧拉至密封筒之内，但是当挡片受压向弹簧挤压时，支撑柱会向上顶出，此时露出密封筒侧壁上的释压口，进行压力释放，使热液罩处的压力保持平衡。
[0008]优选的，冷水吸水器的吸水内芯包括电动机和螺旋叶片，电动机通过固定架固连至套筒内部，螺旋叶片与电动机的传动轴相连接。电动机驱动螺旋叶片转动，进而将冷海水吸入冷水汽水器的套筒中。
[0009]优选的，还包括将热蒸发器、汽轮发电机组、冷凝器、工质管道以及加压泵包围在其内部的立方体外壳，热液导管穿过立方体外壳的侧壁且其两端部位于立方体外壳的外部，海水导管穿过立方体外壳的侧壁且其两端部位于立方体外壳的外部。立方体外壳为耐高温、耐腐蚀性材料制成，立方体外壳对其内部结构起到保护作用，用于保护海底热液发电装置承受在热液口的压强和温度，以及抗腐蚀性，而且能抵抗海水不停冲刷导致的热蒸发器、汽轮发电机组、冷凝器、工质管道以及加压泵之间的连接结构松动，其中热液导管的两端部尽量保持较远距离，海水导管的两端尽量保持较远的距离，海水导管的出口远离冷水
吸水器的套筒敞口处，防止刚被加热的海水又被冷水吸水器吸入。
[0010]优选的，立方体外壳底部的四个角上固连有四根锥形支撑脚。锥形支撑脚的结构具体为普通的支撑腿再向下延伸锥形的尖端。这是用于适应海底复杂的环境。
[0011]优选的，立方体外壳的底部通过爆炸螺栓连接有四个金属钳，每两个金属钳为一组，每组金属钳上夹持有配重块。配重块是为了使海底热液发电装置能够抵抗海水的浮力，固定在具体位置上，每个金属钳对应一个爆炸螺栓，在设定的条件下爆炸螺栓启动，可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种海底热液发电装置，其特征在于，包括热液罩(1)、热蒸发器(2)、汽轮发电机组(4)、冷凝器(5)和冷水吸水器(7)；热蒸发器(2)包括第一密封筒体，第一密封筒体中穿置有热液导管(3)，第一密封筒体内壁以及热液导管(3)外壁之间的腔体中填充有液态循环工质，第一密封筒体的筒壁上开有工质出口和工质入口；冷凝器(5)包括第二密封筒体，第二密封通筒体中穿置有海水导管(6)，第二密封筒体的筒壁上开有工质出口和工质入口；冷水吸水器(7)包括无顶有底的套筒(8)，套筒(8)的底壁上开有海水出口，套筒(8)中设置有吸水内芯，海水在吸水内芯的作用下从套筒(8)顶部的敞口向海水出口流动；热液罩(1)的热液出口连接至热液导管(3)进口，热蒸发器(2)的工质出口通过工质管道(9)连接至汽轮发电机组(4)的入气口，汽轮发电机组(4)的出气口通过工质管道(9)连接至冷凝器(5)的工质入口，冷凝器(5)的工质出口通过增设有增压泵(10)的工质管道(9)连接至热蒸发器(2)的工质入口，冷凝器(5)的海水导管(6)入口连接至冷水吸水器(7)的海水出口。2.根据权利要求1所述的一种海底热液发电装置，其特征在于，第一密封筒体沿其长度方向分隔为三个空腔，中间空腔中设置有多根用于连通两端空腔的热液导管(3)，两端空腔上分别设置有用于和外部的热液导管(3)相连接的热液进口和热液出口，中间空腔与内部的热液导管(3)外壁之间组成的独立空间用于容纳液态循环工质，工质出口和工质入口位于中间空腔对应的第一密封筒体侧壁上；第二密封筒体沿其长度方向分隔为三个空腔，中间空腔中设置有多根用于连通两端空腔的海水导管(6)，两端空腔上分别设置有用于和外部的海水导管(6)相连接的海水进口和海水出口，中间空腔与内部的海水导管(6)外壁之间组成的独立空间用于容纳液态循环工质，工质出口和工质入口位于中间空腔对应的第二密封筒体侧壁上。3.根据权利要求2所述的一种海底热液发电装置，其特征在于，热液罩(1)包括半球形金属罩(11)，半球形金属罩(11)的顶部开口且开口外连接有密封筒(12)，用于连接热液管路的热液出口开设在密封筒(12)的侧壁上，位于热液出口...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏云，张坤，张国兵，关通，王中浩，宋吉信，王丙龙，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：
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