一种适用于深海环境的相变材料驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于深海环境的相变材料驱动装置，包括相变腔体以及设于相变腔体外部的保温材料；所述相变腔体两端设有左端盖和右端盖；所述左端盖上安装有水密线缆接头；所述相变腔体分为大腔和小腔两个相通的腔体，小腔能够将驱动装置的最大行程放大数倍。所述大腔内还设有加热装置，所述加热装置通过所述水密线缆接头与外部供电设备相连，用于对相变材料进行加热；所述小腔用于放置活塞，活塞连接有推杆，用于对外输出大推力；所述相变腔体内设有空气腔，空气腔与小腔内部空间连通，用于在冷却过程中使活塞能够复位。本发明专利技术有效解决了目前基于相变材料的直线驱动器难以耐高压、行程较短的问题；优化相变腔的结构，使其结构得到进一步简化。构得到进一步简化。构得到进一步简化。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于深海环境的相变材料驱动装置


[0001]本专利技术涉及一种驱动装置，具体涉及一种适用于深海环境的相变材料驱动装置。

技术介绍

[0002]对于短距离、需要较大推力的驱动场合，目前主流方式采用液压缸或者电动推杆的驱动方式。由于深海环境的特殊性，水下驱动装置需要具备耐高压、耐海水腐蚀、重量轻、易于维护等多种特性。适用深海环境的直线驱动任务可以通过液压缸和电动推杆两种方式完成。
[0003]但适用深海环境的液压缸必须另外在耐压舱内配备液压泵、换向阀和油箱，组成完整的液压回路才能够工作，导致整体的驱动系统体积庞大；而采用电动推杆需要另外设计密封装置以及耐压壳体以保护电动推杆在高压环境下正常运作，同样增加了设备的体积和重量，并且电驱动的方式在体积受限制的情况下也难以获得较大的推力。
[0004]除了以上的传统方式，相变材料近年来也越来越多地应用在驱动装置之中。公开号CN 202402233 U的中国专利申请提供一种基于相变材料的水下直线驱动器。该驱动器包括端盖、外腔体、连接筒、弹簧、活塞筒、活塞、相变材料和热敏电阻加热芯。利用了相变材料加热融化时产生体积膨胀的特性，结构简单，体积小，驱动力大，可多次重复使用。使用弹簧辅助相变材料的凝固，可很大程度上减少冷却不均匀产生的真空间隙。端盖和连接筒均由聚醚醚酮塑料制成，保证活塞腔不直接与水接触，减少了加热时的耗电量，同时减少了冷却不均匀造成的真空间隙。
[0005]但上述公开号CN 202402233 U的直线驱动器腔体采用塑料材料，虽然能够起到绝热的效果，但不具备耐压能力，无法应用于大深度的海洋中；一般相变材料凝固时的背压需要在0.4MPa左右，这意味着必须选用大刚度的弹簧，增加了结构的重量和复杂程度，而且推杆在向外推出的过程中必须克服大刚度弹簧的阻力，降低了驱动器的效率；套筒与弹簧的接触部分需要长期承受较大的接触应力，容易损坏；此外，由于相变材料的体积膨胀率一般在5
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10％，推杆的行程范围十分有限。

技术实现思路

[0006]针对上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种适用于深海环境的相变材料驱动装置。本专利技术装置适用于深度10000m以内的水下短距离、要求大推力的直线驱动场合。本专利技术基于相变材料的体积膨胀输出较大的推力，解决深海环境的直线驱动器结构复杂、难以维护的问题。本专利技术有效解决了目前基于相变材料的直线驱动器难以耐高压、行程较短的问题；优化相变腔的结构，使其结构得到进一步简化。
[0007]本专利技术采用以下技术方案实现：
[0008]一种适用于深海环境的相变材料驱动装置，包括相变腔体以及设于相变腔体外部的保温材料；所述相变腔体两端设有左端盖和右端盖；所述左端盖上安装有水密线缆接头；所述相变腔体分为大腔和小腔两个相通的腔体；所述大腔用于存储相变材料，所述大腔内
还设有加热装置，所述加热装置通过所述水密线缆接头与外部供电设备相连，用于对相变材料进行加热；所述小腔用于放置活塞，所述活塞在初始状态时位于大腔与小腔的连接处，所述活塞连接有推杆，推杆用于对外输出大推力；所述相变腔体内还设有空气腔，所述空气腔与小腔内部的活塞以上空间连通，用于在冷却过程中使活塞能够复位；所述右端盖处设有限位圆盖，所述限位圆盖用于限制活塞位置。
[0009]上述技术方案中，进一步地，所述加热装置为加热丝，所述加热丝缠绕在固定于大腔内的固定杆上。
[0010]进一步地，所述加热装置为加热片，所述加热片粘贴在大腔的腔体内壁。
[0011]进一步地，所述加热装置为热敏电阻加热芯，所述热敏电阻加热芯固定于大腔的腔体内壁。
[0012]进一步地，所述相变腔体与左端盖之间设有第一o型密封圈，用于防止相变材料泄露。
[0013]进一步地，所述活塞侧面开有密封槽，用于安装第二o型密封圈和第三o型密封圈，从而实现所述活塞与相变腔体壁面、推杆之间的密封。
[0014]进一步地，所述限位圆盖的内侧与外侧分别开密封槽，用于安装第四o型密封圈和第五o型密封圈，实现限位圆盖与推杆、相变腔体壁面之间的密封。
[0015]进一步地，所述相变腔体、左端盖和右端盖的材质为不锈钢。
[0016]本专利技术的有益效果为：
[0017](1)本专利技术通过采用相变材料进行直线短距离驱动的方式，与电动推杆和液压缸相比，本专利技术专利不包含控制电路板、液压回路等结构，仅通过简单的机械结构，就可以实现大推力的输出。这使得设备结构得到了极大的简化，具有寿命长久，工作可靠，而且易于维护的特性。尤其在恶劣的深海环境之中，这些特性是十分必要的；
[0018](2)与专利CN 202402233 U相比，本专利技术在相变腔体内设计了空气腔用来辅助相变材料的凝固，避免使用套筒与大刚度的弹簧，既简化了设备的结构，还能够有效减少真空孔隙的形成；
[0019](3)与专利CN 202402233 U相比，本专利技术在相变腔体内设计了大腔和小腔。小腔的直径可以设计为大腔的一半，若如此做，在相变材料相同的体积膨胀率下，小腔能够将驱动装置的最大行程放大4倍；
[0020](4)与专利CN 202402233 U相比，本专利技术利用不锈钢材料制作驱动器的相变腔体和端盖，使其能够直接工作在10000m以内的深海环境之中。
附图说明
[0021]图1为本专利技术适用于深海环境的相变材料驱动装置的剖面示意图；
[0022]图2为相变腔体的剖面示意图；
[0023]图3为本专利技术适用于深海环境的相变材料驱动装置整体结构示意图；
[0024]其中，水密线缆接头1、保温材料2、左端盖3、第一o型密封圈4、相变腔体5、固定杆6、活塞7、第二o型密封圈8、第三o型密封圈9、推杆10、限位圆盖11、右端盖12、第四o型密封圈13、第五o型密封圈14。
具体实施方式
[0025]如图1所示为一种适用于深海环境的相变材料驱动装置，该装置包括：水密线缆接头1、保温材料2、左端盖3、第一o型密封圈4、相变腔体5、固定杆6、活塞7、第二o型密封圈8、第三o型密封圈9、推杆10、限位圆盖11、右端盖12、第四o型密封圈13、第五o型密封圈14。
[0026]左端盖3中间开一个螺纹孔用于安装水密线缆接头1，水密线缆接头1用于连接腔体内部的电热丝和外部的供电设备。电热丝缠绕在若干固定杆6上。左端盖3与相变腔体5采用螺纹连接的方式，左端盖3径向开若干小的螺纹盲孔，方便拧上螺栓进行拆装。相变腔体5内部分为两个腔体，左方腔体半径较大为大腔，用于储存相变材料，右方腔体半径较小为小腔，放置活塞，所述活塞7在初始状态时位于大腔与小腔的连接处。相变腔体5与左端盖3之间设有第一o型密封圈4，用于防止相变材料泄露。相变腔体5顶部开有空气腔，所述空气腔与小腔内部的活塞以上空间连通，在冷却过程中使活塞能够复位，如图2所示。活塞7侧部开密封槽，安装第二o型密封圈8和第三o型密封圈9，分别实现活塞7与相变腔体5壁面、推杆10之间的密封，活塞7中间开一个螺纹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于深海环境的相变材料驱动装置，其特征在于，包括相变腔体以及设于相变腔体外部的保温材料；所述相变腔体两端设有左端盖和右端盖；所述左端盖上安装有水密线缆接头；所述相变腔体分为大腔和小腔两个相通的腔体；所述大腔用于存储相变材料，所述大腔内还设有加热装置，所述加热装置通过所述水密线缆接头与外部供电设备相连，用于对相变材料进行加热；所述小腔用于放置活塞，所述活塞在初始状态时位于大腔与小腔的连接处，所述活塞连接有推杆，推杆用于对外输出大推力；所述相变腔体内还设有空气腔，所述空气腔与小腔内部的活塞以上空间连通，用于在冷却过程中使活塞能够复位；所述右端盖处设有限位圆盖，所述限位圆盖用于限制活塞位置。2.根据权利要求1所述的一种适用于深海环境的相变材料驱动装置，其特征在于，所述加热装置为加热丝，所述加热丝缠绕在固定于大腔内的固定杆上。3.根据权利要求1所述的一种适用于深海环境的相变材料驱动装置，其特征在于，所述加热装置为加热片...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈燕虎，姚则晟，杨灿军，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：