[发明专利]一种利用水结冰时相变产生的内压力的挤压装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在密闭空间产生内压力装置的技术领域，具体涉及一种利用水结冰时相变产生的内压力的挤压装置。

技术背景

根据产生压力的方式，压力装置可分为水力挤压装置（液压装置）、机械挤压装置和爆破挤压装置等，但现在挤压装置主要依靠外界能源产生压力；水力挤压装置和机械挤压装置需在工作舱中配置庞大的外部系统，加大了其在密闭空间自动使用的难度（例如低温冷冻箱中的极低温度）；爆破挤压装置虽然可以在有限的空间内产生压力，但有效时间短。可见，上述挤压装置均未有效利用有限空间中水结冰时产生的内压力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：一般挤压装置不能有效利用有限空间中水结冰时产生的内压力的问题。为解决这一问题，本发明提供了一种简单的利用有限空间内水结冰时相变产生的内压力的挤压装置，该装置仅利用密闭空间中水结冰时相变产生的内压力工作。

本发明采用的技术方案是，一种利用水结冰时相变产生的内压力的挤压装置，由具有可拆卸结构的工作舱和储气罐组成，在工作舱中设置弹性隔膜，将工作舱分为用于盛装工作介质的工作空间和用于盛装不可压缩防冻液的密闭空间；在储气罐中设置弹性隔膜，将储气罐分为用于盛装不可压缩防冻液的密闭空间和盛装可压缩气体的的密闭空间；工作舱的用于盛装不可压缩防冻液的密闭空间通过装有下行压力控制开关的下行连接管和装有上行压力控制开关的上行连接管与储气罐的用于盛装不可压缩防冻液的密闭空间连接。

具体的技术方案如下：

一种利用水结冰时相变产生的内压力的挤压装置，由带有螺纹的可拆卸结构4的密闭工作舱1和储气罐10组成；所述带有螺纹的可拆卸结构4通过螺纹密封塞3密封；在所述密闭工作舱1中设置上弹性隔膜5，将密闭工作舱1分为用于盛装工作介质水的工作空间2和用于盛装不可压缩防冻液的第一密闭空间6；在所述储气罐10中设置下弹性隔膜13，将储气罐10分为用于盛装不可压缩防冻液的第二密闭空间11和用于盛装可压缩气体的气体密闭空间12；所述第一密闭空间6分别通过装有下行压力控制开关8的下行连接管9和装有上行压力控制开关15的上行连接管14与第二密闭空间11连接。

所述下行压力控制开关8通过感应元件与下行压力计7相连，所述上行压力控制开关15通过感应元件与上行压力计16相连。

所述的带有螺纹的可拆卸结构4，为1或3个。

本发明的挤压装置可以将水在自然气候或人为条件下结冰时相变产生的内压力转变为各向同性的压力。其工作原理是，

当外部温度低于0℃时，下行压力控制开关8和上行压力控制开关15关闭，工作空间2内的工作介质发生水-冰相变，体积增大约8%，由此增加的内压力将对置于工作介质中的物体（比方放置于工作介质水中的随压力变化能产生电位差的压电陶瓷）产生各向同性的压力，同时，增加的内压力通过上弹性隔膜5传给第一密闭空间6内的不可压缩防冻液，当工作空间2和第一密闭空间6的压力达到设定值时，下行压力控制开关8打开，第一密闭空间6内的不可压缩防冻液通过下行连接管9进入储气罐10内的第二密闭空间11；第二密闭空间11内不可压缩防冻液的进入使气体密闭空间12的空间变小，气体密闭空间12内的可压缩气体的压力增大，即储气罐10内所有密闭空间的压力变大。在外界热源的作用下，工作空间2内的工作介质结束水-冰相变过程，体积不再扩大，压力增加过程结束，开始冰-水相变过程，工作空间2的体积随工作介质体积的减小而减小，不可压缩防冻液所在的第一密闭空间6的压力减小，当第一密闭空间6与第二密闭空间11的压力差降低至设定值以下时，下行连接管9上的下行压力控制开关8关闭，上行压力控制开关15打开；在气体密闭空间12内的可压缩气体的压力作用下，第二密闭空间11内的不可压缩防冻液通过上行连接管14进入第一密闭空间6。冰-水相变结束后，挤压装置回到原始状态；将该挤压装置重新置于低于0℃的环境中，该挤压装置重新进入产生压力的过程。

本发明的挤压装置可以将水在自然气候或人为条件下结冰时相变产生的内压力转变为各向同性的压力。如果在下行连接管9和上行连接管14内加装涡轮，则在不可压缩防冻液的下行和上行时带动旋转，使本发明水-冰相变和冰-水相变产生的内压力转化为可利用的能源；或在工作空间2中放置压电陶瓷，则能使本发明水-冰相变和冰-水相变产生的内压力转化为可利用的电能。

附图说明

图1  本发明实施例1的挤压装置的示意图；

图2  本发明实施例2的挤压装置的示意图。

具体实施方式