CN110668519B - 便携式人工动力海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了便携式人工动力海水淡化装置，针对目前海水淡化装置需要依靠电力且不方便携带的问题，提供了以下技术方案，便携式人工动力海水淡化装置，包括工作区、收集***和压力平衡***，所述工作区包括缸筒和活塞杆，所述收集***包括海水储存仓和淡水储存仓，所述压力平衡***包括单向阀和减压阀。利用减压蒸发原理，通过减压阀使海水储存仓中的压力降低进一步使海水蒸发，再通过人为控制活塞杆改变缸筒内的压力使蒸汽液化，最终实现海水淡化，达成了不需要额外提供能量的目的，且本装置体积小，方便携带。

Description

便携式人工动力海水淡化装置

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，更具体地说，它涉及一种便携式人工动力海水淡化装置。

背景技术

淡水供应是海上生存的重要物质保障，依靠电力为能源的水处理装置已经比较成熟。但是依靠电能为动力的水处理装置一般都比较庞大，不便移动且不便随身携带。

CN201821155033.3公开了便携式海水淡化设备，包括蒸发罐，所述蒸发罐的内部设置有搅拌蒸发装置，所述蒸发罐的上端设置有冷凝装置，所述蒸发罐的下端设置有支架，所述蒸发罐的下端固定在支架的下端，所述蒸发罐的一侧设置有注水桶，所述注水桶的下端设置有U型注水管，所述U型注水管的一端固定在注水桶的下端；CN201821155033.3公开的便携式海水淡化设备采用注水桶、U型注水管、滤网架、滤网和支撑板，注水桶通过U型注水管与蒸发罐连接，同时滤网架通过与支撑板表面的波浪形结构相互咬合，使海水初步通过滤网进行过滤，在该现有技术中还采用搅拌电机、转杆和搅拌桨，搅拌电机通过转动，使转杆带着搅拌桨在蒸发罐内部转动。

以上现有技术存在的缺陷是：不便于随身携带且需要额外提供电能量，因此，针对目前海水淡化装置存在的不足，需要设计一种便携式人工动力海水淡化装置。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种便携式人工动力海水淡化装置，具有便携、不需要额外提供电能量的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：便携式人工动力海水淡化装置，包括工作区、收集***和压力平衡***；所述工作区包括缸筒和活塞杆，所述缸筒包括第一端盖、第二端盖以及由隔板隔开的第一腔室和第二腔室，所述第一端盖和所述第二端盖均设有与大气联通的通孔，所述第一腔室设有排出口，所述第二腔室设有流入口，所述活塞杆与所述隔板采用下述方式布置：所述活塞杆能够在密封效应下穿过所述隔板运动，所述活塞杆上设有在第一腔室内壁处滑动导引的第一活塞和在第二腔室内壁处滑动导引的第二活塞，所述活塞杆远离第二活塞的一端穿过第一端盖并延伸至缸筒外部；所述收集***包括海水储存仓和淡水储存仓，所述海水储存仓通过导流管与所述第二腔室的流入口连接，所述淡水储存仓通过排水管与所述第一腔室的排出口连接；所述压力平衡***包括设在隔板上的两缸单向阀、位于排出口的第一单向阀、位于流入口的第二单向阀以及与所述海水储存仓相连的减压阀，所述减压阀设有用密封塞进行密封的海水进水口。

采用上述技术方案，第一活塞、隔板和缸筒内壁构成第一腔室，第二活塞、隔板和缸筒内壁构成第二腔室，活塞杆与第一活塞、第二活塞采用螺纹连接，活塞杆与隔板采用下述方式布置：活塞杆能够在密封效应下穿过隔板运动，如活塞杆与隔板之间设有密封圈等，该设置能有效防止两缸气体互串；第一端盖和第二端盖均设有与大气联通的通孔，使第一活塞的上方与第二活塞的下方均可与大气联通，该设置有助于本装置在工作过程中平衡大气压产生的阻力，对使用者而言更为省力；三个单向阀用于保证***单向工作，即两缸单向阀用于仅允许蒸汽从第二腔室单向流入第一腔室，位于排出口的第一单向阀用于仅允许蒸汽从第一腔室通过排出口单向流入排水管，位于流入口的第二单向阀用于仅允许蒸汽通过流入口单向流入第一腔室。

优选的，所述活塞杆位于缸筒外的一端的顶部设有与活塞杆固定连接的手柄。

采用上述技术方案，操作者在使用本海水淡化装置时更加方便，只需要通过手柄推拉活塞杆，即可通过改变第一腔室和第二腔室的体积，从而改变第一腔室和第二腔室内的压力，进而实现海水淡化的目的。

优选的，所述减压阀为可调节减压阀。

采用上述方案，减压阀具有多个压力设定值，在进行海水淡化操作前，使用者可根据自身力量情况来调节减压阀，使海水储存仓中的压力维持在设定值；但由于海水储存仓中的海水会因为不断蒸发而饱和以至于在该压力状态下不再继续蒸发，因此，使用者还可以在本装置工作过程中调节减压阀，使海水储存仓中的压力逐步降低，从而产生更多蒸汽，提高海水淡化的效率。

优选的，所述海水储存仓和所述导流管的连接处设有防倒吸装置。

采用上述方案，可以有效降低本装置在工作过程中因压力骤降或海水沸腾导致海水倒吸进入导流管而污染淡水储存仓中的淡水的概率。

优选的，所述排水管位于所述海水储存仓中并呈螺旋状环绕所述缸筒。

采用上述技术方案，可以将第一腔室中的高压蒸汽和淡水的热量传递给海水储存仓中储存的海水，促进排水管中蒸汽的凝结，加快海水储存仓中海水的蒸发速率，从而达成了余热利用和换热的效果，提高率整体工作效率。

优选的，所述海水储存仓设有海水出水口，所述淡水储存仓设有淡水出水口。

采用上述技术方案，海水储存仓中高浓度的海水可通过海水出水口直接排出，海水储存仓中的残留沙石也可通过海水出水口进行清理，淡水则可通过淡水出水口排出。

一种采用上述便携式人工动力海水淡化装置进行海水淡化的方法，包括以下步骤：

1)将待淡化的海水通过海水进水口注入到所述海水储存仓后盖上所述密封塞，在所述减压阀的作用下，所述海水储存仓中的部分海水蒸发形成蒸汽；

2)推动活塞杆，使第二腔室产生负压，所述蒸汽依次通过所述导流管、第二单向阀进入到所述第二腔室中；

3)拉动活塞杆，使第一腔室产生负压，第二腔室产生高压，所述第二腔室中的蒸汽通过所述两缸单向阀进入到所述第一腔室中；

4)再次推动活塞杆，压缩第一腔室，使所述第一腔室中大部分蒸汽高压液化成淡水，并通过所述排水管流入所述淡水储存仓中；

5)至少重复一次步骤3)、步骤4)，使得新产生的淡水流入所述淡水储存仓中；

6)打开海水出水口，排出海水储存仓中的高浓度海水，打开淡水出口，排出淡水储存仓中的淡水。

采用上述技术方案，利用人工推拉活塞杆即可对海水进行淡化，淡化流程简单。步骤1)中盖上密封塞后，在减压阀的作用下，海水储存仓中的压力维持在减压阀所设定的压力值，由于此压力值比大气压低，故会导致海水的沸点温度降低，进而部分海水转化为蒸汽。经过上述步骤1)-步骤4)便完成了第一次海水淡化循环，但由于缸筒容积有限，需要多次循环才能使该次灌入的海水转化为更多的淡水；由于步骤4)中蒸汽转化为淡水的同时，第二腔室产生负压，海水储存仓中的蒸汽进一步进入至第二腔室中，多次重复步骤3)、步骤4)即可完成多次海水淡化循环，提高海水淡化率。

综上所述，本发明具有以下有益效果：1.本装置可以在没有电能供应的环境下，通过人工推拉活塞杆实现海水淡化的目的，不受时间和地点限制，解决紧急情况下的用水需求；2.本装置结构较为简单，不需要外加电机、电池等装置，方便携带。

附图说明

图1为本发明实施例的示意图；

图2A-图2D是本发明实施例的工作运行过程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明本发明。

说明书附图中的附图标记包括：

1手柄；

2活塞杆；

3减压阀；

4密封塞；

5第一活塞；

6第一腔室；

7隔板；

8海水出水口；

9两缸单向阀；

10第二活塞；

11淡水储存仓；

12第一端盖；

13防倒吸装置；

14导流管；

15海水储存仓；

16排水管；

17第一单向阀；

18第二单向阀；

19第二腔室；

20淡水出水口；

21第二端盖。

实施例1：稳压模式。

按本发明的便携式人工动力海水淡化装置如图1所示包括工作区、收集***和压力平衡***；收集***和工作区均沿本装置的纵轴线设置且收集***外套在工作区外；收集***包括海水储存仓15和淡水储存仓11；工作区包括第一端盖12、第二端盖21、第一腔室6和第二腔室19、活塞杆2；压力平衡***包括减压阀3、两缸单向阀9、第一单向阀17、第二单向阀18。

第一端盖12和第二端盖21均设有与大气联通的通孔。第一腔室6和第二腔室19间设有隔板7，隔板7的上方设有在第一腔室6内壁处滑动导引的第一活塞5，隔板7的下方设有在第二腔室19内壁处滑动导引的第二活塞10。活塞杆2置于缸筒外部的一端的顶部设有手柄1，活塞杆2穿过第一端盖12置于缸筒内部的一端依次穿过第一活塞5、隔板7和第二活塞10；活塞杆2与第一活塞5、第二活塞10采用螺纹连接，活塞杆2与隔板7间采用密封圈进行密封从而使活塞杆能够在密封效应下穿过隔板运动。

隔板7上设有用于仅允许蒸汽从第二腔室19向第一腔室6单向流动的两缸单向阀9，第一腔室6设有用于仅允许蒸汽从第一腔室6向淡水储存仓11单向流动的第一单向阀17，第二腔室19设有用于仅允许蒸汽从海水储存仓15依次通过防倒吸装置13、导流管14向第二腔室19单向流动的第二单向阀18。

第一单向阀17与淡水储存仓11之间通过排水管16连接，排水管16位于海水储存仓15中并呈螺旋状环绕第一腔室6。

海水储存仓15的上部设有减压阀3；减压阀3上设有用密封塞进行密封的海水进水口。

海水储存仓15还设有海水出水口8，淡水储存仓11设有淡水出水口20。

以下结合图2A-图2D说明按本发明的便携式人工动力海水淡化装置的工作过程。

1)结合图2A，设定减压阀3的压力值，打开进水口的密封塞4，向海水储存仓15中灌入需要淡化的海水后盖上密封塞4，减压阀3通过控制自身出水口的压力，使海水储存仓15中的压力维持在减压阀3的设定值。

2)结合图2B，根据减压蒸发的原理，注入海水储存仓15中的海水沸点降低且部分转化为蒸汽，此时将活塞杆2向下压，使第一腔室6内产生高压、第二腔室19内产生负压，两缸单向阀9闭合，第二单向阀18导通，海水储存仓15中的蒸汽依次通过防倒吸装置13、导流管14、第二单向阀18进入到第二腔室19中。

3)结合图2C，将活塞杆2向上拉动，即压缩第二腔室19，使第二腔室19内产生高压、第一腔室6内产生负压，第二单向阀18和第一单向阀17闭合，两缸单向阀9导通，第二腔室19中的蒸汽通过两缸单向阀9进入至第一腔室6中。

4)结合图2D，再次向下压活塞杆2，即压缩第一腔室6，使第一腔室6内产生高压、第二腔室19内产生负压，两缸单向阀9闭合、第一单向阀17导通，第一腔室6中的大部分高压蒸汽液化成淡水，淡水及高压蒸汽依次流经第一单向阀17、排水管16并与海水储存仓15中的海水进行换热，最终流入所述淡水储存仓11中。

5)多次重复步骤3)、步骤4)，新产生的淡水流入所述淡水储存仓11中。

6)打开海水出水口，排出海水储存仓15中的高浓度海水，打开淡水出口20，排出淡水储存仓11中的淡水。

实施例2：闪蒸模式。

本实施例采用具有可调节减压阀的便携式人工动力海水淡化装置，其余装置结构与实施例1相同。不同之处在于：减压阀3为具有4种不同压力设定的可调节减压阀3，4个压力设定值分别为50.67KPa、67.55KPa、75.99KPa、81.06KPa。

1)结合图2A,设定减压阀3的压力值为81.06KPa，减压阀3通过控制自身出水口的压力，使海水储存仓15中的压力维持在81.06KPa，打开进水口的密封塞4，向海水储存仓15中灌入需要淡化的海水后盖上密封塞4。

2)结合图2B，向下压动活塞杆2，海水储存仓15中产生的蒸汽流经导流管14、第二单向阀18，进入第二腔室19。

3)结合图2C，向上拉动活塞杆2，第二腔室19中的蒸汽通过两缸单向阀9进入到第一腔室6中。

4)结合图2D，再次向下压活塞杆2，第一腔室6中的大部分蒸汽因被压缩而液化成淡水，该淡水依次流经第一单向阀17、排水管16并与海水储存仓15中的海水进行换热，最终该淡水流入所述淡水储存仓11中。

5)将减压阀3设定的压力值调整为75.99KPa，使海水储存仓15中的压力维持在75.99KPa，重复步骤3)、步骤4)，新产生的淡水流入所述淡水储存仓11中。

6)将减压阀3设定的压力值调整为67.55KPa，使海水储存仓15中的压力维持在67.55KPa，重复步骤3)、步骤4)，新产生的淡水流入所述淡水储存仓11中。

7)将减压阀3设定的压力值调整为50.67KPa，使海水储存仓15中的压力维持在50.67KPa，重复步骤3)、步骤4)，新产生的淡水流入所述淡水储存仓11中。

8)打开海水出水口，排出海水储存仓15中的高浓度海水，打开淡水出口20，排出淡水储存仓11中的淡水。

本实例的理论计算数据如下：

项目	50.67Kpa模式	67.55KPa模式	75.99KPa模式	81.06KPa模式	闪蒸模式
						总产水量	233ml	233ml	233ml	233ml	233ml
循环平均产水	0.0312ml	0.029ml	0.018ml	0.015ml	12.94ml
						最大耗力	35.77N	23.85N	17.89N	14.31N	69.97N
循环耗能	0.691J	0.344J	0.202J	0.132J	/
						总耗能	/	/	/	/	37.31J

由上述理论计算数据可知，本装置可以实现，在没有电能供应的环境下，采用人力直接操控活塞杆便可使便携式海水淡化装置正常使用，解决紧急情况下的用水需求，实现对海水进行淡化和达不到饮用标准的水进行净化，使之能够不受时间和地点限制，保障生命用水需要；且还设有模式选择的功能，适用于不同的使用者，应用范围广。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明远离前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.便携式人工动力海水淡化装置，其特征在于：包括工作区、收集***和压力平衡***；所述工作区包括缸筒和活塞杆(2)，所述缸筒包括第一端盖(12)、第二端盖(21)以及由隔板(7)隔开的第一腔室(6)和第二腔室(19)，所述第一端盖(12)和所述第二端盖(21)均设有与大气联通的通孔，所述第一腔室(6)设有排出口，所述第二腔室(19)设有流入口，所述活塞杆(2)与所述隔板(7)采用下述方式布置：所述活塞杆(2)能够在密封效应下穿过所述隔板(7)运动，所述活塞杆(2)上设有在第一腔室(6)内壁处滑动导引的第一活塞(5)和在第二腔室(19)内壁处滑动导引的第二活塞(10)，所述活塞杆(2)远离第二活塞(10)的一端穿过第一端盖(12)伸出缸筒外；所述收集***包括海水储存仓(15)和淡水储存仓(11)，所述海水储存仓(15)通过导流管(14)与所述第二腔室(19)的流入口连接，所述淡水储存仓(11)通过排水管(16)与所述第一腔室(6)的排出口连接；所述压力平衡***包括设在隔板(7)上的两缸单向阀(9)、位于排出口的第一单向阀(17)、位于流入口的第二单向阀(18)以及与所述海水储存仓(15)相连的减压阀(3)，所述减压阀(3)设有用密封塞(4)进行密封的海水进水口。

2.根据权利要求1所述的便携式人工动力海水淡化装置，其特征在于：所述活塞杆(2)位于缸筒外的一端的顶部设有与活塞杆(2)固定连接的手柄(1)。

3.根据权利要求1所述的便携式人工动力海水淡化装置，其特征在于：所述减压阀(3)为可调节减压阀。

4.根据权利要求1所述的便携式人工动力海水淡化装置，其特征在于：所述海水储存仓(15)和所述导流管(14)的连接处设有防倒吸装置(13)。

5.根据权利要求1所述的便携式人工动力海水淡化装置，其特征在于：所述排水管(16)位于所述海水储存仓(15)中并呈螺旋状环绕所述缸筒。

6.根据权利要求1所述的便携式人工动力海水淡化装置，其特征在于：所述海水储存仓(15)设有海水出水口(8)，所述淡水储存仓(11)设有淡水出水口(20)。

7.一种采用前述权利要求中任一项所述的便携式人工动力海水淡化装置进行海水淡化的方法，其特征在于它包括以下步骤：

1)将待淡化的海水通过海水进水口注入到所述海水储存仓(15)后盖上所述密封塞(4)，在所述减压阀(3)的作用下，所述海水储存仓(15)中的部分海水蒸发形成蒸汽；

2)推动活塞杆(2)，使第二腔室(19)产生负压，所述蒸汽依次通过所述导流管(14)、第二单向阀(18)进入到所述第二腔室(19)中；

3)拉动活塞杆(2)，使第一腔室(6)产生负压，第二腔室(19)产生高压，所述第二腔室(19)中的蒸汽通过所述两缸单向阀(9)进入到所述第一腔室(6)中；

4)再次推动活塞杆(2)，压缩第一腔室(6)，使所述第一腔室(6)中大部分蒸汽高压液化成淡水，并通过所述排水管(16)流入所述淡水储存仓(11)中；

5)至少一次重复地实施步骤3)、步骤4)，使得新产生的淡水流入所述淡水储存仓(11)中。

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