CN102933499B - 脱盐设备 - Google Patents
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Abstract
描述了一种用于对水进行脱盐的设备（1）。设备包括：用于盐水的入口（2），设置为能够绕旋转轴线（5）旋转的第一内部容器（3），其内侧构成蒸发表面的第二容器（6），用于加热第二容器（6）并由此也加热蒸发表面的加热装置（8），以及设置为绕旋转轴线（5）旋转容器（3、6）的马达（33）。第二容器（6）包围第一内部容器（3）并且与第一内部容器（3）固定连接。用于将水分配在蒸发表面上的装置由孔（9）构成，该孔设置在第一内部容器（3）的容器壁（4）中，使得水可以通出到第二容器（6）。还在第二容器（6）的容器壁（7）上中设置有孔（15），使得蒸汽可以从第二容器（6）通出。设置有用于使通出穿过第二容器（6）的容器壁（7）中的孔（15）的蒸汽冷凝的冷凝表面。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对海水进行脱盐的脱盐设备和一种用于对海水进行脱盐的方法。更具体地，本发明涉及一种脱盐设施。
背景技术
饮用水在世界上大部分地区是短缺的。这就是为什么海水脱盐已经变成日益流行的获得饮用水的方法的原因之一。文章“脱盐不能成为饥渴世界的解决方法，报告称；Http:∥en.epochtimes.com/news/7-6-23/56695.html”描述了对海水进行脱盐以生产饮用水。脱盐是指除去溶解在海水中的盐和矿物质。这通过加热海水直到水蒸发成蒸汽来实现，蒸汽随后被冷凝。在蒸发过程中，基本上所有的盐和矿物质被留下，从而已分离的水基本上不包含任何的盐或者矿物质。现今存在的设施通常为与现有的水管道系统相连的大型设施。然而，存在对于为较小群体的使用者生产饮用水的小型脱盐设施的需求。
对于用于生产饮用水的上述方法的一种替代是使用将处于高压下的海水挤压通过不允许盐离子通过薄膜的设备。这种设备对于小群体使用者来说能够以适当的尺寸获得。
日本专利申请JP 2005144328A描述了一种用于依靠蒸发水对海水进行脱盐的设备。风力推进器驱动设置在管道内的轴。管道与轴之间的空间填充有热传递介质。当轴进行旋转时，热传递介质和环绕的管道被摩擦加热。海水被允许与管子接触，在其中的水被蒸发。已蒸发的水被冷凝并且被收集起来。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于对水进行脱盐的设备，该设备是已知的设备的替代。
本发明的另一个目的是提供一种用于生产简单且造价低的对水进行脱盐的设备。
这些目的中的至少一个目的是通过根据独立权利要求的脱盐设备和方法来实现的。
本发明的另外的优点通过从属权利要求的特征来提供。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于对水进行脱盐的设备，包括：用于盐水的入口、用于蒸发盐水的蒸发表面、用于加热蒸发表面的装置，用于将水分配在蒸发表面上的装置以及用于使已蒸发的水冷凝的冷凝表面。该设备的特征在于，其包括：具有第一容器壁的第一内部容器，第一内部容器设置为能够绕旋转轴线旋转；具有第二容器壁的第二容器，第二容器壁的内侧构成蒸发表面，用于加热第二容器并由此也加热蒸发表面的加热装置；以及设置为绕旋转轴线旋转的马达。第二容器包围第一容器并且设置为固定于内部容器。用于将水分配在蒸发表面上的装置由孔构成，该孔设置在第一内部容器的壁中，使得水可以通出到第二容器。在第二容器的壁中设置有孔，使得蒸汽可以从第二容器通出，冷凝表面设置为用于使从第二容器的壁中的孔通出的蒸汽冷凝。
通过根据本发明的设备，提供了一种用于生产饮用水的紧凑型设备。在设备的工作过程中，第二容器被加热，使得碰撞第二容器的水被蒸发。蒸汽输出穿过设置在第二容器的容器壁中的孔，然后在冷凝表面上被冷凝。
设备可以包括具有第三容器壁的第三外部容器，第三外部容器包围第二容器并且相对于马达进行固定，其中，第三容器壁的内侧构成冷凝表面，并且第三外部容器包括用于冷凝水的出口。通过这样的第三外部容器，以简单的方式提供了容易与蒸汽接触的冷凝表面。
第三外部容器可以包括能够使第三外部容器中的压力降低的气体出口。通过降低第三外部容器中的压力，支持了从第二容器出来的蒸汽的运输。基本上，蒸汽是从第二容器中被吸出的。
可以在第三容器上设置用于冷却第三容器壁的冷却装置。冷却装置可以设置为任意的冷却装置。例如，冷却装置可以包括与第三容器壁接触的冷却剂管，冷却剂可以以多种不同的方式来提供。对于装置的功能来说，在第三容器壁上设置冷却装置是没有必要的，其可以由通过第三容器的冷的气体或者液体的流动来冷却。
根据优选的实施方式，从与容器壁的表面中的任一个垂直的方向观察，第一容器壁中的孔与第二容器壁中的孔不重叠。这样，避免了离开第一内部容器的水通过第一容器壁中的孔直接穿过第二容器壁中的孔。
第一容器和第二容器可以悬置在第二容器的一侧上的第一支承件和第二容器的另一侧上的第二支承件，其中，旋转轴线延伸通过支承件，并且盐水的入口设置为居中地轴向穿过支承件中的一个。通过这种设置，可以以一种简单的方式提供盐水的供给。此外，提供了第一容器和第二容器的稳定悬置。
旋转轴可以设置为基本上竖直的。这促进了盐水向第一内部容器的的供应，因为水随后可以被允许向下流入内部容器。此外，在工作过程中有效地利用了第一容器的整个周缘。
入口可以设置在入口管中，入口管沿着旋转轴线延伸穿过第一容器。通过这样的入口管，可以有效地控制进入的水向第一内部容器的竖直分配。
入口管可以设置有多个孔，通过这些孔，来自入口的水可以进入第一容器。可替代地，入口管可以设置有沿着入口管延伸的细长的狭缝。
第二容器可以包括可磁化材料，其中，用于加热蒸发表面的装置包括用于感应可磁化材料中的涡电流的磁化装置。这是对于加热第二容器的替代。另一种替代是电加热第二容器。
设备可包括用于在第一容器与第二容器之间施加电压的装置。通过这种设置电压，以一种惊人的方式提供了盐离子在第一和第二容器的相对的表面上的累积。因此，提高了设备的效率。在没有施加在容器间的电压的情况下，盐将主要累积在蒸发表面上。
第二容器为基本上圆形对称的并且具有在0.2-5米的区间内的直径，优选在0.5-1米的区间内。这是能够为家庭提供饮用水生产的适合尺寸。
第一容器与第二容器之间的距离可以是0.01-0.3米，优选是0.03-0.06米。这是为了能够通过电压分离盐离子的适合距离。
第一内部容器和第二内部容器中的孔可以具有在容器壁的平面上的0.002-0.05米的延伸，优选是0.005-0.01米。这是为了提供设备的适当性能的适合尺寸。
附图说明
将参照附图来描述本发明的以下优选实施方式，在附图中：
图1示出了根据本发明的实施方式的用于对水进行脱盐的设备的立体图。
图2示出了图1中的设备的侧视截面图。
图3示出了图1和图2中的设备的俯视截面图。
具体实施方式
在本发明的优选实施方式的以下描述中，不同附图中的相同特征将使用相同的参考数字。附图未按比例绘制。
图1示出了根据本发明的实施方式的用于对水进行脱盐的设备1的立体图。图2示出了图1中的设备1的侧视截面图。图3示出了图1和图2中的设备1的俯视截面图。设备1包括：用于盐水的入口2，具有第一容器壁4的第一内部容器3，第一内部容器3设置为能够绕旋转轴线5旋转。设备1还包括：具有第二容器壁7的第二容器6，第二容器壁7的内侧构成蒸发表面，以及用于加热第二容器6并由此也加热蒸发表面的加热装置8。第二容器6包围内部容器3并且设置为固定于内部容器3。在第一内部容器3的容器壁4中设置有孔9，使得水可以从第一容器3通出到第二容器6。这些孔构成了将水分配在蒸发表面上的装置。第二容器壁7由可磁化材料构成，加热装置8由用于感应第二容器壁7的可磁化材料中的涡电流的磁化装置构成以便由此加热蒸发表面。从图3中明显的是，加热装置8包括围绕第二容器6均匀分布的4个磁化装置。在第二容器壁7中设置有孔15。与蒸发表面接触的已蒸发的水可以通过孔15离开第二容器6。从与容器壁的表面中的任一个垂直的方向观察，第一容器壁4中的孔9与第二容器壁中的孔不重叠。因此，避免了流出通过第一容器壁4中的孔9的水直接流出通过第二容器壁7中的孔15而未首先与蒸发表面——即，第二容器6的内侧——接触。
所述设备还包括设置为绕旋转轴线5旋转容器3、6的马达33。根据所示发明的设备还包括具有第三容器壁11的第三外部容器10，第三外部容器10包围第二容器6并且相对于马达33进行固定。第三容器壁11的内侧构成蒸发表面并且设置为用于冷凝通出穿过第二容器6的壁7中的孔15的蒸汽。第三外部容器10包括用于冷凝水的出口12，出口12设置在第三容器10的底部中。第三外部容器10还包括气体出口13。气体出口13通过连接排气泵能够降低第三外部容器10中的压力。在所示实施方式中，以冷却剂管形式的冷却装置14设置在第三外部容器10上以用于冷却第三容器壁11。冷却装置14设置为供给有来自制冷系统（未图示）冷却剂以用于冷却第三容器壁。
在所示实施方式中，第一容器3和第二容器6为基本上圆形对称的。第一容器3具有上平面16、下平面17和其内设置有孔9的包络表面20。第二容器6具有上平面18、下平面19和其内设置有孔15的包络表面21。第二容器优选具有在0.2-5米的区间内的直径，优选在0.5-1米的区间内。第一容器3与第二容器6之间的距离是0.01-0.3米，优选是0.03-0.06米。首要地，第二容器6的包络表面21与第一容器3的包络表面20之间的距离旨在为这样的距离。
第一容器3和第二容器6均设置为相对于第二容器的上侧上的第一支承部件22进行固定。第一支承部件22以及由此第一容器3和第二容器6能够相对于第二支承部件23旋转，第二支承部件23设置为相对于第三容器10进行固定。第一支承部件22和第二支承部件23构成第一支承件。第一容器3和第二容器6也均设置为相对于第二容器6的下侧上的第三支承部件24固定。第三支承部件24以及由此第一容器3和第二容器6能够相对于第四支承部件25旋转，第四支承部件25相对于第三容器10进行固定。第三支承部件24和第四支承部件25构成第二支承件。在所示实施方式中的旋转轴线设置为大致竖直的并且延伸通过所述支承件。用于盐水的入口2设置为居中地轴向穿过所述支承件中的一个。入口2设置在入口管26中，入口管26相对于第一支承部件22和第三支承部件24可旋转地设置。入口软管27设置为相对于入口管26进行固定。入口管26沿着旋转轴线延伸并且在所示实施方式中穿过第一容器3和第二容器6。入口管26设置有多个孔28，通过孔28，来自入口2的盐水可以进入第一容器3。第一等径伞齿轮34设置于马达33的轴上，该齿轮与设置于第四支承部件25上的第二等径伞齿轮35啮合。
所示实施方式中的设备还设置有在第一容器3与第二容器6之间施加电压的装置。该装置包括与外连接件31、32相连的两个滑动接触件29、30，通过外连接件31、32，电压可以被施加到容器3、6上。在使用期间，适当的电压被施加到第一容器3与第二容器6之间。令人惊奇的是，这示出为向容器壁4、7驱动盐离子。电压被限制，从而避免容器之间出现飞弧。
以下将描述根据本发明的设备的功能。在使用设备1的过程中，马达33通过第一等径伞齿轮34和第二等径伞齿轮35来驱动第一容器3和第二容器6。加热装置8被同时驱动以在第二容器6中产生磁场。所产生的磁场将在第二容器6中产生涡电流，涡电流进而加热第二容器。加热装置8被驱动为使得第二容器6的容器壁7的温度变得足够高以基本上立即蒸发与容器壁7相接触的水。盐水通过入口2被输送到入口管26并且经由孔28进入第一容器3。在容器3、6的旋转过程中，离心力使水抵靠在第一容器3的壁4上。水将被压出通过第一容器3的容器壁4中的孔9进入第二容器6，在第二容器6中，水与第二容器6的容器壁7相接触，然后被蒸发。蒸汽将被压出通过第二容器6的容器壁7中的孔15。根据优选实施方式，气泵36与气体出口13相连，使得第三容器10中的压力可以降低到正常大气压以下。第三容器10中的降低的气压将促进蒸汽流动通过第二容器壁7中的孔15。气泵36将泵出一部分蒸汽。可以分离出已经被气泵36泵走后的水。未被气泵36泵走的蒸汽将在第三容器10的容器壁11上被蒸发，其由冷却装置14中来回抽吸的冷却剂所冷却。
为了提高设备1的效率，在外连接件31，32之间供给电压，从而在第一内部容器3和第二容器6之间供给电压。所施加的电压将令人惊奇的导致不同盐离子在容器3、6之间的空间中被分离并分别沉积在第一内部容器3和第二容器6上。这需要容器基本上全部由金属制成。
由此，盐将累积在上述空间中。当第一容器3的容器壁4中的孔9和第二容器6的容器壁7中的孔15开始被盐阻塞时，所述设备的运行被适当地中断。然后，设备在不经过加热和通电的情况下被盐水冲洗，从而盐的沉积将被溶解。为了提高速度，与运行状态相比较，第一内部容器与第二容器之间的电压可能被反向。
在不脱离由所附权利要求限制的本发明的精神和范围的情况下，可以以多种方式修改所描述的实施方式。
当然，可以用超出上述区间的尺寸来制造根据本发明的设备。
当然，可以通过其它设备而不是磁化构件来实现第二容器的加热。
Claims (17)
1.一种用于对水进行脱盐的设备（1），所述设备（1）包括：用于盐水的入口（2）、用于蒸发所述盐水的蒸发表面、用于加热所述蒸发表面的加热装置（8）、用于将所述水分配在所述蒸发表面上的装置以及用于使已蒸发的水冷凝的冷凝表面，其特征在于，所述设备（1）包括：具有第一容器壁（4）的第一内部容器（3），所述第一内部容器（3）设置为能够绕旋转轴线（5）旋转；具有第二容器壁（7）的第二容器（6），所述第二容器壁（7）的内侧构成所述蒸发表面；用于加热所述第二容器（6）并由此也加热所述蒸发表面的所述加热装置（8）；以及设置为绕所述旋转轴线（5）旋转所述容器（3、6）的马达（33），其中，所述第二容器（6）包围所述第一内部容器（3）并且与所述第一内部容器（3）固定连接，其中，所述用于将所述水分配在所述蒸发表面上的装置由孔（9）构成，所述孔（9）设置在所述第一内部容器（3）的所述容器壁（4）中，使得水能够通出到所述第二容器（6），其中，在所述第二容器（6）的所述容器壁（7）中设置有孔（15），使得蒸汽能够从所述第二容器（6）通出，其中，所述冷凝表面设置为用于使通出穿过所述第二容器（6）的所述容器壁（7）中的所述孔（15）的蒸汽冷凝。
2.根据权利要求1所述的设备（1），包括具有第三容器壁（11）的第三外部容器（10），所述第三外部容器（10）包围所述第二容器（6）并且相对于所述马达（33）进行固定，其中，所述第三容器壁（11）的内侧构成所述冷凝表面，并且所述第三外部容器（10）包括用于冷凝水的出口（12）。
3.根据权利要求2所述的设备（1），其中，所述第三外部容器（10）包括能够使所述第三外部容器（10）中的压力降低的气体出口（13）。
4.根据权利要求2或3所述的设备（1），其中，在所述第三外部容器（10）上设置有用于冷却所述第三容器壁（11）的冷却装置（14）。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的设备（1），其中，从与所述容器壁（4、7）的表面中的任一表面垂直的方向观察，所述第一容器壁（3）中的所述孔（9）与所述第二容器壁（7）中的所述孔（15）不重叠。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的设备（1），其中，所述第一内部容器（3）和所述第二容器（6）悬置在所述第二容器（6）的一侧上的第一支承件（22、23）和所述第二容器（6）的另一侧上的第二支承件（24、25）中，其中，所述旋转轴线（5）延伸通过所述支承件（22-25），并且用于盐水的所述入口（2）设置为居中地轴向穿过所述支承件（22-25）中的一个。
7.根据权利要求6所述的设备（1），其中，所述旋转轴线（5）设置为基本上竖直的。
8.根据权利要求6所述的设备（1），其中，所述入口（2）设置在入口管（26）中，所述入口管（26）沿着所述旋转轴线（5）延伸穿过所述第一内部容器（3）。
9.根据权利要求8所述的设备（1），其中，所述入口管（26）设置有多个孔（28），通过所述多个孔（28），来自所述入口（2）的盐水能够进入所述第一内部容器（3）。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的设备（1），其中，所述第二容器（6）包括可磁化材料，所述加热装置（8）包括用于感应所述可磁化材料中的涡电流的磁化装置，涡电流进而加热所述第二容器（6）。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的设备（1），包括用于在所述第一内部容器（3）与所述第二容器（6）之间施加电压的装置。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的设备（1），其中，所述第二容器（6）为基本上圆形对称的并且具有在0.2～5米的区间内的直径。
13.根据权利要求12所述的设备（1），其中，所述直径在0.5～1米的区间内。
14.根据权利要求1-3中任一项所述的设备（1），其中，所述第一内部容器（3）与第二容器（6）之间的距离为0.01～0.3米。
15.根据权利要求14所述的设备（1），其中，所述距离为0.03～0.06米。
16.根据权利要求1-3中任一项所述的设备（1），其中，所述第一内部容器（3）和所述第二容器（6）中的所述孔（9、15）具有在所述容器壁的平面上的延伸，所述延伸为0.002～0.05米。
17.根据权利要求16所述的设备（1），其中，所述延伸为0.005～0.01米。
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