CN106745518A - 一种基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于海水淡化机构相关技术领域，其公开了一种基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置，所述双行程海水淡化装置包括两个腔体结构、液压缸组及两个二位三通电磁阀，所述腔体结构包括浓海水腔及与所述浓海水腔间隔设置的普通海水腔；所述液压缸组包括第一液压缸及与所述第一液压缸共用一个推杆的第二液压缸，两个所述腔体结构中一个的浓海水腔及普通海水腔分别两个液压缸的无杆腔相连通，另一个所述腔体结构的浓海水腔及普通海水腔分别与两个液压缸有杆腔相连通。两个所述二位三通电磁连接于两个所述腔体结构的排水管路，两个所述二位三通阀通过改变工位来使两个腔体结构交替处于工作状态或者换水状态。

Description

一种基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置

技术领域

本发明属于海水淡化机构相关技术领域，更具体地，涉及一种基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置。

背景技术

大量的海上岛屿和岩礁淡水资源稀缺，迫切需要利用海水淡化技术制备淡水，传统海水淡化的技术主要有：海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透膜法。其中，蒸馏法和反渗透膜法是主要的淡化方法，两者都依赖电能，传统用于发电的煤石油天然气资源面临枯竭，并且电能无法传送至偏远岛屿，因此利用电能的海水淡化技术不能适应偏远岛屿，利用电能的海水淡化技术中需要使用泵等动力辅助设备，致使其装置的结构复杂，占地面积大、维护与运行成本高。

目前，本领域相关技术人员已经做了一些研究，如申请号为201420366114.3的专利公开了一种基于压力延滞渗透与反渗透的海水淡化装置及其系统，所述海水淡化装置利用盐差能进行海水淡化。然而，所述海水淡化装置在工作一次结束后，其传动单元的活塞无法自行回复到初始位置再进行下一次工作，于是还需要消耗能量来使活塞回复至初始位置，使得成本较高；此外，活塞在回到初始位置的过程中，所述海水淡化装置并不能产生淡水，产水效率较低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置，其基于压力渗透及反渗透的原理，针对海水淡化装置的结构及部件之间的联接关系进行了设计。所述双行程海水淡化装置将两个腔体结构分别设置于液压缸组相背的两侧，配合二位三通电磁阀来使两个腔体结构交替进行海水淡化，解决了活塞无法自动回复到初始位置的问题，降低了成本，提高了海水淡化效率。此外，所述双行程海水淡化装置结构紧凑，可长期稳定的运行，最大限度的利用了盐差能，绿色环保，经济适用。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置，其包括两个腔体结构、液压缸组及两个二位三通电磁阀，其特征在于：

两个所述腔体结构分别连接于所述液压缸组相背的两侧，且两者相对于所述液压缸组对称设置；所述腔体结构用于实现盐差能渗透压向静压力的转化及海水的淡化，其包括浓海水腔及与所述浓海水腔间隔设置的普通海水腔；

所述液压缸组包括第一液压缸及与所述第一液压缸共用一个推杆的第二液压缸，两个所述腔体结构中一个的浓海水腔及普通海水腔分别与第一液压缸的无杆腔及第二液压缸的无杆腔相连通，另一个所述腔体结构的浓海水腔及普通海水腔分别与所述第一液压缸的有杆腔及所述第二液压缸的有杆腔相连通；

两个所述二位三通电磁中的一个连接于两个所述腔体结构的浓海水的排水管路，另一个连接于普通海水的排水管路；两个所述二位三通阀通过改变工位来使两个腔体结构交替处于工作状态或者换水状态。

进一步的，所述第一液压缸的缸径大于所述第二液压缸的缸径，且所述第一液压缸的行程小于所述第二液压缸的行程。

进一步的，所述腔体结构包括左端盖、中盖及右端盖，所述左端盖、所述中盖及所述右端盖依次相连接。

进一步的，所述右端盖的结构与所述左端盖的结构相同。

进一步的，所述浓海水腔开设于所述左端盖朝向所述中盖的一侧，所述左端盖还形成有与所述浓海水腔相连通的浓海水进口及浓海水出口，所述浓海水进口处设置有单向阀；所述浓海水出口与所述第一液压缸的无杆腔相连通。

进一步的，所述普通海水腔开设于所述右端盖朝向所述中盖的一侧，所述右端盖还开设有与所述普通海水腔相连通的普通海水进水口及连接口，所述普通海水进水口处设置有单向阀，所述连接口与所述第二液压缸的无杆腔相连通。

进一步的，所述中盖相背的两侧分别开设有间隔设置的流动普通海水腔及淡水腔，所述淡水腔与所述普通海水腔相对设置，所述中盖还开设有与所述淡水腔相连通的进气口及淡水出口，所述进气口与所述淡水出口位于所述中盖相背的两端。

进一步的，所述双行程海水淡化装置还包括压力延滞渗透膜、与所述压力延滞渗透膜相连接的压力延滞渗透膜支撑层、反渗透膜及连接于所述反渗透膜的反渗透膜支撑层，所述压力延滞渗透膜及所述压力延滞渗透膜支撑层位于所述左端盖及所述中盖之间，所述反渗透膜及所述反渗透膜支撑层位于所述中盖及所述右端盖之间。

进一步的，所述压力延滞渗透膜支撑层及所述反渗透膜支撑层均为多孔抗变形固定板；所述浓海水腔的结构、所述流动普通海水腔的结构、所述淡水腔的结构及所述普通海水腔的结构相同，且上端腔壁与竖直平面的夹角均为15℃～30℃。

进一步的，所述双行程海水淡化装置还包括微处理器，所述微处理器用于控制所述二位三通电磁阀，进而实现两个所述腔体结构交替进行海水淡化及换水。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由本发明提供的基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置，其将两个腔体结构分别设置于液压缸组相背的两侧，配合二位三通电磁阀来使两个腔体结构交替进行海水淡化，解决了活塞无法自动回复到初始位置的问题，降低了成本，提高了海水淡化效率。此外，所述双行程海水淡化装置结构紧凑，可长期稳定的运行，最大限度的利用了盐差能，绿色环保，经济适用。

附图说明

图1是本发明较佳实施方式提供的基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置的结构框图。

图2是图1中的双行程海水淡化装置的腔体结构的剖视图。

图3是图2中的腔体结构沿A-A方向的剖视图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-浓海水进水口，2-压力延滞渗透膜，3-第一普通海水进口，4-反渗透膜，5-第二普通海水进口，6-普通海水出口，7-淡水出水口，8-第一液压缸，9-第二液压缸，10-二位三通电磁阀，11-稀释后浓海水排水管，12-浓缩后普通海水排水管，13-左端盖，14-浓海水腔，15-压力延滞渗透膜支撑层，16-流动普通海水腔，17-中盖，18-右端盖，19-普通海水腔，20-反渗透膜支撑层，21-淡水腔，22-密封圈，23-螺纹孔，24-贯穿孔，25-装配孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1至图3，本发明较佳实施方式提供的基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置，所述双行程海水淡化装置采用双行程设计，一个工作周期内有两个行程，所述双行程海水淡化装置在两个行程中均产淡水，实现了持续产水，同时解决了活塞无法自动回复至初始位置的问题。

所述双行程海水淡化装置包括两个腔体结构、连接两个所述腔体结构的液压缸组、四个分别连接于两个所述腔体结构的单向阀、两个连接于所述液压缸组的二位三通电磁阀10及微处理器。

两个所述腔体结构交替产生淡水，即两个所述腔体结构中的一个处于工作状态时，另一个则处于换水状态，无工作间歇。本实施方式中，两个所述腔体结构的形状及尺寸相同，两者分别连接于所述液压缸组的前后两侧，可以理解，在其他实施方式中，两个所述腔体结构可以分别连接于所述液压缸组的左右两侧或者上下两侧。

所述腔体结构包括浓度差动力单元及海水淡化单元，所述浓度差动力单元用于将盐差能转化为静压力；所述液压缸组通过移动或者变形将所述静压力传递给所述海水淡化单元；所述海水淡化单元在所述静压力的作用下实现海水的淡化。

本实施方式中，所述腔体结构包括压力延滞渗透膜2、反渗透膜4、左端盖13、压力延滞渗透膜支撑层15、反渗透膜支撑层16、中盖17、四个密封圈22及右端盖18，所述左端盖13、所述中盖17及所述右端盖18依次相连接。所述压力延滞渗透膜2连接于所述压力延滞渗透膜支撑层15，所述压力延滞渗透膜支撑层15及所述压力延滞渗透膜2的两端分别设置有密封圈22，且所述压力延滞渗透膜支撑层15、所述压力延滞渗透膜2及对应的两个所述密封圈22均位于所述左端盖13及所述中盖17之间。本实施方式中，所述密封圈22是O型圈。

所述左端盖13开设有浓海水腔14，所述浓海水腔14贯穿所述左端盖13朝向所述中盖17的一侧。所述左端盖13还开设有与所述浓海水腔14相连通的螺纹孔23，所述螺纹孔23贯穿所述左端盖13相背的两端以分别形成浓海水进口1及浓海水出口。所述螺纹孔23用于连接于高压管道，以使浓海水进入所述浓海水腔14或者自所述浓海水腔14流出。

所述中盖17相背的两侧分别开设有间隔设置的流动普通海水腔16及淡水腔21，所述流动普通海水腔16与所述浓海水腔14相对，且所述流动普通海水腔16与所述浓海水腔14之间设置有所述压力延滞渗透膜2及所述压力延滞渗透膜支撑层15，所述压力延滞渗透膜2用于使盐度较小的所述流动普通海水腔16内的海水中的水分子在盐差能作用下渗透到盐度较大的所述浓海水腔14内，且由于液体的可压缩性较差，使得所述浓海水腔14的压力增大，实现将盐差能渗透压转化为静压力。本实施方式中，所述压力延滞渗透膜支撑层15用于固定及支撑所述压力延滞渗透膜2，以防止所述压力延滞渗透膜2在不同浓度海水的盐差能作用下移动或者破裂。所述压力延滞渗透膜支撑层15固定在所述左端盖13及所述中盖17之间，以防止其在所述浓海水腔14内的海水作用下移动而消耗静压力。

所述中盖17还开设有两个分别与所述流动普通海水腔16及所述淡水腔21相连通的贯穿孔24，两个所述贯穿孔24中的一个贯穿所述中盖17相背的两端以形成第一普通海水入口3及普通海水出口6；另一个所述贯穿孔24贯穿所述中盖17相背的两端以分别形成淡水出口7及进气口，所述进气口用于平衡所述淡水腔21内的压力，以使所述淡水腔21内的压力等于大气压。

所述右端盖18朝向所述中盖17的一侧开设有普通海水腔19，所述普通海水腔19与所述淡水腔21相对，且两者之间设置有反渗透膜4及反渗透膜支撑层20。所述反渗透膜4连接于所述反渗透膜支撑层20，且两者的两端分别设置有密封圈22。所述反渗透膜4只允许所述普通海水腔19内的海水的水分子渗透到所述淡水腔21，所述普通海水腔19受来自所述液压缸组的传递的静压力作用从而使所述普通海水腔19内的海水中的水分子通过所述反渗透膜4进入所述淡水腔21，实现海水淡化。所述反渗透膜支撑层20用于固定及支撑所述反渗透膜4，以防止所述反渗透膜4在所述普通海水腔19内的压力作用下移动或者破裂。所述反渗透膜支撑层20固定在所述中盖17及所述右端盖18之间，以防止其在所述普通海水腔19内的海水作用下移动而消耗静压力，从而保证由所述浓度差动力单元提供的静压力几乎都作用于海水淡化。

本实施方式中，所述压力延滞渗透膜支撑层15及所述反渗透膜支撑层20均是多孔抗变形固定板。所述右端盖18还开设有与所述普通海水腔19相连通的所述螺纹孔23，所述螺纹孔23贯穿所述右端盖18相背的两端以分别形成第二普通海水进口5及连接口，所述连接口与所述液压缸组相连通。本实施方式中，所述浓海水进口1及所述第二普通海水进口5处分别连接有所述单向阀。

本实施方式中，所述浓海水腔14、所述压力延滞渗透膜2、所述压力延滞渗透膜支撑层15及所述流动普通海水腔16包含于所述浓度差动力单元；所述普通海水腔19、所述反渗透膜4、所述反渗透膜支撑层20及所述淡水腔21包含于所述海水淡化单元；所述浓海水腔14的形状、所述流动普通海水腔16的形状、所述普通海水腔19的形状及所述淡水腔21的形状相同，两端基本呈锥形，中间段呈圆柱形，且上端腔壁与竖直平面的夹角均为15℃～30℃。

所述腔体结构还开设有四个装配孔25，四个所述装配孔25贯穿所述腔体结构。四个所述装配孔25分别与四个螺栓配合以使所述左端盖13、所述中盖17及所述右端盖18连接在一起。本实施方式中，两个所述腔体结构相对于所述液压缸组对称设置；所述左端盖13的结构与所述右端盖18的结构相同。

所述液压缸组包括第一液压缸8及第二液压缸9，所述第一液压缸8及所述第二液压缸9共用一个推杆，即所述第一液压缸8通过所述推杆连接于所述第二液压缸9，所述第一液压缸8的有杆腔与所述第二液压缸9的有杆腔相对设置。本实施方式中，所述第一液压缸8的缸径大于所述第二液压缸9的缸径；所述第一液压缸8的行程小于所述第二液压缸9的行程；两个所述腔体结构中一个的浓海水出口及所述普通海水腔19的连接口分别与所述第一液压缸8的无杆腔及所述第二液压缸9的无杆腔相连通，另一个的浓海水出口及所述普通海水腔19的连接口分别与所述第一液压缸8的有杆腔及所述第二液压缸9的有杆腔相连通。

两个所述二位三通电磁阀10分别连接于两个所述腔体结构的排水管路。两个所述二位三通电磁阀10的一侧分别与所述第一液压缸8的无杆腔及所述第一液压缸8的有杆腔连接于所述腔体结构的管路相连通，另一侧与稀释后浓海水排水管路11相连通；另一个所述二位三通电磁阀10的一侧分别与所述第二液压缸9的无杆腔及所述第二液压缸9的有杆腔连接对应的所述腔体结构的管路相连通，另一侧与浓缩后普通海水排水管相连通。本实施方式中，所述微处理器通过控制所述二位三通电磁阀10来控制所述液压缸组，进而实现两个所述腔体结构的工作状态与换水状态的自动切换。

所述双行程海水淡化装置的一个工作周期由活塞右行程及活塞左行程两个行程构成。本实施方式中，为了方便说明，将连接于所述第一液压缸8的无杆腔的腔体结构称为腔体结构A，连接于所述第一液压缸8的有杆腔腔体结构称为腔体结构B。

活塞右行程：所述第一液压缸8的活塞及所述第二液压缸9的活塞均处于左端，所述微处理器控制两个所述二位三通电磁阀10，使得所述腔体结构B的排水管路导通，所述腔体结构A的排水管路被关断；所述腔体结构A的流动普通海水腔16内的水分子在所述压力延滞渗透膜2的作用下持续流入所述浓海水腔14，所述浓海水腔14积蓄高压，通过所述第一液压缸8将两个所述活塞向右推动；压力通过所述推杆传递到所述第二液压缸9，并最终专递到所述普通海水腔19，所述普通海水腔19内的水分子在压力作用下透过所述反渗透膜4进入到所述淡水腔21，从而制得淡水，所述腔体结构A处于工作状态。

与此同时，所述腔体结构B的浓海水腔14及所述普通海水腔19在所述活塞及重力的共同作用下进行换水，并将所述双行程海水淡化装置中已经用过的工作液替换掉，为活塞的左行程做准备，所述腔体结构B处于换水状态。

活塞左行程：所述第一液压缸8的活塞及所述第二液压缸9的活塞均处于右端，所述微处理器控制两个所述二位三通电磁阀10，使得所述腔体结构A的排水管路导通，所述腔体结构B的排水管路被关断；所述腔体结构B的流动普通海水腔16内的水分子在所述压力延滞渗透膜2的作用下持续流入所述浓海水腔14，所述浓海水腔14积蓄高压，通过所述第一液压缸8将两个所述活塞向左推动；压力通过所述推杆传递到所述第二液压缸9，并最终专递到所述普通海水腔19，所述普通海水腔19内的水分子在压力作用下透过所述反渗透膜4进入到所述淡水腔21，从而制得淡水，所述腔体结构B处于工作状态。

与此同时，所述腔体结构A的浓海水腔14及所述普通海水腔19在所述活塞及重力的共同作用下进行换水，并将所述双行程海水淡化装置中已经用过的工作液替换掉，为活塞的右行程做准备，所述腔体结构A处于换水状态，至此，两个行程结束，所述双行程海水淡化装置完成一个工作周期。

本发明提供的基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置，其将两个腔体结构分别设置于液压缸组相背的两侧，配合二位三通电磁阀来使两个腔体结构交替进行海水淡化，解决了活塞无法自动回复到初始位置的问题，降低了成本，提高了海水淡化效率。此外，所述双行程海水淡化装置结构紧凑，可长期稳定的运行，最大限度的利用了盐差能，绿色环保，经济适用。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置，其包括两个腔体结构、液压缸组及两个二位三通电磁阀，其特征在于：

两个所述腔体结构分别连接于所述液压缸组相背的两侧，且两者相对于所述液压缸组对称设置；所述腔体结构用于实现盐差能渗透压向静压力的转化及海水的淡化，其包括浓海水腔及与所述浓海水腔间隔设置的普通海水腔；

所述液压缸组包括第一液压缸及与所述第一液压缸共用一个推杆的第二液压缸，两个所述腔体结构中一个的浓海水腔及普通海水腔分别与第一液压缸的无杆腔及第二液压缸的无杆腔相连通，另一个所述腔体结构的浓海水腔及普通海水腔分别与所述第一液压缸的有杆腔及所述第二液压缸的有杆腔相连通；

两个所述二位三通电磁中的一个连接于两个所述腔体结构的浓海水的排水管路，另一个连接于普通海水的排水管路；两个所述二位三通阀通过改变工位来使两个腔体结构交替处于工作状态或者换水状态。

2.如权利要求1所述的基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置，其特征在于：所述第一液压缸的缸径大于所述第二液压缸的缸径，且所述第一液压缸的行程小于所述第二液压缸的行程。

3.如权利要求1所述的基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置，其特征在于：所述腔体结构包括左端盖、中盖及右端盖，所述左端盖、所述中盖及所述右端盖依次相连接。

4.如权利要求3所述的基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置，其特征在于：所述右端盖的结构与所述左端盖的结构相同。

5.如权利要求3所述的基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置，其特征在于：所述浓海水腔开设于所述左端盖朝向所述中盖的一侧，所述左端盖还形成有与所述浓海水腔相连通的浓海水进口及浓海水出口，所述浓海水进口处设置有单向阀；所述浓海水出口与所述第一液压缸的无杆腔相连通。

6.如权利要求5所述的基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置，其特征在于：所述普通海水腔开设于所述右端盖朝向所述中盖的一侧，所述右端盖还开设有与所述普通海水腔相连通的普通海水进水口及连接口，所述普通海水进水口处设置有单向阀，所述连接口与所述第二液压缸的无杆腔相连通。

7.如权利要求6所述的基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置，其特征在于：所述中盖相背的两侧分别开设有间隔设置的流动普通海水腔及淡水腔，所述淡水腔与所述普通海水腔相对设置，所述中盖还开设有与所述淡水腔相连通的进气口及淡水出口，所述进气口与所述淡水出口位于所述中盖相背的两端。

8.如权利要求如权利要求7所述的基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置，其特征在于：所述双行程海水淡化装置还包括压力延滞渗透膜、与所述压力延滞渗透膜相连接的压力延滞渗透膜支撑层、反渗透膜及连接于所述反渗透膜的反渗透膜支撑层，所述压力延滞渗透膜及所述压力延滞渗透膜支撑层位于所述左端盖及所述中盖之间，所述反渗透膜及所述反渗透膜支撑层位于所述中盖及所述右端盖之间。

9.如权利要求8所述的基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置，其特征在于：所述压力延滞渗透膜支撑层及所述反渗透膜支撑层均为多孔抗变形固定板；所述浓海水腔的结构、所述流动普通海水腔的结构、所述淡水腔的结构及所述普通海水腔的结构相同，且上端腔壁与竖直平面的夹角均为15℃～30℃。

10.如权利要求1所述的基于压力延滞渗透及反渗透的双行程海水淡化装置，其特征在于：所述双行程海水淡化装置还包括微处理器，所述微处理器用于控制所述二位三通电磁阀，进而实现两个所述腔体结构交替进行海水淡化及换水。