CN109056900A - 一种无驱动空气取水装置 - Google Patents

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张桢鑫
徐乐希
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Abstract

本发明公开了一种无驱动空气取水装置，包括从上至下顺次连接的进气装置、冷凝套管和集水罐，所述冷凝套管包括螺旋管、置于螺旋管内部的排气管、包裹在排气管的管壁外的密封冷凝层、以及设置于螺旋管的管壁上的多个出气口；所述螺旋管的上端连接进气装置，下端连接集水罐；所述排气管的下端与螺旋管连通，排气管的上端密封呈尖端向上的锥形结构，且排气管的上端具有自管壁向外延伸并逐渐扩张的多个排气支管，所述多个排气支管一一对应与多个出气口连接；所述出气口呈三角形结构，且所述三角形的一个尖端向上。该装置能够有效减小气阻，从而减小压降，提升进气量，提高从空气中取水的效率。

Description

一种无驱动空气取水装置
技术领域
本发明属于空气取水领域，具体涉及一种无驱动空气取水装置。
背景技术
随着经济的发展和人口的增加，人类对水资源的需求不断增加，再加上存在对水资源的不合理开采和利用，很多国家和地区出现不同程度的缺水问题。并且，环境污染也导致水资源缺乏问题日益显著。空气取水技术是解决缺水问题的一种有效的技术手段。
现有的空气取水装置一般采用电力作为动力源，获取水的同时增加了对其他能源的消耗。一些无电力驱动的空气取水装置，由于其通气量不足，取水效果有限，很难进一步有效地解决缺水问题。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种无驱动空气取水装置，该装置能够实现从空气中高效的取水。
技术方案：一种无驱动空气取水装置，包括从上至下顺次连接的进气装置、冷凝套管和集水罐，所述冷凝套管包括螺旋管、置于螺旋管内部的排气管、包裹在排气管的管壁外的密封冷凝层、以及设置于螺旋管的管壁上的多个出气口；所述螺旋管的上端连接进气装置，下端连接集水罐；所述排气管的下端与螺旋管连通，排气管的上端密封呈尖端向上的锥形结构，且排气管的上端具有自管壁向外延伸并逐渐扩张的多个排气支管，所述多个排气支管一一对应与多个出气口连接；所述出气口呈三角形结构，且所述三角形的一个尖端向上。
工作原理：通过进气装置将空气不断送入冷凝套管中，经由排气管上端的锥形结构导流，在螺旋管内螺旋向下运动实现一次冷凝，而后空气从排气管下端进入排气管内，并经过二次冷凝后流过排气支管从出气口排出，冷凝水经重力作用进入集水罐收集。
为了进一步增强进气装置的进气量，本发明中所述进气装置包括压差万向风扇、送风叶片和进气盘，所述压差万向风扇具有多个扇叶，所述多个扇叶围绕压差万向风扇的中心轴线排列呈大致的圆台形，通过风力驱动扇叶使压差万向风扇沿单一方向旋转并产生自上向下的空气流动；所述送风叶片水平连接在压差万向风扇的下端并跟随压差万象风扇旋转用以增强所述空气流动；所述进气盘位于送风叶片的下方，进气盘用以接收所述空气流动，并将空气排入所述螺旋管中。其中，压差万向风扇采用上小下大的圆台形结构，强化中心负压，使得自上向下的空气流动更为强劲，同时，底部设置送风叶片进一步增加了气量和送风压力。
为了最大化的减小气阻，所述集水罐的上端进水口处设有导气圆锥，所述导气圆锥的锥尖指向排气管内。从而使得经过一次冷凝的空气能够更加顺畅的进入排气管，提升空气流量，提高空气取水效率。
有益效果：本发明通过设置从上至下顺次连接的进气装置、冷凝套管和集水罐，冷凝套管采用螺旋管套装排气管的构造，并在排气管的管壁外包裹密封冷凝层，采用进气装置将空气送入冷凝套管中两次冷凝，以实现从空气中高效取水的目的。而排气管的上端呈尖端向上的锥形结构，能够有效减小气阻，减小压降，更加顺畅的引导空气从螺旋管螺旋下降，提升进气量。该装置设置多个出气口，出气口呈尖端向上的三角形结构，加强对空气的导流作用。并且，与出气口连接的排气支管自排气管上端的管壁向外延伸的同时逐渐扩张，使得空气能够以最小压降的排出，从而进一步提升该装置的进气量，提高从空气中取水的效率。
附图说明
图1是无驱动取水装置结构示意图；
图2是进气装置的结构示意图；
图3是实施例中压差万向风扇与进气盘的局部装配结构示意图；
图4是冷凝套管的结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1，本实施例公开了一种无驱动空气取水装置，包括从上至下顺次连接的进气装置1、冷凝套管2和集水罐3。进气装置1用于将外部湿热空气送入冷凝套管2中，空气在冷凝套管2中经过两次冷凝，得到的水通过集水罐3收集，干燥空气排出冷凝套管2外部。该装置通过增大通气量，增加热对流来提升空气取水效率。
请参照图2，进气装置1包括压差万向风扇11、送风叶片12和进气盘13。压差万象风扇11具有多个扇叶111和框架112，多个扇叶111在呈圆台形的框架112侧面排布。也即是，多个扇叶111围绕压差万向风扇11的中心轴线均匀排列呈大致的圆台形。扇叶111的弯折结构使得自然风吹在扇叶111上时能够驱动压差万向风扇11沿单一方向旋转，当压差万象风扇11旋转时，会将自然风转向并产生自上向下的空气流动。而压差万向风扇11的上小下大的圆台形结构，能够在旋转时强化中心负压，进而增大该空气流动。为了进一步加强该空气流动，送风叶片12水平连接在压差万向风扇11的下端形成一体，并随着压差万向风扇11旋转而转动。通过送风叶片12增加了进气量和进气压力。
进气盘13设置于送风叶片12的下方，用于接收空气流动，并将空气排入冷凝套管2的螺旋管21中。具体的，请一并参阅图3，进气盘13的上表面周向设置有用于压差万向风扇11旋转的轨道槽，框架112的下部圆环设置在轨道槽中，通过滚珠113作为压差万向风扇的润滑部分，使旋转更灵活。
如图4所示，冷凝套管2包括螺旋管21、排气管22、密封冷凝层23和多个出气口24。排气管22竖向设置于螺旋管21的内部，密封冷凝层23包裹在排气管22的管壁外。密封冷凝层23内装有六氟丙烷，该物质稍加压力即可液化，为对环境危害较小的常温制冷剂。
螺旋管21的上端连接进气盘13，且两者之间设置有滤片用于过滤空气中的粉尘，螺旋管21下端连接集水罐3。排气管22的下端与螺旋管21连通，排气管22的上端密封，并且呈尖端向上的锥形结构，即能引导空气从螺旋管21下去，也能最大化的减小气阻，减小压降。该锥形结构的周向均匀设置有多个排气支管221，排气支管221自排气管22的上端管壁向外延伸并逐渐扩张，多个排气支管221一一对应与多个出气口24连接。
为了能以最小压降将空气排出，本实施例中，在螺旋管21的外壁上沿周向均匀设置三个出气口24，出气口24呈三角形结构，且所述三角形的一个尖端向上。同时，三个对应连接的排气支管221均呈弧形三角锥形。
冷凝套管2采用可拆卸式，包括自上至下依次设置的多个管体，多个管体均通过法兰4连接。其中，位于最上端的管体为第一管体2a，排气管22的上端以及多个出气口24均位于所述第一管体2a上。其余管体为第二管体2b，可根据对取水装置的不同长度要求，选择第二管体2b的连接数量。组合灵活，维护方便。
第二管体2b与集水罐3也采用法兰4连接。为了强化热传导，法兰4的外部均设置有导热翅片。集水罐3的上端进水口处设置导气圆锥31，导气圆锥31的锥尖指向排气管22内。从而能够更加高效的引导一次冷凝的空气顺利进入排气管22中进行二次冷凝，进一步降低阻力。而冷凝水顺着导气圆锥31与集水罐3外壁的孔隙落入集水罐3内。
根据焓湿图和饱和空气含水量计算，假定温度为25℃，相对湿度为20～40％，采用本发明所述的无驱动空气取水装置，一昼夜处理300m3的空气。一昼夜可得水34821.4g，约为34.8L。干旱低温地区产水相应减小，湿润高温地区产水更多。集水效果相比现有装置有显著提升。

Claims (6)

1.一种无驱动空气取水装置，包括从上至下顺次连接的进气装置(1)、冷凝套管(2)和集水罐(3)，其特征在于，所述冷凝套管(2)包括螺旋管(21)、置于螺旋管(21)内部的排气管(22)、包裹在排气管(22)的管壁外的密封冷凝层(23)、以及设置于螺旋管(21)的管壁上的多个出气口(24)；所述螺旋管(21)的上端连接进气装置(1)，下端连接集水罐(3)；所述排气管(22)的下端与螺旋管(21)连通，排气管(22)的上端密封呈尖端向上的锥形结构，且排气管(22)的上端具有自管壁向外延伸并逐渐扩张的多个排气支管(221)，所述多个排气支管(221)一一对应与多个出气口(24)连接；所述出气口(24)呈三角形结构，且所述三角形的一个尖端向上。
2.根据权利要求1所述的无驱动空气取水装置，其特征在于，所述进气装置(1)包括压差万向风扇(11)、送风叶片(12)和进气盘(13)，所述压差万向风扇(11)具有多个扇叶(111)，所述多个扇叶(111)围绕压差万向风扇(11)的中心轴线排列呈大致的圆台形，通过风力驱动扇叶(111)使压差万向风扇(11)沿单一方向旋转并产生自上向下的空气流动；所述送风叶片(12)水平连接在压差万向风扇(11)的下端并跟随压差万象风扇(11)旋转用以增强所述空气流动；所述进气盘(13)位于送风叶片(12)的下方，进气盘(13)用以接收所述空气流动，并将空气排入所述螺旋管(21)中。
3.根据权利要求1所述的无驱动空气取水装置，其特征在于，所述集水罐(3)的上端进水口处设有导气圆锥(31)，所述导气圆锥(31)的锥尖指向排气管(22)内。
4.根据权利要求1所述的无驱动空气取水装置，其特征在于，所述冷凝套管(2)包括自上至下依次通过法兰(4)连接的多个管体；其中，位于最上端管体的为第一管体(2a)，其余管体为第二管体(2b)；所述排气管(22)的上端以及所述多个出气口(24)均位于所述第一管体(2a)上。
5.根据权利要求4所述的无驱动空气取水装置，其特征在于，所述法兰(4)的外部设置有导热翅片。
6.根据权利要求1～5任一项所述的无驱动空气取水装置，其特征在于，所述密封冷凝层(23)内装有六氟丙烷。
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