CN111348725B - 一种可单手操作的便携式海水淡化机及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海水淡化技术领域，尤其是一种可单手操作的便携式海水淡化机及工作方法。该淡化机包括供水端、过滤端及能量回收端；供水端和能量回收端通过连接端盖连接为一体；过滤端与供水端连接以接受高压海水进行过滤，过滤端与能量回收端连接以将过滤剩余的浓海水进行回收；能量回收端与供水端连接以将浓海水的回收并助推供水；低压浓海水返回能量回收端并排出；供水端包括外壳一及沿轴向设在外壳一内的手压泵；能量回收端包括沿轴向设在外壳二内的换向阀；供水端与能量回收端可通过单手紧握或松开进行旋转，从而助推手压泵及换向阀的伸缩。本发明体积小巧便于携带，可以解决海上人员水源短缺及双手操作不便的问题。

Description

一种可单手操作的便携式海水淡化机及工作方法

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，尤其是一种可单手操作的便携式海水淡化机及工作方法。

背景技术

目前小型的净水设备主要分为净水机和淡化机；净水机多采用超滤、微滤、低压反渗透、正渗透等工艺制成，该装置可过滤污染水体中的细菌、微生物及部分有毒有害物质，但无法通过分离水中的无机盐将海水淡化为可饮用的淡水。因此，将海水制备为可饮用淡水，仅能依靠海水淡化机实现，但大型海水淡化装置大多依赖常规能源，需要有稳定的能源供应和长期的场地，对于远离大陆能源缺乏的海岛、电力供应有限的船舶、海上平台、海上应急救援、野外求生、科学考察以及其他具有短期少量海水淡化需求的特殊场合，大型海水淡化装置就不适用，能耗低、应用灵活的小型海水淡化装置在这些场合就显得尤为重要。

中国专利CN201220240657.1公开了一种具有能量回收功能的人力驱动海水淡化器：该淡化器包括手驱能量回收活塞泵、反渗透膜组件、取水过滤器、手柄、淡水产水管、取水管、浓水排放管、四通式阀，其中，所述的手柄、手驱能量回收活塞泵和反渗透膜组件依次连接，所述的四通式阀设置在手驱能量回收活塞泵内，所述的浓水排放管与所述的四通式阀相连，所述的取水管与所述的手驱能量回收活塞泵的活塞腔相连通，淡水产水管与所述的反渗透膜组件相连接，所述的取水过滤器与所述的取水管的进水端口相连接。

而海上作业人员普遍反应该种淡化器必须使用双手进行操作，才能带动活塞进行海水过滤；但是船只在海上往往随着海浪有不同程度的颠簸，作业人员在船上作业时站立不稳，操作非常不便。因此如何使人员单手操作淡化机，以便另一只手可以扶住船体，对于作业效率和人员安全来说非常重要。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种体积小巧的、可单手操作的便携式海水淡化机及工作方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可单手操作的便携式海水淡化机，包括供海水进入的供水端、产出淡水的过滤端及回收浓海水的能量回收端；所述供水端和能量回收端通过连接端盖连接为一体；所述过滤端与供水端连接以接受高压海水进行过滤，过滤端与能量回收端连接以将过滤剩余的浓海水进行回收；所述能量回收端与供水端连接以将浓海水的回收并助推供水；低压浓海水返回能量回收端并排出；

所述供水端包括外壳一及沿轴向设在外壳一内的手压泵；所述能量回收端包括沿轴向设在外壳二内的换向阀；所述手压泵的活塞杆末端与连接端盖转动连接；所述换向阀的阀杆末端通过连接件与连接端盖转动连接；所述供水端与能量回收端可通过单手紧握或松开进行旋转，从而助推手压泵及换向阀的伸缩。

进一步，所述供水端包括设在外壳一内的海水加压腔；所述手压泵的泵体设在所述海水加压腔内，并将该腔体分为活塞前腔和活塞后腔；手压泵的活塞前腔设有相互独立的海水进水口和高压出水口；所述高压出水口通过高压出水管与所述过滤端连通；手压泵的活塞后腔通过浓水管与能量回收端连通。

进一步，所述能量回收端包括设在外壳二内的浓水收集腔；所述换向阀的阀体设在浓水收集腔内通过阀杆的移动实现浓水进出换向；浓水收集腔靠近连接端盖的一端与所述浓水管连通，另一侧设有连接过滤端的浓水回水口；所述浓水回水口通过设在阀体内的流道将过滤端排出的浓水输送到浓水管内；所述外壳二还包括排出低压浓水的低压浓水排出口；所述低压浓水排出口与所述浓水收集腔连通。

进一步，所述过滤端包括膜壳，所述膜壳内侧固定有反渗透膜组件；膜壳与反渗透膜组件之间设有高压海水室；高压海水室通过高压出水管与所述高压出水口连通；高压海水室远离高压出水管的一端通过浓水回水管与所述浓水回水口连通；所述反渗透膜组件内设有淡水室；淡水室一端连通有淡水接收管。

进一步，所述海水进水口和高压出水口处均设有单向阀；

更进一步，本发明还公开了上述海水淡化机的工作方法，具体包括如下步骤：

S1、操作前，扭簧呈放松状态，供水端与能量回收端成“八”字设置；

S2、操作时，人员单手持握供水端与能量回收端并向中间用力握紧，然后单手快速松开，手压泵的活塞杆由伸长状态快速缩回，海水加压腔内的瞬时压力小于外界，海水通过海水进水口进入所述海水加压腔内；

S3、人员单手握紧，手压泵的活塞杆伸长，活塞将海水压缩，此过程中带有一定压力的海水通过高压出水口进入过滤端的高压海水室内；高压海水室中的淡水通过反渗透膜组件进入淡水室，并通过淡水接收管供给外界；高压海水室中的浓水通过所述浓水回水管进入所述换向阀内的流道，并通过浓水管进入供水端的海水加压腔内为活塞杆后腔助力，使活塞杆伸长更省力；

S4、再单手将供水端和能量回收端松开，手压泵的活塞杆缩回，活塞后腔的低压浓水进入换向阀，通过换向阀从低压浓水排出口排出。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的海水淡化机体积小巧，便于携带，对于海上缺少饮用淡水时适用，所有部件可在能实现相应功能的基础上进行尺寸定制，以便实现海上人员单手操作，以便另一只手可以扶住船体，对于提高作业效率和人员安全来说非常重要。

附图说明：

图1是本发明中的淡化机的结构示意图；

图2是本发明中的供水端和能量回收端伸长状态的示意图；

图3是本发明中的供水端和能量回收端收缩状态的示意图。

其中：

1、供水端；11、外壳一；111、海水进水口；112、高压出水口；12、手压泵；121、活塞杆；13、连接件一；14、海水加压腔；15、高压出水管；16、单向阀；17、轴端密封；

2、过滤端；21、膜壳；22、反渗透膜组件；23、高压海水室；24、淡水室；25、淡水接收管；

3、能量回收端；31、外壳二；32、换向阀；321、阀杆；322、流道；33、连接件二；34、浓水管；35、浓水收集腔；36、浓水回水口；37、低压浓水排出口；38、浓水回水管；

4、连接端盖；5、连接件三；6、扭簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，本发明公开了一种可单手操作的便携式海水淡化机，包括供海水进入的供水端1、产出淡水的过滤端2及回收浓海水的能量回收端3；所述供水端1和能量回收端3通过连接端盖4连接为一体；所述过滤端2与供水端1连接以接受高压海水进行过滤，过滤端2与能量回收端3连接以将过滤剩余的浓海水进行回收；所述能量回收端3与供水端1连接以将浓海水回收并助推供水端1的操作；最终低压浓海水返回能量回收端3并排出；

优选的，所述供水端1和能量回收端3可单手持握并通过连接端盖4连接为一体；具体的，所述供水端1包括外壳一11及沿轴向设在外壳一11内的手压泵12；所述能量回收端3包括沿轴向设在外壳二31内的换向阀32；所述手压泵12的活塞杆121末端通过连接件一13与连接端盖4转动连接；所述换向阀32的阀杆321末端通过连接件二33与连接端盖4转动连接；所述外壳一11与所述外壳二31均通过扭簧6与连接端盖4两侧的连接件5连接；操作人员可通过握紧或松开操作，使外壳一11和外壳二31向下相向转动或向上背向远离，从而实现海水的淡化操作。

优选的，所述供水端1包括设在外壳一11内的海水加压腔14；所述手压泵12的泵体设在所述海水加压腔14内，并将该腔体分为活塞前腔和活塞后腔；所述活塞前腔设有相互独立的海水进水口111和高压出水口112；所述高压出水口112通过高压出水管15与所述过滤端2连通；所述活塞后腔通过浓水管34与能量回收端3连通。

所述能量回收端3包括设在外壳二31内的浓水收集腔35；所述换向阀32的阀体设在浓水收集腔35内通过的移动实现浓水进出换向；具体的，浓水收集腔35靠近连接端盖4的一端与所述浓水管34连通，另一端设有连接过滤端2的浓水回水口36；所述浓水回水口36通过设在阀体内的流道322将过滤端2排出的浓水输送到浓水管34内；所述外壳二31还包括排出低压浓水的低压浓水排出口37；所述低压浓水排出口37与所述浓水收集腔35连通。

所述过滤端2包括膜壳21，所述膜壳21内侧固定有反渗透膜组件22；膜壳21与反渗透膜组件22之间设有高压海水室23；高压海水室23通过高压出水管15与所述高压出水口112连通；高压海水室23远离高压出水管15的一端通过浓水回水管38与所述浓水回水口36连通；所述反渗透膜组件22内设有淡水室24；淡水室24一端连通有淡水接收管25；因此通过反渗透膜组件22的淡水进入淡水室24，并通过淡水接收管25被收集利用；没有通过反渗透膜组件22的高压浓海水通过浓水回水管38进入所述能量回收端3的浓水收集腔35；

优选的，为了防止海水回流，所述海水进水口111和高压出水口112处均设有单向阀16；

优选的，为了防止海水加压腔14的海水通过手压泵12的活塞杆121与外壳一11之间的缝隙泄露而造成减压，所述海水加压腔14内靠近连接端盖4的端部设有与所述活塞杆121配合的轴端密封17。

优选的，所述外壳一11与手部接触的位置设有便于持握的波浪形。

本发明还公开了上述海水淡化机的工作方法，具体包括如下步骤：

S1、操作前，扭簧6呈放松状态，供水端1与能量回收端3成“八”字设置；

S2、操作时，人员单手持握供水端1与能量回收端3并向中间用力握紧，然后单手快速松开，手压泵的活塞杆由伸长状态快速缩回，海水加压腔14内的瞬时压力小于外界，海水通过海水进水口111进入所述海水加压腔14内；

S3、人员单手再握紧，手压泵的活塞杆121伸长，活塞将海水压缩，此过程中带有一定压力的海水通过高压出水口112进入过滤端2的高压海水室23内；高压海水室23中的淡水通过反渗透膜组件进入淡水室24，并通过淡水接收管25供给外界；高压海水室23中的浓水通过所述浓水回水管38进入所述换向阀32内的流道322，并通过浓水管34进入供水端1的海水加压腔14内为活塞杆121后腔助力，使活塞杆121伸长更省力；

S4、再单手将供水端1和能量回收端3放松，手压泵12的活塞杆121缩回，活塞后腔的低压浓水进入换向阀32，通过换向阀32从低压浓水排出口37排出。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种可单手操作的便携式海水淡化机，包括供海水进入的供水端、产出淡水的过滤端及回收浓海水的能量回收端；其特征在于：所述供水端和能量回收端通过连接端盖连接为一体；所述过滤端与供水端连接以接受高压海水进行过滤，过滤端与能量回收端连接以将过滤剩余的浓海水进行回收；所述能量回收端与供水端连接以将浓海水的回收并助推供水；低压浓海水返回能量回收端并排出；

所述供水端包括外壳一及沿轴向设在外壳一内的手压泵；所述能量回收端包括外壳二及沿轴向设在外壳二内的换向阀；所述手压泵的活塞杆末端与连接端盖转动连接；所述换向阀的阀杆末端通过连接件与连接端盖转动连接；外壳一与所述外壳二均通过扭簧与连接端盖两侧的连接件连接；所述供水端与能量回收端可通过单手紧握或松开进行旋转，从而助推手压泵及换向阀的伸缩。

2.如权利要求1所述的便携式海水淡化机，其特征在于：所述供水端包括设在外壳一内的海水加压腔；所述手压泵的泵体设在所述海水加压腔内，并将该海水加压腔分为活塞前腔和活塞后腔；手压泵的活塞前腔设有相互独立的海水进水口和高压出水口；所述高压出水口通过高压出水管与所述过滤端连通；手压泵的活塞后腔通过浓水管与能量回收端连通。

3.如权利要求2所述的便携式海水淡化机，其特征在于：所述能量回收端包括设在外壳二内的浓水收集腔；所述换向阀的阀体设在浓水收集腔内通过阀杆的移动实现浓水进出换向；浓水收集腔靠近连接端盖的一端与所述浓水管连通，另一侧设有连接过滤端的浓水回水口；所述浓水回水口通过设在阀体内的流道将过滤端排出的浓水输送到浓水管内；所述外壳二还包括排出低压浓水的低压浓水排出口；所述低压浓水排出口与所述浓水收集腔连通。

4.如权利要求3所述的便携式海水淡化机，其特征在于：所述过滤端包括膜壳，所述膜壳内侧固定有反渗透膜组件；膜壳与反渗透膜组件之间设有高压海水室；高压海水室通过高压出水管与所述高压出水口连通；高压海水室远离高压出水管的一端通过浓水回水管与所述浓水回水口连通；所述反渗透膜组件内设有淡水室；淡水室一端连通有淡水接收管。

5.如权利要求4所述的便携式海水淡化机，其特征在于：所述海水进水口和高压出水口处均设有单向阀。

6.如权利要求5所述的便携式海水淡化机的工作方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

S1、操作前，扭簧呈放松状态，供水端与能量回收端成“八”字设置；

S2、操作时，人员单手持握供水端与能量回收端并向中间用力握紧，然后单手快速松开，手压泵的活塞杆由伸长状态快速缩回，海水加压腔内的瞬时压力小于外界，海水通过海水进水口进入所述海水加压腔内；

S3、人员再单手握紧，手压泵的活塞杆伸长，活塞将海水压缩，此过程中带有一定压力的海水通过高压出水口进入过滤端的高压海水室内；高压海水室中的淡水通过反渗透膜组件进入淡水室，并通过淡水接收管供给外界；高压海水室中的浓水通过所述浓水回水管进入所述换向阀内的流道，并通过浓水管进入供水端的海水加压腔内为活塞杆后腔助力，使活塞杆伸长更省力；

S4、再单手将供水端和能量回收端松开，手压泵的活塞杆缩回，活塞后腔的低压浓水进入换向阀，通过换向阀从低压浓水排出口排出。

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