CN111960503B - 深潜器静默式造水系统和深潜器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及深潜器技术领域，提供一种深潜器静默式造水系统和深潜器。所述深潜器静默式造水系统包括自流供水装置、反渗透装置、淡水舱以及压力调节装置；反渗透装置包括反渗透膜、第一通水口、第二通水口和淡水出口，反渗透膜安装于淡水出口处，淡水出口与淡水舱连通；自流供水装置包括第一自流口和第二自流口，第一自流口为伸入海水中的开口结构，开口结构的开口方向与深潜器的航行方向相同，第一自流口与反渗透装置的第一通水口连通，第二自流口与反渗透装置的第二通水口连通；压力调节装置用于调节反渗透膜两侧的压差保持在设定范围内。本发明实施例提供的深潜器静默式造水系统无需排盐泵，提高了系统的可靠性，降低了系统噪声。

Description

深潜器静默式造水系统和深潜器

技术领域

本发明实施例涉及深潜器技术领域，尤其涉及一种深潜器静默式造水系统和深潜器。

背景技术

深潜器是用于海洋水下作业的深潜水装置，是进行海洋开发中的作业基地。由于深潜器远离陆地，需要利用造水装置进行海水淡化，以供作业人员的日常用水。因此深潜器上一般均安装有造水系统。

目前的深潜器造水系统将海水减压和浓缩后需由排盐泵排至舱外。但由于深潜器运行时的潜深会变化，因此造水装置需设置适应变潜深环境的排盐泵，以供造水系统内外海水的循环动力。然而排盐泵的工作介质为浓盐水，很容易出现故障，很大程度上影响了造水系统的可靠性。另外排盐泵的运行会带来较大的噪声，是造水系统的主要噪声来源。

发明内容

本发明实施例提供一种一种深潜器静默式造水系统和深潜器，用以解决现有的造水系统需要依靠排盐泵提供水循环动力，而排盐泵容易出现故障而影响造水系统的可靠性以及导致造水系统噪声大的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种深潜器静默式造水系统，包括自流供水装置、反渗透装置、淡水舱以及压力调节装置；

所述反渗透装置包括反渗透膜、第一通水口、第二通水口和淡水出口，所述反渗透膜安装于所述淡水出口处，所述淡水出口与所述淡水舱连通；

所述自流供水装置包括第一自流口和第二自流口，所述第一自流口为伸入海水中的开口结构，所述开口结构的开口方向与深潜器的航行方向相同，所述第一自流口与所述反渗透装置的第一通水口连通，所述第二自流口与所述反渗透装置的第二通水口连通；所述压力调节装置用于控制所述反渗透膜两侧的压差保持在设定范围内。

其中，所述压力调节装置包括高压气源腔、进气阀、排气阀和气容腔，所述气容腔与所述淡水舱连通，所述进气阀安装于所述高压气源腔与所述气容腔的连通管路上，所述排气阀安装于所述气容腔与外界的连通管路上。

其中，所述压力调节装置还包括第一压力传感器、第二压力传感器和控制器，所述第一压力传感器用于检测所述反渗透装置内的水压，所述第二压力传感器用于检测所述淡水舱内的气压，所述控制器与所述第一压力传感器、第二压力传感器、进气阀和排气阀通信连接，用于根据所述反渗透装置内的水压和所述淡水舱内的气压控制所述进气阀或排气阀的通断。

其中，所述第二自流口与所述第一自流口的形状结构相同，所述第二自流口的开口方向与所述深潜器的倒退方向相同。

其中，所述压力调节装置还包括缓冲器，所述缓冲器安装于所述进气阀与所述气容腔的连通管路上。

其中，所述自流供水装置还包括粗滤器，所述粗滤器安装于所述第一自流口与所述第一通水口之间。

其中，所述反渗透装置还包括精滤器，所述精滤器安装于所述第一通水口与所述反渗透膜之间。

其中，所述第一自流口和所述第二自流口处均安装有通海阀。

其中，所述压力调节装置为减压阀，所述减压阀安装于所述第一自流口与所述第一通水口的连通管路上。

第二方面，本发明实施例提供一种深潜器，包括外壳和上述第一方面所述的深潜器静默式造水系统，所述第一自流口构造于所述外壳的外侧。

本发明实施例提供的深潜器静默式造水系统，通过设置自流供水装置，使得造水系统可以利用深潜器的航行动能，实现海水在造水系统内的自动循环。相比于传统的造水系统，无需布置排盐泵，避免了由排盐泵造成的系统故障，提高了造水系统的可靠性，减少了由于排盐泵带来的系统噪声。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例深潜器静默式造水系统的结构示意图。

图中：1、自流供水装置；11、第一自流口；12、第二自流口；13、第一粗滤器；14、通海阀；2、反渗透装置；21、反渗透膜；22、第一通水口；23、第二通水口；24、淡水出口；25、第一精滤器；3、淡水舱；4、压力调节装置；41、高压气源腔；42、进气阀；43、排气阀；44、气容腔；45、缓冲器；46、第一压力传感器；47、第二压力传感器；48、控制器；49、减压阀；5、外壳。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”的方向均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示为本发明实施例深潜器静默式造水系统的结构示意图。所述深潜器静默式造水系统包括自流供水装置1、反渗透装置2、淡水舱3以及压力调节装置4。

反渗透装置2包括反渗透膜21、第一通水口22、第二通水口23和淡水出口24，反渗透膜21安装于淡水出口24处，淡水出口24与淡水舱3连通，以使进入反渗透装置2的海水经反渗透膜21进入淡水舱3，从而将海水处理成为可饮用淡水或工业设备用淡水，通过淡水舱3的出口与用户的用水端连通。

自流供水装置1包括第一自流口11和第二自流口12，第一自流口11为伸入海水中的开口结构，开口结构的开口方向与深潜器的航行方向相同。将本实施例深潜器造水装置安装于深潜器时，如图1所示，将第一自流口11和第二自流口12伸出深潜器的外壳5，并使第一自流口11的开口方向与深潜器的航行方向相同，航行方向沿图1中所示出的箭头方向。深潜器航行的时候海水可以被第一自流口11兜入并借助航行器的航行动力驱动海水进入自流供水装置1。从而使海水以从第一自流口11进入，第二自流口12排出的方向循环。具体的，如图1所示，开口结构的口径沿海水的流入方向逐渐减小，使较大量的水流从开口结构的入水口进入自流供水装置1，进而涌入反渗透装置2内。

第一自流口11与反渗透装置2的第一通水口22连通，第二自流口12与反渗透装置2的第二通水口23连通。在深潜器的航行动力下，海水以一定的水压自第一自流口11进入反渗透装置2，经反渗透装置2处理后的浓海水会在随后从第一自流口11进入的海水的推动下从第二自流口12自动排出，实现海水在造水系统内自流循环而不需要动力部件和节流部件，且可以保证进入反渗透装置2的海水始终为新鲜海水。

反渗透膜21的一侧压力由淡水舱3内的压力决定，另一侧压力由进入反渗透装置2内的海水的压力决定。海水在深潜器航行过程中以较高的水压进入反渗透装置2，会使反渗透膜21进水侧的压力升高，为了保证反渗透膜21在一定的压差环境下工作，需要通过压力调节装置4对反渗透膜21两侧的压差进行调节，以使反渗透膜21两侧的压差保持在设定范围内。具体的，可以利用压力调节装置4调节反渗透装置2内的压力，或者调节淡水舱3内的压力。

本发明实施例提供的深潜器静默式造水系统，通过设置自流供水装置1，使得造水系统可以利用深潜器的航行动能，实现海水在造水系统内的自动循环。相比于传统的造水系统，无需布置排盐泵，避免了由排盐泵造成的系统故障，提高了造水系统的可靠性，减少了由于排盐泵带来的系统噪声。

本发明实施例中，当利用压力调节装置4调节反渗透装置2内的压力时，压力调节装置4为安装于第一自流口11与第一通水口22的连通管路上的减压阀，在深潜器潜入不同深度时，通过调节该减压阀来调节自流供水装置1的进水压力，从而保证淡水舱3内的压力始终低于反渗透装置2内的压力，且两者的压差维持在一定的阈值范围内。

如图1所示，本发明实施例中，当利用压力调节装置4调节淡水舱3内的压力时，压力调节装置4包括高压气源腔41、进气阀42、排气阀43和气容腔44，气容腔44与淡水舱3连通，进气阀42安装于高压气源腔41与气容腔44的连通管路上，排气阀43安装于气容腔44与外界的连通管路上。具体的，高压气源腔41内容纳有高压且不溶于水的气体，如氮气等。当进气阀42打开、排气阀43关闭时，高压气源腔41内的高压气体会进入气容腔44，以增大气容腔44内的气压；当进气阀42关闭、排气阀43打开时，气容腔44内的气压会得到释放，从排气阀43排出。进气阀42和排气阀43的通断以保证气容腔44内的气压与反渗透装置2内的水压的压差在设定阈值范围内。

进一步的，气容腔44还连接有气体收集装置，避免气容腔44将气体排放到外界。排气阀43安装于气容腔44和气体收集装置连通的管路上。

当深潜器的潜深不变时，且深潜器以匀速航行时，打开进气阀42使气容腔44与反渗透装置2的压差达到设定值后，即可关闭进气阀42，此时整个系统不需要任何动力部件和节流部件即可使造水系统正常运行，造水系统处于静默状态。当深潜器的潜深发生变化时，例如，深潜器从较高潜深进入较低潜深时，在相同航行速度条件下，反渗透装置2内的压力会升高，此时需要相应的打开进气阀42，将气容腔44内的压力调高，以维持气容腔44和反渗透装置2内的压差在设定阈值范围内；又例如，深潜器从较低潜深进入较高潜深时，在相同航行速度条件下，反渗透装置2内的压力会降低，此时需要相应的打开排气阀43，将气容腔44内的压力调低，以维持气容腔44和反渗透装置2内的压差在设定阈值范围内。

本发明实施例中，如图1所示，压力调节装置4还包括缓冲器45，缓冲器45安装于进气阀42与气容腔44的连通管路上。其中，缓冲器45用于降低从高压气源腔41进入气容腔44内的高压气体的流速，从而降低高速气流引起的噪声。例如缓冲器45为扩压管。进一步的，排气阀43设置在进气阀42和缓冲器45之间的连通管路的支路上，使得当需要对气容腔44进行降压时，关闭进气阀42、打开排气阀43，气容腔44内的气体经过缓冲器45后再从排气阀43排出，此时作为扩压管的缓冲器45可以减少气流旋涡的产生。

进一步的，为了使深潜器能够适应更大的潜深范围，将选择具有更高压力点的高压气源腔41，此时需要在高压气源腔41的出气口处安装减压阀49，以适当调节从高压气源腔41出来的气体压力。

本发明实施例中，如图1所示，压力调节装置4还包括第一压力传感器46、第二压力传感器47和控制器48，第一压力传感器46用于检测反渗透装置2内的水压，第二压力传感器47用于检测淡水舱3内的气压，控制器48与第一压力传感器46、第二压力传感器47、进气阀42和排气阀43通信连接，用于根据第一压力传感器46和第二压力传感器47测得的压力控制进气阀42或排气阀43的通断，进气阀42和排气阀43均为电磁阀。

具体的，第一压力传感器46安装于反渗透装置2上，第二压力传感器47安装于淡水舱3上；或者，由于气容腔44与淡水舱3为连通状态，气容腔44内的气压与淡水舱3内的气压相同，第二压力传感器47也可安装于气容腔44上，通过检测气容腔44内的气压来检测淡水舱3内的气压。

控制器接收第一压力传感器46与第二压力传感器47所测得的压力值，将第一压力传感器46测得的压力值减去第二压力传感器47所测得的压力值，得到实测压差。然后根据预设压差与实测压差的比较，判断是要打开进气阀42还是排气阀43。具体的，当实测压差大于设定压差时，说明反渗透装置2内的压力偏高，通过控制器控制打开进气阀42而关闭排气阀43，以调高淡水舱3内的压力；反之，则通过控制器控制关闭进气阀42而打开排气阀43，以调低淡水舱3内的压力。

本发明实施例中，自流供水装置1还包括第一粗滤器13，第一粗滤器13安装于第一自流口11与第一通水口22之间，用于对海水进行初步过滤，以免海洋内的大颗粒垃圾进入反渗透装置2中。其中，第一粗滤器13可以包括一层或多层栅格结构。进一步的，反渗透装置2还包括第一精滤器25，第一精滤器25安装于第一通水口22与反渗透膜21之间，用于对海水进行二次过滤，过滤掉海水中较小的颗粒物，以保护反渗透膜21，延长保护反渗透膜21的使用寿命。

为了使本发明实施例提供的深潜器静默式造水系统在深潜器倒退的时候，也能够正常造水，如图1所示，本发明实施例中，第二自流口12与第一自流口11的形状结构相同，且第二自流口12的开口方向与深潜器的倒退方向相同。即第二自流口12也是深入海水中的开口结构，且开口结构的开口方向与深潜器的倒退方向相同，使得深潜器倒退的时候海水可以被第二自流口12兜入并借助航行器的倒退动力驱动海水进入自流供水装置1。也就是说，在航行器倒退时，海水以自第二自流口12进入，第一自流口11排出的方向循环。此时通过第一压力传感器46获取在深潜器倒退时反渗透装置2内的压力值。

进一步的，自流供水装置1还包括第二粗滤器(图中未示出)，第二粗滤器安装于第二自流口12与第二通水口23之间，用于深潜器倒退的时候对海水进行初步过滤，第二粗滤器也可以为一层或多层的栅格结构。进一步的，反渗透装置2内部还安装有第二精滤器(图中未示出)，第二精滤器安装于第二通水口与反渗透膜21之间。

本发明实施例中，第一自流口11和第二自流口12处均安装有通海阀14。通海阀14处于常开状态，且通海阀14紧靠外壳的内壁安装，当造水系统出现故障时，可以通过关闭通海阀14，以避免海水进入造水系统，保障深潜器的航行安全。

本发明实施例还提供一种深潜器，该深潜器包括外壳5和上述实施例所述的深潜器静默式造水系统，深潜器静默式造水系统的第一自流口11构造于外壳5的外侧。若需要深潜器倒退时也能够正常造水，第二自流口12设置成与第一自流口11相同的开口结构，且开口方向与深潜器的倒退方向相同。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种深潜器静默式造水系统，其特征在于，包括自流供水装置、反渗透装置、淡水舱以及压力调节装置；

所述反渗透装置包括反渗透膜、第一通水口、第二通水口和淡水出口，所述反渗透膜安装于所述淡水出口处，所述淡水出口与所述淡水舱连通；

所述自流供水装置包括第一自流口和第二自流口，所述第一自流口为伸入海水中的开口结构，且开口方向与深潜器的航行方向相同，所述第一自流口与所述反渗透装置的第一通水口连通，所述第二自流口与所述反渗透装置的第二通水口连通；所述压力调节装置用于控制所述反渗透膜两侧的压差保持在设定范围内；

所述压力调节装置包括高压气源腔、进气阀、排气阀和气容腔，所述气容腔与所述淡水舱连通，所述进气阀安装于所述高压气源腔与所述气容腔的连通管路上，所述排气阀安装于所述气容腔与外界的连通管路上。

2.根据权利要求1所述的深潜器静默式造水系统，其特征在于，所述压力调节装置还包括第一压力传感器、第二压力传感器和控制器，所述第一压力传感器用于检测所述反渗透装置内的水压，所述第二压力传感器用于检测所述淡水舱内的气压，所述控制器与所述第一压力传感器、第二压力传感器、进气阀和排气阀通信连接，用于根据所述反渗透装置内的水压和所述淡水舱内的气压控制所述进气阀或排气阀的通断。

3.根据权利要求2所述的深潜器静默式造水系统，其特征在于，所述第二自流口与所述第一自流口的形状结构相同，所述第二自流口的开口方向与所述深潜器的倒退方向相同。

4.根据权利要求1～3任一项所述的深潜器静默式造水系统，其特征在于，所述压力调节装置还包括缓冲器，所述缓冲器安装于所述进气阀与所述气容腔的连通管路上。

5.根据权利要求1～3任一项所述的深潜器静默式造水系统，其特征在于，所述自流供水装置还包括粗滤器，所述粗滤器安装于所述第一自流口与所述第一通水口之间。

6.根据权利要求5所述的深潜器静默式造水系统，其特征在于，所述反渗透装置还包括精滤器，所述精滤器安装于所述第一通水口与所述反渗透膜之间。

7.根据权利要求1～3任一项所述的深潜器静默式造水系统，其特征在于，所述第一自流口和所述第二自流口处均安装有通海阀。

8.根据权利要求1所述的深潜器静默式造水系统，其特征在于，所述压力调节装置为减压阀，所述减压阀安装于所述第一自流口与所述第一通水口的连通管路上。

9.一种深潜器，其特征在于，包括外壳和如权利要求1～8任一项所述的深潜器静默式造水系统，所述第一自流口构造于所述外壳的外侧。

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