CN114504869B - 一种便携手摇式海水淡化器 - Google Patents
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Abstract
一种便携手摇式海水淡化器,包括泵体、驱动单元以及过滤单元;泵体包括泵壳和泵头,泵头固定穿设于泵壳的尾部,包括缸体、活塞和套筒,缸体头部与泵壳连接、缸体尾部伸出泵壳后伸入过滤单元中;缸体的缸壁上设有高压窗口和低压窗口、内设有活塞腔,活塞气密性可滑动地连接于活塞腔内;驱动单元包括驱动机构和手摇增速机构,驱动机构设于泵壳内,驱动机构与活塞头端固定连接;手摇增速机构设置于泵壳头部,其动力输出端与驱动机构相连;过滤单元包括外壳和滤芯,外壳头部与泵壳尾部连接,外壳的内腔通过管接头、三通管与出水口相连通;滤芯设置于外壳内部,滤芯一端与缸体尾部相连接。本发明有益效果是:淡化效率高,重量小,方便携带,更换方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型便携式海水淡化器,属于海水淡化技术领域。
背景技术
水是地球上最常见的物质之一,是包括无机化合、人类在内所有生命生存的重要资源,也是生物体最重要的组成部分。在野外探险时,水的使用是必备的,一般常规是淡化海水,但是淡化海水需要一系列复杂的设备,不方便。且现存的便携式海水淡化器效率极低。
发明内容
本发明的目的是为克服上述海水淡化器技术的不足,而提出的一种便携手摇式海水淡化器,该淡化器解决了现存便携式海水淡化器效率不足,重量大的问题,方便人们探险时携带,并且安全,方便存放。
本发明采用的技术方案如下:
一种便携手摇式海水淡化器,其特征在于:包括泵体、驱动单元以及过滤单元;
所述泵体包括泵壳和泵头,所述泵头固定穿设于所述泵壳的尾部,包括缸体、活塞和套筒,所述缸体的头部与所述泵壳连接、所述缸体的尾部伸出所述泵壳后伸入所述过滤单元中,并在所述缸体的尾部设有出水口;所述缸体的缸壁上设有高压窗口和低压窗口,所述缸体内设有一轴向设置的活塞腔,所述活塞气密性可滑动地连接于所述活塞腔内,所述活塞设有轴向配流槽,所述活塞的头部与所述缸体之间的腔体为调压腔,所述调压腔与所述出水口相连通;所述轴向配流槽与所述调压腔连通时统称为连通腔;所述高压窗口周期性地与所述连通腔连通;所述低压窗口周期性地通过所述活塞上的低压轴向配流槽与所述连通腔连通;所述连通腔与所述高压窗口匹配的时候是高压腔,所述连通腔与所述低压窗口匹配连通的时候是低压腔;所述套筒套装于所述缸体的外部,并且所述套筒上设有用于与所述低压窗口周期性连通的进水孔,并保持所述低压窗口与所述过滤单元连通,所述高压窗口与所述缸体的外部封闭;
所述驱动单元包括驱动机构和手摇增速机构,所述驱动机构设置于所述泵壳内,所述驱动机构与所述活塞的头端固定连接,用于带动所述活塞沿缸体轴向伸缩;所述手摇增速机构设置于所述泵壳的头部,并且所述手摇增速机构的动力输出端与所述驱动机构相连接,用于向驱动机构输出初始转矩;
所述过滤单元包括外壳和滤芯,所述外壳的头部与所述泵壳的尾部固定连接,所述外壳上设有吸水口,且所述外壳与插入所述外壳内的所述套筒之间留有吸水通道,所述吸水通道与所述套筒上的进水孔相连通;所述外壳远离所述泵体的一端设有排水口;所述滤芯设置于所述外壳内部,并且所述滤芯的一端与所述缸体的尾部相连接,所述滤芯的另一端通过管接头、三通管与所述出水口相连通。
进一步,所述驱动机构包括齿轮轴、滚轮架、第一凸轮导轨和第二凸轮导轨,所述第一凸轮导轨和第二凸轮导轨分列于所述滚轮架沿轴向的两侧,所述第一凸轮导轨与所述缸体的头部固定连接,所述第二凸轮导轨与所述手摇增速机构固定连接,并且所述第一凸轮导轨的第一导轨面和第二凸轮导轨的第二导轨面正对,所述第一导轨面和所述第二导轨面通过滚轮组件与所述滚轮架配合,用于限制所述滚轮架在所述第一导轨面和所述第二导轨面之间的空间内运动;所述齿轮轴的头部与所述手摇增速机构的动力输出端相连接,所述齿轮轴的尾部可转动地穿设于所述第一凸轮导轨中,并在末端设置十字拨叉,所述十字拨叉与所述滚轮架相连接,用于驱动所述滚轮架周向旋转;所述滚轮架与所述活塞的头部固定连接,用于驱动所述活塞沿缸体轴向伸缩。
进一步,所述滚轮组件包括至少一对锥滚轮、传动齿轮、深沟球轴承和滚轮轴,所述滚轮轴与所述滚轮架相连接,并且所述滚轮轴的一端配装用于与所述齿轮轴的齿相啮合的传动齿轮,另一端通过相互串联的深沟球轴承安装所述锥滚轮,并且所述锥滚轮的滚动面与所述第一导轨面和所述第二导轨面滚动配合。
进一步,所述第一导轨面、所述第二导轨面形为马鞍形锥面。
进一步,所述手摇增速机构包括手摇增速器和手柄,所述手摇增速器设置于所述泵壳的头部,并且所述手摇增速器的安装盖与所述泵壳内的所述第二凸轮导轨相连接,所述手摇增速器的动力输入端连接所述手柄,所述手摇增速器的动力输出端与所述齿轮轴的头部相连接。
进一步,所述第二凸轮导轨固定在所述泵壳和所述手摇增速器的安装盖上,所述齿轮轴、所述第一凸轮导轨、所述第二凸轮导轨、所述活塞的回转中心重合。
进一步,所述活塞上有周向分布的2个轴向配流槽,两个所述轴向配流槽周期性地与所述缸体上的高压窗口和低压窗口匹配,轴向配流槽与高压窗口匹配时即为高压轴向配流槽,与低压窗口匹配时即为低压轴向配流槽。
进一步,所述手摇增速器采用行星轮增速。
本发明的工作原理是:当人转动手柄时,通过手摇增速器将转矩放大后输入一初始转矩,然后经由与齿轮轴、十字拨叉传至滚轮架,滚轮架在第一凸轮导轨和第二凸轮导轨的约束下,带动活塞往复运动,从而使活塞同时做旋转和往复的二维运动,从而使得高压腔和低压腔体积变化;由于缸体上的高压窗口、低压窗口与活塞上相应的轴向配流槽连通、出水口与滤芯相连,从而可以利用高压腔和低压腔体积变化,使得海水从低压窗口吸入泵头,经出水口从滤芯在另一端输出淡水。
本发明的有益效果是:
(1)泵头与滤芯之间为插装结构,使得海水淡化器整体结构简单,体积小;使得滤芯易于更换;
(2)采用滚轮架驱动,极大的改善了泵的机械效率,相比于传统的海水淡化器可以在相同时间相同付出的情况下,获得更多的淡水。
附图说明
图1为本发明便携式海水淡化器的主视图。
图2为本发明便携式海水淡化器的轴向剖视图。
图3为图2的A-A向剖视图。
图4a为图4b的A-A剖视图。
图4b为本发明的第一凸轮导轨的俯视图。
图4c为本发明的第一凸轮导轨的前视图。
图5a为图5b的A-A剖视图。
图5b为本发明的第二凸轮导轨的俯视图。
图5c为本发明的第二凸轮导轨的前视图。
附图标记说明:100、泵体;110、泵头;200、驱动单元;300、过滤单元;1、外壳;2、滤芯;3、缸体;4、三通管;5、套筒;6、活塞;7、第一凸轮导轨;8、滚轮架;9、第二凸轮导轨;10、齿轮轴;11、手柄;12、锥滚轮;13、滚轮轴;14、泵壳;15、十字拨叉;16、传动齿轮;17、深沟球轴承;18、手摇增速器;19、吸水通道;31、高压窗口;32、低压窗口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例,并不用于限制本发明实施例。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本发明。
本发明所述的一种便携手摇式海水淡化器,包括泵体100、驱动单元200以及过滤单元300;
所述泵体100包括泵壳14和泵头110,所述泵头110固定穿设于所述泵壳的尾部,包括缸体3、活塞6和套筒5,所述缸体3的头部与所述泵壳14连接、所述缸体3的尾部伸出所述泵壳14后伸入所述过滤单元300中,并在所述缸体3的尾部设有出水口;所述缸体3的缸壁上设有高压窗口31和低压窗口32,所述缸体3内设有一轴向设置的活塞腔,所述活塞6气密性可滑动地连接于所述活塞腔内,所述活塞6设有轴向配流槽21,所述活塞6的头部与所述缸体3之间的腔体为调压腔20,所述调压腔与所述出水口相连通;所述轴向配流槽21与所述调压腔连通时统称为连通腔;所述高压窗口31周期性地与所述连通腔连通;所述低压窗口32周期性地与所述连通腔连通;所述连通腔与所述高压窗口31匹配的时候是高压腔,所述连通腔与所述低压窗口32匹配连通的时候是低压腔;所述套筒5套装于所述缸体3的外部,并且所述套筒5上设有用于与所述低压窗口周期性连通的进水孔,并保持所述低压窗口32与所述过滤单元300连通,所述高压窗口31与所述缸体3的外部封闭;
所述驱动单元200包括驱动机构210和手摇增速机构220,所述驱动机构210设置于所述泵壳14内,所述驱动机构210与所述活塞6的头端固定连接,用于带动所述活塞沿缸体轴向伸缩;所述手摇增速机构220设置于所述泵壳14的头部,并且所述手摇增速机构220的动力输出端与所述驱动机构210相连接,用于向驱动机构输出初始转矩;
所述过滤单元300包括外壳1和滤芯2,所述外壳1的头部与所述泵壳14的尾部固定连接,所述外壳1上设有吸水口,且所述外壳1与插入所述外壳1内的所述套筒之间留有吸水通道19,所述吸水通道19与所述套筒上的进水孔相连通;所述外壳1远离所述泵体100的一端设有排水口;所述滤芯2设置于所述外壳1内部,并且所述滤芯2的一端与所述缸体3的尾部相连接,所述滤芯2的另一端通过管接头、三通管4与所述出水口相连通。
在一种实施例中,所述驱动机构210包括齿轮轴10、滚轮架8、第一凸轮导轨7和第二凸轮导轨9,所述第一凸轮导轨7和第二凸轮导轨9分列于所述滚轮架8沿轴向的两侧,所述第一凸轮导轨7与所述缸体3的头部固定连接,所述第二凸轮导轨9与所述手摇增速机构220固定连接,并且所述第一凸轮导轨7的第一导轨面和第二凸轮导轨9的第二导轨面正对,所述第一导轨面和所述第二导轨面通过滚轮组件与所述滚轮架8配合,用于限制所述滚轮架在所述第一导轨面和所述第二导轨面之间的空间内运动;所述齿轮轴10的头部与所述手摇增速机构220的动力输出端相连接,所述齿轮轴10的尾部可转动地穿设于所述第一凸轮导轨7中,并在末端设置十字拨叉15,所述十字拨叉15与所述滚轮架8相连接,用于驱动所述滚轮架周向旋转;所述滚轮架与所述活塞的头部固定连接,用于驱动所述活塞沿缸体轴向伸缩。
在一种实施例中,所述滚轮组件包括至少一对锥滚轮12、传动齿轮16、深沟球轴承17和滚轮轴13,所述滚轮轴与所述滚轮架相连接,并且所述滚轮轴的一端配装用于与所述齿轮轴的齿相啮合的传动齿轮,另一端通过相互串联的深沟球轴承安装所述锥滚轮,并且所述锥滚轮12的滚动面与所述第一导轨面和所述第二导轨面滚动配合。锥滚轮12、第一凸轮导轨7和第二凸轮导轨9使得滚轮架8在旋转的同时可以进行往复运动。
在一种实施例中,所述第一导轨面、所述第二导轨面形为马鞍形锥面,所述第一导轨面和所述第二导轨面的最高点相位一一对应。
在一种实施例中,所述手摇增速机构220包括手摇增速器18和手柄11,所述手摇增速器18设置于所述泵壳14的头部,并且所述手摇增速器18的安装盖与所述泵壳14内的所述第二凸轮导轨9相连接,所述手摇增速器18的动力输入端连接所述手柄11,所述手摇增速器18的动力输出端与所述齿轮轴10的头部相连接。
在一种实施例中,所述第二凸轮导轨9固定在所述泵壳14和所述手摇增速器18的安装盖上,所述齿轮轴10、所述第一凸轮导轨7、所述第二凸轮导轨9、所述活塞6的回转中心重合。
在一种实施例中,所述活塞6上有周向分布的2个轴向配流槽21,两个所述轴向配流槽21周期性地与所述缸体上的高压窗口和低压窗口匹配,轴向配流槽与高压窗口匹配时即为高压轴向配流槽,与低压窗口匹配时即为低压轴向配流槽。所述手摇增速器18采用行星轮增速。
在一种实施例中,所述滤芯2的头端部插入缸体3中,尾端部插入到外壳1中进行固定。
在一种实施例中,所述的缸体上4个窗口,分别为2个高压窗口和2个低压窗口,活塞6在做二维运动的时候,使得活塞两侧的高压腔和低压腔的容积的变化,从而使得相应的高压窗口和低压窗口的压力改变,形成两个低压窗口和两个高压窗口,实现水的吸排。
在一种实施例中,所述的缸体3中设有三通管4和管接头,缸体内两条高压出口通道通过三通管汇集到管接头中,再经过管接头与出水口相连通,出水口与滤芯口相连,海水通过滤芯在另一口输出淡水。
在一种实施例中,所述的三通管4一侧有两个孔与缸体3中高压窗口31的孔相配合,另一孔通过管接头与所述滤芯相连,实现淡化。
本发明的核心工作原理在于:活塞运动,待活塞上的低压轴向配流槽与低压窗口匹配连通时,低压腔起作用,此时海水从外壳1的吸水口吸入吸水通道19中,然后依次通过套筒上的进水口和低压窗口,从而使得泵头吸入海水,然后随着活塞的运动,使得高压窗口与所述高压轴向配流槽连通,高压腔起作用,将水从缸体尾部的出水口压入滤芯中进行淡化,然后从外壳尾部的排水口排出淡水,泵具有极大的功重比和很好的容积效率。
具体的,当人转动手柄11时,通过手摇增速器18将转矩放大后输入一初始转矩,然后经由与齿轮轴10、十字拨叉15传至滚轮架8,滚轮架8在第一凸轮导轨7和第二凸轮导轨9的约束下,带动活塞6往复运动,从而使活塞6同时做旋转和往复的二维运动,从而使得高压腔和低压腔体积变化;由于缸体3上的高压窗口31、低压窗口32周期性地与活塞6上相应的高压轴向配流槽、低压轴向配流槽相连通、出水口与滤芯2相连,从而可以利用高压腔和低压腔体积变化,使得海水从低压窗口吸入泵头,经出水口从滤芯在另一端输出淡水。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接或彼此可通讯;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或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。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中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种便携手摇式海水淡化器,其特征在于:包括泵体、驱动单元以及过滤单元;
所述泵体包括泵壳和泵头,所述泵头固定穿设于所述泵壳的尾部,包括缸体、活塞和套筒,所述缸体的头部与所述泵壳连接、所述缸体的尾部伸出所述泵壳后伸入所述过滤单元中,并在所述缸体的尾部设有出水口;所述缸体的缸壁上设有高压窗口和低压窗口,所述缸体内设有一轴向设置的活塞腔,所述活塞气密性可滑动地连接于所述活塞腔内,所述活塞设有轴向配流槽,所述活塞的头部与所述缸体之间的腔体为调压腔,所述调压腔与所述出水口相连通;所述轴向配流槽与所述调压腔连通时统称为连通腔;所述高压窗口周期性地与所述连通腔连通;所述低压窗口周期性地通过所述活塞上的低压轴向配流槽与所述连通腔连通;所述连通腔与所述高压窗口匹配的时候是高压腔,所述连通腔与所述低压窗口匹配连通的时候是低压腔;所述套筒套装于所述缸体的外部,并且所述套筒上设有用于与所述低压窗口周期性连通的进水孔,并保持所述低压窗口与所述过滤单元连通,所述高压窗口与所述缸体的外部封闭;
所述驱动单元包括驱动机构和手摇增速机构,所述驱动机构设置于所述泵壳内,所述驱动机构与所述活塞的头端固定连接,用于带动所述活塞沿缸体轴向伸缩;所述手摇增速机构设置于所述泵壳的头部,并且所述手摇增速机构的动力输出端与所述驱动机构相连接,用于向驱动机构输出初始转矩;所述驱动机构包括齿轮轴、滚轮架、第一凸轮导轨和第二凸轮导轨,所述第一凸轮导轨和第二凸轮导轨分列于所述滚轮架沿轴向的两侧,所述第一凸轮导轨与所述缸体的头部固定连接,所述第二凸轮导轨与所述手摇增速机构固定连接,并且所述第一凸轮导轨的第一导轨面和第二凸轮导轨的第二导轨面正对,所述第一导轨面和所述第二导轨面通过滚轮组件与所述滚轮架配合,用于限制所述滚轮架在所述第一导轨面和所述第二导轨面之间的空间内运动;所述齿轮轴的头部与所述手摇增速机构的动力输出端相连接,所述齿轮轴的尾部可转动地穿设于所述第一凸轮导轨中,并在末端设置十字拨叉,所述十字拨叉与所述滚轮架相连接,用于驱动所述滚轮架周向旋转;所述滚轮架与所述活塞的头部固定连接,用于驱动所述活塞沿缸体轴向伸缩;
所述过滤单元包括外壳和滤芯,所述外壳的头部与所述泵壳的尾部固定连接,所述外壳上设有吸水口,且所述外壳与插入所述外壳内的所述套筒之间留有吸水通道,所述吸水通道与所述套筒上的进水孔相连通;所述外壳远离所述泵体的一端设有排水口;所述滤芯设置于所述外壳内部,并且所述滤芯的一端与所述缸体的尾部相连接,所述滤芯的另一端通过管接头、三通管与所述出水口相连通。
2.如权利要求1所述的一种便携手摇式海水淡化器,其特征在于:所述滚轮组件包括至少一对锥滚轮、深沟球轴承和滚轮轴,所述滚轮轴的一端与所述滚轮架相连接,另一端通过相互串联的深沟球轴承安装所述锥滚轮,并且所述锥滚轮的滚动面与所述第一导轨面和所述第二导轨面滚动配合。
3.如权利要求2所述的一种便携手摇式海水淡化器,其特征在于:所述第一导轨面、所述第二导轨面形为马鞍形锥面。
4.如权利要求1所述的一种便携手摇式海水淡化器,其特征在于:所述手摇增速机构包括手摇增速器和手柄,所述手摇增速器设置于所述泵壳的头部,并且所述手摇增速器的安装盖与所述泵壳内的所述第二凸轮导轨相连接,所述手摇增速器的动力输入端连接所述手柄,所述手摇增速器的动力输出端与所述齿轮轴的头部相连接。
5.如权利要求4所述的一种便携手摇式海水淡化器,其特征在于:所述第二凸轮导轨固定在所述泵壳和所述手摇增速器的安装盖上,所述齿轮轴、所述第一凸轮导轨、所述第二凸轮导轨、所述活塞的回转中心重合。
6.如权利要求5所述的一种便携手摇式海水淡化器,其特征在于:所述活塞上有周向分布的2个轴向配流槽,两个所述轴向配流槽周期性地与所述缸体上的高压窗口和低压窗口匹配,轴向配流槽与高压窗口匹配时即为高压轴向配流槽,与低压窗口匹配时即为低压轴向配流槽。
7.如权利要求6所述的一种便携手摇式海水淡化器,其特征在于:所述手摇增速器采用行星轮增速。
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