CN208701807U - 一种垂直轴风力制淡水装置 - Google Patents

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林少华
陈蕾
刘国华
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Abstract

本实用新型是一种垂直轴风力制淡水装置，该装置由垂直轴风力利用组件、水汽冷凝组件和取水组件组成；其中，垂直轴风力利用组件位于该装置的最上端，不需要对风装置即可将空气中水汽输送到该装置下部的水汽冷凝组件中；水汽冷凝组件位于该装置的最下方并位于地下或水下，导流板成上下往复布置，以将由该装置上部送来的水汽冷凝成水；取水组件的上端位于地面，另一端连接于水汽冷凝组件的底部，用于将汽凝水抽出使用。本实用新型不消耗燃料或电力、不需要将风能转化成电能，不需要海水或其他水质欠佳水源，不需要投加任何药剂，且所获得的水质优良、占地面积小、维护简单。

Description

一种垂直轴风力制淡水装置
技术领域
本发明涉及一种利用风力直接制得淡水的装置，本发明的装置特别适用于远离大陆的南海、东海诸岛，也可用于其他广大风能充沛、空气中水汽充足的地区。
背景技术
水是生命之源，没有淡水资源的海岛是不适合人类生存的。一般完全没有淡水资源的岛屿都是非常小的岛屿，比如我国南海的大部分岛礁。如果有人类要在这些海岛上生存，就必须建立人工的淡水供给系统。一般三种方法：(1)靠补给，从大陆运来淡水；(2)拦蓄雨水；(3)海水淡化。从大陆运来淡水费时费力，消耗大量资源人力。拦蓄雨水，需要修建大量工程设施，对于面积很小的海岛而言，拦蓄水量有限，更重要的是水质得不到保障。
海水淡化是普遍采用的方法，传统的海水淡化技术如蒸馏法、电渗析法、冷冻法等存在着设备造价高，耗电力或燃料多，机构不易清理，故障维修难等不足。在一些位置偏僻和场地狭窄的地方，需要一种制水效率高、占地少、不需消耗电力或燃料的小型淡水获得装置。而现有的小型海水淡化装置大多设计繁琐，功能甚多，造价高，而且效率低。
太阳能是一种资源丰富的新型能源。现有淡化技术中，太阳能蒸馏淡化技术最成熟。太阳能直接平板蒸馏法虽然成本低廉，但制水效率太低，且占地面积过大。使用太阳能直接加热海水，通过多效蒸发、多级闪蒸等技术使其淡化，能源利用率显著高于使用太阳能直接蒸馏。但同样需要较大占地面积。
发明内容
技术问题：本发明的目的是设计一种垂直轴利用风力直接制得淡水的装置。该装置具有不消耗燃料或电力、不需要将风能转化成电能，不需要对风装置，不需要海水或其他水质欠佳水源，不需要投加任何药剂，且所获得的水质优良、占地面积小、维护简单等优点。
技术方案：本发明的一种利用风力直接制得淡水的装置是这样实现的：该装置由垂直轴风力利用组件、水汽冷凝组件和取水组件组成；其中，垂直轴风力利用组件位于该装置的最上端，用于取得风能，将该水汽输送到该装置下部的水汽冷凝组件中；水汽冷凝组件位于该装置的最下方并位于地下或水下，将由将该装置上部送来的水汽冷凝成水；取水组件的上端位于地面，另一端连接于水汽冷凝组件的底部，用于将汽凝水抽出使用。
其中：
所述的垂直轴风力利用组件包括叶片、风机轴、支持翼、叶轮、叶轮轴、叶轮轴上轴承和叶轮轴下轴承；其中，叶片通过支持翼固定于风机轴上，风机轴下端与叶轮轴上端连接，叶轮轴的下端连接叶轮，该叶轮位于所述水汽冷凝组件的空心立柱中。
所述的水汽冷凝组件包括空心立柱、支座、箱体、防护网、导流板、冷凝网；其中，该水汽冷凝组件以箱体为支撑体，在箱体的底部设有支座，在支座上设有空心立柱，该空心立柱的上部位于地面或水面以上；在箱体的上部还设有气体通道，在箱体中设有导流板、冷凝网，用于将空心立柱上部送来的水汽冷凝成水。
所述的取水组件由集水池、吸水管和水泵组成；其中，集水池位于水汽冷凝组件的箱体底部，吸水管的下端位于集水池中，吸水管的上端连接水泵。
所述的箱体和集水池为外表面有防护涂层的钢筋混凝土结构或不锈钢材质；箱体主体做成立方体形或者圆柱体型，箱底以0.010-0.020坡度坡向集水池。
所述的空心立柱为上下贯通的中空柱，上部周边开有通气口。
所述的支座为裙式支座，并在周边开口；空心立柱通过支座固定于箱体的中心位置；支座既起到支撑固定作用，又可以保证空心立柱内外的空气流通。
所述的风机轴、支持翼、叶轮、叶轮轴、叶轮轴上轴承、叶轮轴下轴承和空心立柱均为带有防腐涂层的钢制材料或者不锈钢材料。
所述的叶片和叶轮为聚酯树脂、乙烯基树脂和环氧树脂等热固性基体树脂与E-玻璃纤维、S-玻璃纤维、碳纤维等增强材料组成的复合材料。吸水管为无毒的不锈钢、PE、PP、或PPR管材。
所述的支座、防护网、导流板和冷凝网均为不锈钢材料；冷凝网有多层或为三维空间立体结构。
整个装置包括垂直轴风力利用组件，水汽冷凝组件和取水组件。本发明的风力利用组件使空气通过埋于地下的冷凝水组件，空气中较高温度的水汽在地下低温作用下得到冷凝，从而获得淡水。
有益效果：
1.本发明不需要消耗任何化石燃料或电力，也不需要将风能转化成电能，而是直接利用风力对水汽进行抽吸，能量利用效率高。
2.本发明的风机为垂直轴，无需专门的对风装置与风力传动装置。
3.本发明不需要海水或其他水质欠佳水作为水源，而是利用空气中水汽，通过地表水汽和地下温度差，使水汽凝结得到清洁淡水。
4.本发明制水过程中不需要投加任何药剂，避免可能的水质污染。
5.本发明占地少，除少量突出地面的部位外，其余均设于地下。
6.本发明装置运行维护简单，只需要保证运动部件正常运转即可。
附图说明
图1为本发明的一种利用风能直接制得淡水的装置示意图。
附图中的标号说明如下：
1-叶片，2-风机轴，3-支持翼，4-法兰，5-叶轮轴上轴承，6-叶轮，7-叶轮轴，8-叶轮轴下轴承，9-空心立柱，10-支座，11-箱体，12-防护网，13-导流板，14-冷凝网，15-集水池，16-吸水管，17-水泵，18-通气口。
具体实施方式
本发明是一种利用风力直接制得淡水的装置，该装置由垂直轴风力利用组件、水汽冷凝组件和取水组件组成；其中，风力利用组件位于该装置的最上端，用于取得风能，将该装置上部的水汽输送到该装置下部的水汽冷凝组件中；水汽冷凝组件位于该装置的最下方并位于地下或水下，将由将该装置上部送来的水汽冷凝成水；取水组件的上端位于地面，另一端连接于水汽冷凝组件的底部，用于将汽凝水抽出使用。
所述的垂直轴风力利用组件包括叶片1、风机轴2、支持翼3、法兰4、叶轮轴上轴承5、叶轮6、叶轮轴7和叶轮轴下轴承8；其中，叶片1通过支持翼3固定于风轮轴2上；风机轴2通过法兰4固定于叶轮轴7上端；叶轮轴通过上轴承5和下轴承8固定于空心立柱9中；叶轮轴下端固定有叶轮6。
所述的水汽冷凝组件包括空心立柱9、支座10、箱体11、防护网12、导流板13、冷凝网14；其中，该水汽冷凝组件以箱体11为支撑体，在箱体11的底部设有支座10，在支座10上设有空心立柱9，该空心立柱9的上部位于地面或水面以上；在箱体11的上部还设有气体通道，在箱体11中设有导流板13、冷凝网14，用于将空心立柱9上部送来的水汽冷凝成水；导流板13为上下往复式布置，立于箱体底部的导流板底部开孔，方便冷凝水汇入集水池15.
所述的取水组件由集水池15、吸水管16和水泵17组成；其中，集水池15位于水汽冷凝组件的箱体11底部，吸水管16的下端位于集水池15中，吸水管16的上端连接水泵17。
风机轴、支持翼、法兰、叶轮轴上轴承、叶轮轴和叶轮轴下轴承均为带有防腐涂层的钢制材料或者不锈钢材料。叶片和叶轮为不锈钢材料或者碳纤维加强复合材料。水汽冷凝组件由立柱及其支座、箱体、防护网、导流板、冷凝网组成。其中立柱为中空柱，上部周边开有出气口；支座为裙式支座，并在周边开口；空心立柱、支座、防护网、导流板、和冷凝网均为不锈钢材料；箱体和集水池为外表面有防护涂层的钢筋混凝土结构或不锈钢材质，箱体主体做成立方体形或者圆柱体型，箱底以0.010-0.020坡度坡向集水池；冷凝网为三维空间立体结构。取水组件则由集水池、吸水管和水泵组成。集水池和箱体做成一体结构，吸水管为无毒的不锈钢、PE、PP、或PPR管材。
整个装置包括风力利用组件，水汽冷凝组件和取水组件。本发明的风能利用组件使空气通过埋于地下的冷凝水组件，空气中较高温度的水汽在地下低温作用下得到冷凝，从而获得淡水。
垂直轴风机叶片1通过支持翼3固定于风机轴2上，风机轴则通过法兰固定于叶轮轴7上。无论风力来自什么方向，都会驱动垂直轴风机旋转，并带动叶轮轴7和叶轮6旋转。叶轮6的旋转抽吸作用使空气中的水汽通过箱体11进口处的防护网12，并进入箱体11，接着在导流板13的作用下分散进入冷凝网14，从而得到冷凝。冷凝后的空气通过中空立柱9上的出气口18排出。立柱9通过支座10固定于箱体11的中心位置。支座10为周边开口的裙式支座，既起到支撑固定作用，又可以保证立柱9内外的空气联通。冷凝水则借助箱底0.010-0.020坡度汇入集水池15，取水时，借助水泵17的作用，即可得到清洁的淡水。

Claims (4)

1.一种垂直轴风力制淡水装置，其特征在于：该装置由垂直轴风力利用组件、水汽冷凝组件和取水组件组成；其中，垂直轴风力利用组件位于该装置的最上端，不需要对风装置即可取得风能，将该装置上部的水汽输送到该装置下部的水汽冷凝组件中；水汽冷凝组件位于该装置的最下方并位于地下或水下，将由将该装置上部送来的水汽冷凝成水；取水组件的一端连接于水汽冷凝组件的底部，另一端位于地面，用于将汽凝水抽出使用；
所述的垂直轴风力利用组件包括叶片(1)、风机轴(2)、支持翼(3)、法兰(4)、叶轮(6)、叶轮轴(7)、叶轮轴上轴承(5)和叶轮轴下轴承(8)；其中，叶片(1)通过支持翼(3)固定于风机轴(2)上，风机轴(2)下端与叶轮轴(7)上端连接，叶轮轴(7)的下端连接叶轮(6)，该叶轮(6)位于所述水汽冷凝组件的空心立柱(9)中；
所述的水汽冷凝组件包括空心立柱(9)、支座(10)、箱体(11)、防护网(12)、导流板(13)、冷凝网(14)；其中，在箱体(11)的底部设有支座(10)，在支座(10)上设有空心立柱(9)，该空心立柱(9)的上部位于地面或水面以上；在箱体(11)的上部还设有气体通道，在箱体(11)中设有导流板(13)、冷凝网(14)，用于将空心立柱(9)上部送来的水汽冷凝成水；导流板(13)为上下往复式布置，且导流板(13)底部设有小孔，以使冷凝水汇入集水池(15)。
2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力制淡水装置，其特征在于：所述的取水组件由集水池(15)、吸水管(16)和水泵(17)组成；其中吸水管(16)为无毒的不锈钢、PE、PP或PPR管材。
3.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力制淡水装置，其特征在于：风机轴(2)、支持翼(3)、法兰(4)、叶轮轴上轴承(5)、叶轮轴(7)和叶轮轴下轴承(8)均为带有防腐涂层的钢制材料或者不锈钢材料；叶片(1)和叶轮(6)为不锈钢材料或者碳纤维加强复合材料；所述的支座(10)、防护网(12)、导流板(13)和冷凝网(14)均为不锈钢材料；冷凝网(14)有多层或为三维空间立体结构。
4.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力制淡水装置，其特征在于：所述的箱体(11)和集水池(15)为外表面有防护涂层的钢筋混凝土结构或不锈钢材质；箱体(11)主体做成长方体形或者圆柱体型，箱底以0.010-0.020坡度坡向集水池(15)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111926884A (zh) * 2020-08-03 2020-11-13 中国水利水电科学研究院 一种低耗能地理冷却式空气水分灌溉装置
CN112323912A (zh) * 2020-10-21 2021-02-05 合肥工业大学 一种淡水制备系统及方法

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Denomination of utility model: Vertical axis wind -force system fresh water device

Granted publication date: 20190405

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Record date: 20190826

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Assignee: Nanjing xingyutu Information Technology Co., Ltd.

Assignor: Nanjing Forestry University

Contract record no.: X2019320000088

Denomination of utility model: Vertical axis wind -force system fresh water device

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Assignor: Nanjing Forestry University

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Denomination of utility model: Vertical axis wind -force system fresh water device

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