CN210559534U - 一种基于波浪能的海水淡化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于海水淡化领域，并具体公开了一种基于波浪能的海水淡化系统。该系统的波浪能转化装置包括通过传动轴承依次连接的第一浮筒、第二浮筒、第三浮筒和第四浮筒，还包括四套结构相同的增压单元，每套增压单元分别包括依次连接的活塞、活塞缸和液压油缸，液压油缸的底部为弹性隔膜；海水淡化装置包括四套结构相同的海水淡化单元，每套海水淡化单元与其对应的增压单元连接，利用增压单元施加的压力使得海水透过反渗透膜进行过滤，从而获得淡水。本实用新型通过对波浪能转化装置的结构和布局进行优化，能够保证一个浮筒的角位移变化过程中，活塞的拉伸和压缩成对出现，从而极大地提高了对波浪能吸收和转化的能力。

Description

一种基于波浪能的海水淡化系统

技术领域

本实用新型属于海水淡化领域，更具体地，涉及一种基于波浪能的海水淡化系统。

背景技术

海洋蕴藏着巨大的可再生清洁能源和资源，如何对海洋能源和资源进行合理的开发利用是实现可持续发展的重要环节。其中利用波浪能对海水进行淡化不仅可以有效解决水资源危机，还能够充分利用海上的可再生资源，具有经济、环保、可持续等优点。

海水淡化的方法包括蒸馏法、反渗透法、结晶法、溶剂萃取法和离子交换法等，其中反渗透法指在半透膜的一侧施加外界压力，使得水透过半透膜而其他物质被截留在表面。目前，利用波浪能提供压力，并运用反渗透法完成海水淡化是一种应用较为广泛的海水淡化方法。而如何将波浪能转化为动能，并且保证系统具有较好的防腐性能是目前研究的重点。

CN101811753A公开了一种波浪能海水淡化系统，它包括作为波浪能采集器用的波浪能采集浮体、圆环形的支撑浮体、圆筒状的液压泵、海水预处理系统和海水淡化系统，其中波浪能采集浮体嵌设在支撑浮体内，其顶板上设置四个立轴，中心位置设置活塞连杆；支撑浮体的支撑浮体顶板上设置四个支撑立柱，各支撑立柱的顶部设置工作台，工作台上固定设置液压泵、海水预处理系统和海水淡化系统，支撑浮体底部通过锚索固定在海底。该实用新型能直接高效地将波浪能转化为液压能，进行海水的预处理和淡化，但是需要在海面上建设一个工作平台，并且工作平台要用锚索固定海底，安装较为复杂，成本较高。CN202926515U公开了一种浮体式波浪能海水淡化系统，它包括波浪能吸收系统、液压系统和海水淡化系统，波浪能吸收系统包括浮体，浮体与固定在岸边的固定物通过铰链活动链接，浮体通过液压缸、高压油管与液压系统的高压油罐连接，高压油罐上安装稳压蓄能器，高压油罐通过液压马达与海水淡化系统的水泵连接将波浪能转换为机械能泵送海水淡化，但该实用新型主要由一个浮体和一个液压缸吸收波浪能，造成波浪能吸收能力较弱。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于波浪能的海水淡化系统，其中通过对波浪能转化装置的结构进行优化，并对其关键组件如增压单元的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可有效解决波浪能利用效率低的确定，因而尤其适用于海水淡化的应用场合。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种基于波浪能的海水淡化系统，包括波浪能转化装置和海水淡化装置，其中：

所述波浪能转化装置包括通过转动轴承依次连接的第一浮筒、第二浮筒、第三浮筒和第四浮筒，所述第四浮筒上设置有固定轴，工作时利用该固定轴与岸边的固定物进行连接固定，该波浪能吸收装置还包括四套结构相同的增压单元，两套增压单元设置在所述第二浮筒内，另外两套增压单元设置在所述第三浮筒内，每套增压单元分别包括依次连接的活塞、活塞缸和液压油缸，所述液压油缸的底部为弹性隔膜，所述活塞的一端与所述第一浮筒或第四浮筒连接，其另一端与其对应的活塞缸配合连接，工作时通过所述第一浮筒或第四浮筒带动所述活塞在所述活塞缸内进行往复运动，从而带动所述液压油缸内的液压油进行往复运动，以此向所述弹性隔膜施压，进而将所述波浪能转化为压力；

所述海水淡化装置包括四套结构相同的海水淡化单元，每套海水淡化单元与其对应的增压单元连接，利用所述增压单元施加的压力使得海水透过反渗透膜进行过滤，从而获得淡水。

作为进一步优选地，所述第二浮筒和第三浮筒之间设置有减震器，用于缓冲侧向冲击力。

作为进一步优选地，每套所述海水淡化单元包括沿液体流动方向依次连接的海水室、反渗透膜海水淡化机构和淡水储存器，其中所述海水室与所述弹性隔膜连接，工作时所述弹性隔膜向所述海水室施压，使得海水进入所述反渗透膜海水淡化机构进行淡化，从而获得淡水和浓盐水，所述淡水进入所述淡水储存器进行储存，所述浓盐水从浓盐水出口排出。

作为进一步优选地，所述海水淡化装置还包括海水预处理机构，所述海水预处理机构与所述海水室连接，用于对海水进行预处理并将其送入所述海水室。

作为进一步优选地，所述活塞的周缘设置有截面呈L形的密封圈。

作为进一步优选地，所述第一浮筒、第二浮筒、第三浮筒、第四浮筒、转动轴承和减震器由不锈钢材料制成。

作为进一步优选地，所述海水预处理机构与海水室之间、所述海水室与反渗透膜海水淡化机构之间分别设置有第一单向阀门和第二单向阀门，用于保证液体进行单向流动。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本实用新型通过对波浪能转化装置的结构和布局进行优化，分别在第一浮筒与第二浮筒之间、第三浮筒与第四浮筒之间设置两套增压单元，能够保证一个浮筒的角位移变化过程中，活塞的拉伸和压缩成对出现，从而极大地提高了对波浪能吸收和转化的能力，并且本实用新型不需要建立用于固定的工作平台，只需利用固定轴与岸边固定物连接即可，具有安装拆卸简单的优势；

2.尤其是，本实用新型提供的基于波浪能的海水淡化系统能够将波浪能直接转化为用于海水淡化的液压能，无需进行多次能量转化，具有波浪能转化效率较高的优势，并且增压单元不直接与海水接触，避免了腐蚀的风险，具有安全可靠、生产成本低的优点；

3.同时，本实用新型在第二浮筒和第三浮筒之间设置减震器，并利用转动轴承将四个浮筒依次连接，能够保证浮筒随波浪的起伏而发生往复运动，并提高抗风浪冲击能力；

4.此外，本实用新型通过对海水淡化单元的结构进行优化，能够获得较好的海水淡化效果和淡化效率。

附图说明

图1是按照本实用新型优选实施例构建的基于波浪能的海水淡化系统的外观示意图；

图2是按照本实用新型优选实施例构建的基于波浪能的海水淡化系统中一套增压单元和海水淡化单元的结构示意图；

图3是按照本实用新型优选实施例构建的基于波浪能的海水淡化系统在海浪作用下的运动示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-第一浮筒，2-第二浮筒，3-第三浮筒，4-第四浮筒，5-减震器，6-转动轴承，7-固定轴，8-第一活塞，9-第三活塞，10-第二活塞，11-第四活塞，12- 活塞缸，13-液压油缸，14-反渗透膜海水淡化机构，15-淡水储存器，16-海水预处理机构，17-第一单向阀门，18-海水室，19-第二单向阀门，20-浓盐水出口，21-弹性隔膜。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1～2所示，本实用新型提出了一种基于波浪能的海水淡化系统，包括波浪能转化装置和海水淡化装置，其中：

波浪能转化装置包括通过转动轴承6依次连接的第一浮筒1、第二浮筒 2、第三浮筒3和第四浮筒4，第四浮筒4上设置有固定轴7，工作时利用该固定轴7与岸边的固定物进行连接固定，同时第二浮筒2和第三浮筒3 之间设置有减震器5，用于缓冲侧向冲击力，从而提高抗风浪冲击能力，该波浪能吸收装置还包括四套结构相同的增压单元，两套增压单元设置在第二浮筒2内，另外两套增压单元设置在第三浮筒3内，每套增压单元分别包括依次连接的活塞、活塞缸12和液压油缸13，液压油缸13的底部为弹性隔膜21，活塞的一端与第一浮筒1或第四浮筒4连接，其另一端与其对应的活塞缸12配合连接，工作时通过第一浮筒1或第四浮筒4带动活塞在活塞缸12内进行往复运动，从而带动液压油缸13内的液压油进行往复运动，以此向弹性隔膜21施压，进而将波浪能转化为压力；

更具体地，第一活塞8和第二活塞10对称设置在转动轴承6的两侧，并分别与第一浮筒1连接，第三活塞9和第四活塞11对称设置在转动轴承 6的两侧，并分别与第四浮筒4连接，如图3所示，海浪起伏运动过程中，活塞的拉伸和压缩成对出现，例如在第一浮筒1的起伏运动中，第一活塞8 压缩时第二活塞10拉伸，第一活塞8拉伸时第二活塞10压缩，从而极大地提高了波浪能吸收和转化的能力；

海水淡化装置包括四套结构相同的海水淡化单元，每套海水淡化单元与其对应的增压单元连接，利用增压单元施加的压力使得海水透过反渗透膜进行过滤，从而获得淡水。

进一步，每套海水淡化单元包括沿液体流动方向依次连接的海水预处理机构16、海水室18、反渗透膜海水淡化机构14和淡水储存器15，其中海水室18与弹性隔膜21连接，工作时弹性隔膜21向海水室18施压，使得经过海水预处理机构16处理的海水进入反渗透膜海水淡化机构14中进行淡化，从而获得淡水和浓盐水，淡水进入淡水储存器15进行储存，浓盐水从浓盐水出口20排出。

进一步，为保证增压单元具有较好的气密性，活塞的周缘设置有截面呈 L形的密封圈；

进一步，为保证系统的防腐蚀性能、延长系统的使用寿命，第一浮筒1、第二浮筒2、第三浮筒3、第四浮筒4、转动轴承6和减震器5由不锈钢材料制成。

进一步，海水预处理机构16与海水室18之间、海水室18与反渗透膜海水淡化机构14之间分别设置有第一单向阀门17和第二单向阀门19，用于保证液体进行单向流动。

下面对本实用新型提供的基于波浪能的海蟒式海水淡化装置的工作过程作具体说明。

以与第一活塞8连接的增压单元和海水淡化单元为例，当波浪的起伏运动导致第一浮筒1左端向下倾斜时，第一活塞8拉伸，液压油从液压油缸13 吸入到活塞缸12内，弹性隔膜21下的海水室18产生负压，海水从海水预处理机构16流入海水室18；当第一浮筒1右端向下倾斜时，第一活塞8压缩，液压油从活塞缸12压入液压油缸13中，海水室18中的海水被加压，流入反渗透膜海水淡化机构14中，完成海水的淡化，淡化后的海水流入淡水储存器15中完成储存，浓盐水通过浓盐水出口20直接排入大海，因为波浪不断进行起伏运动，活塞便能循环往复运动，本系统就能源源不断的生产淡水。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于波浪能的海水淡化系统，其特征在于，包括波浪能转化装置和海水淡化装置，其中：

所述波浪能转化装置包括通过转动轴承(6)依次连接的第一浮筒(1)、第二浮筒(2)、第三浮筒(3)和第四浮筒(4)，所述第四浮筒(4)上设置有固定轴(7)，工作时利用该固定轴(7)与岸边的固定物进行连接固定，该波浪能吸收装置还包括四套结构相同的增压单元，其中两套增压单元设置在所述第二浮筒(2)内，另外两套增压单元设置在所述第三浮筒(3)内，每套增压单元分别包括依次连接的活塞、活塞缸(12)和液压油缸(13)，所述液压油缸(13)的底部为弹性隔膜(21)，所述活塞的一端与所述第一浮筒(1)或第四浮筒(4)连接，其另一端与其对应的活塞缸(12)配合连接，工作时通过所述第一浮筒(1)或第四浮筒(4)带动所述活塞在所述活塞缸(12)内进行往复运动，从而带动所述液压油缸(13)内的液压油进行往复运动，以此向所述弹性隔膜(21)施压，进而将所述波浪能转化为压力；

所述海水淡化装置包括四套结构相同的海水淡化单元，每套海水淡化单元与其对应的增压单元连接，利用所述增压单元施加的压力使得海水透过反渗透膜进行过滤，从而获得淡水。

2.如权利要求1所述的基于波浪能的海水淡化系统，其特征在于，所述第二浮筒(2)和第三浮筒(3)之间设置有减震器(5)，用于缓冲侧向冲击力。

3.如权利要求1或2所述的基于波浪能的海水淡化系统，其特征在于，每套所述海水淡化单元包括沿液体流动方向依次连接的海水室(18)、反渗透膜海水淡化机构(14)和淡水储存器(15)，其中所述海水室(18)与所述弹性隔膜(21)连接，工作时所述弹性隔膜(21)向所述海水室(18)施压，使得海水进入所述反渗透膜海水淡化机构(14)进行淡化，从而获得淡水和浓盐水，所述淡水进入所述淡水储存器(15)进行储存，所述浓盐水从浓盐水出口(20)排出。

4.如权利要求3所述的基于波浪能的海水淡化系统，其特征在于，所述海水淡化装置还包括海水预处理机构(16)，所述海水预处理机构(16)与所述海水室(18)连接，用于对海水进行预处理并将其送入所述海水室(18)。

5.如权利要求1所述的基于波浪能的海水淡化系统，其特征在于，所述活塞的周缘设置有截面呈L形的密封圈。

6.如权利要求2所述的基于波浪能的海水淡化系统，其特征在于，所述第一浮筒(1)、第二浮筒(2)、第三浮筒(3)、第四浮筒(4)、转动轴承(6)和减震器(5)由不锈钢材料制成。

7.如权利要求4所述的基于波浪能的海水淡化系统，其特征在于，所述海水预处理机构(16)与海水室(18)之间、所述海水室(18)与反渗透膜海水淡化机构(14)之间分别设置有第一单向阀门(17)和第二单向阀门(19)，用于保证液体进行单向流动。

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