CN217126992U - 一种脚踏车式海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种脚踏车式海水淡化装置，包括机架、脚蹬、海水淡化模块、椭圆轮、多个连杆，机架由两个竖杆和两个横杆相互连接形成上宽下窄近似梯形的结构；椭圆轮与脚蹬通过轴承相连结，并通过该轴承连接在机架的上面的横杆上；椭圆轮分别与多个连杆连接，每个连杆与海水淡化模块的活塞和换向阀相连；运行时，脚蹬带动椭圆轮旋转，随着椭圆轮的运动，连杆带动换向阀和活塞运动，根据椭圆轮的几何特性，椭圆轮旋转一个周期中，其长轴和短轴两次通过固定位置，从而在旋转一个周期中对活塞实现两次抽水和加压。本实用新型的装置相对传统装置能使人输出更大的力，可提高产水量与产水效率，驱动更便于操作，对于海上作业团队或是沿海小作坊等更加经济。

Description

一种脚踏车式海水淡化装置

技术领域

本实用新型属于海水淡化技术领域，具体涉及一种脚踏车式海水淡化装置。

背景技术

国内外海岛淡水资源主要通过以下几种方式获得：常规水源、大陆供水以及非常规水源。其中常规水源包括海岛上的地表水和地下水；大陆供水主要适用于距离大陆较近的海岛；非常规水源包括海水淡化水、雨水以及再生水等。

我国海岛数量众多，但大多数海岛上的常规水源实际无法满足海岛居民的生活需求，而除了部分可以依靠大陆供水的海岛外，其余海岛尚处于缺水或严重缺水的状况。因此，海水淡化技术的发展和普及成了海岛淡水供应的最大需求。然而目前大多数海水淡化装置依靠电力驱动，对于电力成本较高的沿海地区以及海岛地带，电力驱动装置实为不经济的方案，因此模块化设计的脚踏车式人力驱动海水淡化器大大降低了成本，更适合此类地区使用。

中国专利CN201220240657.1公开了一种在能量回收模块的辅助下实现人力海水淡化的装置，而海上作业人员普遍反应其操作需要双手进行，且由于船只颠簸等原因，往往还需要扶住船体保持平衡，故实际使用略有不便。

中国专利CN111348725与CN111018054分别对上述装置进行了改良，其特点是单人作业，现制现用，淡水产量仅能满足单人需求，而通常的海上作业往往是团队工作，因此为了解决海上作业人员的淡水问题，实现一种适用性广、产水量高的装置十分有必要。

实用新型内容

本实用新型提出一种脚踏车式海水淡化装置，包括机架、脚蹬、海水淡化模块、椭圆轮、多个连杆，其特征在于：所述机架由两个竖杆和两个横杆相互连接形成上宽下窄近似梯形的结构；所述椭圆轮与所述脚蹬通过轴承相连结，并通过该轴承连接在机架的上面的横杆上；椭圆轮分别与多个连杆连接，每个连杆与海水淡化模块的活塞和换向阀相连，所述连杆仅在活塞方向运动；运行时，脚蹬带动椭圆轮旋转，随着椭圆轮的运动，连杆带动换向阀和活塞运动，根据椭圆轮的几何特性，椭圆轮旋转一个周期中，其长轴和短轴两次通过固定位置，从而在旋转一个周期中对活塞实现两次抽水和加压。

优选地，所述海水淡化装置包括四根连杆。

优选地，每根连杆与两个海水淡化模块连接。

优选地，所述椭圆轮为中间镂空结构。

优选地，所述椭圆轮通过凸轮与所述连杆连接。

优选地，所述海水淡化模块通过连接杆固定在所述机架上。

优选地，所述机架底端设置有支架，所述支架底部采用实心结构，四脚配置有凹凸不齐的防滑轮，防滑轮之间由光滑的圆柱形杆连接。

优选地，所述海水淡化装置设置有外壳，所述外壳通过卡扣与所述支架底端的圆柱形杆连接固定。

优选地，所述海水淡化装置还包括握把和座椅，并分别通过销钉固定在所述机架的两个竖杆上。

优选地，所述两个竖杆上设置有多个可供握把和座椅固定的孔，以调节其高度至工作人员舒适的位置。

本实用新型所采用的技术方案与现有技术相比，具有以下增益效果：脚踏车式设计相对传统手摇、按压式设计能使人输出更大的力以驱动装置，因此可以提高产水量与产水效率；驱动方式与常见的脚踏车相同，更便于操作；支架的设置能让整个装置固定在船只上，增加了操作时的稳定性，也保障了操作人员的安全；传统的便携式海水淡化装置只能自给自足，产水量小，难以储存，本实用新型可以实现单人操作，产水供数人使用，对于海上作业团队或是沿海小作坊等更加经济。

附图说明

下面将结合本实用新型实施例中的示图，对本实用新型中的技术方案做进一步的理解，本实用新型的示意性实施例极及其说明用于解释本实用新型，但不对本实用新型构成不当限定。对于本领域的普通技术人员来说，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它附图。

图1为脚踏车式海水淡化装置整体结构示意图；

图2为脚踏车式海水淡化装置机架结构示意图；

图3为椭圆轮的示意图；

图4为在机架上装配椭圆轮的示意图；

图5为海水淡化模块销接示意图；

图6和图7为椭圆轮运动时两种典型状况的示意图；

图8为外壳示意图；

图9为驱动4个海水淡化模块时的装配示意图。

其中：

1、握把；2、海水淡化模块；3、连杆；4、凸轮；5、支架；6、座椅；7、椭圆轮；8、脚蹬；9、淡水出水口；10、高压海水出水口；11、原水进水口； 12、反渗透组件；13、连接杆；14、换向阀；15、活塞；16、外壳；17-18、销钉。

具体实施方式

为使本实用新型实施例目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本实用新型实施例的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

图1为整个装置完成装配后的示意图，整体机架如图2所示。机架包括有两个竖杆和两个横杆，相互连接形成上宽下窄近似梯形结构。握把1和座椅6 分别设置在两个竖杆的顶端，握把1通过销钉17、座椅6通过销钉18分别固定在机架的两个竖杆上。两个竖杆上设置有多个可供握把1与座椅6固定的孔来调节高度至工作人员舒适的位置。椭圆轮7与脚蹬8由一根轴承相连结，并通过该轴承连接在机架的上面的横杆上。如图3所示，椭圆轮7中间采取镂空设计以减轻重量。图5为两个海水淡化模块2的装配示意图，该模块的活塞15通过销钉连接在连杆3上，连杆3的前后运动将带动活塞15的运动。

在满负荷的情况下每两个海水淡化模块2为一组，如图6所示,由一条与椭圆轮7相连的连杆3带动，连杆3与活塞15和换向阀14相连。随着椭圆轮7 的运动连杆3带动换向阀14和活塞15运动。在运行时，操作人员坐在座椅上蹬动脚蹬，其操作形式与脚踏车相同，同轴的椭圆轮7随之运动。与连杆3一端连接有凸轮4，凸轮4在椭圆轮7上滚动，连杆3的另一端与海水淡化模块的活塞15相连。海水淡化模块固定在连接杆13上，连接杆13固定在机架上，由于活塞的限制，连杆3只能沿活塞方向运动。由于椭圆轮7的几何特性，在椭圆轮7旋转一个周期中，其长轴和短轴两次通过固定位置，因此椭圆轮7在旋转的一个周期内可以对海水淡化模块2的活塞15实现两次的抽水和加压。如图 6、图7所示为一条连杆驱动两个海水淡化模块的示意图。初始时椭圆轮位于图 6所示位置，凸轮4与连杆3之间为销钉连接，连杆3通过海水淡化模块2与连接杆13相连，此时与椭圆轮通过摩擦相接的凸轮处于低位，对应连杆3处于抽拉活塞的状态，将海水从外界吸入活塞腔。当椭圆轮旋转至图7所示位置时，与椭圆轮相连的凸轮处于高位，对应于连杆3处于压缩活塞的状态，将海水通过压缩加压。

加压后的海水经过反渗透组件12，反渗透组件12中的高压海水部分通过反渗透膜，膜的另一侧获得的淡水通过淡水出水口9连接的软管排出，排出后可用普通容器进行收集。

未能通过反渗透膜的高压海水将被能量回收机构抽入活塞15的加压侧，在下一个周期中为新抽入的海水加压。

单次海水加压完成后，海水淡化模块内的能量回收机构中换向阀14随活塞 15运动而切换水路，将原先的高压高浓度海水通过高压海水出水口10排出。能量回收机构在专利CN111018054有详细说明，此处不再赘述。

不论是常规海水的原水进水口11还是高压海水出水口10均有单向阀。

本实用新型在脚踏车式海水淡化机底端加装了支架5，支架5的作用是可以将整个装置平稳地安装在地面或船只上，减少因为船只颠簸造成的影响，保证工作人员的安全。支架5底部采用实心结构保证整个装置重心平稳不易翻倒，支架的四脚用凹凸不齐的轮作支撑，较大的反力使得在正常工况下装置可以自然维持平稳而不与地面产生相对滑动；前轮之间与后轮之间均由光滑的圆柱形杆连接，在航行情况较为复杂的海面上驱动装置时可以通过绳或者卡扣，将该圆柱形杆与船只上的护栏、扶手等固定结构相连接，保证装置与船体之间没有相对运动，进而保护操作人员的安全。支架5轻量化的支架结构，方便移动，并且支架底部采用前后各两个防滑支撑轮支撑，可以应对因船身摇晃而导致整个装置滑动问题。

为了保护内部结构不会轻易经碰撞、冲击等而损坏，装置外部加装了图8 所示的外壳16，外壳16通过卡扣与支架5底端的圆柱形杆相固定。

图1中所示的是在满负荷情况下一条连杆3连接两个海水淡化模块2运作，即同时驱动8个海水淡化模块2运行。也可根据淡水量的需求情况来设置海水淡化模块的数量。例如在海水淡化量并不高的情况下，可以从每个连杆中拆卸下一个海水淡化模块，驱动4个海水淡化模块运行，消耗的体力更少，如图9 所示。可以因为海水淡化模块的模块化设计便于拆卸，具体需要驱动几个模块可以由实际情况来进行装配，拆下后可以作为单独的海水淡化装置供单人使用，装配上后可以实现单人驱动，大量产水供应数人使用。

常规而言，人腿部力量可以轻松达到手部力量的五倍，故以脚踏车式的设计同时驱动数个海水淡化模块将成倍提高产水量，实现仅一人驱动就能为四到六人供给淡水，效率相较手动装置更高。脚踏车式设计将操作难度降低，操作时无需任何专业技能知识即可驱动装置，且整个装置运行过程简单直观，随时随地都能驱动运行。

本实用新型旨在解决海上作业人员的淡水供应问题，亦可以应用于沿海家庭、小作坊、海上养殖、渔船等的淡水供应，相较传统方法更加经济省力。本实用新型中的海水淡化模块是由专利号CN111018054改进而来，保留了其中核心的能量回收模块和反渗透模组，在机械运动方面加以改造以适用于本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另外有明确的说明和限定，术语“安装”、“装卸”、“拆卸”、“装配”均应做广义理解，例如，可以是固定安装，也可以是由卡扣安装，也可以是通过机械连接，或者通过其它中间媒体相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以在具体的实际情况下理解上述术语在本实用新型中的含义。

上述实施例仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种脚踏车式海水淡化装置，包括机架、脚蹬、海水淡化模块、椭圆轮、多个连杆，其特征在于：所述机架由两个竖杆和两个横杆相互连接形成上宽下窄近似梯形的结构；所述椭圆轮与所述脚蹬通过轴承相连结，并通过该轴承连接在机架的上面的横杆上；椭圆轮分别与多个连杆连接，每个连杆与海水淡化模块的活塞和换向阀相连，所述连杆仅在活塞方向运动；运行时，脚蹬带动椭圆轮旋转，随着椭圆轮的运动，连杆带动换向阀和活塞运动，根据椭圆轮的几何特性，椭圆轮旋转一个周期中，其长轴和短轴两次通过固定位置，从而在旋转一个周期中对活塞实现两次抽水和加压。

2.根据权利要求1所述的一种脚踏车式海水淡化装置，其特征在于：所述海水淡化装置包括四根连杆。

3.根据权利要求1或2所述的一种脚踏车式海水淡化装置，其特征在于：每根连杆与两个海水淡化模块连接。

4.根据权利要求1所述的一种脚踏车式海水淡化装置，其特征在于：所述椭圆轮为中间镂空结构。

5.根据权利要求1所述的一种脚踏车式海水淡化装置，其特征在于：所述椭圆轮通过凸轮与所述连杆连接。

6.根据权利要求1所述的一种脚踏车式海水淡化装置，其特征在于：所述海水淡化模块通过连接杆固定在所述机架上。

7.根据权利要求1所述的一种脚踏车式海水淡化装置，其特征在于：所述机架底端设置有支架，所述支架底部采用实心结构，四脚配置有凹凸不齐的防滑轮，防滑轮之间由光滑的圆柱形杆连接。

8.根据权利要求7所述的一种脚踏车式海水淡化装置，其特征在于：所述海水淡化装置设置有外壳，所述外壳通过卡扣与所述支架底端的圆柱形杆连接固定。

9.根据权利要求1所述的一种脚踏车式海水淡化装置，其特征在于：所述海水淡化装置还包括握把和座椅，并分别通过销钉固定在所述机架的两个竖杆上。

10.根据权利要求9所述的一种脚踏车式海水淡化装置，其特征在于：所述两个竖杆上设置有多个可供握把和座椅固定的孔，以调节其高度至工作人员舒适的位置。

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