一种快速从空气中制取液态水的装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种制取液态水的装置，确切地属于一种快速从空气中制取液态水的装置。


背景技术：

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水是生命之源，地球表面水资源分布广泛但分布不均，丰水地域和贫水地域比比皆是，对于液态水尤其是淡水而言包括海洋都属于贫水地域。
[0003]
液态水资源缺乏已经成为影响社会发展的重要问题，空气制水已经作为解决液态水来源的重要途径得到关注，传统的空气制水工艺产量少且需要消耗大量的能源且能效很低，采用新技术手段解决贫水地区的可供使用的液态水问题是非常重要的，也是非常急迫的。本实用新型提出的解决方案能从空气中快速的制取可供使用的足量的液态水，特别为贫水区生活和移动生活的人群和设施提供生活水源。
[0004]
在常温常压条件下，水以饱和蒸汽的形态广泛存在于大气中，据有关计算资料介绍大气中的水含量甚至超过了海洋的水量，但是要想将大气中的水蒸汽解析出来成为液态水却是一件很困难的的事。
[0005]
为了解决贫水地域的液态水（指淡水）源问题，本技术领域的技术人员也提出了一些解决的技术措施，如经检索的：中国专利申请号为cn103790209b一种以空气为原料制备饮水的装置，为了提高产量采用刮水板将冷凝水从凝水面将冷凝水强行刮落的方法提高产量；发明专利申请公告号cn110685321a空气制水机，直接采用空气经进气口进入风机、空气过滤装置至制冷装置冷凝为水的方法，该发明将更多的精力放在了提高冷凝水作为饮用水的品质上；实用新型授权公开号cn211340972u一种制水高效的空气制水机，采用冷凝装置低速转动以提高空气与冷凝管的接触提高冷凝水滴落的效果；实用新型授权公开号cn209958430u一种多级冷却高效空气制水机，采用至少两级蒸发器的方法以提高冷源的冷量回收效果。从前述专利公开资料看，这些空气制水专利装置都可以从空气中获取冷凝水，但有的偏重提高水的品质，如cn110685321a空气制水机，有的结构较复杂，如cn103790209b一种以空气为原料制备饮水的装置，有的还是以冷凝水自然滴落的方法收水，如cn211340972u一种制水高效的空气制水机，cn209958430u一种多级冷却高效空气制水机则偏重于整机的废能回收，前述专利装置都没有把提高水的产量作为装置技术的侧重点。


技术实现要素：

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本实用新型的目的在于克服现有技术存在而不足，提供一种使液态冷凝水的产生时间由原来的近10min缩短至不超过3min，液态冷凝水收得率比现有技术提高不低于2.5倍，且消耗较低的快速从空气中制取液态水的装置。
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实现上述目的的措施：
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一种快速从空气中制取液态水的装置，包括外壳，外壳外表面的绝热层、外壳形成的冷凝腔、外壳底部的液态水排出口、热交换器、空气过滤器、空气输入管、冷空气输出管、
循环风机、离心冷凝脱水驱动系统、盘管、控制器、控制器上的报警器，其在于：外壳由外壳一及外壳二组成；高压侧离心冷凝脱水系统及低压侧离心冷凝脱水系统均置于冷凝腔中，高压侧离心冷凝脱水系统与低压侧离心冷凝脱水系统为同轴线且相对安装；在高压侧离心冷凝脱水系统伸出端连接高压侧旋转接头，在高压侧旋转接头上连接冷源工质高压侧连接管；冷源工质高压侧连接管通过管道连接卡诺循环冷源器的高压出口，卡诺循环冷源器的低压入口通过管道与热交换器出口连接；在热交换器入口通过管道与冷源工质低压侧连接管连接，冷源工质低压侧连接管与低压侧旋转接头连接，低压侧旋转接头与低压侧离心冷凝脱水系统伸出端连接；冷空气输出管置于冷凝腔中液态水排出口的上部穿过外壳与循环风机连接，在冷凝腔内装有温度监测器；盘管至少为五根；盘管与外壳内壁之间间距不低于30mm。
[0009]
其在于：所述高压侧离心冷凝脱水系统由每根盘管穿过的高压侧叠加翅片、与盘管高压端连接的高压侧汇流器、与高压侧汇流器连接的高压侧空心轴组成；高压侧空心轴一端伸出外壳并与高压侧旋转接头连接；高压侧叠加翅片叠加后面积至少五平方米；每根盘管的盘管低压端至少10次穿过高压侧叠加翅的高压侧冷凝翅片孔洞，后与低压侧汇流器相通连接；高压侧每相邻翅片的孔与孔在同一在中心线上形成高压侧冷凝翅片孔洞。
[0010]
其在于：所述低压侧离心冷凝脱水系统由每根盘管穿过的低压侧叠加翅片、与盘管低压端连接的低压侧汇流器、与低压侧汇流器连接的低压侧空心轴组成；低压侧空心轴一端伸出外壳并与低压侧旋转接头同轴线连接；低压侧叠加翅片叠加后面积至少五平方米；每根盘管的盘管低压端至少10次穿过低压侧叠加翅的高压侧冷凝翅片孔洞，后与低压侧汇流器相通连接；低压侧每相邻翅片的孔与孔在同一在中心线上形成低压侧冷凝翅片孔洞。
[0011]
其在于：所述离心冷凝脱水驱动系统由电机、电机轴承、与电机轴承连接的齿轮箱、固定电机轴承的轴承座一组成；齿轮箱装在低压侧空心轴上，电机通过轴承座一固定，轴承座一套装在低压侧空心轴上。
[0012]
其在于：所述高压侧空心轴通过轴承座二固定。
[0013]
其在于：低压侧空心轴与外壳的内壁之间、高压侧空心轴与外壳的内壁之间均装有轴密封件。
[0014]
其在于：低压侧空心轴、高压侧空心轴同步转速不低于2800转/分钟。
[0015]
其在于：本装置的适用条件：空气温度不低于10℃，空气湿度在40~90 rh%；冷却剂工质为臭氧层消耗潜值odp近零值的制冷剂。
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本实用新型的特点：一是由于采用卡诺循环冷源器，在为从空气中凝水提供冷源的基础上，液态冷凝水的产生时间由原来的近10min缩短至不超过3min；二是由于采用高速旋转的高压侧离心脱水系统及低压侧离心脱水系统，在高速离心力的作用下，液态冷凝水收得率比现有技术提高不低于2.5倍，且每升冷凝水消耗电能约不超过45w；三是不需要巨大的市政水管网及水处理占地，就能在任何地域原位完成制水处理过程；四是可根据用户对水量的需求，将对有关单元化模组进行规模化，即可以满足要求，提供源源不断的清洁水源。
附图说明
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图1为本实用新型的结构示意图；
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图2为图1中高压侧离心冷凝脱水系统或低压侧离心冷凝脱水系统盘管和翅片轴向结构示意图；
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图3为图1中外壳的结构示意图；
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图4为图1中高或低压侧叠加翅片的结构示意图；
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图中：1—外壳，2—绝热层，3—冷凝腔，4—液态水排出口，5—热交换器，6—空气过滤器，7—空气输入管，8—冷空气输出管，9—循环风机，10—离心冷凝脱水驱动系统，11—控制器，12—报警器，13—外壳一，14—外壳二，15—高压侧离心冷凝脱水系统，16—低压侧离心冷凝脱水系统，17—高压侧旋转接头，18—冷源工质高压侧连接管，19—卡诺循环冷源器，20—冷源工质低压侧连接管，21—低压侧旋转接头，22—温度监测器，23—盘管高压端，24—高压侧汇流器，25—高压侧空心轴，26—盘管低压端，27—低压侧汇流器，28—低压侧空心轴，29—电机，30—电机轴承，31—齿轮箱，32—轴承座一，33—轴承座二，34—轴密封件，35—高压侧冷凝翅片孔洞，36—低压侧冷凝翅片孔洞， 37—高压侧叠加翅片，38—低压侧叠加翅片，39—盘管。
具体实施方式
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下面对本实用新型结合附图予以详细描述：
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一种快速从空气中制取液态水的装置，包括外壳1，外壳1外表面的绝热层2、外壳1形成的冷凝腔3、外壳1底部的液态水排出口4、热交换器5、空气过滤器6、空气输入管7、冷空气输出管8、循环风机9、离心冷凝脱水驱动系统10、盘管39、控制器11、控制器11上的报警器12，其在于：外壳1由外壳一13及外壳二14组成，外壳一13与外壳二14之间采用凹凸方式进行连接并采用螺栓进一步固定，在凹凸方式中装入密封垫；高压侧离心冷凝脱水系统15及低压侧离心冷凝脱水系统16均置于冷凝腔3中，高压侧离心冷凝脱水系统15与低压侧离心冷凝脱水系统16为同轴线且相对安装；在高压侧离心冷凝脱水系统15伸出端采用焊接或管接头或螺纹连接高压侧旋转接头17两者并相通；在高压侧旋转接头17上采用焊接或螺纹连接冷源工质高压侧连接管18；冷源工质高压侧连接管18通过管道连接卡诺循环冷源器19的高压出口，卡诺循环冷源器19的低压入口通过管道与热交换器5出口连接；在热交换器5入口通过管道与冷源工质低压侧连接管20连接，冷源工质低压侧连接管20与低压侧旋转接头21采用焊接或螺纹或法兰盘连接；低压侧旋转接头21与低压侧离心冷凝脱水系统16伸出端采用焊接或管接头或螺纹连接；冷空气输出管8置于冷凝腔3中液态水排出口4的上部穿过外壳1与循环风机9连接，在冷凝腔3内装有温度监测器22。
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所述高压侧离心冷凝脱水系统15由每根盘管穿过的高压侧叠加翅片36、与盘管高压端23连接的高压侧汇流器24、与高压侧汇流器24连接的高压侧空心轴25组成；高压侧空心轴25一端伸出外壳1并与高压侧旋转接头17同轴线连接；高压侧叠加翅片36的叠加后面积为5.2平方米；每根盘管的盘管低压端26至少10次穿过高压侧叠加翅片37的高压侧冷凝翅片孔洞35，后与低压侧汇流器27相通连接；高压侧每相邻翅片的孔与孔在同一在中心线上形成高压侧冷凝翅片孔洞35。
[0025]
所述低压侧离心冷凝脱水系统16由每根盘管穿过的低压侧叠加翅片37、与盘管低
压端26连接的低压侧汇流器27、与低压侧汇流器27连接的低压侧空心轴28组成；低压侧空心轴28一端伸出外壳1并与低压侧旋转接头21同轴线连接。低压侧每相邻翅片的孔与孔在同一在中心线上形成低压侧冷凝翅片孔洞36。高压侧叠加翅片37叠加后面积位5.5五平方米；也可以将每根盘管的盘管低压端26至少10次穿过低压侧叠加翅片37的低压侧冷凝翅片孔洞36，后与高压侧汇流器24相通连接；低压侧每相邻翅片的孔与孔在同一在中心线上形成低压侧冷凝翅片孔洞36。
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所述离心冷凝脱水驱动系统10由电机29、电机轴承30、与电机轴承30连接的齿轮箱31、固定电机轴承30的轴承座一32组成；齿轮箱31紧配合装在低压侧空心轴28上，电机29通过轴承座一32固定，轴承座一32套装在低压侧空心轴28上。
[0027]
所述高压侧空心轴25通过轴承座二33固定。
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高压侧离心脱水系统15的盘管高压端23及低压侧离心冷凝脱水系统16的盘管低压端26均与外壳1内壁之间设有间距，间距不低于30mm即可。
[0029]
低压侧空心轴28与外壳1的内壁之间、高压侧空心轴25与外壳1的内壁之间均装有轴密封件34。
[0030]
低压侧空心轴28、高压侧空心轴25同步转速不低于2800转/分钟。
[0031]
本装置的适用条件：空气温度不低于10℃，空气湿度在40~90 rh%；冷却剂工质为臭氧层消耗潜值odp近零值的冷却剂，本实施例中采用的是r134a冷却剂。
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工作原理
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本装置的工作原理简述：r134a冷却剂经卡诺循环冷源器19将升压至压力不低于1.6mpa、温度不低于60℃，经管道进入热交换器5；空气经过空气过滤器6过滤后进入热交换器5进行加热，后通过空气输入管7进入冷凝腔3；高压高温状态的r134a冷却剂经热交换器5进行降温后，依次流经高压侧旋转接头17、高压侧空心轴25及高压侧汇流器24，再进入盘管高压端23，经蒸发制冷使盘管高压端23、盘管39、高压侧叠加翅片37、盘管低压端26、低压侧叠加翅片38的表面温度低于进入冷凝腔3的空气的露点温度，此时空气中的水蒸气会在高压侧叠加翅片37、盘管高压端23、盘管39、盘管低压端26、低压侧叠加翅片38的表面起雾并结露；离心冷凝脱水驱动系统10的电机29通过齿轮箱31带动高压侧空心轴25、低压侧空心轴28同步转动，并带动与高压侧空心轴25、低压侧空心轴28对应连接的高压侧叠加翅片37、盘管39、低压侧叠加翅片38做同步高速旋转；使在盘管39、高压侧叠加翅片37、低压侧叠加翅片38的表面起雾结露的冷凝水在高速离心力的作用下甩在外壳的内壁迅速形成流动水滴并汇集于外壳1内的底部，连续或定时通过液态水排出口4排除；经空气加热后的气态冷却剂工质r134a冷却剂，则从盘管低压端26流出，并经低压侧汇流器27依次进入低压侧空心轴28、低压侧旋转接头21经管道返回卡诺循环冷源器19完成一个循环过程，如此往复连续工作。控制器11自动检测环境和机器状态使装置处于较高的能效水平，在装置的状态偏离正常值时会发出报警。
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上述实施例仅为典型例举，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。