一种便携式海水淡化设备的加压装置的制作方法

[0001]
本发明涉及一种海水淡化的技术领域，特别是指一种便携式海水淡化设备的加压装置。


背景技术：

[0002]
经过几十年的发展，目前海水淡化技术日趋成熟，主要有热法和膜法两种技术。热法海水淡化又分为多级闪蒸和多效 蒸馏两种技术，膜法海水淡化又分为反渗透和电渗析两种技术。其中，反渗透法是当前最主要的海水淡化办法。
[0003]
虽然现有海水淡化技术的发展日趋成熟，但是目前现有设备一般都是大型设备， 都在不同程度上存在能耗大、成本高、需要大型配套设备且移动不便等缺点。对于需求量巨大的便携式海水淡化设备市场而言，最具有可行性、最成熟的便携式技术为以ro膜作为基础元件的反渗透法技术。目前，市面上现有的小型海水淡化装置基本上都基于r0膜，最小体积的外观尺寸约为640 x 500 x 500mm。
[0004]
反渗透法采用ro膜作为关键部件。ro膜进水和产水两侧需要一定的压力差才能工作，为了产生此压力差，在目前可以检索的海水淡化设备相关发明中均采用了机械加压或电动加压的装置。已知的机械加压装置，由能承受一定压力的压杆、连杆和活塞等部件组成，大幅增加了海水淡化装备的重量和体积，完全不适合便携式的要求；已知的电动加压装置，由电能驱动高压泵，固定电源或大容量电池等部件组成，固定电源不适合便携式应用场景的要求，而电池在海水环境下容易进水短路，或吸收热量自爆，携带非常不安全。电池、高压泵等外设重量和体积同样使得海水淡化装备的重量和体积大幅增加。
[0005]
有鉴于此，本发明人针对现有基于ro膜的便携式海水淡化设备中，加压装置设计上未臻完善所导致的诸多缺失及不便，而深入构思，且积极研究改良试做而开发设计出本发明。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于提供一种体积小、重量轻、高效能无污染的海水淡化设备加压装置，以取代基于ro膜的便携式海水淡化设备中原有的机械加压装置或电动加压装置。并且此装置可将海水淡化设备的关键部件前置过滤材料和ro膜内置，蓄能过程与工作场景分离，蓄能部件与其它部件离，大幅增强设备的便携性。
[0007]
为了达成上述目的，本发明的解决方案是： 一种海水淡化设备的加压装置，其包括一高压储气单元，一接口单元，一水罐单元，一ro膜密封单元及一气囊单元。所述高压储气单元通过接口单元与气囊单元相连，接口单元与水罐单元形成密封工作腔。气囊单元和ro膜密封单元在水罐单元内部。工作时高压储气单元中的气体通过接口单元降压，进入气囊单元中，气囊单元膨胀后，挤压水罐单元中的水，达到ro膜工作所需压力差，通过所述水罐单元中的前置过滤腔室，进入ro膜密封单元。
[0008]
所述高压储气单元，包括一高压气瓶、一气瓶开关、一软管、一气门芯和外接螺纹
头。所述气瓶开关两端分别与高压气瓶和软管相连，所述软管一端连接气瓶开关，一端连接气门芯，所述气门芯一端连接外接螺纹头与接口单元连通。当外接螺纹头未连接到接口单元时，气门芯关闭，气体无法通过；当外接螺纹头连接到接口单元上时，气门芯打开，此时打开气瓶开关，高压气瓶中的气体进入接口单元。
[0009]
进一步，气瓶开关与软管通过螺纹连接，可快速拆分或拧合。
[0010]
所述接口单元包括一气密接头、一减压阀、一泄压开关、一密封前盖、一工作指示模块。所述密封前盖与水罐单元形成密封。所述泄压开关，一端连接减压阀，一端连接气囊单元。所述气密接头一端与高压储气单元中的外接螺纹头连接，一端与减压阀连接，减压阀一端与泄压开关连接。所述工作指示模块包括透明视窗、弹簧、行程推杆。高压气体通过接口单元后，减压为ro膜工作所需压力，进入气囊单元，气囊体积膨胀到额定大小，工作指示模块指示气囊工作完成。
[0011]
进一步，所述接口单元中的减压阀，输出压力可调整为0.5mpa至1mpa，可依据选择安装的ro膜工作压力进行调整。
[0012]
所述气囊单元包括至少一橡胶气囊、一进气管道，所述进气管道一端连接接口单元上的进气通道，一端连接橡胶气囊。减压后的气体进入橡胶气囊，挤压水罐单元中的水，形成一定水压。
[0013]
进一步，所述气囊单元中的气囊材质为弹性材料，充气时最大膨胀至填满所述进水罐单元进水腔室，放气时自动恢复至最小体积。
[0014]
所述水罐单元包括一前置过滤腔、一ro膜密封单元安装支架、一水腔、一水罐壳体、一水罐后盖模块，所述ro膜密封单元包括一ro膜密封腔、一ro膜密封壳体、一ro膜纯水/废水双用通道。所述气囊单元进气膨胀后挤压进水腔室中的水，使水具备了可以驱动ro膜工作的压力，水经前置过滤腔室，到达所述ro膜密封单元。ro膜密封单元出水端与进水腔室后盖模块上的通孔相连并密封，产生的纯水与废水经水罐后盖分别流出。
[0015]
进一步，所述进水罐单元中前置过滤腔，具备
ø
80x60mm的安装空间，可加装0.5微米/0.1微米前置过滤pp棉材料，或其它前置过滤材料。
[0016]
进一步，所述ro膜密封单元安装在所述进水罐单元内部安装支架上，进水侧为高压，出水侧为低压。所述ro膜密封单元与水罐后盖形出水通孔形成密封。
[0017]
进一步，所述ro膜密封单元可内置安装规格为50g的ro膜。
[0018]
本发明还公开了一种便携式海水淡化设备的进水侧加压办法，其包括以下步骤： 步骤s1:利用空压机、手动打压泵、化学原料反应等方式产生高压气体，将其储存在至少一个便携式高压气瓶内；步骤s2:将便携式高压气瓶通过软管连接到接口单元；步骤s3:打开水罐单元后盖，在水罐单元中装满海水再盖上水罐单元后盖；步骤s4:打开高压储气单元开关，此时，高压气体流入接口单元，减压阀对高压气体减压，以较低压力进入气囊，气囊迅速膨胀，挤压水罐中的水，使水罐中的水达到ro膜可以工作的水压。加压后的水经过前置过滤腔室流入ro膜密封单元。步骤s5:工作指示模块提示气囊膨胀到位，关闭高压储气单元开关，打开泄压开关，气囊复位后再关闭泄压开关；步骤s6:打开后盖重新装入海水，重复s3至s5；步骤s7:若高压气瓶气体用尽，关闭高压储气单元开关，更换高压气瓶，重复s2至s6。
[0019]
进一步，步骤s1中的高压气瓶可通过多种方式充气，所充气体为普通空气。充气的过程与步骤s2至s6中的装备实际工作场景可以完全分离，在步骤s1中，可预先准备好多个
高压气瓶，以备步骤s7中进行更换。
[0020]
采用上述方案后，可以多次、定量地在进水侧产生ro膜工作所需要的压力差，且设备重量和体积均将大幅降低。保护装置的工作过程，本装置中高压气体通过减压，再通过气囊对水的挤压形成进水侧工作压力，从而使水产生ro膜可以正常工作的压力差，是整个装置的核心。本发明与现有技术相比具有如下优点。
[0021]
体积更小，重量更轻。在以气体蓄能方式替换机械能或电能来驱动设备产生水体压力差的方案下，原本复杂、笨重的以机械能或电能方式驱动产生压差的装置，被替换为极轻巧的高压气体储能装置。若按ro膜淡水转换率1：1，每次生产0.5 l淡水，配备一个30mpa,0.6l的高压气瓶来计算，本发明总质量仅约1.2kg，体积约200 x
ø
80mm。
[0022]
气体蓄能的过程与实际工作场景完全分离，将复杂的蓄能过程放到了实际工作场景以外；高压储能单元与本发明其它组成部分分离，高压储能单元重量轻体积小，野外作业时，可由一人携带其它单元，其它人携带多个高压储能单元，从而可生产出更多的纯水。
[0023]
可多次、小批量产生纯水，操作人员体力消耗极小，符合工作场景和人体生理特点。以30mpa,0.6l的高压气瓶计，一个气瓶可多批次生产共约9 l水，单次生产0.5l。特别是，本发明中高压气瓶可以更换，气瓶本身重量非常轻，体积很小，每增加一个气瓶可增加生产约9 l纯水，非常适合单兵或小分队海滩行动、野外徒步、救援、船舶救生等场景。
[0024]
无任何电子装置，无需供电，避免了供电及电磁带来的一系列不安全因素。
[0025]
本发明便携式海水淡化设备的加压装置，在内部预留了ro膜安装位置及前置过滤材料安装位置，将前置多级pp棉或其它前置过滤材料、ro膜装入即可形成一套完整的海水淡化装置，工艺简单，操作方便，且无需增加体积。
附图说明
[0026]
图1为本发明总体结构示意图。
[0027]
图2为本发明中高压储气单元结构示意图。
[0028]
图3为本发明中接口单元结构示意图。
[0029]
图4为本发明中气囊单元结构示意图。
[0030]
图5为本发明中水罐单元结构示意图。
[0031]
图6为本发明中ro膜密封单元结构示意图。
[0032]
其中各部分述如下。
[0033]
1、高压储气单元；10、高压气瓶；11、开关；1 2、软管；1 3、气门芯；14、螺纹接头。
[0034]
2、接口单元；20、气密接头；21、减压阀；22、泄压开关；23、水罐前盖；24、指示模块；24a、透明视窗；24b、弹簧；24c、推杆。
[0035]
3、气囊单元；30、进气管；31、气囊。
[0036]
4、水罐单元；40、前置过滤腔；41、ro膜密封单元安装支架；42、水腔；43、外壳；44、水罐后盖；44a、水罐密封；44b、出水管道。
[0037]
5、ro膜密封单元；50、ro膜密封壳体；51、纯水/废水双用通道；52、ro膜密封腔。
具体实施方式
[0038]
参见图1至图6，本例提供一种便携式海水淡化设备的加压装置，其包括高压储气单元1、接口单元2、 气囊单元3、水罐单元4、ro膜密封单元5。
[0039]
高压储气单元1包括高压气瓶10，开关11，软管1 2，气门芯1 3，螺纹接头14。开关11两端分别与高压气瓶10和软管1 2相连，软管1 2一端连接开关11，一端连接气门芯1 3，气门芯1 3一端连接螺纹接头14。工作时，螺纹接头14与接口单元2中气密接头20连接。当螺纹接头14未连接到气密接头20时，气门芯13关闭，气体无法通过；当螺纹接头14连接到气密接头20时，气门芯13打开，此时打开开关11，高压气瓶10中的气体进入气密接头20。需更换高压气瓶时，拧松螺纹，分离软管12与开关11，接入新的高压气瓶10。
[0040]
接口单元2包括气密接头20，减压阀21，泄压开关22，水罐前盖23，指示模块24。水罐前盖22与外壳43形成密封连接，气密接头20一端与螺纹接头14连接，一端与减压阀21连接，泄压开关22一端与减压阀21连接，另一端连接气囊单元3中的进气管30。指示模块包括透明视窗24a，弹簧24b，推杆24c。气囊31复位时，推杆24c受弹簧压力远离透明视窗24a，气囊31膨胀到额定大小时，推杆24c受气囊压力接近透明视窗24a。工作时，高压气体通过减压阀21后，减压为ro膜工作所需压力，进入气囊31，气囊31体积膨胀到额定大小，驱动工作指示模块推杆24c上移，指示气囊31膨胀过程完成。打开泄压开关22，气囊31复位。
[0041]
气囊单元3包括进气管30，气囊31。进气管30一端连接接口单元2上的泄压开关22，一端连接气囊31。减压后的气体进入气囊31，挤压水腔42中的水，形成一定水压。气囊31材质为弹性材料，充气时最大膨胀至填满水腔42，复位时自动恢复至最小体积。
[0042]
水罐单元4包括前置过滤腔40，ro膜密封单元安装支架41，水腔42，外壳43，水罐后盖44。水腔42装满水后，打开开关11，气囊31进气膨胀，挤压进水腔42中的水，使水具备了可以驱动ro膜工作的压力。水经前置过滤腔40，进入ro膜密封单元5。外壳43与水罐前盖22形成密封，外壳43与水罐后盖44中的水罐密封44a形成密封，ro膜密封单元5安装在ro膜密封单元安装支架41上，ro膜密封单元5中的纯水/废水双用通道51与水罐后盖44中的出水管道44b形成密封。前置过滤腔40具备
ø
80x60mm的安装空间，可加装0.5微米/0.1微米前置过滤pp棉材料，或其它前置过滤材料。
[0043]
ro膜密封单元5包括ro膜密封壳体50，纯水/废水双用通道51，ro膜密封腔52。ro膜密封壳体50安装在ro膜密封单元安装支架41，纯水/废水双用通道51与水罐后盖44中的出水管道44b形成密封，进水侧为高压，出水侧为低压，可内置安装规格为50g的ro膜。当水腔42中的水受气囊31挤压形成压差，水被压入ro膜密封腔52中，处理完后的纯水和废水从纯水/废水双用通道51中分别流出。
[0044]
本发明便携式海水淡化设备的加压装置使用如下。
[0045]
步骤s1: 在前置过滤腔40安装0.5微米/0.1微米前置过滤pp棉材料，在ro膜密封腔52中安装规格为50g的ro膜。
[0046]
步骤s2:利用空压机、手动打压泵、化学原料反应等方式产生高压气体，将其储存在高压气瓶10内。
[0047]
步骤s3:将高压储气单元中的螺纹接头14连接到接口单元2中的气密接头20。
[0048]
步骤s4:打开水罐单元4的水罐后盖44，在水腔42中装满海水再盖上水罐后盖44。
[0049]
步骤s5:打开高压储气单元中的开关11，此时，高压气体流入减压阀21，减压阀21
对高压气体减压，以较低压力进入气囊31，气囊31迅速膨胀，使水腔42中的水达到ro膜可以工作的水压。水腔42中的水经过前置过滤腔40流入ro膜密封单元5，经ro膜过滤后，形成纯水与废水，从水罐后盖44中的出水管道44b分别流出。
[0050]
步骤s6: 气囊31膨胀充满水腔42，指示模块24提示气囊31膨胀到位，关闭开关11，打开泄压开关22，气囊31复位后再关闭泄压开关22。
[0051]
步骤s7:打开水罐后盖44，在水腔42中重新装入海水，重复s4至s6。
[0052]
步骤s8:若高压气瓶10气体用尽，关闭开关11，更换高压气瓶10，重复s3至s7。
[0053]
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施。上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，凡根据本发明的精神实质对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。