直联式风力制水的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种直联式风力制水机，包括塔架、风翼、尾翼和机舱，机舱中设有风扇、变速器、制冷蒸发器组、接液盘、散热冷凝器和制冷压缩机，制冷蒸发器组包括为两台以上，最后一级的制冷蒸发器与散热冷凝器之间设有气液分离装置；所述风翼、变速器、风扇、多级制冷蒸发器、气液分离器、散热冷凝器、磁力联轴器和制冷压缩机为在同一水平轴上依次直联式布置；风扇轴通过一磁力联轴器与制冷压缩机的轴相连接；制冷压缩机设有密封的壳体，位于机舱的尾部设有一高压储液罐，除了延气流前进方向设置的第一个制冷蒸发器外，其他制冷蒸发器的连接管路上均分别设有一压力阀；散热冷凝器和制冷压缩机之间设有一低压储液罐。
【专利说明】直联式风力制水机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种制水装置，尤其涉及一种风力制水装置。
【背景技术】
[0002]当今地球上很多地区存在着缺乏淡水的问题。现有取得淡水的方法已被过度使用，地表水和地下水的超采导致新的环境问题，最为急迫的是某些地区无论是地上还是地下取得淡水都十分困难。甚至到了连饮用水都困难的地步，这种情况下使得人们不得不将目光转向天空，干旱地区虽然不下雨但是空气中水汽还是有的，而且从大的环境来说，由于海洋江河湖泊等水面和大地植被在太阳照射下的蒸腾作用，可以说空气中的水汽是取之不尽用之不竭的。地面上的淡水追根的话也是来自空中，只是因为条件不具备，水汽没有变成雨水降下来，那么我们就创造一个局部的条件使水汽凝结成水。
[0003]现在市场上已经有基于空调除湿原理的电力制水机出售，更有一家法国公司在风力发电机后部安装了一台冷凝机组构成了一个风力制水系统，不过上述所有的制冷压缩机都是由电力驱动的，这样如果采用风力发电，发电机的效率约70?90% (大型发电机稍高一些)再驱动电动机，电动机的效率不超过78.5 %，传到压缩机上的动能只剩下70 %多，如果再采用电动风扇，甚至于蓄电池储能装置，风能的损耗会更大些，从另一角度考虑，干旱缺水地区多为经济不发达地区，经济能力和技术维修能力都制约了复杂昂贵制水设备的使用。
实用新型内容
[0004]针对上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种直联式风力制水机，
[0005]现有非风力空气制水机需要电力驱动，须有电源，本实用新型制水机使用风力驱动无需电源；
[0006]现有风力制水机组是先发电再驱动电力制冷压缩机组，而本实用新型制水机采用风力机与制冷压缩机直联，精简了设备，省去了风力发电及电动机带来的风能损耗；现有风力制水机组使用普通联轴节，需配开启式制冷压缩机，有轴封，结构复杂易泄漏，本实用新型制水机使用磁性联轴节，构成全封闭制冷压缩机，无轴封不泄漏；现有风力制水机组使用普通离合器的连接方式，需要有使离合器动作的控制装置，比较复杂，难实施，本实用新型制水机采用的磁性联轴节，为柔性连接，可以简单地在风力过大时自动脱离连接，以保证整个系统的安全；现有风力制水机组中使用单一蒸发器，在风力较小时，因液态制冷剂供应量减少，而蒸发器面积相对较大，会使蒸发器表面温度高于露点而没有水汽凝结，本实用新型制水机中具有多级制冷蒸发器，可以根据不同风力大小开启不同数量的制冷蒸发器，保证在小风力时也有蒸发器表面温度低于露点，而有较多的冷凝水输出；现有风电转换的制水机组结构复杂，成本较高，更要求有较高的维修技术水平，不适宜在经济不发达地区推广。本实用新型制水机低成本少维护适合推广，市场较大。
[0007]本实用新型一种直联式风力制水机的技术方案是，该制水机，包括塔架、风翼、尾翼和机舱，所述机舱中设有风扇、制冷蒸发器组、接液盘、散热冷凝器和制冷压缩机，所述风翼与风扇之间设有变速器；所述制冷蒸发器组为由两台以上制冷蒸发器构成多级制冷蒸发器，位于最后一级的制冷蒸发器与散热冷凝器之间设有气液分离装置；所述多级制冷蒸发器、气液分离装置和散热冷凝器上均分别设有位于中央位置的过孔，所述风扇的轴为水平布置，所述风扇的轴穿过多级制冷蒸发器、气液分离装置和散热冷凝器中的过孔，并通过一磁力联轴器与制冷压缩机的轴相连接；所述制冷压缩机设有密封的壳体，所述壳体的材质为非导磁性的材质；所述磁力联轴器由内磁体和外磁体构成，其中，所述外磁体固定在所述风扇的轴端，所述内磁体位于制冷压缩机的密封的壳体内、并固定在所述制冷压缩机的轴端；位于所述机舱的尾部设有一高压储液罐，所述高压储液罐的出液口与每台制冷蒸发器的毛细管之间分别设有连接管路，除了延气流前进方向设置的第一个制冷蒸发器外，自第二级制冷蒸发器至最后一级制冷蒸发器的连接管路上均分别设有一压力阀；所述散热冷凝器和所述制冷压缩机之间设有一低压储液罐，所述低压储液罐设置在制冷压缩机的入口处，以避免液击损坏压缩机。
[0008]进一步讲，本实用新型直联式风力制水机，其中，所述变速器为同轴减速机构，所述同轴减速机构选用行星轮系结构或摆线针轮系结构；所述壳体的材质选用奥氏体不锈钢和高锰无磁钢中的一种；所述风翼、变速器、风扇、多级制冷蒸发器、气液分离器、散热冷凝器、磁力联轴器和制冷压缩机为在同一水平轴上依次直联式布置；所述制冷压缩机选用滚动活塞式压缩机或涡旋式压缩机。
[0009]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0010](I)全机风力驱动无需电源，适合无电力地区；
[0011](2)由于风力机和制冷压缩机直联，此方式和电力驱动方式相比风能的利用率大约可以提高20?30%，与现有技术中同样制水量的电力驱动方式的制水机相比，本实用新型制水机的外型尺寸和风翼尺寸均有所减小；
[0012](3)构造简单，无电力配件，造价低，少维护，易推广。
[0013](4)风力机部分和压缩机部分之间使用磁力联轴节可以做到压缩机全封闭，而且在风力过大时可以脱离连接起到过载保护的作用；
[0014](5)由于风翼、风扇和其他冷凝散热部件依次串连布置，整机气流顺畅，布局紧凑合理机械效率和换热效率较高。
[0015](6)采用在不同风力下渐次打开的多个(多级)制冷蒸发器，使得在较小风力下也能有较多冷凝水析出。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]附图是本实用新型直联式风力制水机的结构示意简图。
[0017]图中:
[0018]1-风翼，2-机舱，3-制冷蒸发器，4-气液分离器，5-散热冷凝器，6_磁力联轴器，7-制冷压缩机，8-高压储液罐，9-低压储液罐，10-主轴，11-接液盘，12-风扇，13-变速器，14-冷凝水。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步详细描述。
[0020]如图所示，本实用新型直联式风力制水机，该制水机是一种以风力为唯一能源的，提取空气中水分的制水机。其结构是:包括塔架、风翼1、尾翼和机舱2，所述机舱2中设有风扇12、制冷蒸发器组3、接液盘11、散热冷凝器5和制冷压缩机7。
[0021]所述风翼I与风扇12之间设有变速器13，所述变速器13为同轴减速机构，所述同轴减速机构选用行星轮系结构或摆线针轮系结构。
[0022]所述制冷蒸发器组为由两台以上制冷蒸发器3构成多级制冷蒸发器，位于最后一级的制冷蒸发器3与散热冷凝器5之间设有气液分离装置4。
[0023]所述多级制冷蒸发器、气液分离装置4和散热冷凝器5上均分别设有位于中央位置的过孔，所述风扇13的轴为水平布置，所述风扇13的轴穿过多级制冷蒸发器3、气液分离装置4和散热冷凝器5中的过孔，并通过一磁力联轴器6与制冷压缩机7的轴相连接；即所述风翼1、变速器13、风扇12、多级制冷蒸发器3、气液分离器4、散热冷凝器5、磁力联轴器6和制冷压缩机7为在同一水平轴(主轴10)上依次直联式布置。所述风翼I在制冷系统的风扇12面积范围内，由连接杆连接至所述主轴10，而不设置产生风能的风翼。因为在此面积内，翼后风速会大于翼前风速，设置风翼I不会产生风能而有相反作用。
[0024]所述制冷压缩机7设有密封的壳体，所述壳体的材质为非导磁性的材质,所述壳体的材质选用奥氏体不锈钢和高锰无磁钢中的一种。
[0025]所述磁力联轴器6由内磁体和外磁体构成，其中，所述外磁体固定在所述风扇12的轴端，所述内磁体位于制冷压缩机7的密封的壳体内、并固定在所述制冷压缩机7的轴端。
[0026]位于所述机舱2的尾部设有一高压储液罐8，所述高压储液罐8的出液口与每台制冷蒸发器3的毛细管之间分别设有连接管路，自第二级制冷蒸发器至最后一级制冷蒸发器的连接管路上均分别设有一压力阀，此压力阀在对应不同风力的制冷剂压力下打开。在所述高压储液罐8旁、位于制冷压缩机入口处另设一低压储液罐9，且由管路连接在散热冷凝器5和制冷压缩机7之间，以避免风力过大时制冷剂不能完全汽化而产生的液击现象损坏制冷压缩机7。
[0027]本实用新型直联式风力制水机的机舱2和风翼I及尾翼等部件连接成一个整体，安装在塔架顶端的转轴上。在尾翼的作用下，可以保证风翼I的旋转平面，朝向来风方向。本实用新型直连式风力制水机的外形虽然很像一台风力发电机，但它只能制水不能发电。自然界的来风吹动风翼I旋转，带动变速器13以适当的速比增速。使与变速器13同轴的主轴10上串联的风扇12和制冷压缩机7同步旋转。旋转的制冷压缩机7将气态的制冷剂进行压缩，在散热冷凝器5中散去热量，变成液态制冷剂进入高压储液罐8。由于本实用新型制水机根据不同制水量的机型规格，设置两个以上不同数目的制冷蒸发器3，常设为2?3个，其中，风扇12后的第一个制冷蒸发器3通过毛细管连接管道与高压储液罐8常通，其余的制冷蒸发器3通过毛细管、管道、及在特定压力下打开的压力阀、顺序与高压储液罐8接通。距风扇越远压力阀的开启压力越高。工作时，液体制冷剂通过毛细管的节流作用，在制冷蒸发器3中变成气体。同时吸收热量，使制冷蒸发器3的表面温度低于当时空气的露点，空气中的水汽在制冷蒸发器3的表面凝结聚集，最后滴入接液盘11中。制冷蒸发器3中的气态制冷剂则通过管道进入低压储液罐9，通过低压储液罐9被吸入制冷压缩机7，完成一个制冷循环。自然界的风力是在不断变化的。当风力很小时，制冷压缩机7的转数很低，制出的液态制冷剂也少。此时，除了第一级制冷蒸发器，其余的制冷蒸发器都处于关闭状态。较少的制冷剂在较小的蒸发面积中可以得到较低的蒸发器表面温度。在风力较小时也可以有水析出。当风力加大时，所有制冷蒸发器依次开始工作，大量的液态制冷剂也可以很好地气化。于是有更多的冷凝水析出。当风力过大时，系统超负荷运转。此时磁力联轴器6会在转矩过大时自动脱离连接，以保证系统安全。
[0028]在一个已有的从空气中冷凝制水的实例中，800瓦的制冷功率每日可生产冷凝水38升。而一台额定功率1000瓦的风力发电机其风翼直径为2.8米。因此，同样制水量的本实用新型直联式风力制水机的风翼直径应不会大于2.8米。
[0029]尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。
【权利要求】
1.一种直联式风力制水机，包括塔架、风翼、尾翼和机舱，所述机舱中设有风扇、制冷蒸发器组、接液盘、散热冷凝器和制冷压缩机，其特征在于， 所述风翼与风扇之间设有变速器； 所述制冷蒸发器组为由两台以上制冷蒸发器构成多级制冷蒸发器，位于最后一级的制冷蒸发器与散热冷凝器之间设有气液分离装置； 所述多级制冷蒸发器、气液分离装置和散热冷凝器上均分别设有位于中央位置的过孔，所述风扇的轴为水平布置，所述风扇的轴穿过多级制冷蒸发器、气液分离装置和散热冷凝器中的过孔，并通过一磁力联轴器与制冷压缩机的轴相连接； 所述制冷压缩机设有密封的壳体，所述壳体的材质为非导磁性的材质；所述磁力联轴器由内磁体和外磁体构成，其中，所述外磁体固定在所述风扇的轴端，所述内磁体位于制冷压缩机的密封的壳体内、并固定在所述制冷压缩机的轴端； 位于所述机舱的尾部设有一高压储液罐，所述高压储液罐的出液口与每台制冷蒸发器的毛细管之间分别设有连接管路，自第二级制冷蒸发器至最后一级制冷蒸发器的连接管路上均分别设有一压力阀； 所述散热冷凝器和所述制冷压缩机之间设有一低压储液罐。
2.根据权利要求1所述直联式风力制水机，其特征在于，所述变速器为同轴减速机构，所述同轴减速机构选用行星轮系结构或摆线针轮系结构。
3.根据权利要求1所述直联式风力制水机，其特征在于，所述壳体的材质选用奥氏体不锈钢和高锰无磁钢中的一种。
4.根据权利要求1所述直联式风力制水机，其特征在于，所述风翼、变速器、风扇、多级制冷蒸发器、气液分离器、散热冷凝器、磁力联轴器和制冷压缩机为在同一水平轴上依次直联式布置。
5.根据权利要求1所述直联式风力制水机，其特征在于，所述制冷压缩机选用滚动活塞式压缩机或涡旋式压缩机。
【文档编号】E03B3/28GK203924212SQ201420360986
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】方兴伦 申请人:方兴伦