專利名稱：一種太陽能天然含鹽水淡化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于天然含鹽水淡化技術(shù)領(lǐng)域
背景技術(shù)：
除去天然含鹽水中的鹽分以獲得淡水的工藝過程叫天然含鹽水淡化，亦稱脫鹽。天然含鹽水淡化的方法，基本上分為兩大類(I)從天然含鹽水中取淡水，有蒸餾法、反滲透法、水合物法、溶劑萃取法和冰凍法。(2)除去天然含鹽水中的鹽分，有電滲拆法、離子交換法和壓滲法。目前應(yīng)用第一類方法為主。早在15世紀(jì)部分船舶就曾經(jīng)以簡易的蒸餾裝置來解決船舶在長期航行中的淡水供應(yīng)問題，20世紀(jì)50年代以來，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和城市人口的增加，淡水供應(yīng)逐漸緊張，造成有些沿海城市嚴(yán)重缺水。因此，提高海水淡化的技 術(shù)便成為開發(fā)新水源的重要途徑之一，而海水只是天然含鹽水的一個重要組成部分。我們知道所有大地上生長的植物都有一個共同的特征，就是植物供水系統(tǒng)的毛細(xì)爬升現(xiàn)象，植物的根系從土壤中吸取水分和養(yǎng)料，通過自身結(jié)構(gòu)的毛細(xì)纖維將它們送至植物的根、莖、葉、桿、花、子實(shí)等各個不同部位，完成生命的延續(xù)和循環(huán)。而水在沒有任何外部能量幫助的前提下從低位爬升高處，給我們指出了一條可以借鑒的方法——毛細(xì)引流、即利用毛細(xì)纖維爬升原理可以將水從低位引上高處，樹有多高，水上多高。水與溶解物的分離在大自然中普遍存在，海上臺風(fēng)的生成、陸地霧的產(chǎn)生早已是司空見慣的自然現(xiàn)象，水的固、液、汽三態(tài)的轉(zhuǎn)變并不限定溫度在固點(diǎn)o°c，汽點(diǎn)100°C這個范圍內(nèi)，我國的青藏高原水在75°c沸騰就是論據(jù)。自然生成的局部低氣壓在海平面引發(fā)巨量淡水蒸發(fā)，海平面水的溫度距100°C差距甚大，秋冬季節(jié)華北平原生成的頻頻大霧，強(qiáng)有力的說明水并不需要100°C才能汽化。局部的低氣壓是水蒸發(fā)的真正原因。吸熱升華遇冷凝聚是汽的基本特征，云中雨水的形成就是亙古不變的自然現(xiàn)象，同時水的汽化從來就沒有鹽、堿物質(zhì)的參與。

發(fā)明內(nèi)容
綜合太陽能真空管加熱技術(shù)，毛細(xì)爬升引流技術(shù)，低壓虹吸技術(shù)低溫低溫蒸發(fā)技術(shù)，冷熱源同室交換熱能截留、蒸汽冷凝匯流收集技術(shù)，含鹽水自動補(bǔ)給技術(shù)，淡水自動抽取、低壓自動控制技術(shù)，固體鹽自動清除八項(xiàng)技術(shù)，我們發(fā)明了太陽能天然含鹽水淡化器，這套系統(tǒng)可以從自然水、含污水、天然含鹽水中蒸發(fā)凈化提取出純凈水，尤其對海水的淡化具有明顯實(shí)用優(yōu)勢，投入成本低、出水效率高是這套模型的基本特征。所述的一種太陽能天然含鹽水淡化器的原理如圖I所示，它包括(I)含鹽水自動補(bǔ)給裝置，(2)毛細(xì)纖維束引流裝置，(3)太陽能真空管加熱裝置，(4)低壓虹吸引流裝置、
(5)冷熱源同室交換熱能截留裝置、(6)蒸汽冷凝匯流收集裝置、(7)淡水自動抽取、低壓自動控制裝置、(8)，固體鹽自動清除裝置。所述的一種太陽能天然含鹽水淡化器的結(jié)構(gòu)如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示它包括(1)低壓淡水抽吸罐、(2)含鹽水熱能截留罐、(3)含鹽水分配筒、(4)太陽能吸熱保溫雙層玻璃真空管組合、(5)毛細(xì)纖維引流束、(6)淡水抽取泵、(7)淡水抽取管、(導(dǎo)汽管、(9)淡汽收集管、(10)淡汽分配管、(11)螺旋散熱管、(12)緊固件、(13)上、下三通、(14)凝聚匯流管、(15)淡水散落管、(16)淡水收集罐水位控制裝置、(17)控制電路、(18)含鹽水補(bǔ)給泵、(19)含鹽水補(bǔ)充罐水位控制裝置、(20)控制電路、(21)含鹽水分配筒水位控制裝置、(22)電磁閥門、(23)洗鹽三通(24)洗鹽管路、(25)洗鹽泵、(26)時間繼電器、(27)電磁控制閥門、(28)出鹽口、(29)底座、(30)支架、(31)護(hù)罩及連接件等組成。所述的(I)低壓淡水抽吸罐如圖7、圖8所示，它包括①罐筒、②內(nèi)法蘭凸臺、③密封過孔、④左端罐蓋、⑤淡水散落管定位盲孔、⑥淡水抽取管出口、⑦連接過孔、⑧右端罐蓋、⑨淡水散落管通孔、⑩連接過孔、 橡塑密封墊，罐筒及罐蓋按圖制模橡塑材料注塑成型，特征是罐筒內(nèi)壁端口處模注有內(nèi)法蘭圈，安裝端蓋時罐、蓋間必須加裝橡塑密封墊，只有罐體全方位密封，才能保證罐中水抽出后罐內(nèi)始終保持低氣壓狀態(tài)。
(2)含鹽水熱能截留罐如圖9、圖10所示，它包括①罐體、②內(nèi)法蘭凸臺、③密封過孔、④左端罐蓋、⑤含鹽水進(jìn)口、⑥凝聚匯流管出口、⑦淡汽分配管固定盲孔、⑧連接過孔、⑨右端罐蓋、⑩淡汽分配管進(jìn)口、 含鹽水出口、 凝聚匯流管固定盲孔、 連接過孔、橡塑密封墊等部件組成，罐體及端蓋按圖制模橡塑材料注塑成形。特征是罐筒內(nèi)壁端口處模注有內(nèi)法蘭圈。端蓋上模注有淡汽分配管進(jìn)口，凝聚匯流管出口及對應(yīng)固定盲孔，安裝端蓋時罐、蓋間必須加裝橡塑密封墊。(3)含鹽水分配筒如圖11所示，它包括①筒體、②真空管裝接端口、③端口密封螺紋、④緊固螺母、⑤含鹽水入口、⑥水位平衡管接口、⑦出鹽口等部件組成，筒體按圖制模橡塑材料注塑成型。特征是除緊固螺母外全部功能部件為一注塑整體，外形是一個帶有連續(xù)中空凸圈的圓筒，凸圈端口外壁模注密封螺紋。(4)太陽能吸熱保溫雙層玻璃真空管如圖12所示，它包括①外層玻璃管、②內(nèi)層玻璃管、③吸熱涂層、④淡汽集流管、⑤上防護(hù)蓋、⑥下防護(hù)蓋等部件組成。特征是外層玻璃管、內(nèi)層玻璃管、淡汽集流管為玻璃制品、內(nèi)層玻璃管外壁除端口部位外涂刷有厚度為
0.1-0. 5mm的吸熱涂層，端口局部氧炔焰加熱機(jī)械加壓粘合，中空抽氣密封，管體夾層內(nèi)保持真空狀態(tài)，上、下防護(hù)蓋為塑料制品。(5)毛細(xì)纖維引流束如圖13、圖14、圖15所示，它包括⑦上分線板、 下分線板、⑧毛細(xì)纖維定位孔、⑨汽孔、⑩支撐桿過孔、 支撐桿、 上鎖緊螺母、@下鎖緊螺母、⑩毛細(xì)纖維線組成。板體按圖制模PVC材料注塑成形，組裝時將支撐桿兩端穿過上、下板體過孔戴上螺母鎖緊固定，將毛細(xì)纖維線往復(fù)穿入56個毛細(xì)纖維定位孔把線拉直線頭系牢。如圖14所示，將毛細(xì)纖維引流束裝入真空管內(nèi)。其特征是所述的毛細(xì)纖維線可以是化纖纖維、植物纖維、動物毛發(fā)為原料的紡織品，直徑為2-5_的蓬松線體。(6)淡水抽取泵采用150QJ20-24/4等型號產(chǎn)品配用。淡水抽取泵是一種太陽能天然含鹽水淡化器的主要配套設(shè)備，其特征是泵體吸水管內(nèi)徑不大于25_，配用電機(jī)功率不大于3kw。電流不大于7. 9安培。(7)淡水抽取管采用2寸管材及配件。(8)導(dǎo)汽管采用PVC軟管。(9)淡汽收集管如圖16所示，它包括①管體、②收汽口凸圈③收汽端口、④密封螺紋、⑤鎖緊螺母、⑥左端口密封螺紋、⑦右端口密封螺紋、⑧左端蓋、⑨右端蓋組成，全部部件按圖制模橡塑材料注塑成型。其特征是；圓筒外壁一側(cè)模注有連續(xù)中空凸圈，凸圈端口處外壁模注密封螺紋，管體內(nèi)壁端口處模注密封螺紋。(10)淡汽分配管如圖17所示，它包括①管體、②分汽口凸臺、③分汽端口、④密封螺紋、⑤鎖緊螺母、⑥左端口密封螺紋、⑦右端口密封螺紋、⑧左端蓋、⑨右端蓋組成，全部部件按圖制模橡塑材料注塑成型。(11)螺旋散熱管如圖18所示，它包括①螺旋狀銅管、②上端口絲圈、③下端口絲圈螺旋管制胎彎制，其特征是螺旋散熱管為直徑8-12_的無縫銅管依模彎制，整體形狀為兩端平出中部呈螺旋彈簧狀，端口套絲裝入鎖緊件后裝上絲圈。(12)鎖緊件如圖19所示，它包括④管體、⑤小孔、⑥大孔、⑦緊固螺紋。(13)上、下三通如圖20所示，它包括⑧管體、⑨進(jìn)氣端口、⑩左分氣端口、右分氣端口。
散熱系統(tǒng)裝配完成如圖21、圖22所示。(14)凝聚匯流管如圖23所示，它包括①管體、②收水口基臺、③收水端口、④鎖緊螺紋、⑤鎖緊螺母、⑥左端蓋、⑦右端蓋組成，全部部件按圖制模橡塑材料注塑成型。(15)淡水散落管如圖24所示，它包括①管體、②散落孔、部件按圖制模橡塑材料注塑成型。其特征是管體一側(cè)中心線及中心線兩邊45°線上模注有孔直徑為3mm孔間隔IOmm的小孔三排。(16)淡水收集罐水位控制裝置、(17)控制電路如圖25所示，它包括①水位控制筒、②浮球、③頂桿、④連桿、⑤觸桿、⑥上水位觸點(diǎn)開關(guān)、⑦下水位觸點(diǎn)開關(guān)、⑧繼電器、⑨接觸器、⑩水泵、 進(jìn)水管、 出水管等部件組成。水位控制筒、浮球、頂桿、連桿、觸桿按圖制模橡塑材料注塑成型，其余部件為常用電器配套購買安裝。(18)含鹽水補(bǔ)給泵、(19)含鹽水補(bǔ)充罐水位控制裝置、(20)控制電路基本原理與淡水系統(tǒng)相同不再敘述。(21)含鹽水分配筒水位控制裝置工作原理與淡水收集罐水位控制裝置相同，不同點(diǎn)在于它輸出的信號控制的是(22)電磁閥門，不是水泵。(23)洗鹽三通、(24)洗鹽管路、(25)洗鹽泵、(5)毛細(xì)纖維引流束、(26)時間繼電器、(27)電磁控制閥門、(28)出鹽口共同組成的(固體鹽清洗系統(tǒng))如圖26所示，其特征是；(28)出鹽口端安裝有一個電磁控制閥門。(29)底座、(30)支架、如圖27所示，它包括①底腳、②底板、③立柱、④橫梁組成，底腳、底板采用鑄造成型，立柱、橫梁采用方管焊接成型。(31)護(hù)罩如圖28所示，它包括①后墻板、②頂板、③左墻板、④右墻板組成，部件為薄鐵皮剪切、彎制。


圖I是太陽能含鹽水淡化器工作原理圖；圖2是太陽能含鹽水淡化器分解圖；圖3是太陽能含鹽水淡化器右視圖；圖4是太陽能含鹽水淡化器后視圖；圖5是太陽能含鹽水淡化器左視圖；圖6是太陽能含鹽水淡化器主視圖7是低壓淡水抽吸罐零件圖；圖8是低壓淡水抽吸罐組裝圖；圖9是含鹽水熱能截留罐零件圖；圖10是含鹽水熱能截留罐組裝11是含鹽水分配筒視12是太陽能吸熱保溫雙層玻璃真空管主視圖；圖13是纖維束支架上、下分線板主、俯視圖；圖14是毛細(xì)纖維線安裝示意圖；圖15是太陽能吸熱保溫雙層玻璃真空管組裝圖；圖16是淡汽收集管視圖；圖17是淡汽分配管視圖；圖18是螺旋散熱管視圖；圖19是鎖緊件視圖；圖20是上、下二通視圖；圖21是螺旋管組裝圖；圖22是螺旋管在含鹽水補(bǔ)充罐內(nèi)組裝圖；圖23是凝聚匯流管視圖；圖24是淡水散落管視圖；圖25是淡水收集罐水位控制裝置工作示意圖；圖26是固體鹽清洗裝置示意27是底座、支架視圖；圖28是護(hù)罩視具體實(shí)施方案該發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用，如圖2所示，是在大小不同的四個密閉容器內(nèi)進(jìn)行的，過程是往低壓淡水抽吸罐(I)內(nèi)注滿淡水,含鹽水熱能截留罐(2)內(nèi)注滿含鹽水，開啟電磁閥門
(22)給含鹽水分配筒(3)供含鹽水，太陽能吸熱保溫雙層玻璃真空管組合(4)內(nèi)裝配的毛細(xì)纖維束引流束(5)上的毛細(xì)纖維線吸水并送上高處，開啟淡水抽取泵(6)通過管路(7)抽出低壓淡水抽吸罐(I)中淡水的三分之二，低壓淡水抽吸罐(I)與連通的太陽能吸熱保溫雙層玻璃真空管組合(4)含鹽水分配筒(3)連通區(qū)域內(nèi)氣壓驟減，在局部形成低壓環(huán)境，自動爬升于毛細(xì)纖維束引流裝置(5)上的水分子在低壓狀態(tài)下低溫蒸發(fā)，轉(zhuǎn)化后的蒸汽向上匯聚于匯流管(8)，在淡水收集罐(I)內(nèi)的負(fù)壓源牽引下順著引流管(9)進(jìn)入含鹽水熱能截留罐⑵內(nèi)安裝的淡汽分配管(10)、螺旋冷卻管(11)，在此區(qū)間與含鹽水熱能截留罐(2)內(nèi)灌注的常溫含鹽水進(jìn)行熱能交換，蒸汽遇冷凝聚，聚集的水流順著回收管路(14)流入低壓淡水抽吸罐(I)，安裝的淡水匯流管(15)散落于低壓淡水抽吸罐(I)淡水體內(nèi)，當(dāng)?shù)蛪旱槲?I)內(nèi)的淡水液面上升至高水位(G)，水位控制系統(tǒng)(16)動作、指令淡水抽取泵
(6)工作，將低壓淡水抽吸罐(I)內(nèi)液面抽回至低水位(D)，罐內(nèi)氣壓始終呈現(xiàn)負(fù)壓狀態(tài)，淡水收集不間斷連續(xù)進(jìn)行。含鹽水分配筒(3)的水平位置設(shè)置有水位控制裝置(21)筒內(nèi)水量不足時控制裝置(21)動作、指揮給水管路上安裝的電磁閥門(22)開啟給筒內(nèi)補(bǔ)水，筒內(nèi)水量上到高水位控制裝置動作(21)指揮電磁閥門(22)關(guān)閉。含鹽水熱能截留罐(2)的水平位置設(shè)置有水位控制裝置(19)，控制電路(20)含鹽水供給泵(18)負(fù)責(zé)含鹽水熱能截留罐(2)內(nèi)水量的供給。含鹽水供給泵(18)淡水抽取泵(6)間歇工作耗能極低，根據(jù)能量守衡定律含鹽水熱能截留罐(2)內(nèi)螺旋散熱管(11)釋放的熱能轉(zhuǎn)移到罐中的含鹽水里，在有日照的一整天里太陽能吸熱保溫雙層玻璃真空管組合內(nèi)收集到太陽熱能，在循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)是被重復(fù)利用的。需要指出的是，設(shè)備工作一段時間毛細(xì)纖維引流束(5)上就會生成固體鹽存留，堵塞水流上升通道，必須對它進(jìn)行清除，我們設(shè)計(jì)了(固體鹽自動清除系統(tǒng))它包括
(23)洗鹽三通、(24)洗鹽管路、(25)洗鹽泵、(26)時間繼電器(27)電磁控制閥門、(28)出鹽口組成。開啟(25)洗鹽泵抽取天然含鹽水，水流經(jīng)過(24)洗鹽管路、(23)洗鹽三通流入真空管內(nèi)的毛細(xì)纖維束(5)，稀釋溶解存留于其上的固體鹽并將其隨水流經(jīng)(27)電磁控制閥門、(28)出鹽口帶走，清除完畢系統(tǒng)隨之關(guān)閉設(shè)備回復(fù)運(yùn)行。綜上所述，一種太陽能天然含鹽水淡化器在實(shí)際應(yīng)用中是切實(shí)可行的，經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)不足拓寬思路不斷改進(jìn)，設(shè)計(jì)制作將不斷細(xì)化臻于完善，工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的局面將有望實(shí)現(xiàn)。天然含鹽水的淡化工作將朝著高效、廉價的方向不斷推進(jìn)
權(quán)利要求
1.一種太陽能天然含鹽水淡化器的結(jié)構(gòu)如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示它包括(I)低壓淡水抽吸罐、(2)含鹽水熱能截留罐、(3)含鹽水分配筒、(4)太陽能吸熱保溫雙層玻璃真空管組合、(5)毛細(xì)纖維引流束、(6)淡水抽取泵、(7)淡水抽取管、(導(dǎo)汽管、(9)淡汽收集管、(10)淡汽分配管、(11)螺旋散熱管、(12)緊固件、(13)上、下三通、(14)凝聚匯流管、(15)淡水散落管、(16)淡水收集罐水位控制裝置、(17)控制電路、(18)含鹽水補(bǔ)給泵、(19)含鹽水補(bǔ)充罐水位控制裝置、(20)控制電路、(21)含鹽水分配筒水位控制裝置、(22)電磁閥門、(23)洗鹽三通(24)洗鹽管路、(25)洗鹽泵、(26)時間繼電器、(27)電磁控制閥門、(28)出鹽口、(29)底座、(30)支架、(31)護(hù)罩及連接件等組成；其特征是太陽能真空管為熱源、民用電源為控制電源，整合了毛細(xì)爬升技術(shù)，負(fù)壓虹吸技術(shù)，低壓低溫蒸發(fā)技術(shù)，熱能重復(fù)利用技術(shù)，含鹽水自動補(bǔ)給、水位自動平衡技術(shù)，淡水自動抽出、水位自動平衡技術(shù)，固體鹽自動清洗八項(xiàng)技術(shù)于一體，實(shí)現(xiàn)了水與水中溶解物質(zhì)低成本高效率分離是這項(xiàng)發(fā)明的核心內(nèi)容。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽能天然含鹽水淡化器(I)低壓淡水抽吸罐，其特征為罐筒與端蓋為注塑制品，罐體上至少有一個與水泵吸口相連的淡水出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽能天然含鹽水淡化器(2)含鹽水熱能截留罐，其特征是罐筒與端蓋為注塑制品，端蓋上下部位設(shè)有兩組管路過孔、固定盲孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽能天然含鹽水淡化器(3)含鹽水分配筒，其特征是除緊固螺母外全部功能部件為一個注塑整體，外形是一個一面模注連續(xù)中空凸圈的圓筒，凸圈端口外壁模注密封螺紋。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽能天然含鹽水淡化器(4)太陽能吸熱保溫雙層玻璃真空管組合，其特征是外層玻璃管、內(nèi)層玻璃管、淡汽集流管為玻璃制品、內(nèi)層玻璃管外壁除端口部位外其余部分涂刷有厚度為0. 1-0. 5mm的吸熱涂層，端口局部氧炔焰加熱機(jī)械加壓粘合，中空抽氣密封，管體夾層內(nèi)保持真空狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽能天然含鹽水淡化器(5)毛細(xì)纖維引流束，其特征是所述的毛細(xì)纖維線可以是化纖纖維、植物纖維、動物毛發(fā)為原料的紡織品，直徑為2-5_的蓬松線體。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽能天然含鹽水淡化器(6)淡水抽取泵，其特征是泵體吸水管內(nèi)徑不大于25_，配用電機(jī)功率不大于3kw。電流不大于7. 9安培。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽能天然含鹽水淡化器(11)螺旋散熱管其特征是；螺旋管材料使用內(nèi)徑8-12mm壁厚l_2mm的無縫銅管依模彎制，形狀為兩端平出中部呈彈簧狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽能天然含鹽水淡化器(15)淡水散落管，其特征是；管體一側(cè)中心線及中心線兩邊45°線上模注有孔直徑為3mm孔間隔為IOmm的小孔三排。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽能天然含鹽水淡化器(固體鹽清除系統(tǒng))其特征是；出鹽口端安裝有一個電磁閥門。
全文摘要
綜合太陽能真空管加熱技術(shù)，毛細(xì)爬升引流技術(shù)，低壓虹吸技術(shù)低壓低溫蒸發(fā)技術(shù)，冷熱源同室交換熱能截留、蒸汽冷凝匯流收集技術(shù)，含鹽水自動補(bǔ)給技術(shù)，淡水自動抽取、低壓自動控制技術(shù)，固體鹽自動清除八項(xiàng)技術(shù)，我們發(fā)明了太陽能天然含鹽水淡化器，這套系統(tǒng)可以從自然水、含污水、天然含鹽水中蒸發(fā)凈化提取出純凈水，尤其對海水的淡化具有明顯實(shí)用優(yōu)勢，投入成本低、出水效率高是這套模型的基本特征。相信本發(fā)明成果的推廣應(yīng)用，將極大緩解淡水缺乏地區(qū)的用水問題。
文檔編號C02F1/14GK102659198SQ201210056098
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者李平 申請人:李平