專利名稱：徑向逆流感應(yīng)脫鹽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離心泵、流體分離以及沒有過濾介質(zhì)、膜、離子交換、電滲析或蒸餾的
脫鹽。本發(fā)明適用于通過物理水處理的防垢，并且也適用于由電磁力輔助的連續(xù)結(jié)晶和
油-水-鹽水分離。
背景技術(shù)：
世界上安裝的脫鹽能力中的大約一半是在反滲透工廠中。反滲透(R0)脫鹽通過 使鹽水與產(chǎn)品水分離的膜來完成。鹽水上的高壓使低鹽度水滲透通過到達膜的另一側(cè)?；?學(xué)擴散是反滲透如何工作的傳統(tǒng)解釋。 在反滲透中所施加的壓力足以克服在鹽水中的鹽的給定濃度時的滲透壓。較高的 鹽度需要較高的壓力。微咸水反滲透壓力(brackisnwater reverse osmosis pressure) 在17和27巴(1巴是一乘以大氣壓(105帕或10^/1112)，其在英制中是每平方英寸14.7磅) 之間。海水操作壓力在52和60巴之間，一般在英制中是大約1000psi。脫鹽的海水比脫鹽 的微咸水貴3到5倍，脫鹽的微咸水是普通城市飲水處理的兩倍貴。對于飲用水，目標是小 于百萬分之五百(ppm)的總?cè)芙庑怨腆w(TDS)。 反滲透的缺點是(l)操作壓力所需的能量，(2)膜的昂貴預(yù)處理上游的必要性， (3)歸因于膜污垢的成本和停工期，以及(4)污染環(huán)境的巨大廢棄鹽水流。R0廢棄鹽水被 美國環(huán)保署分類為工業(yè)廢物。由于必須被克服的非常高的滲透壓，所以使用反滲透使RO廢 棄鹽水脫水需要非常高的壓力，因此這個解決方案過于昂貴。傾倒或隱藏廢棄鹽水不是解 決方案。 由巨大的RO廢棄鹽水流引起的未解決的問題的例子是美國最大的反滲透工 廠-Yuma脫鹽廠。自從1993年6個月的測試期結(jié)束以來，這個昂貴的現(xiàn)代設(shè)施就被閑置， 因為其巨大的9，400卯m RO廢棄鹽水流的傾倒證明是環(huán)境上不可接受的。如果以全容量操 作，每天從大約390百萬升(102. 7百萬加侖)的Wellton Mohawk流域供應(yīng)含鹽的農(nóng)業(yè)排 水(TDS 2， 900卯m)，則Yuma脫鹽廠每天可生產(chǎn)大約275百萬升(72. 4百萬加侖)的脫鹽 水。Yuma廢棄鹽水流(TDS 9， 400卯m)是令人咋舌的每天117百萬升或117， OOOm3。雖
然廢鹽水的鹽度相對低，但隨著時間的過去，鹽在其被傾倒的地方積聚，毒害了本地動物群
并產(chǎn)生使水鳥遷徙的腐爛陷坑。從這個例子中應(yīng)很清楚，隨著人類努力增加水供應(yīng)，RO廢
棄鹽水的濃度是脫鹽領(lǐng)域中重要的未解決的問題和對環(huán)境保護的關(guān)鍵需要。 海水鹽度大約為35， OOO卯m。大多數(shù)鹽是氯化鈉，但碳酸鈣和硫酸鹽也以高濃度存
在，且這些其它鹽引起結(jié)垢_在熱交換表面上的絕緣殼，使蒸餾很難。這些產(chǎn)生結(jié)垢的鹽還
阻擋反滲透膜，所以必要的步驟是在膜的上游預(yù)處理鹽水。 各種物理水處理設(shè)備和工藝使用電磁力結(jié)合流速來在給水中的離子上產(chǎn)生洛侖 茲力。層流被認為是好的，因為湍流將再混合離子。然而，因為洛侖茲力與流速成比例，且 層流必須慢，所以現(xiàn)有技術(shù)在該領(lǐng)域中有相當大的限制。
從海水中得到飲用水對反滲透比Yuma廢棄鹽水(TDS 9， 700)對反滲透更加有挑 戰(zhàn)性。由于所需要的高壓，因此能量要求非常大。海水的R0脫鹽有僅僅50X的一般回收 率，所以廢棄鹽水將有大約70，000卯m或7X的鹽度，且它是與所生產(chǎn)的飲用水的流一樣巨 大的流。傾倒這樣巨大的高濃度工業(yè)廢物流在有快速增加的水需要的世界中不是長期選 擇。傾倒進海洋的高鹽度羽流(Plume)不是可持續(xù)的解決方案，因為沒有人想要本地死海。 將廢物流隱藏在地下或海洋中的各種提議有運輸問題，且根據(jù)不是真正的解決方案。
減少廢棄鹽水的量的唯一已知的脫水方法是蒸發(fā)塘，其需要寶貴的空間且破壞生 產(chǎn)設(shè)施附近的環(huán)境。蒸發(fā)塘是使水鳥遷徙的有毒陷坑。工業(yè)廢物傾倒地點，即使是臨時傾 倒地點，對源于反滲透的廢棄鹽水未解決問題來說不是令人滿意的解決方案。
環(huán)境破壞的另一主要原因是油和天然氣井，其每年產(chǎn)生200到300億桶的鹽水。 該水的鹽度范圍從幾千到463， OOOppm。體積是在美國產(chǎn)生的所有液體危險廢物的總量的 70倍。該鹽水的大約95%至少被負責的操作員再注入，但這仍然使巨大的流被傾倒進蒸發(fā) 塘中。存在對比蒸發(fā)塘更好的從油氣井濃縮所生產(chǎn)的鹽水的方法的需要。也存在對電磁 油-鹽水分離裝置的需要。

發(fā)明內(nèi)容
外殼內(nèi)的徑向逆流由離心泵和軸流泵引起。離心泵徑向向外平流輸送鹽水，而背 壓結(jié)合軸流泵的抽吸徑向向內(nèi)平流輸送淡水以軸向提取。擋板使徑向向外的源流與徑向向 內(nèi)的匯流分離。源流是發(fā)散的，而匯流是會聚的。匯流處于外殼和旋轉(zhuǎn)的剪切擋板之間。
感應(yīng)器使壁法向力平流輸送鹽水遠離外殼并進入靠著擋板的邊界層。鹽水中的感 應(yīng)粘度阻止其匯流，但淡水滑過。擋板上的滑道(ru皿er)平流輸送鹽水遠離軸向提取。流 經(jīng)軸向排出口的是減小鹽度的水。在離心泵周圍濃縮在罩箱(shrouding tank)中的是濃 縮鹽水。氣體和溶劑的攪動和連續(xù)的軸向提取加速了結(jié)晶化。 高剪切在鹽水中產(chǎn)生湍流旋渦，其中大的或小的每個旋渦執(zhí)行離心分離。淡水在 旋渦軸處濃縮；濃縮的固體在旋渦外圍處的罩中一起研磨。背壓和軸流泵的抽吸沿著旋渦 軸在通過整體(bulk)的匯流中平流輸送淡水。感應(yīng)器從會聚的匯流排斥旋渦的傳導(dǎo)罩。湍 流旋渦的微觀分離效應(yīng)通過離心泵、軸流泵和感應(yīng)器的增壓機制(forcingregime)聚集。
由沿著由背壓和軸向抽吸驅(qū)動的湍流旋渦的軸的聚焦的平流輸送來克服滲透壓。 湍流連同組織其的所述驅(qū)動力為整體提供有效的孔隙性，以允許淡水會聚以軸向提取，同 時鹽水按照其傳導(dǎo)性和其密度被除去。 溶劑(淡水)的軸向提取使聚集在罩箱中的鹽水多度飽和。濃縮、攪動、來自感應(yīng) 器的焦耳加熱以及溶劑和氣體的連續(xù)軸向提取在結(jié)晶化期間為碳酸鈣和硫酸結(jié)垢的成核 和次級結(jié)晶化提供有利的條件。箱壁處的冷卻裝置幫助氯化鈉的結(jié)晶化。其它鹽的濃縮鹽 水流從箱中流出。 從礦井水、泥漿或工業(yè)廢水中回收金屬在同一設(shè)備中實踐。在離心泵中的帶凹槽 的滑道捕獲金屬顆粒，且感應(yīng)器的推斥力將顆粒從凹槽沖出到外殼內(nèi)的匯流中。較輕的固 體和油徑向向外繼續(xù)前進，而金屬在擋板之下被軸向提取。 給水可為反滲透廢棄鹽水、海水、鍋爐水、工業(yè)廢水、礦井水、泥漿或來自油氣井的 所生產(chǎn)的鹽水。給水的預(yù)處理是不必要的，且高鹽度沒有問題。分離和結(jié)晶化在具有高功
5率效率的低技術(shù)設(shè)備中是連續(xù)的'


圖1示出了優(yōu)選實施方式的-離心泵包括單個葉輪。
-部分的示意性正視圖。設(shè)備是關(guān)于軸a-a對稱的。

和力。


心葉輪:
























圖2a是優(yōu)選實施方式中的離心泵的細節(jié)。 圖2b是葉輪滑道的一部分的詳細剖面。 圖3是當徑向逆流發(fā)生時外殼內(nèi)的空間的-
-部分的詳細剖面，其顯示了不同的沒
右
圖4示出了圖1所示的優(yōu)選實施方式的箱。
圖5是感應(yīng)器的優(yōu)選實施方式，雙線扁平線圈(bifilar pancakecoil)的俯視圖。 圖6a示出了本發(fā)明的可選實施方式，其中離心泵包括兩個相對的反向旋轉(zhuǎn)的離
圖6b示出了可選實施方式的箱和優(yōu)選的驅(qū)動裝置。 附圖參考數(shù)字
1- 軸向進給導(dǎo)管
2- 軸向進給口 3_進給源
4- 離心泵
5- 擋板
6- 滑道
7- 驅(qū)動裝置 8_固體收集箱
9- 軸向排出口
10- 軸向排出導(dǎo)管
11- 軸流泵
12- 離心泵的外圍
13- 箱
14- 源流
15- 匯流
16- 電流源
17- 電流變化裝置
18- 離心泵的驅(qū)動軸
19- 擋板和外殼之間的匯流的通道
20- 感應(yīng)器
21- 外殼壁
22- 固體的匯流
23- 在滑道中的凹槽內(nèi)捕獲的金屬上的推斥力
24- 旋渦軸
25-擋板上的源流 26-擋板上的淡水的匯流 27-匯流的通道中傳導(dǎo)性成分上的來自感應(yīng)器的壁法向力 28-邊界層，在此處固體徑向向內(nèi)流動 29-在用于將金屬顆粒捕獲在離心泵的源流中的滑道上的凹槽 30-用于驅(qū)動軸的鍵 31-用于從箱中提取未晶化鹽水的濃縮鹽水口 32-用于從箱中提取晶化氯化鈉和固體的晶化固體口 33-用于冷卻箱中的鹽水的冷卻套 34-氣體口 35-用于氣體口的調(diào)節(jié)裝置 36-可滑動地嚙合葉輪和箱壁的可旋轉(zhuǎn)的軸承密封件 37-驅(qū)動輪 38-可滑動地嚙合葉輪和軸向進給導(dǎo)管以及軸向排出導(dǎo)管的可旋轉(zhuǎn)的軸承密封件 39-底部葉輪，其也是外殼的一部分 40-頂部葉輪，其也是外殼的一部分 41-匯流的通道中的徑向旋渦
具體實施例方式圖1示出了用于脫鹽和用于濃縮并結(jié)晶化鹽水的優(yōu)選實施方式的一部分的示意
性剖面正視圖。此設(shè)備也適合于從鹽水中回收金屬。圖4如所示地在虛線處連接。對稱性
是關(guān)于軸a-a，所以在右邊有缺少的部分，其與圖1和圖4中所示的部分相同。 該實施方式相對于圖6所示的包括反向旋轉(zhuǎn)的離心葉輪的可選實施方式是優(yōu)選
的，因為它更簡單且不需要大密封件。哪個實施方式是實踐本發(fā)明的最佳模式將取決于在
特定應(yīng)用中所需的費用和容量。簡單性是優(yōu)選的，且圖l所示的優(yōu)選實施方式最清楚地示
出了本發(fā)明。 所謂術(shù)語"鹽水"指的是液體和傳導(dǎo)性固體的混合物，其也可包括氣體。鹽水 包括海水、源于反滲透操作的廢棄流、來自油氣井的產(chǎn)出水、金屬礦井水(metallic pit water)、泥漿、工業(yè)廢水和源于金屬精加工操作的溶劑。它還包括包含金或其它金屬的泥 漿。術(shù)語"鹽水"的意思是概括性的且范圍廣的，且沒有被限制到氯化鈉的溶液。過飽和的 溶液也包括在術(shù)語"鹽水"中。 由于從軸a-a徑向向外平流輸送流體的可旋轉(zhuǎn)的離心泵4的作用，鹽水從進給源 3通過軸向進給導(dǎo)管1，通過軸向進給口 2流入外殼21的內(nèi)部，并接著從軸a-a徑向向外進 入罩箱13中。源流14由指向箱的箭頭示出。同時，有從箱13徑向向內(nèi)并在外殼21內(nèi)朝 著軸a-a會聚的匯流15。匯流由來自進入箱的流的背壓并由軸流泵ll的抽吸引起。所述 同時的源_匯流將被稱為徑向逆流。 外殼優(yōu)選地由非傳導(dǎo)性抗腐蝕和耐用的材料例如在海水應(yīng)用中使用的各種塑料 制成。外殼在感應(yīng)器20和外殼內(nèi)部中的鹽水之間提供電介質(zhì)。 徑向逆流出現(xiàn)在擋板5之下和之上，擋板5是離心泵4的一部分并布置在外殼21內(nèi)在軸向進給口 2和軸向排出口 9之間。擋板包括在兩側(cè)上的滑道6，所述滑道配置成使得 當離心泵4旋轉(zhuǎn)時它們從軸a-a徑向向外平流輸送流體。擋板5大致垂直于通過軸向進給 口 2出來的流。在擋板5和外殼21的軸向排出口 9所在的部分之間是匯流19的通道。在 旋轉(zhuǎn)的擋板5和靜止外殼21之間的剪切在匯流19的通道中引起湍流24。在擋板5之上， 在匯流19的通道中，徑向逆流由淡水和氣體26的匯流以及鹽水25的源流組成。在擋板之 下，徑向逆流由進給鹽水14的源流和包括金屬的固體22的匯流組成。對于流的更詳細的 解釋見圖3。 匯流由擋板5之上的淡水15和擋板之下的固體22組成。固體，包括金屬，向下通 過軸向進給導(dǎo)管1并進入固體收集箱8中。固體也聚集在箱13中。見圖4。固體22的匯 流出現(xiàn)在靠著外殼和在離心泵4之下的邊界層中，并由來自箱13的再循環(huán)流和茶杯效應(yīng)引 起。見圖3。 在通道19中會聚到軸向排出口 9的匯流必須通過高湍流24并通過來自感應(yīng)器20 的電磁場，該電磁場在傳導(dǎo)性成分例如夾帶的鹽水上產(chǎn)生壁法向力27?？墒艽藠A擊的液體 將是具有低傳導(dǎo)性的水，即，具有低鹽度的淡水。 驅(qū)動軸18將離心泵連接到驅(qū)動裝置7。驅(qū)動裝置可為電機、引擎、風車或用于引 起驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)的各種其它裝置。優(yōu)選地，滑道6是彎曲的，并適合于逆著高壓平流輸送液 體。優(yōu)選地，離心泵由耐用的抗腐蝕和非傳導(dǎo)性材料構(gòu)成。這樣的材料在泵的領(lǐng)域中是公 知的。 感應(yīng)器20布置在匯流19的通道之上和軸向排出口 9周圍。感應(yīng)器通過電流時間 變化裝置(current time varying means) 17連接到電流源16。優(yōu)選地，感應(yīng)器驅(qū)動頻率在 射頻范圍內(nèi)。感應(yīng)器的傳導(dǎo)元件與外殼內(nèi)的液體電絕緣且彼此電絕緣。在匯流19的通道內(nèi) 的湍流中的傳導(dǎo)性成分上的壁法向力27由感應(yīng)器20的振蕩電磁場產(chǎn)生。所謂術(shù)語"感應(yīng) 器"指的是在導(dǎo)體中感應(yīng)電磁力的任何設(shè)備。術(shù)語"感應(yīng)器"是概括性的并包括永久磁鐵和 具有交流或直流電的線圈。對于感應(yīng)器的細節(jié)見圖5。感應(yīng)器的優(yōu)選實施方式是由Nikola Tesla發(fā)明的射頻雙線扁平線圈。見Tesla的美國專利號512， 340 (1984)。雖然線圈是已 知的，其對脫鹽的應(yīng)用是新的。 湍流旋渦在它們外周形成濃縮鹽水的罩，因為固體比水密度高且因此在湍流旋渦 中與水離心地分離。湍流渦流旋渦半徑(r)非常小，因此在旋渦內(nèi)的成分上徑向加速度(a) 高，且出現(xiàn)了根據(jù)密度的分離，因為a = v7r。本發(fā)明提供了用于在湍流旋渦被再混合在湍 流中之前使用無數(shù)湍流旋渦的微小離心分離效應(yīng)的裝置。徑向逆流的增壓機制將湍流渦流 旋渦作為毛細管通過渦核連接到淡水的相干匯流。相干性產(chǎn)生淡水的大孔隙性，同時丟棄 鹽水。增加淡水從鹽水的所述徑向逆流離心分離的效率是感應(yīng)器的分離效應(yīng)。
匯流的通道19中的旋渦24的所述離心分離的鹽水罩是高度含鹽的，因此是高傳 導(dǎo)性的，但其淡水核心的傳導(dǎo)性不如罩。當匯流通過軸向排出口9被抽吸時，由感應(yīng)器引起 的感應(yīng)電動勢根據(jù)楞次定律從通道19徑向向外排斥鹽水罩，所以當匯流繼續(xù)前進時，鹽水 罩從其淡水核心剝離。保留在通過通道19的匯流中的夾帶的鹽水由于感應(yīng)器受壁法向力 27的作用并被推向擋板5，在擋板5上它成為靠著擋板的邊界層的一部分，當擋板旋轉(zhuǎn)時， 它被徑向平流輸送出通道19。 根據(jù)本發(fā)明的沒有感應(yīng)器的級聯(lián)設(shè)備可增加分離到所期望的純度。然而，感應(yīng)器的添加是優(yōu)選的，以在單個設(shè)備中產(chǎn)生具有最低鹽度的水。感應(yīng)器20還通過經(jīng)由對整體的 焦耳加熱提供活化能有助于碳酸鈣成核和硫酸鹽結(jié)晶化。 箱13接收由離心泵徑向向外平流輸送的鹽水。背壓15集中到湍流旋渦所提供的 匯流導(dǎo)管上。這些是低壓弱點，給整體提供有效孔隙性，使得淡水以匯流滑過源流，其中淡 水由于其較低的密度而在湍流旋渦的軸處是高濃度的。滲透壓被有組織的湍流、集中的背 壓和在徑向逆流中的軸流泵ll的抽吸克服。這是與蠻力、反滲透的未集中的整體增壓不同 的方法。 在外殼的中心處的軸向排出口 9與軸向排出導(dǎo)管10相通。雖然充足的進給壓力 或離心泵背壓可驅(qū)動淡水通過軸向排出口以收集，但軸流泵11的添加是優(yōu)選的，因為它拉 伸在通道19中的旋渦軸，從而增加渦度，以提高旋渦的相干性和作為結(jié)果的整體孔隙性， 該作為結(jié)果的整體孔隙性在沒有浪費能量的情況下允許匯流。軸流泵11還對所提取的淡 水提供足夠壓頭(head)，以通過處理管以聚集在箱中。軸流泵的凈正吸入壓頭(NPSH)由 背壓15提供。很多不同的泵可用于軸流泵，包括根據(jù)本發(fā)明的外殼內(nèi)的離心泵，產(chǎn)生級聯(lián)。 具有低鹽度的水、輕油、低比重碳氫化合物例如汽油、以及選出氣體通過軸流泵以由適當?shù)?裝置處理。 通過提取水經(jīng)由軸向排出口 9而過度飽和的鹽水聚集在布置在離心泵周圍的罩
箱13中。箱與外殼的內(nèi)部相通并接收通過離心泵以源流徑向向外平流輸送的流體。源于
沉淀或結(jié)晶化的反應(yīng)產(chǎn)物，其包括氣體和水，從箱被連續(xù)提取在匯流中，因而有利于箱中的
成核和次級結(jié)晶化。從箱中流出的是氣體、晶化鹽、固體和濃縮鹽水。這些處于分離的流中
并可容易通過適當?shù)难b置轉(zhuǎn)到隨后的處理。用于所述濃縮鹽水的適當裝置包括根據(jù)本發(fā)明
的另一設(shè)備，其在級聯(lián)中使用鹽水作為通過其軸向進給口的進料。 優(yōu)選實施方式的操作 湍流在傳統(tǒng)上被視為機械能的無用劣化，不受歡迎的阻力的原因，因此除了作為 麻煩事以外不值得引起關(guān)注。當旋渦再混合時，可在湍流旋渦中出現(xiàn)的任何離心分離效應(yīng) 快速喪失。本發(fā)明將湍流旋渦組織成供應(yīng)動脈匯流的連接的毛細管，所以渦流內(nèi)的離心分 離效應(yīng)作為淡水的匯流被聚集。旋渦的相干分支網(wǎng)絡(luò)通過逆著背壓提供很多低壓弱點來對 整體提供有效的孔隙性，其驅(qū)動匯流通過旋渦。 高湍流中的渦流提供低壓梯度，在此處低密度餾分例如淡水和氣體濃縮。所述低 壓梯度曲折地與軸向排出導(dǎo)管10中的由軸流泵11的抽吸所引起的低壓相通。湍流渦流是 匯流毛細管。匯流由軸流泵11的抽吸并由來自罩箱13的背壓15推動。
鹽水高度濃縮在遠離渦流旋渦軸處，因此旋渦的外圍是高傳導(dǎo)性的，但核心不是。 通過感應(yīng)器20的離心分離和推斥將溶解的固體推離匯流19的通道而進入靠著旋轉(zhuǎn)的擋板 5的邊界層25。當匯流會聚到軸向排出口 9時，它通過從擋板5和外殼21之間的空間出來 的鹽水的離心分離、推斥和沖洗逐漸變得更淡。見圖3。 在每個渦流外圍處是離心分離的濃縮物，且相鄰的渦流在一起摩擦，產(chǎn)生離子克 服靜電排斥和粘到晶體的水分子的包絡(luò)的屏蔽效應(yīng)的高概率。濃度和渦流摩擦為成核和次 級結(jié)晶化提供有利的條件。反應(yīng)產(chǎn)物例如水和氣體落入旋渦軸中，因為它們比晶體和鹽水 密度小。當反應(yīng)產(chǎn)物被連續(xù)提取時，濃縮鹽水和成核的晶體在高湍流中在渦流外圍處摩擦。 在高度攪動下的過度飽和出現(xiàn)在罩箱13中，罩箱13布置在離心泵周圍并在水被連續(xù)提取到匯流中時接收更多鹽水的連續(xù)注入。箱中溶解的固體的濃度達到氯化鈉和其它晶體析出 的點。濃縮鹽水被提取，以用于由適當?shù)难b置處理以回收其它鹽。碳酸鈣和其它形成結(jié)垢 的鹽由于通過感應(yīng)器的焦耳加熱以及通過淡水和氣體的連續(xù)軸向提取的過度飽和而沉淀。
軸流泵11徑向向內(nèi)汲取淡水通過匯流通道19并通過軸向排出口 9，從而拉伸湍流 旋渦的軸，拉伸旋渦軸增加了渦度并維持支持整體孔隙性的毛細管網(wǎng)絡(luò)的相干性。
相當多的能量在雙線扁平線圈的電場和磁場之間振蕩，該雙線扁平線圈是感應(yīng)器 20的優(yōu)選實施方式并在圖5中顯示有更多特性。鹽水具有在半導(dǎo)體范圍內(nèi)的傳導(dǎo)性，并且 比飲水的傳導(dǎo)性大100倍，所以感應(yīng)器20的作用將是使鹽水遠離軸向排出口 9，同時允許低 鹽度水或淡水通過擋板和外殼之間的匯流19的通道。該分離效應(yīng)是由于兩種機制差動壁 法向力和差動感應(yīng)粘度。這兩者都是由于鹽水和淡水之間的傳導(dǎo)性的差異。
來自感應(yīng)器20的交變磁場在鹽水中感應(yīng)出渦流電流。根據(jù)愣次定律，導(dǎo)體例如渦 流電流環(huán)，由于感應(yīng)電流的原因而被推斥感應(yīng)器20。在匯流的通道19中夾帶的鹽水被壁 法向力27推斥而遠離外殼的壁。作為不良導(dǎo)體的淡水以及油、電介質(zhì)不被推斥。根據(jù)法拉 第法則，較高的頻率將引起較高的推斥效應(yīng)，因而引起鹽水和淡水以及油的較大的分離。在 匯流中夾帶鹽水因此巻曲遠離感應(yīng)器20并進入擋板5頂上的邊界層，在此處，其被離心泵 徑向向外平流輸送遠離軸向排出口 9。因此任何夾帶的鹽水由電磁裝置結(jié)合湍流裝置引起 以與徑向向內(nèi)會聚到軸向排出口 9的匯流偏離。圖3更詳細地示出了壁法向效應(yīng)。
湍流旋渦中的旋渦流用于放大夾帶的鹽水上的壁法向力27。遠離感應(yīng)器流入渦流 中的鹽水將被加速，且流向感應(yīng)器的鹽水將被減速。淡水將繼續(xù)其旋渦流24，而沒有被感應(yīng) 器加速或減速。對很多旋渦旋轉(zhuǎn)的凈效應(yīng)是鹽水將聚集在擋板頂部上的邊界層中，其通過 擋板的滑道被平流輸送遠離軸向排出口 。 鹽水的旋渦是具有非傳導(dǎo)性淡水的核心的螺線管導(dǎo)體。螺線管的感應(yīng)使其根據(jù)愣 次定律從擋板和外殼之間的匯流的通道19被排斥。通過鹽水罩的所述感應(yīng)排斥被剝離了 其傳導(dǎo)性鹽水罩的淡水沿著旋渦軸繼續(xù)匯流。 壁法向力27的另一原因是在鹽水中的離子上的洛侖茲力。本發(fā)明的優(yōu)點是湍流 有助于根據(jù)洛侖茲力的物理水處理。離子上的洛侖茲力是流體速度和磁場強度的函數(shù)，在 本發(fā)明中這兩者由于高湍流和來自RF雙線扁平感應(yīng)器20的強大的近場感應(yīng)而都很高。
感應(yīng)器20可具有很多不同的設(shè)計，且所有設(shè)計都包括在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。由 Tesla所公開的RF雙線扁平線圈設(shè)計是我所知道的最佳模式，但經(jīng)濟性或其它考慮因素可 能指示直流感應(yīng)器、永久磁鐵、低頻感應(yīng)器和其它設(shè)計的使用。對于所述其它感應(yīng)器，在匯 流19的通道中的高湍流和作為結(jié)果的高角速度增加了移動通過感應(yīng)器的B場的離子絡(luò)合 物上的洛侖茲力的分離效應(yīng)。鹽水速度還有助于在甚至沒有交流電的情況下感應(yīng)出渦流電 流。鹽水渦流電流由于其感應(yīng)的反向電動勢和其相反的磁場而從感應(yīng)器被推斥。
湍流提供具有低匯流速度的高角速度，使得洛侖茲力有時間在流經(jīng)匯流的通道19 期間可觀地起作用。這特別在徑向向內(nèi)的流通過漸縮噴嘴減慢的地方成立，而徑向向內(nèi)的 流通過漸縮噴嘴減慢是在所述匯流中的情況。現(xiàn)有技術(shù)認為層流，即，緩慢和非湍流的流在 根據(jù)洛侖茲力的物理水處理中是有利的，因為在淡水流中的離子的再次夾帶可能在湍流中 不能避免。在本發(fā)明中公開的相干旋渦網(wǎng)絡(luò)及其增壓機制提供管理湍流的裝置作為助手。
磁流體動力(MHD)效應(yīng)是歸因于通過電磁場的流體流的感應(yīng)的整體粘度。研究者將MHD效應(yīng)看作通過增加邊界層中的流體的粘度來減小海船上的湍流拖曳的方法。還存在 歸因于電場的電流體動力效應(yīng)。 傳導(dǎo)性成分例如整體中的鹽水由于感應(yīng)器20而變得更有粘性。腫脹的鹽水在朝 著軸向排出導(dǎo)管9擠進的會聚流中阻塞，但非傳導(dǎo)性的淡水就如河流通過木材堵塞流動一 樣滑過鹽水凝塊。MHD效應(yīng)是傳導(dǎo)性、場強和流速的函數(shù)，所有這些在本發(fā)明中都很高。
血液在其傳導(dǎo)性上像海水，且研究者發(fā)現(xiàn)，在用于磁共振成像(MRI)的6T場中，在 體內(nèi)以其通常速度流動的血液的壓力增加10%，而在10T場中，壓力增加是28X。甚至在 緩慢的血液流動時感應(yīng)粘度也相當大。 海水的傳導(dǎo)性o為4S/m(西門子/米)、相對介電常數(shù)、為81和相對滲透率 y r為大約1。在已知理論中使用這些參數(shù)，看來海水是對于頻率低于大約800MHz (射頻) 的電磁能的良好導(dǎo)體。經(jīng)驗法則(rule of thumb)是海水趨膚深度(以米為單位)=225/ f1/2。在射頻處，波長在米的數(shù)量級，因此對外殼中的鹽水的效應(yīng)是近場效應(yīng)。在10MHz時 海水趨膚深度在厘米的數(shù)量級，而在10kHz時在米的數(shù)量級。在5MHz時，趨膚深度為大約 10cm。頻率越高，通過介質(zhì)的損耗越高，因此趨膚深度越淺。高損耗對分離很好。
趨膚深度是通過導(dǎo)體的距離，在該趨膚深度，傳播的電磁波的振幅衰減到其初始 強度的37%。通過導(dǎo)體傳播的電磁波的衰減是歸因于渦流電流的功率損耗的直接結(jié)果。在 鹽水上完成的推斥工作是一個結(jié)果，而焦耳加熱是另一個。從海水的例子和趨膚深度的已 知理論中，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)清楚什么頻率驅(qū)動在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中的導(dǎo)體，以便保護 軸向排出口免受鹽水侵入。 離心泵引起濃縮鹽水和箱壁之間的剪切。攪動使用冷卻裝置33來提高熱交換。冷 卻有助于氯化鈉的結(jié)晶化。溶劑通過湍流旋渦軸并通過軸向排出口 9被連續(xù)提取出箱，從 而通過增加濃度而加速所有鹽的結(jié)晶化。晶體和沉淀物以及其它固體通過晶化固體口 32 以由適當?shù)难b置進一步處理，該適當?shù)难b置包括根據(jù)本發(fā)明的另一設(shè)備。其包含未晶化鹽 的濃縮溶液的母液，包括硝酸鹽和硫酸鹽，通過濃縮鹽水口 31 。 對于來自油氣井的所生產(chǎn)的鹽水，油和輕碳氫化合物連同淡水和氣體一起被軸向 提取，因為它們比鹽水密度小。感應(yīng)器20從作為電介質(zhì)的油中分離作為良好導(dǎo)體的鹽水， 即使在膠狀懸浮體中，且甚至在高湍流中。具有沙子和焦油的所生產(chǎn)的鹽水可被供應(yīng)到優(yōu) 選實施方式中。沙子和焦油連同濃縮鹽水一起聚集在箱中，而淡水、寶貴的碳氫化合物和氣 體流經(jīng)軸向排出口 9。油水分離出現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明的另一設(shè)備中，其使用軸向排出口的輸出 作為級聯(lián)的后續(xù)設(shè)備的進料。 圖2a示出了離心泵4的滑道的陣列的細節(jié)。該視圖是從軸向進給口 2從泵之下 朝著感應(yīng)器20向上看。螺旋形滑道6在擋板5之下和之上，且當離心泵在箭頭所示的方向 上旋轉(zhuǎn)時，流體在源流14中被滑道徑向向外平流輸送。在葉輪中心處的驅(qū)動軸18連接到 驅(qū)動裝置7并由鍵30連接到離心泵4。 圖2b示出了滑道的剖面，其示出了凹槽29。凹槽通過增加表面積并通過呈現(xiàn)垂直 于平流輸送的方向的表面來增加滑道的牽引力。凹槽還捕獲在鹽水中懸浮的金屬和其它重 餾分。金屬是高密度成分，因此它們在其流體絡(luò)合物由滑道推動時具有高慣性。當動量由 滑道施加時，液體和較輕的固體由于其低質(zhì)量而快速獲取壁法向速度，但金屬相對行動遲 緩并沿著滑道緩慢前進，直到落入凹槽中。在凹槽上的流帶走輕固體但不是金屬。結(jié)果是金屬，甚至細小顆粒，聚集在凹槽29中。 金屬是優(yōu)良的導(dǎo)體。金和銀是特別好的導(dǎo)體。來自感應(yīng)器20的感應(yīng)推斥根據(jù)愣 次定律將金屬沖出凹槽。被沖出的金屬落入出現(xiàn)在離心泵的滑道之下并由茶杯效應(yīng)引起的 固體22的匯流、優(yōu)先地平流輸送高密度成分的來自箱的再循環(huán)流中。 砂礫、沙子、粘土和其它相對非傳導(dǎo)性固體在源流14中沿著滑道繼續(xù)前進到達箱 13。 本發(fā)明提供了用于補救鹽土的裝置。這是世界上重要的未解決的問題，因為多年 的灌溉和滲透已使鹽從地下移動到表面。高鹽度殺死農(nóng)作物。這樣的土壤的泥漿可為供應(yīng) 到圖l所示的優(yōu)選實施方式的鹽水。金礦開采和從這樣的泥漿回收的其它金屬可使土壤補 救在經(jīng)濟上有利可圖。 從工業(yè)廢水和礦井水回收的金屬也可在優(yōu)先實施方式中實現(xiàn)，傳導(dǎo)性金屬聚集在 凹槽中并被感應(yīng)推斥沖出進入?yún)R流中，且聚集在泵之下。 圖3示出了外殼21內(nèi)的空間的一部分的詳細剖面。這示出了在優(yōu)選實施方式中 操作的各種流和力。擋板5位于外殼21的頂壁和底壁之間并位于感應(yīng)器20之下。擋板上 的源流25由包括擋板的離心泵4的滑道6的旋轉(zhuǎn)引起。 外殼21的底部部分上的邊界層28中的固體的匯流22由來自葉輪的再循環(huán)流壓 力引起，該葉輪將鹽水平流輸送到箱中。重固體例如金和金屬通過茶杯效應(yīng)被優(yōu)先徑向向 內(nèi)平流輸送。其它固體與源流14重新會合。葉輪滑道6上的凹槽29捕獲可能在鹽水中懸 浮的固體。感應(yīng)推斥使金屬的流23通過凹槽并進入?yún)R流22中。來自感應(yīng)器的推斥阻止金 屬的源流并將其引導(dǎo)到擋板5之下的匯流22中。 具有旋渦軸24的旋渦處于通向軸向排出口 2(未示出)的匯流的通道19中的外 殼壁21和擋板5之間。旋渦由剪切引起。由感應(yīng)器20引起的在夾帶的鹽水上的壁法向感 應(yīng)力27使旋渦軸14彎曲進擋板5的頂部上的邊界層25中。邊界層如箭頭所示被徑向向 外平流輸送。淡水的匯流26通過匯流的通道19，并通過軸流泵11 (未示出)的抽吸和來自 被離心地抽吸進入擋板5之下源流14中的罩箱13中的鹽水的背壓15被平流輸送。淡水 是相對非傳導(dǎo)性的，因此感應(yīng)推斥不影響淡水且其流是不受阻礙的。 圖4是圖1所示的優(yōu)選實施方式中的箱13的細節(jié)。虛線示出了兩個圖連接的地 方。進入箱13的鹽水的源流14引起再循環(huán)流壓力和匯流15。在離心泵4周圍限制在罩箱 13中的鹽水通過匯流中溶劑的提取被連續(xù)濃縮。匯流還通過軸流泵ll的抽吸被驅(qū)動。晶 化氯化鈉和其它固體在箱的底部通過晶化固體口 32從箱中被提取。晶化固體口 32包括用 于調(diào)節(jié)流的適當?shù)难b置。通過晶化固體口的流主要是氯化鈉，如果它是在冷卻中首先結(jié)晶 的鹽。 冷卻套33提供了幫助氯化鈉的結(jié)晶化的冷卻裝置。冷卻套優(yōu)選地充滿鹽水并與 鹽水冷卻器相通。冷卻套在湍流在其表面上循環(huán)時從箱提取熱。冷卻不使碳酸鈣溶解，因 為濃度高。 包含其它鹽例如硝酸鹽和硫酸鹽的濃縮溶液的母液流經(jīng)濃縮鹽水口 31以由適當 的裝置進一步處理。濃縮鹽水口 31包括用于調(diào)節(jié)流的適當裝置。鹽水因而可保留在箱中 以適合處理要求。進料鹽水被連續(xù)供應(yīng)到箱中，且水被連續(xù)軸向提取，因此鹽水濃縮到過度 飽和并結(jié)晶。
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連接到用于調(diào)節(jié)流的適當裝置35的氣體口 34提供了從箱中提取氣體的裝置。氣 體還在匯流15中被提取。被提取的另一結(jié)晶化的產(chǎn)物是淡水，該淡水是由于背壓和軸流泵 11的抽吸而離開箱進入?yún)R流15中的溶劑。結(jié)晶化的產(chǎn)物的提取防止進入箱的鹽水再次溶 解晶體。 滑道6將流體推到箱中，并引起逆著箱壁剪切的鹽水的旋轉(zhuǎn)，從而在箱13中產(chǎn)生 高湍流。右指示箭頭所示的背壓15將匯流推離箱。由于湍流中旋渦的存在，背壓15遭遇 整體中的弱點，這些弱點是湍流旋渦的軸，在此處有低壓梯度。湍流產(chǎn)生整體中的有效的孔 隙性。湍流增加了離子的動量，且相鄰旋渦鹽水罩的摩擦增加了用于結(jié)晶化的離子碰撞的 概率。 在啟動時，排氣口 34維持打開以排出所有氣體。當離心泵4以操作所需要的速度 旋轉(zhuǎn)時，進料通過軸向進給導(dǎo)管l被引入，且氣體流經(jīng)排氣口以從裝置內(nèi)移除大多數(shù)氣體。 一旦氣體被沖走，排氣口就被調(diào)節(jié)，使得箱中的壓力增加，從而驅(qū)動淡水的匯流。軸流泵11 的NPSH由背壓提供。 圖5示出了在優(yōu)選實施方式中和圖6所示的可選實施方式中優(yōu)選的感應(yīng)器的細 節(jié)。感應(yīng)器20的優(yōu)選實施方式是布置成與軸向排出口 9同心的雙線扁平線圈，使得通過匯 流的通道19到軸向排出口的會聚匯流必須通過來自感應(yīng)器20的振蕩的E和B場。由非傳 導(dǎo)性材料制成的外殼使感應(yīng)器與擋板和外殼壁之間的流分離。 所示的雙線扁平線圈是已知的設(shè)備。見授予Tesla的美國專利512， 340 (1984)， 其中圖2是雙線扁平線圈，該附圖通過引用被納入本說明書。雙線扁平線圈是串聯(lián)的兩個 線圈，其交叉的平行電線以扁平螺旋形纏繞在一起。電流在平行電線中在同一方向上流動。 以不同方式纏繞的其它雙線線圈具有在相鄰繞組中在相反方向上流動的電流。這些也包括 在感應(yīng)器的定義中，但不在Tesla的專利中。 在優(yōu)選實施方式中，電流從第一線圈A中向內(nèi)成螺旋形的扁平線圈的外圍處的端 子流到扁平線圈的中心，接著進入跨接電纜，且以第二線圈B開始再次從扁平線圈的中心 到外圍。第二線圈B中的電流橫靠第一線圈A向內(nèi)盤旋到扁平線圈的中心，在此處有將扁 平線圈連接到電流變化裝置17的另一端子。 在雙線扁平線圈中相鄰電線段的任何一對之間存在縱向大約相等的距離，該距離 大約是兩個線圈的合并的長度的一半。在該距離上有電壓降，因此在相鄰絕緣電線段之間 有相當大的電勢差。寄生電容允許高頻操作。優(yōu)選地，感應(yīng)器20的驅(qū)動頻率在射頻(RF) 范圍內(nèi)并等于它包括的LC振蕩器的自然角頻率，以便獲得共振條件。共振最小化阻抗，所 以輸入功率將被有效地傳輸?shù)禁}水中以引起分離和結(jié)晶化。 在RF范圍中，所有感應(yīng)將來自近場效應(yīng)，因為波長比擋板5和外殼21的間隔長。 感應(yīng)將由表現(xiàn)為位移電流的電場和表現(xiàn)為渦流電流的磁場引起。感應(yīng)對傳導(dǎo)性成分產(chǎn)生壁 法向力27，在匯流的通道19中將其推離外殼。感應(yīng)推斥將傳導(dǎo)性成分例如夾帶的鹽水驅(qū)動 到靠著限定匯流的通道19的擋板5的邊界層中，且擋板的旋轉(zhuǎn)遠離軸向排出口平流輸送邊 界層，因而在生產(chǎn)水中防止鹽水的侵入。來自感應(yīng)器20的磁場結(jié)合湍流流速還對離子產(chǎn)生 洛侖茲力，其導(dǎo)致鹽水上的壁法向力27。 Tesla提供了下面的例子來表明雙線扁平線圈設(shè)計允許高能量存儲。在其端子兩 端具有100伏電勢的1000圈的傳統(tǒng)線圈將在圈之間有0. 1伏的差異。如果繞組是雙線，則
13在圈之間有50伏的電勢。電容器中的能量存儲與電壓的平方成比例，所以在本例子中，雙 線扁平線圈將比傳統(tǒng)線圈多502/0. I2 = 250， 000倍電容。 當然，本領(lǐng)域已知的適當接地和屏蔽裝置從屬于感應(yīng)器20。所述裝置沒有示出，因 為它們對本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)是已知的。 圖6a和圖6b示出了本發(fā)明的可選實施方式，其中離心泵4包括底部葉輪39和頂 部葉輪40。圖6a在虛線處連接到圖6b，如圖所示。該可選實施方式的外殼21包括葉輪39、 40。底部葉輪39通過滑道6連接到擋板5，滑道6形成允許在擋板5之下從軸向進給口 1 流動并從軸a-a徑向出來進入箱13的螺旋形進給通道。葉輪以大約相同的速度如箭頭所 示在相反的方向上旋轉(zhuǎn)。反向旋轉(zhuǎn)引起在靠著每個葉輪的鹽水的平流輸送的邊界層之間的 剪切。剪切引起在葉輪之間的自由剪切層中的湍流和徑向旋渦41。 用于使葉輪反向旋轉(zhuǎn)的優(yōu)選裝置是通過驅(qū)動軸18和驅(qū)動裝置7轉(zhuǎn)動的驅(qū)動輪37。 用于反向旋轉(zhuǎn)的可選裝置是連接到每個葉輪的分開的電機和由齒輪或皮帶連接的單個電 機。例如，對旋葉輪在航空中是已知的。 葉輪39、40之間的空間與箱13的內(nèi)部相通。當葉輪旋轉(zhuǎn)時，葉輪和箱13的壁之
間的密封件36維持箱內(nèi)的壓力，靠著密封件滑動。葉輪與軸向排出導(dǎo)管10和軸向進給導(dǎo)
管1之間的其它軸承密封件38允許所述導(dǎo)管在葉輪旋轉(zhuǎn)時保持靜止。 在反向旋轉(zhuǎn)的葉輪39、40之間的鹽水中的是自由剪切層。在葉輪之間和箱中的湍
流很高，且湍流在剪切旋渦離心中通過比重改善鹽水與淡水的分離。剪切層中的徑向旋渦
41 了提供用于聚集在湍流渦流中的微觀分離效應(yīng)的動脈匯流導(dǎo)管，使得淡水和氣體進入暢
通的流動路徑以軸向提取。 圖6a、6b所示的可選實施方式的優(yōu)點是徑向旋渦41通過將徑向向內(nèi)的匯流路徑 變直來增強動態(tài)產(chǎn)生的整體孔隙性。在圖l所示的實施方式中，徑向向內(nèi)的流是通過螺旋 形的而不是直的線。圖6a、6b所示的可選實施方式的缺點是密封件36的必要性以維持箱 壓力和更復(fù)雜的設(shè)計。當然，箱和外殼可為連續(xù)的，以包圍兩個反向旋轉(zhuǎn)的葉輪。然而，使 用包圍的額外外殼的在葉輪上的來自剪切的額外湍流拖拽將浪費能量。
如果費用沒有異議且密封問題可被解決，則圖6a和6b所示的設(shè)備將是實踐本發(fā) 明的最佳模式，因為湍流更高且更有組織。需要較少的能量來驅(qū)動匯流，該匯流發(fā)生在底部 葉輪39的擋板5之上和頂部葉輪40之下。匯流的通道19處于比優(yōu)選實施方式中的更高 的剪切中，因為其限定的兩個表面是反向旋轉(zhuǎn)的。 擋板和頂部葉輪之間的剪切在其反向旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生徑向旋渦41，旋渦41如同輪子 中的輪輻一樣從陣列中的旋轉(zhuǎn)軸延伸并為匯流提供相干低壓梯度。軸流泵11的抽吸和來 自箱的背壓15驅(qū)動淡水通過徑向旋渦。徑向旋渦在渦流旋渦的軸處與低壓梯度相通，因此 當鹽水流經(jīng)軸向進給口 2時，存在連接的低壓梯度的相干網(wǎng)絡(luò)，其與軸流泵11相通并提供 用于從外殼連續(xù)地軸向提取淡水的裝置。 感應(yīng)器20從匯流除去鹽水，并且還從源流除去金屬，如前所述。來自感應(yīng)器的焦 耳加熱為引起結(jié)垢的碳酸鈣和硫酸鹽的沉淀提供活化能。從結(jié)晶化產(chǎn)生的二氧化碳氣體和 淡水溶劑從匯流中的溶液被連續(xù)提取，這有利于正向結(jié)晶化反應(yīng)。氣體還流經(jīng)排氣口 34。 沉淀的碳酸鈣晶體被湍流旋渦離心分離進入靠著離心葉輪的邊界層中，并被徑向向外平流 輸送到箱中。沉淀的結(jié)垢、固體和晶化鹽流經(jīng)晶化固體收集口 32，且濃縮鹽水流經(jīng)濃縮鹽水□ 31。 進一步的討論 軸流泵11僅僅是用于驅(qū)動匯流的一種裝置，且單獨的背壓15可能就足夠了。然 而，軸流泵的添加是優(yōu)選的，因為它用于拉伸旋渦軸，從而增加渦度。 根據(jù)本發(fā)明的級聯(lián)設(shè)備將提高鹽水分離。換句話說，來自軸向排出導(dǎo)管10的低鹽 度水被供應(yīng)到根據(jù)本發(fā)明的第二設(shè)備中并被進一步分離，依此類推，直到來自軸向排出導(dǎo) 管的輸出是適于飲用的。此外，從箱中通過濃縮鹽水口 31流出的濃縮鹽水可能變成后續(xù)設(shè) 備的給料，以結(jié)晶化其它鹽，例如硝酸鹽。 從泥漿提取細微的金顆粒是本發(fā)明的另一應(yīng)用。金是高傳導(dǎo)性的，所以感應(yīng)器20 將有力地推斥金，因而阻止其徑向向外流動。金還是密度非常高的，所以感應(yīng)推斥將不被進 給流克服。金將加入固體22的匯流并落入固體收集箱8中，而沙礫和其它非傳導(dǎo)性固體將 繼續(xù)前進到箱中。從工業(yè)廢水和礦井水中提取金屬也可在同一設(shè)備中完成。金屬精加工附
帶的油通過軸向排出導(dǎo)管io被軸向提取，且溶劑和非傳導(dǎo)性固體被回收在箱中。 使用用于從匯流的空間徑向向外平流輸送鹽水的裝置通過感應(yīng)器的場會聚匯流 的湍流是用于實踐本發(fā)明的最佳模式。然而，感應(yīng)器可能不是必要的，特別是在圖6a、6b所 示的實施方式中。使用有效的整體孔隙性和足夠的背壓和/或軸向抽吸來在湍流旋渦的 軸處通過低壓梯度驅(qū)動匯流，在有組織的湍流中鹽水與淡水的離心分離還可從鹽水產(chǎn)生淡 水，而不需要感應(yīng)器來保護不受夾帶的鹽水的侵入。然而，感應(yīng)器引起形成結(jié)垢的鹽的沉 淀，并增加有組織的湍流的有效性，因此包含它是優(yōu)選的。 外殼內(nèi)的徑向逆流是有利的，因為由離心進給泵發(fā)展的壓力變成驅(qū)動匯流的背 壓，且罩箱收集被離心泵平流輸送的濃縮鹽水。然而，可選方案是可能的，包括旋轉(zhuǎn)具有感 應(yīng)器并布置在箱內(nèi)的表面，且流體靜力箱壓力驅(qū)動匯流。外殼和離心泵的很多可選配置是 可能的，包括圓錐形外殼和/或泵。另一可選方案是在軸向進給進口之前使進料增壓的泵 或其它裝置。 從泥漿回收微小顆粒的金采礦業(yè)可在本發(fā)明中實踐。其在脫鹽中的使用的附帶優(yōu) 點將使本發(fā)明對脫鹽土壤是優(yōu)選的，以使其適合于再次種植食物。 對本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明顯，給出實施方式的描述，可產(chǎn)生這里提出的新概念的哪 些特定應(yīng)用。因此，意圖是本發(fā)明的范圍不限于所述特定的實施方式，這些實施方式僅僅是 本發(fā)明的例證，而沒有意圖為有限制權(quán)利要求的范圍的作用。 當鹽水污染和淡水缺乏的嚴重問題很長時間以來被很多人保留未解決時，對特定 的脫鹽領(lǐng)域中的多于普通技能的部分技術(shù)人員教導(dǎo)的后見之明不應(yīng)被承認為本發(fā)明是明 顯的或如果他們操心則他們可容易完成它的事后證據(jù)。
權(quán)利要求
一種用于將鹽水脫鹽的裝置，其包括(a)外殼，其包括中央軸向進給口和中央軸向排出口，所述軸向進給口與鹽水的源相通，且所述外殼具有內(nèi)部；(b)箱，其布置在所述外殼周圍，所述箱具有與所述外殼的所述內(nèi)部相通的內(nèi)部，且所述箱包括用于移除固體和鹽水的口；(c)可旋轉(zhuǎn)的離心泵，其布置在所述軸向進給口和所述軸向排出口之間的所述外殼的內(nèi)部中，所述離心泵包括擋板并包括滑道，所述擋板與所述外殼間隔開，從而提供會聚的匯流通道，其中，所述擋板和所述外殼之間的高剪切在朝向所述軸向排出口徑向向內(nèi)流動的流體中引起湍流；(d)驅(qū)動裝置，其連接到所述離心泵，用于使所述離心泵旋轉(zhuǎn)，從而將所述擋板之下的鹽水以發(fā)散的源流從所述軸向進給口徑向向外平流輸送到所述箱中；以及(e)徑向向內(nèi)平流輸送裝置，其用于在所述擋板之上通過所述會聚的匯流通道將流體徑向向內(nèi)平流輸送到所述軸向排出口并從所述外殼出來。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其還包括用于在所述匯流通道內(nèi)使傳導(dǎo)性成分產(chǎn)生壁法向推斥的裝置，所述壁法向推斥裝置包括布置在所述匯流通道之上并在所述軸向排出口周圍的感應(yīng)器。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述感應(yīng)器是雙線扁平線圈。
4. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述感應(yīng)器連接到以射頻振蕩的電流源。
5. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述徑向向內(nèi)平流輸送裝置裝置包括與所述軸向排出口相通并從其汲取流體的軸流泵。
6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述箱包括用于冷卻其中的鹽水的裝置。
7. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述箱包括排氣口。
8. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述用于移除固體和鹽水的口包括用于晶化固體和用于濃縮鹽水的分開的口。
9. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述離心泵包括頂部葉輪和底部葉輪，所述葉輪是同軸的、可反向旋轉(zhuǎn)的離心葉輪。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述同軸的可反向旋轉(zhuǎn)的離心葉輪是所述外殼的一部分并通過可移動的密封件連接到所述箱。
11. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述底部葉輪包括所述擋板。
12. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述驅(qū)動裝置包括在它們的外圍處嚙合所述葉輪的至少一個驅(qū)動輪。
13. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其還包括在所述軸向進給口之下的固體收集箱。
14. 一種用于將鹽水脫鹽的方法，其包括步驟將發(fā)散的源流中的鹽水從外殼中的軸向進給進口徑向向外平流輸送到布置在所述軸向進給進口周圍的罩箱中，同時將所述外殼內(nèi)的會聚的匯流中的流體徑向向內(nèi)平流輸送并通過所述外殼中的軸向進給出口，以及在所述會聚的匯流中產(chǎn)生剪切和電磁感應(yīng)。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其還包括從所述罩箱收集晶化固體的步驟。
16. 如權(quán)利要求14所述的方法，其還包括在將所述軸向排出口的輸出供應(yīng)到后續(xù)設(shè)備的軸向進給口的額外設(shè)備中重復(fù)處理的步驟。
17. 如權(quán)利要求14所述的方法，其還包括在將所述箱的輸出供應(yīng)到后續(xù)設(shè)備的軸向進給口的額外設(shè)備中重復(fù)處理的步驟。
18. —種用于從鹽水回收金屬的裝置，其包括離心泵，其包括包含多個凹槽的至少一個滑道，所述凹槽垂直于流體在所述滑道上流動的方向，所述離心泵提供用于從旋轉(zhuǎn)軸徑向向外平流輸送鹽水的裝置；用于使固體的匯流朝著所述旋轉(zhuǎn)軸并進入所述離心泵之下的固體回收箱中的裝置；以及用于通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生推斥以便將金屬沖出所述凹槽并從徑向向外的流出來并進入所述匯流中的裝置。
19. 如權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述推斥裝置包括布置在所述離心泵之上的感應(yīng)器。
20. 如權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述感應(yīng)器包括雙線扁平線圈。
21. 如權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述推斥裝置包括用于以射頻振蕩的裝置。
全文摘要
同時的源-匯流或徑向逆流由布置在外殼內(nèi)的離心泵驅(qū)動。鹽水的徑向向外的源流進入罩箱中并濃縮，而淡水的徑向向內(nèi)的匯流在泵上流回以軸向提取。軸流泵驅(qū)動匯流和軸向提取。會聚的匯流在感應(yīng)器下傳遞到軸向排出口。感應(yīng)粘度和感應(yīng)推斥阻止匯流中鹽水的通過，所以只有淡水可到達軸向排出口。形成結(jié)垢的鹽的結(jié)晶化由來自感應(yīng)器的焦耳加熱幫助。溶劑和氣體被連續(xù)軸向提取到匯流中，這有利于結(jié)晶化。氯化鈉在罩箱中被冷卻和結(jié)晶。包括其它鹽的鹽水從箱中流出以被適當?shù)难b置處理。因此，鹽水被分離成淡水、晶化鹽和濃縮鹽水。油也從鹽水中分離出。金屬回收是另一應(yīng)用，其使用茶杯效應(yīng)、感應(yīng)推斥和離心泵上的帶凹槽的滑道來從輕固體和水分離金屬。無數(shù)湍流渦流旋渦的微小離心分離效應(yīng)由離心泵和軸流泵的增壓機制合并。沿著毛細管和動脈旋渦的有組織的低壓梯度的相干網(wǎng)絡(luò)給整體提供孔隙性，使得匯流可通過源流。在包括離心泵中的反向旋轉(zhuǎn)的葉輪的實施方式中，徑向旋渦為淡水和氣體的匯流提供了動脈導(dǎo)管以軸向提取。
文檔編號B01D61/02GK101795753SQ200780100246
公開日2010年8月4日 申請日期2007年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月16日
發(fā)明者W·H·麥卡欽 申請人:麥卡欽公司