海水波浪能淡化系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107246352A(43)申请公布日2017.10.13(21)申请号201710466762.4(22)申请日2017.06.20(71)申请人曲阜师范大学地址273165山东省济宁市曲阜市静轩西路57号(72)发明人褚晓广蔡彬梁玉昊孔英李向东郭登鹏衣学涛(51)Int.Cl.F03B13/20(2006.01)C02F1/44(2006.01)C02F103/08(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称海水波浪能淡化系统(57)摘要本发明公开了一种海水波浪能淡化系统，包括两正交浮子组、曲柄联杆结构、海水淡化、压缩空气储能以及水气存储单元；两正交浮子组根据波浪方向全方位捕获波浪能，电磁离合器、锥形齿轮以及牵引齿轮协同耦合两浮子组捕获能量，并由曲柄联杆结构将牵引齿轮旋转运动转化为淡化活塞和压缩活塞的上下运动，中心浮球经电磁阀调节膨胀腔和压缩腔气压，平抑波浪能的波动功率，确保海水淡化的恒压转化。浓盐水废压能通过压缩活塞下移，转化成高压气体内能；水气存储单元存储淡水和压缩空气，调控中心浮球气压，提升压缩储能效率；本发明极大提升波浪能转化效率、反渗透膜淡化效率和使用寿命，必将推动波浪能海水淡化的真正实用化。CN107246352ACN107246352A权利要求书1/2页1.一种应用于广阔海洋的海水波浪能淡化系统，其特征包括两正交浮子组、曲柄联杆结构、海水淡化、压缩空气储能以及水气存储单元；两正交浮子组根据波浪方向全方位捕获波浪能，并经曲柄联杆结构，驱动淡化活塞上下运动，在电磁阀的配合下，进行海水吸入、海水淡化、淡水排出、浓盐水废压利用以及排出，并实时调控压缩腔和膨胀腔内气压，平抑波浪能波动功率，确保海水淡化恒压高效转化，提升反渗透膜淡化效率和使用寿命。2.根据权利要求1所述的海水波浪能淡化系统，其特征是所述两正交浮子组为两组正交设置的捕获装置Ⅰ和捕获装置Ⅱ，捕获装置包括两圆柱体浮子、浮子联杆、俯仰中轴、俯仰齿轮、锥形齿轮Ⅰ、水平联轴以及调向结构；所述圆柱体浮子为波浪能捕获单元，在海浪浮力和激荡力作用下，上下垂直运动捕获波浪能，浮子联杆和圆柱体浮子刚性连接，在圆柱体浮子作用下作俯仰运动，并经俯仰中轴、俯仰齿轮以及锥形齿轮Ⅰ作用，转化为水平联轴的旋转运动，调向结构经电磁离合器与曲柄联杆结构耦合，驱动淡化活塞上下运动，淡化和分离海水；所述调向结构包括锥形齿轮Ⅱ以及牵引齿轮，锥形齿轮Ⅱ内嵌电磁离合器Ⅱ与捕获装置Ⅰ水平联轴耦合，将捕获装置Ⅰ捕获能量传递至牵引齿轮；牵引齿轮内嵌电磁离合器Ⅰ与捕获装置Ⅱ水平联轴同轴耦合，将捕获装置Ⅱ捕获能量传递至牵引齿轮，牵引齿轮外齿为锥形结构，与锥形齿轮Ⅱ机械耦合；电磁离合器根据波浪方向改变牵引齿轮耦合的捕获装置数量；所述曲柄联杆结构上端和牵引齿轮刚性联接，下部经约束轴承和淡化活塞刚性联接，完成牵引齿轮旋转运动到淡化活塞上下运动的转化，为海水淡化提供能量支持。3.根据权利要求1所述的海水波浪能淡化系统，其特征是所述海水淡化包括淡化活塞、淡水腔以及淡化腔，所述淡化活塞为内嵌反渗透膜的圆柱体活塞，在曲柄联杆推动下分离淡水和浓盐水，纵向设置多个空心圆柱型淡化通道，将淡水送入淡水腔；所述淡水腔包括淡化活塞以及淡水腔内壁，用于存储淡化活塞下移产生的淡水，淡水腔上端设置淡水排出阀，在淡化活塞上移过程中将淡化后的淡水送入淡水存储室进行存储；所述淡化腔是海水淡化主要场所，由淡化活塞、淡化腔内壁、海水进入通道以及淡化腔底板构成，淡化活塞在曲柄联杆以及压缩空气储能共同作用下，完成海水吸入、海水淡化以及淡水排出，所述海水进入通道为圆环式柱状结构，内嵌圆环式柱状大气进出通道，海水进入通道上端设置海水进入阀Ⅰ，下端设置海水进入阀Ⅱ，控制海水进入淡化腔的流量；所述淡化腔底板为外套在大气进出通道的圆盘式固定端板，用于支撑淡化海水重量以及反渗透膜淡化压力，淡化腔底板设置圆盘式端盖，由内嵌在端板上的电磁铁控制，开启浓盐水排出通道Ⅰ，将高压浓盐水排出至膨胀腔。4.根据权利要求1所述的海水波浪能淡化系统，其特征是所述压缩空气储能包括大气进出通道、压缩活塞、压缩腔、膨胀腔以及中心浮球；所述大气进出通道为圆环式柱状结构，设置在活塞联杆运动通道的外侧，上端与大气相连，下端经大气进出阀Ⅰ和压缩腔相联，控制吸入气体流量；所述压缩活塞为耐盐腐蚀的扁平圆柱体活塞，与淡化活塞刚性联接，内嵌浓盐水排出通道Ⅱ，浓盐水排出阀Ⅰ控制浓盐水排出，压缩活塞上侧为膨胀腔，下侧为压缩腔，调控膨胀腔和压缩腔气体压力，控制反渗透膜淡化压力恒定；所述压缩腔由压缩活塞、压缩腔内壁以及压缩腔底板共同构成，压缩活塞下移，将多余波浪能转化为气体内能，气压升高直至超过中心浮球气压，单向阀Ⅰ