波浪供能脱盐设备制造技术

本发明专利技术为一种脱盐设备，包括压力响应脱盐装置、存储槽及导管装置，导管装置将该存储槽与装在沉箱中的泵相连，沉箱构成一谐振室，在其一侧有一开口接收到来的海波浪。沉箱根据来波的固有频率构成，并将这种波放大以驱动与泵相连的浮子。该泵的运转对存储槽加压以驱动盐水穿过脱盐装置，用于从中分离出可饮用水。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于以海洋中有效地提取饮用水的一种设备。随着世界人口的不断增长，长期以来人们已认识到需要新的饮用水源。这些需要导致了研制出从海洋提取淡水的多种不同的先有技术的设备。其他的努力已发掘出各种机制将波浪的流体动力能转变成可用能量。这些装置可以分成大类。一类是各种活塞式泵，它们由包含一个随浪起伏的浮子的活节连接构架来推动。然后，该系统通常锚定在海底，以期由波动的海面引发出活塞泵与其套筒之间的足够的持续相对运动，从而使活塞往复抽吸流体，由此产生一个可提取能量的压力。授于Kriegel的3，487，228号、授予Woodbridge的4，260，901号，授予Hicks的4，421，461号以及授予Hopfe的4，335，576号美国专利给出了上面概括描述的这类装置。尽管这些装置对于它们的预期目的是可以接受的，但其缺点是不能可靠地产生足够的能量来运转一个逆渗透型脱盐装置。人们还提出过另一种波能发电机，它也被锚定在海底，含有由装在谐振室内的浮子驱动的活塞式泵，该谐振室对来波(incomingwave)开放，其结构能对这种波浪起放大作用。这些类型的装置示于授予Raichlen等人的美国专利4，594，853号(也转让给本申请的受让人)中。已经证明这种装置能有效地产生能量，但讫今尚未用于和脱盐装置结合来从海水中分离出淡水。利用海浪作动力从海洋中蒸馏出淡水的努力导致提议利用波浪运动来产生部分真空，以此使淡水从海水中蒸发出来。这种类型的一种装置示于授给Carman的美国专利4，120，756号。尽管这种装置能满足它们的预期目的，但其缺点是未放大的波浪已证明不足以连续、反复地产生高度部分真空以有效地产生实用的蒸气量。设计一种有效的波能脱盐系统的努力导致提议一种活塞泵，使水通过热交换器、蒸馏器和冷凝器，该活塞在通常的活节连接套筒中被驱动并且活塞与一浮子相耦合。这种类型的一种装置示于授给Hagen的美国专利4，555，307号，尽管这种装置对其预项目的是可以接受的，但它不能提供所希望的低成本、可靠、高效且易于实际应用的脱盐机制。因此，需要一种脱盐设备，它的结构坚固，能抗多种因素(elements)，而且只依赖于与之相连的海水作为其能源。本专利技术的特点是有一个沉箱，它限定了一个谐振室，该谐振室沿来波方向开口，且其大小适于将来波放大，用于驱动一个与泵耦合的活塞。该泵对水加压以便将水存储并驱动通过一个响应压力的脱盐单元，例如一个逆渗透型装置。考虑下文中结合附图所作的描述将会明白本专利技术的其他目标和特点。附图说明图1是实现本专利技术的波浪驱动脱盐设备的示意图;以及图2是图1中包括的海水驱动泵的放大示意图。本专利技术的脱盐设备一般包括一个沉箱容器11，它在向着来波的一侧开口并装入一个由浮子15驱动的双向作用泵13。泵13通过一存储槽(一般用数字21标记)与一个预处理单元(一般用数字23标记)相连。单元23与一个两级逆渗透脱盐装置(一般用数字25标记)相连，该装置将盐水与淡水分开以分别存储于盐水槽27和淡水槽29。长期以来人们认识到海洋可作为能源。同样，人们已做出很多努力以便能在实际应用中从海洋提取淡水。然后，传统的脱盐设备所需能量非常大，以致于经常性地使用它们多少是不实际的。由于当今在各人口稠密区使干旱不断扩大的气候条件以及在干燥地区的人口爆炸，使缺水问题变得更加严重。这已经导致了水权争端甚至水的定量配给。由于许多这类缺水地区具有丰富的易于取得的海水，所以极大地需要一种运转可靠而且具有大量产生淡水能力的波浪供能脱盐装置。本专利技术的脱盐设备利用了如下事实的优点沉箱11能由一个稳定不动的混凝土容器构成，它锚定于大陆架的海底并且构造坚固以抵御风暴、潮汐波浪、飓风、以及腐蚀性海洋大气，用以防止其内部受到过量的波浪作用的直接冲击。如在授予本申请的受让人的美国专利4，594，853号中考虑到的那样，可以构成一个适当大小的谐振室以放大波浪作用或者说波浪能量，从而提供出比自由驻波情况更大的能量。在一个振动系统中发生的第一型(mode)或者说主型振动有时被称作“基型”振动。对于本专利技术，重要之点在于沉箱11应构造成具有一个在海浪基型振动下运转的内谐振室35。这样，谐振室35的截面应这样构成，使其等效直径为0.15L/Pi至L/Pi，这里L是通过开口37进入谐振室的波峰之间的长度。泵13是一个双向作用泵，它包括容器39装入与浮子15耦合的往复式活塞41。提供了一个普通的单向阀门，从而当活塞沿一个方向驱动将海水抽入室39而从另一端将其排出，反之亦然。在该最佳实施例中，存储槽21被放在高于沉箱11高度的某一高度上，例如放在小山或悬崖上，从而使通过导管45泵出的水提供了一个水头，它随后可以用于产生压力。在该最佳实施例中，整个系统是密闭的，从而可以由泵13的启动进一步加压，以维持槽21中的压力。为了本专利技术的目的，槽21和伴随的导管系统可以是密闭的，从而作为一个压力累积器提供压力积累，供单独使用或与槽的高度产生的水头联合使用。槽21的第一出口通过导管47与预调节单元23相连，第二出口通过导管51与发电机49的涡轮机相连。预调节单元的出口通过导管53与水泵54相连，而水泵54的出口与脱盐装置25的第一级(一般用数字55标记)相连。第一级55的盐水出口通过导管61与盐水槽27相连，而淡水出口与水泵63相连，水泵63的出口又通过导管69与第二级脱盐装置67相连。在盐水槽27中的流量控制器借助电导线71与第二级泵63相连。第二级脱盐装置67与淡水存储槽29相连。在操作方面，读者将会理解本专利技术的优点之一是可以在大陆架的较浅水中(例如30英尺左右)构成脱盐能源，或者沉箱11本身可以装在岩石的或混凝土的防波堤朝海一侧。沉箱本身可以由具有足够的结构整体性的钢筋混凝土构成，以抵御甚至是最大来波的损坏并对海洋环境有较强的防御能力。还将会理解到，由于将存储槽21安装在一个较高的高度，泵13将用于将海水泵到那个高度，这样便造成了一个自然水头为涡轮发电机9的运转以及通过预处理单元23的水流提供了压力。再有，在系统中保持压力允许泵13增强了压力增长能力。将会理解到，对一些安装情况，将希望只依靠压力的积累启动预处理单元23及脱盐装置25。读者还将会看到，来波将穿过开口37并在谐振室35中被放大，从而向漂浮体15加一周期性力，使活塞41往复运动，将海水泵入在一定高度的存储槽21。从涡轮发电机49流出的水可以再排回海中，或者，如果希望的话，最好是循环使用。加压水通过预处理单元以滤掉和排出可能会干扰脱盐过程的固体物及渣滓。在实践中，该单元可以包含除掉粗粒沉积的过滤器、除掉细小粒子的超细过滤器以及它们的各种组合，或者还包括实际沉淀用结构。预处理水然后被引入泵54，泵54作为压力累积器向脱盐装置25的第一级55提供加压海水。然后便可以通过逆渗透、电解、离子交换、真空蒸发、蒸馏或其他希望的手段实现水脱盐过程。由涡轮发电机49产生的电也可以用作这个脱盐装置25的一个能源，这一点对于内行人来说是显然的。从第一级55排出的盐水将存储于盐水槽27供下一步生产过程使用，或者直接排放到海洋中。从第一级55取出的淡水被送到压力累积器63提高其压力，以便被引入到第二级67。然后，最终产生存储于淡水槽29，供其本文档来自技高网...

【技术保护点】
放置在波动海水体中的一个波浪供能脱盐设备，包括：由垂直壁装置构成的用于放入海中的沉箱，它构成了一个腔室，其开口面向波浪传输方向供海波浪流过；在所述脱室内的一个浮子；与所述浮子相连并由该浮子驱动的水压泵，它带有一个入口和出口；一个供水导管从所述腔室通到所述入口，以向入口内供给海水；一个积水槽用于存储水，以将水压提高到选定压力，它带有一个槽入口和第一与第二槽出口；水脱盐手段，其运转过程中的响应一个预先确定的高于所述选定压力的水压，以从海水中分离出可饮用水与所述槽的第一出口相连的涡轮发电机，其运转响应所述选定压力以发电；一个压力累积器，其运转将流过的水的水压从所述选定压力提高到所述预先确定的压力；一个电动马达驱动地与所述压力累积器相连，并与所述涡轮发电机相连以驱动所述发电机；以及导管装置，将所述泵的所述出口与进入所述槽的所述槽入口相连，将所述槽第二出口与所述涡轮发电机、压力累积器及所述脱盐装置相连，以使所述泵将水泵入所述水槽，使其水压提高到选定压力，并使达到所述选定压力的水去驱动所述涡轮发电机，使其驱动所述压力累积器以将流过的海水的压力从所述选定压力提高到所述预先确定的压力，从而使脱盐装置运转，以产生可饮用水。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：萨尔基仲，弗兰克HY吴，昌芬柴，
申请(专利权)人：海洋资源工程公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]