利用风能从空气中取水的装置.pdf

本发明提供了一种利用风能从空气中取水的装置，包括机架，机架的上部竖直安装有传动轴，传动轴上安装有下边为圆环状的无动力风机，下边安装有环形齿轮座，环形齿轮座上安装有齿圈，机架上安装有抽水抽气两用泵，抽水抽气两用泵的第一转轴上安装有第一齿轮，第一齿轮与齿圈啮合，机架内设有用来将气态水转变成液态水的蜂窝状的吸水模块，吸水模块内嵌入有至少一个带有若干小孔的吸水管道，吸水管道通过第一管道与抽水抽气两用泵的吸入口连接，抽水抽气两用泵的排出口连接有出水管道。该装置通过风能驱动无动力风机旋转驱使空气通过吸水模块，吸水模块将空气中的气态水转变成液态水，由抽水抽气两用泵将液态水吸出，缓解了水资源短缺的现状。

1、  一种利用风能从空气中取水的装置，其特征在于，包括机架(14)，所述机架(14)的上部竖直安装有传动轴(9)，所述传动轴(9)上安装有下边(301)为圆环状的无动力风机(3)，所述下边(301)安装有环形齿轮座(5)，所述环形齿轮座(5)上安装有齿圈(6)，所述机架(14)上安装有抽水抽气两用泵(17)，所述抽水抽气两用泵(17)的第一转轴(19)上安装有第一齿轮(25)，所述第一齿轮(25)与所述齿圈(6)啮合，所述机架(14)内设有用来将气态水转变成液态水的蜂窝状的吸水模块(13)，所述吸水模块(13)内嵌入有至少一个带有若干小孔(22)的吸水管道(12)，所述吸水管道(12)通过第一管道(15)与所述抽水抽气两用泵(17)的吸入口连接，所述抽水抽气两用泵(17)的排出口连接有出水管道(16)。

2、  根据权利要求1所述的利用风能从空气中取水的装置，其特征在于，所述吸水模块(13)由多功能碳、火山岩和泥炭中的任意两种或两种以上制成。

3、  根据权利要求2所述的利用风能从空气中取水的装置，其特征在于，所述机架(14)的四个侧面均设有通气口(20)。

4、  根据权利要求3所述的利用风能从空气中取水的装置，其特征在于，所述传动轴(9)上还安装有第一叶轮(1)，且所述第一叶轮(1)位于所述无动力风机(3)的正上方。

5、  根据权利要求4所述的利用风能从空气中取水的装置，其特征在于，还包括安装在所述机架(14)上的电动机(23)，所述电动机(23)的第二转轴(21)上安装有第二齿轮(26)，所述第二齿轮(26)与所述齿圈(6)啮合。

6、  根据权利要求5所述的利用风能从空气中取水的装置，其特征在于，还包括第二叶轮(4)，所述第二叶轮(4)的一端固定在所述传动轴(9)上，其另一端与所述齿轮座(5)连接。

7、  根据权利要求6所述的利用风能从空气中取水的装置，其特征在于，所述无动力风机(3)内设有若干个均匀分布的固定支架(24)，每个所述固定支架(24)的一端与所述无动力风机(3)的下边(301)连接，其另一端与套在所述传动轴(9)上的固定套(2b)连接，所述固定支架(24)位于所述第二叶轮(4)的上方。

8、  根据权利要求1至7任意一项所述的利用风能从空气中取水的装置，其特征在于，所述滚动连接装置包括轴承座(8)和轴承(70，71)，所述轴承座(8)安装于所述机架(14)顶部的正中央，所述轴承(70，71)，均安装于所述轴承座(8)内且相互之间有间隔，所述传动轴(9)与所述轴承(70，71)连接。

利用风能从空气中取水的装置
技术领域
本发明涉及风能利用技术领域，尤其涉及一种利用风能从空气中取水的装置。
背景技术
水是一切生命必不可少的物质，但地球上只有0.26％的水是适合饮用的，随着水资源的短缺日益严重，在一些国家和地区由于淡水资源的匮乏已经开始严重影响人们的日常生活和经济的发展。到2020年，全球每平方千米的每年用水量为9000立方千米，但所能采用的水只有6500立方千米，同时我国长期面临干旱缺水和水环境恶化这两大问题的困扰，全国668座城市有400多座缺水，2000多万人口饮用水困难，并被列为13个贫水国家之一。而且水源匮乏地区输水距离过长，管道及养护费用极高，海水淡化等造水成本也是居高不下。但是大气中所含水份的总质量达13万亿吨，并且这些水基本都是淡水。因此，如何将大气中的气态水转变成液态水以缓解水资源短缺的现状是目前亟待解决的全球性问题。
发明内容
本发明提供一种利用风能从空气中取水的装置，以实现利用自然能将大气中的气态水转变成液态水，从而缓解水资源短缺的现状。
为达到上述目的，本发明提供了一种利用风能从空气中取水的装置，包括：机架，所述机架的上部竖直安装有传动轴，所述传动轴上安装有下边为圆环状的无动力风机，所述下边安装有环形齿轮座，所述环形齿轮座上安装有齿圈，所述机架上安装有抽水抽气两用泵，所述抽水抽气两用泵的第一转轴上安装有第一齿轮，所述第一齿轮与所述齿圈啮合，所述机架内设有用来将气态水转变成液态水的蜂窝状的吸水模块，所述吸水模块由多功能碳、火山岩和泥炭组成，所述吸水模块内嵌入有至少一个带有若干小孔的吸水管道，所述吸水管道通过第一管道与所述抽水抽气两用泵的吸入口连接，所述抽水抽气两用泵的排出口连接有出水管道。
本发明的利用风能从空气中取水的装置，所述吸水模块由多功能碳、火山岩和泥炭中的任意两种或两种以上制成。
本发明的利用风能从空气中取水的装置，所述机架的四个侧面均设有通气口。
本发明的利用风能从空气中取水的装置，所述传动轴上还安装有第一叶轮，且所述第一叶轮位于所述无动力风机的正上方。
本发明的利用风能从空气中取水的装置，还包括安装在所述机架上的电动机，所述电动机的第二转轴上安装有第二齿轮，所述第二齿轮与所述齿圈啮合。
本发明的利用风能从空气中取水的装置，还包括第二叶轮，所述第二叶轮的一端固定在所述传动轴上，其另一端与所述齿轮座连接。
本发明的利用风能从空气中取水的装置，所述无动力风机内设有若干个均匀分布的固定支架，每个所述固定支架的一端与所述无动力风机的下边连接，其另一端与套在所述传动轴上的固定套连接，所述固定支架位于所述第二叶轮的上方。
本发明的利用风能从空气中取水的装置，所述滚动连接装置包括轴承座和轴承，所述轴承座安装于所述机架顶部的正中央，所述轴承，均安装于所述轴承座内且相互之间有间隔，所述传动轴与所述轴承连接。
本发明的利用风能从空气中取水的装置通过风能驱动无动力风机旋转驱使空气通过吸水模块，从而利用其吸水模块将空气中的气态水转变成液态水，然后通过无动力风机带动抽水抽气两用泵将液态水吸取出来，实现了将空气中的气态水转变成液态水，供人们利用，从而缓解了水资源短缺的现状。
附图说明
图1为本发明的利用风能从空气中取水的装置的外观视图；
图2为本发明的利用风能从空气中取水的装置的主视剖视图；
图3为本发明的利用风能从空气中取水的装置的吸水模块的剖视图；
图4为本发明的利用风能从空气中取水的装置的吸水管道的局部放大视图；
图5为图4的剖视图；
图6为图2的A处放大视图；
图7为图2的B处放大视图；
图8为图2的C处放大视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述：
参考图1和图2，本发明的利用风能从空气中取水的装置包括机架14和无动力风机3。参考图1，机架14顶部中央竖直安装有传动轴9，传动轴9通过滚动连接装置与机架14连接。如图6所示，该滚动连接装置包括轴承70、轴承71和轴承座8，轴承座8固定在机架14顶部中央，轴承70、轴承71分别安装在轴承座8内，且轴承71通过安装在传动轴9的底端的挡环11定位在轴承座8内。传动轴9上安装有下边301为圆环状的无动力风机3，且传动轴9从无动力风机3的顶部中央上设置的固定套2a中伸出，为了进一步增强无动力风机3的动能，传动轴9伸出固定套2a的部分上还安装有第一叶轮1，第一叶轮1位于无动力风机3的上方。第一叶轮1和无动力风机3是整个利用风能从空气中取水的装置的主要动力源，在无动力风机3内设有若干个均匀分布的固定支架24，每个固定支架24的一端与无动力风机3的下边301连接，其另一端与套在传动轴9上的固定套2b连接。无动力风机3内还设有1个第二叶轮4，第二叶轮4位于固定支架24的下方且其一端固定在传动轴9上，其另一端与齿轮座5连接，当无动力风机3转动时，带动传动轴9转动，进而带动第二叶轮4转动，从而增强了无动力风机3内的抽气效果。此外，为了增大通气效果，机架14的四个侧面均设有通风口20。
参考图2和图7，在无动力风机3下边301的内壁上的安装有环形的齿轮座5，齿轮座5与第二叶轮4固定连接，在齿轮座5上安装有环形的齿圈6。机架14内安装有抽水抽气两用泵17，该抽水抽气两用泵17的第一转轴19伸出机架14顶部，第一转轴19上安装有第一齿轮25，第一齿轮25与齿圈6啮合。抽水抽气两用泵17的出口171与出水管道16连接，出水管道16的另一端从机架14内伸出，抽水抽气两用泵17的入口170与第一管道15的一端密封连接。在机架14内部安装有用来将气态水转变成液态水的吸水模块13，结合图3所示，吸水模块13内插入有若干个吸水管道12，结合图4和图5所示，吸水管道12插入吸水模块13的部分带有若干小孔22以便于抽取吸水模块13内的液态水，第一管道15的另一端分别与插入吸水模块13的若干个吸水管道12的出水端连接。
参考图2和图3，吸水模块13为蜂窝状结构，其吸水材料主要由多功能碳(主要成分为碳)、火山岩(成分包括SiO₂含量50～70％、CaO含量5～10％、Fe₂O₃含量5～10％、AI₂O₃含量15～20％)、泥炭(主要成分包括有机质含量50-85％、其中有机质中腐植酸含量20～40％)按一定配比制成。其中，吸水模块13的吸水原理为：吸水材料首先通过分子间的作用力来吸收水分子，当分子间的作用力吸收的水分子达到吸水材料饱和吸水容量以后，通过水分子和水分子间的凝聚力把水分子吸附于吸水材料，水分子凝聚成水滴，随着机械或重力作用排出系统之外，水滴被排出，吸水材料不断地把水分子凝聚在其周围不断形成水滴，又被排出，这种过程不断重复进行。实验证明由多功能碳、火山岩和泥炭制成的蜂窝状结构的吸水模块的吸水效果较好，而且成本不高。
上述各吸水材料中火山岩和泥炭可以在市场上购买，而多功能碳，则可采取如下加工工艺获得：将制碳材料(如竹子)切成一定形态，体积大小1～100立方厘米，放入高温碳化炉碳化(温度200～250℃，升温速度为5～20℃/min，旋转速度1至10圈/h，保留时间1～11小时)，用60目以下筛子过筛，清洗、过滤、晾干成品。其碳含量超过80％以上，表面积为200～1000m²/g，硬度为1～20(三浦式木碳硬度计)。而吸水模块的制作工艺如下所示：将多功能碳、火山岩和泥炭这些原材料按重量比为4∶2∶4，或1∶6∶3，或2∶0∶8，或0∶1∶9，或8∶2∶0配制好后，用60目以上筛子过筛，将过筛后的细料用粘合剂(如动物胶)粘合成所需形态(如蜂窝状)，其中，成型后的吸水模块的容重为0.3～1.0，空隙率为70～90％，吸水率为50％以上，抗压强度为20～40MPa。
参考图1和图8，为了提高利用风能从空气中取水的装置的稳定性，机架14内安装有电动机23，电动机23的第二转轴21伸出机架14顶部，第二转轴21上安装有第二齿轮26，第二齿轮26与齿圈6啮合，当无风时可通过电动机23带动齿圈6，再由齿圈6带动无动力风机3和抽水抽气两用泵17工作。
当有风时，风力带动固定于传动轴9上的无动力风机3和第一叶轮1同步旋转，齿圈6随之转动，进而带动与齿圈6啮合的第一齿轮25转动，第一齿轮25再带动第一转轴19转动，从而使抽水抽气两用泵17工作，与此同时空气在无动力风机3转动的驱动下通过吸水模块13，若此时吸水模块13中蓄积有液态水，则在抽水抽气两用泵17的抽吸下，吸水模块13中的液态水就会依次经过吸水管道12、第一管道15、抽水抽气两用泵17，最终从出水管道16流出。
本发明的利用风能从空气中取水的装置通过风能驱动第一叶轮和无动力风机同步旋转驱使空气通过吸水模块，从而利用其吸水模块将空气中的气态水转变成液态水，然后通过无动力风机带动抽水抽气两用泵将液态水吸取出来，实现了将空气中的气态水转变成液态水，供人们利用，从而缓解了水资源短缺的现状。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。