技术领域

本发明涉及一种太阳能淡水收集水压供热塔，属于淡水收集设备技术领域。

背景技术

随着人们对于资源的过度开发和使用使水资源越来越匮乏，土地沙漠化的现象越来越严重，但是人类对于淡水的需求量却越来越大。对于沙漠地区和海边没有淡水水源的地方，淡水资源十分地稀缺，如何收集淡水成了一个重要的问题。现有的很多集水技术如海水淡化和光热蒸发，海水淡化一般是使用蒸馏法，反渗透法和电渗析法三种方法获取淡水都是十分消耗能源且复杂的方法。对于蒸馏方法和电渗透析法都是十分消耗能源的制取淡水的方法，并且相较所制取的淡水和消耗掉的能源是很不合理的方法。而在沙漠中就更不可能运用蒸馏法等的制造淡水方法制取淡水，在沙漠之类的干旱地区一般通过高价的长途运输淡水的方式来提供日常所需的淡水，或者通过地下深挖打井取水的方式获得淡水，这种方式不仅消耗资源还很难获取到淡水。

空气中含有大量的水分，即使在沙漠里，空气中仍含有可利用的水分。在以色列内盖夫沙漠中，空气的年平均相对湿度是64%，相当于每立方米空气中含有11．5毫升水（百度百科空气中取水）。随着温度的升高，饱和水汽压显著增大。空气温度的变化，对蒸发和凝结有重要影响。对于压力而言，当空气中的水蒸汽分压力超过该温度和压力状态下的饱和水蒸汽分压力，那么就会产生凝结。例如空压机会不断出水。利用水压力对空气进行压缩，空气能同时受到各个方向的压力，保证出水量，出水的同时，会是释放蒸发热；整个装置基本没有复杂的结构，操作简单，对场地、操作人员都无太高要求，能够调整压力大小以适应不同的环境。采用太阳能电池板节约能源降低环境资源的消耗。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是由传送带、气包、密闭储水箱、电机、压力传感器、压力显示屏、太阳能电池板构成一种利用水压力制备淡水的装置，该装置利用压力使空气出水的新型制水方法，把水压力作为压力源；把水压力作为压力源；装有空气的气包放置在传送带上，传送带将气包带入有一定水位高度的密闭储水箱中，利用水产生的水压力对软质气包内的空气进行挤压，使空气中的水蒸气液化渗出并释放蒸发热，压出的水储存在密闭储水箱中。电机解决驱动传送带的问题，传送带解决输送气包的问题，压力传感器和压力显示屏解决水压力的检测及可视化问题。该种淡水收集装置操作简单、节能安全，同时还可以提供共热，优于传统的淡水收集装置。

本发明采用的技术方案是一种太阳能淡水收集水压供热塔，包括传送带、电机、密闭储水箱、气包、气泵、单片机、开关、压力传感器、太阳能电池板、压力显示屏；传送带由电机驱动；电机、压力传感器和压力显示屏与单片机连接；电机、开关、压力传感器和压力显示屏、气泵与换气管连接；压力传感器和压力显示屏连接便于观测和调整水位便于观测和调整水位；新鲜空气装满在气包中，布置在密闭储水箱内的传送带把装满空气的气包从密闭储水箱内的水面向下传送，随着气包所处的深度增加，气包所受到水压力逐渐增加，使包内的空气受压后渗出淡水，通过压力阀控泄水孔排出，随后传送带将压缩过的气包带出密闭储水箱水面并由换气管对气包内的空气进行换气，即完成集水操作；单片机控制电机的转速来改变传送带的速度，同时，传送带在开始运动后单片机控制电机间断性工作，目的是使传送带上的气包在密闭储水箱内不同水深的位置有相应的停留时间，具体停留时间长短根据实际操作中空气的出水率大小而定，以保证空气充分受压，达到最大出水率。

进一步传送带的运动轨迹从密闭储水箱顶端的一内侧向下，一直运动到密闭储水箱的底部，通过底部后沿密闭储水箱另一内侧向上，到达密闭储水箱水平面上进行充气，以密闭储水箱中心线为轴，传送带在水面上左侧的运动轨迹和右侧对称；传送带通过传送带轴承实现运动。

进一步电机安装于传送带履带的下方，安装方向与传送带的运动方向垂直，电机与传送带之间通过传送带轴承传动，开关控制电机工作状态，也就是控制整个装置的运行与否。

进一步的，密闭储水箱为水塔内腔，塔内水深不少于65m，其具体深度能够保证水箱内的水能产生的压力为各种空气不同空气湿度时所需的水压力，密闭储水箱内具体水面高度根据（按照近似公式h=（100-t）/0.032可知,大约每升高1000米,沸点降3度。现在计算50Km高度气体产生的压强这个压强计算跟大气层的计算方法不一样，这是一个均值，取海拔为零的地方算海拔为0处1000米大气产生的压强为:P=ƿgv/s）密闭储水箱的内部底端安装有压力传感器，用于检测密闭储水箱底部的水压力，即最大水压力，也可进一步确定水面高度，压力显示器安装于密闭储水箱外侧便于工作人员观测的位置；密闭储水箱设有排水管和进水管，使用者可根据水面高度调整密闭储水箱内的最大水压力以适应不同空气湿度时所需的压力；密闭储水箱内外壁安装有与传送带运动轨迹重合的轨道，其作用是固定传送带并使传送带按照固定轨迹运动。

进一步气包为内含弹性钢丝柔性材料制成；气包为内含弹性钢丝柔性材料制成；气包两端设置有换气孔，换气孔由钢圈固定便于换气，钢圈外围安装有密闭橡胶圈给气包提供密闭不透气环境，气孔外侧安装硬质复位弹簧扣压式密封盖并与密封盖伸缩支架连接便于在气包压缩时进行收缩，密封盖伸缩支架的两侧装有固定支架，固定支架将气孔和伸缩支架固定，便于换气；扣压式密封盖通过硬质复位弹簧施加一个压力，密封住气包的换气孔，防止扣压式密封盖因水压被打开；气包外安装有换气管用于在扒开扣压式密封盖之后通过换气管对气包进行换气；气包底端安装有压力阀控泄水孔，如果压力增大并到一定值则会将水压入水箱内；密闭储水箱外部用于安装太阳能电池板提供装置运行时所需的电力，气包上设有一个卡扣，用于将气包固定在传送带上。

进一步传送带上的气包露出水面运行至接近顶端时，换气管的端头对回弹扣压式密封盖施加一个剪切力，将回弹扣压式密封盖向下扒开，露出换气孔，气泵通过换气管进行强制换气，充入新鲜空气，传送带上的气包继续运行至顶端，换气管的端头离开回弹扣压式密封盖，回弹扣压式密封盖向上回弹至原来位置，对换气孔进行重新密封。

进一步气泵为现有装置，独立工作，安装在换气管上，在不需要气泵通过换气管进行换气的时候，气泵可从阀口上取下，且阀口处于关闭状态；在需要气泵通过换气管进行换气的时候和阀口连接，且阀口处于打开状态；

进一步压力阀控泄水孔由限压阀和泄水孔构成，其中限压阀为现有产品，当压力超过规定值，阀门开启，小于规定值，阀门关闭。

进一步如果条件不适合建造高塔，可以采用挖掘深井的方式来实现。

进一步，淡水通过输水管12输出。

在该装置的系统电路图中，XTAL1，XTAL2，相接的电路为单片机工作所必须的起震电路。RST相接的是单片机开关，可通过按键控制整个电路的开关。LCD1为压力显示屏，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。用于显示压力传感器的数值。U3为电机驱动模块L278，起到放大电流的作用，单片机电流过小不能驱动电机所以需要电机驱动模块放大电流，驱动电机。与驱动模块相接的电机，单片机通过输出PWM波来控制电机。单片机6的型号是AT89C51。

压力传感器由弹性元件和电阻应变片组成。当弹性元件受到压力时，其表面发生应变，粘贴在弹性元件表面得电阻应变片的电阻值将随着弹性元件的应变面而相应变化，通过测量电阻应变片的阻值变化，可以用来检测水的压力大小。

电路说明：该太阳能淡水收集水压供热塔，单片机通过控制电机来驱动传送带，气包安放在传送带上，传送带将气包传送至密闭储水箱中，随着气包不断下降，所受到的水压力越来越大，软质气包中的空气受压而渗出水并释放蒸发热。渗出的水储存在水池中。压力传感器用于测量水压，并将测得的水压显示在液晶显示屏上，便于的最大水压力实时监测与调整；单片机6的型号是：AT89C51。

一种太阳能淡水收集水压供热塔，其控制方法如以下步骤：

步骤1.向密闭储水箱内注入一定量的水，注水量根据所渗出水时所需的压力大小和密闭储水箱底部的压力传感器测得的水压力大小而定。

步骤2.将需要压缩的气包提前充满空气，装填空气量以填满整个气包为准，之后连接上气泵。

步骤3成相应操作后启动装置总开关，传送带又开始运动。在传送带打开之后随着转速的增加水压增大，当水压达到一定程度后气包受到挤压，渗出水并释放蒸发热。

步骤4.渗出的水在气包底部，因为水压的压力被挤压从泄水孔挤进密闭储水箱中。

步骤5.一直开启传送带重复步骤3和步骤4即可一直储水，并在需要用水时打开出水口使用便可。

本发明的工作原理是：为解决现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是由传送带、气包、密闭储水箱、电机、压力传感器、压力显示屏、太阳能电池板构成一种利用水压力制备淡水的装置，该装置利用压力使空气出水的新型制水方法，把水压力作为压力源；把水压力作为压力源；装有空气的气包放置在传送带上，传送带将气包带入有一定水位高度的密闭储水箱中，利用水产生的水压力对软质弹性气包内的空气进行挤压，使空气中的水蒸气液化渗出并释放蒸发热，压出的水储存在密闭储水箱中。电机解决驱动传送带的问题，传送带解决输送气包的问题，压力传感器和压力显示屏解决水压力的检测及可视化问题。该种淡水收集装置操作简单、节能安全，优于传统的淡水收集装置。

与传统技术相比，本发明的有益效果是：1、淡水收集过程中避免了大量不必要的能源损耗，不需要大量的加热的蒸馏法制取淡水；2、在制水过程中不需要使用到高科技术的半透膜等降低了装置的费用加大了装置的便利性；3、整套装置耗电的只有2个电机用，采用太阳能电池板供电，对于环境保护和节能非常的有益降低了淡水制取成本；4、淡水制取过程简单有效，降低了机械操作的危险性；5、利用自然力量制取淡水，实现节能减排；6、气包受到的水压力不是单纯来自一个方向，而是多个方向的水压力同时作用到气包上，空气能够充分受压增大出水率；7、利用水蒸气释放的蒸发热通过输出的淡水实现供热。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2-4为本发明的传送带局部结构示意图；

图5为本发明的系统电路图；

图6为本发明的传送带局部结构示意图；

图中各个标号为：1-传送带；2-电机；3-密闭储水箱；401-气包；402-回弹扣压式密封盖；403-密封盖伸缩支架；404-换气孔；405-压力阀控泄水孔；406-密封橡胶圈；407-硬质复位弹簧；408-固定支架；5-气泵；6-单片机；7-开关；8-压力传感器；9-太阳能电池板；10-压力显示屏；11-换气管；12-输水管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

请参阅图1，本发明采用的技术方案是一种太阳能淡水收集水压供热塔，包括传送带、电机、密闭储水箱、气包、气泵、单片机、开关、压力传感器、太阳能电池板、压力显示屏；传送带由电机驱动；电机、压力传感器和压力显示屏与单片机连接；电机、开关、压力传感器和压力显示屏、气泵与换气管连接；压力传感器和压力显示屏连接便于观测和调整水位便于观测和调整水位；新鲜空气装满在气包中，布置在密闭储水箱内的传送带把装满空气的气包从密闭储水箱内的水面向下传送，随着气包所处的深度增加，气包所受到水压力逐渐增加，使包内的空气受压后渗出淡水，通过压力阀控泄水孔排出，随后传送带将压缩过的气包带出密闭储水箱水面并通过换气管将密封盖打开，换气管通过气泵对气包内的空气进行换气，即完成集水操作；单片机控制电机的转速来改变传送带的速度，同时，传送带在开始运动后单片机控制电机间断性工作，目的是使传送带上的气包在密闭储水箱内不同水深的位置有相应的停留时间，具体停留时间长短根据实际操作中空气的出水率大小而定，以保证空气充分受压，达到最大出水率。

传送带的运动轨迹从密闭储水箱顶端的一内侧向下，一直运动到密闭储水箱的底部，通过底部后沿密闭储水箱另一内侧向上，到达密闭储水箱水平面上进行充气，以密闭储水箱中心线为轴，传送带在水面上左侧的运动轨迹和右侧对称；传送带通过传送带轴承实现运动。

参见图4，电机安装于传送带履带的下方，安装方向与传送带的运动方向垂直，电机与传送带之间通过传送带轴承传动，开关控制电机工作状态，也就是控制整个装置的运行与否。

密闭储水箱为水塔内腔，塔内水深不少于65m，其具体深度能够保证水池内的水能产生各种空气不同空气湿度时所需的最大水压力，密闭储水箱内具体水面高度根据（按照近似公式h=（100-t）/0.032可知大约每升高1000米,沸点降3度,反过来算。现在计算50Km高度气体产生的压强这个压强计算跟大气层的计算方法不一样，这是一个均值，取海拔为零的地方算海拔为0处1000米大气产生的压强用公式P=ƿgv/s)可确定；密闭储水箱的内部底端安装有压力传感器，用于检测密闭储水箱底部的水压力，即最大水压力，也可进一步确定水面高度，压力显示器安装于密闭储水箱外侧便于工作人员观测的位置；密闭储水箱设有排水管和进水管，使用者可根据水面高度调整密闭储水箱内的最大水压力以适应不同空气湿度时所需的压力；密闭储水箱内外壁安装有与传送带运动轨迹重合的轨道，其作用是固定传送带并使传送带按照固定轨迹运动。

气包为内含弹性钢丝柔性材料制成；气包两端设置有换气孔，换气孔由钢圈固定便于换气，钢圈外围安装有密闭橡胶圈给气包提供密闭不透气环境，气孔外侧安装硬质复位弹簧扣压式密封盖并与密封盖伸缩支架连接便于在气包压缩时进行收缩，密封盖伸缩支架的两侧装有固定支架，固定支架将气孔和伸缩支架固定，便于换气；密封盖通过硬质复位弹簧与气包外侧连接防止扣压式密封盖因水压被打开；气包外安装有换气管便于在压力减小并且弹回原状时扒开扣压式密封盖并通过换气管对气包进行换气；气包（4）底端安装有压力阀控泄水孔，如果压力增大并到一定值则会将水压入水箱内；密闭储水箱外部用于安装太阳能电池板提供装置运行时所需的电力，气包上设有一个卡扣，用于将气包固定在传送带上。

参见图2，传送带上的气包露出水面运行至接近顶端时，换气管的端头对回弹扣压式密封盖施加一个剪切力，将回弹扣压式密封盖向下扒开，露出换气孔，气泵通过换气管进行强制换气，充入新鲜空气，传送带上的气包继续运行至顶端，换气管的端头离开回弹扣压式密封盖，回弹扣压式密封盖向上回弹至原来位置，对换气孔进行重新密封。

气泵为现有装置，独立工作，安装在换气管上，在不需要气泵通过换气管进行换气的时候，气泵可从阀口上取下，且阀口处于关闭状态；在需要气泵通过换气管进行换气的时候和阀口连接，且阀口处于打开状态；

压力阀控泄水孔由限压阀和泄水孔构成，其中限压阀为现有产品，当压力超过规定值，阀门开启，小于规定值，阀门关闭。

淡水通过输水管12输出。

单片机的型号是：AT89C51。

请参阅图1和图6，通过导管连接的气泵和气包固定在传送带的卡槽上。

请参阅图2、图3、图4，气包两端设置有换气孔，换气孔由钢圈固定并在钢圈上下两端装有弹性小球维持密闭性，钢圈外围安装有密闭橡胶圈，气孔外侧安装硬质复位弹簧和扣压式密封盖并与密封盖伸缩支架连接，密封盖伸缩支架的两侧装有固定支架，固定支架将气孔和伸缩支架固定；密封盖通过硬质复位弹簧与气包外侧连接，气包外安装有换气管，利用换气管将扣压式密封盖扒下通过换气管对气包进行换气。

请参阅图5，在该装置的系统电路图中，XTAL1，XTAL2，相接的电路为单片机6工作所必须的起震电路。RST相接的是单片机开关，可通过按键控制整个电路的开关。LCD1为压力显示屏，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。用于显示压力传感器的数值。U3为电机驱动模块L278，起到放大电流的作用，单片机电流过小不能驱动电机所以需要电机驱动模块放大电流，驱动电机。与驱动模块相接的电机，单片机通过输出PWM波来控制电机。

压力传感器由弹性元件和电阻应变片组成。当弹性元件受到压力时，其表面发生应变，粘贴在弹性元件表面得电阻应变片的电阻值将随着弹性元件的应变面而相应变化，通过测量电阻应变片的阻值变化，可以用来检测水的压力大小。

电路说明：该一种太阳能淡水收集水压供热塔，单片机通过控制电机来驱动传送带，气包安放在传送带上，传送带将气包传送至密闭储水箱中，随着气包不断下降，所受到的水压力越来越大，软质气包中的空气受压而渗出水。压力传感器用于测量水压，并将测得的水压显示在液晶显示屏上，便于最大水压力的实时监测和调整；单片机的型号是：AT89C51。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应在本发明的保护范围之内。