Устройство для получения воды из влажного атмосферного воздуха Российский патент 2024 года по МПК E03B3/28 B01D5/00 

Изобретение относится к области водоснабжения пресной водой потребностей человека, а более конкретно к извлечению воды из насыщенного влагой атмосферного воздуха.

Не во всех местах проживания людей на земле имеется достаточное количество пресной воды для ее потребления. В то же время рядом с местами проживания людей имеется в избытке соленая вода, непригодная для употребления. Примером тому могут служить моря, озера и туман. Например, в Калмыкии озеро Маныч-Гудило, побережье Каспийского моря, где испытывается дефицит пресной воды при наличии ее огромного количества в море и в атмосфере. Поэтому ученые постоянно находятся в поиске решения проблемы извлечения воды из влажного насыщенного воздуха. Для этого устраивают пленочные конденсаторы, использующие энергию солнца, преобразованную в теплоту (см. Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 208 с. С. 118-121).

Недостатками данных концентраторов являются стабильная работа только в солнечную погоду и постоянная заправка конденсаторов водой не пригодной для потребления, а также сравнительно небольшая производительность.

Известно устройство для получения воды из атмосферного воздуха и выработки электроэнергии включающее два концентрически расположенных вертикальных цилиндра, образующих «сухой» и «влажный» воздушные каналы, «влажный» канал снабжен гидрофобной капиллярно-пористой поверхностью, смачиваемой водой, ветроэнергетическую установку, отличающееся тем, что «влажный» канал размещен во внутреннем вертикальном цилиндре, причем гидрофобная капиллярно-пористая поверхность прикреплена к внутренней стенке внутреннего цилиндра, а концентрический «сухой» канал размещен между внешним и внутренним вертикальными цилиндрами в нижней части внешнего цилиндра установлена водяная емкость для сбора сконденсированной влаги, каплеулавливающая сетка и несколько рядов пластин для стока влаги в водяную емкость, установленных с зазорами между ними для прохода потока воздуха, при этом водяная емкость связана оросительным трубопроводом с насосом с верхней частью гидрофобной поверхности, а трубопроводом отвода пресной воды связана с потребителем, над внутренним вертикальным цилиндром установлен с помощью подшипников подвижный корпус трубы Вентури, снабженный ветряным флюгером, а на центральной оси трубы Вентури размещена ветроэнергетическая установка с ветроколесами электрогенератором, причем корпус трубы Вентури окружен неподвижным кольцевым воздушным соплом, закрепленным на внутреннем вертикальном цилиндре (см. патент РФ №2620830 МПК Е03В 3/28 опубл. 30.05.2017. Бюл. №16).

Недостатком данного устройства, является невозможность использования процесса экстрагирования влаги из атмосферного воздуха.

Также известно устройство по способу получения воды из воздуха. Устройство по способу заключается в том, что морской воздух сжимается и в сжатом состоянии подается в емкость, которая охлаждается морской водой. В результате сжатия морского воздуха и последующего его охлаждения должно наступить для него состояние "точки росы", когда давление воздуха в емкости соответствует давлению насыщения водяными парами, а температура воздуха должна соответствовать температуре "точки росы" для данного давления воздуха в емкости. То есть эти два параметра должны соответствовать друг другу, чего добиться при постоянно изменяющейся температуре как в окружающей среде, так и температуре морской воды, охлаждающей воздух в емкости, не просто, но способ имеет право на существование, как и предлагаемое устройство (см. патент РФ №2609375 МПК Е03В 3/28, опубл. 01.02.2017, Бюл. №4)

Недостатком данного устройства по способу получения воды является минимальная производительность и неустойчивость работы при не соответствующих температурах.

Известно также устройство по способу получения воды из воздуха, включающее генераторы пневматической энергии, охлаждение потока сжатого воздуха после генераторов в конденсаторах с осаждением и отбором влаги, отличающийся тем, что забор атмосферного воздуха производят в непосредственной близости от поверхности моря, где влажность его максимальна, генераторы пневматической энергии приводят в действие энергией приливов, выполняют генераторы в виде гидроагрегатов, размещают гидроагрегаты в зоне действия приливов с обеспечением подпора морской воды перед ними, устанавливают на гидроагрегатах, имеющих подвижные в радиальном направлении стенки в виде мембран, камеры сжатия воздуха с всасывающими и нагнетательными клапанами, инициируют в гидроагрегатах периодический гидравлический удар, приводящий в возвратно-поступательное движение мембраны камер сжатия воздуха и генерирующий в камерах сжатия пневматическую энергию, воздух после конденсаторов направляют в расширители воздуха, расширители воздуха выполняют в виде дросселей или пневмомоторов, пневмомоторы соединяют с электрогенераторами, полученную электрическую энергию используют для привода насосов откачки осажденной пресной воды из конденсаторов и влагоприемников расширителей воздуха, при использовании в качестве расширителей воздуха дросселей пресную воду из влагоприемников откачивают эжектированием ее пресной водой под давлением, находящейся в конденсаторах, конденсаторы влаги помещают под уровень моря и охлаждают морской водой (см. патент РФ №2618315 МПК Е03В 3/28 опубл. 03.05.2017, Бюл. №13).

Недостатком данного устройства является работа только в прибрежных зонах с использованием энергии приливов.

Известен способ и устройство, с помощью которого извлекается вода из насыщенного атмосферного воздуха, нагоняемого ветром с океана на берег, где расположен населенный пункт (статья "Как туман поит поселок" в газете "Ставропольская правда" от 11 декабря 1993 г.). При этом расположен он в нескольких километрах от берега и находится в Чили на берегу Тихого океана в 70 км севернее города Ла-Серена и называется Чунгунго. Именно в нем исследователем Орасио Ларрайна была изготовлена и действует единственная в мире установка для получения питьевой воды из морского тумана. Установка предельно проста. "На вершине одного из прибрежных холмов установлены панели, напоминающие сетку теннисного корта, но из более плотной двойной синтетической ткани. Они сориентированы перпендикулярно по отношению к дующим с моря ветрам. Панели перехватывают влажный воздух, который конденсируется в капли, падающие в определенные водосборники. Размеры "доильных сеток" от 48 до 144 квадратных метров. Всего на вершине холма Эль Тофо, с которого ведется водоснабжение рыбацкого поселка, установлены панели общей площадью 3600 м². С каждого метра можно получить до 4-5 литров воды в день. (Сантьяго, Владимир Дунаев, РИА Новости). Этот способ и устройство вполне могут быть применены во многих местах, например, на озере "Маныч-Гудило".

Недостатком данного способа и устройства является необходимость использования больших площадей для установки "доильных сеток" которые обладают большой парусностью и как следствие рвутся под действием ветра.

Наиболее близким устройством для получения воды из влажного атмосферного воздуха является устройство состоящее из сети, закрепленной в раме, имеющей для сбора конденсата лоток, снабженный трубкой для подачи воды в водосборную емкость (смотри yotube.com/watch?v=w1LLNjUhblM&t=2s «Как эти сети добывают воду в засушливой Сахаре». Выбранный в качестве прототипа).

Недостаток прототипа состоит в том, что сети обладают большой парусностью и как следствие рвутся под действием сильного ветра (смотри видео на 5-й минуте 55 секунде). Ветер порой достигает скорости 110 километров в час (смотри видео на 6-й минуте 30 секунде).

Техническая задача состоит в том, что требуется устройство более устойчивое к ветровой нагрузке

Технический результат - исключение разрывов сетей, без использования более крепких материалов.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для получения воды из влажного атмосферного воздуха, состоящее из сети, закрепленной в раме, имеющей для сбора конденсата лоток, снабженный трубкой для подачи воды в водосборную емкость, особенностью является то, что сеть выполнена в виде горизонтальных полос, каждая из которых закреплена под углом к вертикали.

Устройство для получения воды из влажного атмосферного воздуха, дополнительно характеризуется тем, что крепление полос сети выполнено, например, из проволоки пропущенной горизонтально через отверстия в стойках рамы.

Устройство для получения воды из влажного атмосферного воздуха, дополнительно характеризуется тем, что горизонтальные проволоки скреплены между собой и верхней перекладиной рамы.

Пример конкретного выполнения устройства иллюстрируется чертежами.

Фигура 1 - вид сзади.

Фигура 2 - вид по А-А (масштаб увеличен).

Фигура 3 - вид по Б-Б, без сети (масштаб сильно увеличен).

На чертежах изображено, рама образованная двумя стойками 1 и двумя перекладинами, верхней 2, и нижней. Лоток 3 для сбора конденсата, снабженный трубкой (не показана), для подачи воды в водосборную емкость (не показана). В стойках 1 выполняются, например, отверстия 4, через которые протягивается проволока 5, причем для исключения провисания, скрепляются проволокой 6 между собой и верхней перекладиной 2. Сеть, выполненная в виде полос 7, каждая из которых закреплена под углом к вертикали. Концы проволоки 5 скрепляются между собой скруткой 8.

Работа устройства.

Если ветер, содержащий влагу, не может весь проникнуть через полосы 6 сети, то он отклоняется и проходит в зазоры между полосами 6 (смотри фиг. 2). Стрелочками показаны потоки влажного воздуха. Фактически сеть содержит много дыр, благодаря чему устройство становится более устойчивым к ветровой нагрузке.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в области водоснабжения пресной водой потребностей человека, а более конкретно к извлечению воды из насыщенного влагой атмосферного воздуха.

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечивать достижение усматриваемого заявителем технического результата.

- преимущество изобретения состоит в том, что сети остаются целыми, так как устройство стало более устойчивым к ветровой нагрузке.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Изобретение относится к области водоснабжения. Устройство состоит из сети, закрепленной в раме, имеющей для сбора конденсата лоток. Лоток снабжен трубкой для подачи воды в водосборную емкость. Сеть выполнена в виде горизонтальных полос, каждая из которых закреплена под углом к вертикали. Обеспечивается исключение разрывов сетей. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для получения воды из влажного атмосферного воздуха, состоящее из сети, закрепленной в раме, имеющей для сбора конденсата лоток, снабженный трубкой для подачи воды в водосборную емкость, отличающееся тем, что сеть выполнена в виде горизонтальных полос, каждая из которых закреплена под углом к вертикали.

2. Устройство для получения воды из влажного атмосферного воздуха по п. 1, отличающееся тем, что крепление полос сети выполнено, например, из проволоки, пропущенной горизонтально через отверстия в стойках рамы.

3. Устройство для получения воды из влажного атмосферного воздуха по п. 2, отличающееся тем, что горизонтальные проволоки скреплены между собой и верхней перекладиной рамы.