CN102588356A

CN102588356A - 单缸连接旋转式流体压力切换器

Info

Publication number: CN102588356A
Application number: CN2012100679738A
Authority: CN
Inventors: 王越; 路乃元; 宋代旺; 徐世昌; 王世昌
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明涉及一种单缸连接旋转式流体压力切换器，属于反渗透海水淡化能量回收装置的流体压力切换器技术。该流体压力切换器包括筒体，筒体上设置有增压孔、泄压孔及泄压盐水出水孔，筒体两端分别设置前端盖及后端盖，后端盖上设置有高压盐水进水孔，筒体内设置转芯，转芯内开设高压腔和低压腔，高压腔周向180^o对称设置两个高压孔，低压腔周向180^o对称设置并与高压孔中心线成90^o的两个低压孔。本发明的优点：结构简单、安装方便、配置灵活，该发明能够实现复杂的流体切换，效率高、驱动力小且噪音低。

Description

单缸连接旋转式流体压力切换器

技术领域

本发明涉及一种单缸连接旋转式流体压力切换器，属于反渗透海水淡化能量回收装置的流体压力切换器技术。

背景技术

反渗透海水淡化作为一种主要的淡水资源增量技术已在我国得到普遍采用。该技术属于压力驱动的膜分离过程，原料海水需首先通过高压泵加压到5.5-8.0MPa之间并进入反渗透膜组件，其中约45%的原料海水通过反渗透膜被分离成为淡化产品水，而剩余的约55%浓缩海水则以与原料海水压力相当的高压盐水（压力>5.0MPa）的形式被排放，造成能量的巨大浪费。

能量回收装置因能大幅降低反渗透海水淡化***吨水能耗，已成为该技术的关键设备之一。能量回收装置按工作原理主要分为水力透平式和正位移式两类。前者能量回收效率相对较低（<85%），并且在偏离装置额定流量时会急剧下降。后者能量回收效率高达95%，且基本不受操作流量影响，成为国内外研究开发和市场推广的重点产品。

阀控能量回收装置即属于正位移式产品类型，切换器是其最核心的部件装置之一。专利200480006441.7公布了一种带压力交换器设备的附件（即切换器），该专利设计不足之处在于：其一，切换器壳体为夹层结构，成型及加工工艺复杂，装置制造成本较高；其二，切换器内的转芯旋转时存在密封区，在该密封区内既不能进行增压过程也不能进行泄压过程，因此装置在运行过程中相位不连续，导致较大的流量和压力波动；其三，每只切换器须与两只压力交换缸连接，因此两只压力交换缸间距及位置均须精确定位，安装过程复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单缸连接旋转式流体压力切换器。该流体压力切换器加工制造简单、成本低，装置流量和压力无波动、运行稳定、效率高，安装方便、多套并联配置灵活。

本发明是通过以下技术方案加以实现的：一种单缸连接旋转式流体压力切换器，其特征在于，包括筒体11，在筒体周向180^o的两侧，一侧开设增压孔3和泄压孔5，增压孔3和泄压孔5与等压弯4连接，另一侧开设泄压盐水出口7，该出口外接短管，在筒体11的两端分别通过螺栓连接两个端盖，其中一端为带有高压盐水进口1的后端盖2，另一端为与转动轴密封的前端盖6，在筒体11内设有与转动轴为一体的转芯10，该转芯内设置两个腔室，其中靠近后端盖2的腔室为高压腔13，其周向180^o对称开设两个高压孔12，靠近转动轴端的腔室为低压腔8，其周向180^o对称开设两个低压孔9，该低压孔中心线与高压孔12中心线相互垂直。

本发明的优点：以简单的结构实现复杂的流体切换，该流体切换器仅与一只压力交换缸相连，便于安装；多套并联配置灵活、容易满足处理负荷增量需求，且流量和压力无波动；高压孔12与低压孔9分别在转芯10周向180^o对称设置，因此不存在偏向力，电机载荷小，噪音低。

附图说明

图1为本发明单缸连接旋转式流体压力切换器结构示意图。

图1中：1—高压盐水进口；2—后端盖；3—增压孔；4—等压弯；5—泄压孔；6—前端盖；7—泄压盐水出口；8—低压腔；9—低压孔；10—转芯；11—筒体；12—高压孔；13—高压腔。

图2为本发明单缸连接旋转式流体压力切换器配置于反渗透海水淡化工艺流程图。

图2中：1-1—流体压力切换器、1-2—压力交换缸、1-3—增压海水出水阀和1-4—低压海水进水阀。它们构成一个能量回收单元，图中该单元正在进行增压过程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明加以进一步说明。图1为本发明单缸连接旋转式流体压力切换器结构示意图，图中筒体11外径Φ180mm，内径Φ150mm，长325mm；筒体上设置的增压孔3、泄压孔5及泄压盐水出口7，内径均为Φ50mm；等压弯4与筒体以焊接的形式连接，内径Φ50mm；后端盖2上设置有高压盐水进口1，孔径Φ50mm；高压盐水进口1与转芯10上设置的高压腔13相贯通，该高压腔外径即为转芯的外径，大小是Φ150mm，该高压腔内径Φ110mm，高压腔内180^o对称设置有高压孔12，内径Φ50mm；转芯上设置有低压腔8，内径Φ110mm，该低压腔内180^o对称设置有低压孔9，孔径为50mm。

上述结构流体压力切换器工作过程如下：

本发明中，筒体11是定子，转芯10是转子，转芯旋转的动力由外置电机提供。现结合图2中能量回收单元一个周期内的运行过程进行说明：当连接压力交换缸1-2的流体压力切换器1-1中的转芯10旋转至如图1所示状态时，转芯10停止旋转，低压孔9处于被封闭状态，高压孔12与等压弯4完全贯通。此时高压盐水经过高压盐水进口1流入高压腔13内，高压腔13内的高压盐水再依次经过高压孔12、等压弯4，流入压力交换缸1-2内，推动压力交换缸中的活塞向增压海水出水阀1-3端运动，同时对低压海水进行增压，增压后的海水经过增压海水出水阀1-3流出，该过程为增压过程，即图2中能量回收单元所示状态；待压力交换缸1-2中的活塞到达该压力交换缸的靠近增压海水出水阀端部后，流体压力切换器1-1中的转芯旋转45^o后停止旋转，此时高压孔12处于被封闭状态，低压孔9处于被封闭状态，该状态下流体压力切换器中的转芯处于密封区域，此时压力交换缸中不进行增泄压，该过程为等待过程；等待过程结束后，流体压力切换器1-1中的转芯再次同一方向旋转45^o后停止旋转，此时高压孔12处于被封闭状态，低压孔9与等压弯4完全贯通。此时低压海水通过低压海水进水阀1-4流入压力交换缸内，推动压力交换缸内活塞向切换器端运动，泄压盐水则依次通过等压弯4、低压孔9、泄压盐水出口7排出，该过程为泄压过程；泄压过程结束后，转芯再次同一方向旋转45^o停止旋转，此时又进入等待过程。等待“指定时间”后，等待过程结束，转芯再次同一方向旋转45^o进入增压过程。如此，一个运行周期包括增压过程、等待过程、泄压过程、等待过程。待一个运行周期结束后，接着进入下一个运行周期。

多套能量回收单元按照一定的相位差并联运行，即可实现增压、等待和泄压过程的连续进行，因此总管路中流量及压力均无波动。

Claims

1.一种单缸连接旋转式流体压力切换器，其特征在于，包括筒体（11），在筒体周向180^o的两侧，一侧开设增压孔（3）和泄压孔（5），增压孔（3）和泄压孔（5）与等压弯（4）连接，另一侧开设泄压盐水出水孔（7），该出水孔外接短管，在筒体（11）的两端分别通过螺栓连接两个端盖，其中一端为带有高压盐水进水口（1）的后端盖（2），另一端为与转动轴密封的前端盖（6），在筒体（11）内有与转动轴一体的转芯（10），该转芯内设置两个腔室，其中靠近后端盖（2）的腔室为高压腔（13），其周向180^o对称开设两个高压孔（12），靠近转动轴端的腔室为低压腔（8），其周向180^o对称开设两个低压孔（9），该低压孔中心线与高压孔（12）中心线相互垂直。