專利名稱：反滲透海水淡化能量回收裝置多通道壓力切換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反滲透海水淡化能量回收裝置多通道壓力切換器，屬于液體余壓能量回收技術(shù)。
背景技術(shù)：
反滲透技術(shù)是海水淡化的主流技術(shù)之一，其過程操作壓力通常高達(dá)5.5-7.0MPa，而由膜組件中排放出的高壓濃鹽水也幾乎具有同等的壓力水平，大于5.0MPa。由于反滲透海水淡化系統(tǒng)的水回收率即淡化水與系統(tǒng)進(jìn)料海水的比率，通常只有35％-45％，這樣淡化系統(tǒng)中通過高壓泵輸入的壓力能有約一半以上保留在濃鹽水中，因而回收和利用濃鹽水的余壓能對大幅降低系統(tǒng)的運行能耗及產(chǎn)水成本具有重要意義。
反滲透海水淡化能量回收裝置目前主要有水力透平式和正位移式兩種。前者由于需要經(jīng)過“壓力能-軸功-壓力能”兩步轉(zhuǎn)化過程，能量回收的效率相對較低，為50％-75％，目前在一些中小規(guī)模的淡化廠中仍有使用。而后者由于采用“壓力能-壓力能”直接交換的方式，能量回收效率高達(dá)90％-95％，正逐步取代水力透平式而成為市場的主導(dǎo)。正位移式能量回收裝置按照壓力交換過程實現(xiàn)的方式不同又可分為轉(zhuǎn)子式和閥控式兩類。轉(zhuǎn)子式，如專利ZL98809685.4，由于受轉(zhuǎn)子通道容量及轉(zhuǎn)速的限制，單機(jī)處理水量相對較小，最大為50-60m3/h。而閥控式能量回收裝置由于水壓缸的幾何尺寸和容積可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計和選擇，其單機(jī)處理水量遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)子式，為60-250m3/h，特別適合于大型的海水淡化裝置。
閥控式能量回收裝置主要由閥門、水壓缸和控制單元組成，其中閥門是其最為關(guān)鍵的設(shè)備。專利ZL03101867.X所描述的能量回收裝置使用了多個三通閥來實現(xiàn)壓力交換過程，這種設(shè)計有三個方面的缺點其一，閥門開閉動作的同步性很難保證，系統(tǒng)控制復(fù)雜；其二，由于裝置運行過程中閥門需要頻繁打開和關(guān)閉，縮短了其使用壽命，易發(fā)生泄漏現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種反滲透海水淡化余壓能量回收裝置多通道壓力切換器。該多通道壓力切換器具有結(jié)構(gòu)簡單、同步性好及使用壽命長等優(yōu)點。
本發(fā)明是通過下述方案實現(xiàn)的一種反滲透海水淡化余壓能量回收裝置多通道壓力切換器，包括圓筒形的殼體10、殼體內(nèi)的可轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)芯17、殼體兩端配裝的端蓋9、12三部分。其特征在于，圓筒形的殼體10的180°周向兩側(cè)分別設(shè)有三個接口11、16-1和16-2，其中一側(cè)位于殼體軸向中心線處開設(shè)接口11，另一側(cè)距離殼體軸向中心線等距對稱位置開設(shè)接口16-1和16-2；轉(zhuǎn)芯17為空心圓柱體，它的一端外邊緣為臺階狀的密封連接頭，另一端為帶有轉(zhuǎn)軸的臺階狀密封連接頭，在兩密封連接頭的里側(cè)，180°的錯位開設(shè)兩個徑向扇形槽19和21，每個扇形槽相對的180°對面處分別開設(shè)與轉(zhuǎn)芯17中心孔(高壓鹽水流道)18相通的扇形孔20和22。在轉(zhuǎn)芯軸向中心線處開設(shè)與19和21兩扇形槽相連通的泄壓槽23；在轉(zhuǎn)芯的臺階密封連接頭配裝一個與圓筒體連接的中空端蓋9，在轉(zhuǎn)芯帶有轉(zhuǎn)軸的臺階狀密封連接頭配裝一個內(nèi)裝軸承和密封件的與圓簡體連接的端蓋12。
上述的扇形槽19、21的底圓半徑與泄壓槽23的半徑相等。
上述殼體一側(cè)位于軸向中心孔11的中心線與轉(zhuǎn)芯17的泄壓槽23的軸向中心線重合。
上述殼體一側(cè)的接口16-1、16-2的每個通孔中心線與轉(zhuǎn)芯17的扇形孔20，22的軸向中心線重合。
上述閥芯17的扇形槽19和21的徑向夾角為45～120°。
上述閥芯17的扇形孔20和22的徑向夾角為90～180°。
本發(fā)明的優(yōu)點進(jìn)出多通道壓力切換器的鹽水和海水的流量和壓力無波動；轉(zhuǎn)芯轉(zhuǎn)動緩慢噪聲低，密封性能良好，減少了高壓鹽水和海水泄漏與返混。


圖1為帶有本發(fā)明壓力切換器的能量回收裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明多通道壓力切換器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2中的轉(zhuǎn)芯結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖3中A-A剖面圖。
圖5為圖1所示的帶有多通道壓力切換器的能量回收裝置中水壓缸3的工作曲線。
圖6為圖1所示的帶有多通道壓力切換器的能量回收裝置中水壓缸6的工作曲線。
圖中1-止回閥組；2，5-隔離活塞；3，6-水壓缸；4-多通道壓力切換器；7-高壓鹽水入口；8，13-螺栓孔；9，12-端蓋；10-殼體；11-泄壓鹽水出口；14-壓蓋；15-軸；16-1，16-2與水壓缸的接口；17-轉(zhuǎn)芯；18-高壓鹽水流道；19，21-扇形槽；20，22-扇形孔
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明加以說明。圖1為帶有多通道壓力切換器的能量回收裝置結(jié)構(gòu)圖，主要包括止回閥組1、水壓缸3和6，以及多通道壓力切換器4三部分，止回閥組可直接采用市場上的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。多通道壓力切換器4上共設(shè)有四個接口，其中有兩個分別與水壓缸3和6相連接，另外兩個分別與高壓鹽水輸入管線及泄壓鹽水的排出管線連接。
多通道壓力切換器是能量回收裝置的核心部分，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。多通道壓力切換器主要包括圓筒形的殼體10，該殼體(外徑150mm，壁厚25mm，長350mm)、端蓋9，12和轉(zhuǎn)芯17三個部分，殼體10的180°對應(yīng)的兩側(cè)分別設(shè)有三個接口11(孔徑40mm)，16-1和16-2(孔徑40mm)，接口11位于殼體一側(cè)的軸向中心線上，另一側(cè)距離軸向中心線等距對稱開設(shè)接口16-1和16-2。轉(zhuǎn)芯17(外徑100mm)沿軸線對稱方向分別設(shè)有扇形槽19，21(徑向夾角90°，徑向深度20mm)、扇形孔20，22(徑向夾角120°)及驅(qū)動軸15(直徑25mm)，且兩個扇形槽19，21沿軸線方向相連通，兩個扇形孔20，22則通過轉(zhuǎn)芯中心的高壓鹽水流道18(孔徑40mm)相連通。工作時轉(zhuǎn)芯在同軸電機(jī)或其他動力的驅(qū)動下按照同一方向旋轉(zhuǎn)，此時閥芯上設(shè)有的兩組扇形槽和扇形孔的位置也隨著轉(zhuǎn)芯的轉(zhuǎn)動而改變。當(dāng)轉(zhuǎn)芯上的扇形孔22與閥體上的接口16-2完全連通，此時另一個扇形孔20為完全封閉狀態(tài)，同時扇形槽21與接口16-1及接口11完全連通時，與接口16-1和16-2分別連接的水壓缸3和6(外徑100mm)分別處于泄壓和增壓狀態(tài)；當(dāng)轉(zhuǎn)芯17上的扇形孔20與殼體上的接口16-1完全連通，此時另一個扇形孔22為完全封閉狀態(tài)，同時扇形槽19與接口16-2及接口11完全連通時，與接口16-1和16-2分別連接的水壓缸3和6分別處于增壓和泄壓狀態(tài)。接口7和接口11在多通道壓力切換器整個工作過程中始終與高壓鹽水的輸入管和泄壓鹽水的排出管相連接。
圖3為轉(zhuǎn)芯17結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為轉(zhuǎn)芯A-A剖面示意圖。轉(zhuǎn)芯17周向上不同位置分別開設(shè)有扇形槽19，21和扇形孔20，22，且均沿軸線方向錯位對稱，扇形孔的徑向夾角等于或略大于扇形槽的徑向夾角。
本發(fā)明所描述的多通道壓力切換器正是通過轉(zhuǎn)芯的旋轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)水壓缸增壓和泄壓過程的順序切換及高壓鹽水余壓能的連續(xù)回收利用過程。
權(quán)利要求
1.一種反滲透海水淡化余壓能量回收裝置多通道壓力切換器，包括圓筒形的殼體(10)、殼體內(nèi)的可轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)芯(17)、殼體兩端配裝的端蓋(9)、(12)三部分，其特征在于，圓筒形的殼體(10)的180°周向兩側(cè)分別設(shè)有三個接口(11)、(16-1)和(16-2)，其中一側(cè)位于殼體軸向中心線處開設(shè)接口(11)，另一側(cè)距離殼體軸向中心線等距對稱位置開設(shè)接口(16-1)和(16-2)；轉(zhuǎn)芯(17)為空心圓柱體，它的一端外邊緣為臺階狀的密封連接頭，另一端為帶有轉(zhuǎn)軸的臺階狀密封連接頭，在兩密封連接頭的里側(cè)，180°的錯位開設(shè)兩個徑向扇形槽(19)和(21)，每個扇形槽相對的180°對面處分別開設(shè)與轉(zhuǎn)芯(17)中心孔(18)相通的扇形孔(20)和(22)，在轉(zhuǎn)芯軸向中心線處開設(shè)與(19)和(21)兩扇形槽相連通的泄壓槽(23)；在轉(zhuǎn)芯的臺階密封連接頭配裝一個與圓筒體連接的中空端蓋(9)，在轉(zhuǎn)芯帶有轉(zhuǎn)軸的臺階狀密封連接頭配裝一個內(nèi)裝軸承和密封件的與圓筒體連接的端蓋(12)。
2.按權(quán)利要求1所述的反滲透海水淡化余壓能量回收裝置多通道壓力切換器，其特征在于，扇形槽(19)、(21)的底圓半徑與泄壓槽(23)的半徑相等。
3.按權(quán)利要求1所述的反滲透海水淡化余壓能量回收裝置多通道壓力切換器，其特征在于，殼體一側(cè)位于軸向中心孔(11)的中心線與轉(zhuǎn)芯(17)的泄壓槽(23)的軸向中心線重合。
4.按權(quán)利要求1所述的反滲透海水淡化余壓能量回收裝置多通道壓力切換器，其特征在于，殼體一側(cè)的接口(16-1)、(16-2)的每個通孔中心線與轉(zhuǎn)芯(17)的扇形孔(20)，(22)的軸向中心線重合。
5.按權(quán)利要求1所述的反滲透海水淡化余壓能量回收裝置多通道壓力切換器，其特征在于，閥芯(17)的扇形槽(19)和(21)的徑向夾角為45～120°。
6.按權(quán)利要求1所述的反滲透海水淡化余壓能量回收裝置多通道壓力切換器，其特征在于，閥芯(17)的扇形孔(20)和(22)的徑向夾角為90～180°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種反滲透海水淡化能量回收裝置多通道壓力切換器，屬于液體余壓能量回收技術(shù)。該切換器包括殼體、殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)芯、兩端配裝的端蓋，所述的殼體在180°周向一側(cè)位于殼體軸向中心線處開設(shè)接口，另一側(cè)距離殼體軸向中心線等距對稱位置開設(shè)兩接口；轉(zhuǎn)芯為空心圓柱體，它的兩端外邊緣為臺階狀的密封連接頭，在兩密封連接頭的里側(cè)，180°的錯位開設(shè)兩個徑向扇形槽，每個扇形槽相對的180°對面處分別開設(shè)與轉(zhuǎn)芯中心孔相通的扇形孔。在轉(zhuǎn)芯軸向中心線處開設(shè)與兩扇形槽相連通的泄壓槽。本發(fā)明的優(yōu)點進(jìn)出切換器的鹽水和海水的流量和壓力無波動；轉(zhuǎn)芯轉(zhuǎn)動緩慢噪聲低，密封性能良好，減少了鹽水和海水泄漏與返混。
文檔編號C02F103/08GK1821107SQ20061001324
公開日2006年8月23日 申請日期2006年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日
發(fā)明者王世昌, 王越, 徐世昌, 孫家喜 申請人:天津大學(xué)