專利名稱：一種轉(zhuǎn)閥式能量回收單元裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本實用新型涉及一種轉(zhuǎn)閥式能量回收裝置。
背景技術(shù)：
反滲透技術(shù)屬于壓力驅(qū)動的膜分離技術(shù)，其過程操作中采用的半滲透膜有機地將淡水和濃海水隔離開，在高壓力的作用下將海水或苦咸水中的淡水進行分離的過程。在我國反滲透海水淡化工程中操作壓力一般介于5. 0 7. OMPa，從膜組器中排放的濃海水的壓力仍高達4. 8 6. 8MPa。如果按照通常40%的水回收率計算，濃海水中約有60%的進料壓力能量，具有巨大的回收價值和意義?；诜礉B透海水淡化系統(tǒng)的能量回收裝置目前主要有水力渦輪型、差壓交換型和等壓交換型。這三種設(shè)計，其能量交換的主體結(jié)構(gòu)均采用較為復(fù)雜的運動部件。此外，水力渦輪型能量回收裝置效率偏低，一般能量回收效率在40% 70%之間；差壓交換型能量回收裝置處理流量偏小，不適合用于大規(guī)模系統(tǒng)；等壓交換型能量回收裝置效率高達94%以上，目前已成為國內(nèi)外研究和推廣的重點。中國專利ZL98809685. 4公布了一種壓力交換器，該壓力交換器受轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子通道的容積的限制，單臺PX的處理量較??；其次采用轉(zhuǎn)子通道沒有設(shè)置實體活塞來進行隔離海水與濃海水的混合，混合段犧牲了轉(zhuǎn)子通道約50%的容積，同時增壓后的高壓海水含鹽度增加，進而提高系統(tǒng)的操作壓力；最后流量變化時會影響轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，造成系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，而且轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)過程中發(fā)出的大量噪音嚴重污染了周邊環(huán)境。瑞士 CALDER AG公司的雙壓力容器功交換能量回收器(DWEER)，其執(zhí)行濃海水導向的LinX閥采用油壓先導驅(qū)動，為此不僅要配置一個獨立的油壓系統(tǒng)，而且容易漏油，污染海洋環(huán)境。中國專利200510014295. 9公開了一種節(jié)能型反滲透海水/苦咸水淡化工藝方法與裝置，其能量回收裝置部分采用兩根壓力交換管兩端連接兩個切換閥型式，兩個切換閥均采用旋轉(zhuǎn)軸帶動閥芯轉(zhuǎn)動，其存在控制難題，不易實現(xiàn)自動開啟和關(guān)閉功能，兩端控制系統(tǒng)控制，同步性很難保證。中國專利200910243806. 2公開了一種能量回收型反滲透工藝及其能量回收裝置，該能量回收裝置主要由兩個壓力容器、8個電磁閥和一個循環(huán)泵組成。其采用電磁閥換向，由于切換頻率較高，電磁閥壽命短，易損壞，壓力容器兩端均控制系統(tǒng)復(fù)雜。該裝置需要比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，切換瞬間電磁閥之間相互間不能形成可靠的機械互鎖，極易出現(xiàn)高壓泄壓現(xiàn)象，進而造成反滲透系統(tǒng)壓力和流量出現(xiàn)大的波動，實際應(yīng)用受到限制。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)和控制簡單的轉(zhuǎn)閥式能量回收單元裝置。為此本實用新型采用以下技術(shù)方案它包括一個壓力交換管組，所述壓力交換管組具有兩根壓力交換管，所述壓力交換管組被配設(shè)4個單向閥和I個三位四通的直線滑閥；每根壓力交換管各內(nèi)置一個自由活塞，并將壓力交換管分成兩個工作腔，分別是被輸送流體工作腔和能量回收流體工作腔；所述四只單向止回閥被平分成兩組，兩組單向閥的方向相反，其中一組單向閥作為能量回收裝置的低壓流體吸入閥；另一組單向閥作為能量回收裝置的高壓出水閥，每個壓力交換管的被輸送流體工作腔與其中一個低壓流體吸入閥和其中一個高壓出水閥相連； 所述轉(zhuǎn)閥式能量回收單元裝置設(shè)有四通旋轉(zhuǎn)閥，所述四通旋轉(zhuǎn)閥設(shè)有專用于進水的進水口、專用于出水的出水口和兩個進出水口，所述四通旋轉(zhuǎn)閥的兩個進出水口分別與兩根壓力交換管的能量回收流體工作腔連接；所述四通旋轉(zhuǎn)閥包括閥體和旋轉(zhuǎn)閥芯；所述旋轉(zhuǎn)閥芯由驅(qū)動電機通過減速機構(gòu)驅(qū)動；所述閥體在旋轉(zhuǎn)閥芯的軸向前后均設(shè)有第一流體通道、第二流體通道、第三流體通道、第四流體通道，所述第一流體通道與外界的連通口作為所述進水口與能量回收流體源連接而專用于進水，第二流體通道與外界的連通口作為所述出水口專用于出水，將從能量回收流體工作腔流出的水排出，第三流體通道與外界的連通口和第四流體通道與外界的連通口分別作為所述進出水口為與兩根壓力交換管的能量回收流體工作腔連接，沿著旋轉(zhuǎn)閥芯的周向的排列順序為第一流體通道、第三流體通道、第二流體通道、第四流體通道；旋轉(zhuǎn)閥芯前后的第一流體通道均在對應(yīng)閥芯的端面處包括有通向閥芯的引道，在對應(yīng)閥芯徑向外由連接通道相通，其引道在同一直線上；旋轉(zhuǎn)閥芯前后的第二流體通道均在對應(yīng)閥芯的端面處包括有通向閥芯的引道，在對應(yīng)閥芯徑向外由連接通道相通，其引道在同一直線上；旋轉(zhuǎn)閥芯前后的第三流體通道均在對應(yīng)閥芯的端面處包括有通向閥芯的引道，在對應(yīng)閥芯徑向外由連接通道相通，其引道在同一直線上；旋轉(zhuǎn)閥芯前后的第四流體通道均在對應(yīng)閥芯的端面處包括有通向閥芯的引道，在對應(yīng)閥芯徑向外由連接通道相通，其引道在同一直線上；第一流體通道的引道、第二流體通道的引道、第三流體通道的引道、第四流體通道的引道在閥芯周向上等距分布并在同一半徑的圓周上；旋轉(zhuǎn)閥芯具有兩個對稱的圓弧流體通道，所述兩個圓弧流體通道的長度滿足可以接通第一流體通道的引道、第二流體通道的引道、第三流體通道的引道、第四流體通道的引道中相鄰的兩個引道，所述兩個圓弧流體通道的間距滿足可以使第一流體通道的引道、第二流體通道的引道同時與第三流體通道的引道、第四流體通道的引道處于關(guān)閉狀態(tài)；所述旋轉(zhuǎn)閥芯連接一個階梯軸以接受電機驅(qū)動，所述閥體設(shè)置有階梯軸的軸腔，第二流體通道和軸腔之間由孔連通，階梯軸一端穿出閥體，另一端支撐在閥體中的軸托上。在采用上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可采用以下進一步的技術(shù)方案本實用新型中，所述軸腔由閥體的中心孔構(gòu)成，閥體底部在中心孔的孔口處還連接支撐所述軸托的固定板，固定板和閥體之間由密封件密封。本實用新型中，所述閥體由沿閥芯軸向布置連接的兩個閥體單元連接而成，兩個閥體單元在閥芯之外用密封件密封，每個閥體單元均設(shè)有第一流體通道及其引道和連接通道、第二流體通道及其引道和連接通道、第三流體通道及其引道和連接通道、第四流體通道及其引道和連接通道。本實用新型中，以階梯軸穿出閥體的這一端為上，處于下方的閥體單元的上表面設(shè)有閥芯安裝孔，所述閥芯放置在閥芯安裝孔中，其表面和所處的閥體單元的上表面齊平，所述階梯軸含有兩個正交的通孔，所述兩個通孔處在階梯軸軸向的不同位置上，用于安裝芯軸連接銷連接階梯軸與旋轉(zhuǎn)閥芯并定位旋轉(zhuǎn)閥芯相對閥體的初始周向角度位置，閥芯設(shè)有相應(yīng)的自上表面向下延伸的連接槽。 本實用新型的徑向采用軸套定位階梯軸，軸套與階梯軸過渡配合，與閥體過盈配合；階梯軸與軸套、階梯軸與軸托配合處均采用金屬與高分子材料的摩擦副配對，閥芯與閥體之間的配合為不同高分子材料之間的摩擦副配對；閥體對應(yīng)階梯軸的穿出處設(shè)有至少一對機械密封，所述機械密封包括有靜止環(huán)、旋轉(zhuǎn)環(huán)、彈性元件、彈簧座、靜止環(huán)輔助密封圈，機械密封垂直于階梯軸的端面，靜止環(huán)和旋轉(zhuǎn)環(huán)在流體壓力和彈簧力作用下保持貼合且可相對滑動并配以輔助密封從而達到阻漏的軸封裝置。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型還可采用以下技術(shù)方案它包括多組并聯(lián)的壓力交換管組，所述壓力交換管組具有兩根壓力交換管，每組壓力交換管組被配設(shè)4個單向閥；每根壓力交換管各內(nèi)置一個自由活塞，并將壓力交換管分成兩個工作腔，分別是被輸送流體工作腔和能量回收流體工作腔；所述四只單向止回閥被平分成兩組，兩組單向閥的方向相反，其中一組單向閥作為能量回收裝置的低壓流體吸入閥；另一組單向閥作為能量回收裝置的高壓出水閥，每個壓力交換管的被輸送流體工作腔與其中一個低壓流體吸入閥和其中一個高壓出水閥相連；所述閥控式能量回收單元裝置設(shè)有四通旋轉(zhuǎn)閥，所述四通旋轉(zhuǎn)閥設(shè)有專用于進水的進水口、專用于出水的出水口和與壓力交換管組數(shù)相等的多組進出水口，每組進出水口具有兩個進出水口，每組進出水口分別與一組壓力交換管組的兩根壓力交換管的能量回收流體工作腔連接；所述四通旋轉(zhuǎn)閥包括閥體和旋轉(zhuǎn)閥芯，所述旋轉(zhuǎn)閥芯連接一個階梯軸以接受驅(qū)動力，所述旋轉(zhuǎn)閥芯由驅(qū)動電機通過減速機構(gòu)驅(qū)動；沿所述階梯軸軸向，所述四通旋轉(zhuǎn)閥設(shè)有多個閥體單元，閥體單元的數(shù)量比壓力交換管組數(shù)多一個，所述閥體單元分為端部單元和中間單元，所述閥體由所述閥體單元連接而成，相鄰閥體單元之間設(shè)有一個所述閥芯，相鄰兩個閥體單元在閥芯之外用密封件密封；所述閥體在旋轉(zhuǎn)閥芯的軸向前后均設(shè)有與其配合的第一流體通道、第二流體通道、第三流體通道、第四流體通道，所述第一流體通道與外界的連通口作為所述進水口與能量回收流體源連接而專用于進水，第二流體通道與外界的連通口作為所述出水口專用于出水，將從能量回收流體工作腔流出的水排出，第三流體通道與外界的連通口和第四流體通道與外界的連通口分別作為所述進出水口為與兩根壓力交換管的能量回收流體工作腔連接，沿著旋轉(zhuǎn)閥芯的周向的排列順序為第一流體通道、第三流體通道、第二流體通道、第四流體通道；所述端部單元設(shè)有一個第一流體通道及其引道和連接通道、一個第二流體通道及其引道和連接通道、一個第三流體通道及其引道和連接通道、一個第四流體通道及其引道和連接通道；所述引道處在與閥芯端面對應(yīng)的位置，所述連接通道處在閥芯的徑向外；所述中間單元設(shè)有一個第一流體通道及其引道和連接通道、一個第二流體通道及其引道和連接通道、兩個第三流體通道、二個第四流體通道；二個第三流體通道分別配屬給其上的閥芯和其下的閥芯，并均具有其引道和連接通道；二個第四流體通道分別配屬給其上的閥芯和其下的閥芯，并均具有其引道和連接通道；所述引道處在與閥芯端面對應(yīng)的位置，所述連接通道處在閥芯的徑向外；所述端部單元和中間單元的第一流體通道的引道在同一直線上，第二流體通道的引道在同一直線上，第三流體通道的引道在同一直線上，第四流體通道的引道在同一直線上，第一流體通道的引道、第二流體通道的引道、第三流體通道的引道、第四流體通道的引道在閥芯周向上等距分布并在同一半徑的圓周上；所述端部單元和中間單元的第一流體通道的連接通道在同一直線上，第二流體通道的連接通道在同一直線上，第三流體通道的連接通道在同一直線上，第四流體通道的連接通道在同一直線上； 不同閥芯所配屬的第三流體通道之間不相通，不同閥芯所配屬的第四流體通道之間不相通；旋轉(zhuǎn)閥芯具有兩個對稱的圓弧流體通道，所述兩個圓弧流體通道的長度滿足可以接通第一流體通道的引道、第二流體通道的引道、第三流體通道的引道、第四流體通道的引道中相鄰的兩個引道，所述兩個圓弧流體通道的間距滿足可以使第一流體通道的引道、第二流體通道的引道同時與第三流體通道的引道、第四流體通道的引道處于關(guān)閉狀態(tài)；各閥芯的圓弧流體通道存在相位差，使各閥芯所對應(yīng)的工作周期間隔時間差；所述閥體設(shè)置有階梯軸的軸腔，第二流體通道和軸腔之間由孔連通，階梯軸一端穿出閥體，另一端支撐在閥體中的軸托上。在采用上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可采用以下進一步的技術(shù)方案本實用新型中，所述軸腔由閥體的中心孔構(gòu)成，閥體底部在中心孔的孔口處還連接支撐所述軸托的固定板，固定板和閥體之間由密封件密封。本實用新型中，以階梯軸穿出閥體的這一端為上，處于下方的閥體單元的上表面設(shè)有閥芯安裝孔，所述閥芯放置在閥芯安裝孔中，其表面和所處的閥體單元的上表面齊平，所述階梯軸含有兩個正交的通孔，所述兩個通孔處在階梯軸軸向的不同位置上，用于安裝芯軸連接銷連接階梯軸與旋轉(zhuǎn)閥芯并定位旋轉(zhuǎn)閥芯相對閥體的初始周向角度位置，閥芯設(shè)有相應(yīng)的自上表面向下延伸的連接槽。本實用新型中，它的徑向采用軸套定位階梯軸，軸套與階梯軸過渡配合，與閥體過盈配合；階梯軸與軸套、階梯軸與軸托配合處均采用金屬與高分子材料的摩擦副配對，閥芯與閥體之間的配合為不同高分子材料之間的摩擦副配對；閥體對應(yīng)階梯軸的穿出處設(shè)有至少一對機械密封，所述機械密封包括有靜止環(huán)、旋轉(zhuǎn)環(huán)、彈性元件、彈簧座、靜止環(huán)輔助密封圈，機械密封垂直于階梯軸的端面，靜止環(huán)和旋轉(zhuǎn)環(huán)在流體壓力和彈簧力作用下保持貼合且可相對滑動并配以輔助密封從而達到阻漏的軸封裝置。由于采用本實用新型的技術(shù)方案，本實用新型具有以下有益效果I.本實用新型的能量回收流體換向采用電機驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)，較好地解決了換向閥使用壽命短的難題。2.本實用新型的四通旋轉(zhuǎn)閥可疊加，便于多套能量回收單元裝置組合實用，并且各單元裝置之間可形成可靠的機械互鎖，使過程控制的更容易。3.本實用新型采用自由活塞隔離，被輸送流體與能量回收流體之間的混合較小，壓力交換管容積利用率較高。4.本實用新型采用模塊化設(shè)計，裝置易于標準化、大型化，多套并聯(lián)使用方便。5.本實用新型的能量回 收效率高，性能穩(wěn)定，經(jīng)檢測能量回收效率達97%以上。

圖I為本實用新型實施例I的示意圖，顯示了具有一組壓力交換管的轉(zhuǎn)閥式能量回收單元裝置。圖2為實用新型實施例I四通旋轉(zhuǎn)閥的軸向結(jié)構(gòu)剖視圖。圖3為實施例I四通旋轉(zhuǎn)閥的橫向剖視圖，顯示閥芯的第一種工作狀態(tài)。圖4為實施例I四通旋轉(zhuǎn)閥的橫向剖視圖，顯示閥芯的第二種工作狀態(tài)。圖5為實施例I四通旋轉(zhuǎn)閥的橫向剖視圖，顯示閥芯的第三種工作狀態(tài)。圖6為本實用新型實施例2應(yīng)用于反滲透海水淡化系統(tǒng)時的示意圖，實施例2中包括了并聯(lián)的二組壓力交換管。圖7為本實用新型實施例2四通旋轉(zhuǎn)閥的軸向結(jié)構(gòu)剖視圖，重點顯示第一流體通道和第二流體通道。圖8為本實用新型實施例2四通旋轉(zhuǎn)閥的軸向結(jié)構(gòu)剖視圖，重點顯示第三流體通道和第四流體通道。圖9為實施例2四通旋轉(zhuǎn)閥的橫向剖視圖，顯示上層閥芯在第一種工作狀態(tài)時的旋轉(zhuǎn)位置。圖10為實施例2四通旋轉(zhuǎn)閥的橫向剖視圖，顯示下層閥芯在第一種工作狀態(tài)時，其下一層閥芯所處的旋轉(zhuǎn)位置。
具體實施方式
實施例I，參照圖1-5。本實用新型包括一個壓力交換管組，所述壓力交換管組具有兩根壓力交換管51、52，所述壓力交換管組被配設(shè)4個單向閥61、62、63、64 ;每根壓力交換管各內(nèi)置一個自由活塞50，并將壓力交換管分成兩個工作腔，分別是被輸送流體工作腔53和能量回收流體工作腔54。所述四只單向止回閥被平分成兩組，兩組單向閥的方向相反，其中一組單向閥61、62作為能量回收裝置的低壓流體吸入閥，所述低壓流體為被輸送流體，比如需淡化的低壓海水；另一組單向閥63、64作為能量回收裝置的高壓出水閥，所述高壓出水為經(jīng)吸收能量后的高壓被輸送流體，每個壓力交換管的被輸送流體工作腔與其中一個低壓流體吸入閥和其中一個高壓出水閥相連。轉(zhuǎn)閥式能量回收單元裝置設(shè)有四通旋轉(zhuǎn)閥，所述四通旋轉(zhuǎn)閥設(shè)有專用于進水的進水口 P、專用于出水的出水口 T和兩個進出水口 A、B，所述四通旋轉(zhuǎn)閥的兩個進出水口 A、B分別與兩根壓力交換管的能量回收流體工作腔連接。所述四通旋轉(zhuǎn)閥100包括閥體和旋轉(zhuǎn)閥芯2 ;所述旋轉(zhuǎn)閥芯由驅(qū)動電機200通過減速機構(gòu)300驅(qū)動。所述閥體在旋轉(zhuǎn)閥芯2的軸向前后均設(shè)有第一流體通道11、第二流體通道12、第三流體通道13、第四流體通道14，所述第一流體通道11與外界的連通口作為所述進水口 P與能量回收流體源連接而專用于進水，比如是反滲透膜組器95中排放的高壓濃海水，第二流體通道12與外界的連通口作為所述出水口 T專用于出水，將從能量回收流體工作腔流出的水排出，第三流體通道13與外界的連通口為與壓力交換管51的能量回收流體工作腔連接的進出水口 A，第四流體通道14與外界的連通口為與壓力交換管52的能量回收流體工作腔連接的進出水口 B，沿著旋轉(zhuǎn)閥芯的周向的排列順序為第一流體通道11、第三流體通道12、第二流體通道13、第四流體通道14 ;前后第一流體通道11、第二流體通道12、第三流體通道13、第四流體通道14對外的連通口中的其中一個可被封堵。旋轉(zhuǎn)閥芯2前后的第一流體通道11均在對應(yīng)閥芯2的端面處包括有通向閥芯2的引道111，在對應(yīng)閥芯2徑向外由連接通道112相通，其引道111在同一直線上；旋轉(zhuǎn)閥芯前后的第二流體通道12均在對應(yīng)閥芯2的端面處包括有通向閥芯2的引道121，在對應(yīng)閥芯2徑向外由連接通道122相通，其引道121在同一直線上；旋轉(zhuǎn)閥芯2前后的第三流體通道13均在對應(yīng)閥芯2的端面處包括有通向閥芯2的引道131，在對應(yīng)閥芯2徑向外由連接通道132相通，其引道131在同一直線上；旋轉(zhuǎn)閥芯2前后的第四流體通道14均在對應(yīng) 閥芯2的端面處包括有通向閥芯2的引道141，在對應(yīng)閥芯2徑向外由連接通道142相通，其引道141在同一直線上；第一流體通道的引道111、第二流體通道的引道121、第三流體通道的引道131、第四流體通道的引道141在閥芯2周向上等距分布并在同一半徑的圓周上。旋轉(zhuǎn)閥芯2具有兩個對稱的圓弧流體通道21、22，所述兩個圓弧流體通道21、22的長度滿足可以接通第一流體通道的引道111、第二流體通道的引道121、第三流體通道的引道131、第四流體通道141的引道中相鄰的兩個引道，所述兩個圓弧流體通道的間距滿足可以使第一流體通道的引道111、第二流體通道121的引道同時與第三流體通道的引道131、第四流體通道的引道141處于關(guān)閉狀態(tài)。所述旋轉(zhuǎn)閥芯2連接一個階梯軸3以接受驅(qū)動力，所述閥體設(shè)置有階梯軸的軸腔31，第二流體通道12和軸腔31之間由孔32連通，階梯軸3 —端穿出閥體，另一端支撐在閥體中的軸托33上。所述軸腔31由閥體的中心孔構(gòu)成，閥體底部在中心孔的孔口處還連接支撐所述軸托33的固定板34,固定板和閥體之間由密封圈密封。所述閥體由沿閥芯軸向布置連接的兩個閥體單元41、42采用螺栓連接而成，兩個單元在閥芯之外用密封件密封，每個閥體單元均設(shè)有第一流體通道11及其引道111和連接通道121、第二流體通道12及其引道121和連接通道122、第三流體通道13及其引道131和連接通道132、第四流體通道14及其引道141和連接通道142。以階梯軸穿出閥體的這一端為上，處于下方的閥體單元的上表面設(shè)有閥芯安裝孔24，所述閥芯2放置在閥芯安裝孔24中，其表面和所處的閥體單元的上表面齊平，所述階梯軸含有兩個正交的通孔34，所述兩個通孔處在階梯軸軸向的不同位置上，用于安裝芯軸連接銷35連接階梯軸3與旋轉(zhuǎn)閥芯2并定位旋轉(zhuǎn)閥芯相對閥體的初始周向角度位置，閥芯2設(shè)有相應(yīng)的自上表面向下延伸的連接槽23。本實用新型的徑向采用軸套35定位階梯軸3，軸套35與階梯軸3過渡配合，與閥體過盈配合；階梯軸3與軸套35、階梯軸3與軸托33配合處均采用金屬與高分子材料的摩擦副配對，閥芯2與閥體之間的配合為不同高分子材料之間的摩擦副配對；閥體對應(yīng)階梯軸的穿出處設(shè)有至少一對機械密封36，用機械密封36對階梯軸3和靜止閥體進行密封，用閥體上蓋板39壓緊機械密封36，所述機械密封包括有靜止環(huán)361、旋轉(zhuǎn)環(huán)362、彈簧38、彈簧座40、靜止環(huán)輔助密封圈37，機械密封36垂直于階梯軸的端面，靜止環(huán)361和旋轉(zhuǎn)環(huán)362在流體壓力和彈簧力作用下保持貼合并可相對滑動并配以輔助密封從而達到阻漏的軸封
裝置。本實施例所提供的四通旋轉(zhuǎn)閥工作時可依次連續(xù)進行下列狀態(tài)切換狀態(tài)I :如圖3所示，旋轉(zhuǎn)閥芯2圓弧形通道21連通第一流體通道11與第三流體通道13，旋轉(zhuǎn)閥芯2圓弧形通道22連通第二流體通道12與第四流體通道14。第一液流自第一流體通道11進，經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥芯2圓弧形通孔21換向后從第三流體通道13出；第二液流自第四流體通道14進，經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥芯2圓弧形通孔22換向后從第二流體通道12出。狀態(tài)2 :如圖4所示，旋轉(zhuǎn)閥芯2旋轉(zhuǎn)到一個角度后，其圓弧形通道22僅連通第四流體通道14，旋轉(zhuǎn)閥芯2圓弧形通道21僅連通第三流體通道13，與第一流體通道11、第二流體通道12不相通。狀態(tài)3 :如圖5所示，旋轉(zhuǎn)閥芯2繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到下一個角度后，其圓弧形通道22連通第一流體通道11與第四流體通道14，旋轉(zhuǎn)閥芯2圓弧形通道21連通第二流體通道12與第三流體通道13。此時第一液流自第一流體通道11進，從第四流體通道14出，第二液流自第三流體通道13進，從第二流體通道12出。該四通旋轉(zhuǎn)閥以“狀態(tài)I —狀態(tài)2 —狀態(tài)3 —狀態(tài)2 —狀態(tài)I”為周期，連續(xù)進行切換。當四通旋轉(zhuǎn)閥處于狀態(tài)I時，壓力交換管51的能量回收流體工作腔進水，壓力交換管51的能量回收流體工作腔出水，當四通旋轉(zhuǎn)閥處于狀態(tài)2時，壓力交換管組保持前一狀態(tài)，當四通旋轉(zhuǎn)閥處于狀態(tài)3時，壓力交換管51的能量回收流體工作腔出水，壓力交換管51的能量回收流體工作腔進水，周而復(fù)始。實施例2，參照附圖6-10。本實用新型包括二組并聯(lián)的壓力交換管組，所述壓力交換管組具有兩根壓力交換管51、52，每組壓力交換管組被配設(shè)4個單向閥61、62、63、64 ;每根壓力交換管各內(nèi)置一個自由活塞50，并將壓力交換管分成兩個工作腔，分別是被輸送流體工作腔53和能量回收流體工作腔54 ；所述四只單向止回閥被平分成兩組，兩組單向閥的方向相反，其中一組單向閥61、62作為能量回收裝置的低壓流體吸入閥，所述低壓流體為被輸送流體，也即需淡化的低壓海水；另一組單向閥63、64作為能量回收裝置的高壓出水閥，所述高壓出水為經(jīng)吸收能量后的需淡化的高壓海水，每個壓力交換管的被輸送流體工作腔與其中一個低壓流體吸入閥和其中一個高壓出水閥相連。所述閥控式能量回收單元裝置設(shè)有四通旋轉(zhuǎn)閥，所述四通旋轉(zhuǎn)閥設(shè)有專用于進水的進水口 P、專用于出水的出水口 T和與壓力交換管組數(shù)相等的多組進出水口，每組進出水口具有兩個進出水口 A、B，每組進出水口 A、B分別與其中一組壓力交換管組的兩根壓力交換管的能量回收流體工作腔連接。[0081]所述四通旋轉(zhuǎn)閥100包括閥體和旋轉(zhuǎn)閥芯2，所述旋轉(zhuǎn)閥芯2連接一個階梯軸3以接受電機驅(qū)動；所述旋轉(zhuǎn)閥芯由驅(qū)動電機200通過減速機構(gòu)300驅(qū)動。[0082]沿所述階梯軸軸向，所述四通旋轉(zhuǎn)閥設(shè)有四個閥體單元，所述閥體單元分為端部單元和相同的中間單元，以階梯軸穿出閥體的這一端為上，所述端部單元為上端單元41、底部單元42，本實施例中中間單元有I個，其標號為43，所述閥體由所述閥體單元采用螺栓連接而成，相鄰閥體單元之間設(shè)有一個所述閥芯2，相鄰兩個閥體單元在閥芯2之外用密封件密封，采用該結(jié)構(gòu)，各中間單元能夠被做成相同，以提高精度方便制造。所述閥體在旋轉(zhuǎn)閥芯的軸向前后均設(shè)有與其配合的第一流體通道11、第二流體通道12、第三流體通道13、第四流體通道14，所述第一流體通道11與外界的連通口作為所述進水口 P與能量回收流體源連接而專用于進水，比如是反滲透膜組器95中排放的高壓濃海水，第二流體通道12與外界的連通口作為所述出水口 T專用于出水，將從能量回收流體工作腔流出的水排出，第三流體通道13與外界的連通口為與壓力交換管51的能量回收流體工作腔連接的進出水口 A，第四流體通道14與外界的連通口為與壓力交換管52的能量回收流體工作腔連接的進出水口 B，沿著旋轉(zhuǎn)閥芯2的周向的排列順序為第一流體通道11、第三流體通13道、第二流體通道12、第四流體通道14。所述端部單元設(shè)有一個第一流體通道11及其引道111和連接通道112、一個第二流體通道12及其引道121和連接通道122、一個第三流體通道13及其引道131和連接通道132、一個第四流體通道14及其引道141和連接通道142 ;所述引道111、121、131、141處在與閥芯2端面對應(yīng)的位置，所述連接通道112、122、132、142處在閥芯2的徑向外。所述中間單元設(shè)有一個第一流體通道11及其引道111和連接通道112、一個第二流體通道12及其引道121和連接通道122、兩個第三流體通道13、二個第四流體通道14 ；二個第三流體通道13分別配屬給其上的閥芯2和其下的閥芯2，并均具有其引道131和連接通道132 ;二個第四流體通道14分別配屬給其上的閥芯2和其下的閥芯2，并均具有其引道141和連接通道142 ;所述引道111、121、131、141處在對應(yīng)閥芯2的端面處，所述連接通道112、122、132、142處在對應(yīng)閥芯2的徑向外。所述端部單元和中間單元的第一流體通道11的引道111在同一直線上，第二流體通道12的引道121在同一直線上，第三流體通道13的引道131在同一直線上，第四流體通道14的引道141在同一直線上，第一流體通道的引道111、第二流體通道的引道121、第三流體通道的引道131、第四流體通道的引道141在閥芯周向上等距分布并在同一半徑的圓周上；所述端部單元和中間單元的第一流體通道的連接通道112在同一直線上，第二流體通道的連接通道122在同一直線上，第三流體通道的連接通道132在同一直線上，第四流體通道的連接通道142在同一直線上。不同閥芯所配屬的第三流體通道13之間不相通，不同閥芯所配屬的第四流體通道14之間不相通；不同閥芯的第一流體通道11相通或不相通都可以，不同閥芯的第二流體通道12相通或不相通都可以。旋轉(zhuǎn)閥芯2具有兩個對稱的圓弧流體通道21、22，所述兩個圓弧流體通道的長度滿足可以接通第一流體通道的引道111、第二流體通道的引道121、第三流體通道的引道131、第四流體通道的引道141中相鄰的兩個引道，所述兩個圓弧流體通道21、22的間距滿足可以使第一流體通道的引道111、第二流體通道的引道121同時與第三流體通道的引道131、第四流體通道的引道141處于關(guān)閉狀態(tài)。如圖9、10所示，各閥芯的圓弧流體通道存在相位差，使各閥芯所對應(yīng)的工作周期間隔時間差，也即不同的閥芯所對應(yīng)的前述狀態(tài)I —狀態(tài)2 —狀態(tài)3 —狀態(tài)2 —狀態(tài)I的輪換存在時間差，由此各壓力交換管組間狀態(tài)輪換也存在時間差。所述閥體設(shè)置有階梯軸的軸腔31，第二流體通道12和軸腔31之間由孔32連通，階梯軸3 —端穿出閥體，另一端支撐在閥體中的軸托33上。所述軸腔31由閥體的中心孔構(gòu)成，閥體底部在中心孔的孔口處還連接支撐所述軸托33的固定板34,固定板和閥體之間由密封圈密封。以階梯軸穿出閥體的這一端為上，處于下方的閥體單元的上表面設(shè)有閥芯安裝孔24，所述閥芯2放置在閥芯安裝孔24中，其表面和所處的閥體單元的上表面齊平，所述階梯 軸含有兩個正交的通孔26，所述兩個通孔處在階梯軸軸向的不同位置上，用于安裝芯軸連接銷25連接階梯軸3與旋轉(zhuǎn)閥芯2并定位旋轉(zhuǎn)閥芯相對閥體的初始周向角度位置，閥芯2設(shè)有相應(yīng)的自上表面向下延伸的連接槽23。以下結(jié)構(gòu)也與實施例I相同本實施例徑向采用軸套定位階梯軸，軸套與階梯軸過渡配合，與閥體過盈配合；階梯軸與軸套、階梯軸與軸托配合處均采用金屬與高分子材料的摩擦副配對，閥芯與閥體之間的配合為不同高分子材料之間的摩擦副配對；閥體對應(yīng)階梯軸的穿出處設(shè)有至少一對機械密封，用機械密封對階梯軸和靜止閥體進行密封，用閥體上蓋板壓緊機械密封，所述機械密封包括有靜止環(huán)、旋轉(zhuǎn)環(huán)、彈簧、彈簧座、靜止環(huán)輔助密封圈，機械密封垂直于階梯軸的端面，靜止環(huán)和旋轉(zhuǎn)環(huán)在流體壓力和彈簧力作用下保持貼合并可相對滑動并配以輔助密封從而達到阻漏的軸封裝置。附圖標號91為增壓泵，用于增壓進料海水，使其能克服海水預(yù)處理裝置及管路上的阻力，進入壓力交換管組。附圖標號92為海水預(yù)處理裝置，用于對進料海水進行過濾，使其達到反滲透膜組器進水要求。附圖標號93為提升泵，用于將能量回收裝置的高壓出水再進一步提高壓力，使其能達到反滲透膜組器的額定操作壓力。附圖表94為高壓泵，用于對不經(jīng)過能量回收裝置的海水增壓，使其能達到反滲透膜組器的額定操作壓力。以本實用新型具體應(yīng)用500m3/d反滲透海水淡化工程項目實例作進一步闡述。以實施例2轉(zhuǎn)閥式能量回收裝置為該反滲透海水淡化系統(tǒng)能量回收裝置，負載處理流量約為30m3/h，裝置循環(huán)周期為24s。以圖6方式安裝各設(shè)備，啟動步驟如下接通電源，依次打開增壓泵91、壓力提升泵93，經(jīng)過I 3分鐘低壓排氣后，啟動高壓泵94，設(shè)備進入正常運行狀態(tài)。運行過程如下進料海水經(jīng)過增壓泵91增壓后進入海水預(yù)處理裝置，預(yù)處理后的海水分成兩路，一路海水(40%)由高壓泵21直接升壓至海水淡化額定操作壓力；另一路海水(60%)進入壓力交換管，經(jīng)過能量回收單元裝置壓力能交換后被壓力提升泵20升壓至海水淡化額定操作壓力，與前一路(40%)匯合后共同進入膜組器95。膜組器95高壓側(cè)的廢棄液進入壓力交換管，與低壓海水壓力交換后被排出系統(tǒng)。膜組器95出來的淡水直接供用戶使用。[0101]系統(tǒng)各點流量一壓力平衡表
權(quán)利要求1.一種轉(zhuǎn)閥式能量回收單元裝置，其特征在于它包括一個壓力交換管組，所述壓力交換管組具有兩根壓力交換管，所述壓力交換管組被配設(shè)4個單向閥和I個三位四通的直線滑閥；每根壓力交換管各內(nèi)置一個自由活塞，并將壓力交換管分成兩個工作腔，分別是被輸送流體工作腔和能量回收流體工作腔； 所述四只單向止回閥被平分成兩組，兩組單向閥的方向相反，其中一組單向閥作為能量回收裝置的低壓流體吸入閥；另一組單向閥作為能量回收裝置的高壓出水閥，每個壓力交換管的被輸送流體工作腔與其中一個低壓流體吸入閥和其中一個高壓出水閥相連； 所述轉(zhuǎn)閥式能量回收單元裝置設(shè)有四通旋轉(zhuǎn)閥，所述四通旋轉(zhuǎn)閥設(shè)有專用于進水的進 水口、專用于出水的出水口和兩個進出水口，所述四通旋轉(zhuǎn)閥的兩個進出水口分別與兩根壓力交換管的能量回收流體工作腔連接； 所述四通旋轉(zhuǎn)閥包括閥體和旋轉(zhuǎn)閥芯；所述旋轉(zhuǎn)閥芯由驅(qū)動電機通過減速機構(gòu)驅(qū)動；所述閥體在旋轉(zhuǎn)閥芯的軸向前后均設(shè)有第一流體通道、第二流體通道、第三流體通道、第四流體通道，所述第一流體通道與外界的連通口作為所述進水口與能量回收流體源連接而專用于進水，第二流體通道與外界的連通口作為所述出水口專用于出水，將從能量回收流體工作腔流出的水排出，第三流體通道與外界的連通口和第四流體通道與外界的連通口分別作為所述進出水口為與兩根壓力交換管的能量回收流體工作腔連接，沿著旋轉(zhuǎn)閥芯的周向的排列順序為第一流體通道、第三流體通道、第二流體通道、第四流體通道； 旋轉(zhuǎn)閥芯前后的第一流體通道均在對應(yīng)閥芯的端面處包括有通向閥芯的引道，在對應(yīng)閥芯徑向外由連接通道相通，其引道在同一直線上；旋轉(zhuǎn)閥芯前后的第二流體通道均在對應(yīng)閥芯的端面處包括有通向閥芯的引道，在對應(yīng)閥芯徑向外由連接通道相通，其引道在同一直線上；旋轉(zhuǎn)閥芯前后的第三流體通道均在對應(yīng)閥芯的端面處包括有通向閥芯的引道，在對應(yīng)閥芯徑向外由連接通道相通，其引道在同一直線上；旋轉(zhuǎn)閥芯前后的第四流體通道均在對應(yīng)閥芯的端面處包括有通向閥芯的引道，在對應(yīng)閥芯徑向外由連接通道相通，其弓I道在同一直線上；第一流體通道的引道、第二流體通道的引道、第三流體通道的引道、第四流體通道的引道在閥芯周向上等距分布并在同一半徑的圓周上； 旋轉(zhuǎn)閥芯具有兩個對稱的圓弧流體通道，所述兩個圓弧流體通道的長度滿足可以接通第一流體通道的引道、第二流體通道的引道、第三流體通道的引道、第四流體通道的引道中相鄰的兩個引道，所述兩個圓弧流體通道的間距滿足可以使第一流體通道的引道、第二流體通道的引道同時與第三流體通道的引道、第四流體通道的引道處于關(guān)閉狀態(tài)； 所述旋轉(zhuǎn)閥芯連接一個階梯軸以接受電機驅(qū)動，所述閥體設(shè)置有階梯軸的軸腔，第二流體通道和軸腔之間由孔連通，階梯軸一端穿出閥體，另一端支撐在閥體中的軸托上。
2.如權(quán)利要求I所述的一種轉(zhuǎn)閥式能量回收單元裝置，其特征在于所述軸腔由閥體的中心孔構(gòu)成，閥體底部在中心孔的孔口處還連接支撐所述軸托的固定板，固定板和閥體之間由密封件密封。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種轉(zhuǎn)閥式能量回收單元裝置，其特征在于所述閥體由沿閥芯軸向布置連接的兩個閥體單元連接而成，兩個閥體單元在閥芯之外用密封件密封，每個閥體單元均設(shè)有第一流體通道及其引道和連接通道、第二流體通道及其引道和連接通道、第三流體通道及其引道和連接通道、第四流體通道及其弓I道和連接通道。
4.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)閥式能量回收單元裝置，其特征在于，以階梯軸穿出閥體的這一端為上，處于下方的閥體單元的上表面設(shè)有閥芯安裝孔，所述閥芯放置在閥芯安裝孔中，其表面和所處的閥體單元的上表面齊平，所述階梯軸含有兩個正交的通孔，所述兩個通孔處在階梯軸軸向的不同位置上，用于安裝芯軸連接銷連接階梯軸與旋轉(zhuǎn)閥芯并定位旋轉(zhuǎn)閥芯相對閥體的初始周向角度位置，閥芯設(shè)有相應(yīng)的自上表面向下延伸的連接槽。
5.如權(quán)利要求I所述的一種轉(zhuǎn)閥式能量回收單元裝置，其特征在于，它的徑向采用軸套定位階梯軸，軸套與階梯軸過渡配合，與閥體過盈配合；階梯軸與軸套、階梯軸與軸托配合處均采用金屬與高分子材料的摩擦副配對，閥芯與閥體之間的配合為不同高分子材料之間的摩擦副配對；閥體對應(yīng)階梯軸的穿出處設(shè)有至少一對機械密封，所述機械密封包括有靜止環(huán)、旋轉(zhuǎn)環(huán)、彈性元件、彈簧座、靜止環(huán)輔助密封圈，機械密封垂直于階梯軸的端面，靜止環(huán)和旋轉(zhuǎn)環(huán)在流體壓力和彈簧力作用下保持貼合且可相對滑動并配以輔助密封從而達到阻漏的軸封裝置。
6.一種轉(zhuǎn)閥式能量回收單元裝置，其特征在于它包括多組并聯(lián)的壓力交換管組，所述壓力交換管組具有兩根壓力交換管，每組壓力交換管組被配設(shè)4個單向閥；每根壓力交換管各內(nèi)置一個自由活塞，并將壓力交換管分成兩個工作腔，分別是被輸送流體工作腔和能量回收流體工作腔； 所述四只單向止回閥被平分成兩組，兩組單向閥的方向相反，其中一組單向閥作為能量回收裝置的低壓流體吸入閥；另一組單向閥作為能量回收裝置的高壓出水閥，每個壓力交換管的被輸送流體工作腔與其中一個低壓流體吸入閥和其中一個高壓出水閥相連； 所述閥控式能量回收單元裝置設(shè)有四通旋轉(zhuǎn)閥，所述四通旋轉(zhuǎn)閥設(shè)有專用于進水的進水口、專用于出水的出水口和與壓力交換管組數(shù)相等的多組進出水口，每組進出水口具有兩個進出水口，每組進出水口分別與一組壓力交換管組的兩根壓力交換管的能量回收流體工作腔連接； 所述四通旋轉(zhuǎn)閥包括閥體和旋轉(zhuǎn)閥芯，所述旋轉(zhuǎn)閥芯連接一個階梯軸以接受驅(qū)動力，所述旋轉(zhuǎn)閥芯由驅(qū)動電機通過減速機構(gòu)驅(qū)動； 沿所述階梯軸軸向，所述四通旋轉(zhuǎn)閥設(shè)有多個閥體單元，閥體單元的數(shù)量比壓力交換管組數(shù)多一個，所述閥體單元分為端部單元和中間單元，所述閥體由所述閥體單元連接而成，相鄰閥體單元之間設(shè)有一個所述閥芯，相鄰兩個閥體單元在閥芯之外用密封件密封； 所述閥體在旋轉(zhuǎn)閥芯的軸向前后均設(shè)有與其配合的第一流體通道、第二流體通道、第三流體通道、第四流體通道，所述第一流體通道與外界的連通口作為所述進水口與能量回收流體源連接而專用于進水，第二流體通道與外界的連通口作為所述出水口專用于出水，將從能量回收流體工作腔流出的水排出，第三流體通道與外界的連通口和第四流體通道與外界的連通口分別作為所述進出水口為與兩根壓力交換管的能量回收流體工作腔連接，沿著旋轉(zhuǎn)閥芯的周向的排列順序為第一流體通道、第三流體通道、第二流體通道、第四流體通道； 所述端部單元設(shè)有一個第一流體通道及其引道和連接通道、一個第二流體通道及其引道和連接通道、一個第三流體通道及其引道和連接通道、一個第四流體通道及其引道和連接通道；所述引道處在與閥芯端面對應(yīng)的位置，所述連接通道處在閥芯的徑向外； 所述中間單元設(shè)有一個第一流體通道及其引道和連接通道、一個第二流體通道及其引道和連接通道、兩個第三流體通道、二個第四流體通道；二個第三流體通道分別配屬給其上的閥芯和其下的閥芯，并均具有其引道和連接通道；二個第四流體通道分別配屬給其上的閥芯和其下的閥芯，并均具有其引道和連接通道；所述引道處在與閥芯端面對應(yīng)的位置，所述連接通道處在閥芯的徑向外； 所述端部單元和中間單元的第一流體通道的引道在同一直線上，第二流體通道的引道在同一直線上，第三流體通道的引道在同一直線上，第四流體通道的引道在同一直線上，第一流體通道的引道、第二流體通道的引道、第三流體通道的引道、第四流體通道的引道在閥芯周向上等距分布并在同一半徑的圓周上；所述端部單元和中間單元的第一流體通道的連接通道在同一直線上，第二流體通道的連接通道在同一直線上，第三流體通道的連接通道在同一直線上，第四流體通道的連接通道在同一直線上； 不同閥芯所配屬的第三流體通道之間不相通，不同閥芯所配屬的第四流體通道之間不相通； 旋轉(zhuǎn)閥芯具有兩個對稱的圓弧流體通道，所述兩個圓弧流體通道的長度滿足可以接通第一流體通道的引道、第二流體通道的引道、第三流體通道的引道、第四流體通道的引道中相鄰的兩個引道，所述兩個圓弧流體通道的間距滿足可以使第一流體通道的引道、第二流體通道的引道同時與第三流體通道的引道、第四流體通道的引道處于關(guān)閉狀態(tài)；各閥芯的圓弧流體通道存在相位差，使各閥芯所對應(yīng)的工作周期間隔時間差； 所述閥體設(shè)置有階梯軸的軸腔，第二流體通道和軸腔之間由孔連通，階梯軸一端穿出閥體，另一端支撐在閥體中的軸托上。
7.如權(quán)利要求6所述的一種轉(zhuǎn)閥式能量回收單元裝置，其特征在于所述軸腔由閥體的中心孔構(gòu)成，閥體底部在中心孔的孔口處還連接支撐所述軸托的固定板，固定板和閥體之間由密封件密封。
8.如權(quán)利要求6或7所述的一種轉(zhuǎn)閥式能量回收單元裝置，其特征在于，以階梯軸穿出閥體的這一端為上，處于下方的閥體單元的上表面設(shè)有閥芯安裝孔，所述閥芯放置在閥芯安裝孔中，其表面和所處的閥體單元的上表面齊平，所述階梯軸含有兩個正交的通孔，所述兩個通孔處在階梯軸軸向的不同位置上，用于安裝芯軸連接銷連接階梯軸與旋轉(zhuǎn)閥芯并定位旋轉(zhuǎn)閥芯相對閥體的初始周向角度位置，閥芯設(shè)有相應(yīng)的自上表面向下延伸的連接槽。
9.如權(quán)利要求6所述的一種轉(zhuǎn)閥式能量回收單元裝置，其特征在于，它的徑向采用軸套定位階梯軸，軸套與階梯軸過渡配合，與閥體過盈配合；階梯軸與軸套、階梯軸與軸托配合處均采用金屬與高分子材料的摩擦副配對，閥芯與閥體之間的配合為不同高分子材料之間的摩擦副配對；閥體對應(yīng)階梯軸的穿出處設(shè)有至少一對機械密封，所述機械密封包括有靜止環(huán)、旋轉(zhuǎn)環(huán)、彈性元件、彈簧座、靜止環(huán)輔助密封圈，機械密封垂直于階梯軸的端面，靜止環(huán)和旋轉(zhuǎn)環(huán)在流體壓力和彈簧力作用下保持貼合且可相對滑動并配以輔助密封從而達到阻漏的軸封裝置。
專利摘要本實用新型提供了一種轉(zhuǎn)閥式能量回收單元裝置。該能量回收單元裝置主要包括4只單向閥，一組2根壓力交換管和1只四通旋轉(zhuǎn)閥。4只單向閥被均分成兩組，分別安裝于壓力交換管的一側(cè)，壓力交換管另一側(cè)則與四通換向閥連接。該能量回收單元裝置可以根據(jù)需要采用一組或多組壓力交換管，其四通旋轉(zhuǎn)閥可疊加。該轉(zhuǎn)閥式能量回收裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，具有較高的實用價值。
文檔編號C02F1/44GK202387376SQ20112051345
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者宋建華, 張希建, 張建中, 張愛萍, 汪一凡, 石雷, 趙浩華, 馬建紅 申請人:國家海洋局第二海洋研究所, 杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心有限公司