專利名稱：液-液壓力交換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)水或其它液體的壓力交換的裝置，用于反滲透法海水淡化的壓力回收或其他工藝過程中需要壓力交換的場合。
背景技術(shù)：
在反滲透法海水淡化過程中，需要把海水加壓到6MPa以上，在壓力推動下水分透過反滲透膜成為淡水，鹽分則大部分被反滲透膜攔截并跟沒有透過反滲透膜的海水一起成為濃海水(簡稱濃水)。用這樣的方法從海水中制取淡水，通常情況下每生產(chǎn)一份淡水需要對超過兩份海水加壓，也就是說，經(jīng)過加壓的海水 中只有不到一半(通常為45%)透過反滲透膜成為淡水，超過一半(通常為55% )成為含鹽量更多的濃水。這些濃水在排放前仍然帶有接近原始的壓力，攜帶著巨大的能量，如果直接排放就會造成能量的巨大浪費(fèi)。因此，在海水淡化工程中，濃水的壓力回收裝置顯得非常重要，也非常必要。目前商業(yè)化應(yīng)用的濃水壓力回收裝置主要有三種，一種是利用高壓的濃水推動葉輪，葉輪通過軸帶動另一邊的葉輪推動常規(guī)的海水，從而實(shí)現(xiàn)高壓濃水的能量到低壓海水的轉(zhuǎn)移，這就是所謂的透平(turbo);另一種是通過高壓濃水推動活塞，活塞通過連桿推動另一個(gè)活塞，從而把能量傳遞給低壓海水；第三種是一種無活塞壓力傳遞裝置，它是通過濃海水直接推動低壓海水，多個(gè)壓力容器高速交替，濃水與常規(guī)海水的接觸時(shí)間很短，從而避免濃水與常規(guī)海水的大量摻混。這三種壓力回收裝置都是通過機(jī)械原理把濃水的壓力交換到低壓海水，但各有優(yōu)缺點(diǎn)。第一種透平裝置的優(yōu)點(diǎn)是裝置比較簡單，單個(gè)裝置規(guī)?？梢员容^大，但效率較低，通常只能回收80%左右的能量。第二種的特點(diǎn)是可靠性好，但效率也低，能量回收效率也是80%左右。第三種雖然能量回收效率高(可高達(dá)90%)，但制造難度高，單個(gè)裝置規(guī)模小，而且存在濃水與海水之間的摻混問題。以上三種壓力交換裝置的共同缺點(diǎn)是造價(jià)高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是解決目前商業(yè)化應(yīng)用的壓力回收裝置通常造價(jià)高、制造難度大、效率低的問題，提供一種構(gòu)造簡單、制造容易、造價(jià)低、能量回收效率高的液-液壓力交換
>J-U ρ α裝直。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)使得高壓液體直接推動低壓液體以提高壓力交換的效率，為此需要一個(gè)具有一定長徑比的壓力容器；為了避免兩種液體的摻混，設(shè)計(jì)了一個(gè)覆蓋整個(gè)壓力容器斷面并且能夠被液體推動的彈性隔膜，使得濃水和海水分別位于該彈性隔膜的兩側(cè)；為了讓該彈性隔膜的運(yùn)動軌跡維持必要的精度，設(shè)計(jì)了位于壓力容器內(nèi)部中央沿長度方向布置的導(dǎo)向桿，使得該彈性隔膜被液體推動的時(shí)候循著導(dǎo)向桿作往復(fù)移動；為了實(shí)現(xiàn)壓力交換連續(xù)進(jìn)行，需要兩個(gè)壓力容器并聯(lián)使用，反相運(yùn)行，即當(dāng)一個(gè)壓力容器進(jìn)行壓力交換時(shí)，另一個(gè)壓力容器則同時(shí)進(jìn)行海水注入和濃水排放；為了實(shí)現(xiàn)液體流向的瞬時(shí)切換，專門設(shè)計(jì)了二位四通閥，每一對壓力容器配備兩個(gè)這樣的二位四通閥。[0006]本發(fā)明所述的液-液壓力交換裝置的構(gòu)成如附圖I所示，它包括兩個(gè)壓力容器(I-AU-B)和兩個(gè)二位四通閥(2-A、2-B)、限位機(jī)構(gòu)(3)、導(dǎo)向桿(4)、彈性隔膜(5);壓力容器(1-A、1-B)各自的兩端通過法蘭及管道與二位四通閥(2-A)、(2-B)相連接。壓力容器(1-A、1-B)具有相同的結(jié)構(gòu)，如附圖2所示，是長徑比為10 20的圓筒形容器。壓力容器(1-A、1-B)的兩端有開口并裝有法蘭(6)以便與二位四通閥(2-A、2-B)以及其它所需的外接管路相連接。壓力容器(I-AU-B)內(nèi)部裝有位于容器中央沿容器長度方向布置的導(dǎo)向桿⑷和用來隔開兩種液體的圓盤形彈性隔膜(5)，導(dǎo)向桿⑷兩端各裝有一個(gè)限位機(jī)構(gòu)⑶以阻止彈性隔膜(5)越過。導(dǎo)向桿(4)從彈性隔膜(5)的中心垂直穿過，從而使彈性隔膜(5)在被容器內(nèi)的液體推動時(shí)沿著導(dǎo)向桿(4)做往復(fù)運(yùn)動。導(dǎo)向桿(4)在壓力容器(I-AU-B)內(nèi)的固定方式為可拆卸結(jié)構(gòu)，以便安裝和更換彈性隔膜(5)。彈性隔膜(5)的結(jié)構(gòu)如附圖4所示，它是一個(gè)中心部位開有導(dǎo)向圓孔的圓盤形的 v彈性隔膜。圓盤中心部位導(dǎo)向孔(5a)的長度與中間圓孔直徑的比值為I : I 5 : 1，以使彈性隔膜(5)在運(yùn)動的時(shí)候也能保持與導(dǎo)向桿(4)的垂直而不發(fā)生偏斜；彈性隔膜(5)在施加外力的情況下可以變形，以便于通過壓力容器(1-A、1-B)兩端的法蘭(6)安裝到壓力容器(1-A、1-B)內(nèi)的導(dǎo)向桿⑷上，同時(shí)彈性隔膜(5)在外力撤消后能夠恢復(fù)原來的圓盤形狀以完全地覆蓋壓力容器(I-AU-B)的斷面。彈性隔膜(5)的外緣圓周直徑略大于壓力容器(1-A、1-B)內(nèi)徑，從而保證彈性隔膜(5)的圓周邊緣與壓力容器(1-A、1-B)內(nèi)壁相接觸，這樣彈性隔膜(5)就把兩種液體隔開而避免了互相摻混。二位四通閥(2-A、2_B)具有相同的結(jié)構(gòu)，如附圖3所示，由具有四個(gè)出入口的閥體(2a)和具有兩個(gè)通道的閥芯(2b)構(gòu)成。閥體(2a)的四個(gè)出入口 (2al、2a2、2a3、2a4)分別通向互相垂直的兩個(gè)軸線上的四個(gè)方向。閥芯(2b)內(nèi)有兩個(gè)弧形通道(2bl、2b2)，兩個(gè)通道分別具有兩個(gè)開口，每個(gè)通道的兩個(gè)開口的中心軸線夾角成90°。工作時(shí)閥芯每次進(jìn)行90°的旋轉(zhuǎn)，從而使兩通道(2bl、2b2)分別連通四個(gè)不同的出入口(2al、2a2、2a3、2a4)，得以實(shí)現(xiàn)液體流向的轉(zhuǎn)換。所述的液-液壓力交換裝置，其特征在于它包括兩個(gè)壓力容器(I-AU-B)、限位機(jī)構(gòu)⑶、導(dǎo)向桿(4)、彈性隔膜(5)、兩個(gè)二位四通閥(2-A、2-B)，壓力容器(1_A、1_B)各自的兩端通過法蘭及管路與二位四通閥(2-A、2-B)相連接。所述的液-液壓力交換裝置，其特征在于，壓力容器(1-A、1-B)為長徑比10 20的圓筒形，內(nèi)部有位于中央的沿長度方向布置的導(dǎo)向桿(4)和可沿導(dǎo)向桿(4)往復(fù)移動的彈性隔膜(5)。所述的液-液壓力交換裝置，其特征在于，二位四通閥(2-A、2_B)是由包括沿圓周均布4個(gè)接口(2al、2a2、2a3、2a4)的閥體(2a)和包含2個(gè)弧形通道(2bl、2b2)的閥芯(2b)組成，閥芯(2b)呈球形或圓柱形，閥體(2a)的內(nèi)腔與閥芯(2b)的外表面經(jīng)機(jī)械加工形成配合，閥芯(2b)在外力驅(qū)動下可以繞其軸線轉(zhuǎn)動，閥體(2a)上的4個(gè)接口(2al、2a2、2a3、2a4)可以與閥芯(2b)上的兩弧形通道(2bl、2b2)的4個(gè)端口兩兩對接，閥芯(2b)在外力驅(qū)動下每轉(zhuǎn)動一次旋轉(zhuǎn)90°，使得閥體(2a)上的4個(gè)接口(2al、2a2、2a3、2a4)正好實(shí)現(xiàn)聯(lián)通交換即對每個(gè)接口來說，閥芯(2b)每轉(zhuǎn)動90°，該接口就從跟與其相鄰的兩個(gè)接口之一聯(lián)通切換到跟相鄰的另一個(gè)接口聯(lián)通。所述的液-液壓力交換裝置，其特征在于，壓力容器(I-AU-B)內(nèi)的導(dǎo)向桿(4)的兩端設(shè)有限位機(jī)構(gòu)(3)，當(dāng)沿著導(dǎo)向桿⑷移動的彈性隔膜(5)觸碰到限位機(jī)構(gòu)(3)時(shí)，二位四通閥(2-A、2-B)的驅(qū)動裝置立即動作，使二位四通閥(2-A、2-B)的閥芯(2b)旋轉(zhuǎn)90。。所述的液-液壓力交換裝置，其特征在于，位于壓力容器(I-AU-B)內(nèi)可以沿導(dǎo)向桿⑷移動的彈性隔膜(5)為圓盤狀，其中心部位的導(dǎo)向孔(5a)內(nèi)徑與導(dǎo)向桿⑷外徑相配合，使得壓力容器(1-A、1-B)內(nèi)的液體流動時(shí)推動彈性隔膜(5)隨之一起沿導(dǎo)向桿(4)移動并保持與導(dǎo)向桿⑷垂直，彈性隔膜(5)的外緣直徑略大于壓力容器(1-A、1-B)的內(nèi)徑，從而使得彈性隔膜(5)的外緣部分緊貼壓力容器(I-AU-B)的內(nèi)壁。所述的液-液壓力交換裝置，其特征在于，本液-液壓力交換裝置可以單組裝置模式工作，也可以兩組或多組裝置并列模式工作來增大交換量。本液-液壓力交換裝置的工作方式如下液-液壓力交換裝置啟動前，先將兩個(gè)壓力容器(I-AU-B)內(nèi)注滿海水，并使兩個(gè) 壓力容器內(nèi)的彈性隔膜(5)都位于壓力容器的相同一端，此時(shí)壓力交換裝置處于如附圖5所示的啟動狀態(tài)。先打開閥門V-2、V-3、V-4,啟動壓力交換裝置外接的反滲透裝置(W-I)所配備的海水增壓泵(W-3)和高壓泵(W-2)，海水通過反滲透裝置后轉(zhuǎn)化成兩股液體一淡水和濃水。濃水經(jīng)由二位四通閥(2-B)的(202)端口注入壓力容器(I-A)中并推動彈性隔膜(5)向另一端運(yùn)動，使彈性隔膜(5)推動位于其另一側(cè)的海水向壓力容器(I-A)的另一端運(yùn)動，這樣海水就由低壓變?yōu)楦邏翰⒔?jīng)二位四通閥(2-A)的(102)端口排出，由管道輸送至閥門V-2后的管道進(jìn)入反滲透裝置(W-I)。在彈性隔膜(5)觸碰到限位機(jī)構(gòu)(3)后，限位機(jī)構(gòu)(3)觸發(fā)兩個(gè)二位四通閥(2-A、2-B)的驅(qū)動裝置同時(shí)動作，使兩個(gè)二位四通閥(2-A、2-B)的閥芯同步轉(zhuǎn)動90。與此同時(shí)啟動海水增壓泵(W-4)。這樣液-液壓力交換裝置由啟動操作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到附圖6所示的工作狀態(tài)一。在如附圖6示的工作狀態(tài)一中，高壓濃水經(jīng)由二位四通閥(2-B)的(202)端口進(jìn)入壓力容器(I-B)中并推動其中的彈性隔膜(5)向另一端運(yùn)動，使彈性隔膜(5)推動位于其另一側(cè)的海水向壓力容器(I-B)的另一端運(yùn)動，這樣海水就由低壓變?yōu)楦邏翰⒔?jīng)二位四通閥(2-A)的(102)端口排出，由管道輸送至閥門V-2后的管道再進(jìn)入反滲透裝置(W-I)。與此同時(shí)由海水增壓泵(W-4)輸送來的海水經(jīng)二位四通閥(2-A)的(101)端口進(jìn)入壓力容器(I-A)中推動其中的彈性隔膜(5)向另一端運(yùn)動，使彈性隔膜(5)推動位于其另一側(cè)的釋放過能量的濃水向壓力容器(I-A)的另一端運(yùn)動并經(jīng)二位四通閥(2-B)的(201)端口排出。在不論哪一個(gè)壓力容器內(nèi)的彈性隔膜(5)先到達(dá)各自壓力容器的一端并觸碰到導(dǎo)向桿
(4)上的限位機(jī)構(gòu)(3)，都會觸發(fā)兩個(gè)二位四通閥(2-A、2-B)的驅(qū)動裝置同時(shí)動作，使兩個(gè)二位四通閥(2-A、2-B)的閥芯(2b)同時(shí)轉(zhuǎn)動90°，經(jīng)過此過程后液-液壓力交換裝置轉(zhuǎn)換到如附圖7所示的工作狀態(tài)二。在如附圖7所示的工作狀態(tài)二中，高壓濃水從二位四通閥(2-B)的(202)端口進(jìn)入壓力容器(I-A)中推動其中的彈性隔膜(5)向另一端運(yùn)動，使彈性隔膜(5)推動位于其另一側(cè)的海水向壓力容器(I-A)的另一端運(yùn)動，這樣海水就由低壓變?yōu)楦邏翰⒔?jīng)二位四通閥(2-A)的(102)端口排出，由管道輸送至閥門V-2后的管道再進(jìn)入反滲透裝置(W-1)。與此同時(shí)由海水增壓泵(W-4)輸送來的海水經(jīng)二位四通閥(2-A)的(101)端口進(jìn)入壓力容器(I-B)中推動其中的彈性隔膜(5)向另一端運(yùn)動，使彈性隔膜(5)推動位于其另一側(cè)的釋放過能量的濃水向壓力容器(I-B)的另一端運(yùn)動從而經(jīng)二位四通閥(2-B)的(201)端口排出。不論哪一個(gè)壓力容器內(nèi)的彈性隔膜(5)先到達(dá)各自壓力容器的一端并觸碰到導(dǎo)向桿上的限位機(jī)構(gòu)(3)，都會觸發(fā)兩個(gè)二位四通閥(2-A、2-B)的驅(qū)動裝置同時(shí)動作，使兩個(gè)二位四通閥(2-A、2-B)的閥芯(2b)同時(shí)轉(zhuǎn)動90°，經(jīng)過此過程后液-液壓力交換裝置又轉(zhuǎn)換回到如附圖6所示的工作狀態(tài)一。兩個(gè)壓力容器(I-AU-B)中的限位機(jī)構(gòu)運(yùn)行采用優(yōu)先抵達(dá)優(yōu)先控制的方式，即兩個(gè)壓力容器(1-A、1-B)內(nèi)的彈性隔膜(5)無論哪一個(gè)先觸碰到各自一端的限位機(jī)構(gòu)(3)，受到碰觸的那一個(gè)限位機(jī)構(gòu)(3)都會控制兩個(gè)二位四通閥(2-A、2-B)的驅(qū)動裝置使閥芯(2b)同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)90度的操作，以達(dá)到兩個(gè)容器(I-AU-B)內(nèi)的液體同步變換各自流向的目的。這樣，工作過程中(I-AU-B)兩個(gè)壓力容器中的彈性隔膜(5)同步反相運(yùn)行，使兩個(gè)壓力容器(1-A、1-B)的工作狀態(tài)也處于同步反相狀態(tài)，也就是說，兩個(gè)壓力容器(1-A、1-B)處于交替進(jìn)行壓力交換的狀態(tài)。 本液-液壓力交換裝置的優(yōu)點(diǎn)在于本裝置的部件結(jié)構(gòu)簡單，制造精度要求低，造價(jià)低。彈性隔膜用橡膠或者塑料即可，因其彈性特質(zhì)，降低了對壓力容器內(nèi)壁的尺寸精度的要求。只有二位四通閥的制作要求較高，但也容易實(shí)現(xiàn)。為了達(dá)到增大交換量的目的，可以多組裝置并聯(lián)使用，安裝簡單。因?yàn)楦邏簼馑c低壓海水之間只通過彈性隔膜隔開，高壓濃水直接推動低壓海水，提高了壓力交換的效率。

附圖I :液-液壓力交換裝置構(gòu)成示意圖。附圖2 :壓力容器1-A、1_B構(gòu)造示意圖。附圖3 :二位四通閥2-A、2_B構(gòu)造示意圖附圖4 :彈性隔膜5結(jié)構(gòu)示意圖。附圖5 :液-液壓力交換裝置啟動狀態(tài)示意圖。附圖6 :液-液壓力交換裝置工作狀態(tài)一示意圖。附圖7 :液-液壓力交換裝置工作狀態(tài)二示意圖附圖8 :實(shí)施例2兩組液-液壓力交換裝置并列模式工作狀態(tài)示意圖。標(biāo)注說明1-A、1-B-壓力容器；3_限位機(jī)構(gòu)；4_導(dǎo)向桿；5_彈性隔膜；5a_彈性隔膜導(dǎo)向孔；6_壓力容器法蘭；2-A、2-B-二位四通閥；2a-閥體；2b_閥芯；2al、2a2、2a3、2a4-二位四通閥閥體的四個(gè)接口 ；2bl、2b2弧形通道；101、102_ 二位四通閥2-A的兩個(gè)外接端口 ；201、202_ 二位四通閥2-B的兩個(gè)外接端口。W-I-反滲透裝置；W_2-高壓泵；W_3、W-4-海水增壓泵；V-2、V-3、V-4-閥門；
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I.本實(shí)施例描述了一種液-液壓力交換裝置及其應(yīng)用方法。本實(shí)施例所述的液-液壓力交換裝置如附圖I所示，配備兩個(gè)壓力容器和兩個(gè)二位四通閥。壓力容器兩端通過法蘭及管道與二位四通閥相連接。壓力容器(1-A、1-B)具有相同的結(jié)構(gòu)，如附圖2所示，是長徑比為10 20的圓筒形容器。壓力容器(1-A、1-B)的兩端有開口并裝有法蘭(6)以便與二位四通閥(2-A、2-B)以及其它所需的外接管路相連接。壓力容器(I-AU-B)內(nèi)部裝有位于容器中央沿容器長度方向布置的導(dǎo)向桿(4)和用來隔開兩種液體的圓盤形彈性隔膜(5)，導(dǎo)向桿(4)兩端各裝有一個(gè)限位機(jī)構(gòu)(3))以阻止彈性隔膜(5)越過。導(dǎo)向桿(4)從彈性隔膜(5)的中心垂直穿過，從而使彈性隔膜(5)在被容器內(nèi)的液體推動時(shí)沿著導(dǎo)向桿(4)做往復(fù)運(yùn)動。導(dǎo)向桿
(4)在壓力容器(I-AU-B)內(nèi)的固定方式為可拆卸結(jié)構(gòu)，以便安裝和更換彈性隔膜(5)。彈性隔膜(5)的結(jié)構(gòu)如附圖4所示，它是一個(gè)中心部位開有導(dǎo)向圓孔的圓盤形的彈性隔膜。導(dǎo)向孔(5a)的深度與圓孔直徑的比值為I : I 5 : 1，以使彈性隔膜(5)在運(yùn)動的時(shí)候也能保與導(dǎo)向桿(4)的垂直而不發(fā)生偏斜；彈性隔膜(5)在施加外力的情況下可以變形，以便于通過壓力容器(1-A、1-B)兩端的法蘭(6)安裝到壓力容器(1-A、1-B)內(nèi)的導(dǎo)向桿(4)上，同時(shí)彈性隔膜(5)在外力撤消后能夠恢復(fù)原來的圓盤形狀以完全地覆蓋壓力容器(1-A、1-B)的斷面。彈性隔膜(5)的外緣圓周直徑略大于壓力容器(1-A、1-B)的內(nèi)徑，從而保證彈性隔膜(5)的圓周邊緣與壓力容器(1-A、1-B)內(nèi)壁相接觸，這樣彈性隔膜
(5)就把兩種液體隔開而避免了互相摻混。二位四通閥(2-A、2_B)具有相同的結(jié)構(gòu)，如附圖3所示，由具有四個(gè)出入口的閥體(2a)和具有兩個(gè)通道的閥芯(2b)構(gòu)成。閥體(2a)的四個(gè)出入口 (2al、2a2、2a3、2a4)分別通向互相垂直的兩個(gè)軸線上的四個(gè)方向。閥芯(2b)內(nèi)有兩個(gè)弧形通道(2bl、2b2)，兩個(gè)通道分別具有兩個(gè)開口，每個(gè)通道的兩個(gè)開口的中心軸線夾角成90°。工作時(shí)閥芯每次進(jìn)行90°的旋轉(zhuǎn)，從而使兩通道(2bl、2b2)分別連通四個(gè)不同的出入口(2al、2a2、2a3、2a4)，得以實(shí)現(xiàn)液體流向的轉(zhuǎn)換。所述的液-液壓力交換裝置的工作方式如下液-液壓力交換裝置啟動前，先將兩個(gè)壓力容器(I-AU-B)內(nèi)注滿海水，并使兩個(gè)壓力容器內(nèi)的彈性隔膜(5)都位于壓力容器的相同一端，此時(shí)壓力交換裝置處于如附圖5所示的啟動狀態(tài)。先打開閥門V-2、V-3、V-4,啟動壓力交換裝置外接的反滲透裝置(W-I)所配備的海水增壓泵(W-3)和高壓泵(W-2)，海水通過反滲透裝置后轉(zhuǎn)化成兩股液體一淡水和濃水。濃水經(jīng)由二位四通閥(2-B)的(202)端口注入壓力容器(I-A)中并推動彈性隔膜(5)向另一端運(yùn)動，使彈性隔膜(5)推動位于其另一側(cè)的海水向壓力容器(I-A)的另一端運(yùn)動，這樣海水就由低壓變?yōu)楦邏翰⒔?jīng)二位四通閥(2-A)的(102)端口排出，由管道輸送至閥門V-2后的管道進(jìn)入反滲透裝置(W-I)。在彈性隔膜(5)觸碰到限位機(jī)構(gòu)(3)后，限位機(jī)構(gòu)(3)觸發(fā)兩個(gè)二位四通閥(2-A、2-B)的驅(qū)動裝置同時(shí)動作，使兩個(gè)二位四通閥(2-A、2-B)的閥芯(2b)同步轉(zhuǎn)動90。與此同時(shí)啟動海水增壓泵(W-4)。這樣壓力交換裝置由啟動操作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到附圖6所示的工作狀態(tài)一。在如附圖6示的工作狀態(tài)一中，高壓濃水經(jīng)由二位四通閥(2-B)的(202)端口進(jìn)入壓力容器(I-B)中并推動其中的彈性隔膜(5)向另一端運(yùn)動，使彈性隔膜(5)推動位于其另一側(cè)的海水向壓力容器(I-B)的另一端運(yùn)動，這樣海水就由低壓變?yōu)楦邏翰⒔?jīng)二位四通閥(2-A)的(102)端口排出，由管道輸送至閥門V-2后的管道進(jìn)入反滲透裝置(W-1)。與此同時(shí)由海水增壓泵(W-4)輸送來的海水經(jīng)二位四通閥(2-A)的(101)端口進(jìn)入壓力容器(I-A)中推動其中的彈性隔膜(5)向另一端運(yùn)動，使彈性隔膜(5)推動位于其另一側(cè)的釋放過能量的濃水向壓力容器(I-A)的另一端運(yùn)動從而經(jīng)二位四通閥(2-B)的(201)端口排出。在不論哪一個(gè)壓力容器內(nèi)的彈性隔膜(5)先到達(dá)各自壓力容器的一端并觸碰到導(dǎo)向桿
(4)上的限位機(jī)構(gòu)(3)后，都會觸發(fā)兩個(gè)二位四通閥(2-A、2-B)的驅(qū)動裝置同時(shí)動作，使兩個(gè)二位四通閥(2-A、2-B)的閥芯(2b)同時(shí)轉(zhuǎn)動90°，經(jīng)過此過程后壓力交換裝置轉(zhuǎn)換到如附圖7所示的工作狀態(tài)二。在如附圖7所示的工作狀態(tài)二中，高壓濃水從二位四通閥(2-B)的(202)端口進(jìn)入壓力容器(I-A)中推動其中的彈性隔膜(5)向另一端運(yùn)動，使彈性隔膜(5)推動位于其另一側(cè)的海水向壓力容器(I-A)的另一端運(yùn)動，這樣海水就由低壓變?yōu)楦邏翰⒔?jīng)二位四通閥(2-A)的(102)端口排出，由管道輸送至閥門V-2后的 管道進(jìn)入反滲透裝置(W-I)。與此同時(shí)由海水增壓泵(W-4)輸送來的海水經(jīng)二位四通閥(2-A)的(101)端口進(jìn)入壓力容器(I-B)中推動其中的彈性隔膜(5)向另一端運(yùn)動，使彈性隔膜(5)推動位于其另一側(cè)的釋放過能量的濃水向壓力容器(I-B)的另一端運(yùn)動從而經(jīng)二位四通閥(2-B)的(201)端口排出。在不論哪一個(gè)壓力容器內(nèi)的彈性隔膜(5)先到達(dá)各自壓力容器的一端并觸碰到導(dǎo)向桿上的限位機(jī)構(gòu)(3)后，都會觸發(fā)兩個(gè)二位四通閥(2-A、2-B)的驅(qū)動裝置同時(shí)動作，使兩個(gè)二位四通閥(2-A、2-B)的閥芯(2b)同時(shí)轉(zhuǎn)動90°，經(jīng)過此過程后壓力交換裝置又轉(zhuǎn)換回到如附圖6所示的工作狀態(tài)一。兩個(gè)壓力容器(1-A、1-B)中的限位機(jī)構(gòu)運(yùn)行采用優(yōu)先抵達(dá)優(yōu)先控制的方式，即兩個(gè)壓力容器(1-A、1-B)內(nèi)的彈性隔膜(5)無論哪一個(gè)先觸碰到各自一端的限位機(jī)構(gòu)(3)，受到碰觸的那一個(gè)限位機(jī)構(gòu)(3)都會控制兩個(gè)二位四通閥(2-A、2-B)的驅(qū)動裝置使閥芯(2b)同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)90度的操作，以達(dá)到兩個(gè)容器(I-AU-B)內(nèi)的液體同步變換各自流向的目的。這樣，工作過程中(1-A、1-B)兩個(gè)壓力容器中的彈性隔膜(5)同步反相運(yùn)行，使兩個(gè)壓力容器(1-A、1-B)的工作狀態(tài)也處于同步反相狀態(tài)，也就是說，兩個(gè)壓力容器(1-A、1-B)處于交替進(jìn)行壓力交換的狀態(tài)。本液-液壓力交換裝置的優(yōu)點(diǎn)在于本裝置的部件結(jié)構(gòu)簡單，制造精度要求低，造價(jià)低。彈性隔膜用橡膠或者塑料即可，因其彈性特質(zhì)，降低了對壓力容器內(nèi)壁的尺寸精度的要求。只有二位四通閥的制作要求較高，但也容易實(shí)現(xiàn)。為了達(dá)到增大交換量的目的，可以多組裝置并聯(lián)使用，安裝簡單。因?yàn)楦邏簼馑c低壓海水之間只通過彈性隔膜隔開，高壓濃水直接推動低壓海水，提高了壓力交換的效率。實(shí)施例2.本實(shí)施例描述了兩組液-液壓力交換裝置呈并列模式構(gòu)成一個(gè)裝置單元的應(yīng)用方法。本實(shí)施例所述的液-液壓力交換裝置如附圖8所示，配備兩組共四個(gè)壓力容器和兩組共四個(gè)二位四通閥，兩組液-液壓力交換裝置以并聯(lián)的方式連接。實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案是將兩組液-液壓力交換裝置的液體進(jìn)出的接口通過管道兩兩對應(yīng)連接后，再通過管道連接到所需的管路，即兩組液-液壓力交換裝置的兩個(gè)101 口對應(yīng)連接后，通過管道連接到閥門(V-2)后的管道；兩組液-液壓力交換裝置的兩個(gè)102 口對應(yīng)連接后，通過管道連接到海水增壓泵(W-4)后的管道；兩組液-液壓力交換裝置的兩個(gè)201 口對應(yīng)連接后，通過管道連接到低壓濃水的排放管路；兩組液-液壓力交換裝置的兩個(gè)202 口對應(yīng)連接后，通過管道連接到反滲透裝置(W-I)的高壓濃水輸出接口。本實(shí)施例所述的液-液壓力交換裝置的啟動方式和工作方式同實(shí)施例I。
權(quán)利要求1.一種液-液壓力交換裝置，其特征在于它包括兩個(gè)壓力容器(1-A、1-B)、限位機(jī)構(gòu)⑶、導(dǎo)向桿(4)、彈性隔膜(5)、兩個(gè)二位四通閥(2-A、2-B)，壓力容器(1_A、1_B)各自的兩端通過法蘭及管路與二位四通閥(2-A、2-B)相連接。
2.如權(quán)利要求I所述的液-液壓力交換裝置，其特征在于，壓力容器(I-AU-B)為長徑比10 20的圓筒形，內(nèi)部有位于中央的沿長度方向布置的導(dǎo)向桿(4)和可沿導(dǎo)向桿(4)往復(fù)移動的彈性隔膜(5)。
3.如權(quán)利要求I所述的液-液壓力交換裝置，其特征在于，二位四通閥(2-A、2-B)是由包括沿圓周均布4個(gè)接口(2al、2a2、2a3、2a4)的閥體(2a)和包含2個(gè)弧形通道(2bl、2b2)的閥芯(2b)組成，閥芯(2b)呈球形或圓柱形，閥體(2a)的內(nèi)腔與閥芯(2b)的外表面經(jīng)機(jī)械加工形成配合，閥芯(2b)在外力驅(qū)動下可以繞其軸線轉(zhuǎn)動，閥體(2a)上的4個(gè)接口(2al、2a2、2a3、2a4)可以與閥芯(2b)上的兩弧形通道(2bl、2b2)的4個(gè)端口兩兩對接，閥芯(2b)在外力驅(qū)動下每轉(zhuǎn)動一次旋轉(zhuǎn)90°，使得閥體(2a)上的4個(gè)接口(2al、2a2、2a3、 2a4)正好實(shí)現(xiàn)聯(lián)通交換即對每個(gè)接口來說，閥芯(2b)每轉(zhuǎn)動90°，該接口就從跟與其相鄰的兩個(gè)接口之一聯(lián)通切換到跟相鄰的另一個(gè)接口聯(lián)通。
4.如權(quán)利要求I所述的液-液壓力交換裝置，其特征在于，壓力容器(I-AU-B)內(nèi)的導(dǎo)向桿⑷的兩端設(shè)有限位機(jī)構(gòu)(3)，當(dāng)沿著導(dǎo)向桿(4)移動的彈性隔膜(5)觸碰到限位機(jī)構(gòu)(3)時(shí)，二位四通閥(2-A、2-B)的驅(qū)動裝置立即動作，使二位四通閥(2-A、2-B)的閥芯(2b)旋轉(zhuǎn)90°。
5.如權(quán)利要求I所述的液-液壓力交換裝置，其特征在于，位于壓力容器(I-AU-B)內(nèi)可以沿導(dǎo)向桿⑷移動的彈性隔膜(5)為圓盤狀，其中心部位的導(dǎo)向孔(5a)內(nèi)徑與導(dǎo)向桿(4)外徑相配合，使得壓力容器(I-AU-B)內(nèi)的液體流動時(shí)推動彈性隔膜(5)隨之一起沿導(dǎo)向桿(4)移動并保持與導(dǎo)向桿(4)垂直，彈性隔膜(5)的外緣直徑略大于壓力容器(1-A、1-B)的內(nèi)徑，從而使得彈性隔膜(5)的外緣部分緊貼壓力容器(1-A、1-B)的內(nèi)壁。
6.如權(quán)利要求I所述的液-液壓力交換裝置，其特征在于，本液-液壓力交換裝置可以單組裝置模式工作，也可以兩組或多組裝置并列模式工作來增大交換量。
專利摘要一種液-液壓力交換裝置，用于把一股液體的壓力傳遞給另一股液體，同時(shí)避免兩股液體之間的摻混。它包括兩個(gè)壓力容器、限位機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向桿、彈性隔膜、兩個(gè)二位四通閥，壓力容器各自的兩端通過法蘭及管路與二位四通閥相連接。進(jìn)行壓力交換時(shí)由二位四通閥切換高壓液體和低壓液體的去向，兩個(gè)壓力容器交替進(jìn)行壓力交換的操作當(dāng)高壓液體進(jìn)入其中一個(gè)壓力容器的時(shí)候把壓力傳遞給事先注入該壓力容器的低壓液體，與此同時(shí)低壓液體則進(jìn)入另一個(gè)壓力容器并把已經(jīng)實(shí)現(xiàn)壓力交換的原高壓液體排出該壓力容器。兩個(gè)壓力容器在兩個(gè)二位四通閥的配合下交替進(jìn)行以上操作，從而實(shí)現(xiàn)高壓液體把壓力連續(xù)不斷地傳遞給低壓液體的過程。本裝置適用于反滲透法海水淡化的壓力回收及其他需要壓力交換的場合。
文檔編號C02F1/44GK202646188SQ20122003943
公開日2013年1月2日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者靳志軍 申請人:北京海思清膜科技有限公司