專利名稱：具有增壓功能的旋轉壓力傳遞裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明技術領高壓流體能量再利用的能量回收技術領域，尤其涉及具有增壓功能的旋轉壓力傳遞裝置。
背景技術：
在許多工業(yè)生產(chǎn)過程中，如各種化工生產(chǎn)過程、反滲透海水淡化過程，都在高壓下運行。這些過程通常需要利用高壓流體的能量生產(chǎn)出產(chǎn)品，這些高壓流體可以是氣體或液體。在這種工業(yè)生產(chǎn)中，往往需要某一高壓流體的壓力傳遞到另一流體中，但是又不能直接將高壓流體與低壓流體完全進行直接混合，例如在反滲透海水淡化過程中，高壓海水經(jīng)過反滲透膜后會產(chǎn)生淡水和高濃度海水，而高濃度海水本身壓力較大，如果直接將高濃度海水排掉，會造成極大的能量浪費，所以需要將高濃度海水的壓力傳遞到需要進行反滲透的 進料海水中，但又不能將高濃度海水與需要進行反滲透的進料海水直接混合，這里的進料海水一般是是經(jīng)過初步過濾處理的海水。為了解決上述壓力交換的問題，現(xiàn)有技術中提供了一種旋轉壓力傳遞裝置。這種裝置的實現(xiàn)原理就是帕斯卡定律，主要通過按順序地交替進行如下步驟實現(xiàn)(I)將容有低壓的第一流體的通道與高壓的第二流體接觸，此時第一流體將增壓，第二流體將降壓，并且在第二流體的壓力作用下，增壓后的第一流體將排出，而第二流體將取代第一流體留在該通道內。(2)然后將通道內的第二流體與較低壓力的第一流體接觸，使得通道內的第二流體排出，而抵壓的第一流體則占據(jù)該通道。如此周而復始地進行上述兩個步驟，即可使得第一流體增壓后排出，產(chǎn)生增壓后的第一流體。如果將此原理運用在反滲透海水淡化的能量回收中，第一流體就是較低壓力的進料海水，而第二流體就是高壓的高濃度海水?，F(xiàn)有技術中的旋轉壓力傳遞裝置一般包括轉子，該轉子一般由外力驅動進行轉動，轉子上沿軸向設有多個貫通的通道，轉子的兩端設有端蓋，兩端的端蓋上一般都設有入口通路和排放通路。低壓的第一流體經(jīng)過第一端蓋的入口通路進入到轉子的通道內后，在轉子的轉動下，該通道轉而與第二端蓋的入口通路連通，高壓的第二流體在通過第二端蓋的入口通路與通道內的第一流體接觸，使得第一流體增壓并從第一端蓋的排放通路排出，使得第二流體占據(jù)通道的位置。在旋轉轉子使得通道再次與第一端蓋的入口通路連通后，第一流體與通道內第二流體接觸，使得通道內第二流體從第二端蓋的排放通路排出，而第一流體又占據(jù)通道的位置。如此周而復始地實現(xiàn)將第二流體的壓力傳遞給第一流體，實現(xiàn)能量回收。在實現(xiàn)和使用上述旋轉壓力傳遞裝置的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在如下問題雖然該裝置將高壓流體的壓力傳遞給低壓流體，高壓流體的壓力可能本身不能夠達到目標壓力的要求，并且在傳遞過程中不可避免地存在能量損失，所以最后排出的增壓后的低壓流體的壓力一般不能達到壓力要求，需要經(jīng)過另一增壓裝置增壓后才能夠利用，造成工業(yè)生產(chǎn)過程中設備過多。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術的不足而提供一種具有增壓功能的旋轉壓力傳遞裝置，使得壓力傳遞功能和增壓功能可以在一個設備上實現(xiàn)，減少設備的使用。為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種具有增壓功能的旋轉壓力傳遞裝置，包括可轉動安裝的圓柱形換壓轉子，換壓轉子的端面上設有沿軸向貫穿換壓轉子的通道，換壓轉子的兩個端面上分別設有端蓋，每個端蓋上設有入口通路和排放通路，且入口通路和排放通路在端蓋貼合換壓轉子的一面上開口，換壓轉子相對端蓋轉動至通道與一個端蓋的入口通路開口連通時，該通道與另一端蓋的排放通路開口連通；其中一個端蓋上固定安裝有增壓葉片泵，增壓葉片泵的入口與該端蓋的排放通路連通，并將排放通路中排出的流體增壓后通過增壓葉片泵的出口排出。
換壓轉子和增壓葉片泵的增壓轉子之間相互連接，并且通過電機同時驅動換壓轉子和增壓轉子。換壓轉子上設有驅動軸，驅動軸與增壓轉子之間通過聯(lián)軸器連接。增壓轉子上設有轉軸，轉軸連接到電機。所述電機為變頻電機。增壓葉片泵包括定子和增壓轉子，增壓轉子相對定子偏心設置，增壓轉子上設有對稱設有滑動葉片，增壓轉子上設有徑向的通孔，通孔兩端分別通向相對的滑動葉片，通孔內設有頂桿，頂桿頂在相對的滑動葉片上。通道上與入口通路相通的一端設有旋渦段，旋渦段的內徑大于通道其他部分的內徑。端蓋包括配流盤和安裝蓋，配流盤貼緊換壓轉子的端面。入口通路和排放通路包含開設在配流盤上的通孔，入口通路的通孔位于貼緊換壓端子一面的孔口上設有斜坡面。斜坡面位于換壓轉子旋轉時通孔與通道先連通的一端。本發(fā)明提供的具有增壓功能的旋轉壓力傳遞裝置，由于在端蓋上固定有增壓葉片泵，通過增壓葉片泵可以對排出的流體進行增壓，使得排出的流體能達到目標壓力的要求，采用本發(fā)明實施例提供的方案，可以使得壓力傳遞裝置和增壓裝置合二為一，減少設備的使用，簡化了工業(yè)生產(chǎn)中的設備安裝，提高了該裝置的使用方便性。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實施例中旋轉壓力傳遞裝置剖視圖；圖2為本發(fā)明實施例中具有電機的旋轉壓力傳遞裝置剖視圖；圖3為圖2的A-A向剖視圖4為本發(fā)明實施例中配流盤示意圖。附圖標記10換壓轉子20管狀外殼30左端蓋40右端蓋50定子60增壓轉子70配流盤80安裝蓋11通道12轉子芯13轉子蓋14驅動軸15聯(lián)軸器16旋渦段31入口通路 32排放通路33左配流盤34左安裝蓋35通孔36斜坡面41入口通路42排放通路43右配流盤44右安裝蓋61滑動葉片62通孔63頂桿64轉軸65電機
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例提供一種具有增壓功能的旋轉壓力傳遞裝置，圖I中表示出了本發(fā)明中新穎的旋轉壓力傳遞裝置，該裝置包括可轉動安裝的圓柱形換壓轉子10，換壓轉子10的端面上設有沿軸向貫穿換壓轉子的通道11，圖中的換壓轉子10是一個組件，該組件主要包括轉子芯12和轉子蓋13，轉子芯12和轉子蓋13是固定在一起的，本發(fā)明中換壓轉子10可以在管狀外殼20中回轉，并且換壓轉子10的兩個端面上分別設有端蓋30和40，通過端蓋30和40可以封閉管狀外殼20的開口端。為了便于解釋，根據(jù)圖I中表示的位置，將兩個端蓋分別稱為左端蓋30和右端蓋40，但是這僅僅是為了方便，實際上該裝置可以以任何方向運行，如垂直、水平或其他方向。本發(fā)明實施例中在左端蓋30上設有入口通路31和排放通路32，右端蓋40上也設有入口通路41和排放通路42，并且兩個端蓋30和40上的入口通路和排放通路在端蓋貼合換壓轉子10的一面上開口，通過旋轉換壓轉子10，可以使得換壓轉子10上的通道11與入口通路31和41及排放通路32和42連通，左端蓋30和右端蓋40的具體位置設置方式為在換壓轉子10相對端蓋轉動至通道11與一個端蓋的入口通路開口連通時，該通道與另一端蓋的排放通路開口連通，例如在換壓轉子10上的通道11與左端蓋30上的入口通路31開口連通時，該通道11同時與右端蓋40的排放通路42開口連通，在換壓轉子10上的通道11與右端蓋40的入口通路41開口連通時，該通道11同時與左端蓋30的排放通路32開口連通。為了能夠對排放通路排出的流體進行進一步增壓，本發(fā)明實施例在其中一個端蓋上固定安裝有增壓葉片泵，具體圖I中的方案為在右端蓋40上固定安裝有增壓葉片泵，并且增壓葉片泵的入口與右端蓋40的排放通路42連通，通過該增壓葉片泵可以將排放通路42中排出的流體增壓后通過增壓葉片泵的出口排出。
以圖I中表示的旋轉壓力傳遞裝置為例，在反滲透海水淡化過程中可以按照如下方式使用該裝置。在圖中左端蓋30的入口通路31中灌入廢棄的高壓高濃度海水，在右端蓋40的入口通路41中灌入低壓的進料海水，在換壓轉子10的通道11與右端蓋40的入口通路41連通時，進料海水通過入口通路41進入到換壓轉子10的通道11中；通過換壓轉子10的旋轉，可以使得該通道11與左端蓋30的入口通路31連通，此時通道11內的低壓進料海水將增壓，并且在高濃度海水的推動下，從右端蓋40的排放通路42中排出增壓后的進料海水，并且通道內留下了高濃度海水；換壓轉子10的旋轉將再次使得通道11與右端蓋40的入口通路41連通，此時通道內的高濃度海水將在低壓進料海水的推動下從左端蓋30的排放通路32中排出，并將進料海水留在通道中。如此周而復始，利用換壓轉子10的持續(xù)旋轉，實現(xiàn)從右端蓋40的排放通路42持續(xù)排放出增壓后的進料海水，實現(xiàn)高濃度海水的能量回收利用。從右端蓋排放通路排出的進料海水將直接進入增壓葉片泵的入口，增壓葉片泵屬于一種容積泵，對進入增壓葉片泵的進料海水進行容積擠壓，增加進料海水的壓力，然后排出，從而使得進料海水的壓力能夠達到反滲透海水淡化所需要的壓力。
一般情況下進行反滲透海水淡化需要的壓力為70公斤壓力至80公斤壓力，經(jīng)過反滲透之后產(chǎn)生的高濃度海水一般會余留約60公斤壓力至70公斤壓力，將該高濃度海水通過本發(fā)明實施例提供的旋轉壓力傳遞裝置進行能量回收，可以提高海水淡化的能量利用，減少能量浪費。采用本發(fā)明實施例提供的方案，可以使得壓力傳遞裝置和增壓裝置合二為一，減少設備的使用，簡化了工業(yè)生產(chǎn)中的設備安裝，提高了該裝置的使用方便性。為了進一步簡化工業(yè)生產(chǎn)中的設備安裝，本發(fā)明實施例將換壓轉子10和增壓葉片泵的增壓轉子60之間相互連接，并且通過電機同時驅動換壓轉子和增壓轉子，如此一來只需要一部電機就可以同時驅動換壓轉子10和增壓轉子60轉動。具體如圖I所示，本發(fā)明實施例在換壓轉子10上設有驅動軸14，并且驅動軸14與增壓轉子60之間通過聯(lián)軸器15連接。另外，本發(fā)明實施例還可以通過驅動軸14可以將換壓轉子10、左端蓋30、右端蓋40裝配起來。本發(fā)明實施例中可以通過電機直接驅動換壓轉子轉動，由換壓轉子帶動增壓轉子轉動，當然，也可反過來，通過電機直接驅動增壓轉子轉動，由增壓轉子帶動換壓轉子轉動。由于增壓轉子起到增壓功能，比換壓轉子需要更大的驅動力，所以本發(fā)明實施例優(yōu)選通過電機直接驅動增壓轉子的方案，具體方式如圖2所示，在增壓轉子60上設有轉軸64，轉軸64連接到電機65。本發(fā)明實施例中的電機65采用變頻電機，利用變頻電機可以根據(jù)入口通路中流體壓力和流量的大小進行電機轉速的調整，使得電機轉速能夠與流體壓力和流量相匹配，保證旋轉壓力傳遞裝置正常運轉。如圖I和圖2所示，本發(fā)明實施例中增壓葉片泵包括定子50和增壓轉子60，增壓轉子60可在定子50內轉動，并且在定子50兩端設有配流盤70和安裝蓋80，安裝蓋80和定子50固定到一起。其中，增壓轉子60相對定子50偏心設置，具體如圖3所示，在增壓轉子60上對稱地設有滑動葉片61，兩片相鄰的滑動葉片61與增壓轉子60及定子50共同構成一個密閉空間，在增壓轉子60轉動過程中，滑動葉片61會被定子50擠壓，使得滑動葉片61向增壓轉子中心滑動，從而使得密閉空間的容積減小，完成流體增壓的功能。為了保證滑動葉片能夠順利的反復滑動，如圖I和圖2所示，本發(fā)明實施例在增壓轉子60上設有徑向的通孔62，通孔62兩端分別通向相對的滑動葉片61，并且在通孔62內設有頂桿63，頂桿63頂在相對的滑動葉片61上，一旦滑動葉片61被定子50擠壓向增壓轉子60中心滑動時，該滑動葉片61同時會擠壓頂桿63，通過頂桿63擠壓對稱設置的滑動葉片，使得對稱的滑動葉片能夠順利地向定子50方向滑動。本發(fā)明實施例的增壓轉子上對稱地設有4對滑動葉片，故而在增壓轉子上設置4個徑向通孔，并且這4個徑向通孔分布在增壓轉子軸向的不同位置。本發(fā)明實施例中換壓轉子10的兩端安裝有端蓋30和40，端蓋的具體結構包括配流盤33及43和安裝蓋34及44，配流盤33及43貼緊換壓轉子10的端面，通道11在沒有與入口通路、排放通路連通的情況下，通過配流盤33及43可以緊密地密封通道11，保證通
道11中的流體不會泄露。如圖I和圖2所示，本發(fā)明實施例中的左端蓋30包括左配流盤33和左安裝蓋34，右端蓋40包括右配流盤43和右安裝蓋44，左右兩個安裝蓋34及44與管狀外殼20相互固定，從而形成完整的封裝結構。當然，在具有配流盤的情況下入口通路和排放通路均包含開設在配流盤上的通孔，本發(fā)明實施例提供的旋轉壓力傳遞裝置，入口通路處的流體進入通道時，容易與通道中已有的流體產(chǎn)生混合，而實際工業(yè)生產(chǎn)中這種混合是不利的，為了降低這種混合的程度，以左配流盤33為例進行說明，如圖4所示，本發(fā)明實施例在入口通路31的通孔35位于貼緊換壓端子一面的孔口上設有斜坡面36，使得入口通路31處的流體在進入通道11時是沿著斜坡面36進入的，相對于通道11的軸向具有一個較大的夾角，與直接沿軸向流入通道11相比，采用本發(fā)明實施例提供的方案可以更好地降低流體的混合程度。對于在反滲透海水淡化工業(yè)中，采用圖4所示的結構，可以降低高濃度海水混入進料海水的量，并減弱水錘現(xiàn)象。當然，本發(fā)明實施例中的斜坡面36位于換壓轉子旋轉時通孔35與通道11先連通的一端，如圖4所示，通孔35為弧形通孔，則可以在圖中弧形通孔左側一端設置蓋斜坡面36。為了便于安裝，圖4中兩個通孔上均設置有斜坡面，如此一來，在安裝配流盤是就不需要區(qū)分入口通路和排放通路了，簡化安裝，提高了生產(chǎn)效率。為了減少通道11中流體與入口通路中流體的混合，本發(fā)明實施例還可以通道11上與入口通路31和41相通的一端設有旋渦段16，該旋渦段16的內徑大于通道11其他部分的內徑，使得入口通路31和41中的流體進入通道是在旋渦段16會產(chǎn)生較大的旋渦，而不會直接與通道中流體混合。 本發(fā)明實施例主要運用于工業(yè)生產(chǎn)中高壓流體中壓力傳遞中，尤其是廢棄高壓流體的能量回收利用中，例如反滲透海水淡化中廢棄高濃度海水的能量回收利用。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種具有增壓功能的旋轉壓力傳遞裝置，包括可轉動安裝的圓柱形換壓轉子，換壓轉子的端面上設有沿軸向貫穿換壓轉子的通道，換壓轉子的兩個端面上分別設有端蓋，每個端蓋上設有入口通路和排放通路，且入口通路和排放通路在端蓋貼合換壓轉子的一面上開口，換壓轉子相對端蓋轉動至通道與一個端蓋的入口通路開口連通時，該通道與另一端蓋的排放通路開口連通； 其特征在于，其中一個端蓋上固定安裝有增壓葉片泵，增壓葉片泵的入口與該端蓋的排放通路連通，并將排放通路中排出的流體增壓后通過增壓葉片泵的出口排出。
2.根據(jù)權利要求I所述的旋轉壓力傳遞裝置，其特征在于，換壓轉子和增壓葉片泵的增壓轉子之間相互連接，并且通過電機同時驅動換壓轉子和增壓轉子。
3.根據(jù)權利要求2所述的旋轉壓力傳遞裝置，其特征在于，換壓轉子上設有驅動軸，驅動軸與增壓轉子之間通過聯(lián)軸器連接。
4.根據(jù)權利要求2所述的旋轉壓力傳遞裝置，其特征在于，增壓轉子上設有轉軸，轉軸連接到電機。
5.根據(jù)權利要求4所述的旋轉壓力傳遞裝置，其特征在于，電機為變頻電機。
6.根據(jù)權利要求I所述的旋轉壓力傳遞裝置，其特征在于，增壓葉片泵包括定子和增壓轉子，增壓轉子相對定子偏心設置，增壓轉子上對稱設有滑動葉片，增壓轉子上設有徑向的通孔，通孔兩端分別通向相對的滑動葉片，通孔內設有頂桿，頂桿頂在相對的滑動葉片上。
7.根據(jù)權利要求I所述的旋轉壓力傳遞裝置，其特征在于，通道上與入口通路相通的一端設有旋渦段，旋渦段的內徑大于通道其他部分的內徑。
8.根據(jù)權利要求I所述的旋轉壓力傳遞裝置，其特征在于，端蓋包括配流盤和安裝蓋，配流盤貼緊換壓轉子的端面。
9.根據(jù)權利要求8所述的旋轉壓力傳遞裝置，其特征在于，入口通路和排放通路包含開設在配流盤上的通孔，入口通路的通孔位于貼緊換壓端子一面的孔口上設有斜坡面。
10.根據(jù)權利要求9所述的旋轉壓力傳遞裝置，其特征在于，斜坡面位于換壓轉子旋轉時通孔與通道先連通的一端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有增壓功能的旋轉壓力傳遞裝置，涉及能量回收技術領域，解決了工業(yè)生產(chǎn)過程中設備較多的問題。本發(fā)明一種具有增壓功能的旋轉壓力傳遞裝置，包括可轉動安裝的圓柱形換壓轉子，換壓轉子的端面上設有沿軸向貫穿換壓轉子的通道，換壓轉子的兩個端面上分別設有端蓋，每個端蓋上設有入口通路和排放通路，且入口通路和排放通路在端蓋貼合換壓轉子的一面上開口，換壓轉子相對端蓋轉動至通道與一個端蓋的入口通路開口連通時，該通道與另一端蓋的排放通路開口連通；其中一個端蓋上固定安裝有增壓葉片泵，增壓葉片泵的入口與該端蓋的排放通路連通，并將排放通路中排出的流體增壓后通過增壓葉片泵的出口排出。
文檔編號F15B3/00GK102777432SQ20121026403
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月21日 優(yōu)先權日2012年7月21日
發(fā)明者蔣祖光 申請人:蔣祖光