專利名稱：空心轉(zhuǎn)子錯位通道液力旋轉(zhuǎn)活塞多程增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于能量傳送設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及反滲透海水淡化系統(tǒng)中關(guān)于能量回收設(shè)備的一種空心轉(zhuǎn)子錯位通道液力旋轉(zhuǎn)活塞多程增壓器。
背景技術(shù)：
隨著科技進步，人口日益增多，人們向海洋開發(fā)的愿望也日趨強烈，海水淡化處理日趨普及，海水淡化的能耗成本受到特別關(guān)注 。早期海水淡化采用蒸餾法，如多級閃蒸技術(shù)，能耗在9. OkWh / m3，通常只建在能量價格很低的地區(qū)，如中東石油國，或有廢熱可利用的地區(qū)。20世紀(jì)70年代反滲透海水淡化技術(shù)投入應(yīng)用，經(jīng)過不斷改進。從80年代初以前建成的多數(shù)反滲透海水淡化系統(tǒng)的過程能耗6. OkWh / m3，其最主要的改進是將處理后的 高壓濾水進管的能量有效回收利用。經(jīng)反滲透海水淡化技術(shù)所獲得的淡水純度取決于滲透膜的致密度，致密度越高則獲得的淡水純度也越高，同時要求將參與滲透的海水提高到更高的壓力。因此，能量回收效率成了降低海水淡化成本的關(guān)鍵。當(dāng)今世界在海水淡化領(lǐng)域液體能量回收利用的壓力交換器主要存在著一系列的機械運動件和電器切換構(gòu)件，維修率較高最終影響生產(chǎn)成本。如中國專利授權(quán)公告號CN 101041484 B帶能量回收的反滲透海水淡化裝置；中國專利授權(quán)公告號CN 100341609 C反滲透海水淡化能量回收裝置多道壓力切換器等。當(dāng)今世界在海水淡化領(lǐng)域液體能量回收利用的壓力交換器主要有以下三種I、傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子液壓缸結(jié)構(gòu)類似柱塞泵，優(yōu)點是工作液體介質(zhì)與廢棄高壓液體不直接接觸，最高效率可達95%，缺點液壓缸結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子以及轉(zhuǎn)子桿自身都有很大的摩擦功耗，特別是轉(zhuǎn)子桿的往復(fù)密封技術(shù)最難達到理想效果，實際效率往往低于90%，特別是摩擦損耗導(dǎo)致設(shè)備停機頻繁、維護費用高。專利號201010122952. 2，于2010年7月21日公布的我國發(fā)明專利用于海水淡化系統(tǒng)的差動式能量回收裝置及方法，就屬于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子液壓缸結(jié)構(gòu)；2、透平一水泵組合的能量傳遞設(shè)備，優(yōu)點是工作液體介質(zhì)與廢棄高壓液體不直接接觸，且能適應(yīng)大流量能量傳遞，但其單機的最高效率也低于75%，故這樣組合的能量傳遞設(shè)備機組效率一般只有40%——55% ；3、國際上對海水淡化投入最早以及最成功的發(fā)達國家，如日本、丹麥、荷蘭瑞典、挪威英國、美國以及德國等，都在壓力交換方面做過努力，但其最高交換效率都沒有超過95%的，且配套工程龐大，外來電器驅(qū)動和切換閥門等控制元件過多導(dǎo)致意外事故頻繁發(fā)生，最終導(dǎo)致大幅度增大設(shè)備投資和日常管理維護等額外費用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種空心轉(zhuǎn)子配備四進四出傾斜流道的壓力交換器，可使壓力交換效率最高達到98%，實現(xiàn)空心轉(zhuǎn)子的外徑可不受限制放大，還省卻了所有外來電器驅(qū)動和切換閥門等控制元件，避免了任何電器意外事故發(fā)生，最終達到大幅度減少投資和日常管理維護費用。采用以下技術(shù)方案空心轉(zhuǎn)子錯位通道液力旋轉(zhuǎn)活塞多程增壓器，圓筒外殼的兩端是端蓋法蘭，端蓋法蘭的外緣設(shè)有法蘭螺栓；端蓋法蘭內(nèi)孔螺紋分別與兩端的緊固調(diào)節(jié)螺蓋的螺蓋外螺紋相連接；緊固調(diào)節(jié)螺蓋內(nèi)端面分別是下端蓋和上端蓋的外端平面，下端蓋和上端蓋的帶密封圈槽外圓與圓筒外殼的兩端內(nèi)孔相配合，下端蓋的下蓋內(nèi)平面和上端蓋的上蓋內(nèi)平面緊靠在圓筒外殼的中段內(nèi)孔與兩端內(nèi)孔的過渡臺肩上，活動固定在下端蓋和上端蓋的上、下兩根端蓋心軸支撐著整個空心轉(zhuǎn)子自如旋轉(zhuǎn)，所述的空心轉(zhuǎn)子有密閉軸心空間，密閉軸心空間外圍采用至少兩環(huán)等分交錯布置的通道單元，每環(huán)設(shè)有3 24個通道單元，每個外環(huán)通道單元的最小徑向尺寸小于每個內(nèi)環(huán)通道單元的最大徑向尺寸，構(gòu)成徑向錯位；外環(huán)通道單元與內(nèi)環(huán)通道單元在圓周上等分錯位輻射布置，構(gòu)成周向錯位；且所述的下端蓋上有兩路高壓濾水斜道相對于空心轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸心成旋轉(zhuǎn)對稱布置，有兩路泄壓濾水斜道相對于空心轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸心也成旋轉(zhuǎn)對稱布置；而且上端蓋上有兩路升壓原水斜道相對于空心轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸心成旋轉(zhuǎn)對稱布置，有兩路低壓海水斜道相對于空心轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸心也成旋轉(zhuǎn)對稱布置，構(gòu)成四進四出傾斜流道。 所述的下端蓋一側(cè)半圓上有對稱布置的高壓濾水進管和泄壓濾水出管，另一側(cè)半圓上也有旋轉(zhuǎn)對稱布置的高壓濾水進管和泄壓濾水出管，高壓濾水進管連通高壓濾水斜道，泄壓濾水出管連通泄壓濾水斜道，兩個高壓濾水斜道相對于各自高壓濾水進管在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周上都朝旋轉(zhuǎn)的方向傾斜，與下蓋內(nèi)平面成銳角；兩個泄壓濾水斜道相對于泄壓濾水出管在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周上都朝旋轉(zhuǎn)的相反方向傾斜，與下蓋內(nèi)平面成銳角，下端蓋的端蓋軸心通孔有端蓋心軸用端蓋軸螺母固定。所述的上端蓋一側(cè)半圓上有對稱布置的升壓原水出管和低壓原水進管，另一側(cè)半圓上也有旋轉(zhuǎn)對稱布置的升壓原水出管和低壓原水進管，升壓原水出管連通升壓原水斜道，低壓原水進管連通低壓海水斜道，兩個升壓原水斜道相對于各自升壓原水出管在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周上都朝旋轉(zhuǎn)的相反方向傾斜，與上蓋內(nèi)平面成銳角；兩個低壓海水斜道相對于低壓原水進管在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周上都朝旋轉(zhuǎn)的方向傾斜，與上蓋內(nèi)平面成銳角；上端蓋的端蓋軸心通孔有端蓋心軸用端蓋軸螺母固定。所述的空心轉(zhuǎn)子的兩端平面中心都有軸套安裝孔和安裝孔底平面，軸套的軸套底平面貼著安裝孔底平面，軸套的軸套外圓與軸套安裝孔過盈配合，且所述軸套的軸套外平面上開設(shè)有3 12條的潤滑槽與內(nèi)孔曲面上的潤滑槽相貫通。所述的每個外環(huán)通道單元由一段通道單元外弧和兩片外隔離壁以及兩片錯位連接壁通過5個過度圓弧包裹而成，且兩個外環(huán)通道單元之間的外隔離壁的壁厚在I至9毫米之間，外隔離壁的寬度在10至90毫米之間。所述的每個內(nèi)環(huán)通道單元由兩片兩片錯位連接壁和兩片內(nèi)隔離壁以及一段通道單元內(nèi)弧通過5個過度圓弧包裹而成，且兩個內(nèi)環(huán)通道單元之間的內(nèi)隔離壁的壁厚在I至9毫米之間；內(nèi)隔離壁的寬度在10至90毫米之間。所述的錯位連接壁與其等分錯位輻射布置的內(nèi)隔離壁以及外隔離壁的夾角在105度到165度之間，錯位連接壁的壁厚在I至9毫米之間，錯位連接壁的寬度在5至50毫米之間。所述的外環(huán)通道單元的通道單元外弧與空心轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子外圓之間的距離在2至18毫米。本實用新型的有益效果是憑借傾斜流道對通心轉(zhuǎn)子兩端面的施力，無需任何外來電器驅(qū)動和切換閥門等元件控制，就能讓本實用新型中唯一的運動件通心轉(zhuǎn)子自如旋轉(zhuǎn)，完成流道切換，實現(xiàn)壓力交換。還避免了任何電器意外事故發(fā)生。空心轉(zhuǎn)子有密閉軸心空間構(gòu)成整體比重介于濃鹽水和清凈水之間，使得空心轉(zhuǎn)子在工作中呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)，最大程度消除自重影響，且空心轉(zhuǎn)子采用多環(huán)通道單元，通過相鄰的內(nèi)、外環(huán)通道單元錯位布置，使得壓差最大的圓周上兩通道單元的隔離壁的受力結(jié)構(gòu)得到改善，通道單元之間隔離壁變薄后，不但提高了壓力交換器單位體積內(nèi)有效的壓力交換通道率，減輕里隔板壁厚部位對液流造成的壓力損失，可使壓力交換效率最高達到98%。此夕卜，支撐摩擦力隨之減小必然延長使用壽命，可將單體壓力交換器做得很大，實現(xiàn)空心轉(zhuǎn)子的外徑可不受限制放大，避免了因小直徑并聯(lián)所導(dǎo)致系統(tǒng)龐大，做到了系統(tǒng)工程緊湊，工程投資節(jié)省，設(shè)備效益更高，單機管理簡單。四進四出傾斜流道聯(lián)通高壓濾水斜道和低壓海水斜道以及升壓原水出管和低壓 海水斜道，與空心轉(zhuǎn)子兩端平面在同一個環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周R方向上成45度的傾斜夾角，傾斜夾角產(chǎn)生了縱向分力和橫向分力呈現(xiàn)對稱平衡，使得本實用新型中唯一的運動件無需任何外來電器驅(qū)動和切換閥門等元件控制，就能讓空心轉(zhuǎn)子自如旋轉(zhuǎn)，完成流道切換，且所受到的徑向力和周向力都得到完全對稱平衡。軸套的軸套外平面上開設(shè)有3 12條的潤滑槽與內(nèi)孔曲面上的潤滑槽相貫通，還對支撐作用的軸套外平面284以及定心作用的內(nèi)孔曲面282同時起到良好有效潤滑作用，確保本實用新型持久正常運行。

圖I是空心轉(zhuǎn)子錯位通道液力旋轉(zhuǎn)活塞多程增壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型圖I的P-P剖視圖；圖3是本實用新型圖I的Q-Q剖視圖；圖4是對圖2中上端蓋49沿著以進出管路中心為半徑沿著旋轉(zhuǎn)圓周R的位置局部剖的軸側(cè)圖；圖5是對圖2中下端蓋45沿著以進出管路中心為半徑沿著旋轉(zhuǎn)圓周R的位置局部剖的軸側(cè)圖；圖6是本實用新型的軸套28的背側(cè)軸側(cè)圖；圖7是本實用新型的軸套28的正面軸側(cè)圖；圖8是本實用新型的空心轉(zhuǎn)子20沿著旋轉(zhuǎn)圓周R局部剖與軸套28以及端蓋心軸30的關(guān)聯(lián)關(guān)系軸側(cè)圖；圖9是本實用新型的端蓋心軸30的軸側(cè)圖；圖10是本實用新型在反滲透海水淡化過程中的應(yīng)用示意圖；圖11是本實用新型的液體能量在旋轉(zhuǎn)中交替進行壓力能量交換時，以進出管路中心為半徑沿著旋轉(zhuǎn)圓周R展開的壓力能量交換流程示意圖；圖12是圖11中徑沿著旋轉(zhuǎn)圓周R展開的每個通道單元在旋轉(zhuǎn)了 I個通道單元位置后，各通道單元內(nèi)部的兩種液體所處位置；圖13是圖11中徑沿著旋轉(zhuǎn)圓周R展開的每個通道單元在旋轉(zhuǎn)了 2個通道單元位置后，各通道單元內(nèi)部的兩種液體所處位置；圖14是圖11中徑沿著旋轉(zhuǎn)圓周R展開的每個通道單元在旋轉(zhuǎn)了 3個通道單元位置后，各通道單元內(nèi)部的兩種液體所處位置；圖15是圖11中徑沿著旋轉(zhuǎn)圓周R展開的每個通道單元在旋轉(zhuǎn)了 4個通道單元位置后，各通道單元內(nèi)部的兩種液體所處位置；圖16是圖11中徑沿著旋轉(zhuǎn)圓周R展開的每個通道單元在旋轉(zhuǎn)了 5個通道單元位置后，各通道單元內(nèi)部的兩種液體所處位置；圖17是圖11中徑沿著旋轉(zhuǎn)圓周R展開的每個通道單元在旋轉(zhuǎn)了 6個通道單元位置后，各通道單元內(nèi)部的兩種液體所處位置；圖18是圖11中徑沿著旋轉(zhuǎn)圓周R展開的每個通道單元在旋轉(zhuǎn)了 7個通道單元位 置后，各通道單元內(nèi)部的兩種液體所處位置；圖19是圖11中徑沿著旋轉(zhuǎn)圓周R展開的每個通道單元在旋轉(zhuǎn)了 8個通道單元位置后，各通道單元內(nèi)部的兩種液體所處位置；圖20是圖11中徑沿著旋轉(zhuǎn)圓周R展開的每個通道單元在旋轉(zhuǎn)了 9個通道單元位置后，各通道單元內(nèi)部的兩種液體所處位置；圖21是圖11中徑沿著旋轉(zhuǎn)圓周R展開的每個通道單元在旋轉(zhuǎn)了 10個通道單元位置后，各通道單元內(nèi)部的兩種液體所處位置；圖22是圖11中徑沿著旋轉(zhuǎn)圓周R展開的每個通道單元在旋轉(zhuǎn)了 11個通道單元位置后，各通道單元內(nèi)部的兩種液體所處位置。
具體實施方式
結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的結(jié)構(gòu)和工作原理以及在反滲透海水淡化系統(tǒng)中的應(yīng)用作進一步闡述圖I是錯位通道自轉(zhuǎn)液力活塞增壓器的結(jié)構(gòu)示意圖，反映出本實用新型整體裝配關(guān)系。配合圖2、圖3、圖4以及圖5是對圖I不同部位的剖視圖，反映出本實用新型進出流道之間的相互位置關(guān)系?？招霓D(zhuǎn)子錯位通道液力旋轉(zhuǎn)活塞多程增壓器，圓筒外殼10的兩端是端蓋法蘭80，端蓋法蘭80的外緣設(shè)有法蘭螺栓82 ;端蓋法蘭80內(nèi)孔螺紋87分別與兩端的緊固調(diào)節(jié)螺蓋70的螺蓋外螺紋78相連接；緊固調(diào)節(jié)螺蓋70內(nèi)端面分別是下端蓋45和上端蓋49的外端平面，下端蓋45和上端蓋49的帶密封圈槽外圓41與圓筒外殼10的兩端內(nèi)孔14相配合，下端蓋45的下蓋內(nèi)平面451和上端蓋49的上蓋內(nèi)平面491緊靠在圓筒外殼10的中段內(nèi)孔12與兩端內(nèi)孔14的過渡臺肩109上，活動固定在下端蓋45和上端蓋49的上、下兩根端蓋心軸30支撐著整個空心轉(zhuǎn)子20自如旋轉(zhuǎn)，所述的空心轉(zhuǎn)子20有密閉軸心空間23，密閉軸心空間23外圍采用至少兩環(huán)等分交錯布置的通道單元，每環(huán)設(shè)有3 24個通道單元，每個外環(huán)通道單元26的最小徑向尺寸263小于每個內(nèi)環(huán)通道單元27的最大徑向尺寸273，構(gòu)成徑向錯位；外環(huán)通道單元26與內(nèi)環(huán)通道單元27在圓周上等分錯位輻射布置，構(gòu)成周向錯位；且所述的下端蓋45上有兩路高壓濾水斜道512相對于空心轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)軸心成旋轉(zhuǎn)對稱布置，有兩路泄壓濾水斜道522相對于空心轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)軸心也成旋轉(zhuǎn)對稱布置；而且上端蓋49上有兩路升壓原水斜道912相對于空心轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)軸心成旋轉(zhuǎn)對稱布置，有兩路低壓海水斜道922相對于空心轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)軸心也成旋轉(zhuǎn)對稱布置，構(gòu)成四進四出傾斜流道。所述的下端蓋45 —側(cè)半圓上有對稱布置的高壓濾水進管51和泄壓濾水出管52，另一側(cè)半圓上也有旋轉(zhuǎn)對稱布置的高壓濾水進管51和泄壓濾水出管52，高壓濾水進管51連通高壓濾水斜道512，泄壓濾水出管52連通泄壓濾水斜道522，兩個高壓濾水斜道512相對于各自高壓濾水進管51在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周R上都朝旋轉(zhuǎn)的方向傾斜，與下蓋內(nèi)平面451成銳角；兩個泄壓濾水斜道522相對于泄壓濾水出管52在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周R上都朝旋轉(zhuǎn)的相反方向傾斜，與下蓋內(nèi)平面451成銳角，下端蓋45的端蓋軸心通孔43有端蓋心軸30用端蓋軸螺母341固定。所述的上端蓋49 一側(cè)半圓上有對稱布置的升壓原水出管91和低壓原水進管92，另一側(cè)半圓上也有旋轉(zhuǎn)對稱布置的升壓原水出管91和低壓原水進管92，升壓原水出管91連通升壓原水斜道912，低壓原水進管92連通低壓海水斜道922，兩個升壓原水斜道912相對于各自升壓原水出管91在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周R上都朝旋轉(zhuǎn)的相反方向傾斜，與上蓋內(nèi)平面491成銳角；兩個低壓海水斜道922相對于低壓原水進管92在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周R上都朝旋轉(zhuǎn)的方向傾斜，與上蓋內(nèi)平面491成銳角；上端蓋49的端蓋軸心通孔43有端蓋心軸30用端蓋軸螺母341固定。圖6是本實用新型的自轉(zhuǎn)液力活塞20旋轉(zhuǎn)剖面軸側(cè)圖，配合圖7、圖8以及圖9，進一步明確本實用新型核心部位的形狀和位置關(guān)系。所述的空心轉(zhuǎn)子20的兩端平面中心都有軸套安裝孔238和安裝孔底平面235，軸套28的軸套底平面285貼著安裝孔底平面235，軸套28的軸套外圓283與軸套安裝孔238過盈配合,且所述軸套28的軸套外平面284上開設(shè)有3 12條的潤滑槽288與內(nèi)孔曲面282上的潤滑槽288相貫通。所述的每個外環(huán)通道單元26由一段通道單元外弧212和兩片外隔離壁262以及兩片錯位連接壁267通過5個過度圓弧213包裹而成，且兩個外環(huán)通道單元26之間的外隔離壁262的壁厚在I至9毫米之間，外隔離壁262的寬度在10至90毫米之間。所述的每個內(nèi)環(huán)通道單元27由兩片兩片錯位連接壁267和兩片內(nèi)隔離壁272以及一段通道單元內(nèi)弧271通過5個過度圓弧213包裹而成，且兩個內(nèi)環(huán)通道單元27之間的內(nèi)隔離壁272的壁厚在I至9毫米之間；內(nèi)隔離壁272的寬度在10至90毫米之間。所述的錯位連接壁267與其等分錯位輻射布置的內(nèi)隔離壁272以及外隔離壁262的夾角在105度到165度之間，錯位連接壁267的壁厚在I至9毫米之間，錯位連接壁267的寬度在5至50毫米之間。所述的外環(huán)通道單元26的通道單元外弧212與空心轉(zhuǎn)子20的轉(zhuǎn)子外圓21之間的距離在2至18毫米。本實施例能彌補現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，無需任何外來電器驅(qū)動和切換閥門等元件控制，就能讓本實用新型中唯一的運動件空心轉(zhuǎn)子20自如旋轉(zhuǎn)，完成流道切換，實現(xiàn)壓力交換，且空心轉(zhuǎn)子20所受到的徑向力和周向力都得到完全對稱平衡。空心轉(zhuǎn)子20有密閉軸心空間23構(gòu)成整體比重介于濃鹽水和清凈水之間，使得空心轉(zhuǎn)子20在工作中呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)，最大程度消除自重影響。且空心轉(zhuǎn)子20采用多環(huán)通道單元，通過相鄰的內(nèi)、外環(huán)通道單元錯位布置，使得承載不同壓力的兩相鄰?fù)ǖ绬卧g的隔離壁所負(fù)荷的受力結(jié)構(gòu)得到改善，可以將兩相鄰?fù)ǖ绬卧g的隔離壁做的很薄。通道單元之間隔離壁變薄后，不但提高了壓力交換器單位體積內(nèi)有效的壓力交換通道率，還可減輕里隔板壁厚部位對液流造成的壓力損失，最終可使壓力交換效率最高達到98%。此外，支撐摩擦力隨之減小必然延長使用壽命，可將單體壓力交換器做得很大，實現(xiàn)空心轉(zhuǎn)子20的外徑可不受限制放大，避免了因小直徑并聯(lián)所導(dǎo)致的系統(tǒng)龐大，做到了系統(tǒng)工程緊湊，工程投資節(jié)省，設(shè)備效益更高，單機管理簡單。本實用新型的工作過 程如下圖10是本實用新型在反滲透海水淡化過程中的應(yīng)用示意圖，從中可以反映出本實用新型在整個海水淡化系統(tǒng)工程中位置和作用。圖11是本實用新型的液體能量在旋轉(zhuǎn)中交替進行壓力能量交換時，以進出管路中心為半徑沿著旋轉(zhuǎn)圓周R展開的壓力能量交換流程示意圖。它反映出通心轉(zhuǎn)子20的各個流道中的兩種液體位置關(guān)系。圖12至圖22是相對于圖11來反映出兩種液體的動態(tài)位
置關(guān)系。一種空心轉(zhuǎn)子錯位通道液力旋轉(zhuǎn)活塞多程增壓器，空心轉(zhuǎn)子20采用兩環(huán)等分交錯布置的通道單元，每環(huán)內(nèi)設(shè)有12個通道單元，分別是通道單元A、通道單元B、通道單元C、通道單元D、通道單元E、通道單元F、通道單元G、通道單元H、通道單元J、通道單元K、通道單元L、通道單元M。單元外環(huán)通道單元26和內(nèi)環(huán)通道單元27在旋轉(zhuǎn)圓周R上交錯等分均布，外環(huán)通道單元26的最小徑向尺寸263小于內(nèi)環(huán)通道單元27的最大徑向尺寸273為10毫米，構(gòu)成徑向錯位，且外環(huán)通道單元26與內(nèi)環(huán)通道單元27在圓周上錯位輻射布置，周向錯位結(jié)合徑向交錯能最大程度上消除了壓力交換所致流道脈沖波動。下端蓋45 —側(cè)半圓上有對稱布置的高壓濾水進管51和泄壓濾水出管52，另一側(cè)半圓上也有旋轉(zhuǎn)對稱布置的高壓濾水進管51和泄壓濾水出管52，高壓濾水進管51連通高壓濾水斜道512，泄壓濾水出管52連通泄壓濾水斜道522，兩個高壓濾水斜道512相對于各自高壓濾水進管51都朝同一個旋轉(zhuǎn)方向傾斜，與下蓋內(nèi)平面451在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周R方向上成45度的傾斜夾角42，兩個泄壓濾水斜道522相對于泄壓濾水出管52都朝相反的旋轉(zhuǎn)方向傾斜，與下蓋內(nèi)平面451在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周R方向上成45度的傾斜夾角42，下端蓋45的端蓋軸心通孔43有端蓋心軸30用端蓋軸螺母341固定。上端蓋49 一側(cè)半圓上有對稱布置的升壓原水出管91和低壓海水斜道922，另一側(cè)半圓上也有旋轉(zhuǎn)對稱布置的升壓原水出管91和低壓海水斜道922，升壓原水出管91連通升壓原水斜道912，低壓原水進管92連通低壓海水斜道922，兩個升壓原水斜道912相對于各自升壓原水出管91都朝同一個旋轉(zhuǎn)方向傾斜，與上蓋內(nèi)平面491在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周R方向上成45度的傾斜夾角42，兩個低壓海水斜道922相對于低壓原水進管92都朝相反的旋轉(zhuǎn)方向傾斜，與上蓋內(nèi)平面491在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周R方向上成45度的傾斜夾角42，上端蓋49的端蓋軸心通孔43有端蓋心軸30用端蓋軸螺母341固定。下端蓋45的兩路成旋轉(zhuǎn)對稱的高壓濾水進管51同步進水，兩路成旋轉(zhuǎn)對稱的泄壓濾水出管52同步出水；上端蓋49兩路成旋轉(zhuǎn)對稱的低壓原水進管92同步進水，兩路成旋轉(zhuǎn)對稱的升壓原水出管91同步出水，構(gòu)成四進四出傾斜流道。利用高壓濾水斜道512和低壓海水斜道922與空心轉(zhuǎn)子20兩端平面在同一個環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周R方向上成45度的傾斜夾角42，傾斜夾角42產(chǎn)生了縱向分力和橫向分力，縱向分力驅(qū)使兩種液體在通道單元中實現(xiàn)壓力傳遞，橫向分力推動著空心轉(zhuǎn)子20繞著端蓋心軸30作旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)高壓濾水進管與低壓清海水在旋轉(zhuǎn)中交替進行壓力能量交換，使得本實用新型中唯一的運動件無需任何外來電器驅(qū)動和切換閥門等元件控制，就能讓空心轉(zhuǎn)子自如旋轉(zhuǎn)，完成流道切換，且所受到的徑向力和周向力都得到完全對稱平衡。利用泄壓濾水斜道522和升壓原水斜道912與空心轉(zhuǎn)子20兩端平面在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周R上都朝旋轉(zhuǎn)的相反方向傾斜，與下蓋內(nèi)平面451成45度的傾斜夾角42，可減少阻力讓升壓后的原水順暢地經(jīng)升壓原水斜道912從壓原水出管91排出；同時，可減少阻力讓完成壓力交換后的濾水順暢地經(jīng)泄壓濾水斜道522從泄壓濾水出管52排放掉。端蓋心軸30 —端為端蓋軸螺紋342，另一端為端軸大外徑383，端軸大外徑383的端軸外平面384有端軸凸緣382，端軸外平面384在安裝后分別與下端蓋45的下蓋內(nèi)平面451以及上端蓋49的上蓋內(nèi)平面491齊平。端蓋心軸30的可更換性以及采用特制材料提高耐磨性，延長使用壽命?？招霓D(zhuǎn)子20的兩端平面中心都有軸套安裝孔238和安裝孔底平面235，軸套28的軸套底平面285貼著安裝孔底平面235，軸套28的軸套外圓283與軸套 安裝孔238過盈配合。且軸套外平面284上開設(shè)有3 12條的潤滑槽288，所述的潤滑槽288還折角90度延伸在內(nèi)孔曲面282上，讓軸套外平面284上的潤滑槽288與內(nèi)孔曲面282上的潤滑槽288相貫通。潤滑槽288對支撐作用的軸套外平面284和起固定作用的內(nèi)孔曲面282同時給予良好的效潤滑作用，確保壓力交換器持久正常運行。軸套28和端蓋心軸30采用特殊耐磨材料制成，配對工作提高了本實用新型的耐磨度，延長使用壽命。實施列采用的空心轉(zhuǎn)子20內(nèi)在結(jié)構(gòu)為密閉軸心空間23與轉(zhuǎn)子外圓21為同心圓；外環(huán)通道單元26的通道單元外弧212與空心轉(zhuǎn)子20的轉(zhuǎn)子外圓21之間的厚度為6毫米；兩個外環(huán)通道單元26之間的外隔離壁262的壁厚為5毫米；外隔離壁262的寬度為50毫米；兩個內(nèi)環(huán)通道單元27之間的內(nèi)隔離壁272的壁厚為5毫米；內(nèi)隔離壁272的寬度為30毫米；外環(huán)通道單元26與內(nèi)環(huán)通道單元27之間的錯位連接壁267的壁厚為5毫米；且所述的錯位連接壁267與其等分錯位輻射布置的內(nèi)隔離壁272的夾角在135度。所有的過度圓弧213的半徑2毫米。組裝時先將預(yù)先裝配好軸套28的空心轉(zhuǎn)子20放入圓筒外殼10的筒殼內(nèi)孔12中央，再分別將預(yù)先裝配好端蓋心軸30的下端蓋45和上端蓋49套入圓筒外殼10的兩端內(nèi)孔14中，下端蓋45和上端蓋49的帶密封圈槽外圓41與圓筒外殼10的兩端內(nèi)孔14相配合。再在圓筒外殼10的兩端面上分別蓋有端蓋法蘭80，用8顆法蘭螺栓82穿越兩端的端蓋法蘭80后用法蘭螺母89緊固。兩端的緊固調(diào)節(jié)螺蓋70的螺蓋外螺紋78與兩端的端蓋法蘭80的內(nèi)孔螺紋87相連接，使得緊固調(diào)節(jié)螺蓋70內(nèi)端面分別推著下端蓋45和上端蓋49的外端平面，迫使下端蓋45的下蓋內(nèi)平面451和上端蓋49的上蓋內(nèi)平面491緊靠在圓筒外殼10的中段內(nèi)孔12與兩端內(nèi)孔14的過渡臺肩109上，最終確定空心轉(zhuǎn)子20以兩端蓋心軸30的端軸凸緣382為支撐點，在筒殼內(nèi)孔12與下端蓋45的下蓋內(nèi)平面451和上端蓋49的上蓋內(nèi)平面491所包容的空間里，隨著高壓濾水斜道512和低壓海水斜道922與環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周R在方向上成45度的傾斜夾角42所產(chǎn)生的橫向分力自如旋轉(zhuǎn)。使得本實用新型中唯一的運動件空心轉(zhuǎn)子20，無需任何外來電器驅(qū)動和切換閥門等元件控制，就能自如旋轉(zhuǎn)，完成流道切換?；顒庸潭ㄔ谙露松w45和上端蓋49的上、下兩根端蓋心軸30的端軸凸緣382與嵌在空心轉(zhuǎn)子20兩端的軸套28的內(nèi)孔曲面282旋轉(zhuǎn)滑動配合，軸套外平面284上的潤滑槽288與內(nèi)孔曲面282上的潤滑槽288相貫通，還對支撐作用的軸套外平面284以及定心作用的內(nèi)孔曲面282同時起到良好有效潤滑作用，確保本實用新型持久正常運行。采用空心轉(zhuǎn)子有密閉軸心空間23構(gòu)成整體比重介于濃鹽水和清凈水之間，使得空心轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)，最大程度消除自重影響，支撐摩擦力隨之減小必然延長使用壽命，可使壓力交換效率最聞達到98%。通過相鄰的內(nèi)、外環(huán)通道單元錯位布置，使得承載不同壓力的兩相鄰?fù)ǖ绬卧g的隔離壁，圓周上兩通道單元的外隔離壁262和內(nèi)隔離壁27的受力結(jié)構(gòu)都變窄后得到改善，允許將通道單元之間隔離壁做成很薄，所負(fù)荷的最大壓差可高達5. 6MPa。不但提高了壓力交換器單位體積內(nèi)有效的壓力交換通道率，而且可將單體壓力交換器做得很大，單體尺寸不受限制，使得經(jīng)反滲透海水淡化系統(tǒng)所獲取淡水的過程能耗降到3. OkWh / m3，既能做到高效回收反滲透海水淡化系統(tǒng)處理過程中高壓濾水進管的余壓能量，還能做到壓力交換器少維修,甚至免于維修。本實用新型省卻了所有外來電器驅(qū)動和切換閥門等控制元件，不但實現(xiàn)大幅度減少投資和日常管理維護費用，還避免了任何電器意外事故發(fā)生。初始運行時反滲透海水淡化系統(tǒng)中的海水池94里的海水經(jīng)大功率高壓泵95直接增壓到5. 6MPa，經(jīng)管路97參與海水淡化，在滲透過濾膜58處獲得約50%的淡水從管路59輸出，被截留帶有5. 4MPa余壓的濾水同步進入本實用新型的兩路高壓濾水進管51，與此同時，小功率低壓泵93也開始將海水池94中的海水以0. 2MPa的壓力從本實用新型的兩路低壓海水進管92同步注入兩路低壓海水進管92。低壓海水進管92中的低壓海水經(jīng)低壓清水斜道922在通心轉(zhuǎn)子20的外環(huán)通道單元26和內(nèi)環(huán)通道單元27中與高壓濾水斜道512中的從高壓濾水進管51進來的仍然帶有5. 4MPa余壓的高壓濾水交匯。依照帕斯卡原理，低壓清水獲得高壓后成為升壓海水的同時隨著通心轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)到升壓海水斜道912位置，被高壓濾水從升壓海水出管91中推出，經(jīng)小功率增壓泵96增壓到5. 6MPa后，經(jīng)管路97再參與海水淡化；與此同時，完成壓力交換的高壓濾水隨著通心轉(zhuǎn)子20轉(zhuǎn)到泄壓鹽水斜道522通往幾乎沒有壓力的泄壓濾水出管52成為泄壓濾水，被從低壓海水進管92進來帶有0. 2MPa的低壓海水在低壓海水斜道922將泄壓濾水推出泄壓濾水斜道522經(jīng)泄壓濾水出管52從管路53排放掉。借助于兩路進入通心轉(zhuǎn)子20流道的高壓濾水斜道512和低壓海水斜道922與通心轉(zhuǎn)子20兩端平面在同一個環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周R方向上成45度的傾斜夾角42，傾斜夾角42產(chǎn)生了縱向分力和橫向分力，縱向分力驅(qū)使兩種液體在通道單元中實現(xiàn)壓力傳遞，橫向分力推動著通心轉(zhuǎn)子20繞著定心軸30作旋轉(zhuǎn)、；同理，兩路從通心轉(zhuǎn)子20出來流道的高壓濾水斜道512和升壓海水斜道912與通心轉(zhuǎn)子20兩端平面在相反的環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周R方向上成45度的傾斜夾角42，可減少阻力讓升壓后的海水順暢地經(jīng)升壓海水斜道912從壓海水出管91排出；同時，可減少阻力讓完成壓力交換后的濾水順暢地經(jīng)泄壓濾水斜道522從泄壓濾水出管52排放掉。四進四出壓力交換通道在空間對稱布置確保通心轉(zhuǎn)子20平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)高壓濾水進管與低壓海水在旋轉(zhuǎn)中交替進行壓力能量交換。正常運行時大功率高壓泵95不再工作，小功率低壓泵93始終持續(xù)不斷地將海水池94中的海水以0. 2MPa的壓力從本實用新型的兩路低壓海水進管92同步注入。 經(jīng)低壓海水斜道922進入外環(huán)通道單元26和內(nèi)環(huán)通道單元27低壓海水又隨著通心轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)到另一側(cè)后，遇到高壓濾水斜道512中的從高壓濾水進管51進來的仍然帶有5. 4MPa余壓的高壓濾水交匯。低壓清水獲得高壓后成為升壓海水的同時隨著通心轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)到升壓海水斜道912位置，被高壓濾水從升壓海水出管91中推出，經(jīng)小功率增壓泵 96增壓到5. 6MPa后，經(jīng)管路97再參與海水淡化；與此同時，完成壓力交換的高壓濾水隨著通心轉(zhuǎn)子20轉(zhuǎn)到泄壓鹽水斜道522通往幾乎沒有壓力的泄壓濾水出管52成為泄壓濾水，被從低壓海水進管92進來帶有0. 2MPa的低壓海水在低壓海水斜道922將泄壓濾水推出泄壓濾水斜道522經(jīng)泄壓濾水出管52從管路53排放掉。周而復(fù)始，連續(xù)工作。
權(quán)利要求1.空心轉(zhuǎn)子錯位通道液力旋轉(zhuǎn)活塞多程增壓器，圓筒外殼(10)的兩端是端蓋法蘭 (80)，端蓋法蘭(80)的外緣設(shè)有法蘭螺栓(82);端蓋法蘭(80)內(nèi)孔螺紋(87)分別與兩端的緊固調(diào)節(jié)螺蓋(70)的螺蓋外螺紋(78)相連接；緊固調(diào)節(jié)螺蓋(70)內(nèi)端面分別是下端蓋 (45)和上端蓋(49)的外端平面，下端蓋(45)和上端蓋(49)的帶密封圈槽外圓(41)與圓筒外殼(10)的兩端內(nèi)孔(14)相配合，下端蓋(45)的下蓋內(nèi)平面(451)和上端蓋(49)的上蓋內(nèi)平面(491)緊靠在圓筒外殼(10)的中段內(nèi)孔(12)與兩端內(nèi)孔(14)的過渡臺肩(109) 上，活動固定在下端蓋(45 )和上端蓋(49 )的上、下兩根端蓋心軸(30 )支撐著整個空心轉(zhuǎn)子 (20)自如旋轉(zhuǎn)，其特征是所述的空心轉(zhuǎn)子(20)有密閉軸心空間(23)，密閉軸心空間(23) 外圍采用至少兩環(huán)等分交錯布置的通道單元，每環(huán)設(shè)有3 24個通道單元，每個外環(huán)通道單元(26)的最小徑向尺寸(263)小于每個內(nèi)環(huán)通道單元(27)的最大徑向尺寸(273)，構(gòu)成徑向錯位；外環(huán)通道單元(26)與內(nèi)環(huán)通道單元(27)在圓周上等分錯位輻射布置，構(gòu)成周向錯位；且所述的下端蓋(45)上有兩路高壓濾水斜道(512)相對于空心轉(zhuǎn)子(20)的旋轉(zhuǎn)軸心成旋轉(zhuǎn)對稱布置，有兩路泄壓濾水斜道(522)相對于空心轉(zhuǎn)子(20)的旋轉(zhuǎn)軸心也成旋轉(zhuǎn)對稱布置；而且上端蓋(49 )上有兩路升壓原水斜道(912 )相對于空心轉(zhuǎn)子(20 )的旋轉(zhuǎn)軸心成旋轉(zhuǎn)對稱布置，有兩路低壓海水斜道(922)相對于空心轉(zhuǎn)子(20)的旋轉(zhuǎn)軸心也成旋轉(zhuǎn)對稱布置，構(gòu)成四進四出傾斜流道。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空心轉(zhuǎn)子錯位通道液力旋轉(zhuǎn)活塞多程增壓器，其特征是所述的下端蓋(45) —側(cè)半圓上有對稱布置的高壓濾水進管(51)和泄壓濾水出管(52)，另一側(cè)半圓上也有旋轉(zhuǎn)對稱布置的高壓濾水進管(51)和泄壓濾水出管(52)，高壓濾水進管 (51)連通高壓濾水斜道(512)，泄壓濾水出管(52)連通泄壓濾水斜道(522)，兩個高壓濾水斜道(512)相對于各自高壓濾水進管(51)在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周(R)上都朝旋轉(zhuǎn)的方向傾斜，與下蓋內(nèi)平面(451)成銳角；兩個泄壓濾水斜道(522)相對于泄壓濾水出管(52)在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周(R)上都朝旋轉(zhuǎn)的相反方向傾斜，與下蓋內(nèi)平面(451)成銳角，下端蓋(45)的端蓋軸心通孔(43)有端蓋心軸(30)用端蓋軸螺母(341)固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空心轉(zhuǎn)子錯位通道液力旋轉(zhuǎn)活塞多程增壓器，其特征是所述的上端蓋(49) 一側(cè)半圓上有對稱布置的升壓原水出管(91)和低壓原水進管(92)，另一側(cè)半圓上也有旋轉(zhuǎn)對稱布置的升壓原水出管(91)和低壓原水進管(92)，升壓原水出管 (91)連通升壓原水斜道(912)，低壓原水進管(92)連通低壓海水斜道(922)，兩個升壓原水斜道(912)相對于各自升壓原水出管(91)在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周(R)上都朝旋轉(zhuǎn)的相反方向傾斜，與上蓋內(nèi)平面(491)成銳角；兩個低壓海水斜道(922)相對于各自低壓原水進管(92)在環(huán)繞旋轉(zhuǎn)圓周(R)上都朝旋轉(zhuǎn)的方向傾斜，與上蓋內(nèi)平面(491)成銳角；上端蓋(49)的端蓋軸心通孔(43 )有端蓋心軸(30 )用端蓋軸螺母(341)固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空心轉(zhuǎn)子錯位通道液力旋轉(zhuǎn)活塞多程增壓器，其特征是所述的空心轉(zhuǎn)子(20)的兩端平面中心都有軸套安裝孔(238)和安裝孔底平面(235)，軸套 (28)的軸套底平面(285)貼著安裝孔底平面(235)，軸套(28)的軸套外圓(283)與軸套安裝孔(238)過盈配合，且所述軸套(28)的軸套外平面(284)上開設(shè)有3 12條的潤滑槽 (288)與內(nèi)孔曲面(282)上的潤滑槽(288)相貫通。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空心轉(zhuǎn)子錯位通道液力旋轉(zhuǎn)活塞多程增壓器，其特征是所述的每個外環(huán)通道單元(26)由一段通道單元外弧(212)和兩片外隔離壁(262)以及兩片錯位連接壁(267)通過5個過度圓弧(213)包裹而成，且兩個外環(huán)通道單元(26)之間的外隔離壁(262)的壁厚在I至9毫米之間，外隔離壁(262)的寬度在10至90毫米之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空心轉(zhuǎn)子錯位通道液力旋轉(zhuǎn)活塞多程增壓器，其特征是所述的每個內(nèi)環(huán)通道單元(27)由兩片兩片錯位連接壁(267)和兩片內(nèi)隔離壁(272)以及一段通道單元內(nèi)弧(271)通過5個過度圓弧(213)包裹而成，且兩個內(nèi)環(huán)通道單元(27)之間的內(nèi)隔離壁(272)的壁厚在I至9毫米之間；內(nèi)隔離壁(272)的寬度在10至90毫米之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空心轉(zhuǎn)子錯位通道液力旋轉(zhuǎn)活塞多程增壓器，其特征是所述的錯位連接壁(267)與其等分錯位輻射布置的內(nèi)隔離壁(272)以及外隔離壁(262)的夾角在105度到165度之間，錯位連接壁(267)的壁厚在I至9毫米之間，錯位連接壁(267) 的寬度在5至50毫米之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空心轉(zhuǎn)子錯位通道液力旋轉(zhuǎn)活塞多程增壓器，其特征是所述的外環(huán)通道單元(26 )的通道單元外弧(212)與空心轉(zhuǎn)子(20 )的轉(zhuǎn)子外圓(21)之間的距離在2至18毫米。
專利摘要本實用新型公開了一種空心轉(zhuǎn)子錯位通道液力旋轉(zhuǎn)活塞多程增壓器。本實用新型中的圓筒外殼的兩端是端蓋法蘭，端蓋法蘭的外緣設(shè)有法蘭螺栓；端蓋法蘭內(nèi)孔螺紋分別與兩端的緊固調(diào)節(jié)螺蓋的螺蓋外螺紋相連接；緊固調(diào)節(jié)螺蓋內(nèi)端面分別是下端蓋和上端蓋的外端平面，下端蓋和上端蓋的帶密封圈槽外圓與圓筒外殼的兩端內(nèi)孔相配合，下端蓋的下蓋內(nèi)平面和上端蓋的上蓋內(nèi)平面緊靠在圓筒外殼的中段內(nèi)孔與兩端內(nèi)孔的過渡臺肩上，活動固定在下端蓋和上端蓋的上、下兩根端蓋心軸支撐著整個空心轉(zhuǎn)子自如旋轉(zhuǎn)。憑借傾斜流道對通心轉(zhuǎn)子兩端面的施力，無需任何外來電器驅(qū)動和切換閥門等元件控制，就能讓通心轉(zhuǎn)子自如旋轉(zhuǎn)，完成流道切換，實現(xiàn)壓力交換。
文檔編號F15B3/00GK202460480SQ201220019688
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者吳淳杰, 張志雄, 沈鳳祥, 沈金浩, 焦磊, 王樂勤, 趙才甫 申請人:南方泵業(yè)股份有限公司, 浙江大學(xué)