一种转阀式能量回收单元装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种转阀式能量回收单元装置。该能量回收单元装置主要包括4只单向阀，一组2根压力交换管和1只四通旋转阀。4只单向阀被均分成两组，分别安装于压力交换管的一侧，压力交换管另一侧则与四通换向阀连接。该能量回收单元装置可以根据需要采用一组或多组压力交换管，其四通旋转阀可叠加。该转阀式能量回收装置结构简单，使用寿命长，具有较高的实用价值。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种转阀式能量回收装置。
技术介绍
反渗透技术属于压力驱动的膜分离技术，其过程操作中采用的半渗透膜有机地将淡水和浓海水隔离开，在高压力的作用下将海水或苦咸水中的淡水进行分离的过程。在我国反渗透海水淡化工程中操作压力一般介于5. 0 7. OMPa，从膜组器中排放的浓海水的压力仍高达4. 8 6. 8MPa。如果按照通常40%的水回收率计算，浓海水中约有60%的进料压力能量，具有巨大的回收价值和意义。基于反渗透海水淡化系统的能量回收装置目前主要有水力涡轮型、差压交换型和等压交换型。这三种设计，其能量交换的主体结构均采用较为复杂的运动部件。此外，水力涡轮型能量回收装置效率偏低，一般能量回收效率在40% 70%之间；差压交换型能量回收装置处理流量偏小，不适合用于大规模系统；等压交换型能量回收装置效率高达94%以上，目前已成为国内外研究和推广的重点。中国专利ZL98809685. 4公布了一种压力交换器，该压力交换器受转子的转速和转子通道的容积的限制，单台PX的处理量较小；其次采用转子通道没有设置实体活塞来进行隔离海水与浓海水的混合，混合段牺牲了转子通道约50%的容积，同时增压后的高压海水含盐度增加，进而提高系统的操作压力；最后流量变化时会影响转子转速，造成系统运行不稳定，而且转子运转过程中发出的大量噪音严重污染了周边环境。瑞士 CALDER AG公司的双压力容器功交换能量回收器(DWEER)，其执行浓海水导向的LinX阀采用油压先导驱动，为此不仅要配置一个独立的油压系统，而且容易漏油，污染海洋环境。中国专利200510014295. 9公开了一种节能型反渗透海水/苦咸水淡化工艺方法与装置，其能量回收装置部分采用两根压力交换管两端连接两个切换阀型式，两个切换阀均采用旋转轴带动阀芯转动，其存在控制难题，不易实现自动开启和关闭功能，两端控制系统控制，同步性很难保证。中国专利200910243806. 2公开了一种能量回收型反渗透工艺及其能量回收装置，该能量回收装置主要由两个压力容器、8个电磁阀和一个循环泵组成。其采用电磁阀换向，由于切换频率较高，电磁阀寿命短，易损坏，压力容器两端均控制系统复杂。该装置需要比较复杂的控制系统，切换瞬间电磁阀之间相互间不能形成可靠的机械互锁，极易出现高压泄压现象，进而造成反渗透系统压力和流量出现大的波动，实际应用受到限制。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种结构和控制简单的转阀式能量回收单元装置。为此本技术采用以下技术方案它包括一个压力交换管组，所述压力交换管组具有两根压力交换管，所述压力交换管组被配设4个单向阀和I个三位四通的直线滑阀；每根压力交换管各内置一个自由活塞，并将压力交换管分成两个工作腔，分别是被输送流体工作腔和能量回收流体工作腔；所述四只单向止回阀被平分成两组，两组单向阀的方向相反，其中一组单向阀作为能量回收装置的低压流体吸入阀；另一组单向阀作为能量回收装置的高压出水阀，每个压力交换管的被输送流体工作腔与其中一个低压流体吸入阀和其中一个高压出水阀相连； 所述转阀式能量回收单元装置设有四通旋转阀，所述四通旋转阀设有专用于进水的进水口、专用于出水的出水口和两个进出水口，所述四通旋转阀的两个进出水口分别与两根压力交换管的能量回收流体工作腔连接；所述四通旋转阀包括阀体和旋转阀芯；所述旋转阀芯由驱动电机通过减速机构驱动；所述阀体在旋转阀芯的轴向前后均设有第一流体通道、第二流体通道、第三流体通道、第四流体通道，所述第一流体通道与外界的连通口作为所述进水口与能量回收流体源连接而专用于进水，第二流体通道与外界的连通口作为所述出水口专用于出水，将从能量回收流体工作腔流出的水排出，第三流体通道与外界的连通口和第四流体通道与外界的连通口分别作为所述进出水口为与两根压力交换管的能量回收流体工作腔连接，沿着旋转阀芯的周向的排列顺序为第一流体通道、第三流体通道、第二流体通道、第四流体通道；旋转阀芯前后的第一流体通道均在对应阀芯的端面处包括有通向阀芯的引道，在对应阀芯径向外由连接通道相通，其引道在同一直线上；旋转阀芯前后的第二流体通道均在对应阀芯的端面处包括有通向阀芯的引道，在对应阀芯径向外由连接通道相通，其引道在同一直线上；旋转阀芯前后的第三流体通道均在对应阀芯的端面处包括有通向阀芯的引道，在对应阀芯径向外由连接通道相通，其引道在同一直线上；旋转阀芯前后的第四流体通道均在对应阀芯的端面处包括有通向阀芯的引道，在对应阀芯径向外由连接通道相通，其引道在同一直线上；第一流体通道的引道、第二流体通道的引道、第三流体通道的引道、第四流体通道的引道在阀芯周向上等距分布并在同一半径的圆周上；旋转阀芯具有两个对称的圆弧流体通道，所述两个圆弧流体通道的长度满足可以接通第一流体通道的引道、第二流体通道的引道、第三流体通道的引道、第四流体通道的引道中相邻的两个引道，所述两个圆弧流体通道的间距满足可以使第一流体通道的引道、第二流体通道的引道同时与第三流体通道的引道、第四流体通道的引道处于关闭状态；所述旋转阀芯连接一个阶梯轴以接受电机驱动，所述阀体设置有阶梯轴的轴腔，第二流体通道和轴腔之间由孔连通，阶梯轴一端穿出阀体，另一端支撑在阀体中的轴托上。在采用上述技术方案的基础上，本技术还可采用以下进一步的技术方案本技术中，所述轴腔由阀体的中心孔构成，阀体底部在中心孔的孔口处还连接支撑所述轴托的固定板，固定板和阀体之间由密封件密封。本技术中，所述阀体由沿阀芯轴向布置连接的两个阀体单元连接而成，两个阀体单元在阀芯之外用密封件密封，每个阀体单元均设有第一流体通道及其引道和连接通道、第二流体通道及其引道和连接通道、第三流体通道及其引道和连接通道、第四流体通道及其引道和连接通道。本技术中，以阶梯轴穿出阀体的这一端为上，处于下方的阀体单元的上表面设有阀芯安装孔，所述阀芯放置在阀芯安装孔中，其表面和所处的阀体单元的上表面齐平，所述阶梯轴含有两个正交的通孔，所述两个通孔处在阶梯轴轴向的不同位置上，用于安装芯轴连接销连接阶梯轴与旋转阀芯并定位旋转阀芯相对阀体的初始周向角度位置，阀芯设有相应的自上表面向下延伸的连接槽。 本技术的径向采用轴套定位阶梯轴，轴套与阶梯轴过渡配合，与阀体过盈配合；阶梯轴与轴套、阶梯轴与轴托配合处均采用金属与高分子材料的摩擦副配对，阀芯与阀体之间的配合为不同高分子材料之间的摩擦副配对；阀体对应阶梯轴的穿出处设有至少一对机械密封，所述机械密封包括有静止环、旋转环、弹性元件、弹簧座、静止环辅助密封圈，机械密封垂直于阶梯轴的端面，静止环和旋转环在流体压力和弹簧力作用下保持贴合且可相对滑动并配以辅助密封从而达到阻漏的轴封装置。为解决上述技术问题，本技术还可采用以下技术方案它包括多组并联的压力交换管组，所述压力交换管组具有两根压力交换管，每组压力交换管组被配设4个单向阀；每根压力交换管各内置一个自由活塞，并将压力交换管分成两个工作腔，分别是被输送流体工作腔和能量回收流体工作腔；所述四只单向止回阀被平分成两组，两组单向阀的方向相反，其中一组单向阀作为能量回收装置的低压流体吸入阀；另一组单向阀作为能量回收装置的高压出水阀，每个压力交换管的被输送流体工作腔与其中一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转阀式能量回收单元装置，其特征在于它包括一个压力交换管组，所述压力交换管组具有两根压力交换管，所述压力交换管组被配设4个单向阀和I个三位四通的直线滑阀；每根压力交换管各内置一个自由活塞，并将压力交换管分成两个工作腔，分别是被输送流体工作腔和能量回收流体工作腔； 所述四只单向止回阀被平分成两组，两组单向阀的方向相反，其中一组单向阀作为能量回收装置的低压流体吸入阀；另一组单向阀作为能量回收装置的高压出水阀，每个压力交换管的被输送流体工作腔与其中一个低压流体吸入阀和其中一个高压出水阀相连； 所述转阀式能量回收单元装置设有四通旋转阀，所述四通旋转阀设有专用于进水的进 水口、专用于出水的出水口和两个进出水口，所述四通旋转阀的两个进出水口分别与两根压力交换管的能量回收流体工作腔连接； 所述四通旋转阀包括阀体和旋转阀芯；所述旋转阀芯由驱动电机通过减速机构驱动；所述阀体在旋转阀芯的轴向前后均设有第一流体通道、第二流体通道、第三流体通道、第四流体通道，所述第一流体通道与外界的连通口作为所述进水口与能量回收流体源连接而专用于进水，第二流体通道与外界的连通口作为所述出水口专用于出水，将从能量回收流体工作腔流出的水排出，第三流体通道与外界的连通口和第四流体通道与外界的连通口分别作为所述进出水口为与两根压力交换管的能量回收流体工作腔连接，沿着旋转阀芯的周向的排列顺序为第一流体通道、第三流体通道、第二流体通道、第四流体通道； 旋转阀芯前后的第一流体通道均在对应阀芯的端面处包括有通向阀芯的引道，在对应阀芯径向外由连接通道相通，其引道在同一直线上；旋转阀芯前后的第二流体通道均在对应阀芯的端面处包括有通向阀芯的引道，在对应阀芯径向外由连接通道相通，其引道在同一直线上；旋转阀芯前后的第三流体通道均在对应阀芯的端面处包括有通向阀芯的引道，在对应阀芯径向外由连接通道相通，其引道在同一直线上；旋转阀芯前后的第四流体通道均在对应阀芯的端面处包括有通向阀芯的引道，在对应阀芯径向外由连接通道相通，其弓I道在同一直线上；第一流体通道的引道、第二流体通道的引道、第三流体通道的引道、第四流体通道的引道在阀芯周向上等距分布并在同一半径的圆周上； 旋转阀芯具有两个对称的圆弧流体通道，所述两个圆弧流体通道的长度满足可以接通第一流体通道的引道、第二流体通道的引道、第三流体通道的引道、第四流体通道的引道中相邻的两个引道，所述两个圆弧流体通道的间距满足可以使第一流体通道的引道、第二流体通道的引道同时与第三流体通道的引道、第四流体通道的引道处于关闭状态； 所述旋转阀芯连接一个阶梯轴以接受电机驱动，所述阀体设置有阶梯轴的轴腔，第二流体通道和轴腔之间由孔连通，阶梯轴一端穿出阀体，另一端支撑在阀体中的轴托上。2.如权利要求I所述的一种转阀式能量回收单元装置，其特征在于所述轴腔由阀体的中心孔构成，阀体底部在中心孔的孔口处还连接支撑所述轴托的固定板，固定板和阀体之间由密封件密封。3.如权利要求I或2所述的一种转阀式能量回收单元装置，其特征在于所述阀体由沿阀芯轴向布置连接的两个阀体单元连接而成，两个阀体单元在阀芯之外用密封件密封，每个阀体单元均设有第一流体通道及其引道和连接通道、第二流体通道及其引道和连接通道、第三流体通道及其引道和连接通道、第四流体通道及其弓I道和连接通道。4.如权利要求3所述的转阀式能量回收单元装置，其特征在于，以阶梯轴穿出阀体的这一端为上，处于下方的阀体单元的上表面设有阀芯安装孔，所述阀芯放置在阀芯安装孔中，其表面和所处的阀体单元的上表面齐平，所述阶梯轴含有两个正交的通孔，所述两个通孔处在阶梯轴轴向的不同位置上，用于安装芯轴连接销连接阶梯轴与旋转阀芯并定位旋转阀芯相对阀体的初始周向角度位置，阀芯设有相应的自上表面向下延伸的连接槽。5.如权利要求I所述的一种转阀式能量回收单元装置，其特征在于，它的径向采用轴套定位阶梯轴，轴套与阶梯轴过渡配合，与阀体过盈配合；阶梯轴与轴套、阶梯轴与轴托配合处均采用金属与高分子材料的摩擦副配对，阀芯与阀体之间的配合为不同高分子材料之间的摩擦副配对；阀体对应阶梯轴的穿出处设有至少一对机械密封，所述机械密封包括有静止环、旋转环、弹性元件、弹簧座、静止环辅助密封圈，机械密封垂直于阶梯轴的端面，静止环和旋转环在流体压力和弹簧力作用下保持贴合且可相对滑动并配以辅助密封从而达到阻漏的轴封装置。6.一种转阀式能量回收单元装置，其特征在于它包括多组并联的压力交换管组，所述压力交换管组具有两根压力交换管，每组压力交换管组被配设4个单向阀；每根压力交换管各内置一个自由活塞，并将压力交换管分成两个工作腔，分别是被输送流体工作腔和能量回收流体工作腔； 所述四只单向止回阀被平...

【专利技术属性】
技术研发人员：张希建，张建中，赵浩华，马建红，石雷，汪一凡，宋建华，张爱萍，
申请(专利权)人：杭州水处理技术研究开发中心有限公司，国家海洋局第二海洋研究所，
类型：实用新型
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