CN102777432A

CN102777432A - 具有增压功能的旋转压力传递装置

Info

Publication number: CN102777432A
Application number: CN2012102640323A
Authority: CN
Inventors: 蒋祖光
Original assignee: 蒋祖光
Current assignee: Zhejiang Woer Hydraulic Technology Co., Ltd.
Priority date: 2012-07-21
Filing date: 2012-07-21
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2032-07-21
Also published as: CN102777432B

Abstract

本发明公开了一种具有增压功能的旋转压力传递装置，涉及能量回收技术领域，解决了工业生产过程中设备较多的问题。本发明一种具有增压功能的旋转压力传递装置，包括可转动安装的圆柱形换压转子，换压转子的端面上设有沿轴向贯穿换压转子的通道，换压转子的两个端面上分别设有端盖，每个端盖上设有入口通路和排放通路，且入口通路和排放通路在端盖贴合换压转子的一面上开口，换压转子相对端盖转动至通道与一个端盖的入口通路开口连通时，该通道与另一端盖的排放通路开口连通；其中一个端盖上固定安装有增压叶片泵，增压叶片泵的入口与该端盖的排放通路连通，并将排放通路中排出的流体增压后通过增压叶片泵的出口排出。

Description

具有增压功能的旋转压力传递装置

技术领域

本发明技术领高压流体能量再利用的能量回收技术领域，尤其涉及具有增压功能的旋转压力传递装置。

背景技术

在许多工业生产过程中，如各种化工生产过程、反渗透海水淡化过程，都在高压下运行。这些过程通常需要利用高压流体的能量生产出产品，这些高压流体可以是气体或液体。在这种工业生产中，往往需要某一高压流体的压力传递到另一流体中，但是又不能直接将高压流体与低压流体完全进行直接混合，例如：在反渗透海水淡化过程中，高压海水经过反渗透膜后会产生淡水和高浓度海水，而高浓度海水本身压力较大，如果直接将高浓度海水排掉，会造成极大的能量浪费，所以需要将高浓度海水的压力传递到需要进行反渗透的进料海水中，但又不能将高浓度海水与需要进行反渗透的进料海水直接混合，这里的进料海水一般是是经过初步过滤处理的海水。

为了解决上述压力交换的问题，现有技术中提供了一种旋转压力传递装置。这种装置的实现原理就是帕斯卡定律，主要通过按顺序地交替进行如下步骤实现：(1)将容有低压的第一流体的通道与高压的第二流体接触，此时第一流体将增压，第二流体将降压，并且在第二流体的压力作用下，增压后的第一流体将排出，而第二流体将取代第一流体留在该通道内。(2)然后将通道内的第二流体与较低压力的第一流体接触，使得通道内的第二流体排出，而抵压的第一流体则占据该通道。如此周而复始地进行上述两个步骤，即可使得第一流体增压后排出，产生增压后的第一流体。如果将此原理运用在反渗透海水淡化的能量回收中，第一流体就是较低压力的进料海水，而第二流体就是高压的高浓度海水。

现有技术中的旋转压力传递装置一般包括转子，该转子一般由外力驱动进行转动，转子上沿轴向设有多个贯通的通道，转子的两端设有端盖，两端的端盖上一般都设有入口通路和排放通路。低压的第一流体经过第一端盖的入口通路进入到转子的通道内后，在转子的转动下，该通道转而与第二端盖的入口通路连通，高压的第二流体在通过第二端盖的入口通路与通道内的第一流体接触，使得第一流体增压并从第一端盖的排放通路排出，使得第二流体占据通道的位置。在旋转转子使得通道再次与第一端盖的入口通路连通后，第一流体与通道内第二流体接触，使得通道内第二流体从第二端盖的排放通路排出，而第一流体又占据通道的位置。如此周而复始地实现将第二流体的压力传递给第一流体，实现能量回收。

在实现和使用上述旋转压力传递装置的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：虽然该装置将高压流体的压力传递给低压流体，高压流体的压力可能本身不能够达到目标压力的要求，并且在传递过程中不可避免地存在能量损失，所以最后排出的增压后的低压流体的压力一般不能达到压力要求，需要经过另一增压装置增压后才能够利用，造成工业生产过程中设备过多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种具有增压功能的旋转压力传递装置，使得压力传递功能和增压功能可以在一个设备上实现，减少设备的使用。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有增压功能的旋转压力传递装置，包括可转动安装的圆柱形换压转子，换压转子的端面上设有沿轴向贯穿换压转子的通道，换压转子的两个端面上分别设有端盖，每个端盖上设有入口通路和排放通路，且入口通路和排放通路在端盖贴合换压转子的一面上开口，换压转子相对端盖转动至通道与一个端盖的入口通路开口连通时，该通道与另一端盖的排放通路开口连通；

其中一个端盖上固定安装有增压叶片泵，增压叶片泵的入口与该端盖的排放通路连通，并将排放通路中排出的流体增压后通过增压叶片泵的出口排出。

换压转子和增压叶片泵的增压转子之间相互连接，并且通过电机同时驱动换压转子和增压转子。

换压转子上设有驱动轴，驱动轴与增压转子之间通过联轴器连接。

增压转子上设有转轴，转轴连接到电机。

所述电机为变频电机。

增压叶片泵包括定子和增压转子，增压转子相对定子偏心设置，增压转子上设有对称设有滑动叶片，增压转子上设有径向的通孔，通孔两端分别通向相对的滑动叶片，通孔内设有顶杆，顶杆顶在相对的滑动叶片上。

通道上与入口通路相通的一端设有旋涡段，旋涡段的内径大于通道其他部分的内径。

端盖包括配流盘和安装盖，配流盘贴紧换压转子的端面。

入口通路和排放通路包含开设在配流盘上的通孔，入口通路的通孔位于贴紧换压端子一面的孔口上设有斜坡面。

斜坡面位于换压转子旋转时通孔与通道先连通的一端。

本发明提供的具有增压功能的旋转压力传递装置，由于在端盖上固定有增压叶片泵，通过增压叶片泵可以对排出的流体进行增压，使得排出的流体能达到目标压力的要求，采用本发明实施例提供的方案，可以使得压力传递装置和增压装置合二为一，减少设备的使用，简化了工业生产中的设备安装，提高了该装置的使用方便性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中旋转压力传递装置剖视图；

图2为本发明实施例中具有电机的旋转压力传递装置剖视图；

图3为图2的A-A向剖视图；

图4为本发明实施例中配流盘示意图。

附图标记：

10 换压转子 20 管状外壳 30 左端盖

40 右端盖 50 定子 60 增压转子

70 配流盘 80 安装盖 11 通道

12 转子芯 13 转子盖 14 驱动轴

15 联轴器 16 旋涡段 31 入口通路

32 排放通路 33 左配流盘 34 左安装盖

35 通孔 36 斜坡面 41 入口通路

42 排放通路 43 右配流盘 44 右安装盖

61 滑动叶片 62 通孔 63 顶杆

64 转轴 65 电机

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种具有增压功能的旋转压力传递装置，图1中表示出了本发明中新颖的旋转压力传递装置，该装置包括可转动安装的圆柱形换压转子10，换压转子10的端面上设有沿轴向贯穿换压转子的通道11，图中的换压转子10是一个组件，该组件主要包括转子芯12和转子盖13，转子芯12和转子盖13是固定在一起的，本发明中换压转子10可以在管状外壳20中回转，并且换压转子10的两个端面上分别设有端盖30和40，通过端盖30和40可以封闭管状外壳20的开口端。为了便于解释，根据图1中表示的位置，将两个端盖分别称为左端盖30和右端盖40，但是这仅仅是为了方便，实际上该装置可以以任何方向运行，如垂直、水平或其他方向。

本发明实施例中在左端盖30上设有入口通路31和排放通路32，右端盖40上也设有入口通路41和排放通路42，并且两个端盖30和40上的入口通路和排放通路在端盖贴合换压转子10的一面上开口，通过旋转换压转子10，可以使得换压转子10上的通道11与入口通路31和41及排放通路32和42连通，左端盖30和右端盖40的具体位置设置方式为：在换压转子10相对端盖转动至通道11与一个端盖的入口通路开口连通时，该通道与另一端盖的排放通路开口连通，例如：在换压转子10上的通道11与左端盖30上的入口通路31开口连通时，该通道11同时与右端盖40的排放通路42开口连通，在换压转子10上的通道11与右端盖40的入口通路41开口连通时，该通道11同时与左端盖30的排放通路32开口连通。

为了能够对排放通路排出的流体进行进一步增压，本发明实施例在其中一个端盖上固定安装有增压叶片泵，具体图1中的方案为在右端盖40上固定安装有增压叶片泵，并且增压叶片泵的入口与右端盖40的排放通路42连通，通过该增压叶片泵可以将排放通路42中排出的流体增压后通过增压叶片泵的出口排出。

以图1中表示的旋转压力传递装置为例，在反渗透海水淡化过程中可以按照如下方式使用该装置。在图中左端盖30的入口通路31中灌入废弃的高压高浓度海水，在右端盖40的入口通路41中灌入低压的进料海水，在换压转子10的通道11与右端盖40的入口通路41连通时，进料海水通过入口通路41进入到换压转子10的通道11中；通过换压转子10的旋转，可以使得该通道11与左端盖30的入口通路31连通，此时通道11内的低压进料海水将增压，并且在高浓度海水的推动下，从右端盖40的排放通路42中排出增压后的进料海水，并且通道内留下了高浓度海水；换压转子10的旋转将再次使得通道11与右端盖40的入口通路41连通，此时通道内的高浓度海水将在低压进料海水的推动下从左端盖30的排放通路32中排出，并将进料海水留在通道中。如此周而复始，利用换压转子10的持续旋转，实现从右端盖40的排放通路42持续排放出增压后的进料海水，实现高浓度海水的能量回收利用。

从右端盖排放通路排出的进料海水将直接进入增压叶片泵的入口，增压叶片泵属于一种容积泵，对进入增压叶片泵的进料海水进行容积挤压，增加进料海水的压力，然后排出，从而使得进料海水的压力能够达到反渗透海水淡化所需要的压力。

一般情况下进行反渗透海水淡化需要的压力为70公斤压力至80公斤压力，经过反渗透之后产生的高浓度海水一般会余留约60公斤压力至70公斤压力，将该高浓度海水通过本发明实施例提供的旋转压力传递装置进行能量回收，可以提高海水淡化的能量利用，减少能量浪费。

采用本发明实施例提供的方案，可以使得压力传递装置和增压装置合二为一，减少设备的使用，简化了工业生产中的设备安装，提高了该装置的使用方便性。

为了进一步简化工业生产中的设备安装，本发明实施例将换压转子10和增压叶片泵的增压转子60之间相互连接，并且通过电机同时驱动换压转子和增压转子，如此一来只需要一部电机就可以同时驱动换压转子10和增压转子60转动。具体如图1所示，本发明实施例在换压转子10上设有驱动轴14，并且驱动轴14与增压转子60之间通过联轴器15连接。另外，本发明实施例还可以通过驱动轴14可以将换压转子10、左端盖30、右端盖40装配起来。

本发明实施例中可以通过电机直接驱动换压转子转动，由换压转子带动增压转子转动，当然，也可反过来，通过电机直接驱动增压转子转动，由增压转子带动换压转子转动。由于增压转子起到增压功能，比换压转子需要更大的驱动力，所以本发明实施例优选通过电机直接驱动增压转子的方案，具体方式如图2所示，在增压转子60上设有转轴64，转轴64连接到电机65。本发明实施例中的电机65采用变频电机，利用变频电机可以根据入口通路中流体压力和流量的大小进行电机转速的调整，使得电机转速能够与流体压力和流量相匹配，保证旋转压力传递装置正常运转。

如图1和图2所示，本发明实施例中增压叶片泵包括定子50和增压转子60，增压转子60可在定子50内转动，并且在定子50两端设有配流盘70和安装盖80，安装盖80和定子50固定到一起。其中，增压转子60相对定子50偏心设置，具体如图3所示，在增压转子60上对称地设有滑动叶片61，两片相邻的滑动叶片61与增压转子60及定子50共同构成一个密闭空间，在增压转子60转动过程中，滑动叶片61会被定子50挤压，使得滑动叶片61向增压转子中心滑动，从而使得密闭空间的容积减小，完成流体增压的功能。为了保证滑动叶片能够顺利的反复滑动，如图1和图2所示，本发明实施例在增压转子60上设有径向的通孔62，通孔62两端分别通向相对的滑动叶片61，并且在通孔62内设有顶杆63，顶杆63顶在相对的滑动叶片61上，一旦滑动叶片61被定子50挤压向增压转子60中心滑动时，该滑动叶片61同时会挤压顶杆63，通过顶杆63挤压对称设置的滑动叶片，使得对称的滑动叶片能够顺利地向定子50方向滑动。本发明实施例的增压转子上对称地设有4对滑动叶片，故而在增压转子上设置4个径向通孔，并且这4个径向通孔分布在增压转子轴向的不同位置。

本发明实施例中换压转子10的两端安装有端盖30和40，端盖的具体结构包括配流盘33及43和安装盖34及44，配流盘33及43贴紧换压转子10的端面，通道11在没有与入口通路、排放通路连通的情况下，通过配流盘33及43可以紧密地密封通道11，保证通道11中的流体不会泄露。如图1和图2所示，本发明实施例中的左端盖30包括左配流盘33和左安装盖34，右端盖40包括右配流盘43和右安装盖44，左右两个安装盖34及44与管状外壳20相互固定，从而形成完整的封装结构。

当然，在具有配流盘的情况下入口通路和排放通路均包含开设在配流盘上的通孔，本发明实施例提供的旋转压力传递装置，入口通路处的流体进入通道时，容易与通道中已有的流体产生混合，而实际工业生产中这种混合是不利的，为了降低这种混合的程度，以左配流盘33为例进行说明，如图4所示，本发明实施例在入口通路31的通孔35位于贴紧换压端子一面的孔口上设有斜坡面36，使得入口通路31处的流体在进入通道11时是沿着斜坡面36进入的，相对于通道11的轴向具有一个较大的夹角，与直接沿轴向流入通道11相比，采用本发明实施例提供的方案可以更好地降低流体的混合程度。对于在反渗透海水淡化工业中，采用图4所示的结构，可以降低高浓度海水混入进料海水的量，并减弱水锤现象。

当然，本发明实施例中的斜坡面36位于换压转子旋转时通孔35与通道11先连通的一端，如图4所示，通孔35为弧形通孔，则可以在图中弧形通孔左侧一端设置盖斜坡面36。为了便于安装，图4中两个通孔上均设置有斜坡面，如此一来，在安装配流盘是就不需要区分入口通路和排放通路了，简化安装，提高了生产效率。

为了减少通道11中流体与入口通路中流体的混合，本发明实施例还可以通道11上与入口通路31和41相通的一端设有旋涡段16，该旋涡段16的内径大于通道11其他部分的内径，使得入口通路31和41中的流体进入通道是在旋涡段16会产生较大的旋涡，而不会直接与通道中流体混合。

本发明实施例主要运用于工业生产中高压流体中压力传递中，尤其是废弃高压流体的能量回收利用中，例如：反渗透海水淡化中废弃高浓度海水的能量回收利用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种具有增压功能的旋转压力传递装置，包括可转动安装的圆柱形换压转子，换压转子的端面上设有沿轴向贯穿换压转子的通道，换压转子的两个端面上分别设有端盖，每个端盖上设有入口通路和排放通路，且入口通路和排放通路在端盖贴合换压转子的一面上开口，换压转子相对端盖转动至通道与一个端盖的入口通路开口连通时，该通道与另一端盖的排放通路开口连通；

其特征在于，其中一个端盖上固定安装有增压叶片泵，增压叶片泵的入口与该端盖的排放通路连通，并将排放通路中排出的流体增压后通过增压叶片泵的出口排出。

2.根据权利要求1所述的旋转压力传递装置，其特征在于，换压转子和增压叶片泵的增压转子之间相互连接，并且通过电机同时驱动换压转子和增压转子。

3.根据权利要求2所述的旋转压力传递装置，其特征在于，换压转子上设有驱动轴，驱动轴与增压转子之间通过联轴器连接。

4.根据权利要求2所述的旋转压力传递装置，其特征在于，增压转子上设有转轴，转轴连接到电机。

5.根据权利要求4所述的旋转压力传递装置，其特征在于，电机为变频电机。

6.根据权利要求1所述的旋转压力传递装置，其特征在于，增压叶片泵包括定子和增压转子，增压转子相对定子偏心设置，增压转子上对称设有滑动叶片，增压转子上设有径向的通孔，通孔两端分别通向相对的滑动叶片，通孔内设有顶杆，顶杆顶在相对的滑动叶片上。

7.根据权利要求1所述的旋转压力传递装置，其特征在于，通道上与入口通路相通的一端设有旋涡段，旋涡段的内径大于通道其他部分的内径。

8.根据权利要求1所述的旋转压力传递装置，其特征在于，端盖包括配流盘和安装盖，配流盘贴紧换压转子的端面。

9.根据权利要求8所述的旋转压力传递装置，其特征在于，入口通路和排放通路包含开设在配流盘上的通孔，入口通路的通孔位于贴紧换压端子一面的孔口上设有斜坡面。

10.根据权利要求9所述的旋转压力传递装置，其特征在于，斜坡面位于换压转子旋转时通孔与通道先连通的一端。