CN104445670B

CN104445670B - 一种离合轴内螺纹氧化锆铜合金海水精滤设备

Info

Publication number: CN104445670B
Application number: CN201410533926.7A
Authority: CN
Inventors: 陈丹青; 张志雄
Original assignee: Wenzhou Zhijie Electromechanical Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangmen City Pengjiang District Xin Hao Yuan Science Co., Ltd.
Priority date: 2014-10-12
Filing date: 2014-10-12
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2034-10-12
Also published as: CN104445670A

Abstract

本发明属于能量传送设备领域，一种离合轴内螺纹氧化锆铜合金海水精滤设备，包括海底过滤器、低压水泵、低压泵电机、预处理装置、内螺纹接离合轴机泵、反渗透膜组件、活性碳吸附罐以及饮用水储存罐，内螺纹接离合轴机泵的内螺纹排出口与反渗透膜组件前腔的高压进口之间连接有高压管路，作为改进：内螺纹接离合轴机泵的内螺纹回压接口与反渗透膜组件前腔的截留水出口之间连接有回压管路，内螺纹接离合轴机泵的内螺纹排泄口处有排泄管路；反渗透膜组件前腔在高压进口与截留水出口之间有导流隔板；内螺纹接离合轴机泵整体还包括内螺纹接口壳体、花键泵轴、水机三齿轴、水机转轮、水泵叶轮、内螺纹吸入端盖和回压内螺纹端盖。

Description

一种离合轴内螺纹氧化锆铜合金海水精滤设备

技术领域

本发明属于能量传送设备领域，国际专利分类为C02F，具体涉及反渗透海水淡化系统中关于能量回收设备的一种离合轴内螺纹氧化锆铜合金海水精滤设备。

背景技术

填海造岛，为当代海洋经济之首举，早期海水淡化采用蒸馏法，如多级闪蒸技术，能耗在9.0kWh／m3，20世纪70年代反渗透海水淡化技术投入应用，从80年代初以前建成的多数反渗透海水淡化系统的过程能耗6.0kWh／m3，其最主要的改进是将处理后的高压浓盐水的能量有效回收利用。

当今世界在海水淡化领域液体能量回收利用的压力交换器主要有以下两种：

1．传统的活塞液压缸结构类似柱塞泵，优点是工作液体介质与废弃高压液体不直接接触，最高效率可达95%，缺点液压缸结构的活塞以及活塞杆自身都有很大的摩擦功耗，特别是活塞杆的往复密封技术最难达到理想效果，实际效率往往低于90%，特别是摩擦损耗导致设备停机频繁、维护费用高。专利号：2010102952.2，于2010年7月21日公布的我国发明专利：用于海水淡化系统的差动式能量回收装置及方法，就属于传统活塞液压缸结构；

2．其它形式——国际上对海水淡化投入较早的其它发达国家，如：德国、日本、英国、美国、荷兰、瑞典、挪威以及丹麦等，都未能在压力交换方面获得理想、完美结构，其实际交换效率也都没有超过75%，且配套工程庞大，外来电器驱动和切换阀门等控制元件过多导致意外事故频繁发生，最终导致大幅度增大设备投资和日常管理维护等额外费用。

3.最新应用的水泵水轮机，虽然在能量回收关键技术上具备诸多优点，但因其水泵叶轮与水轮机转轮处于同轴结构，导致启动功率大，而且还容易发生启动事故。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种以内螺纹接离合轴机泵作为关键技术，可将原本要废弃的高压液体能量再次转换利用，具备显著节能的海水精滤设备。

一种离合轴内螺纹氧化锆铜合金海水精滤设备，包括海底过滤器、低压水泵、低压泵电机、预处理装置、内螺纹接离合轴机泵、反渗透膜组件、活性碳吸附罐以及饮用水储存罐，所述的海底过滤器与所述的低压水泵之间有低压泵吸管连接，所述的低压水泵输入轴连接着所述的低压泵电机，所述的低压水泵与所述的预处理装置之间有低压泵排管连接，所述的预处理装置与所述的内螺纹接离合轴机泵的内螺纹吸入口之间有低压管路连接，所述的内螺纹接离合轴机泵的花键输入轴外端固定连接着变频电机输出端；所述的内螺纹接离合轴机泵的内螺纹排出口与所述的反渗透膜组件前腔的高压进口之间连接有高压管路，所述的反渗透膜组件后腔的淡化水出口依次连接着所述的活性碳吸附罐和所述的饮用水储存罐；所述的低压泵吸管上串联有垂直止回阀，所述的低压管路上串联有水平止回阀，作为改进：所述的内螺纹接离合轴机泵的内螺纹回压接口与所述的反渗透膜组件前腔的截留水出口之间连接有回压管路，所述的内螺纹接离合轴机泵的内螺纹排泄口处有排泄管路；所述的反渗透膜组件前腔在所述的高压进口与所述的截留水出口之间有导流隔板；所述的内螺纹接离合轴机泵整体还包括内螺纹接口壳体、花键泵轴、水机三齿轴、水机转轮、水泵叶轮、内螺纹吸入端盖和回压内螺纹端盖。

作为进一步改进：所述的内螺纹接口壳体上下两侧分别有水泵蜗壳和水机蜗壳，所述的内螺纹接口壳体上的壳体内孔两侧都有壳体内螺纹分别对着所述的水泵蜗壳内腔以及所述的水机蜗壳内腔；所述的水泵蜗壳上垂直于所述的壳体内孔的切线方向上有内螺纹排出口，所述的水泵蜗壳的泵头端孔与所述的内螺纹吸入端盖的泵盖台阶面可拆卸密闭紧固；所述的内螺纹排出口上的排出密封锥面上有排出内螺纹；

所述的水机蜗壳上垂直于所述的壳体内孔的切线方向上有内螺纹排泄口，所述的水机蜗壳的水机端孔与所述的回压内螺纹端盖的机盖台阶面可拆卸密闭紧固；所述的内螺纹排泄口上的排泄密封锥面上有排泄内螺纹；

所述的内螺纹吸入端盖上有内螺纹吸入口与所述的泵盖台阶面中心轴线成垂直布置，所述的内螺纹吸入端盖上有泵盖轴孔与所述的泵盖台阶面中心轴线成同轴布置，所述的泵盖轴孔与所述的花键输入轴之间为间隙配合，所述的泵盖轴孔上的填料密封槽中有密封圈挤压着所述的花键输入轴外圆面；所述的花键输入轴下端的花键齿孔与所述的花键泵轴上端的花键齿轴之间为轴线可滑动配合；所述的内螺纹吸入口上的吸入密封锥面上有吸入内螺纹；

所述的回压内螺纹端盖上有内螺纹回压接口与所述的机盖台阶面中心轴线成同轴布置，所述的内螺纹回压接口上的回压密封锥面上有回压内螺纹；

所述的壳体内孔上半部分过渡配合固定着一对水泵轴承外圆，所述的一对水泵轴承内孔分别过盈配合固定着所述的花键泵轴的泵上轴承段和泵下轴承段；所述的壳体内孔下半部分过渡配合固定着一对水机轴承外圆，所述的一对水机轴承内孔分别过盈配合固定着所述的水机三齿轴的机上轴承段和机下轴承段；所述的花键泵轴上方侧自上而下依次有所述的花键齿轴、泵螺纹段、泵平键段和所述的泵上轴承段，所述的花键泵轴下方侧依次有所述的泵下轴承段和挡肩端轴；所述的水机三齿轴上方侧有所述的机上轴承段，机上轴承段端面侧有三个离合孔斜弧面，离合孔斜弧面一侧有棘轮档位面，离合孔斜弧面底端有棘轮孔退刀槽；

所述的水机三齿轴下方侧依次有所述的机下轴承段、机螺纹段以及机端光轴，所述的挡肩端轴与每一个所述的离合孔斜弧面之间有一根棘轮三齿圆棒，一对所述的轴承紧固圈外螺纹与所述的壳体内螺纹调节固定着一对所述的水泵轴承和一对所述的水机轴承的轴向位置；所述的水机转轮的转轮内螺纹与所述的机螺纹段螺旋配合紧固；所述的水泵叶轮的通孔内圆与所述的泵平键段外圆过渡配合，所述的花键齿孔内的花键凹齿与所述的花键齿轴上的花键凸齿之间为滑动配合，所述的花键凹齿底部有工艺推刀槽；

所述的棘轮三齿圆棒为复合612尼龙，所述的挡肩端轴表面和所述的离合孔斜弧面表面均有一层厚度为0.4至0.6毫米的铜合金硬质耐腐材料，所述的水泵轴承和所述的水机轴承整体材质均为氧化锆陶瓷。

作为进一步改进：所述的复合612尼龙由下列重量百分比的组分所构成：尼龙612树脂：86—87、玻璃纤维：3—4、抗老化剂：0.02—0.03、耐磨剂：0.7—0.8、固化剂：2—3、增韧剂：3—4，余量为阻燃剂或抗静电剂。

作为进一步改进：所述的铜合金硬质耐腐材料由如下重量百分比的元素组成：Cu:37—39、Ni:5.2—5.4、Mo:3.7—3.9、Zn:2.6—2.8、Sn:2.4—2.6，W：1.4—1.6、Cr:1.2—1.4，余量为Fe及不可避免的杂质；所述杂质的重量百分比含量为：C少于0.07、Si少于0.12、Mn少于0.16、S少于0.03、P少于0.02。

作为进一步改进：所述的氧化锆陶瓷以ZrO₂(二氧化锆)复合材料为基料，配以矿化剂MgO(氧化镁)、BaCO₃(碳酸钡)及结合粘土组成，并且其各组分的重量百分比含量为ZrO₂:93—95；MgO:1.5—17；BaCO₃:1.7—1.9；结合粘土:2.5—2.7。

本发明的有益效果是：

整体结构采用内螺纹连接密闭，方便快捷。内螺纹接离合轴机泵中的水泵叶轮和水机转轮分别固定安装在花键泵轴和水机三齿轴上，且花键泵轴和水机三齿轴为同轴设置，特别是花键泵轴上的挡肩端与水机三齿轴上的每一个离合孔斜弧面之间都有棘轮三齿圆棒，实现了以下两点最突出的优点：

启动阶段水机转轮还没有受到被高密度渗透膜截留的68%至70%高压浓盐水作用时，花键泵轴作顺时针启动旋转，带动棘轮三齿圆棒滑到棘轮档位面，这时的棘轮三齿圆棒位于离合孔斜弧面与挡肩端轴之间的宽阔之处，而使得花键泵轴与水机三齿轴脱离，花键泵轴旋转不会带动水机三齿轴旋转，花键泵轴完全由变频电机控制；

当被高密度渗透膜截留的68%至70%高压浓盐水对水机转轮产生作用时，推动水机转轮高速旋转，水机三齿轴作顺时针旋转且略快于花键泵轴旋转速度，带动棘轮三齿圆棒切入到离合孔斜弧面与挡肩端轴之间的狭窄之处，而使得花键泵轴与水机三齿轴相结合，助推花键泵轴旋转，分担了变频电机负荷达50%，实现了降能目的。

本发明的关键零部件，棘轮三齿圆棒采用复合612尼龙材质的冲击应力小于不锈钢轴承材质，确保水泵轴承与水机轴承之间的离合传递比较平稳；动密封件的花键输入轴在外圆表面激光喷涂有一层铜合金硬质耐腐材料，动摩擦承载件的水泵轴承和水机轴承整体材质为氧化锆陶瓷，既耐腐蚀又耐磨损；

本发明在反渗透膜组件前腔的高压进口与截留水出口之间有导流隔板使得注入到反渗透膜组件前腔的高压清海水与高密度渗透膜充分接触。被高密度渗透膜截留的68%至70%高压浓盐水从所述的截留水出口流出注入到内螺纹回压接口里参与能量转换，使得经反渗透海水淡化系统所获取每立方淡水的过程电耗降到3.4度。

附图说明

图1是本发明关键技术的内螺纹接离合轴机泵60的剖面示意图。

图2是图1中的花键泵轴33与水机三齿轴38结合处局部放大示意图。

图3是图2中的A-A剖面图，花键泵轴33与水机三齿轴38处于脱离状态。

图4是图2中的A-A剖面图，花键泵轴33与水机三齿轴38处于结合状态。

图5是本发明的应用示意图。

图6是图1中的轴承紧固圈75剖面示意图。

图7是图6中的轴承紧固圈75俯视图。

图8是图1中的水泵螺母72所处局部放大剖面示意图。

图9是图8中的B-B剖面图。

图10是图8中的C-C剖面图。

图11是图8中的D-D剖面图。

图12是图8中花键输入轴77的花键齿孔71部位放大图。

图13是图8中花键泵轴33的泵平键段34以及传动平键11部位放大图。

图14是图1中的止退销钉19所处局部放大剖面示意图。

图15是图14中的E-E剖面图。

图16是图14中花键泵轴33的机螺纹段36部位放大图。

图17是图14中水机转轮88的转轮内螺纹26部位剖面放大图。

图18是图1中的内螺纹接口壳体61剖面示意图。

图19是图1中的内螺纹吸入端盖41剖面示意图。

图20是图1中的回压内螺纹端盖81剖面示意图。

图21是复合612尼龙与不锈钢材质轴承的冲击应力对比曲线图。

具体实施方式

结合附图和实施例对本发明的结构和工作原理作进一步阐述：

一种离合轴内螺纹氧化锆铜合金海水精滤设备，包括海底过滤器10、低压水泵20、低压泵电机30、预处理装置50、内螺纹接离合轴机泵60、反渗透膜组件90、活性碳吸附罐78以及饮用水储存罐79，所述的海底过滤器10与所述的低压水泵20之间有低压泵吸管21连接，所述的低压水泵20输入轴连接着所述的低压泵电机30，所述的低压水泵20与所述的预处理装置50之间有低压泵排管25连接，所述的预处理装置50与所述的内螺纹接离合轴机泵60的内螺纹吸入口65之间有低压管路56连接，所述的内螺纹接离合轴机泵60的花键输入轴77外端固定连接着变频电机70输出端；所述的内螺纹接离合轴机泵60的内螺纹排出口69与所述的反渗透膜组件90前腔的高压进口96之间连接有高压管路94，所述的反渗透膜组件90后腔的淡化水出口92依次连接着所述的活性碳吸附罐78和所述的饮用水储存罐79；所述的低压泵吸管21上串联有垂直止回阀40，所述的低压管路56上串联有水平止回阀80，作为改进：所述的内螺纹接离合轴机泵60的内螺纹回压接口89与所述的反渗透膜组件90前腔的截留水出口98之间连接有回压管路87，所述的内螺纹接离合轴机泵60的内螺纹排泄口82处有排泄管路28；所述的反渗透膜组件90前腔在所述的高压进口96与所述的截留水出口98之间有导流隔板97；所述的内螺纹接离合轴机泵60整体还包括内螺纹接口壳体61、花键泵轴33、水机三齿轴38、水机转轮88、水泵叶轮44、内螺纹吸入端盖41和回压内螺纹端盖81。

作为进一步改进：所述的内螺纹接口壳体61上下两侧分别有水泵蜗壳67和水机蜗壳66，所述的内螺纹接口壳体61上的壳体内孔63两侧都有壳体内螺纹62分别对着所述的水泵蜗壳67内腔以及所述的水机蜗壳66内腔；所述的水泵蜗壳67上垂直于所述的壳体内孔63的切线方向上有内螺纹排出口69，所述的水泵蜗壳67的泵头端孔64与所述的内螺纹吸入端盖41的泵盖台阶面46可拆卸密闭紧固；所述的内螺纹排出口69上的排出密封锥面53上有排出内螺纹55；

所述的水机蜗壳66上垂直于所述的壳体内孔63的切线方向上有内螺纹排泄口82，所述的水机蜗壳66的水机端孔68与所述的回压内螺纹端盖81的机盖台阶面86可拆卸密闭紧固；所述的内螺纹排泄口82上的排泄密封锥面83上有排泄内螺纹85；

所述的内螺纹吸入端盖41上有内螺纹吸入口65与所述的泵盖台阶面46中心轴线成垂直布置，所述的内螺纹吸入端盖41上有泵盖轴孔47与所述的泵盖台阶面46中心轴线成同轴布置，所述的泵盖轴孔47与所述的花键输入轴77之间为间隙配合，所述的泵盖轴孔47上的填料密封槽74中有密封圈挤压着所述的花键输入轴77外圆面；所述的花键输入轴77下端的花键齿孔71与所述的花键泵轴33上端的花键齿轴31之间为轴线可滑动配合；所述的内螺纹吸入口65上的吸入密封锥面43上有吸入内螺纹45；

所述的回压内螺纹端盖81上有内螺纹回压接口89与所述的机盖台阶面86中心轴线成同轴布置，所述的内螺纹回压接口89上的回压密封锥面93上有回压内螺纹95；

所述的壳体内孔63上半部分过渡配合固定着一对水泵轴承73外圆，所述的一对水泵轴承73内孔分别过盈配合固定着所述的花键泵轴33的泵上轴承段35和泵下轴承段37；

所述的壳体内孔63下半部分过渡配合固定着一对水机轴承42外圆，所述的一对水机轴承42内孔分别过盈配合固定着所述的水机三齿轴38的机上轴承段51和机下轴承段52；

所述的花键泵轴33上方侧自上而下依次有所述的花键齿轴31、泵螺纹段32、泵平键段34和所述的泵上轴承段35，所述的花键泵轴33下方侧依次有所述的泵下轴承段37和挡肩端轴57；所述的水机三齿轴38上方侧有所述的机上轴承段51，机上轴承段51端面侧有三个离合孔斜弧面49，离合孔斜弧面49一侧有棘轮档位面409，离合孔斜弧面49底端有棘轮孔退刀槽48；

所述的水机三齿轴38下方侧依次有所述的机下轴承段52、机螺纹段36以及机端光轴39，所述的挡肩端轴57与每一个所述的离合孔斜弧面49之间有一根棘轮三齿圆棒308，一对所述的轴承紧固圈75外螺纹与所述的壳体内螺纹62调节固定着一对所述的水泵轴承73和一对所述的水机轴承42的轴向位置；

所述的水机转轮88的转轮内螺纹26与所述的机螺纹段36螺旋配合紧固；所述的水泵叶轮44的通孔内圆22与所述的泵平键段34外圆过渡配合，所述的花键齿孔71内的花键凹齿13与所述的花键齿轴31上的花键凸齿14之间为滑动配合，所述的花键凹齿13底部有工艺推刀槽18；

所述的棘轮三齿圆棒308为复合612尼龙，所述的挡肩端轴57表面和所述的离合孔斜弧面49表面均有一层厚度为0.4至0.6毫米的铜合金硬质耐腐材料，所述的水泵轴承73和所述的水机轴承42整体材质均为氧化锆陶瓷。

作为进一步改进：所述的水机转轮88上的转轮叶片84布置角度与所述的水机三齿轴38旋转中心轴线成43度夹角。

作为进一步改进：所述的轴承紧固圈75一侧端面上有三个操作盲孔76。

作为进一步改进：所述的转轮内螺纹26底端的转轮光孔29与所述的机端光轴39滑动配合，所述的转轮光孔29上有五个转轮螺孔15，所述的机端光轴39上有四个光轴销孔16，止退销钉19外螺纹段与所述的转轮螺孔15旋转紧固，所述的止退销钉19圆柱销段与所述的光轴销孔16之间为滑动配合。

作为进一步改进：所述的花键凹齿13深度为51至53毫米，所述的花键凹齿13的齿两侧面宽度为4至5毫米，所述的花键凹齿13的端口有0.8×45度的凹齿坡口23；所述的花键凸齿14长度为39至41毫米，所述的花键凸齿14的齿两侧面宽度为4至5毫米，所述的花键凸齿14的端口有0.8×45度的凸齿坡口24，所述的花键凸齿14与所述的花键凹齿13之间为滑动配合，且所述的花键凸齿14与所述的花键凹齿13之间留有外径间隙17和内径间隙27。

实施例中：

花键凹齿13深度为52毫米，花键凹齿13的齿两侧面宽度为4.5毫米，精度公差为H6；花键凸齿14长度为40毫米，花键凸齿14的齿两侧面宽度为4.5毫米,精度公差为g5。

棘轮三齿圆棒308所采用的复合612尼龙由下列重量百分比的组分所构成：尼龙612树脂：86.5、玻璃纤维：3.5、抗老化剂：0.025、耐磨剂：0.7—0.8、固化剂：2.5、增韧剂：3.5，余量为阻燃剂或抗静电剂。玻璃纤维为无碱玻璃纤维，可以是长玻纤或短玻纤，或长玻纤与短玻纤并用；抗老化剂为碳黑；耐磨剂为二硫化钼；固化剂为甲苯二异氰酸酯；增韧剂采用非极性高分子与不饱和酸接枝物，非极性高分子为聚乙烯，不饱和酸丙烯酸；其他助剂采用硅烷偶联剂。

挡肩端轴57表面和离合孔斜弧面49表面均有一层厚度为0.5毫米的铜合金硬质耐腐材料，铜合金硬质耐腐材料由如下重量百分比的元素组成：Cu:38、Ni:5.3、Mo:3.8、Zn:2.7、Sn:2.5，W：1.5、Cr:1.3，余量为Fe及不可避免的杂质；所述杂质的重量百分比含量为：C为0.06、Si为0.11、Mn为0.15、S为0.02、P为0.01；

水泵轴承73和水机轴承42中的ZrO₂(二氧化锆)复合材料、矿化剂MgO(氧化镁)、BaCO₃(碳酸钡)及结合粘土组成的重量百分比含量为ZrO₂:94；MgO:1.6；BaCO₃:1.8；结合粘土:2.6。

本发明的工作过程如下：

一、内螺纹接离合轴机泵60组装：

1．为避免陶瓷轴承在高温条件下引起崩裂，采用将花键泵轴33和水机三齿轴38分别人工降温至零下120至125度，并持续至12分钟取出，1分钟之内将一对水泵轴承73和一对水机轴承42分别套在泵上轴承段35和泵下轴承段37以及机上轴承段51和机下轴承段52；将装有一对水泵轴承73的花键泵轴33从水泵蜗壳67侧整体放置在壳体内孔63之中，将装有一对水机轴承42的水机三齿轴38从水机蜗壳66侧整体放置在壳体内孔63之中，同时，将三根棘轮三齿圆棒308放置在挡肩端轴57与三个离合孔斜弧面49之间；

2．一对轴承紧固圈75分别旋转在壳体内孔63两侧的壳体内螺纹62上，由专用套筒调整工具对准操作盲孔76调整到位，确保水泵叶轮44和水机转轮88同时分别精确位于水泵蜗壳67和水机蜗壳66之中；

3．水机转轮88上的转轮内螺纹26与机螺纹段36旋转配合预紧，当转轮光孔29上的五个转轮螺孔15中的1个转轮螺孔15与机端光轴39上的四个光轴销孔16中的任何1个光轴销孔16对准时，将止退销钉19外螺纹段与转轮螺孔15旋转紧固，使得止退销钉19圆柱销段与光轴销孔16之间为滑动配合。就能确保止退销钉19同时对准转轮螺孔15和光轴销孔16，实现水机转轮88相对于花键泵轴33可承受正反转而不会松开，快捷安全；

4．回压内螺纹端盖81的机盖台阶面86与所述水机蜗壳66的水机端孔68对准，并用12颗螺钉分别穿越机盖台阶面86上的12个通孔，密闭紧固在水机端孔68周边的12个螺孔之中；

5．水泵叶轮44通孔上的键槽对准泵平键段34上的传动平键11压入，水泵叶轮44的通孔内圆22与泵平键段34外圆采用过渡配合；

6．水泵螺母72与泵螺纹段32旋转紧固；

7．内螺纹吸入端盖41的泵盖台阶面46与水泵蜗壳67的泵头端孔64对准，并用10颗螺钉分别穿越泵盖台阶面46上的10个通孔，密闭紧固在泵头端孔64周边的10个螺孔之中；

8．花键输入轴77的花键齿孔71由外向内穿越内螺纹吸入端盖41上的泵盖轴孔47，借用泵盖轴孔47上有填料密封槽74中有密封圈挤压着花键输入轴77外圆面构成动密封。

利用花键凹齿13的端口有0.8×45度的凹齿坡口23，以及花键凸齿14的端口有0.8×45度的凸齿坡口24，将花键齿孔71对准导入到花键齿轴31上。

二、内螺纹接离合轴机泵60管路连接：

将内螺纹排出口69上的排出密封锥面53及其排出内螺纹55与高压管路94端头上所对应的外螺纹对准并拧紧，在排出密封锥面53处构成硬密封圈可承受系统压力而不会渗漏；

将内螺纹排泄口82上的排泄密封锥面83及其排泄内螺纹85与排泄管路28端头上所对应的外螺纹对准并拧紧，在排泄密封锥面83处构成硬密封圈可承受系统压力而不会渗漏；

将内螺纹吸入口65上的吸入密封锥面43及其吸入内螺纹45与低压管路56端头上所对应的外螺纹对准并拧紧，在吸入密封锥面43处构成硬密封圈可承受系统压力而不会渗漏；

将内螺纹回压接口89上的回压密封锥面93及其回压内螺纹95与回压管路87端头上所对应的外螺纹对准并拧紧，在回压密封锥面93处构成硬密封圈可承受系统压力而不会渗漏；

三、海水精滤设备及其内螺纹接离合轴机泵60运行过程：

图1和图5中，低压泵电机30输出端驱动低压水泵20旋转，吸取退潮海水依次经过海底过滤器10、低压泵吸管21、低压泵排管25后注入到预处理装置50中备用；启动变频电机70大功率驱动内螺纹接离合轴机泵60，带动内螺纹接离合轴机泵60的水泵叶轮44高速旋转，由内螺纹排出口69排出的压力高达5.6MPa的高压清海水由高压进口96注入到反渗透膜组件90前腔，其中30%至32%的高压清海水能渗透穿越了反渗透膜组件90的高密度渗透膜91后并成为净化淡水从反渗透膜组件90后腔的淡化水出口92出来，注入到活性碳吸附罐78再次净化后流入到饮用水储存罐79中备用。

图1、图2和图5中，内螺纹接离合轴机泵60中的水泵叶轮44和水机转轮88分别固定安装在花键泵轴33和水机三齿轴38上，且花键泵轴33和水机三齿轴38为同轴设置，特别是花键泵轴33上的挡肩端轴57与水机三齿轴38上的每一个离合孔斜弧面49之间都有棘轮三齿圆棒308，实现了以下两点最突出的优点：

图1、图3和图5中，启动阶段水机转轮88还没有受到被高密度渗透膜91截留的68%至70%高压浓盐水作用时，花键泵轴33作顺时针启动旋转，带动棘轮三齿圆棒308滑到棘轮档位面409，这时的棘轮三齿圆棒308位于离合孔斜弧面49与挡肩端轴57之间的宽阔之处，而使得花键泵轴33与水机三齿轴38脱离，花键泵轴33旋转不会带动水机三齿轴38旋转，花键泵轴33完全由变频电机70控制；

图1、图4和图5中，当被高密度渗透膜91截留的68%至70%高压浓盐水对水机转轮88产生作用时，推动水机转轮88高速旋转，水机三齿轴38作顺时针旋转且略快于花键泵轴33旋转速度，优选为快1个百分点，带动棘轮三齿圆棒308切入到离合孔斜弧面49与挡肩端轴57之间的狭窄之处，而使得花键泵轴33与水机三齿轴38相结合，助推花键泵轴33旋转，分担了变频电机70负荷达50%，实现了降能目的。经能量交换后的68%至70%高压浓盐水从内螺纹接离合轴机泵60的内螺纹排泄口82处连接到排泄管路28上排放掉，或者将排泄管路28继续连接到工业用盐基地208作为工业用盐原料，周而复始，连续工作。

本发明整体结构采用内螺纹连接密闭，方便快捷。其中内螺纹接口壳体61采用两侧中心对称设置有水泵蜗壳67和水机蜗壳66，使得整体作用力得到平衡；特别是内螺纹接口壳体61上的壳体内孔63两侧都设置有壳体内螺纹62，配用一对轴承紧固圈75由专用套筒调整工具对准操作盲孔76调整到位，确保水泵叶轮44和水机转轮88同时分别精确位于水泵蜗壳67和水机蜗壳66之中，经实验显示其能量转换效率高达68%。

本发明在水机转轮88的转轮光孔29上有五个转轮螺孔15与机端光轴39上的四个光轴销孔16错位对应，确保水机转轮88的转轮内螺纹26与机螺纹段36之间微小旋转调节，就能确保止退销钉19同时对准转轮螺孔15和光轴销孔16，实现水机转轮88相对于花键泵轴33可承受正反转而不会松开，快捷安全。

本发明在花键泵轴33的泵螺纹段32外端还设置有花键齿轴31与花键输入轴77的花键齿孔71滑动配合，实现了外部动力输入；且花键凹齿13底部有工艺推刀槽18，便于加工花键凹齿13；花键凹齿13的端口有0.8×45度的凹齿坡口23，花键凸齿14的端口有0.8×45度的凸齿坡口24，而且花键凸齿14与花键凹齿13之间留有外径间隙17和内径间隙27，便于装配便于时花键齿孔71与花键齿轴31对准导入，确保花键凸齿14与花键凹齿13之间精密配合传递大扭矩。

本发明的关键零部件，棘轮三齿圆棒308为复合612尼龙，花键泵轴33的挡肩端轴57和水机三齿轴38的离合孔斜弧面49在外表面均激光喷涂有一层铜合金硬质耐腐材料；动摩擦承载件的水泵轴承73和水机轴承42整体材质均为氧化锆陶瓷，达到了既耐腐蚀又耐磨损的理想效果。

图21中横坐标T为时间频率，纵坐标F为冲击应力。由图21的对比曲线可以得出：棘轮三齿圆棒308采用复合612尼龙材质的冲击应力小于不锈钢轴承材质，确保水泵轴承73与水机轴承42之间的离合传递比较平稳。

(表1)氧化锆材质轴承与316不锈钢轴承的耐腐蚀磨损实验数据对比

由表1的对照数据可以得出：氧化锆材质轴承的耐腐蚀抗磨损能力远远强于316不锈钢轴承。

(表2)挡肩端轴57和离合孔斜弧面49的外表面有铜合金硬质耐腐材料涂层与常规不锈钢材质的表面粗糙度受损程度实验数据对比

由表2的对照数据可以得出：挡肩端轴57和离合孔斜弧面49的外表面有铜合金硬质耐腐材料涂层的表面粗糙度受损程度远远小于常规不锈钢材质外表面的表面粗糙度受损程度，延长了水泵轴承73和水机轴承42的正常工作时间。

此外，在反渗透膜组件90前腔的高压进口96与截留水出口98之间有导流隔板97，使得注入到反渗透膜组件90前腔的高压清海水与高密度渗透膜91充分接触。被高密度渗透膜91截留的68%至70%高压浓盐水从截留水出口98流出注入到内螺纹回压接口89里参与能量转换，使得经反渗透海水淡化系统所获取每立方淡水的过程能耗降到3.4kWh。

本发明还省却了所有外来电器驱动和切换阀门等控制元件，避免了任何电器意外事故发生，最终达到大幅度减少投资和日常管理维护费用。

Claims

1.一种离合轴内螺纹氧化锆铜合金海水精滤设备，包括海底过滤器（10）、低压水泵（20）、低压泵电机（30）、预处理装置（50）、内螺纹接离合轴机泵（60）、反渗透膜组件（90）、活性碳吸附罐（78）以及饮用水储存罐（79），所述的海底过滤器（10）与所述的低压水泵（20）之间有低压泵吸管（21）连接，所述的低压水泵（20）输入轴连接着所述的低压泵电机（30），所述的低压水泵（20）与所述的预处理装置（50）之间有低压泵排管（25）连接，所述的预处理装置（50）与所述的内螺纹接离合轴机泵（60）的内螺纹吸入口（65）之间有低压管路（56）连接，所述的内螺纹接离合轴机泵（60）的花键输入轴（77）外端固定连接着变频电机（70）输出端；所述的内螺纹接离合轴机泵（60）的内螺纹排出口（69）与所述的反渗透膜组件（90）前腔的高压进口（96）之间连接有高压管路（94），所述的反渗透膜组件（90）后腔的淡化水出口（92）依次连接着所述的活性碳吸附罐（78）和所述的饮用水储存罐（79）；所述的低压泵吸管（21）上串联有垂直止回阀（40），所述的低压管路（56）上串联有水平止回阀（80），其特征是：所述的内螺纹接离合轴机泵（60）的内螺纹回压接口（89）与所述的反渗透膜组件（90）前腔的截留水出口（98）之间连接有回压管路（87），所述的内螺纹接离合轴机泵（60）的内螺纹排泄口（82）处有排泄管路（28）；所述的反渗透膜组件（90）前腔在所述的高压进口（96）与所述的截留水出口（98）之间有导流隔板（97）；所述的内螺纹接离合轴机泵（60）整体还包括内螺纹接口壳体（61）、花键泵轴（33）、水机三齿轴（38）、水机转轮（88）、水泵叶轮（44）、内螺纹吸入端盖（41）和回压内螺纹端盖（81）；

所述的内螺纹接口壳体（61）上下两侧分别有水泵蜗壳（67）和水机蜗壳（66），所述的内螺纹接口壳体（61）上的壳体内孔（63）两侧都有壳体内螺纹（62）分别对着所述的水泵蜗壳（67）内腔以及所述的水机蜗壳（66）内腔；

所述的水泵蜗壳（67）上垂直于所述的壳体内孔（63）的切线方向上有内螺纹排出口（69），所述的水泵蜗壳（67）的泵头端孔（64）与所述的内螺纹吸入端盖（41）的泵盖台阶面（46）可拆卸密闭紧固；所述的内螺纹排出口（69）上的排出密封锥面（53）上有排出内螺纹（55）；

所述的水机蜗壳（66）上垂直于所述的壳体内孔（63）的切线方向上有内螺纹排泄口（82），所述的水机蜗壳（66）的水机端孔（68）与所述的回压内螺纹端盖（81）的机盖台阶面（86）可拆卸密闭紧固；所述的内螺纹排泄口（82）上的排泄密封锥面（83）上有排泄内螺纹（85）；

所述的内螺纹吸入端盖（41）上有内螺纹吸入口（65）与所述的泵盖台阶面（46）中心轴线成垂直布置，所述的内螺纹吸入端盖（41）上有泵盖轴孔（47）与所述的泵盖台阶面（46）中心轴线成同轴布置，所述的泵盖轴孔（47）与所述的花键输入轴（77）之间为间隙配合，所述的泵盖轴孔（47）上的填料密封槽（74）中有密封圈挤压着所述的花键输入轴（77）外圆面；所述的花键输入轴（77）下端的花键齿孔（71）与所述的花键泵轴（33）上端的花键齿轴（31）之间为轴线可滑动配合；所述的内螺纹吸入口（65）上的吸入密封锥面（43）上有吸入内螺纹（45）；

所述的回压内螺纹端盖（81）上有内螺纹回压接口（89）与所述的机盖台阶面（86）中心轴线成同轴布置，所述的内螺纹回压接口（89）上的回压密封锥面（93）上有回压内螺纹（95）；

所述的壳体内孔（63）上半部分过渡配合固定着一对水泵轴承（73）外圆，所述的一对水泵轴承（73）内孔分别过盈配合固定着所述的花键泵轴（33）的泵上轴承段（35）和泵下轴承段（37）；所述的壳体内孔（63）下半部分过渡配合固定着一对水机轴承（42）外圆，所述的一对水机轴承（42）内孔分别过盈配合固定着所述的水机三齿轴（38）的机上轴承段（51）和机下轴承段（52）；所述的花键泵轴（33）上方侧自上而下依次有所述的花键齿轴（31）、泵螺纹段（32）、泵平键段（34）和所述的泵上轴承段（35），所述的花键泵轴（33）下方侧依次有所述的泵下轴承段（37）和挡肩端轴（57）；所述的水机三齿轴（38）上方侧有所述的机上轴承段（51），机上轴承段（51）端面侧有三个离合孔斜弧面（49），离合孔斜弧面（49）一侧有棘轮档位面（409），离合孔斜弧面（49）底端有棘轮孔退刀槽（48）；

所述的水机三齿轴（38）下方侧依次有所述的机下轴承段（52）、机螺纹段（36）以及机端光轴（39），所述的挡肩端轴（57）与每一个所述的离合孔斜弧面（49）之间有一根棘轮三齿圆棒（308），一对所述的轴承紧固圈（75）外螺纹与所述的壳体内螺纹（62）调节固定着一对所述的水泵轴承（73）和一对所述的水机轴承（42）的轴向位置；所述的水机转轮（88）的转轮内螺纹（26）与所述的机螺纹段（36）螺旋配合紧固；所述的水泵叶轮（44）的通孔内圆（22）与所述的泵平键段（34）外圆过渡配合，所述的花键齿孔（71）内的花键凹齿（13）与所述的花键齿轴（31）上的花键凸齿（14）之间为滑动配合，所述的花键凹齿（13）底部有工艺推刀槽（18）；

所述的棘轮三齿圆棒（308）为复合612尼龙，所述的挡肩端轴（57）表面和所述的离合孔斜弧面（49）表面均有一层厚度为0.4至0.6毫米的铜合金硬质耐腐材料，所述的水泵轴承（73）和所述的水机轴承（42）整体材质均为氧化锆陶瓷。

2.根据权利要求1所述的一种离合轴内螺纹氧化锆铜合金海水精滤设备，其特征是：所述的复合612尼龙由下列重量百分比的组分所构成：尼龙612树脂：86—87、玻璃纤维：3—4、抗老化剂：0.02—0.03、耐磨剂：0.7—0.8、固化剂：2—3、增韧剂：3—4，余量为阻燃剂或抗静电剂。

3.根据权利要求1所述的一种离合轴内螺纹氧化锆铜合金海水精滤设备，其特征是：所述的铜合金硬质耐腐材料由如下重量百分比的元素组成：Cu:37—39、Ni:5.2—5.4、Mo:3.7—3.9、Zn:2.6—2.8、Sn:2.4—2.6，W：1.4—1.6、Cr:1.2—1.4，余量为Fe及不可避免的杂质；所述杂质的重量百分比含量为：C少于0.07、Si少于0.12、Mn少于0.16、S少于0.03、P少于0.02。

4.根据权利要求1所述的一种离合轴内螺纹氧化锆铜合金海水精滤设备，其特征是：所述的氧化锆陶瓷以ZrO₂(二氧化锆)复合材料为基料，配以矿化剂MgO(氧化镁)、BaCO₃(碳酸钡)及结合粘土组成，并且其各组分的重量百分比含量为ZrO₂:93—95；MgO:1.5—17；BaCO₃:1.7—1.9；结合粘土:2.5—2.7。