CN106246650A - 一种具有旋转式配流盘结构的余压回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有旋转式配流盘结构的余压回收装置，属于流体余能回收技术领域，包括筒体、上配流盘套筒、下配流盘套筒、配流盘组件和中心轴。本发明采用中心对称设置的流体进、出口管道和通道，可以减小配流盘组件转动时的偏心晃动；在配流盘组件内设置了密封垫和环形密封圈作为密封材料，有效地阻止流体泄漏；采用配流盘组件的外径尺寸小于上、下配流盘套筒的内径尺寸的结构形式，避免配流盘转动时与上、下配流盘套筒的内侧壁面接触产生摩擦而影响余压回收效率；采用沉头螺钉锁紧配流盘盖和配流盘的形式，便于更换密封材料。本发明的余压回收装置，具有余压回收效率高，制造、维护成本低，使用寿命长和工作噪音低的优点。

Description

一种具有旋转式配流盘结构的余压回收装置

技术领域

本发明属于流体余压回收技术领域，涉及一种旋转式余压回收装置，具体涉及一种具有旋转式配流盘结构的余压回收装置。

背景技术

在石油、化工和海水淡化等领域中，有许多工艺流程涉及到流体压力从低压到高压再到低压的转变过程。在流体增压的过程中，需要专用设备和大量的能量来满足生产工艺的要求；而在流体减压过程中，流体压力被传统的减压设备直接泄压而造成浪费。如何回收这部分的流体余压并提供给待增压流体，对降低生产能耗、提高能源利用效率有非常重要的意义。

旋转式余压回收装置通过“压力—压力”的能量传递方式，将待减压的高压流体的余压直接传递给待增压的低压流体，避免压力在传递过程中转化为其它形式的能量，提高余压回收效率。这种旋转型余压回收装置的代表产品是美国ERI公司的PX系列和丹麦Danfoss公司的Isave系列。在这种旋转型余压回收装置中，大多是配流盘固定不动、流体通道跟随中心轴转动的结构形式，从而实现流体余压回收的目的，但因流体通道为转动部件，大型化生产时流体通道质量增加会导致消耗额外的流体能量推动其转动，降低了余压回收效率。

目前，有流体通道固定不动，上、下配流盘转动的余压回收方案，该方案可以提高余压回收装置的单机处理量，但是该方案中采用配液盘与流体通道、流体通道与套筒间的微小间隙来实现密封功能，易存在工作过程中转动部件与外壳体内壁摩擦碰撞而产生阻力和噪音，严重影响余压回收效率，难以实现商用价值。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有旋转式配流盘结构的余压回收装置，该余压回收装置能够高效地回收流体的余压，保障余压回收装置的高效运行，同时延长余压回收装置的使用寿命并提升设备的安全可靠性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种具有旋转式配流盘结构的余压回收装置，包括筒体、上配流盘套筒和下配流盘套筒，在筒体中心部位设有中心轴，延中心轴周向均布若干流体通道；

上配流盘套筒上方设有上密封盖板，上密封盖板上设有机械密封盖，下配流盘套筒下方设有下密封盖板；机械密封盖、上密封盖板、上配流盘套筒、筒体、下配流盘套筒及下密封盖板配合构成密封腔体；上配流盘套筒周向均布两个低压出口，下配流盘套筒周向均布两个低压进口，上密封盖板外设有中心对称的两个高压进口，下密封盖板外设有中心对称的两个高压出口；

在上配流盘套筒内和下配流盘套筒内各设有一组结构对称的配流盘组件，配流盘组件包括配流盘及能与其配合锁紧的配流盘盖，配流盘上设有一对均布的月牙形通道a和一对均布的扇形通道，配流盘盖设有一对均布的月牙形通道b，所述月牙形通道a与月牙形通道b对齐安装；配流盘盖和配流盘的外径尺寸均小于上配流盘套筒和下配流盘套筒的内径尺寸。

上配流盘套筒的内侧与配流盘盖及配流盘的外侧之间形成环形的低压腔a，配流盘盖和上密封盖板之间区域形成高压腔a；低压腔a与低压出口以及扇形通道相连通，高压腔a与高压进口及月牙形通道a相连通；

下配流盘套筒的内侧与配流盘盖及配流盘的外侧之间形成环形的低压腔b，配流盘盖和下密封盖板之间区域形成高压腔b，低压腔b与低压进口及扇形通道相连通，高压腔b与高压出口和及月牙形通道b相连通。

配流盘与筒体之间设有密封垫，密封垫上设有与流体通道形状、数量一致的开孔，通过圆柱销限制密封垫转动；在筒体和密封垫之间设置压缩弹簧，压缩弹簧与密封垫弹性接触。

上配流盘套筒和下配流盘套筒内均设有环形密封圈，通过圆柱销限制环形密封圈转动；上配流盘套筒与环形密封圈之间，以及下配流盘套筒与环形密封圈之间均分别安装压缩弹簧，压缩弹簧与环形密封圈弹性接触。

上密封盖板和上配流盘套筒之间、上配流盘套筒和筒体之间、筒体和下配流盘套筒之间以及下配流盘套筒与下密封盖板之间所形成的四对密封面处设有O型圈a；中心轴与配流盘组件所形成的密封面处设有O型圈b。

配流盘通过沉头螺钉与配流盘盖锁紧。

中心轴与外部驱动电机连接，配流盘组件通过键与中心轴连接。

机械密封盖内安装有机械密封和轴承，下密封盖板内安装有轴承。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的具有旋转式配流盘结构的余压回收装置，首先，采用配流盘组件为转动部件的结构形式，在外部电机的驱动下，高、低压流体能够通过上、下配流盘组件进入流体通道实现流体余压能的转化回收再利用；其次，采用流体进、出口管道为中心对称的分布形式，可以避免流体在进、出余压回收装置的过程中对转动部件即配流盘组件产生冲击而形成偏心力矩，减小配流盘组件转动时的偏心晃动，降低噪音和外部电机的功耗；此外，双高压出口管道的结构设计可以保证高压流体在输出时具有稳定的压力和流量，减小压力、流量波动对下游设备的损害；最后，采用配流盘组件外径尺寸小于配流盘套筒内径尺寸的结构形式，取代传统配流盘组件与配流盘套筒之间微小间隙的密封设计，在配流盘组件转动时不会与配流盘套筒的内壁接触，避免转动部件与套筒内壁卡塞情况发生，减小转动时的摩擦阻力，降低噪音并增加余压回收效率。

进一步地，在配流盘与筒体之间和配流盘盖与配流盘套筒之间分别设置了密封垫和环形密封圈作为密封材料，防止高、低压流体之间的泄漏。

进一步地，配流盘组件采用可拆卸的设计方案，即配流盘盖和配流盘通过沉头螺钉连接，便于余压回收装置定期检验时更换密封材料(密封垫和环形密封圈)。

附图说明

图1为本发明所提供的实施例的剖面示意图；

图2为图1中配流盘部分的局部剖面放大示意图；

图3为图1中配流盘的三维立体示意图；

图4为图1中配流盘盖的三维立体示意图；

图5为图1中密封垫的俯视示意图；

图6为图1中筒体的俯视示意图；

图7为图1中上(下)配流盘套筒的剖面示意图；

图8为图1中配流盘组件三维立体示意图；

图9为图1中余压回收流程示意图。

其中，1-高压进口；2-上密封盖板；3-高压腔a；4-配流盘盖；5-上配流盘套筒；6-低压出口；7-低压腔a；8-配流盘；9-密封垫；10-螺柱；11-下配流盘套筒；12-低压进口；13-低压腔b；14-下密封盖板；15-高压出口；16-轴承；17-高压腔b；18-O型圈b；19-键；20-O型圈a；21-流体通道；22-筒体；23-中心轴；24-环形密封圈；25-沉头螺钉；26-机械密封；27-机械密封盖；28-月牙形通道a；29-月牙形通道b；30-扇形通道；31-压缩弹簧；32-圆柱销；33-弹簧孔；34-圆柱销孔。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参照附图1～图8，本发明公开的具有旋转式配流盘结构的余压回收装置，包括筒体22、上配流盘套筒5和下配流盘套筒11，在筒体22中心部位设有中心轴23，延中心轴23周向均布若干流体通道21；上配流盘套筒5和下配流盘套筒11内均设有配流盘组件；配流盘组件包括配流盘盖4、配流盘8和沉头螺钉25；在上配流盘套筒5上方有上密封盖板2和机械密封盖27，下配流盘套筒11下方下密封盖板14；机械密封盖27、上密封盖板2、上配流盘套筒5、筒体22、下配流盘套筒11和下密封盖板14配合构成密封腔体。

上配流盘套筒5周向均布两个低压出口6，下配流盘套筒11周向均布两个低压进口12，上密封盖板2外设有中心对称的两个高压进口1，下密封盖板14外设有中心对称的两个高压出口15。这种对称布置的进、出口管道结构，加上配流盘组件中均布设置的月牙形通道和扇形通道，有益于降低配流盘组件在转动时因流体进、出而产生晃动，减小摩擦阻力，降低电机功耗。

在配流盘组件中，配流盘8设有一对均布的月牙形通道a 28和一对均布的扇形通道30，配流盘盖4设有一对均布的月牙形通道b 29，配流盘的月牙形通道a 28与配流盘盖的月牙形通道b 29对齐安装，并通过沉头螺钉25将配流盘与配流盘盖锁紧；配流盘盖4和配流盘8的外径尺寸均小于上配流盘套筒5和下配流盘套筒11的内径尺寸，配流盘盖4和配流盘8转动时不与上配流盘套筒5和下配流盘套筒11的内侧壁面接触产生摩擦，从而避免配流盘组件转动时与套筒内壁卡塞情况发生，减小转动时的摩擦阻力，进一步降低噪音、增加余压回收效率；其中，附图3、4中以月牙形通道和扇形通道各覆盖5个流体通道为例。

配流盘8与筒体22之间设有密封垫9，所述密封垫上设有与流体通道21形状、数量一致的开孔，通过圆柱销32限制所述密封垫转动；特殊的，附图6中以12个流体通道为例。

压缩弹簧32固定在筒体22的弹簧孔33内，并安装在所述筒体和密封垫9之间，所述压缩弹簧与所述密封垫弹性接触，推动所述密封垫与所述配流盘下端面接触从而实现转动密封功能，防止所述流体通道内的流体在所述筒体上、下表面处的相互泄漏；特殊的，附图6中筒体22上、下侧各安装了两圈压缩弹簧32，有利于在配流盘高速转动时压缩弹簧32能快速调整密封垫9与配流盘8的配合间隙，防止泄漏情况发生。

上配流盘套筒5和下配流盘套筒11内各设有环形密封圈24，通过圆柱销32限制环形密封圈24转动；压缩弹簧32固定在上配流盘套筒5和下配流盘套筒11的弹簧孔33内，并安装在上、下配流盘套筒与环形密封圈24之间，压缩弹簧32与环形密封圈24弹性接触，推动环形密封圈24与配流盘盖4端面接触从而实现转动密封功能，并将高压腔a 3和低压腔a 7、高压腔b17和低压腔b 13内的流体隔离。

由于选用环形密封圈和密封垫作为密封材料，因而具有较好耐腐蚀性、耐磨性和质量轻的特点，不仅具有较好的自密封功能，还能保持较低的摩擦系数。此外，因配流盘组件采用可拆卸的装配形式，环形密封圈和密封垫可以方便地取出更换，进一步提升了设备的工作可靠性并延长了设备的使用寿命。

上配流盘套筒5的内侧与配流盘盖4和配流盘8的外侧之间形成环形低压腔a 7，所述配流盘盖和上密封盖板2之间区域构成高压腔a 3，所述低压腔a 7与低压出口6和所述配流盘的扇形通道30相连通，所述高压腔a与高压进口1和所述配流盘的月牙形通道a 28相连通；下配流盘套筒11的内侧与配流盘盖4和配流盘8的外侧之间形成环形低压腔b 13，所述配流盘盖和下密封盖板14之间区域构成高压腔b 17，所述低压腔b与低压进口12和所述配流盘的扇形通道30相连通，所述高压腔b 17与高压出口15和所述配流盘的月牙形通道b 29相连通。

上密封盖板2、上配流盘套筒5、筒体22、下配流盘套筒11与下密封盖板14所组成的四对密封面设有O型圈a20防止周向泄漏；中心轴23与配流盘组件所组成的密封面设有O型圈b18防止轴向泄漏。

配流盘组件以对称的结构形式安装在上配流盘套筒5和下配流盘套筒11内，中心轴23与外部驱动电机连接，配流盘组件通过键19与中心轴23连接。在外部电机的驱动下，配流盘组件不断转动，实现余压交换过程。

上密封盖板2上设有机械密封盖27，所述机械密封盖内安装有机械密封26和轴承16，下密封盖板14内安装有轴承16。

参见图9，利用本发明装置回收高压流体A中的余压并用以增加低压流体B的压力的工作过程如下：

低压流体B从低压进口12进入低压腔b 13，并流入配流盘8的扇形通道30所覆盖的流体通道21，在低压流体B充满流体通道的同时将所述流体通道内的高压流体A以低压形式排出，低压流体A经过配流盘组件的扇形通道30流入到低压腔a 7，最终低压流体A经过低压出口6被彻底排出，此为旋转式配流盘结构的余压回收装置的泄压阶段；

在外部电机的驱动下，配流盘组件继续旋转，当充满低压流体B的流体通道被配流盘8的月牙形通道a 28所覆盖时，进入旋转式配流盘结构的余压回收装置的增压阶段；高压流体A从高压进口1进入高压腔a 3，并流入配流盘组件的月牙形通道，在高压流体A充满流体通道的同时将流体通道内的低压流体B以高压形式排出，流体B经过配流盘组件的月牙形通道流入到高压腔b 17，最终流体B经过高压出口15被彻底排出；

随着配流盘组件不断旋转，流体通道的流体不断经过增压和泄压阶段，实现高压流体A中的压力传递给低压流体B的余压回收过程。

综上所述，本发明采用中心对称设置的流体进、出口管道和通道，可以减小配流盘组件转动时的偏心晃动；在配流盘组件内设置了密封垫和环形密封圈作为密封材料，有效地阻止流体泄漏；采用配流盘组件的外径尺寸小于上、下配流盘套筒的内径尺寸的结构形式，避免配流盘转动时与上、下配流盘套筒的内侧壁面接触产生摩擦而影响余压回收效率；采用沉头螺钉锁紧配流盘盖和配流盘的形式，便于更换密封材料。本发明的余压回收装置，具有余压回收效率高，制造、维护成本低，使用寿命长和工作噪音低的优点。

然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有旋转式配流盘结构的余压回收装置，其特征在于，包括筒体(22)、上配流盘套筒(5)和下配流盘套筒(11)，在筒体(22)中心部位设有中心轴(23)，延中心轴(23)周向均布若干流体通道(21)；

上配流盘套筒(5)上方设有上密封盖板(2)，上密封盖板(2)上设有机械密封盖(27)，下配流盘套筒(11)下方设有下密封盖板(14)；机械密封盖(27)、上密封盖板(2)、上配流盘套筒(5)、筒体(22)、下配流盘套筒(11)及下密封盖板(14)配合构成密封腔体；上配流盘套筒(5)周向均布两个低压出口(6)，下配流盘套筒(11)周向均布两个低压进口(12)，上密封盖板(2)外设有中心对称的两个高压进口(1)，下密封盖板(14)外设有中心对称的两个高压出口(15)；

在上配流盘套筒(5)内和下配流盘套筒(11)内各设有一组结构对称的配流盘组件，配流盘组件包括配流盘(8)及能与其配合锁紧的配流盘盖(4)，配流盘(8)上设有一对均布的月牙形通道a(28)和一对均布的扇形通道(30)，配流盘盖(4)设有一对均布的月牙形通道b(29)，所述月牙形通道a(28)与月牙形通道b(29)对齐安装；配流盘盖(4)和配流盘(8)的外径尺寸均小于上配流盘套筒(5)和下配流盘套筒(11)的内径尺寸。

2.根据权利要求1所述的具有旋转式配流盘结构的余压回收装置，其特征在于，上配流盘套筒(5)的内侧与配流盘盖(4)及配流盘(8)的外侧之间形成环形的低压腔a(7)，配流盘盖(4)和上密封盖板(2)之间区域形成高压腔a(3)；低压腔a与低压出口(6)以及扇形通道(30)相连通，高压腔a(3)与高压进口(1)及月牙形通道a(28)相连通；

下配流盘套筒(11)的内侧与配流盘盖(4)及配流盘(8)的外侧之间形成环形的低压腔b(13)，配流盘盖(4)和下密封盖板(14)之间区域形成高压腔b(17)，低压腔b(13)与低压进口(12)及扇形通道(30)相连通，高压腔b(17)与高压出口(15)和及月牙形通道b(29)相连通。

3.根据权利要求1所述的具有旋转式配流盘结构的余压回收装置，其特征在于，配流盘(8)与筒体(22)之间设有密封垫(9)，密封垫(9)上设有与流体通道(21)形状、数量一致的开孔，通过圆柱销(32)限制密封垫(9)转动；在筒体(22)和密封垫(9)之间设置压缩弹簧(32)，压缩弹簧(32)与密封垫(9)弹性接触。

4.根据权利要求1所述的具有旋转式配流盘结构的余压回收装置，其特征在于，上配流盘套筒(5)和下配流盘套筒(11)内均设有环形密封圈(24)，通过圆柱销(32)限制环形密封圈(24)转动；上配流盘套筒(5)与环形密封圈(24)之间，以及下配流盘套筒(11)与环形密封圈之间均分别安装压缩弹簧(32)，压缩弹簧(32)与环形密封圈(24)弹性接触。

5.根据权利要求1所述的具有旋转式配流盘结构的余压回收装置，其特征在于，上密封盖板(2)和上配流盘套筒(5)之间、上配流盘套筒(5)和筒体(22)之间、筒体(5)和下配流盘套筒(11)之间以及下配流盘套筒(11)与下密封盖板(14)之间所形成的四对密封面处设有O型圈a(20)；中心轴(23)与配流盘组件所形成的密封面处设有O型圈b(18)。

6.根据权利要求1所述的具有旋转式配流盘结构的余压回收装置，其特征在于，配流盘(8)通过沉头螺钉(25)与配流盘盖(4)锁紧。

7.根据权利要求1所述的具有旋转式配流盘结构的余压回收装置，其特征在于，中心轴(23)与外部驱动电机连接，配流盘组件通过键(19)与中心轴(23)连接。

8.根据权利要求1所述的具有旋转式配流盘结构的余压回收装置，其特征在于，机械密封盖(27)内安装有机械密封(26)和轴承(16)，下密封盖板(14)内安装有轴承(16)。