CN106348394A - 一种包含一体化六通阀的新型反渗透海水淡化系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包含一体化六通阀的新型反渗透海水淡化系统及方法，低压泵输入口连第三海水阀体通孔，第二海水阀体通孔与水箱相连，第一海水阀体通孔连海水输入管线；膜组件浓盐水排出口连接浓盐水接口，第一浓盐水阀体通孔连接浓盐水排出管线，第二浓盐水阀体通孔与水箱相连；旋转芯轴；海水流入T型海水通道，由第三海水阀体通孔流出至膜组件，浓盐水进入浓盐水环形水腔；旋转调压阀转芯，浓盐水进入T型浓盐水通道；打开产品水循环阀，旋转三通阀转芯；产品水流入T型海水通道，由第三海水阀体通孔进入膜组件，流入T型浓盐水通道，由第二浓盐水阀体通孔流出至水箱。本发明有利于反渗透海水淡化系统向便携化、集成化、智能化方向发展。

Description

一种包含一体化六通阀的新型反渗透海水淡化系统及方法

技术领域

本发明涉及一种系统及方法，更具体的说，是涉及一种包含一体化六通阀的新型反渗透海水淡化系统及方法。

背景技术

反渗透海水淡化技术具有效率高、能量消耗小、运行费用低、应用范围广等优点，是当今海水淡化领域研究、开发的热点。为保证海水淡化系统的生产效率维持在较高的水平，需要定期对膜组件等进行冲洗操作，确保膜组件表面的清洁度。阀件在海水淡化系统中具有控制液体流动速度、改变液体流动方向等作用，是海水淡化系统中不可缺少的组成部分。因此，可以通过改变阀件的工作状态，完成整个系统造水和冲洗两种工作模式的转换。在进行造水和冲洗两种工作模式的转换过程中，需要调节的阀门包括设置在海水进口处的海水三通阀、设置在产品水出口处的浓盐水三通阀、产品水管路上的调压阀等。

目前，海水三通阀、浓盐水三通阀、调压阀均为相互独立的阀门，在系统转换工作模式时，需要三个阀门同时改变工作状态。现有阀门主要存在以下不足：其一，不同阀门在系统中的安装位置分散，且阀门的启闭依靠人工操作完成，不利于三个阀门的启闭状态的同时改变；其二，阀门的安装使系统体积增大，成本增加；其三，阻碍海水淡化系统向小型化、集成化、智能化方向发展。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种包含一体化六通阀的新型反渗透海水淡化系统及方法，该系统中海水三通阀、浓盐水三通阀的启闭功能是通过一体化六通阀同时实现的，有利于反渗透海水淡化系统向便携化、集成化、智能化方向发展。

本发明的目的可通过以下技术方案实现。

本发明的一种包含一体化六通阀的新型反渗透海水淡化系统，包括设置于水箱内的膜组件，所述膜组件连接有产品水输出管线，所述产品水输出管线连通有带产品水循环阀的产品水循环管线，所述产品水循环管线与水箱连通，所述膜组件的海水输入口沿液体流动方向依次串联有低压泵、过滤器和高压泵，所述低压泵输入口连接一体化六通阀的第三海水阀体通孔，所述一体化六通阀的第二海水阀体通孔与所述水箱相连通，所述一体化六通阀的第一海水阀体通孔连接有海水输入管线；所述膜组件的浓盐水排出口连接一体化六通阀的浓盐水接口，所述一体化六通阀的第一浓盐水阀体通孔连接有浓盐水排出管线，所述一体化六通阀的第二浓盐水阀体通孔与所述水箱相连通。

本发明的目的还可通过以下技术方案实现。

本发明的一种包含一体化六通阀的新型反渗透海水淡化系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)旋转芯轴至第一海水阀芯孔口、第三海水阀芯孔口、第一海水阀体通孔和第三海水阀体通孔处于一条直线相连通，第一浓盐水阀体通孔和第一浓盐水阀芯孔口同心；

(2)海水经海水输入管线和第一海水阀体通孔流入T型海水通道中，再由第三海水阀体通孔流出，依次经低压泵、过滤器和高压泵后进入膜组件中进行淡化处理，淡化所得产品水通过产品水输出管线排出，淡化后的浓盐水经浓盐水接口进入浓盐水环形水腔；

(3)旋转调压阀转芯，使其沿轴向向右移动，浓盐水环形水腔和浓盐水环形通道连通，浓盐水自浓盐水环形水腔经浓盐水环形通道、连通孔和浓盐水凹槽进入T型浓盐水通道中，再由第一浓盐水阀体通孔流出，经浓盐水排出管线进行排放、收集；

(4)打开产品水循环阀，产品水泄放至水箱中，旋转三通阀转芯至第二海水阀体通孔与第三海水阀芯孔口同心，第三海水阀体通孔与第二海水阀芯孔口同心，第二浓盐水阀体通孔和第三浓盐水阀芯孔口同心；

(5)水箱中的产品水由第二海水阀体通孔流入T型海水通道，再由第三海水阀体通孔流出，经低压泵、过滤器和高压泵进入膜组件中清洗膜组件，完成一次清洗的产品水经浓盐水接口、浓盐水环形水腔、浓盐水环形通道、连通孔和浓盐水凹槽，流入T型浓盐水通道，再由第二浓盐水阀体通孔流出，排放至水箱内，重复上述步骤，进行下一次清洗循环。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明中，一体化六通阀体积小，造价低，降低系统管路的复杂程度，使系统的成本降低；

(2)本发明中通过旋转三通阀转芯和调压阀转芯，完成海水淡化系统的产品水模式和冲洗模式之间的任意切换，方便同时操作，可实现海水三通阀、浓盐水三通阀和调压阀启闭状态同时改变的功能；

(3)本发明采用一体化六通阀，有利于反渗透海水淡化系统向便携化、集成化、智能化方向发展。

附图说明

图1是现有的反渗透海水淡化系统示意图；

图2是本发明包含一体化六通阀的新型反渗透海水淡化系统示意图；

图3是本发明中一体化六通阀的结构示意图；

图4是本发明中一体化六通阀的剖视图；

图5是图4中三通阀转芯的结构示意图；

图6是图4中外筒体的结构示意图；

图7是图4中调压阀转芯的结构示意图；

图8是图4中调压阀底座的结构示意图；

图9是图4的A-A剖视图；

图10是图9中的调压阀转芯逆时针旋转90°的结构示意图；

图11是图4的B-B剖视图；

图12是图11中的调压阀转芯逆时针旋转90°的结构示意图。

附图标记:1三通阀转芯；2芯轴；3外筒体；4左端盖；5调压阀底座；6右端盖；7调压阀转芯；8浓盐水环形水腔；9浓盐水环形通道；10海水输入管线；11海水三通阀；12低压泵；13过滤器；14高压泵；15水箱；16膜组件；17产品水输出管线；18产品水循环管线；19产品水循环阀；21浓盐水三通阀；22浓盐水排出管线；23一体化六通阀；

1-1T型海水通道；1-2T型浓盐水通道；1-3浓盐水凹槽；1-1-1第一海水阀芯孔口；1-1-2第二海水阀芯孔口；1-1-3第三海水阀芯孔口；1-2-1第一浓盐水阀芯孔口；1-2-2第二浓盐水阀芯孔口；1-2-3第三浓盐水阀芯孔口；2-1键槽；3-1第一海水阀体通孔；3-2第二海水阀体通孔；3-3第三海水阀体通孔；3-4第一浓盐水阀体通孔；3-5第二浓盐水阀体通孔；5-1浓盐水接口；5-2连通孔；7-1方槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

图1是现有的反渗透海水淡化系统示意图，图2所示的是本发明包含一体化六通阀的新型反渗透海水淡化系统，包括设置于水箱15内的膜组件16，所述膜组件16连接有产品水输出管线17，所述产品水输出管线17连通有带产品水循环阀19的产品水循环管线18，所述产品水循环管线18与水箱15连通，打开产品水循环阀19后，产品水会回流至水箱15内。所述膜组件16的海水输入口沿液体流动方向通过管线依次串联有低压泵12、过滤器13和高压泵14，所述低压泵12输入口与一体化六通阀的第三海水阀体通孔3-3相连通，相当于图11中海水三通阀11中的阀门C；所述一体化六通阀的第二海水阀体通孔3-2与所述水箱15相连通，相当于图11中海水三通阀11中的阀门B；所述一体化六通阀的第一海水阀体通孔3-1连接有海水输入管线10，相当于图11中海水三通阀11中的阀门A。所述膜组件16的浓盐水排出口连接所述一体化六通阀的浓盐水接口5-1，相当于图11中调压阀20的进口；所述一体化六通阀的第一浓盐水阀体通孔3-4连接有浓盐水排出管线22，相当于图11中浓盐水三通阀21的阀门D；所述一体化六通阀的第二浓盐水阀体通孔3-5与所述水箱15相连通,相当于图11中浓盐水三通阀21的阀门F。

图3至图12所示的是本发明中一体化六通阀23，所述一体化六通阀23包括三通阀转芯1，所述三通阀转芯1可作为海水三通阀和浓盐水三通阀共用的转芯。所述三通阀转芯1右侧面设置有凹槽，所述凹槽内设置有与所述三通阀转芯1一体结构的芯轴2，所述三通阀转芯1和芯轴2均设置为同轴线的圆柱体，且所述芯轴2的轴向长度大于所述三通阀转芯1右侧凹槽的轴向长度，所述芯轴2右端设置有键槽2-1，便于借助外力旋转芯轴2。所述三通阀转芯1左端内部沿径向设置有与三通阀转芯1外部相连通的T型海水通道1-1，所述T型海水通道1-1包括第一海水阀芯孔口1-1-1、第二海水阀芯孔口1-1-2和第三海水阀芯孔口1-1-3，所述第一海水阀芯孔口1-1-1和第二海水阀芯孔口1-1-2之间的夹角设置为90°，所述第二海水阀芯孔口1-1-2和第三海水阀芯孔口1-1-3之间的夹角设置为90°。所述T型海水通道1-1右侧平行设置有与三通阀转芯1外部相连通的T型浓盐水通道1-2，所述T型浓盐水通道1-2包括第一浓盐水阀芯孔口1-2-1、第二浓盐水阀芯孔口1-2-2和第三浓盐水阀芯孔口1-2-3，所述第一浓盐水阀芯孔口1-2-1和第一海水阀芯孔口1-1-1设置于同一条轴向直线上，第二浓盐水阀芯孔口1-2-2和第二海水阀芯孔口1-1-2设置于同一条轴向直线上，第三浓盐水阀芯孔口1-2-3和第三海水阀芯孔口1-1-3设置于同一条轴向直线上。所述三通阀转芯1外壁沿圆周设置有两个浓盐水凹槽1-3，所述浓盐水凹槽1-3一端与T型浓盐水通道1-2相连通，另一端与所述三通阀转芯1右侧面的凹槽相连通，所述浓盐水凹槽1-3可分别与第二浓盐水阀芯孔口1-2-2和第三浓盐水阀芯孔口1-2-3重叠，所述浓盐水凹槽1-3的形状可设置为左右两端为半圆形，中部为长方形。

所述三通阀转芯1外套设有外筒体3，所述外筒体3作为本发明的支撑单元和连接单元。所述外筒体3与三通阀转芯1之间形成浓盐水槽形通道(外筒体3内壁和浓盐水凹槽1-3之间形成的空间)，所述外筒体3设置有与所述T型海水通道1-1处于同径向切面的第一海水阀体通孔3-1、第二海水阀体通孔3-2和第三海水阀体通孔3-3，所述第一海水阀体通孔3-1和第二海水阀体通孔3-2之间的夹角设置为90°，所述第二海水阀体通孔3-2和第三海水阀体通孔3-3之间的夹角设置为90°。所述外筒体3设置有与所述T型浓盐水通道1-2处于同径向切面的第一浓盐水阀体通孔3-4和第二浓盐水阀体通孔3-5，所述第一浓盐水阀体通孔3-4和第一海水阀体通孔3-1设置于同一条轴向直线上，所述第二浓盐水阀体通孔3-5和第二海水阀体通孔3-2设置于同一条轴向直线上。所述外筒体3的通孔(第一海水阀体通孔3-1、第二海水阀体通孔3-2、第三海水阀体通孔3-3、第一浓盐水阀体通孔3-4和第二浓盐水阀体通孔3-5)和三通阀转芯1的孔口(第一海水阀芯孔口1-1-1、第二海水阀芯孔口1-1-2、第三海水阀芯孔口1-1-3、第一浓盐水阀芯孔口1-2-1、第二浓盐水阀芯孔口1-2-2和第三浓盐水阀芯孔口1-2-3)的配合关系决定了本发明的启闭状态。

所述芯轴2由内而外套设有调压阀转芯7和右端盖6，所述调压阀转芯7和芯轴2同心配合，所述调压阀转芯7的轴向长度大于右端盖6的轴向长度，所述调压阀转芯7左端面设置为环形坡面，所述调压阀转芯7和右端盖6的接触面设置为螺纹连接，而调压阀转芯7和芯轴2之间设置为面接触，所述调压阀转芯7的左右两端分别位于右端盖6的左右两侧外部，所述调压阀转芯7右端设置有方槽7-1，便于旋转调压阀转芯7。

所述右端盖6左端面设置有与其一体结构的环形凸台，所述环形凸台套设有调压阀底座5，所述调压阀底座5的左部分外径小于其右部分外径，所述调压阀底座5内部形成环形二级台阶结构，且所述调压阀底座5右端内径大于其左端内径。所述调压阀底座5左部分位于三通阀转芯1右侧面的凹槽内，即所述调压阀底座5左部分套设于三通阀转芯1和芯轴2之间，所述调压阀底座5的左部分和芯轴2之间形成浓盐水环形通道9，所述调压阀底座5的右部分和调压阀转芯7之间形成浓盐水环形水腔8，所述调压阀底座5右部分设置有与浓盐水环形水腔8相连通的径向浓盐水接口5-1，所述调压阀底座5左部分设置有与浓盐水凹槽1-3和浓盐水环形通道9相连通的径向连通孔5-2。通过旋转调压阀转芯7可实现浓盐水环形通道9和浓盐水环形水腔8的连通，进而以槽孔配合的方式实现浓盐水接口5-1和第一浓盐水阀体通孔3-4、浓盐水接口5-1和第二浓盐水阀体通孔3-5的连通。

所述外筒体3的左端面设置有左端盖4，所述左端盖4、外筒体3、调压阀底座5和右端盖6之间通过螺栓进行轴向紧固连接，所述左端盖4、外筒体3、调压阀底座5和右端盖6的外径均可设置为相等。另外根据实际需要，所述调压阀转芯7和芯轴2之间、调压阀转芯7和右端盖6之间、调压阀底座5和芯轴2之间均可设置密封圈进行密封。

所述一体化六通阀23中，所述左端盖4、外筒体3、调压阀底座5和右端盖6作为定子，所述三通阀转芯1、芯轴2和调压阀转芯7作为转子。旋转调压阀转芯7，调压阀转芯7左侧环形坡面与调压阀底座5内的台阶之间是否存在缝隙决定阀门是否开启，通过缝隙的大小，实现流量的控制。通过转动芯轴2进而带动三通阀转芯1转动，改变三通阀转芯1上孔口(第一海水阀芯孔口1-1-1、第二海水阀芯孔口1-1-2、第三海水阀芯孔口1-1-3、第一浓盐水阀芯孔口1-2-1、第二浓盐水阀芯孔口1-2-2和第三浓盐水阀芯孔口1-2-3)、调压阀底座5上孔口(连通孔5-2和浓盐水接口5-1)和外筒体3上通孔(第一海水阀体通孔3-1、第二海水阀体通孔3-2、第三海水阀体通孔3-3、第一浓盐水阀体通孔3-4和第二浓盐水阀体通孔3-5)之间的配合关系，实现三通阀门的启闭与流量控制。

上述包含一体化六通阀的新型反渗透海水淡化系统的控制方法：

当系统为产水工作模式时，旋转所述芯轴2至第一海水阀芯孔口1-1-1、第三海水阀芯孔口1-1-3、第一海水阀体通孔3-1和第三海水阀体通孔3-3处于一条直线相连通，所述第二海水阀芯孔口1-1-2被外筒体3筒壁遮掩，海水无法流出，相当于图11中海水三通阀11的阀门A和C打开，阀门B关闭。同时，所述第一浓盐水阀体通孔3-4和第一浓盐水阀芯孔口1-2-1同心，第二浓盐水阀体通孔3-5被三通阀转芯1掩盖，无浓盐水流出，相当于图11中浓盐水三通阀21的阀门D和E打开，阀门F关闭。

预处理后的海水依次经海水输入管线10和第一海水阀体通孔3-1流入T型海水通道1-1中，再由第三海水阀体通孔3-3流出，进入低压泵12。海水经低压泵12增压后进入过滤器13，已过滤的海水由高压泵14再次增压后泵入膜组件16进行淡化处理，一路为产品水，通过产品水输出管线17排出至产品水水柜，另一路为浓盐水，浓盐水由浓盐水接口5-1进入浓盐水环形水腔8。旋转所述调压阀转芯7，使其沿轴向向右进行移动，当调压阀转芯7左侧环形坡面与调压阀底座5内台阶结构未接触时(调压阀转芯7左侧环形坡面与调压阀底座5内台阶结构之间的间隙大小可根据实际流量需要进行调节)，浓盐水环形水腔8和浓盐水环形通道9连通，此时调压阀底座5上的连通孔5-2和调压阀转芯7上的浓盐水凹槽1-3相连通，浓盐水经浓盐水环形水腔8、浓盐水环形通道9、连通孔5-2和浓盐水凹槽1-3流入T型浓盐水通道1-2中，再由第一浓盐水阀体通孔3-4流出，经浓盐水排出管线进行排放、收集。

当系统工作模式由产水模式转换为冲洗模式时，打开产品水循环阀19，产品水直接泄放至水箱15中，当水位满足冲洗需求时，从右视方向，所述三通阀转芯1沿逆时针方向旋转90°，此时第二海水阀体通孔3-2与第三海水阀芯孔口1-1-3同心，第三海水阀体通孔3-3与第二海水阀芯孔口1-1-2同心，第一海水阀体通孔3-1被三通阀转芯1掩盖，相当于图11中海水三通阀11的阀门B和C打开，阀门A关闭。同时第二浓盐水阀体通孔3-5和第三浓盐水阀芯孔口1-2-3同心，第一浓盐水阀体通孔3-4被三通阀转芯1掩盖，相当于图11中浓盐水三通阀21的阀门E和F打开，阀门D关闭。

水箱15中的产品水由第二海水阀体通孔3-2流入T型海水通道1-1，再由第三海水阀体通孔3-3流出，经低压泵12、过滤器13和高压泵14进入膜组件16中进行膜组件16的清洗，完成一次清洗的产品水经浓盐水接口5-1、浓盐水环形水腔8、浓盐水环形通道9、连通孔5-2和浓盐水凹槽1-3，流入T型浓盐水通道1-2，再由第二浓盐水阀体通孔3-5流出，排放至水箱15内，重复上述步骤，进行下一次清洗循环，直至膜组件达到最终的清洗要求。

尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，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之内。

Claims (2)

1.一种包含一体化六通阀的新型反渗透海水淡化系统，包括设置于水箱内的膜组件，所述膜组件连接有产品水输出管线，所述产品水输出管线连通有带产品水循环阀的产品水循环管线，所述产品水循环管线与水箱连通，所述膜组件的海水输入口沿液体流动方向依次串联有低压泵、过滤器和高压泵，其特征在于，所述低压泵输入口连接一体化六通阀的第三海水阀体通孔，所述一体化六通阀的第二海水阀体通孔与所述水箱相连通，所述一体化六通阀的第一海水阀体通孔连接有海水输入管线；所述膜组件的浓盐水排出口连接一体化六通阀的浓盐水接口，所述一体化六通阀的第一浓盐水阀体通孔连接有浓盐水排出管线，所述一体化六通阀的第二浓盐水阀体通孔与所述水箱相连通。

2.一种上述权利要求1所述的包含一体化六通阀的新型反渗透海水淡化系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)旋转芯轴至第一海水阀芯孔口、第三海水阀芯孔口、第一海水阀体通孔和第三海水阀体通孔处于一条直线相连通，第一浓盐水阀体通孔和第一浓盐水阀芯孔口同心；

(2)海水经海水输入管线和第一海水阀体通孔流入T型海水通道中，再由第三海水阀体通孔流出，依次经低压泵、过滤器和高压泵后进入膜组件中进行淡化处理，淡化所得产品水通过产品水输出管线排出，淡化后的浓盐水经浓盐水接口进入浓盐水环形水腔；

(3)旋转调压阀转芯，使其沿轴向向右移动，浓盐水环形水腔和浓盐水环形通道连通，浓盐水自浓盐水环形水腔经浓盐水环形通道、连通孔和浓盐水凹槽进入T型浓盐水通道中，再由第一浓盐水阀体通孔流出，经浓盐水排出管线进行排放、收集；

(4)打开产品水循环阀，产品水泄放至水箱中，旋转三通阀转芯至第二海水阀体通孔与第三海水阀芯孔口同心，第三海水阀体通孔与第二海水阀芯孔口同心，第二浓盐水阀体通孔和第三浓盐水阀芯孔口同心；

(5)水箱中的产品水由第二海水阀体通孔流入T型海水通道，再由第三海水阀体通孔流出，经低压泵、过滤器和高压泵进入膜组件中清洗膜组件，完成一次清洗的产品水经浓盐水接口、浓盐水环形水腔、浓盐水环形通道、连通孔和浓盐水凹槽，流入T型浓盐水通道，再由第二浓盐水阀体通孔流出，排放至水箱内，重复上述步骤，进行下一次清洗循环。