CN107965428A - 三柱塞高压泵能量回收装置一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三柱塞高压泵能量回收装置一体机，壳体内设置三个柱塞缸，上表面开设高压浓海水腔和低压浓海水腔；高压浓海水腔设置三个与柱塞缸连通的高压浓海水入口；低压浓海水腔设置三个与柱塞缸连通的低压浓海水出口；壳体顶部设置上端盖，上端盖设置与高压浓海水腔相连通的浓海水入口和与低压浓海水腔相连通的浓海水出口；柱塞缸内设置活塞杆，活塞杆设置活塞、滑块和挡块；活塞杆右端经连杆与电机输入轴相连；柱塞缸通过左侧的新海水出入口连接三通管件，三通管件连接新海水出口单向阀和新海水入口单向阀。本发明集三柱塞泵、能量回收装置、往复缸和自动换向结构功能于一体，有利于能量回收装置一体机的工业应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种能量回收装置，更具体的说，是涉及一种三柱塞高压泵能量回收装置一体机。
背景技术
海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展，世界上有数十个国家的一百多个科研机构都在进行着海水淡化的研究。目前，热法和反渗透膜法是较为实用。反渗透海水淡化技术需要将海水加压到几个兆帕，通过压力作用将海水反渗透到膜外从而淡化海水，为了回收压力能，节约成本，能量回收装置在反渗透海水淡化技术中就显得尤为重要。
最早的水力透平式能量回收装置因其造价高、效率不高等原因以被功交换式能量回收装置所取代。功交换式能量回收装置能量回收装置的回收效率可达到90％以上，功交换能量回收装置需要配备换向机构，而换向机构由于电磁阀门等具有较差的可靠性。功交换能量回收装置往往成对使用，占地面积大且输出流量不稳定。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供了一种用于反渗透海水淡化系统的三柱塞高压泵能量回收装置一体机，该装置集三柱塞泵、能量回收装置、往复缸和自动换向功能于一体，有利于能量回收装置一体机的工业应用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种三柱塞高压泵能量回收装置一体机，包括壳体，所述壳体内平行设置有三个柱塞缸，所述壳体上表面开设有高压浓海水腔和低压浓海水腔；所述高压浓海水腔设置有三个高压浓海水入口，所述高压浓海水入口与柱塞缸一一对应，相互连通；所述低压浓海水腔设置有三个低压浓海水出口，所述低压浓海水出口与柱塞缸一一对应，相互连通；所述壳体顶部设置有上端盖，所述上端盖设置有与高压浓海水腔相连通的浓海水入口和与低压浓海水腔相连通的浓海水出口；
每个所述柱塞缸内均设置有活塞杆，每个所述活塞杆均由左至右依次设置有活塞、滑块和挡块，所述滑块设置有轴向连通孔，在活塞和挡块的推动下滑块实现高压浓海水入口和低压浓海水出口的开关；每个活塞杆右端均穿过壳体活动连接有连杆，每个连杆均与电机输入轴相连接；
每个所述柱塞缸均通过左侧的新海水出入口连接三通管件，每个三通管件的上管口均连接有新海水出口单向阀，每个三通管件的下管口均连接有新海水入口单向阀。
所述壳体左侧设置有三个左端盖，三个左端盖与三个柱塞缸一一对应；所述壳体右侧设置有三个右端盖，三个右端盖与三个柱塞缸一一对应。
在挡块的推动作用下，活塞杆达到左极限位置时，滑块关闭高压浓海水入口；在活塞推动作用下，活塞杆达到右极限位置时，滑块关闭低压浓海水出口。
三个活塞杆与电机输入轴连接处在圆周方向相位差为120°；三个柱塞缸一体同时运行，出水速率均衡。
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)本发明中在活塞推动作用下，活塞杆达到右极限位置时，滑块关闭低压浓海水出口，高压浓海水入口打开，进行高压浓海水能量回收过程，；塞杆达到左极限位置时，滑块关闭高压浓海水入口，低压浓海水出口打开，进行低压浓海水排放过程。
(2)本发明高压浓海水能量回收与低压浓海水排放过程转换完全依靠缸体内部机械机构，柱塞缸高压浓海水能量回收与低压浓海水排放过程在同一个缸体内完成，不需要占用额外的体积，运行可靠。
(3)本发明在活塞杆一个往复运动过程中，高压浓海水能量回收与低压浓海水排放各占一半，由于曲柄滑块机构的运动特性，新海水向渗透膜流动的流量近似一个余弦函数的正半轴，而三柱塞高压泵能量回收装置一体机是三个相位差120°的柱塞缸为一体的设备，其流量曲线的叠加较为平稳，减少了管道水流的冲击。
(4)本发明整个运动过程中电机输入轴既提供了新海水吸入的动力，又能提供能量回收装置的压力补偿，而且整个运动过程不需要额外的换向结构，极大的降低了设备的复杂性，进一步推动了设备的工业化。
附图说明
图1是本发明三柱塞高压泵能量回收装置一体机中壳体与上端盖示意图；
图2是本发明三柱塞高压泵能量回收装置一体机除去上端盖的半剖视图；
图3是图2的A-A剖面图；
图4是本发明活塞杆右极限位置示意图；
图5是本发明活塞杆左极限位置示意图；
图6是本发明中电机输入轴结构示意图；
图7是本发明中滑块示意图；
图8是本发明中滑块的左视图；
图9是图8的B-B剖视图；
图10是本发明中挡块的结构示意图。
附图标记:1电机输入轴；2连杆；3活塞杆；4活塞；5挡块；6滑块；7右端盖；8左端盖；9高压浓海水入口；10低压浓海水出口；11高压浓海水腔；12低压浓海水腔；13上端盖；14新海水出入口；15新海水入口单向阀；16壳体；17浓海水入口；18浓海水出口；19新海水出口单向阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1至图10所示，本发明的三柱塞高压泵能量回收装置一体机，包括壳体16，所述壳体16内并排平行设置有三个柱塞缸，所述壳体16上表面开设有高压浓海水腔11和低压浓海水腔12。所述高压浓海水腔11设置有三个高压浓海水入口9，三个高压浓海水入口9与三个柱塞缸一一对应，相互连通，即一个高压浓海水入口9对应连通一个柱塞缸。所述低压浓海水腔12设置有三个低压浓海水出口10，三个低压浓海水出口10与三个柱塞缸一一对应，相互连通，即一个低压浓海水出口10对应连通一个柱塞缸。所述壳体16顶部设置有上端盖13，所述上端盖13设置有浓海水入口17和浓海水出口18，所述浓海水入口17与高压浓海水腔11相连通，所述浓海水出口18与低压浓海水腔12相连通，使用时将浓海水入口17与高压浓海水进水管连接，将浓海水出口18与低压浓海水出水管连接。
每个所述柱塞缸内均设置有活塞杆3，每个所述活塞杆3左端均固定设置有活塞4，右端均穿过壳体16活动连接有连杆2，每个连杆2均与电机输入轴1相连接，活塞杆3右边与连杆2以及电机输入轴1组成曲柄滑块机构。三个活塞杆3与电机输入轴1连接处在圆周方向相位差为120°，三个柱塞缸一体同时运行，出水速率均衡。每个活塞杆3上还固定设置有挡块5，且挡块5位于活塞4右侧，所述活塞4和挡块5之间设置有滑块6，所述滑块6设置有轴向连通孔。每个滑块6均以各自的活塞杆3为导轨在柱塞缸内移动，在挡块5的推动作用下，活塞杆3达到左极限位置时，滑块6关闭高压浓海水入口9，此时低压浓海水出口10打开；在活塞4推动作用下，活塞杆3达到右极限位置时，滑块6关闭低压浓海水出口10，此时高压浓海水入口9打开；在活塞4和挡块5的推动下滑块6实现高压浓海水入口9和低压浓海水出口10的打开、关闭。
所述壳体16右侧设置有三个右端盖7，三个右端盖7与三个柱塞缸一一对应，所述壳体16左侧设置有三个左端盖8，三个左端盖8与三个柱塞缸一一对应，每个左端盖8上均设置有新海水出入口14，每个所述柱塞缸均通过左侧的新海水出入口14连接三通管件，每个三通管件的上管口均连接有新海水出口单向阀19，使用时与新海水出口管路相连，引入反渗透淡化过程；每个三通管件的下管口均连接有新海水入口单向阀15，使用时与新海水入口管路相连。
本发明的工作原理：当柱塞缸处于图4位置时，活塞杆3运行到右边极限位置，滑块6将低压浓海水出口10挡住，活塞4右边的腔体只与高压浓海水入口9相通，下一时刻，电机输入轴1带动曲柄滑块机构运动，活塞杆3、活塞4、挡块5开始向左运动，运动过程中，高压浓海水进入柱塞缸腔体，与活塞杆3一起依靠压力对活塞4施压，活塞4左边的海水在压力作用下向三通管件方向运动，又由于新海水出口单向阀19和新海水入口单向阀15的存在新海水只能向上运动进入渗透膜开始反渗透淡化过程，过程中高压浓海水的能量得到回收。当活塞杆3快要移动到左边极限位置时，挡块5开始接触滑块6，推动滑块6向左运动，活塞杆3运动到图5左极限位置时，挡块5正好推动滑块6挡住高压浓海水入口9，低压浓海水出口10开放，此时，活塞4右边腔体只与低压浓海水出口10相连通，下一时刻，活塞杆3在电机输入轴1与曲柄滑块机构的作用下开始向右运动，此时，高压浓海水入口9封闭，不再有高压浓海水进入，活塞4右边的浓海水变为低压，从低压浓海水出口10排出，活塞4左边柱塞缸腔体在活塞4运动的作用下开始吸入新的海水，由于新海水出口单向阀19和新海水入口单向阀15的作用，新海水只能从三通管件的下管口被吸入柱塞缸。在活塞杆3快要移动到右边极限位置时，活塞4接触到滑块6，滑块6被活塞4推向右边，当活塞杆3移动到右边极限位置时，滑块6挡住低压浓海水出口10，与此同时，高压浓海水入口9开放。这时，整个运动正好一个周期，又回到了起点，如此往复运动，实现高压浓海水能量回收与低压浓海水排放。在活塞杆3一个往复运动过程中，高压浓海水能量回收与低压浓海水排放各占一半，由于曲柄滑块机构的运动特性，新海水向渗透膜流动的流量近似一个余弦函数的正半轴，而三柱塞高压泵能量回收装置一体机是三个相位差120°的柱塞缸为一体的设备，其流量曲线的叠加较为平稳，减少了管道水流的冲击。
整个运动过程中电机输入轴1既提供了新海水吸入的动力，又能提供能量回收装置的压力补偿，而且整个运动过程不需要额外的换向结构，极大的降低了设备的复杂性，进一步推动了设备的工业化。
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 (4)
1.一种三柱塞高压泵能量回收装置一体机，包括壳体(16)，其特征在于，所述壳体(16)内平行设置有三个柱塞缸，所述壳体上表面开设有高压浓海水腔(11)和低压浓海水腔(12)；所述高压浓海水腔(11)设置有三个高压浓海水入口(9)，所述高压浓海水入口(9)与柱塞缸一一对应，相互连通；所述低压浓海水腔(12)设置有三个低压浓海水出口(10)，所述低压浓海水出口(10)与柱塞缸一一对应，相互连通；所述壳体(16)顶部设置有上端盖(13)，所述上端盖(13)设置有与高压浓海水腔(11)相连通的浓海水入口(17)和与低压浓海水腔(12)相连通的浓海水出口(18)；
每个所述柱塞缸内均设置有活塞杆(3)，每个所述活塞杆(3)均由左至右依次设置有活塞(4)、滑块(6)和挡块(5)，所述滑块(6)设置有轴向连通孔，在活塞(4)和挡块(5)的推动下滑块(6)实现高压浓海水入口(9)和低压浓海水出口(10)的开关；每个活塞杆(3)右端均穿过壳体(16)活动连接有连杆(2)，每个连杆(2)均与电机输入轴(1)相连接；
每个所述柱塞缸均通过左侧的新海水出入口(14)连接三通管件，每个三通管件的上管口均连接有新海水出口单向阀(19)，每个三通管件的下管口均连接有新海水入口单向阀(15)。
2.根据权利要求1所述的三柱塞高压泵能量回收装置一体机，其特征在于，所述壳体(16)左侧设置有三个左端盖(8)，三个左端盖(8)与三个柱塞缸一一对应；所述壳体(16)右侧设置有三个右端盖(7)，三个右端盖(7)与三个柱塞缸一一对应。
3.根据权利要求1所述的三柱塞高压泵能量回收装置一体机，其特征在于，在挡块(5)的推动作用下，活塞杆(3)达到左极限位置时，滑块(6)关闭高压浓海水入口(9)；在活塞(4)推动作用下，活塞杆(3)达到右极限位置时，滑块(6)关闭低压浓海水出口(10)。
4.根据权利要求1所述的三柱塞高压泵能量回收装置一体机，其特征在于，三个活塞杆(3)与电机输入轴(1)连接处在圆周方向相位差为120°；三个柱塞缸一体同时运行，出水速率均衡。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 300192 No. 1 East scientific research road, Tianjin, Nankai District Applicant after: THE INSTITUTE OF SEAWATER DESALINATION AND MULTIPURPOSE UTILIZATION, MNR (TIANJIN) Applicant after: TIANJIN BLUECROSS MEMBRANE TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 300192 No. 1 East scientific research road, Tianjin, Nankai District Applicant before: THE INSTITUTE OF SEAWATER DESALINATION AND MULTIPURPOSE UTILIZATION, SOA (TIANJIN) Applicant before: TIANJIN BLUECROSS MEMBRANE TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |