CN116398395A - 一种流体压力能回收装置和海水淡化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能量回收技术领域，尤其涉及一种流体压力能回收装置及海水淡化系统。流体压力能回收装置包括N个转换单元，N为大于或等于2的双数；转换单元设置有缸体和活塞组件；缸体设置有第一空腔和第二空腔；活塞组件设置有联动的第一活塞和第二活塞；第一活塞设于第一空腔中，并将第一空腔间隔成第一容腔和第二容腔；第二活塞设于第二空腔中，并将第二空腔间隔成第三容腔和第四容腔；第一容腔、第二容腔、第三容腔和第四容腔沿活塞运动方向依次排布；第一容腔设有连通口，第四容腔设有流通口；第三容腔内容纳有换相流体；任一个转换单元的第三容腔均与另一个转换单元的第三容腔连通。对高压浓海水的压力能进行连续回收，提高了压力能回收效率。

Description

一种流体压力能回收装置和海水淡化系统

技术领域

本发明涉及能量回收技术领域，尤其涉及一种流体压力能回收装置及海水淡化系统。

背景技术

目前，在已应用的多种海水淡化技术中，使用反渗透膜的反渗透法以其设备简单、易于维护和设备模块化的优点迅速占领市场。反渗透法海水淡化系统需要在5.0-8.0MPa的高压下进行，而从反渗透膜组件中排出的浓海水压力约5.0-6.5MPa，如果将其直接排放到自然环境中，就白白地浪费掉了这部分能量。因此，高效回收利用高压浓海水中多余的压力能是降低反渗透海水淡化成本的关键技术之一。

现有的高压浓海水的压力能回收装置主要有两种工作方式，分别为离心式和正位移式。以HPB(液体增压器)为代表的离心式压力能回收装置需经过“压力能-机械能-压力能”的转换，能量转换损失较大，压力能回收效率较低，而且为了确保透平、电机和泵三者同轴相连，装置安装难度较高，长期运行易造成安全隐患；而以活塞传递能量的正位移式压力能回收装置只需经过“压力能-压力能”，实际能量传递效率可达90％以上，但存在海水处理量小、活塞密封性不佳造成高压海水与低压海水混合等问题，导致压力能回收效率低。

发明内容

本发明提供了一种流体压力能回收装置及海水淡化系统，用于解决现有技术中用于对反渗透海水淡化系统产出的高压浓海水进行压力能回收的压力能回收装置存在压力能回收效率低的技术问题。

本发明第一方面提供的一种流体压力能回收装置，包括：

N个转换单元，N为大于或等于2的双数；

该转换单元设置有缸体和活塞组件；

该缸体设置有第一空腔和第二空腔；

该活塞组件设置有联动的第一活塞和第二活塞；

该第一活塞设于该第一空腔中，并将该第一空腔间隔成第一容腔和第二容腔；

该第二活塞设于该第二空腔中，并将该第二空腔间隔成第三容腔和第四容腔；

该第一容腔、该第二容腔、该第三容腔和该第四容腔沿活塞运动方向依次排布；

该第一容腔设有连通口，该第四容腔设有流通口；

该第三容腔内容纳有换相流体；

任一个该转换单元的该第三容腔均与另一个该转换单元的该第三容腔连通。

在第一方面的第一种可能实现的装置中，该缸体的缸内空间具有沿该活塞运动方向延伸的直轴；

该缸内空间的径向截面处处相同；

该缸内空间设有分隔件，该分隔件将该缸内空间沿径向分隔成该第一空腔和该第二空腔。

结合第一方面的第一种可能实现的装置，在第一方面的第二种可能实现的装置中，该缸内空间的径向截面为圆形；

该第一空腔和该第二空腔的轴长相等；

该分隔件、该第一活塞和该第二活塞均为圆形板；

该圆形板的直径等于该缸内空间的直径，且与该缸内空间共轴；

该活塞组件还设置有连接杆；

该分隔件开设有与该连接杆相适配的连接通孔，该连接通孔沿轴向延伸；

该连接杆穿设于该连接通孔，且一端与该第一活塞连接，另一端与该第二活塞连接。

结合第一方面的第二种可能实现的装置，在第一方面的第三种可能实现的装置中，当该第一容腔的容积达到最小时，该第三容腔的容积达到最小；

当该第四容腔的容积达到最小时，该第二容腔的容积达到最小；

该连通口与该第一活塞远离该分隔件的推压面对应；

该流通口与该第二活塞远离该分隔件的推压面对应。

在第一方面的第四种可能实现的装置中，该转换单元还设置有单向阀和限压阀；

连通口包括第一连通口和第二连通口；

该单向阀的输出端与该第一连通口连接；

该限压阀的输入端与该第二连通口连接。

结合第一方面的一种流体压力能回收装置、第一方面的第一种可能实现的装置、第一方面的第二种可能实现的装置、第一方面的第三种可能实现的装置或第一方面的第四种可能实现的装置，在第一方面的第五种可能实现的装置中，还包括：

高压流体腔和低压流体腔；

该高压流体腔设有N/2个高压输出口；

该低压流体腔设有N/2个低压输入口；

N/2个该高压输出口和N/2个该低压输入口周向均匀交替排布，并可沿周向同步转动；

N个该流通口周向均匀排布；

该第三容腔相互连通的两个该缸体的流通口相邻；

该流通口与该高压输出口和该低压输入口转动连通。

结合第一方面的第五种可能实现的装置，在第一方面的第六种可能实现的装置中，还包括：N个连接块；

该高压流体腔为由N/2个腔体围合成的圆柱形空间；

壁厚统一的该腔体围合成该低压流体腔；

该低压流体腔的径向截面处处相同，且为扇环形，该扇环形的圆心位于该高压流体腔的轴心上；

相邻的该腔体的周向末端围合成该高压输出口；

该低压输入口开设在该腔体的外周面；

N个该连接块的内端围合成为圆柱形的转动腔，外端与该缸体连接；

该转动腔与该高压流体腔共轴，且直径等于该扇环形的外径；

相邻的该连接块围合成与该连通口连通的开口。

结合第一方面的一种流体压力能回收装置、第一方面的第一种可能实现的装置、第一方面的第二种可能实现的装置、第一方面的第三种可能实现的装置或第一方面的第四种可能实现的装置，在第一方面的第七种可能实现的装置中，还包括：

高压流体腔和低压流体腔；

该高压流体腔设有N/2个高压输出口；

该低压流体腔设有N/2个低压输入口；

N/2个该高压输出口和N/2个该低压输入口周向均匀交替排布；

N个该流通口周向均匀排布，并可沿周向同步转动；

该第三容腔相互连通的两个该缸体的流通口相邻；

该高压输出口和该低压输入口与该流通口转动连通。

本发明第一方面提供的一种海水淡化系统，包括：

第一方面提供的任一种流体压力能回收装置和反渗透膜组件；

该反渗透膜组件的高压输出端通过流通口与第四容腔连通，高压输入端通过连通口与第一容腔连通，该第一容腔与该第四容腔属于同一个转换单元。

在第二方面的第一种可能实现的系统中，还包括：

低压海水箱、低压浓海水箱、淡水箱、高压泵和增压泵；

该低压海水箱与该第一容腔连通；

该低压浓海水箱与该第四容腔连通；

该淡水箱与该反渗透膜组件的低压输出端连通；

该高压泵的输入端与该低压海水箱连通，输出端与该反渗透膜组件的高压输入端连通；

该增压泵的输入端与该第一容腔连通，输出端与该反渗透膜组件的高压输入端连通。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供的流体压力能回收装置设置有N个转换单元，N为大于或等于2的双数；转换单元设置有缸体和活塞组件；缸体设置有第一空腔和第二空腔；活塞组件设置有联动的第一活塞和第二活塞；第一活塞设于第一空腔中，并将第一空腔间隔成第一容腔和第二容腔；第二活塞设于第二空腔中，并将第二空腔间隔成第三容腔和第四容腔；第一容腔、第二容腔、第三容腔和第四容腔沿活塞运动方向依次排布；第一容腔设有连通口，第四容腔设有流通口；第三容腔内容纳有换相流体；任一个转换单元的第三容腔均与另一个转换单元的第三容腔连通。通过流通口往第一个转换单元的第四容腔通入从反渗透膜组件流出的高压浓海水，高压浓海水推动第二活塞向第一容腔运动，第四容腔的容积变大，因第一活塞和第二活塞联动，所以第三容腔的容积变小，第二容腔的容积变大，第一容腔的容积变小，同时，因第一个转换单元的第三容腔与第二个转换单元的第三容腔连通，所以第一个转换单元的第三容腔内的换相流体被推压进入第二个转换单元的第三容腔，第二转换单元的第三容腔的容积变大，第二活塞被推动向远离第一容腔的方向运动，第四容腔的容积变小，第二容腔的容积变小，第一容腔的容积变大形成负压，通过连通口吸入低压海水，直至第一个转换单元的第四容腔的容积达到最大，通过流通口往第二个转换单元的第四容腔通入从反渗透膜组件流出的高压浓海水，高压浓海水推动第二活塞向第一容腔运动，第四容腔的容积变大，第三容腔的容积变小，第二容腔的容积变大，第一容腔的容积变小，第一容腔内的低压海水被挤压成高压海水，高压海水被挤压进反渗透膜组件的高压输入端，同时，第二个转换单元的第三容腔内的换相流体被推压进入第一个转换单元的第三容腔，第一个转换单元的第三容腔的容积变大，第二活塞被推动向远离第一容腔的方向运动，第四容腔的容积变小，第四容腔的低压浓海水(高压浓海水的压力能转换成第二活塞的动能后，高压浓海水变成低压浓海水)被挤压排出，第二容腔的容积变小，第一容腔的容积变大形成负压，通过连通口吸入低压海水，直至第二转换单元的第四容腔的容积达到最大，通过流通口往第一个转换单元的第四容腔通入高压浓海水，形成循环。通过往复向第一个转换单元的第四容腔和第二个转换单元的第四容腔通入高压浓海水，即可利用高压浓海水的压力能连续对低压海水进行加压，吸入低压海水和排出低压浓海水，实现对高压浓海水的压力能的连续回收，从而提高了压力能回收效率。

同时，通过设置相互独立的第一容腔、第三容腔和第四容腔将不同的流体进行完全分隔，避免不同流体的混合，提高了压力能的回收效率。

另外，通过换相流体驱使活塞组件运动，让第一容腔扩容，形成负压，实现低压海水的自吸，无需额外设置低压泵，减少了功耗。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种流体压力能回收装置的径向剖视图；

图2为本发明实施例提供的一种流体压力能回收装置的轴向剖视图；

图3为本发明实施例提供的一种流体压力能回收装置的另一径向剖视图；

图4为本发明实施例提供的一种流体压力能回收装置的另一径向剖视图；

图5为本发明实施例提供的一种流体压力能回收装置的另一径向剖视图；

图6为本发明实施例提供的一种流体压力能回收装置的另一径向剖视图；

图7为本发明实施例提供的一种流体压力能回收装置的径向剖视图；

图8为本发明实施例提供的一种海水淡化系统的结构简图；

其中：

1、压力能回收装置 2、缸体 21、第一容腔

211、第一连通口 212、第二连通口 22、第二容腔

23、第三容腔 24、第四容腔 241、流通口

25、第一空腔 26、第二空腔 27、分隔件

28、连接管 29、换相流体 3、活塞组件

31、第一活塞 32、第二活塞 33、连接杆

41、限压阀 42、单向阀 51、高压流体腔

511、高压输出口 52、低压流体腔 521、低压输入口

53、腔体 54、连接块 61、反渗透膜组件

62、低压海水箱 63、低压浓海水箱 64、淡水箱

65、高压泵 65、增压泵。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种流体压力能回收装置和海水淡化系统，用于解决的技术问题是现有技术中用于对反渗透海水淡化系统产出的高压浓海水进行压力能回收的压力能回收装置的压力能回收效率低。

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

现有的高压浓海水的压力能回收装置主要有两种工作方式，分别为离心式和正位移式。以HPB(液体增压器)为代表的离心式压力能回收装置需经过“压力能-机械能-压力能”的转换，能量转换损失较大，压力能回收效率较低，而且为了确保透平、电机和泵三者同轴相连，装置安装难度较高，长期运行易造成安全隐患；而以活塞传递能量的正位移式压力能回收装置只需经过“压力能-压力能”，实际能量传递效率可达90％以上，但存在海水处理量小、活塞密封性不佳造成高压海水与低压海水混合等问题，导致压力能回收效率低。

实施例一

请参阅图1-8，本发明实施例提供的一种流体压力能回收装置1，包括：

N个转换单元，N为大于或等于2的双数；转换单元设置有缸体2和活塞组件3；缸体2设置有第一空腔25和第二空腔26；活塞组件3设置有联动的第一活塞31和第二活塞32；第一活塞31设于第一空腔25中，并将第一空腔25间隔成第一容腔21和第二容腔22；第二活塞32设于第二空腔26中，并将第二空腔26间隔成第三容腔23和第四容腔24；第一容腔21、第二容腔22、第三容腔23和第四容腔24沿活塞运动方向依次排布；第一容腔21设有连通口，第四容腔24设有流通口；第三容腔23内容纳有换相流体29；任一个转换单元的第三容腔23均与另一个转换单元的第三容腔23连通。

需要说明的是：

联动的第一活塞31和第二活塞32，即第一活塞31向某一方向运动一定距离时，第二活塞32也向同一个方向运动相同的距离，可以将第一活塞31和第二活塞32理解为一个整体。

第一容腔21、第二容腔22、第三容腔23和第四容腔24沿活塞运动方向依次排布，如此，当第一活塞31向远离第四容腔24的方向运动，第二活塞32进行同步运动，第一容腔21的容积变小，第二容腔22的容积变大，第三容腔23的容积变小，第四容腔24的容积变大；当第一活塞31向第四容腔24运动，第二活塞32进行同步运动，第一容腔21的容积变大，第二容腔22的容积变小，第三容腔23的容积变大，第四容腔24的容积变小。活塞运动方向为第一活塞31至第二活塞32的方向或第二活塞32至第一活塞31的方向。

换相流体29可以为液体，也可以为气体；换相流体29在两个连通的第三容腔23之间来回流动，将压力能从一个转换单元传递至另一个转换单元，从而可利用压力能同时驱使两个活塞组件3分别向相反的方向运动，即高压流体进入第一个转换单元的第四空腔驱使活塞组件3向第一容腔21运动，第三容腔23中的换相流体29别推压进入第二个转换单元的第三容腔23，从而驱使活塞组件3向第四容腔24运动。为了压力能可在两个转换单元之间进行有效传递，确保换相流体29受压流通而不是被压缩，所以需换相流体29具备稳定的密度，使其在第一活塞31和第二活塞32的推压下可保持体积不变。

开设在第一容腔21的连通口用于输入低压流体或输出高压流体，开设在第四容腔24的流通口用于输入高压流体或输出低压流体，它们的形状不作具体限定。

任一个转换单元的第三容腔23均与另一个转换单元的第三容腔23连通，代表任一个转换单元的第三容腔23可仅与另一个转换单元的第三容腔23连通，也可与多个其它转换单元的第三容腔23连通，但一个转换单元的第三容腔23仅与另一个转换单元的第三容腔23连通为优选方式，下文将以此优选方式进行为例进行说明。

流体压力能回收装置1的工作原理：通过流通口往第一个转换单元的第四容腔24通入从反渗透膜组件61流出的高压浓海水，高压浓海水推动第二活塞32向第一容腔21运动，第四容腔24的容积变大，因第一活塞31和第二活塞32联动，所以第三容腔23的容积变小，第二容腔22的容积变大，第一容腔21的容积变小，同时，因第一个转换单元的第三容腔23与第二个转换单元的第三容腔23连通，所以第一个转换单元的第三容腔23内的换相流体29被推压进入第二个转换单元的第三容腔23，第二转换单元的第三容腔23的容积变大，第二活塞32被推动向远离第一容腔21的方向运动，第四容腔24的容积变小，第二容腔22的容积变小，第一容腔21的容积变大形成负压，通过连通口吸入低压海水，直至第一个转换单元的第四容腔24的容积达到最大，通过流通口往第二个转换单元的第四容腔24通入从反渗透膜组件61流出的高压浓海水，高压浓海水推动第二活塞32向第一容腔21运动，第四容腔24的容积变大，第三容腔23的容积变小，第二容腔22的容积变大，第一容腔21的容积变小，第一容腔21内的低压海水被挤压成高压海水，高压海水被挤压进反渗透膜组件61的高压输入端，同时，第二个转换单元的第三容腔23内的换相流体29被推压进入第一个转换单元的第三容腔23，第一个转换单元的第三容腔23的容积变大，第二活塞32被推动向远离第一容腔21的方向运动，第四容腔24的容积变小，第四容腔24的低压浓海水(高压浓海水的压力能转换成第二活塞32的动能后，高压浓海水变成低压浓海水)被挤压排出，第二容腔22的容积变小，第一容腔21的容积变大形成负压，通过连通口吸入低压海水，直至第二转换单元的第四容腔24的容积达到最大，通过流通口往第一个转换单元的第四容腔24通入高压浓海水，形成循环。

本实施例的有益效果包括：

①通过往复向第一个转换单元的第四容腔24和第二个转换单元的第四容腔24通入高压浓海水，即可利用高压浓海水的压力能连续对低压海水进行加压，吸入低压海水和排出低压浓海水，实现对高压浓海水的压力能的连续回收，从而提高了压力能回收效率。

②通过设置相互独立的第一容腔21、第三容腔23和第四容腔24将不同的流体进行完全分隔，避免不同流体的混合，提高了压力能的回收效率。

③通过换相流体29驱使活塞组件3运动，让第一容腔21扩容，形成负压，实现低压海水的自吸，无需额外设置低压泵，减少了功耗。

为了便于理解，本实施例以回收反渗透膜组件61在淡化海水时排出的高压浓海水的压力能为例进行说明，但应当理解的，本发明提供的流体压力能回收装置1不仅仅适用于对液体压力能的回收，还适用于对气体压力能的回收。

缸体2的一种优选实施方式：缸体2的缸内空间具有沿活塞运动方向延伸的直轴；缸内空间的径向截面处处相同，即缸内空间可以看成由一个封闭图形沿直轴拉伸而成，该封闭图形即缸内空间的径向截面，径向截面可以为圆形、方形、三角形、椭圆形等；缸内空间设有分隔件27，分隔件27将缸内空间沿径向分隔成第一空腔25和第二空腔26，即第一空腔25和第二空腔26具有与缸内空间的直轴共线的直轴，第一空腔25、第二空腔26和缸内空间的径向截面相同，第一空腔25和第二空腔26的轴长均比缸内空间的轴长小。通过将缸内空间的径向截面设置成处处相同，可降低加工难度，从而降低制造成本。

进一步优化的：缸内空间的径向截面为圆形，即缸体2可以理解为一个壁厚统一的圆柱形壳体；第一空腔25和第二空腔26的轴长相等，即分隔件27位于缸内空间的直轴的中心。通过将缸内空间的径向截面设计成圆形，不仅进一步降低了加工难度，降低制造成本，还减小了第一活塞31和第二活塞32与缸体2的摩擦面积，减少了摩擦损失，即减小了压力能转换损耗，同时，让各个容腔具备更佳的密封性，另外，避免了应力集中。

示例性的：缸体2的缸内空间为圆柱形空间；分隔件27、第一活塞31和第二活塞32均为圆形板，第一活塞31和第二活塞32的厚度相等，分隔件27的厚度小于第一活塞31的厚度；圆形板的直径等于缸内空间的直径，且与缸内空间共轴，其中分隔件27的周面与缸体2中间的内周面固定连接，第一活塞31和第二活塞32的周面与缸体2的内周面滑动连接；活塞组件3还设置有圆形的连接杆33；分隔件27的径向表面中心开设有与连接杆33相适配的圆形连接通孔，连接通孔沿轴向延伸；连接杆33穿设于连接通孔，连接杆33的一端与第一活塞31的靠近分割件的径向表面固定连接，连接杆33的另一端与第二活塞32靠近分隔件27的径向表面固定连接，连接杆33、第一活塞31和第二活塞32的轴心共线；连接杆33的轴长A＝B+C-D,其中，B为第二空腔26的轴长，C为分隔件27的厚度，D为第二活塞32的厚度，如此当第一容腔21的容积达到最小时，即第一活塞31的径向表面与缸体2的圆形内表面贴合，第一容腔21的容积变为零，其内的高压海水被全部挤进反渗透膜组件61时，第二活塞32的径向表面与分隔件27的径向表面贴合，第三容腔23的容积达到最小，即第三容腔23的容积变为零，从而将第三容腔23中换相流体29完全挤进另一个相连通的第三容腔23；当第四容腔24的容积达到最小时，即第二活塞32的径向表面与缸体2的圆形内表面贴合，第四容腔24的容积变为零，其内的低压浓海水被全部挤出时，第一活塞31的径向表面与分隔件27的径向表面贴合，第二容腔22的容积达到最小，即第二容腔22的容积变为零，第一容腔21的容积达到最大，并装满低压海水，从而确保每一轮的压力能回收，均可实现高压海水的全部排出、换相流体29的全部挤出、低压海水的充分吸入以及高压浓海水的充分输入，从而实现对缸内空间的充分利用，在确保压力能回收效率达到预期的同时，让转换单元结构更紧凑。

连通口的一种优选实施方式：转换单元还设置有单向阀42和限压阀41；连通口包括第一连通口和第二连通口；单向阀42的输出端与第一连通口连接；限压阀41的输入端与第二连通口连接。如此，低压海水在第一容腔21的负压作用下，经单向阀42流入第一容腔21，当第一容腔21中的低压海水被第一活塞31挤压成高压海水时，限压阀41才让第一容腔21与反渗透膜组件61的高压输入端连通，对高压海水作进一步加压，在高压海水的压力达到反渗透所需时再让其流进反渗透膜组件61。不仅确保了低压海水被加压成所需高压海水，还避免了高压海水和低压海水的混合。

示例性的：连通口与第一活塞31远离分隔件27的推压面对应，即第一连通口和第二连通口均开设在缸体2靠近第一活塞31的圆形端板上，且延伸方向平行于轴向，如此，才可实现高压海水的完全排出和低压海水的快速吸入；同理的，流通口与第二活塞32远离分隔件27的推压面对应，即流通口开设在缸体2靠近第二活塞32的圆形端板上，且沿轴向延伸，如此，高压浓海水向第二活塞32施加方向平行于轴向的推力，才可驱使第二活塞32从静止状态进入运动状态，同时实现低压浓海水的快速、完全地排出。

优选的：前述提供的流体压力能回收装置1需要为每一个第一容腔21配备一根与反渗透膜组件61高压输入端连接的连通管和一根连通低压海水箱62的连通管，需要为每一个第四容腔24配备一根与反渗透膜组件61高压输出端连接的连通管、一根与低压浓海水箱63连通的连通管以及与两根连通管连接的开关阀门，以适时控制不同流体的适时输入和输出，如此，随着转换单元的数量增多，连通管和开关阀门的数量同步增多，不仅会增加了控制难度，还会增加结构复杂度，为了消除这一缺陷，为流体压力能回收装置1增设了高压流体腔51和低压流体腔52，高压流体腔51用于向需容积达到最小的第四容腔24通入高压流体，低压流体腔52用于容置从容积达到最大的第四容腔24流出的低压流体；高压流体腔51设有N/2个用于与流通口连通的高压输出口511，以让高压流体腔51内高压流体流入第四容腔24，N/2个高压输出口511可以是开设在同一个高压流体腔51，也可以分别开设在N/2个高压流体腔51；低压流体腔52设有N/2个用于与流通口连通的低压输入口521，以让第四容腔24内的低压流体流入低压流体腔52，N/2个低压输入口521可以开设在同一个低压流体腔52，也可以分别开设在N/2个低压流体腔52；高压流体腔51和低压流体腔52的数量可以相同，也可以不相同；N/2个高压输出口511和N/2个低压输入口521周向均匀交替排布，即当N大于或等于4时，N/2个高压输出口511周向均匀排布，N/2个低压输入口521周向均匀排布，相邻两个低压输出口之间设有一个高压输出口511，相邻两个高压输出口511之间设有一个低压输入口521，N/2个高压输出口511和N/2个低压输入口521可沿周向同步转动，即任一个低压输入口521(或高压输出口511)逆时针(或瞬时针)转动一定角度时，其余低压输入口521和高压输出口511也逆时针转动相同角度；N个流通口周向均匀排布；第三容腔23相互连通的两个缸体2的流通口相邻；相邻高压输出口511和低压输入口521之间角度差与相邻两个流通口之间的角度差相等；流通口与高压输出口511和低压输入口521转动连通，即流通口环绕在高压输出口511和低压输入口521外(或高压输出口511和低压输入口521环绕在流通口外)，当任一个低压输入口521(或高压输出口511)转动至与某一个流通口连通时，其余的高压输出口511和低压输入口521均会与流通口连通。通过控制高压输出口511和低压输入口521的转动，即可同时控制多个第四容腔24的输出和输入，不仅易于控制，且控制难度不会随转换单元的增加而提高，同时，以高压流体腔51和低压流体腔52作为连接媒介，可通过一个高压流体腔51同时连通多个第四容腔24，可通过一个低压流体腔52同时连通多个第四容腔24，从而可减少了连通管，实现结构的简化。

高压流体腔51和低压流体腔52的一种优选实施方式：高压流体腔51为由N/2个腔体53围合成的圆柱形空间；壁厚统一的腔体53围合成低压流体腔52；低压流体腔52的径向截面处处相同，且为扇环形，扇环形的圆心位于高压流体腔51的轴心上，即腔体53可看成在一个扇环体内拉伸切除一个共轴的扇环体而形成，扇环体由扇环形垂直拉伸一定距离而成；相邻的腔体53的周向末端围合成高压输出口511，即腔体53的轴向表面围合成高压输出口511；低压输入口521开设在腔体53的外周面。

示例1：请参阅图1，N等于4，缸体2为圆柱形壳体，其内为圆柱形空间，4个缸体2沿周向均匀分布，即4个缸体2的轴心处于同一平面，且相邻缸体2的轴心相互垂直，4个缸体2靠近第四容腔24的径向表面共同围合成一个正方体型空间，轴心处于90度方向的缸体2的第三容腔23通过一根连接管28与轴心处于180度方向的缸体2的第三容腔23连通，轴心处于0度方向的缸体2的第三容腔23通过一根连接管28与轴心处于270度方向的缸体2的第三容腔23连通，连接管28的连通位置位于第三容腔23靠近分隔件27的周壁；在一个扇环体内拉伸切除掉一个共轴的扇环体而形成壁厚统一的腔体53；两个共轴心的腔体53的内周面围合成圆柱形空间，即高压流体腔51，高压流体腔51设于正方体型空间中，高压流体腔51的轴心垂直于4个缸体2的轴心所在平面，且4个缸体2的轴心相交于高压流体腔51的轴心；2个腔体53的轴向表面围合成两个径向延伸的、角度差为180度的、矩形的高压输出口511，该矩形的长边平行于高压流体腔51的轴心；腔体53的外周面开设有矩形的低压输入口521，该矩形的长边平行于高压流体腔51的轴心，两个腔体53的低压输入口521的角度差为180度；高压输出口511和低压输入口521的形状相同；相邻的高压输出口511和低压输入口521的角度差为90度；高压流体腔51的两个轴向端均设置有一块圆形端板，以将高压流体腔51封合，同时，在圆形端板上开设轴向延伸的通孔，该通孔和与反渗透膜组件61高压输出端连通的连通管连通；腔体53的一个径向表面开设有轴向延伸的通孔，该通孔和与低压浓海水箱63连通的连通管连通；另外，为了避免高压输出口511(或低压输入口521)从一个流通口转动至另一流通口的过程中发生流体外漏，为流体压力能回收装置1增设了4个连接块54；4个连接块54的内端围合成为圆柱形的转动腔，即内端为可与腔体53的外周面贴合的凹弧面，转动腔与高压流体腔51共轴，转动腔的直径等于径向截面为扇环形的腔体53的外径，相邻的连接块54围合成与连通口连通的开口，即4个连接块54将正方体型空间中腔体53与缸体2之间的剩余空间填充满，并保留4个与流通口相对应的开口，为了节约材料，可以将缸体2靠近第四容腔24的轴向端设置成开口，通过连接块54实现对缸体2的封合。

前述示例中的压力能回收装置的工作过程：如图3所示，上转换单元的第三容腔23与左转换单元的第三容腔23连通，右转换单元的第三容腔23与下转换单元的第三容腔23连通，上、下第三容腔23的容积达到最小，左、右第三容腔23的容积达到最大，高压流体腔51的两个高压输出口511分别与左、右第四容腔24连通，两个低压输入口521分别与上、下第四容腔24连通，高压浓海水驱使左活塞组件向左运动、驱使右活塞组件3向右运动，换相流体29驱使上活塞组件3向下运动、驱使下活塞组件3向上运动，直至进入图4所示的状态—左、右第三容腔23的容积达到最小，上、下第三容腔23的容积达到最大，通过电机驱使两个腔体53同时沿顺时针转动90度，进入图5所示的状态—高压流体腔51的两个高压输出口511分别与上、下第四容腔24连通，两个低压输入口521分别与左、右第四容腔24连通，高压浓海水驱使上活塞组件3向上运动、驱使下活塞组件3向下运动，换相流体29驱使左活塞组件3向右运动、驱使右活塞组件3向左运动，直至进入图6所示的状态，通过电机驱使两个腔体53同时沿顺时针转动90度进入图3所示的状态，形成循环。如此，每当第四容腔24的容积达到最大或最小时，即可通过电机驱使两个腔体53转动90度，从而可往容积达到最小的第四容腔24通入高压浓海水，将容积达到最大的第四容腔24的低压浓海水排出。

示例2：请参阅图7，N等于8，缸体2为圆柱形壳体，其内为圆柱形空间，8个缸体2沿周向均匀分布，即8个缸体2的轴心处于同一平面，且相邻缸体2的轴心的角度差为45度，8个缸体2靠近第四容腔24的径向表面共同围合成一个八角柱型空间，该八角柱型空间的底面为正八边形，轴心处于45度方向和90度方向的缸体2的第三容腔23通过一根连接管28相互连通，轴心处于135度方向和180度方向的缸体2的第三容腔23通过一根连接管28相互连通，轴心处于225度方向和270度方向的缸体2的第三容腔23通过一根连接管28相互连通，轴心处于315度方向和0度方向的缸体2的第三容腔23通过一根连接管28相互连通；4个周向均匀分布的腔体53围合成高压流体腔51，相邻两个腔体53之间围合成高压输出口511，4个高压输出口511的径向截面构成“十”字形；在一个七面体内拉伸切除一个七面体得到壁厚统一的腔体53，该七面体由一个长方体进行45度的倒角切除而得，腔体53的倒角斜面与缸体2靠近第四容腔24的径向表面连接，并开设有低压输入口521，围合成与倒角相对的直角的两个表面分别参与两个高压输出口511的围合。

可选的：流体压力能回收装置1还设置有高压流体腔51和低压流体腔52；高压流体腔51设有N/2个高压输出口511；低压流体腔52设有N/2个低压输入口521；N/2个高压输出口511和N/2个低压输入口521周向均匀交替排布；N个流通口周向均匀排布，并可沿周向同步转动；第三容腔23相互连通的两个缸体2的流通口相邻；高压输出口511和低压输入口521与流通口转动连通。该实施方式与前述实施方式的区别在于，通过同步转动N个转换单元，从而让N个流通口转动，与驱使高压输出口511和低压输入口521转动的原理相同，具体结构特征由前述实施方式进行适应性调整(调整电机的位置和驱动对象)即可得到，在此不再赘述。

实施例二

请参阅图1-8，本发明实施例中提供的一种海水淡化系统包括流体压力能回收装置1和反渗透膜组件61，该流体压力能回收装置1的具体结构参照实施例一，由于海水淡化系统采用了实施例一中的全部技术方案，因此至少具有实施例一的技术方案所带来的有益效果，在此不再一一赘述。

优化的：海水淡化系统还设置有低压海水箱62、低压浓海水箱63和淡水箱64；低压海水箱62与第一容腔21连通；低压浓海水箱63与第四容腔24连通；淡水箱64与反渗透膜组件61的低压输出端连通。

优化的：海水淡化系统还设置有高压泵65和增压泵65；高压泵65的输入端与低压海水箱62连通，输出端与反渗透膜组件61的高压输入端连通；增压泵65的输入端与第一容腔21连通，输出端与反渗透膜组件61的高压输入端连通。高压泵65可以将低压海水加压至合适的压力，加压后的高压海水注入反渗透膜组件61的高压侧进行反渗透海水淡化，得到淡水和高压浓海水，淡水流入淡水箱64，高压浓海水流入流体压力能回收装置1将其中的低压海水加压为高压海水，完成高压浓海水压力能的回收，从流体压力能回收装置1流出的高压海水经增压泵65进一步加压后，与经高压泵65加压后的高海水混合进入反渗透膜组件61的高压侧。经流体压力能回收装置1泄压后所得的低压浓海水流入低压浓海水箱63。

本说明书每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处，各个实施方式之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种流体压力能回收装置，其特征在于，包括：

N个转换单元，N为大于或等于2的双数；

所述转换单元设置有缸体和活塞组件；

所述缸体设置有第一空腔和第二空腔；

所述活塞组件设置有联动的第一活塞和第二活塞；

所述第一活塞设于所述第一空腔中，并将所述第一空腔间隔成第一容腔和第二容腔；

所述第二活塞设于所述第二空腔中，并将所述第二空腔间隔成第三容腔和第四容腔；

所述第一容腔、所述第二容腔、所述第三容腔和所述第四容腔沿活塞运动方向依次排布；

所述第一容腔设有连通口，所述第四容腔设有流通口；

所述第三容腔内容纳有换相流体；

任一个所述转换单元的所述第三容腔均与另一个所述转换单元的所述第三容腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种流体压力能回收装置，其特征在于：

所述缸体的缸内空间具有沿所述活塞运动方向延伸的直轴；

所述缸内空间的径向截面处处相同；

所述缸内空间设有分隔件，所述分隔件将所述缸内空间沿径向分隔成所述第一空腔和所述第二空腔。

3.根据权利要求2所述的一种流体压力能回收装置，其特征在于：

所述缸内空间的径向截面为圆形；

所述第一空腔和所述第二空腔的轴长相等；

所述分隔件、所述第一活塞和所述第二活塞均为圆形板；

所述圆形板的直径等于所述缸内空间的直径，且与所述缸内空间共轴；

所述活塞组件还设置有连接杆；

所述分隔件开设有与所述连接杆相适配的连接通孔，所述连接通孔沿轴向延伸；

所述连接杆穿设于所述连接通孔，且一端与所述第一活塞连接，另一端与所述第二活塞连接。

4.根据权利要求3所述的一种流体压力能回收装置，其特征在于：

当所述第一容腔的容积达到最小时，所述第三容腔的容积达到最小；

当所述第四容腔的容积达到最小时，所述第二容腔的容积达到最小；

所述连通口与所述第一活塞远离所述分隔件的推压面对应；

所述流通口与所述第二活塞远离所述分隔件的推压面对应。

5.根据权利要求1所述的一种流体压力能回收装置，其特征在于：

所述转换单元还设置有单向阀和限压阀；

连通口包括第一连通口和第二连通口；

所述单向阀的输出端与所述第一连通口连接；

所述限压阀的输入端与所述第二连通口连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种流体压力能回收装置，其特征在于，还包括：

高压流体腔和低压流体腔；

所述高压流体腔设有N/2个高压输出口；

所述低压流体腔设有N/2个低压输入口；

N/2个所述高压输出口和N/2个所述低压输入口周向均匀交替排布，并可沿周向同步转动；

N个所述流通口周向均匀排布；

所述第三容腔相互连通的两个所述缸体的流通口相邻；

所述流通口与所述高压输出口和所述低压输入口转动连通。

7.根据权利要求6所述的一种流体压力能回收装置，其特征在于，还包括：

N个连接块；

所述高压流体腔为由N/2个腔体围合成的圆柱形空间；

壁厚统一的所述腔体围合成所述低压流体腔；

所述低压流体腔的径向截面处处相同，且为扇环形，所述扇环形的圆心位于所述高压流体腔的轴心上；

相邻的所述腔体的周向末端围合成所述高压输出口；

所述低压输入口开设在所述腔体的外周面；

N个所述连接块的内端围合成为圆柱形的转动腔，外端与所述缸体连接；

所述转动腔与所述高压流体腔共轴，且直径等于所述扇环形的外径；

相邻的所述连接块围合成与所述连通口连通的开口。

8.根据权利要求1至5任一项所述的一种流体压力能回收装置，其特征在于，还包括：

高压流体腔和低压流体腔；

所述高压流体腔设有N/2个高压输出口；

所述低压流体腔设有N/2个低压输入口；

N/2个所述高压输出口和N/2个所述低压输入口周向均匀交替排布；

N个所述流通口周向均匀排布，并可沿周向同步转动；

所述第三容腔相互连通的两个所述缸体的流通口相邻；

所述高压输出口和所述低压输入口与所述流通口转动连通。

9.一种海水淡化系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至11任一项所述的一种流体压力能回收装置和反渗透膜组件；

所述反渗透膜组件的高压输出端通过流通口与第四容腔连通，高压输入端通过连通口与第一容腔连通，所述第一容腔与所述第四容腔属于同一个转换单元。

10.根据权利要求9所述的一种海水淡化系统，其特征在于，还包括：

低压海水箱、低压浓海水箱、淡水箱、高压泵和增压泵；

所述低压海水箱与所述第一容腔连通；

所述低压浓海水箱与所述第四容腔连通；

所述淡水箱与所述反渗透膜组件的低压输出端连通；

所述高压泵的输入端与所述低压海水箱连通，输出端与所述反渗透膜组件的高压输入端连通；

所述增压泵的输入端与所述第一容腔连通，输出端与所述反渗透膜组件的高压输入端连通。

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