CN212369934U - 一种用于海水淡化能量回收装置中的曳引式组合柱塞阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于海水淡化能量回收装置中的曳引式组合柱塞阀，包括一台曳引机I、两根活塞杆、四组活塞缸和八只活塞，并设有四个连接口；活塞缸I与活塞缸III位于同一侧的上下方，其二者共用一根活塞杆I；活塞缸II与活塞缸IV位于同一侧的上下方，其二者共用一根活塞杆II；活塞缸I与活塞缸III、活塞缸II与活塞缸IV分别位于曳引机I侧下方，每组活塞缸内设两组活塞；曳引机I的连接绳的两端分别连接活塞杆I和活塞杆II；每组活塞缸外设有一组接口。本实用新型的曳引式组合柱塞阀大大简化了膜法海水淡化曳引推挽式一体化叠压装置，结构更加紧凑，装置的可靠性得到提升，系统维护保养要求也大幅度降低。

Description

一种用于海水淡化能量回收装置中的曳引式组合柱塞阀

技术领域

本实用新型属于海水淡化技术领域，具体涉及一种膜法海水淡化曳引推挽式一体化叠压装置或阀控能量回收装置中的曳引式组合柱塞阀。

背景技术

反渗透海水淡化作为制取淡水的重要高新技术手段已在全球范围内得到广泛应用。反渗透海水淡化工艺中，能量回收装置已成为关键设备之一，其主要用来回收利用高压浓盐水中的压力能，对大幅降低系统能耗和产水成本至关重要。近年来，随着能量回收技术和装置的快速发展，反渗透海水淡化系统本体的产水比能耗已降至2.0kwh/m³以下，极大提升了反渗透海水淡化技术的市场竞争力。

能量回收装置按其工作原理分为离心式和等压正位移式两类。离心式能量回收装置工作过程中，能量通常需经过“压力能-机械能-压力能”两步转换，使得该类型装置的能量回收效率相对较低(＜85％)。等压正位移式能量回收装置工作过程中，能量仅需经过“压力能-压力能”一步转换，装置能量回收效率高达95％，成为国内外研究和市场应用的重点。阀控能量回收装置属于等压正位移式能量回收装置。

现有阀控能量回收装置(如图1所示的一种膜法海水淡化曳引推挽式一体化叠压装置)中有四只单瓣双相钢对夹止回阀长时间处于工作状态，因而容易导致阀心穿轴孔磨成椭圆，造成阀心下沉，再加上频繁开启把阀座密封面下方严重损坏，因此形成了严重的内漏问题。此外，还可能是由于其的制造存在缺陷或者是受到了介质腐蚀的影响，导致其外部的密封部分出现了裂痕，引起管路外漏。

本实用新型提出用一种曳引式组合柱塞阀替代阀控能量回收装置上一只二位四通换向阀和四只止回阀，解决了止回阀易损伤的问题；其经济性和可靠性得到了进一步的提升。

实用新型内容

针对现有技术中的不足与难题，本实用新型旨在提供一种用于海水淡化能量回收装置中的曳引式组合柱塞阀。

本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种用于海水淡化能量回收装置中的曳引式组合柱塞阀，包括一个曳引机I、两根活塞杆、四组活塞缸和八只活塞，并设有四个接口；

活塞缸I与活塞缸III位于同一侧的上下方，其二者共用一组活塞杆I；活塞缸II与活塞缸IV位于同一侧的上下方，其二者共用一组活塞杆II；

活塞缸I与活塞缸III、活塞缸II与活塞缸IV分别位于曳引机I侧下方，每组活塞缸内设两组活塞，活塞缸I、活塞缸II、活塞缸III、活塞缸IV内设的活塞分别为活塞A与活塞C、活塞B与活塞D、活塞E与活塞G、活塞F与活塞H；

曳引机I的连接绳的两端分别连接活塞杆I和活塞杆II，活塞杆I和活塞杆II通过曳引机I实现曳引升降，带动活塞A与活塞C、活塞B与活塞D、活塞E与活塞G、活塞F与活塞H分别在活塞缸I、活塞缸II、活塞缸III、活塞缸IV内做线性往复运动；

每组活塞缸外设有一组接口，活塞缸I、活塞缸II、活塞缸III、活塞缸IV分别外设接口A、接口B、接口C、接口D，由对应的活塞控制接口的连通与闭合，四组接口可通过法兰盘与外部两个水压缸的四个接口连接，实现海水加压与能量回收。

进一步地，活塞A与活塞B、活塞C与活塞D、活塞E与活塞F、活塞G与活塞H在对应活塞缸内做线性往复运动时，逻辑上是“非”的关系。

进一步地，曳引式组合柱塞阀所有零部件全部采用双相不锈钢制造，且无焊接结构。

进一步地，曳引机I为无齿轮曳引机，其与活塞缸I、活塞杆II的连接采用钢带或钢丝。

进一步地，各根活塞杆的表面和各组活塞缸缸筒内孔均采用等离子喷涂氧化物陶瓷涂层。

与现有技术相比，本实用新型有益效果包括：

(1)本实用新型采用曳引式组合柱塞阀替代了原装置上一只二位四通换向阀和四只止回阀，解决了止回阀易损伤的问题，由于止回阀前后介质压力处于接近平衡而又互相“拉锯”的状态，阀瓣频繁与阀座拍打，阀瓣易损伤。

(2)本实用新型的组合柱塞阀可以在较快的切换速度下运转而不会对淡化管路系统造成大的水力冲击，降低了水力冲击噪声。

(3)本实用新型的曳引式组合柱塞阀大大简化了膜法海水淡化曳引推挽式一体化叠压装置，结构更加紧凑，装置的可靠性和经济性得到提升，系统维护保养要求也大幅度降低。

附图说明

图1为现有技术中阀控能量回收装置(一种膜法海水淡化曳引推挽式一体化叠压装置)的结构示意图；图示中，610为二位四通换向阀，641-1、641-2、641-3和641-4为四只止回阀。

图2为本实用新型的结构示意图；图示中，100为曳引机I，201为活塞杆I，202为活塞缸I，203为活塞A，204为活塞C，211为活塞杆II，212为活塞缸II，213为活塞B，214为活塞D，221为活塞缸III，222为活塞E，223为活塞G，231为活塞缸IV，232为活塞F，233为活塞H，301为接口A，302为接口B，303为接口C，304为接口D。

图3为本实用新型实施状态的结构示意图，其中3(a)为第一海水缸叠压、第二海水缸排放浓盐水；3(b)为第一海水缸排放浓盐水、第二海水缸叠压；图示中，110为曳引机II，6313-1为第一曳引活塞杆，6311-1为第一海水活塞缸，6312-1为第一海水活塞，6314-1为第一活塞杆，6313-2为第二曳引活塞杆，6311-2为第二海水活塞缸，6312-2为第二海水活塞，6314-2为第二活塞杆。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“I”、“II”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步地说明。

如图2所示，一种用于海水淡化能量回收装置中的曳引式组合柱塞阀，包括一个曳引机I 100、两根活塞杆、四组活塞缸和八只活塞，并设有四个接口。

活塞缸I 202与活塞缸III221位于同一侧的上下方，其二者共用一组活塞杆I201；活塞缸II 212与活塞缸IV231位于同一侧的上下方，其二者共用一组活塞杆II 211。

上下分布的活塞缸I 202与活塞缸III221、活塞缸II 212与活塞缸IV231分别位于曳引机I 100侧下方，每组活塞缸内设两组活塞，活塞缸I 202、活塞缸II 212、活塞缸III221、活塞缸IV231内设的活塞分别为活塞A203与活塞C204、活塞B213与活塞D214、活塞E222与活塞G223、活塞F232与活塞H233。

曳引机I 100的连接绳的两端分别连接活塞杆I 201和活塞杆II 211，活塞杆I201和活塞杆II 211通过曳引机I 100实现曳引升降，带动活塞A203与活塞C204、活塞B213与活塞D214、活塞E222与活塞G223、活塞F232与活塞H233分别在活塞缸I 202、活塞缸II212、活塞缸III221、活塞缸IV231内做线性往复运动。

每组活塞缸外设有一组接口，活塞缸I 202、活塞缸II 212、活塞缸III221、活塞缸IV231分别外设接口A301、接口B302、接口C303、接口D304，由对应的活塞控制接口的连通与闭合。四个接口可通过法兰盘与外部两个水压缸的四个接口连接，实现海水加压与能量回收。

当曳引机I100处于工作位I时，海水经活塞缸II 212中活塞B213(开状态)孔通过接口B302进入外接水压缸II，外接水压缸I中高压海水经活塞缸I202中活塞C204(开状态)孔通过接口A301进到外部反渗透膜中去；同时，高压盐水经活塞缸III221中活塞E222(开状态)孔通过接口C303进入外接水压缸I，外接水压缸II中泄压盐水经活塞缸IV231中活塞H233(开状态)孔通过接口D304排放。

当曳引机I100处于工作位II时，海水经活塞缸I202中活塞A301(开状态)孔通过接口A301进入外接水压缸I，外接水压缸II中高压海水经活塞缸II 212中活塞D214(开状态)孔通过接口B302进到外部反渗透中去；同时，高压盐水经活塞缸IV231中活塞F222(开状态)孔通过接口D304进入外接水压缸II，外接水压缸I中泄压盐水经活塞缸II 212中活塞G223(开状态)孔通过接口C303排放。

活塞A203与活塞B213、活塞C204与活塞D214、活塞E222与活塞F232、活塞G223与活塞H233在对应活塞缸内做线性往复运动时，逻辑上是“非”的关系。

具体实施中，组合柱塞阀不同于常规柱塞阀，其要求的耐腐蚀等级非常高，所以曳引式组合柱塞阀所有零部件全部采用双相不锈钢制造，且无焊接结构。

曳引机I 100为无齿轮曳引机，其与活塞缸I 202、活塞杆II 211的连接采用钢带或钢丝。

为了满足高频(24小时)持续运行，各根活塞杆的表面和各组活塞缸缸筒内孔均采用APS(等离子喷涂)氧化物陶瓷涂层，极大地提高了缸体的耐磨耐蚀能力。

此外，各组活塞缸缸体还采用了特殊的密封结构和密封材质，在保证海水缸密封性能、运行速度和频率的前提下，能有效适用于海水介质、有效刮除硬件上因海水介质而带来的结晶体及沉积物；同时密封材料还需满足FDA认证(食品级)要求，保证水质无污染，符合饮用级要求。

本实用新型的具体工作过程如图3所示，通过接口A301、接口B302、接口C303、接口D304与海水淡化的阀控能量回收装置连通，本实用新型以膜法海水淡化曳引推挽式一体化叠压装置为例进行说明。

膜法海水淡化曳引推挽式一体化叠压装置中的第一海水活塞6312-1两侧分别设置有第一活塞杆6314-1和第一曳引活塞杆6313-1，第二海水活塞6312-2两侧分别设置有活塞杆6314-2和第二曳引活塞杆6313-2，第一曳引活塞杆6313-1和第二曳引活塞杆6313-2通过无齿轮曳引机II110曳引升降；第一曳引活塞杆6313-1一侧的第一海水活塞缸6311-1、第一活塞杆6314-1一侧的第一海水活塞缸6311-1分别和曳引式组合柱塞阀的接口A301、接口C303连通；第二曳引活塞杆6313-2一侧的第一海水活塞缸6311-2、第二活塞杆6314-2一侧的第一海水活塞缸6311-2分别和曳引式组合柱塞阀的接口B302、接口D304连通。

如图3(a)所示，当曳引机II 110逆时针运行时，第一海水缸活塞6312-1由曳引力和由高压盐水通过曳引组合柱塞阀接口C303进入海水缸的压力能作用下向上运行；高压海水通过曳引组合柱塞阀接口A302与外部的反渗透膜组连通进行反渗透海水淡化。同时，第二海水缸活塞6312-2由自重力和由曳引组合柱塞阀接口B302进入的海水作用下向下运行；海水缸中的浓盐水经曳引组合柱塞阀接口D304泄放。

曳引机II 110减速停机换向时，曳引组合柱塞阀上的曳引机I 100反向运行，八只柱塞(柱塞A～H)进行逻辑“非”变位，如图3(b)所示。

如图3(b)所示，当曳引机II110逆时针运行时，第二海水缸活塞6312-2由曳引力和由高压盐水通过曳引组合柱塞阀接口D304进入海水缸的压力能作用下向上运行；高压海水通过曳引组合柱塞阀接口B302与外部的反渗透膜组连通进行反渗透海水淡化。同时，第一海水缸活塞6312-1由自重力和由曳引组合柱塞阀接口A301进入的海水作用下向下运行；海水缸中的浓盐水经曳引组合柱塞阀接口C303泄放。

曳引机II110处于特定工作位时，对应的水压缸通过接口A301(或接口B302)与高压盐水贯通，高压盐水将静压水传递给原海水，此支水压缸进行增压过程。同时，另外一支水压缸内，在原海水的推动下，泄压盐水通过接口D304(或接口C303)泄压盐水口排出。在水压缸端部设置感应器检测活塞6312-1与6312-2位置和速度，控制系统根据活塞到位信号驱动曳引机I100，实现组合柱塞阀工作位转换，从而使得水压缸交替实现增、泄压过程，保证增压海水供给的连续性。

以上所述仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种用于海水淡化能量回收装置中的曳引式组合柱塞阀，其特征在于：包括一个曳引机I、两根活塞杆、四组活塞缸和八只活塞，并设有四个接口；活塞缸I与活塞缸III位于同一侧的上下方，其二者共用一根活塞杆I；活塞缸II与活塞缸IV位于同一侧的上下方，其二者共用一根活塞杆II；所述活塞缸I与所述活塞缸III、所述活塞缸II与所述活塞缸IV分别位于所述曳引机I侧下方，每组所述活塞缸内设两组活塞，所述活塞缸I、所述活塞缸II、所述活塞缸III、所述活塞缸IV内设的活塞分别为活塞A与活塞C、活塞B与活塞D、活塞E与活塞G、活塞F与活塞H；所述曳引机I的连接绳的两端分别连接所述活塞杆I和所述活塞杆II；每组所述活塞缸外设有一组接口，所述活塞缸I、所述活塞缸II、所述活塞缸III、活塞缸IV分别外设接口A、接口B、接口C、接口D，四组接口可通过法兰盘与外部两个水压缸的四个接口连接，实现海水加压与能量回收。

2.根据权利要求1所述的一种用于海水淡化能量回收装置中的曳引式组合柱塞阀，其特征在于：所述活塞A与所述活塞B、所述活塞C与所述活塞D、所述活塞E与所述活塞F、所述活塞G与所述活塞H在对应所述活塞缸内做线性往复运动时，逻辑上是“非”的关系。

3.根据权利要求1所述的一种用于海水淡化能量回收装置中的曳引式组合柱塞阀，其特征在于：所述曳引式组合柱塞阀所有零部件全部采用双相不锈钢制造，且无焊接结构。

4.根据权利要求1所述的一种用于海水淡化能量回收装置中的曳引式组合柱塞阀，其特征在于：所述曳引机I为无齿轮曳引机，其与所述活塞缸I、所述活塞杆II的连接采用钢带或钢丝。

5.根据权利要求1所述的一种用于海水淡化能量回收装置中的曳引式组合柱塞阀，其特征在于：各根所述活塞杆的表面和各组所述活塞缸缸筒内孔均采用等离子喷涂氧化物陶瓷涂层。

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