CN2920374Y - 用于压力交换式能量回收装置的柱塞旋转式四位换向阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于压力交换式能量回收装置的柱塞旋转式四位换向阀，它包括阀体、柱塞旋转式阀杆，在所述的阀杆上沿其轴向方向开有四个通孔，所述的阀体上设置有四对开口，每对开口沿阀体径向设置，所述的阀杆能旋转，当阀体上端的一对出口或进口与阀杆上端的出口或进口通孔相连通时，阀体上端的一对进口或出口与阀杆上端的进口或出口通孔相隔断；与之对应，当阀体下端的一对进口或出口与阀杆下端的进口或出口通孔相连通时，阀体下端的一对出口或进口与阀杆下端的出口或进口通孔相隔断。本阀与现有的阀相比，结构简单，密封件少，运行可靠、简便，控制精确、高效、寿命长的优点。

Description

用于压力交换式能量回收装置的柱塞旋转式四位换向阀

技术领域

本实用新型涉及液体流动控制换向阀，尤其涉及用于压力交换式能量回收装置的柱塞旋转式四位换向阀。

背景技术

反渗透膜法海水淡化已在世界各国普遍采用，我国近几年已有很大发展，今后也将成为我国海水淡化工业的主流技术。

能量回收装置是反渗透海水淡化系统的关键设备之一，对大幅降低系统运行能耗和造水成本至关重要。能量回收装置按照工作原理可分为两类：水力透平式和正位移式。前者以美国PEI公司的HTC(Hydraulic TurboCharger)为代表，通常需要经过“压力能—轴功—压力能”两步转化过程，能量回收效率只有50％-75％。后者则以美国ERI公司的PX(PressureExchanger)为代表，只需经过“压力能—压力能”一步转化过程，能量回收效率高达90％-95％，成为国内外研究和推广的重点。

目前我国反渗透淡化工程所使用的能量回收装置以正位移式为主，无论大小，全部依赖进口。因此，研究和开发具有我国自主知识产权的能量回收技术和装置，对打破国外产品在国内市场的垄断地位，进一步降低淡化装置的设备投资，促进国内海水淡化产业的发展都具有重要意义。

压力交换式能量回收装置是正位移式能量回收装置的一种，阀是控制压力交换式能量回收装置运转的关键部件，阀控效果直接关系到运行的连续性、稳定性、精确性。液体流动控制用的阀主要有电磁阀和电动阀。电磁阀目前主要有两位两通电磁阀和两位三通电磁阀。前者虽然可满足液体流量的要求，但其在开通时，要求电磁阀的进口和出口间保证一定的压差，当电磁阀的出口压力大于进口压力一定值时，则电磁阀的关闭功能失效。另外该电磁阀当用来控制带压液体流动时，其瞬间的开通和关闭会导致较大的压力波动。无论是两位两通或是两位三通电磁阀，对于需要液体流动换向操作的场合，则往往需要多个并联操作使用，从而使过程操作复杂化；后者在气流控制方面应用较多，在控制带压液体方面，不但控制的流量较小，而且存在压力波动大的问题，难以满足大流量带压操作的场合。

海水或苦咸水淡化过程中，其浓盐水压力可通过采用压力交换式能量回收装置实现节能目的。其过程是一个集液体流量大、压差高，需不断往复换向开通和关闭的流动过程。因此，该能量回收装置采用的控制阀是一个关键技术，无法使用常规电磁阀和电动阀。

发明内容

本实用新型的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种用于压力交换式能量回收装置的柱塞旋转式四位换向阀。该阀相当四个简单阀的阀组，结构紧凑，用于控制液体不同流量和压力操作，操作简单、方便，控制精确、高效，寿命长。

本实用新型用于压力交换式能量回收装置的柱塞旋转式四位换向阀，它包括阀体、设置在所述阀体内的柱塞旋转式阀杆，在所述的阀杆上沿其轴向方向开有四个通孔，所述的中间的两个通孔的轴线方向彼此平行设置，所述的上、下端的两个通孔的轴线方向彼此平行设置，所述的中间的两个通孔的轴线方向与所述的上、下端的两个通孔的轴线方向彼此垂直设置，所述的阀体上设置有四对开口，每对开口沿阀体径向设置，所述的阀体上的每对开口和所述的阀杆上的每个通孔分别以进、出或出、进的次序沿阀体和阀杆的轴向方向交替设置，所述的阀杆能旋转，当阀体上端的一对出口或进口与阀杆上端的出口或进口通孔相连通时，阀体上端的一对进口或出口与阀杆上端的进口或出口通孔相隔断；与之对应，当阀体下端的一对进口或出口与阀杆下端的进口或出口通孔相连通时，阀体下端的一对出口或进口与阀杆下端的出口或进口通孔相隔断。

本实用新型阀与现有的柱塞式双位换向阀及电磁阀和电动阀相比，在任何时候该柱塞式四位换向阀门可精确控制一对低压海水进口、一对高压海水出口处于开启，另一对低压海水进口、一对高压海水出口处于关闭状态，因此该柱塞式四位换向阀在带压流动液体的能量回收装置中，控制高、低压液体的换向更简便、精确、高效。本实用新型有着结构简单，密封件少，运行可靠、简便，控制精确、高效、寿命长的优点。

附图说明

图1为本实用新型用于压力交换式能量回收装置的柱塞旋转式四位换向阀作为原料水海水阀组使用的结构示意图；

图2为本实用新型用于压力交换式能量回收装置的柱塞旋转式四位换向阀作为浓盐水阀组使用的结构示意图；

图3为本实用新型用于压力交换式能量回收装置时的工作状态I示意图；

图4为本实用新型用于压力交换式能量回收装置时的工作状态II示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型加以详细说明。

图1、图2分别为本实用新型用于压力交换式能量回收装置的柱塞旋转式四位换向阀(原料水海水阀组和浓盐水阀组)的结构示意图。两阀组结构相同以图1为例对本实用新型结构说明如下：它包括阀体1、设置在所述阀体内的柱塞旋转式阀杆2，在所述的阀杆上沿其轴向方向开有四个通孔，所述的中间的两个通孔6、8的轴线方向彼此平行设置，所述的上、下端的两个通孔4、10的轴线方向彼此平行设置，所述的中间的两个通孔6、8的轴线方向与所述的上、下端的两个通孔4、10的轴线方向彼此垂直设置，所述的阀体上设置有四对开口3、11，5、13，7、14，9、16，每对开口沿阀体径向设置，所述的阀体上的每对开口和所述的阀杆上的每个通孔分别以进、出或出、进的次序沿阀体和阀杆的轴向方向交替设置，所述的阀杆能旋转，当阀体上端的一对出口3、11与阀杆上端的出口通孔4相连通时，阀体上端的一对进口5、13与阀杆上端的进口通孔6相隔断；与之对应，当阀体下端的一对进口9、16与阀杆下端的进口通孔10相连通时，阀体下端的一对出口7、14与阀杆下端的出口通孔8相隔断；反之当阀体上端的一对出口3、11与阀杆上端的出口通孔4相隔断时，阀体上端的一对进口5、13与阀杆上端的进口通孔6相连通；与之对应，当阀体下端的一对进口9、16与阀杆下端的进口通孔10相隔断时，阀体下端的一对出口7、14与阀杆下端的出口通孔8相连通。

图3为本实用新型用于压力交换式能量回收装置时的工作状态I示意图，即液压缸33为低压海水进入，低压浓盐水排出；液压缸34为高压浓盐水进入，高压海水排出的工作状态。

如图1、2、3所示，当阀体1、17内导杆2、18按逆时针(或顺时针)方向旋转90°时，第一低压海水进口5、第一低压浓盐水出口21处于开启状态，第一高压海水出口3、第一高压浓盐水进口19处于关闭状态，即第一低压海水进口5经第一低压海水进口通孔6、进口13、进口12与液压缸33相通，第一低压浓盐水出口21通过第一低压浓盐水出口通孔22、出口29及出口28与液压缸33相通；而第一高压海水出口3、第一高压浓盐水进口19分别与液压缸33相阻断，因此低压海水将从第一低压海水进口5进入液压缸33，而液压缸33中的低压浓盐水将从第一低压浓盐水出口21排出，即液压缸33为低压海水进入，低压浓盐水排出的工作状态；同时第二高压海水出口7、第二高压浓盐水进口23处于开启状态，第二低压海水进口9、第二低压浓盐水出口25处于关闭状态，即第二高压海水出口7经第二高压海水出口通孔8、出口14、出口15与液压缸34相通，第二高压浓盐水进口23经第二高压浓盐水进口通孔24、出口30、出口31与液压缸34相通，而第二低压海水进口9、第二低压浓盐水出口25分别与液压缸34相阻断，因此浓盐水将从第二高压浓盐水进口23进入液压缸34，而高压海水从第二高压海水出口7排出，即液压缸34为高压浓盐水进入，高压海水排出的工作状态。

图4为本实用新型用于压力交换式能量回收装置时的工作状态II示意图，即液压缸33为高压浓盐水进入，高压海水排出；液压缸34为低压海水进入，低压浓盐水排出的工作状态。

如图1、2、4所示当阀体内导杆按逆时针(或顺时针)方向继续旋转90°，第一高压海水出口3、第一高压浓盐水进口19处于开启状态，第一低压海水进口5、第一低压浓盐水出口21处于关闭状态，即第一高压海水出口3经第一高压海水出口通孔4、出口11、出口12与液压缸33相通，第一高压浓盐水进口19经第一高压浓盐水进口通孔20、进口27、进口28与液压缸33相通；而第一低压海水进口5、第一低压浓盐水出口21分别与液压缸33相阻断，因此高压浓盐水从第一高压浓盐水进口19进入液压缸33，而此液压缸中的高压海水从第一高压海水出口3排出，即液压缸33为高压浓盐水进入，高压海水排出的工作状态；同时第二高压海水出口7、第二高压浓盐水进口23处于关闭状态，第二低压海水进口9、第二低压浓盐水出口25处于开启状态，即第二高压海水出口7、第二高压浓盐水进口23分别与液压缸34被阻断，而第二低压海水进口9经第二低压海水进口通孔10、进口16、进口15与液压缸34相通，第二低压浓盐水出口25经第二低压浓盐水出口通孔26、出口32、出口31与液压缸34相通，因此低压海水将从第二低压海水进口9进入液压缸34，而此液压缸中的低压浓盐水从第二低压浓盐水出口25排出，即液压缸34为低压海水进入，低压浓盐水排出的工作状态。

从图3和图4两个工作状态可知，能量回收装置在运行中存在增压和泄压两个过程，这两个过程在每一液压缸中都是交替进行的。由于该柱塞旋转式四位换向阀具有两对低压海水进口、两对高压海水出口、以及与液压缸相连的两进(出)口，当阀体内导杆按逆时针(或顺时针)旋转时，在任何时候都有一个液压缸处于高压状态，另一个液压缸处于低压状态。一个液压缸增压过程结束之前，另一个液压缸的增压过程已开始。从而保证了能量回收装置中两个液压缸增压过程的连续性，使能量回收装置得以连续稳定运行。

Claims (1)

1.用于压力交换式能量回收装置的柱塞旋转式四位换向阀，它包括阀体、设置在所述阀体内的柱塞旋转式阀杆，其特征在于：在所述的阀杆上沿其轴向方向开有四个通孔，所述的中间的两个通孔的轴线方向彼此平行设置，所述的上、下端的两个通孔的轴线方向彼此平行设置，所述的中间的两个通孔的轴线方向与所述的上、下端的两个通孔的轴线方向彼此垂直设置，所述的阀体上设置有四对开口，每对开口沿阀体径向设置，所述的阀体上的每对开口和所述的阀杆上的每个通孔分别以进、出或出、进的次序沿阀体和阀杆的轴向方向交替设置，所述的阀杆能旋转，当阀体上端的一对出口或进口与阀杆上端的出口或进口通孔相连通时，阀体上端的一对进口或出口与阀杆上端的进口或出口通孔相隔断；与之对应，当位于阀体下端的一对进口或出口与阀杆下端的进口或出口通孔相连通时，阀体下端的一对出口或进口与阀杆下端的出口或进口通孔相隔断。