KR102012656B1 - Piston for Energy Recovery Device of Reverse Osmosis Desalination Systems - Google Patents

Piston for Energy Recovery Device of Reverse Osmosis Desalination Systems Download PDF

Info

Publication number
KR102012656B1
KR102012656B1 KR1020170103177A KR20170103177A KR102012656B1 KR 102012656 B1 KR102012656 B1 KR 102012656B1 KR 1020170103177 A KR1020170103177 A KR 1020170103177A KR 20170103177 A KR20170103177 A KR 20170103177A KR 102012656 B1 KR102012656 B1 KR 102012656B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
piston
reverse osmosis
recovery device
energy recovery
piston rod
Prior art date
Application number
KR1020170103177A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190018332A (en
Inventor
손동민
Original Assignee
주식회사 크로시스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 크로시스 filed Critical 주식회사 크로시스
Priority to KR1020170103177A priority Critical patent/KR102012656B1/en
Publication of KR20190018332A publication Critical patent/KR20190018332A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102012656B1 publication Critical patent/KR102012656B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/06—Energy recovery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/10—Energy recovery
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

본 발명은 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치용 피스톤에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치용 피스톤은 중앙 블록을 관통하는 피스톤 로드에 의해 서로 연결된 2개의 피스톤이 중앙블록에 의해 서로 분리되는 2개의 실린더 내면을 왕복 활주하면서 탈염모듈을 나오는 고압의 농축액이 가진 에너지를 회수하여 탈염처리될 염수에 전달하는 기능을 가지며, 분리 가능한 3개의 조각으로 이루어지고, 중앙 조각부의 원주면에 씰링재, 좌우 조각부의 원주면에 웨어링재가 각각 장착될 홈을 포함한다.
본 발명에 따른 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치용 피스톤은 스테인레스강(SUS316) 재질 실린더의 열팽창 여부에 관계없이 지속적인 활주 능력과 우수한 누수방지 성능을 가진다.The present invention relates to a piston for an energy recovery device of the reverse osmosis desalination system, wherein the piston for the energy recovery device of the reverse osmosis desalination system has two pistons connected to each other by a piston rod passing through a central block. It has the function of recovering the energy of the high pressure concentrated liquid exiting the desalination module while reciprocating the two inner cylinder surfaces separated and delivering it to the brine to be desalted, consisting of three separable pieces, and sealing material on the circumferential surface of the central engraving part. And, the circumferential surface of the left and right engraving portion includes a groove to be mounted, respectively.
The piston for the energy recovery device of the reverse osmosis desalination system according to the present invention has a continuous sliding ability and excellent leakage preventing performance regardless of the thermal expansion of the stainless steel (SUS316) cylinder.

Description

역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치용 피스톤{Piston for Energy Recovery Device of Reverse Osmosis Desalination Systems}Piston for Energy Recovery Device of Reverse Osmosis Desalination Systems

본 발명은 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치용 피스톤에 관한 것으로서 보다 상세하게는 에너지 회수장치 본체 내부의 피스톤 형상 및 재질 개선에 관한 것이다.The present invention relates to a piston for an energy recovery device of a reverse osmosis desalination system, and more particularly, to an improvement in the shape and material of a piston inside an energy recovery device main body.

도 1 및 도 2는 에너지 회수장치가 설치된 역삼투법 탈염시스템의 유체 흐름도를 설명하는 도면으로서, 에너지 회수장치가 설치된 역삼투법 탈염시스템는 중앙블록 (209)에 의해 서로 분리되는 2개의 실린더(206, 207)에 왕복활주 가능하게 수용되고 상기 중앙 블록(209)을 관통하는 피스톤 로드(205)에 의해 서로 연결된 2개의 피스톤(203, 204)을 가지는 에너지 회수장치(208)와, 탈염모듈(215)과, 탈염모듈(215)을 에너지 회수장치의 2개의 실린더(206, 207)에 교대로 연결시켜 주는 컨트롤 밸브(214)와, 탈염모듈(215)에 역삼투압을 제공하기 위한 고압펌프(225)와, 탈염처리될 염수(201)의 전처리부(202)를 포함하여 이루어진다.1 and 2 illustrate a fluid flow diagram of a reverse osmosis desalination system in which an energy recovery device is installed. The reverse osmosis desalination system in which an energy recovery device is installed includes two cylinders 206 and 207 separated from each other by a central block 209. An energy recovery device 208 having two pistons 203 and 204 reciprocally received and connected to each other by a piston rod 205 passing through the central block 209, a desalination module 215, and desalination A control valve 214 for alternately connecting the module 215 to the two cylinders 206 and 207 of the energy recovery device, a high pressure pump 225 for providing reverse osmosis to the desalination module 215, and desalination It comprises a pretreatment unit 202 of the brine 201 to be treated.

역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 2개의 작업조건을 가진다.The energy recovery apparatus of the reverse osmosis desalination system has two working conditions as shown in FIGS. 1 and 2.

즉, 도 1에 나타낸 작동상태 1에서는 전처리부(202)에서 전처리된 염수(Q100)가 체크밸브(213)를 통해 실린더(207)의 피스톤 로드 있는 쪽(218')에 유입되고, 탈염모듈(215)로부터 고압의 농축액(P300,Q300)이 컨트롤 밸브(214)를 통해 실린더(206)의 피스톤 로드 없는 쪽(217)에 유입되어 피스톤(203, 204)을 오른쪽으로 가압·이동시키면, 농축액의 에너지를 회수한 염수(Q100)가 같은 실린더(206)의 피스톤 로드 있는 쪽(217')에서 체크밸브(210)을 통해 고압라인(220) 쪽으로 압입되어 고압펌프(225)를 나오는 고압의 탈염처리될 염수(QW)에 합류되어 탈염모듈(215)로 보내어진다. That is, in the operating state 1 shown in FIG. 1, the brine Q100 pretreated in the pretreatment unit 202 flows into the piston rod side 218 ′ of the cylinder 207 through the check valve 213, and the desalination module ( When the high pressure concentrates P300 and Q300 flow from the 215 into the piston rod free side 217 of the cylinder 206 through the control valve 214 and pressurize and move the pistons 203 and 204 to the right, The high pressure desalination treatment of the recovered brine (Q100) is pressurized toward the high pressure line 220 through the check valve 210 from the piston rod side 217 'of the same cylinder 206 and exits the high pressure pump 225. Joined with the brine (QW) to be sent to the desalination module (215).

동시에 에너지 회수에 이용된 농축액은 실린더(207)의 피스톤 로드 없는 쪽(218)에서 나와 농축액 수집기(226)로 배출된다.At the same time, the concentrate used for energy recovery exits the piston rodless side 218 of the cylinder 207 and is discharged to the concentrate collector 226.

한편, 탈염모듈(215)에 압입된 염수(QW+Q100)는 역삼투막(216)을 투과하여 탈염처리된 생산물(Q200)로서 얻어지고, 역삼투막(216)을 투과하지 못하고 탈염모듈(215)을 나오는 탈염농축액(P300,Q300)은 탈염모듈(215)에 들어가는 염수(QW+Q100)의 압력과 거의 대등한 압력을 보유한 채로 컨트롤 밸브(214)를 통해 실린더(206)의 피스톤 로드 없는 쪽(217)에 유입되어 피스톤(203, 204)을 더욱 오른쪽으로 이동시켜 같은 실린더(206)의 피스톤 로드 있는 쪽(217')으로부터 염수를 고압라인(220)에 압입시키는 에너지원으로서 활용된다(즉, 탈염농축액의 에너지가 염수에 회수된다). Meanwhile, the brine (QW + Q100) press-fitted to the desalination module 215 is obtained as the desalted product Q200 through the reverse osmosis membrane 216, and does not penetrate the reverse osmosis membrane 216 and exits the desalination module 215. The desalination concentrates P300 and Q300 are piston rodless side 217 of the cylinder 206 through the control valve 214 while maintaining a pressure nearly equal to the pressure of the brine (QW + Q100) entering the desalination module 215. Flows to the right and moves the pistons 203 and 204 further to the right, and is utilized as an energy source for injecting the brine into the high pressure line 220 from the piston rod side 217 'of the same cylinder 206 (i.e., desalted concentrate) Energy is recovered in the brine).

작동상태 1에서 피스톤(203, 204)이 그 이동거리의 마지막 지점에 도달하여 피스톤(203)이 중앙 블록(209)에 인접하면 컨트롤 밸브(214)의 작동상태가 스위칭되어 도 2의 작동상태 2로 변경된다. In operation state 1, when the piston 203, 204 reaches the last point of its travel distance and the piston 203 is adjacent to the center block 209, the operation state of the control valve 214 is switched to operate state 2 of FIG. Is changed to

작동상태 2에서는 전처리부(202)에서 전처리된 염수(Q100)가 체크밸브(212)를 통해 실린더(206)의 피스톤 로드 있는 쪽(217')에 유입되고, 탈염모듈(215)로부터 고압의 농축액(P300,Q300)이 컨트롤 밸브(214)를 통해 실린더(207)의 피스톤 로드 없는 쪽(218)에 유입되어 피스톤(203,204)을 왼쪽으로 가압·이동시키면, 농축액의 에너지를 회수한 염수(Q100)가 같은 실린더(207)의 피스톤 로드 있는 쪽(218')에서 체크밸브 (211)을 통해 고압라인(220) 쪽으로 압입되어 고압펌프(225)를 나오는 고압의 탈염처리될 염수(QW)에 합류되어 탈염모듈(215)로 보내어진다. In operation state 2, the brine Q100 pretreated by the pretreatment unit 202 flows into the piston rod side 217 ′ of the cylinder 206 through the check valve 212, and concentrates the high pressure liquid from the desalination module 215. When P300 and Q300 flow into the piston rodless side 218 of the cylinder 207 through the control valve 214 and pressurize and move the pistons 203 and 204 to the left, the brine Q100 recovers the energy of the concentrated liquid. Is pressurized into the high pressure line 220 through the check valve 211 from the piston rod side 218 'of the same cylinder 207, and joins the high-pressure desalted salt water QW exiting the high pressure pump 225. It is sent to the desalination module (215).

동시에 에너지 회수에 이용된 농축액은 실린더(206)의 피스톤 로드 없는 쪽(217)에서 나와 농축액 수집기(226)로 배출된다. At the same time, the concentrate used for energy recovery exits the piston rodless side 217 of the cylinder 206 and is discharged to the concentrate collector 226.

작동상태 1과 마찬가지로 탈염모듈(215)에 압입된 염수(QW+Q100)는 역삼투막 (216)을 투과하여 탈염처리된 생산물(Q200)로서 얻어지고, 역삼투막(216)을 투과하지 못하고 탈염모듈(215)를 나오는 탈염농축액(P300,Q300)은 탈염모듈(215)에 들어가는 염수(QW+Q100)의 압력과 거의 대등한 압력을 보유한 채로 컨트롤 밸브(214)를 통해 실린더(207)의 피스톤 로드 없는 쪽(218)에 유입되어 피스톤(203, 204)를 더욱 왼쪽으로 이동시켜 같은 실린더(207)의 피스톤 로드 있는 쪽(218')로부터 염수를 고압라인 (220)에 압입시키는 에너지원으로서 활용된다.As in the operating state 1, the brine (QW + Q100) press-fitted to the desalination module 215 is obtained as the desalted product Q200 through the reverse osmosis membrane 216, and does not penetrate the reverse osmosis membrane 216, but does not penetrate the desalination module 215. Desalination concentrate (P300, Q300) exiting the () is the piston rod-free side of the cylinder 207 through the control valve 214 with a pressure almost equal to the pressure of the brine (QW + Q100) entering the desalination module 215 218 is introduced to move the pistons 203 and 204 further to the left, and is utilized as an energy source for injecting the brine into the high pressure line 220 from the piston rod side 218 'of the same cylinder 207.

작동상태 2에서 피스톤(203, 204)이 그 이동거리의 마지막 지점에 도달하여 피스톤(204)이 중앙 블록(209)에 인접하면 컨트롤 밸브(214)의 작동상태가 스위칭되어 다시 도 1의 작동상태 1로 변경되면서 작업 사이클이 반복된다.In operation state 2, when the pistons 203 and 204 reach the last point of their travel distance and the piston 204 is adjacent to the center block 209, the operating state of the control valve 214 is switched and the operating state of FIG. Changed to 1, the work cycle is repeated.

이와 같이 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치는 중앙 블록을 관통하는 피스톤 로드에 의해 서로 연결된 2개의 피스톤이 중앙블록에 의해 서로 분리되는 2개의 실린더 내면을 왕복활주하면서 탈염모듈을 나오는 고압의 농축액이 가진 에너지를 회수하여 탈염처리될 염수에 전달하는 역할을 한다.In this way, the energy recovery device of the reverse osmosis desalination system has the energy of the high pressure concentrate exiting the desalination module while reciprocating the two inner surfaces of the two cylinders connected to each other by the piston rod passing through the central block. It recovers and delivers to the brine to be desalted.

종래기술에 의한 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치는 해수의 부식성을 감안하여 실린더는 스테인레스강(SUS316)을 사용하고, 피스톤은 도 3과 같이 아세탈 수지로 이루어지는 일체형 몸체의 주면 중간부에 고무오링을 삽입하여 사용하고 있는데, 일정시간 운전 후 피스톤의 활주가 중지되는 현상이 발생하는 문제점을 안고 있다.The energy recovery device of the reverse osmosis desalination system according to the prior art is made of stainless steel (SUS316) in consideration of the corrosion of sea water, the piston is inserted in the middle of the main surface of the body integral body made of acetal resin as shown in Figure 3 It has a problem that the sliding of the piston stops after a certain time operation occurs.

이 현상은 실린더의 재질로서 스테인레스강(SUS316)을 사용함에 기인한 것으로, 스테인레스강(SUS316)은 일정한 열팽창계수를 가지고 있어 운전이 진행됨에 따라 내부 마찰에 의해 수온이 상승하고 그에 따라 실린더가 팽창하게 됨으로써 실린더 내부의 피스톤을 압박하게 되고, 피스톤과 실린더 간의 마찰이 더욱 커지면서 수온은 계속 증가하게 되며 이에 따라 실린더 또한 팽창하게 되어 종국에는 피스톤이 실린더 내부에 완전히 고착되어 활주를 중지하게 되는 것이다.This phenomenon is due to the use of stainless steel (SUS316) as the material of the cylinder. Stainless steel (SUS316) has a constant coefficient of thermal expansion, and as the operation proceeds, the water temperature rises due to internal friction, causing the cylinder to expand accordingly. As a result, the piston in the cylinder is pressed, and the friction between the piston and the cylinder increases, the water temperature continues to increase, and thus the cylinder also expands, and eventually the piston is completely stuck inside the cylinder to stop the slide.

또한, 종래기술에 의한 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치용 피스톤은 고무오링이 삽입되는 홈의 간극이 고무오링에 비해 넓어 피스톤의 왕복운동시 고무오링이 고정되지 못하여 실린더 내벽과 협착되는 팽출현상(Extrusion)이 발생함으로써 고무오링이 파손 및 마모되면서(도 3의 원으로 둘러싸인 부분)실린더 내벽을 더럽히고 고무오링의 수명도 단축되어 자주 교체해야 하는 문제점을 안고 있다.In addition, the piston for the energy recovery device of the reverse osmosis desalination system according to the prior art has a wider gap between the grooves into which the rubber o-rings are inserted compared to the rubber o-rings, so that the rubber o-rings are not fixed during the reciprocating movement of the pistons and are swelled with the cylinder inner wall As the rubber O-ring is broken and worn (part surrounded by the circle of FIG. 3), the cylinder inner wall is dirty and the life of the rubber O-ring is also shortened.

1. 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1309870(2013. 9. 9. 등록)1. Registered Republic of Korea Patent Publication No. 10-1309870 (September 9, 2013) 2. 대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2017-0004630(2017. 1. 11. 공개)2. Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0004630 (published Jan. 11, 2017)

본 발명은 종래기술에 의한 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치를 구성하는 실린더의 재질에 의해 발생하는 상기 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 실린더의 열팽창 여부에 관계없이 왕복활주 운동을 지속할 수 있는 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치용 피스톤을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems caused by the material of the cylinder constituting the energy recovery device of the reverse osmosis desalination system according to the prior art, the object of the present invention is to perform a reciprocating slide motion irrespective of the thermal expansion of the cylinder It is to provide a piston for an energy recovery device of a sustainable reverse osmosis desalination system.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 중앙 블록을 관통하는 피스톤 로드에 의해 서로 연결된 2개의 피스톤이 중앙블록에 의해 서로 분리되는 2개의 실린더 내면을 왕복활주하면서 탈염모듈을 나오는 고압의 농축액이 가진 에너지를 회수하여 탈염처리될 염수에 전달하는 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치용 피스톤에 있어서, 상기 피스톤은 분리 가능한 3개의 조각으로 이루어지고, 중앙 조각부의 원주면에 씰링재, 좌우 조각부의 원주면에 웨어링재가 각각 장착될 홈을 포함하는 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치용 피스톤을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, the energy of the high pressure concentrated liquid exiting the desalination module while reciprocating the inner surface of the two cylinders are separated from each other by the central block two pistons connected to each other by a piston rod passing through the central block In the piston for the energy recovery device of the reverse osmosis desalination system for recovering and delivering to the brine to be desalted, the piston consists of three separable pieces, the sealing material on the circumferential surface of the central engraving portion, the wear material on the circumferential surface of the left and right engravings Provided is a piston for an energy recovery device for a reverse osmosis desalination system, each comprising a groove to be mounted.

여기서 상기 씰링재로는 고무오링이, 상기 웨어링재로는 테프론-구리 함침 씰이 각각 장착된다.Here, the rubber O-ring is mounted as the sealing material, and the Teflon-copper impregnated seal is mounted as the wear material.

여기서 상기 좌우 조각부의 웨어링재가 장착될 홈에는 상기 웨어링재와 원주면 사이에 고무오링이 추가로 장착된다.Here, the rubber o-ring is additionally installed between the wear ring member and the circumferential surface in the groove to which the wear ring member of the left and right engravings is mounted.

여기서 상기 웨어링재는 테프론-브론즈 씰로서 씰의 전체 중량에 대하여 테프론에 함침된 브론즈의 중량 조성비가 40~50%이다.Here, the wear ring material is a Teflon-bronze seal, and the weight composition ratio of bronze impregnated in Teflon is 40 to 50% based on the total weight of the seal.

여기서 상기 중앙 조각부는, 상기 중앙 조각부와 상기 좌우 조각부와의 접촉계면을 통해 해수가 침입하는 것을 방지하기 위한 오링홈을 추가로 포함한다.Here, the central engraving portion further includes an O-ring groove for preventing seawater from entering through the contact interface between the central engraving portion and the left and right engraving portions.

또한, 여기서 상기 중앙 조각부는, 피스톤과 피스톤 로드와의 접촉계면을 통해 해수가 침입하는 것을 방지하기 위한 오링홈을 추가로 포함한다.In addition, the central engraving portion further includes an O-ring groove for preventing seawater from entering through the contact interface between the piston and the piston rod.

본 발명은 실린더의 열팽창 여부에 관계없이 지속적인 활주 능력과 우수한 누수방지 성능을 가지는 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치용 피스톤을 제공하는 효과를 가진다.The present invention has the effect of providing a piston for the energy recovery device of the reverse osmosis desalination system having a continuous sliding ability and excellent leakage preventing performance regardless of the thermal expansion of the cylinder.

도 1은 역삼투법 탈염시스템의 유체 흐름도로서 에너지 회수장치의 작동상태 1을 나타내는 도면이다.
도 2는 역삼투법 탈염시스템의 유체 흐름도로서 에너지 회수장치의 작동상태 2를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래기술에 의한 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치용 피스톤에 대한 실물사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따라 웨어링과 씰의 역할을 분리한 형태의 피스톤에 대한 실물사진이다.
도 5, 도 6은 도 4의 피스톤에 대한 현장적용결과를 나타내는 실물사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따라 피스톤 원주면의 대부분의 면적에 테프론-구리 함침 씰을 적용한 피스톤에 대한 실물사진이다.
도 8은 본 발명의 실시예 3에 따라 3개의 조각부로 분리하여 제작된 피스톤의 실물사진이다.
도 9는 본 발명의 실시예 3에 따른 피스톤의 중앙 조각부와 좌우 조각부와의 접촉계면을 통해 해수가 침입하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 10은 피스톤과 피스톤 로드와의 접촉계면을 통해 해수가 침입하는 모습을 화살표로 나타낸 도면이다.
도 11, 도 12는 각각 본 발명의 실시예 3에 따른 피스톤의 분리 및 결합 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예 3에 따른 피스톤의 좌우 조각부의 원주면에 웨어링재로서 테프론-구리 함침 씰이 장착되고, 중앙 조각부의 원주면에 씰링재로서 고무오링이 장착된 모습을 나타내는 실물사진이다.
도 14는 본 발명의 실시예 3에 따른 피스톤이 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치에 장착되어 있는 모습을 나타내는 발췌 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a flow chart of a reverse osmosis desalination system showing an operating state 1 of an energy recovery device.
FIG. 2 is a flow chart of a reverse osmosis desalination system showing an operating state 2 of an energy recovery device.
3 is a real picture of the piston for the energy recovery device of the reverse osmosis desalination system according to the prior art.
Figure 4 is a real picture of the piston of the form separating the role of the wear ring and the seal according to the first embodiment of the present invention.
5 and 6 are real pictures showing the results of the application of the piston of FIG.
FIG. 7 is a real photograph of a piston to which a Teflon-copper impregnated seal is applied to most of the area of the piston circumferential surface according to Embodiment 2 of the present invention. FIG.
8 is a real picture of a piston manufactured by separating the three pieces according to the third embodiment of the present invention.
9 is a view showing a seawater intrusion through the contact interface between the central engraving and left and right engraving of the piston according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view showing an arrow showing seawater invading through a contact interface between a piston and a piston rod.
11 and 12 are respectively a perspective view of the separation and coupling of the piston according to the third embodiment of the present invention.
13 is a real picture showing the Teflon-copper impregnated seal as a wear ring on the circumferential surfaces of the left and right engravings of the piston according to the third embodiment of the present invention, and the rubber O-ring as a sealing material on the circumferential surface of the central engraving. .
14 is a cross-sectional view showing the state that the piston according to the third embodiment of the present invention is mounted on the energy recovery device of the reverse osmosis desalination system.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어 종래기술과 구조가 동일한 구성요소에 대해서는 종래 구성요소의 도면부호를 병용한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described specific details for the practice of the invention. In the following description of the present invention, the same reference numerals are used for the same components as those in the prior art.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in describing the present invention, when it is determined that the subject matter of the present invention may be unnecessarily obscured as matters obvious to those skilled in the art with respect to related known functions, the detailed description thereof will be omitted.

[[ 실시예Example 1] One]

본 발명자는 종래기술에 의한 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치용 피스톤이 안고있는 상기 문제점을 해결하기 위하여 일반 유압실린더의 구조를 연구분석한 결과, 도 4와 같이 실린더 내벽과의 접촉을 방지하는 웨어링(Wear ring)과 누수를 막는 씰(Seal)의 역할을 분리하도록 피스톤의 구조를 변경해 보았다.The present inventors have analyzed the structure of the general hydraulic cylinder to solve the above problems with the piston for the energy recovery device of the reverse osmosis desalination system according to the prior art, as a result of the wear ring to prevent contact with the inner wall of the cylinder ( The piston structure was modified to separate the wear ring and the role of the seal to prevent leakage.

그러나 일반 유압실린더에서는 피스톤의 왕복운동에 윤활제가 사용되나 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치는 윤활제로써 해수를 이용해야 함으로 금속재질의 웨어링을 사용할 수 없어 해수에 견딜 수 있는 비금속재질의 웨어링을 사용하였으나 비금속재질의 웨어링은 실린더 내부의 고압을 견디지 못하였다. However, in general hydraulic cylinders, lubrication is used for the reciprocating movement of the piston, but the energy recovery device of the reverse osmosis desalination system uses sea water as a lubricant, so it is not possible to use metal wear rings. The wear ring of the material could not withstand the high pressure inside the cylinder.

즉, 도 5와 같이 웨어링은 고압에서 압착되어 기능을 발휘하지 못한 것으로 나타났고, 피스톤과 실린더 내벽이 접촉하여 도 6에 나타낸 바와 같이 실린더 내벽에 스크래치를 무수히 발생시켰다.That is, as shown in FIG. 5, the wear ring was pressed at high pressure and did not exhibit a function. As shown in FIG. 6, the piston and the inner wall of the cylinder contacted each other to generate scratches on the inner wall of the cylinder.

[[ 실시예Example 2] 2]

실시예 1에서 피스톤의 활주운동에 방해만 될 뿐 별로 이점이 없는 것으로 확인된 비금속 재질의 웨어링을 제외하고, 도 7과 같이 피스톤 원주면의 대부분의 면적에 테프론-구리 함침 씰을 장착하여 실린더 내벽과의 접촉면적을 넓힌 피스톤을 현장에 적용해보았다.Except for the non-metallic wear ring which was found to be only a hindrance to the sliding motion of the piston in Example 1, the inner wall of the cylinder by mounting a Teflon-copper impregnated seal on most of the piston circumferential surface as shown in FIG. A piston with a larger contact area was applied to the site.

면적을 넓힌 테프론-구리 함침 씰을 사용했을 경우 활주 능력은 비약적으로 증가하였으나 표면적이 큰 만큼 수온증가에 따른 열팽창도 커서 실린더와 피스톤이 꽉 물리게 되어 작동을 중지하였다. When the Teflon-copper impregnated seal was used, the sliding capacity increased drastically, but due to the large surface area, the thermal expansion caused by the increase in water temperature caused the cylinder and piston to become stuck.

최대 정밀가공 0.05mm 단위로 테프론-구리 함침 씰의 외경을 깎아내면서 작업을 하였으나 0.05mm를 더 깎아내었을 때에는 챔버(피스톤이 왕복운동을 할 때 피스톤에 의해 나누어지는 실린더 내부 챔버) 간에 누수가 발생하여 씰링 역할을 하지 못하였다.While cutting the outer diameter of the Teflon-copper impregnated seal in the unit of maximum precision machining 0.05mm, when 0.05mm is further cut off, leakage occurs between the chambers (in-cylinder chamber divided by the piston when the piston reciprocates). It did not play a sealing role.

[[ 실시예Example 3] 3]

연구개발의 처음 단계로 돌아가 활주 시 피스톤과 실린더 내벽과의 접촉을 방지할 웨어링 부분과 피스톤이 왕복운동을 할 때 피스톤에 의해 나누어지는 실린더 내부 챔버 간의 누수를 방지할 씰링 부분을 다시 분리하여, 씰링 부분으로 초기의 고무오링을 선택하였고 웨어링 부분으로 실시예 2의 테프론-구리 함침 씰을 사용하였다.  Returning to the initial stage of research and development, the sealing ring is separated again to prevent contact between the piston and the inner wall of the cylinder during the slide and the sealing portion to prevent leakage between the chamber inside the cylinder divided by the piston when the piston reciprocates. The initial rubber O-ring was selected as part and the Teflon-copper impregnated seal of Example 2 was used as the wearing part.

테프론-구리 함침 씰은 좀 더 정확하게 테프론-브론즈 씰로서, 씰의 전체 중량에 대하여 테프론에 함침된 브론즈(청동: 구리-주석계의 합금)의 중량 조성비가 40~50%인 것을 사용하였다.Teflon-copper impregnated seals are more precisely Teflon-bronze seals in which the weight composition ratio of bronze (bronze: copper-tin-based alloy) impregnated in Teflon is used based on the total weight of the seal.

실시예 2에서 확인된 테프론-구리 함침 씰의 면적증가에 따른 문제점 및 테프론-구리 함침 씰이 강도가 높아 일체형 피스톤에 장착되기 어려운 점을 고려하여, 도 8과 같이 피스톤을 3개의 조각으로 분리하고, 각 조각부는 서로 연통하는 동심홀을 구비하도록 제작하였다.In consideration of the problems caused by the increase in the area of the Teflon-copper impregnated seal and the Teflon-copper impregnated seal confirmed in Example 2 is difficult to be mounted on the integral piston, as shown in FIG. 8, the piston is divided into three pieces. , Each sculpture was made to have concentric holes in communication with each other.

도 8에 의하면 본 발명의 실시예 3에 따른 피스톤은 좌우 조각부의 원주면에 웨어링재로서 테프론-구리 함침 씰이 장착될 홈(310)과, 중앙 조각부의 원주면에 씰링재로서 고무오링이 장착될 홈(320)을 구비한다.According to FIG. 8, the piston according to the third embodiment of the present invention has a groove 310 on which the Teflon-copper impregnated seal is to be mounted as a wear ring on the circumferential surfaces of the left and right engravings, and a rubber O-ring as the sealing material on the circumferential surface of the central sculpture. The groove 320 is provided.

또한, 본 발명의 실시예 3에 따른 피스톤은 중앙 조각부와 좌우 조각부와의 접촉계면을 통해 해수가 침입하는 것을 방지하기 위한 오링홈(330)과, 피스톤 로드와의 접촉계면을 통해 해수가 침입하는 것을 방지하기 위한 오링홈(340)을 추가로 포함한다.In addition, the piston according to the third embodiment of the present invention is an O-ring groove 330 for preventing seawater from entering through the contact interface between the central engraving and left and right engraving, and the seawater through the contact interface with the piston rod It further includes an O-ring groove 340 to prevent intrusion.

도 9는 본 발명의 실시예 3에 따른 피스톤의 중앙 조각부와 좌우 조각부와의 접촉계면을 통해 해수가 침입하는 모습을, 도 10은 피스톤과 피스톤 로드와의 접촉계면을 통해 해수가 침입하는 모습을 화살표로 각각 나타낸 것이다.9 is a view in which seawater intrudes through the contact interface between the central engraving portion and the left and right engravings of the piston according to the third embodiment of the present invention, Figure 10 is a seawater intrusion through the contact interface between the piston and the piston rod Each figure is represented by an arrow.

도 11, 도 12는 각각 본 발명의 실시예 3에 따른 피스톤의 분리 및 결합 사시도이다.11 and 12 are respectively a perspective view of the separation and coupling of the piston according to the third embodiment of the present invention.

도 13은 본 발명의 실시예 3에 따른 피스톤의 좌우 조각부의 원주면에 웨어링재로서 테프론-구리 함침 씰이 장착되고, 중앙 조각부의 원주면에 씰링재로서 고무오링이 장착된 모습을 나타내는 실물사진이다.13 is a real picture showing the Teflon-copper impregnated seal as a wear ring on the circumferential surfaces of the left and right engravings of the piston according to the third embodiment of the present invention, and the rubber O-ring as a sealing material on the circumferential surface of the central engraving. .

본 발명의 실시예 3에 따른 피스톤은 도 14와 같이 피스톤 로드(Piston Rod) - 피스톤(3조각) - 피스톤 로드 플러그(Piston Rod Plug) 순으로 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치에 장착되며, 피스톤 로드 플러그(Piston Rod Plug)는 피스톤 로드(Piston Rod)와 결합하면서 3조각의 피스톤을 단단히 고정한다.The piston according to the third embodiment of the present invention is mounted on the energy recovery device of the reverse osmosis desalination system in the order of piston rod-piston (3 pieces)-piston rod plug as shown in FIG. The plug (Piston Rod Plug) is firmly fixed to the three-piece piston in combination with the piston rod (Piston Rod).

피스톤 로드(Piston Rod)와 피스톤 로드 플러그(Piston Rod Plug)는 나사 산이 가공되어 있어 나사결합에 의해 서로 고정된다. 또한, 피스톤 로드(Piston Rod)는 무게를 줄이기 위하여 내부가 비어 있다.The piston rod and the piston rod plug are threaded and fixed to each other by screwing. In addition, the piston rod (Piston Rod) is empty inside to reduce the weight.

본 발명의 실시예 3에 따른 피스톤을 현장 적용한 결과, 테프론-구리 함침 씰도 수온이 변하면 수축과 팽창하는 성질이 일부 있는 것을 확인하여, 테프론-구리 함침 씰이 장착될 홈(310)의 원주면과 테프론-구리 함침 씰 사이에 수축 가능한 고무오링을 추가로 장착(고무오링 위에 테프론-구리 함침 씰이 얹어지도록 장착)함으로써, 스테인레스강(SUS316) 재질 실린더의 열팽창에 따른 피스톤의 활주 중지 및 누수를 모두 성공적으로 해결하였다.As a result of field application of the piston according to Embodiment 3 of the present invention, the Teflon-copper impregnated seal also confirmed that there is some shrinkage and expansion property when the water temperature is changed, and the circumferential surface of the groove 310 to which the Teflon-copper impregnated seal is to be mounted. By attaching a retractable rubber o-ring between the and Teflon-copper impregnated seals (with the Teflon-copper impregnated seals on top of the rubber o-ring), the sliding stop and leakage of the piston due to the thermal expansion of the stainless steel (SUS316) cylinder All solved successfully.

본 발명의 보호범위가 앞에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 구성에 대한 자명한 변경이나 치환에 의해 본 발명의 보호범위가 제한될 수 없음도 첨언한다The scope of protection of the present invention is not limited to the description and the expression of the embodiments explicitly described above, and the scope of protection of the present invention is not limited by the obvious change or substitution of the technical configuration of the present invention.

201 : 염수
202 : 염수 전처리부
203, 204 : 피스톤
205 : 피스톤 로드
206, 207 : 실린더
208 : 에너지 회수장치
209 : 중앙 블록
210, 211, 212, 213 : 체크밸브
214 : 컨트롤 밸브
215 : 탈염모듈
216 : 역삼투막
217 : 실린더 206의 샤프트 없는 쪽(피스톤 203의 상류측 챔버)
217': 실린더 206의 샤프트 있는 쪽(피스톤 203의 하류측 챔버)
218 : 실린더 207의 샤프트 없는 쪽(피스톤 204의 상류측 챔버)
218': 실린더 207의 샤프트 있는 쪽(피스톤 204의 하류측 챔버)
219 : 탈염생산물 라인
220 : 고압라인
221, 222 : 농축액 라인
223 : 염수공급 라인
225 : 고압펌프
226 : 농축액 수집기
310 : 테프론-구리 함침 씰이 장착될 홈
320: 고무오링이 장착될 홈
330, 340 : 해수가 침입하는 것을 방지하기 위한 오링홈201: brine
202: brine pretreatment unit
203, 204: Piston
205: Piston Rod
206, 207: cylinder
208: energy recovery device
209: center block
210, 211, 212, 213: check valve
214: control valve
215 desalination module
216 reverse osmosis membrane
217: shaftless side of cylinder 206 (upstream chamber of piston 203)
217 ': shaft side of cylinder 206 (downstream chamber of piston 203)
218: shaftless side of cylinder 207 (upstream chamber of piston 204)
218 ': shaft side of cylinder 207 (downstream chamber of piston 204)
219: desalination product line
220: high pressure line
221, 222: Concentrate Line
223: Brine Supply Line
225: high pressure pump
226: Concentrate Collector
310: groove to be equipped with Teflon-copper impregnation seal
320: groove to be mounted rubber o-ring
330, 340: O-ring grooves to prevent sea water from invading

Claims (6)

중앙 블록을 관통하는 피스톤 로드에 의해 서로 연결된 2개의 피스톤이 중앙블록에 의해 서로 분리되는 2개의 실린더 내면을 왕복활주하면서 탈염모듈을 나오는 고압의 농축액이 가진 에너지를 회수하여 탈염처리될 염수에 전달하는 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치용 피스톤으로,
상기 피스톤은 분리 가능한 3개의 조각으로 이루어지고, 각 조각부는 서로 연통하는 동심홀을 가지며, 중앙 조각부의 원주면에 씰링재, 좌우 조각부의 원주면에 웨어링재가 각각 장착될 홈을 포함하고, 상기 씰링재로서 고무오링이, 상기 웨어링재로서 테프론-구리 함침 씰이 각각 장착되며,
상기 좌우 조각부의 웨어링재가 장착될 홈에는 상기 웨어링재와 원주면 사이에 고무오링이 추가로 장착되고,
상기 피스톤은 피스톤 로드 - 피스톤(3조각) - 피스톤 로드 플러그 순으로 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치에 장착되고, 상기 피스톤 로드 플러그는 상기 피스톤 로드와 결합하면서 상기 3조각의 피스톤을 단단히 고정하고,
상기 피스톤 로드와 상기 피스톤 로드 플러그는 나사 산이 가공되어 있어 나사결합에 의해 서로 고정되는 역삼투법 탈염시스템의 에너지 회수장치용 피스톤.The two pistons connected to each other by the piston rod penetrating the center block reciprocate the two cylinder inner surfaces separated from each other by the central block, recovering the energy of the high-pressure concentrate exiting the desalination module and delivering it to the brine to be desalted. Piston for energy recovery device of reverse osmosis desalination system,
The piston is composed of three detachable pieces, each piece has concentric holes in communication with each other, and includes a sealing material on the circumferential surface of the central engraving portion, a groove on which the wear material is mounted on the circumferential surfaces of the left and right engraving portions, respectively, Rubber O-rings are each equipped with a Teflon-copper impregnated seal as the wear ring material,
A rubber O-ring is additionally installed between the wear ring member and the circumferential surface in the groove to which the wear ring member of the left and right engraving parts is mounted.
The piston is mounted to the energy recovery device of the reverse osmosis desalting system in the order of piston rod-piston (three pieces)-piston rod plug, the piston rod plug is firmly fixed to the three pieces of piston while engaging with the piston rod,
The piston rod and the piston rod plug is a piston for the energy recovery device of the reverse osmosis desalination system is fixed to each other by a screw thread is processed. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020170103177A 2017-08-14 2017-08-14 Piston for Energy Recovery Device of Reverse Osmosis Desalination Systems KR102012656B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170103177A KR102012656B1 (en) 2017-08-14 2017-08-14 Piston for Energy Recovery Device of Reverse Osmosis Desalination Systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170103177A KR102012656B1 (en) 2017-08-14 2017-08-14 Piston for Energy Recovery Device of Reverse Osmosis Desalination Systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190018332A KR20190018332A (en) 2019-02-22
KR102012656B1 true KR102012656B1 (en) 2019-08-21

Family

ID=65584726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170103177A KR102012656B1 (en) 2017-08-14 2017-08-14 Piston for Energy Recovery Device of Reverse Osmosis Desalination Systems

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102012656B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102663395B1 (en) 2019-02-18 2024-05-08 현대모비스 주식회사 Polyarylene sulfide resin composition for automobile head lamp component and automobile head lamp component manufactured using the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200306664Y1 (en) * 2002-11-07 2003-03-11 송승규 Hydraulic cylinder piston
KR101309870B1 (en) * 2012-10-15 2013-09-16 주식회사 크로시스 Reverse osmosis desalination apparatus with improved energy recovering process
KR101540949B1 (en) * 2011-06-03 2015-07-31 에스엠씨 가부시키 가이샤 Piston assembly, fluid pressure cylinder, method for manufacturing piston assembly

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101780201B1 (en) 2015-07-03 2017-09-21 주식회사 크로시스 Control Valve in Reverse Osmosis Desalination Apparatus with Energy Recovering Unit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200306664Y1 (en) * 2002-11-07 2003-03-11 송승규 Hydraulic cylinder piston
KR101540949B1 (en) * 2011-06-03 2015-07-31 에스엠씨 가부시키 가이샤 Piston assembly, fluid pressure cylinder, method for manufacturing piston assembly
KR101309870B1 (en) * 2012-10-15 2013-09-16 주식회사 크로시스 Reverse osmosis desalination apparatus with improved energy recovering process

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190018332A (en) 2019-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10502207B2 (en) Gasketless high pressure connection
US9188116B2 (en) High pressure pump
WO2006025886A3 (en) Low-friction reciprocating pump
GB2087036A (en) Sealing and centering piston/cylinder pumps
CA2667900A1 (en) Method and apparatus for sealing an ultrahigh-pressure fluid system
KR102012656B1 (en) Piston for Energy Recovery Device of Reverse Osmosis Desalination Systems
JP2004520551A (en) Annular sealing device
US5111736A (en) Vented static seal assembly
US7661935B2 (en) High pressure pump
US6769695B2 (en) Back-up rings for high pressure seals, packing assembly, and pumps incorporating same
KR20200015569A (en) Hydraulic piston with valve to accommodate cooling and lubrication seal
JPH0343681A (en) Pumping device and its seal assembly
US4026562A (en) Seals
CN201090428Y (en) Reciprocating high-pressure plunger pump sealing device
RU2568021C1 (en) Suction valve of axial plunger hydraulic pump
KR20170004630A (en) Control Valve in Reverse Osmosis Desalination Apparatus with Improved Energy Recovering Process
CN104358667A (en) High-pressure cylinder
US11839854B2 (en) Reverse osmosis unit
RU2119596C1 (en) Pressure booster
CN221221405U (en) Sealing element
CN212642973U (en) Shock-resistant valve assembly
RU168512U1 (en) GASKET SEAL ELEMENT
KR20240117585A (en) Water-lubricated high-pressure pump using cloud support
RU33196U1 (en) Piston rod stem seal
RU2211967C2 (en) Double-acting combined hydraulic cylinder

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant