KR20100045680A - Pressure energy recovery device driven by gear type rotary valve - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압력에너지 회수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 역삼투막을 이용하여 해수로부터 염분이 제거된 처리수와 농축수를 배출할 때 가압된 고압 농축수의 수압 동력을 회수하여 해수공급 펌프 구동에 활용하는 해수 담수화 시스템에 적용되는 것으로서 고압 농축수의 공급을 정밀하게 제어하는 기어형 회전밸브로 구동되는 압력에너지 회수장치에 관한 것이다. The present invention relates to a pressure energy recovery device, and more particularly, to recover the hydraulic power of the pressurized high-pressure concentrated water when discharged the treated water and the concentrated water from which salt is removed from the seawater using a reverse osmosis membrane to drive the seawater supply pump. As applied to the seawater desalination system utilized, the present invention relates to a pressure energy recovery device driven by a gear-type rotary valve that precisely controls the supply of high pressure concentrated water.
일반적으로 해수로부터 담수를 획득하기 위해서는 해수에 용존되어 있거나 부유하는 성분들을 용수 및 음용수 기준에 적합하도록 제거해야 한다. In general, to obtain fresh water from seawater, the dissolved or suspended components in seawater must be removed to meet the water and drinking water standards.
이러한, 해수담수화 방법에는 특수한 막을 이용하는 역삼투막법 및 전기투석법, 해수를 증기로 변화시켜서 담수화하는 증발법, 그 외에 냉동법, 태양열 이용법 등이 있다. Such seawater desalination methods include reverse osmosis membrane methods and electrodialysis methods using special membranes, evaporation methods of desalination by converting seawater into steam, and other methods such as freezing and solar heat.
지금까지 물질의 상변화를 이용한 증발법이 해수담수화에 많이 사용되고 있으나, 화석연료의 가격 상승과 고효율 저에너지 해수담수화장비의 개발로 인하여 최근에는 분리막을 이용한 역삼투법과 전기투석법이 해수담수화에 주로 사용되고 있다.Until now, the evaporation method using phase change of materials has been widely used for seawater desalination. However, due to the increase in the price of fossil fuel and the development of high efficiency low energy seawater desalination equipment, the reverse osmosis method and the electrodialysis method using membranes have been mainly used for seawater desalination. .
역삼투막법에 의한 해수담수화시설은 물에 용해되어 있는 이온성 물질은 거의 배제되고 순수한 물은 통과되는 반투막(멤브레인)을 이용하여 해수 중에 용해되어 있는 이온성 물질을 여과하는 것이다. In the seawater desalination plant by the reverse osmosis membrane method, the ionic substances dissolved in the water are filtered out by using a semi-permeable membrane (membrane) through which pure water passes.
해수에서 이온성 물질과 순수한 물을 분리시키기 위해서는 해수 삼투압 이상의 높은 압력에너지를 필요로 하는데 이때의 압력을 역삼투압이라 하며, 해수의 경우 염도에 따라 42~70bar정도의 높은 압력을 필요로 한다.In order to separate ionic substances and pure water from seawater, high pressure energy above seawater osmotic pressure is required. This pressure is called reverse osmosis, and seawater requires high pressure of 42 ~ 70bar depending on salinity.
도 1은 종래 기술에 따른 에너지 회수장치를 갖는 해수 담수화 시스템을 도시한 구성도이다.1 is a block diagram showing a seawater desalination system having an energy recovery apparatus according to the prior art.
도 1을 참조하면, 우선 바다로부터 해수를 유입하여 원수 저장조(1)에 해수를 저장한 후 전처리부(2)에서 모래 여과 등을 수행하여 탁도를 제거한다. Referring to FIG. 1, first, seawater is introduced from the sea to store seawater in a raw
전처리 수행된 해수는 공급수조(3)에 저장된 후 해수 공급용 저압 펌프(4)를 통해 공급된다.The pretreated seawater is transferred to the supply tank (3). After storage it is supplied via a
저압 펌프(4)를 통해 공급된 해수의 일부는 고압 펌프(5)에 의해 가압된 후 역삼투 모듈인 멤브레인(6)으로 공급된다. A portion of the seawater supplied through the
멤브레인(6)에 공급된 해수의 일부가 역삼투 현상에 의해 염분이 제거된 처리수로 배출되고, 나머지는 고압의 농축수로 에너지 회수장치(9)로 공급된다. Part of the seawater supplied to the
에너지 회수장치(9)는 멤브레인(6)을 통해 공급된 농축수에 의한 고압을 이용하여 저압 펌프(4)에 의해 공급되는 해수를 가압하여 멤브레인(6)에 제공함으로써, 저압펌프(4) 및 고압 펌프(5)의 용량을 작게 할 수 있거나, 저압펌프(4) 및 고 압 펌프(5)를 구동하는 전기모터의 동력을 작게 할 수 있는 효과가 있다. 이때, 멤브레인(6)에 제공되는 가압된 해수에 압력을 더하기 위한 부스터 펌프(8)가 추가 될 수 있다.The
여기서, 에너지 회수장치(9)는 각각 내부에 피스톤(911;911a,911b)이 구비된 한쌍의 동력회수 챔버(91;91a,91b)와, 동력회수 챔버(91)에 공급되는 해수의 단속을 위한 다수의 체크 밸브(94;94a,94b,94c,94d)와, 동력회수 챔버(91) 내부의 피스톤이 교호로 왕복 운동하도록 제어하기 위한 회전형 판밸브를 포함한다. Here, the
이러한 회전형 판밸브는 모터(934) 구동에 의해 회전형 판 밸브(933)가 회전하면서 제 1 동력회수 챔버(91a) 및 제 2 동력회수 챔버(91b)로의 농축수 공급 또는 배출을 선택적으로 단속한다. The rotary plate valve selectively interrupts supply or discharge of concentrated water to the first
이러한 에너지 회수장치는 멤브레인에서 처리된 농축수의 수압 동력을 회수하여 이용함으로써 저압펌프(4) 및 고압펌프(5)의 용량을 작게 할 수 있거나, 저압펌프(4) 및 고압펌프(5)를 구동하는 전기모터의 동력을 작게 할 수 있어 에너지 절약 효과가 있다. The energy recovery apparatus can reduce the capacity of the
그런데, 이러한 에너지 회수장치는 회전형 판밸브를 구동시키기 위하여 별도의 전동모터를 구비함으로써, 전동 모터 구동을 위한 전력을 소비하게 되는 단점이 있다.However, such an energy recovery device has a disadvantage in that a separate electric motor is provided to drive the rotary valve, thereby consuming power for driving the electric motor.
상기 배경 기술의 단점을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 기어형 회전밸브를 이용하여 농축수의 유입 및 배출을 단속하고, 기어형 회전밸브의 회전을 농축수 공급라인으로부터의 수압동력을 이용하여 제어함으로써 장치의 사이즈를 감소시키고, 고속 유체의 흐름 및 방향 전환 제어가 가능한 기어형 회전밸브로 구동되는 압력에너지 회수장치를 제공함에 있다. An object of the present invention for improving the disadvantages of the background art, by using the gear-type rotary valve to control the inflow and discharge of the concentrated water, the rotation of the gear-type rotary valve using the hydraulic power from the brine supply line The present invention provides a pressure energy recovery device driven by a gear-type rotary valve capable of reducing the size of the device by controlling the flow and controlling the flow and direction of the high speed fluid.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기어형 회전밸브로 구동되는 압력에너지 회수장치는 내부에 피스톤이 구비되는 다수의 동력회수 챔버와, 고압 농축수 공급관, 저압 농축수 배출관, 고압 해수 토출관을 포함하며, 역삼투 현상을 이용하여 해수로부터 염분이 제거된 처리수와 농축수를 배출하고 고압 농축수의 수압 동력을 회수하여 해수공급 펌프 구동에 활용하는 해수 담수화 장치의 에너지 회수장치에 있어서, 상기 농축수 공급관과 상기 농축수 배출관 사이에 구비되어 상기 각 동력회수 챔버로의 농축수 공급을 선택적으로 단속하는 기어형 회전밸브 블록과, 상기 기어형 회전밸브 블록을 제어하는 회전밸브 제어수단을 포함한다.Pressure energy recovery device driven by the gear-type rotary valve of the present invention for solving the above problems includes a plurality of power recovery chamber having a piston therein, high pressure concentrated water supply pipe, low pressure concentrated water discharge pipe, high pressure sea water discharge pipe In the energy recovery device of the seawater desalination apparatus to discharge the treated water and the concentrated water from which salt is removed from the seawater by using reverse osmosis, and to recover the hydraulic power of the high pressure concentrated water to drive the seawater supply pump. And a gear type rotary valve block disposed between a water supply pipe and the concentrated water discharge pipe to selectively control the supply of concentrated water to the respective power recovery chambers, and a rotary valve control means for controlling the gear type rotary valve block.
상기 기어형 회전밸브블록은 상기 고압 농축수 공급관에 연통되는 농축수 공급공과 상기 각 동력회수 챔버와 연통되는 챔버 연결공과 상기 저압 농축수 배출관에 연통되는 농축수 배출공이 형성된 제 1 블록과, 상기 제 1 블록의 일측을 폐쇄하며 소정 공간부가 형성되어 상기 제 1 블록과 상호 공급수 압력에 의해 정압 베 어링되는 제 2 블록과, 상기 제 2 블록의 공간부에 구비되는 회전을 통해 상기 각 동력회수 챔버로의 농축수 유입 및 배출을 선택적으로 단속하는 기어형 밸브를 포함한다. The gear-type rotary valve block may include a first block having a concentrated water supply hole communicating with the high pressure concentrated water supply pipe, a chamber connection hole communicating with each of the power recovery chambers, and a concentrated water discharge hole communicating with the low pressure concentrated water discharge pipe; Each of the power recovery chambers is formed by closing one side of the first block and forming a predetermined space portion, the second block being positively pressure-beared by the mutual supply water pressure with the first block, and the rotation provided in the space portion of the second block. And geared valves to selectively control the inflow and discharge of the brine into the furnace.
상기 기어형 밸브는 한쌍의 외접기어 밸브와 또는 내접기어 밸브, 또는 게로터 밸브 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다.The gear-type valve may be any one selected from a pair of external gear valves, internal gear valves, and gator valves.
또한, 상기 회전밸브 제어수단은 상기 농축수 공급관에서 분기되는 브렌치 라인과 상기 브렌치 라인을 통해 공급되는 고압농축수의 수압동력으로 기어형 밸브를 구동시키기 위해 제 2 블록의 일측을 관통하여 기어형 밸브에 연결 구비된 수압엑츄에이터로 구성될 수 있다.In addition, the rotary valve control means is a gear valve through the one side of the second block to drive the gear valve with the hydraulic power of the branch line branched from the concentrated water supply pipe and the high pressure concentrated water supplied through the branch line It can be composed of a hydraulic actuator provided connected to.
상기 수압엑츄에이터의 일측에는 상기 기어형 밸브의 회전을 제어하기 위한 비례제어밸브 또는 서보 밸브가 구비될 수 있다. One side of the hydraulic actuator may be provided with a proportional control valve or a servo valve for controlling the rotation of the gear-type valve.
상기 수압엑츄에이터의 일측에는 회전각도 측정 센서와 방향 전환 밸브가 더 구비될 수 있다. One side of the hydraulic actuator may be further provided with a rotation angle measuring sensor and the direction switching valve.
본 발명은 동력회수 챔버에 농축수를 공급하는 밸브를 기어형 회전밸브로 구성하고, 기어형 회전밸브의 구동을 임의의 각도에서 정지 가능하고 속도를 가변시킬 수 있는 수압엑츄에이터로 구성시키되, 수압엑츄에이터를 회수되는 농축수의 수압 동력을 이용하여 구동시킴으로써, 별도의 전동 모터를 이용하지 않아 전력 소모를 줄일 수 있으며 회전 속도 및 위치를 가변적으로 제어함으로써, 유체의 흐름방향을 빠르게 변환할 수 있는 이점이 있다. The present invention comprises a valve for supplying concentrated water to the power recovery chamber as a gear-type rotary valve, the hydraulic actuator which can stop the drive of the gear-type rotary valve at any angle and can change the speed, the hydraulic actuator By using the hydraulic power of the recovered concentrated water, the power consumption can be reduced by not using a separate electric motor, and by controlling the rotation speed and position variably, there is an advantage that can quickly change the flow direction of the fluid have.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기어형 회전밸브로 구동되는 압력에너지 회수장치 구성도이고, 도 3은 도 2의 기어형 회전밸브 블록 사시도이고, 도 4는 도 3의 전방 분해 사시도, 도 5는 도 3의 후방 분해 사시도로서, 본 발명은 역삼투 현상을 이용하여 해수로부터 염분이 제거된 처리수와 농축수를 배출하고 고압 농축수의 수압 동력을 회수하여 해수공급 펌프 구동에 활용하는 해수 담수화 장치의 기어형 회전밸브로 구동되는 압력에너지 회수장치에 관한 것이다.2 is a configuration diagram of a pressure energy recovery device driven by a gear type rotary valve according to a first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a perspective view of a gear type rotary valve block of FIG. 2, and FIG. 4 is a front exploded perspective view of FIG. 3. FIG. 5 is a rear exploded perspective view of FIG. 3, wherein the present invention discharges treated water and concentrated water from which salt is removed from seawater by using reverse osmosis and recovers hydraulic power of high-pressure concentrated water to drive a seawater supply pump. It relates to a pressure energy recovery device driven by a gear-type rotary valve of the seawater desalination apparatus.
여기서, 도 2의 도면 번호 중 상술한 도 1과 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 번호를 적용한다.Here, the same reference numerals apply to the same components as those of FIG. 1 described above among the reference numerals of FIG.
도 2를 참조하면 본 발명의 기어형 회전밸브로 구동되는 압력에너지 회수장치는, 다수의 동력회수 챔버(71), 고압 농축수 공급관(61), 저압 농축수 배출관(75), 고압 해수 토출관(51), 기어형 회전밸브 블록(73), 회전밸브 제어수단(74)을 포함한다. Referring to Figure 2, the pressure energy recovery device driven by the gear-type rotary valve of the present invention, a plurality of
동력회수 챔버(71)는 도면에 제 1 동력회수 챔버(71a)와 제 2 동력회수 챔버(71b)로 구성되게 도시하였으나, 이는 하나의 실시예일뿐 다수의 동력회수 챔버를 적용할 수 있다. Although the
각각의 동력회수 챔버(71;71a,71b))에는 각각 농축수가 유입 및 배출되는 농축수 포트(72a,72b)와, 농축수 포트(72a,72b)의 타측에 해수의 유입 및 토출이 이루어지는 해수 포트(72c,72d)가 각각 형성된다.Each of the
또한, 제 1 동력회수 챔버(71a)와 제 2 동력회수 챔버(71b)의 내부에는 피스 톤이 구비된다. In addition, a piston is provided inside the first
피스톤은 각 동력회수 챔버(71;71a,71b) 내에서 각각 구름 운동을 하는 볼 피스톤 또는 타원형의 피스톤이 이용될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 피스톤을 타원형 피스톤으로 도시하였으나 다른 다양한 실시 예를 통해 이외의 다른 형태 예를 들어 원통형 피스톤 등을 이용할 수 있다. The piston may be a ball piston or an elliptical piston which has a rolling motion in each of the
피스톤(711a,711b)은 피스톤 로드 없이 챔버 내에서 왕복 운동하는 형태로, 농축수와 해수의 혼합을 방지하는 역할과 농축수의 압력에 의해 유입된 해수에 압력을 전달하는 수단으로써의 역할을 하는 것으로서, 볼 피스톤은 챔버 내벽과 선 접촉하기 때문에 마찰 저항이 적다.Pistons 711a and 711b reciprocate in the chamber without a piston rod, which serves to prevent mixing of concentrated water and seawater, and serves as a means of transmitting pressure to the seawater introduced by the pressure of the concentrated water. As the ball piston is in linear contact with the chamber inner wall, there is little frictional resistance.
해수 포트(72c,72d)에는 각각 제 1 동력회수 챔버(71a)와 제 2 동력회수 챔버(71b)에 연결되어 저압 해수를 공급하는 저압 해수 공급관(41)과 제 1 동력회수 챔버(71a)와 제 2 동력회수 챔버(71b) 내의 피스톤(711;711a,711b) 구동 압력에 의해 저압 해수를 가압시켜 멤브레인에 부스트 펌프(8)를 통해 고압의 해수를 공급하는 고압 해수 토출관(51)을 갖는다.The low pressure
이때. 저압 해수 공급관(41)과 고압 해수 토출관(51)의 연결부에는 제 1 동력회수 챔버(71a)와 제 2 동력회수 챔버(71b)로의 저압 해수 공급 및 고압 해수 토출관(51)으로의 고압 해수 공급을 단속하기 위한 다수의 체크 밸브(76;76a,76b,76c,76d)가 구비될 수 있다.At this time. The low pressure seawater supply to the first
여기서, 다수의 체크 밸브(76;76a,76b,76c,76d)는 제 1 동력회수 챔버(71a)로의 저압 해수 공급을 위한 제 1 체크 밸브(76a)와, 제 1 동력회수 챔버(71a)에 의해 가압된 고압 해수의 고압 해수 토출관(51)으로 공급하기 단속하는 제 2 체크 밸브(76b)와, 제 2 동력회수 챔버(71b)에 의해 가압된 고압 해수의 고압 해수 토출관(51)으로 공급하기 단속하는 제 3 체크 밸브(76c), 및 제 2 동력회수 챔버(71b)로의 저압 해수 공급을 위한 제 4 체크 밸브(76d)로 구성된다.Here, the plurality of
그리고, 통상의 멤브레인(6)을 통해 염분이 제거되어 배출되는 처리수를 제외한 고압의 농축수가 공급되는 농축수 공급관(61)과, 제 1 동력회수 챔버(91a)와 상기 제 2 동력회수 챔버(91b)로부터의 농축수를 외부로 배출하는 농축수 배출관(75)을 갖는다. Then, the concentrated
본 발명의 특징적인 양상에 따라, 기어형 회전밸브 블록(73)은 각 동력회수 챔버(71;71a,71b)와 농축수 공급관(61) 및 상기 농축수 배출관(75) 사이에 구비되어 상기 각 동력회수 챔버로의 농축수 공급을 선택적으로 단속하는 것이다. According to a characteristic aspect of the present invention, the gear-type
이를 위하여, 기어형 회전밸브 블록(73)은 공급수 압력에 의해 상호 정압 베어링되는 제 1 블록(731)과 제 2 블록(732) 및 기어형 밸브(733)를 포함한다. To this end, the gear-type
제 1 블록(731)에는 고압 농축수 공급관(61)에 연통되는 농축수 공급공(P)과 각 동력회수 챔버와 연통되는 챔버 연결공(A1,B1)과 저압 농축수 배출관(75)에 연통되는 농축수 배출공(T1,T2,T3,T4)이 형성된다.The
더욱 상세하게는 농축수 공급공(P)은 제 1 블록(731)의 정 중앙에 형성된다.More specifically, the concentrated water supply hole P is formed at the center of the
그리고, 챔버 연결공(A1,B1)은 농축수 공급공(P) 양측에 각각 형성되는 제 1 챔버 연결공(A1)과 제 2 챔버 연결공(B1)으로 구성되어 각 동력회수 챔버(71;71a,71b)의 농축수 포트(72a,72b)와 연통된다. The chamber connection holes A1 and B1 may include a first chamber connection hole A1 and a second chamber connection hole B1 formed at both sides of the concentrated water supply hole P, respectively, for each
이때, 본 발명의 제 1 실시예는 동력회수 챔버(71;71a,71b)가 두 개 연결된 것으로 도시하였으나 챔버 연결공(A1,B1)은 그 이상으로 형성하고 동력회수 챔버(71;71a,71b)를 각 챔버 연결공(A1,B1)에 연결되는 둘 이상으로 할 수 있다. At this time, the first embodiment of the present invention is shown that two power recovery chambers (71; 71a, 71b) are connected, but the chamber connection holes (A1, B1) are formed in more than that and the power recovery chambers (71; 71a, 71b) ) May be two or more connected to each chamber connecting hole (A1, B1).
또한, 농축수 배출공(T1,T2,T3,T4)은 농축수 공급공(P)의 상하에 형성되는 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 농축수 배출공(T1,T2,T3,T4)으로 구성되고, 각 농축수 공급공(P)은 기어형회전밸브(733)을 통해 챔버 연결공(A1,B1)에 연결된다. In addition, the concentrated water discharge holes (T1, T2, T3, T4) are the first, second, third, fourth, concentrated water discharge holes (T1, T2, T3) formed above and below the concentrated water supply hole (P). , T4), and each concentrated water supply hole (P) is connected to the chamber connection holes (A1, B1) through a gear-type rotary valve (733).
제 2 블록(732)은 제 1 블록(731)의 일측을 폐쇄하고 소정 공간부(732a)가 형성되며 배출농축수의 압력에 의해 제 1 블록(731)과 정압 베어링 된다. The
그리고, 기어형 밸브(733)는 제 2 블록(732)의 공간부(732a)에 구비되어 회전을 통해 각 동력회수 챔버(71;71a,71b)로의 농축수 유입 및 배출을 선택적으로 단속하는 것으로서, 본 발명의 제 1 실시예에서는 기어형 밸브(733)를 타원형의 제 1 및 제 2 외접기어(733a,733b)로 구성하였다. In addition, the
그리고, 각 외접기어(733a,733b)의 양면 중심부에는 회전축(733c)이 형성되며, 이 회전축(733c)의 일측은 제 2 블록(732)의 관통 삽입되고 타측은 제 1 블록(731)에 관통 삽입된다. 이때, 회전축(733c) 둘레에는 농축수가 수용될 수 있도록 농축수 유로홈(734)이 형성된다.In addition, a
한편, 기어형 회전밸브 블록(73)은 회전밸브 제어수단(74)에 의해 제어되며, 회전밸브 제어수단(74)은 브렌치 라인(741)과 수압엑츄에이터(742)를 포함한다. On the other hand, the gear-type
브렌치 라인(741)은 농축수 공급관(61)에서 분기되어 고압의 농축수를 이송하고, 수압엑츄에이터(742)는 브렌치 라인(741)을 통해 공급되는 수압동력으로 구 동축(743)에 연결된 기어형 밸브(733)를 구동시키기 위하여 제 2 블록(732)의 일측을 관통하여 기어형 밸브(733)에 연결 구비된다.
즉, 수압엑츄에이터(742)에는 제 1 외접기어(733a)가 연결되므로 이를 회전시키면 각 챔버로의 농축수 유입 또는 배출이 선택적으로 단속된다. 이때, 본 발명의 제 1 실시예에서는 제 1 외접기어(733a)의 회전축(733c)을 수압엑츄에이터(742)의 구동축(743)에 연결시켰으나 다른 변형된 실시예를 통해 제 2 외접기어(733b)의 회전축을 수압엑츄에이터(742)의 구동축(743)에 연결할 수 있다.That is, since the first
여기서, 수압엑츄에이터(742)의 일측에는 수압엑츄에이터(742)의 회전수를 조절하여 기어형 밸브(733)의 회전을 제어하기 위한 비례제어밸브 또는 서보 밸브가 더 구비될 수 있다.Here, one side of the
그리고, 정밀한 회전의 폐루프제어를 위한 회전각도 측정 센서가 더 구비될 수 있으며, 방향 전환 밸브가 더 구비될 수 있다. In addition, a rotation angle measurement sensor for precisely closed loop control may be further provided, and a direction change valve may be further provided.
이에 따라, 수압엑츄에이터(742)는 기어형 밸브(733)를 단계별로 회전 속도 및 위치를 가변적으로 제어할 수 있고 방향 전환을 할 수 있다.Accordingly, the
도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기어형 회전 밸브의 작용을 설명하면 다음과 같다. Referring to Figure 2 to 5 will be described the operation of the gear-type rotary valve according to the first embodiment of the present invention.
우선, 브렌치 라인(741)을 통해 고압의 농축수가 공급되면 수압엑츄에이터(742)가 구동되어 제 1 외접기어(733a)가 회전하고, 제 1 외접기어(733a)의 회전에 연동하여 제 2 외접기어(733b)가 회전한다.First, when the concentrated water of high pressure is supplied through the
이에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이 제 1 챔버 연결공(A1)과 농축수 공급 공(P)이 제 1 외접기어(733a)의 농축수 유로홈(734)을 통해 유로가 형성되어 고압 농축수가 제 1 챔버 연결공(A1)을 통해 제 1 동력회수 챔버(71a)로 유입된다. Accordingly, as shown in FIG. 6, the first chamber connecting hole A1 and the concentrated water supply hole P are formed through the concentrated water flow path groove 734 of the first
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 동력회수 챔버(71a) 내부의 피스톤(711a)이 "A" 방향으로 이동하여 제 1 동력회수 챔버(71a) 내의 해수가 고압 압축되어 고압해수 토출관(51)으로 토출된다.Therefore, as shown in FIG. 7, the
그리고, 제 2 챔버 연결공(A2)과 제 2 및 제 4 농축수 배출공(T1,T2,T3,T4)이 제 2 외접기어(733b)의 농축수 유로홈(734)을 통해 유로가 형성됨에 따라, 저압 해수가 제 2 동력회수 챔버(71b) 내부로 유입되고 피스톤이 "B" 방향으로 이동하여 저압 농축수가 제 2 및 제 4 농축수 배출공(T1,T2,T3,T4)을 통해 배출된다.The second chamber connecting hole A2 and the second and fourth concentrated water discharge holes T1, T2, T3, and T4 are formed through the concentrated water flow path groove 734 of the second
이어서, 수압엑츄에이터(742)의 단계적인 구동에 의해 제 1 외접기어(733a)가 회전하면 도 8에 도시된 바와 같이 제 2 챔버 연결공(B1)과 농축수 공급공(P)이 제 2 외접기어(733b)의 농축수 유로홈(734)을 통해 유로가 형성되어 고압 농축수가 제 2 챔버 연결공(B1)을 통해 제 2 동력회수 챔버(71b)로 유입된다. Subsequently, when the first
따라서, 도 9에 도시된 바와 같이 제 2 동력회수 챔버(71b) 내부의 피스톤(711b)이 "A" 방향으로 이동하여 제 2 동력회수 챔버(71b) 내의 해수가 고압 압축되어 고압해수 토출관(51)으로 토출된다.Accordingly, as shown in FIG. 9, the
그리고, 제 1 챔버 연결공(A1)과 제 1 및 제 3 농축수 배출공(T1,T2,T3,T4)이 제 1 외접기어(733a)의 농축수 유로홈(734)을 통해 유로가 형성됨에 따라, 저압 해수가 제 1 동력회수 챔버(71a) 내부로 유입되고 피스톤(711a)이 "B" 방향으로 이동하여 저압 농축수가 제 1 및 제 3 농축수 배출공(T1,T2,T3,T4)을 통해 배출된다.The first chamber connecting hole A1 and the first and third concentrated water discharge holes T1, T2, T3, and T4 are formed through the concentrated water flow path groove 734 of the first
이와 같이 본 발명의 제 1 실시예는 별도의 농축수의 고압을 이용한 수압엑츄에이터 구동을 통해 기어형 밸브를 단계별로 회전시켜 각 동력회수 챔버로의 농축수 공급 및 배출을 선택적으로 단속함으로써, 전동 모터를 이용하지 않으므로 전력 소비를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.Thus, the first embodiment of the present invention by rotating the gear-type valve step by step through the hydraulic actuator drive using the high pressure of the separate concentrated water to selectively control the supply and discharge of the concentrated water to each power recovery chamber, the electric motor Since there is no use, there is an advantage that can reduce power consumption.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기어형 회전밸브 블록을 도시한 일측 분해 사시도이고, 도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기어형 회전밸브 블록을 도시한 타측 분해 사시도이며, 도 12는 도 11의 제 2 블록을 제외하고 바라본 정면도이다. FIG. 10 is an exploded perspective view of a gear type rotary valve block according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 11 is an exploded perspective view of the gear type rotary valve block according to a second embodiment of the present invention. FIG. 12 is a front view as illustrated except for the second block of FIG. 11.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 기어형 회전밸브 블록은 타원형의 제 1 블록(731)과, 제 1 블록(731)의 일측에 공급수 압력에 의해 정압 베어링 되는 제 2 블록(732) 및 기어형 밸브(733)를 포함한다. 10 to 12, the gear-type rotary valve block is an elliptical
여기서, 제 1 블록(731) 타측면에는 아령 형상의 농축수 홈(735)이 형성되고, 이 농축수 홈(735)의 중심에는 메인 농축수 공급공(Pm)이 형성되며, 메인 농축수 공급공(Pm) 양측에는 각각 방사형으로 배치되는 다수의 서브 농축수 공급공(Ps)이 형성된다. Here, the other side of the
그리고, 제 1 블록(731)의 농축수 홈(735) 둘레 양측에는 다수의 동력회수 챔버와 연통되는 챔버 연결공(A1~A9, B1~B9)이 형성 방사형으로 형성된다. In addition, chamber connection holes A1 to A9 and B1 to B9 communicating with the plurality of power recovery chambers are formed in both sides of the
또한, 제 1 블록(731)의 농축수 홈(735) 중심부 상하에는 각각 농축수 공급공(T1,T2)이 형성된다. Further, concentrated water supply holes T1 and T2 are formed in the upper and lower portions of the center of the
제 2 블록(732)은 제 1 블록(731)의 일측을 폐쇄하고 소정 공간부(732a)가 형성되며 공급수의 압력에 의해 제 1 블록(731)과 정압 베어링 된다. The
그리고, 기어형 밸브(733)는 제 2 블록(732)의 공간부(732a)에 구비되어 회전을 통해 각 동력회수 챔버(71;71a,71b)로의 농축수 유입 및 배출을 선택적으로 단속하는 것으로서, 원형의 제 1 및 제 2 외접기어(733b)로 구성된다. In addition, the
그리고, 각 원형 외접기어(733a,733b)의 양면 중심부에는 회전축(733c)이 형성되며, 이 회전축(733c)의 일측은 제 2 블록(732)에 관통 삽입되고 타측은 제 1 블록(731)에 관통 삽입된다. 이때, 회전축(733c) 둘레에는 농축수가 수용될 수 있도록 농축수 유로홈(734)이 형성된다.In addition, a
이와 같은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기어형 회전밸브 블록의 작용을 설명하면 다음과 같다. 이때, 작용 설명을 위해서 상술한 도 7 및 도 9를 참조하였으며 도 7 및 도 9의 제 1 동력회수 챔버는 본 발명의 제 2 실시예에서는 A1~A9 동력회수 챔버에 해당하고, 제 2 동력회수 챔버는 B1~B9 챔버 동력회수 챔버에 해당하는 것으로서 이를 참조하여 설명하도록 한다.Referring to the operation of the gear-type rotary valve block according to the second embodiment of the present invention as follows. In this case, the operation of the power recovery chamber of FIGS. 7 and 9 is described above with reference to FIGS. 7 and 9. In the second embodiment of the present invention, the first power recovery chamber corresponds to the power recovery chamber of A1 to A9 and the second power recovery chamber. The chamber corresponds to the power recovery chamber of the B1 ~ B9 chamber will be described with reference to this.
우선, 브렌치 라인(741)을 통해 고압의 농축수가 공급되면 수압엑츄에이터(742)가 구동되어 제 1 외접기어(733a)가 회전하고, 제 1 외접기어(733a)의 회전에 연동하여 제 2 외접기어(733b)가 회전한다.First, when the concentrated water of high pressure is supplied through the
이에 따라, 도 12에 도시된 바와 같이 A1~A9 챔버 연결공(A1~A9)과 농축수 공급공(P) 사이에 제 1 및 제 2 외접기어(733b)의 농축수 유로홈(734)을 통해 유로가 형성되어 고압 농축수가 A1~A9 챔버 연결공(A1~A9)을 통해 다수의 제 1 동력회수 챔버(71a)로 유입된다. Accordingly, as shown in FIG. 12, the concentrated water
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이 다수의 제 1 동력회수 챔버(71a) 내부의 피스톤(711a)이 "A" 방향으로 이동하여 제 1 동력회수 챔버(71a) 내의 해수가 고압 압축되어 고압해수 토출관(51)으로 토출된다.Therefore, as illustrated in FIG. 7, the
그리고, B1~B9 챔버 연결공(B1~B9)과 농축수 배출공(T1,T2,T3,T4) 사이에 각 원형 외접기어 외측의 공간부를 통해 유로가 형성됨에 따라, 저압 해수가 제 2 동력회수 챔버(71b) 내부로 유입되고 피스톤(711b)이 "B" 방향으로 이동하여 저압 농축수가 농축수 공급공(T1,T2)을 통해 배출된다.As the flow path is formed between the B1 to B9 chamber connecting holes B1 to B9 and the concentrated water discharge holes T1, T2, T3, and T4 through a space portion outside each circular external gear, the low pressure seawater is the second power source. The inside of the
이어서, 수압엑츄에이터(742)의 단계적인 구동에 의해 제 1 외접기어(733a)가 회전하면 도 13에 도시된 바와 같이 B1~B9 챔버 연결공(B1~B9)과 농축수 공급공(P) 사이에 제 1 및 제 2 외접기어(733b)의 농축수 유로홈(734)을 통해 유로가 형성되어 고압 농축수가 B1~B9 챔버 연결공(B1~B9)을 통해 제 2 동력회수 챔버(71b)로 유입된다. Subsequently, when the first
따라서, 도 9에 도시된 바와 같이 제 2 동력회수 챔버(71b) 내부의 피스톤(711b)이 "A" 방향으로 이동하여 제 2 동력회수 챔버(71b) 내의 해수가 고압 압축되어 고압해수 토출관(51)으로 토출된다.Accordingly, as shown in FIG. 9, the
그리고, A1~A9 챔버 연결공(A1~A9)과 농축수 공급공(T1,T2) 사이에 각 원형 외접기어 외측의 공간부를 통해 유로가 형성됨에 따라, 저압 해수가 제 1 동력회수 챔버(71a) 내부로 유입되고 피스톤이"B" 방향으로 이동하여 저압 농축수가 농축수 배출공(T1,T2)을 통해 배출된다.In addition, as the flow path is formed between the A1 to A9 chamber connecting holes A1 to A9 and the concentrated water supply holes T1 and T2 through a space portion outside the circular external gear, the low pressure seawater is the first power recovery chamber 71a. ) And the piston moves in the "B" direction, and the low pressure concentrated water is discharged through the brine discharge holes T1 and T2.
본 발명의 실시예들에서는 기어형 밸브로서 한 쌍의 타원형 또는 원형 외접 기어를 예시로 들었으나 다른 변형된 실시예를 통해 내접 기어 밸브 또는 게로터 밸브를 이용할 수 있으며, 이 경우 각 밸브 형상에 맞게 농축수 공급공, 농축수 배출공 및 챔버 연결공을 형성함이 바람직하다. In the embodiments of the present invention, a pair of elliptical or circular external gears are exemplified as geared valves, but other modified embodiments may use an internal gear valve or a rotor valve, and in this case, to suit each valve shape. It is preferable to form a brine feed hole, a brine drain hole and a chamber connection hole.
도 1은 종래 기술에 따른 에너지 회수장치를 갖는 해수 담수화 시스템을 도시한 구성도.1 is a block diagram showing a seawater desalination system having an energy recovery apparatus according to the prior art.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 에너지회수장치 장치 구성도.2 is a block diagram of an energy recovery apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 기어형 회전밸브 블록 사시도.3 is a perspective view of the gear type rotary valve block of FIG.
도 4는 도 3의 전방 분해 사시도.4 is a front exploded perspective view of FIG.
도 5는 도 3의 후방 분해 사시도.5 is a rear exploded perspective view of FIG. 3;
도 6 내지 도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 에너지 회수 장치 작용 설명도.6 to 9 are explanatory views of the operation of the energy recovery device according to the first embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기어형 회전밸브 블록을 도시한 일측 분해 사시도. 10 is an exploded perspective view of a side of a gear-type rotary valve block according to a second embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기어형 회전밸브 블록을 도시한 타측 분해 사시도.11 is another exploded perspective view showing a gear-type rotary valve block according to a second embodiment of the present invention.
도 12는 도 11의 제 2 블록을 제외하고 바라본 정면도.FIG. 12 is a front view as seen from the second block of FIG. 11;
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 원수 저장조 2 : 전처리부1: raw water storage tank 2: pretreatment unit
3 : 공급수조 3: supply water tank
4 : 저압 펌프 41 : 저압 해수 공급관4: low pressure pump 41: low pressure sea water supply pipe
5 : 고압 펌프 51 : 고압 해수 토출관5: high pressure pump 51: high pressure seawater discharge pipe
6 : 멤브레인 61 : 농축수 공급관 6: membrane 61: concentrated water supply pipe
7 : 에너지 회수장치7: energy recovery device
71 : 동력회수 챔버, 71a : 제 1 동력회수 챔버, 71b : 제 2 동력회수 챔버71: power recovery chamber, 71a: first power recovery chamber, 71b: second power recovery chamber
711 : 피스톤, 711a : 제 1 피스톤, 711b : 제 2 피스톤711: piston, 711a: first piston, 711b: second piston
72a,72b : 농축수 포트, 72c,72d : 해수 포트72a, 72b: concentrated water port, 72c, 72d: seawater port
73 : 기어형 회전밸브 블록 73: gear type rotary valve block
731 : 제 1 블록731: the first block
732 : 제 2 블록732: second block
733 : 기어형 밸브733: gear valve
733a : 제 1 외접기어733a: First external gear
733b : 제 2 외접기어733b: Second external gear
734 : 농축수 유로홈734: Concentrated Water Eurohome
735 : 농축수 홈735: concentrate home
74 : 회전밸브 제어수단74: rotary valve control means
741 : 브렌치 라인741: Branch Line
742 : 수압엑츄에이터742: Hydraulic Actuator
743 : 회전축743: axis of rotation
75 : 농축수 배출관75: concentrated water discharge pipe
76 : 체크밸브76: check valve
76a : 제 1 체크밸브, 74b : 제 2 체크밸브, 74c : 제 3 체크 밸브76a: 1st check valve, 74b: 2nd check valve, 74c: 3rd check valve
74d : 제 4 체크 밸브74d: fourth check valve
8 : 부스터 펌프 8: booster pump
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