[发明专利]一种基于全旋转阀的液体压力能回收装置

说明书

技术领域

本发明装置是一种可以高效回收高压液体剩余压力能的能量回收装置。该装置可以直接用于但不限于海水和苦咸水的反渗透淡化系统，回收高压液体如浓海水或浓咸水的压力能，从而降低反渗透海水淡化系统的能量消耗。

背景技术

在各种石油化工、海水淡化、动力等工业过程中，经常遇到高压液体压力能的回收利用问题。例如，合成氨工业，反渗透海水（或苦咸水）淡化系统，工业反渗透水处理系统，等等。

目前，国际上现有的压力能回收技术主要分为两大类：一类是基于液力透平（hydraulic turbine）技术的能量回收装置，通过透平将高压流体的压力能转化为轴功，再利用轴功驱动泵从而使流过泵的低压流体增压，实现“压力能-机械能-压力能”的转换。此类压力能回收装置由于在压力能回收过程中须经过两次能量转换，造成多余的能量损失，因此其回收压力能效率低下（回收率不超过80%）。另一类是基于正排量（positive displacement）原理的压力能回收装置，通过装置内部结构的合理设计而直接利用高压流体来增压低压流体，实现“压力能-压力能”的一次转换。因为此装置减少了能量中间转换的损失，能量回收效率很高（回收率在95%以上）。

第二类的正排量压力能回收装置是目前世界上工程实际中的主流技术。根据高压流体和低压流体的分隔情况可以分为两种结构形式的回收装置。第一种结构，高压流体与低压流体通过自由运动活塞进行分隔以避免两种流体的掺混，高压流体通过活塞的传递作用将压力传递给低压流体。例如，瑞士Calder公司的DWEER活塞式能量回收系统，德国SIEMAG公司的PES压力交换系统，德国KSB公司的SalTec’s DT压力交换器，等等。此类设备结构相对简单，流体混合率低，但设备不够紧凑、需要截止阀和伺服阀对高压流体与低压流体的流动方向进行精确控制。第二种结构，高压流体与低压流体直接接触，利用了液体的不可压缩特性实现压力能自高压流体向低压流体的传递，但须通过结构上的合理设计避免高低压流体的掺混。例如，美国RO换压器是2个伺服阀和2个惯性阀的高度集成，此设备同样对阀门的技术要求非常高；美国Energy Recovery Inc.公司设计制作的PX转子换压器是通过由很多根管子组成的转子高速（1500rpm）旋转以实现高压流体和低压流体之间的切换和压力能的交换，不需要截止阀和伺服阀，但结构复杂、密封困难、转子高速旋转（1500rpm）、工作噪音大。

发明内容

本发明提出一种新型的基于全旋转阀的液体压力能回收装置，以克服传统液体压力能-压力能回收系统中对阀门要求过于苛刻，阀门易于磨损，使用寿命短等困难，并将之应用于反渗透海水淡化系统中高效回收浓盐水的高压能量从而降低系统能耗。

本发明所述的基于全旋转阀的液体压力能回收装置包括全旋转阀A、全旋转阀B和与两个全旋转阀连接的管组。

所述的全旋转阀A和全旋转阀B均包括阀芯和阀壳。所述的阀芯包括实心轴1和在实心轴1上沿着轴线方向依次固定的两个与实心轴1同心的半圆柱体2。所述的两个半圆柱体2在实心轴1上的安装相位相差180°，在实心轴1的轴线方向有重叠区域。

阀壳的两端分别开有实心轴第1安装孔和实心轴第2安装孔，所述实心轴1放置在实心轴第1安装孔和实心轴第2安装孔上；所述阀壳为一个空心的圆柱形腔体，圆柱形腔体的半径与实心轴1的半径相同。沿阀壳的一条轴线上在两个半圆柱体分别所在的位置开有低压流体管第1连接孔5和低压流体管第2连接孔6，在任一状态下，由于半圆柱体2的封堵，低压流体管第1连接孔5和低压流体管第2连接孔6中有且仅有一孔与阀壳内的腔体联通；在两个半圆柱体2重叠区域的一条轴线上开有高压流体管连接孔7，高压流体管连接孔7的大小大于重叠区域，在任一状态下，液体均能经过高压流体管连接孔7进入到阀壳内的腔体中。在所述的两个半圆柱体2上均沿着周向开有凹槽，所述阀壳在凹槽所在的周向位置分别开有连接管组第1连接孔8和连接管组第2连接孔9。

全旋转阀A和全旋转阀B的初始连接相位相差180°，全旋转阀A的连接管组第2连接孔9和全旋转阀B的连接管组第1连接孔8通过第1管组11连通，全旋转阀A的连接管组第1连接孔8和全旋转阀B的连接管组第2连接孔9通过第2管组13连通。高压流体管连接孔7所在的轴线与连接管组第1连接孔8和连接管组第2连接孔9所在的轴线相差90°，高压流体管连接孔7所在的轴线与低压流体管第1连接孔5和低压流体管第2连接孔6所在的轴线相差180°。

所述的阀芯的实心轴1与电动机的输出轴相连，在电动机的带动下旋转。