[发明专利]外转子式压力交换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转压力传递装置，其中外转子内的第一高压流体与第二低压流体液压连通并在流体之间传递压力而产生第二流体的高压排放流。更具体地说，本发明涉及一种旋转压力传递装置，采用中心定子不动，外转子旋转的方式。

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“压力能一轴功一压力能”两步转化过程，能量回收效率只有50％一75％。后者则以美国ERI公司的PX(PressureExchanger)为代表，只需经过“压力能一压力能”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。

在用于水脱盐工业中、特别是用于海水反渗透脱盐工业中的反渗透工艺中，使用压力交换器是众所周知的。例如，美国专利7,251,557中披露了一种旋转式正位移压力交换器。但是，本申请的申请人已经证实已有的旋转式正位移压力交换器价格昂贵，单机处理量小，加工难度高。

本发明的实施例寻求提供一种外转子式压力交换器，所述压力交换器能够克服或至少缓解先前提及的压力交换器的一个或多个缺陷。

发明内容

一种压力交换器，所述压力交换器用于从高压第一流体向低压第二流体传递压力能量以提供加压的第二流体，所述压力交换器包括：中心定子和围绕所述中心定子外回转的外转子；所述外转子类似圆环柱体，所述外转子具有不少于二个大体上沿轴向穿过所述外转子延伸的通道，所述通道在所述外转子内侧面一个末端处具有第一开口，在所述外转子内侧面另一个末端处具有第二开口，所述开口沿所述外转子的内侧面的长度方向彼此隔开；所述中心定子类似圆柱体，所述中心定子具有两个或更多个入口通路和两个或更多排放通路，所述入口通路在所述中心定子的外侧面有入口通路开口，所述排放通路在所述中心定子的外侧面有排放通路开口，所述通路开口布置成：所述外转子第一通道末端开口与一个所述中心定子上的入口通路开口对准时，所述通道另一末端开口还与所述定子上的排放通路开口对准，所述中心定子的所述入口通路开口和每个所述排放通路开口在运行期间通过所述外转子的内侧面与所述中心定子外侧面处的密封区域彼此持续密封。

由此，在所述外转子回转期间，在所述转子每转一圈期间，所述通道开口至少一次交替地与一个所述中心定子上的入口通路开口和相对的所述中心定子上的排放通路开口部分或完全对准，并然后与所述一 个中心定子上的排放通路开口和相对的所述中心定子上的入口通路开口部分或完全对准，从而给每个所述通道至少供应一次所述高压第一流体并至少排放一次加压的第二流体。

一种用于将压力能量从高压第一流体传递到低压第二流体以提供加压的第二流体的方法，所述方法包括以下步骤：

将类似圆环柱体的外转子可转动地安装在类似圆柱体的中心定子外，并具有至少两个通道，所述通道在位于所述外转子内侧面的开口之间大体上沿所述转子轴向穿过；将中心定子设置在所述外壳内，所述中心定子外侧面具有光滑表面区域，从而使所述中心定子的外侧面与所述外转子的内侧面接界并与所述内侧面滑动且密封地配合，所述中心定子具有在所述外侧面区域开口的多个入口通路和多个排放通路，将高压第一流体供应到一个中心定子上的所述入口通路，同时从所述相对端的所述中心定子上的所述对准的排放通路排放加压的第二流体，以及，使所述外转子围绕其轴线回转，因此所述转子每转一圈所述通道开口所述中心定子上的入口通路开口和所述中心定子上的排放通路开口部分或完全对准至少一次，由此由于每个通道充注和排放至少一次，所以转子每转一圈排放增加体积的加压的第二液体。

所述的压力交换器，其特征在于，所述中心定子固定不动，所述外转子围绕中心定子回转，采用侧面进水而非两端面进水方式，只要保证中心定子外侧面和外转子内侧面的匹配精度，对两端面垂直度无特殊要求，从而降低机械加工要求。

一方面外转子形式相对于内转子形式，可以增加驱动力矩。另一方面，回转直径直接影响机械加工难度，在相同回转直径情况下，由于外转子外部无约束，外转子可以做的更大，从而增加单机处理量。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的压力交换器的剖面视图；

图2是所述压力交换器的爆炸视图；