[发明专利]一种滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器

说明书

本发明公开了一种滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器，转子将内腔分割成流体A腔室和流体B腔室两个腔室，流体A侧和流体B侧的缸体型线相互对称、且均由密封段I、进流段、中间段、出流段和密封段II依次连接而成，缸体型线和滑片数量匹配设计，滑片数量与缸体型线中间段所跨角度的乘积为2π，可减少相邻两个滑片之间的容腔因空间增大导致液体迅速降压所产生的能量损失，避免因液体被压缩所导致的设备无法稳定运转或破坏设备正常结构，保障设备的稳定高效运行，其结构简单易实现，可操作性强。

【技术领域】

本发明属于余压回收技术领域，涉及一种滑片式压力能交换器，具体涉及一种滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器。

【背景技术】

能源化工系统中存在大量可回收余压的高压流体，其压力能可通过压力能交换器传递给待增压的低压流体，实现余压能的回收再利用，显著降低工业系统的能耗和成本，有效解决余压能的浪费问题。

现有的如中国专利CN102865259A公开了一种压力交换器，该压力交换器采用高压流体直接接触并增压低压流体，以高、低压水流的切向冲击力作为转子转动的动力，通过转子和端盖的间隙配合控制泄漏。该装置单机处理量小，结构较为复杂，加工和安装精度要求高，存在较大的流体间掺混现象。

现有的如美国专利US745702公开了一种能量回收装置，由定子、转子、滑片组成，通过该装置实现一股流体增压另一股流体的过程。但单一的缸体型线使缸体与转子在缸体最小向径处为线接触(考虑缸体宽度)，泄漏难以控制，导致容积效率不高。同时，相邻两个滑片之间的容腔在经过长径处时体积先增大后减小，当空间增大时，容腔内液体迅速降压，甚至产生空化现象，导致流体能量的损失；当空间减小时，因液体为近似不可压缩性流体，会影响设备的稳定运转或破坏设备正常结构。

【发明内容】

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种结构设计合理、可操作性强的滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器，有效减小压力能传递过程中的能量损失，保障设备的稳定高效运行。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器，包括缸体、转子和滑片，转子置于缸体的内腔中，转子采用圆形型线，缸体采用类椭圆型线，转子将内腔分割成流体A腔室和流体B腔室两个腔室，转子上沿径向开有滑槽，滑槽内设置有滑片，流体A侧和流体B侧的缸体型线相互对称、且均由密封段I、进流段、中间段、出流段和密封段II依次连接而成，滑片数与中间段所跨角度的乘积为2π；流体A侧的进流段和出流段分别与流体A高压进口和流体A低压出口相连通，流体B侧的进流段和出流段分别与流体B低压进口和流体B高压出口相连通。

进一步，缸体型线的密封段I和密封段II型线相同，进流段和出流段型线相同，缸体型线三阶连续，光滑过渡。

进一步，缸体型线的密封段I和密封段II为圆形型线。

进一步，缸体型线的进流段和出流段为七次多项式曲线。

进一步，缸体型线的中间段为简谐型线。

进一步，在密封段I和密封段II处，转子与缸体内壁间设有微小间隙。

进一步，缸体型线的极径函数为：

其中，为方位角变量；θ₀、θ₁、θ₂和θ₃为方位角；R₁为缸体型线短半径；R₂为缸体型线长半径；a₀～a₁₅为上述方程组的待求方程系数，满足如下条件：