[发明专利]少摩擦副海水淡化高压泵及能量回收一体化单元

说明书

本发明公开了少摩擦副海水淡化高压泵及能量回收一体化单元，包括海水液压泵和海水液压马达两部分，减少了传统斜盘式柱塞泵中的两对滑靴副。采用泵和马达在主轴转盘两侧布置的结构型式，泵端配流斜盘与低压海水入口、高压海水出口连通，马达端配流斜盘与低压浓盐水出口、高压浓盐水入口连通。工作时电机驱动液压泵吸入原料海水并增压，产生的高压海水经反渗透膜过滤变成高压浓盐水进入液压马达，完成能量回收过程后通过低压浓盐水出口排出。本发明克服了现有能量回收装置集成度低、摩擦副数量较多和盐/海水存在掺混等缺点，具有能量回收效率高、无掺混和工作寿命长等明显技术优势。

技术领域

本发明涉及一种少摩擦副海水淡化高压泵及能量回收一体化单元，可实现反渗透海水淡化系统中的海水增压及能量回收过程，属于流体传动与控制技术领域。

背景技术

随着淡水资源的日趋匮乏，利用海水淡化技术生产淡水逐渐成为全球范围内缓解水资源紧张形势的有效途径。海水淡化有超过二十余种方法，反渗透膜法是目前应用较多的方法之一。反渗透膜法通常又称为超过滤法，是一种膜分离淡化法，利用只允许溶剂通过、不允许溶质通过的半透膜过滤海水中的盐分，具有成本低、能耗低和产水质量高等优点。

在反渗透海水淡化过程中，由于产水率低、操作压力高，使得系统的整体能耗较大。高压泵所提供的压力能有50％以上都储存在经反渗透膜过滤的高压浓盐水中，采用能量回收技术来回收利用这部分压力能是降低系统能耗和提高运行效率的关键举措。

按照工作原理可将能量回收装置分为液力透平式、正位移式和液压泵 -马达式三种。液力透平式能量回收装置在工作时需要经过“压力能-机械能-压力能”两步转换，能量回收效率受限。正位移式能量回收装置能直接实现高压浓盐水和低压海水之间的能量传递，能量回收效率可达96％，已逐渐占据市场主流，但无法避免地存在浓盐水和低压海水掺混的技术缺陷。液压泵-马达式能量回收装置是近年在小型化和集成化海水淡化系统需求下出现的新产品，通过液压马达将压力能转换成机械能从而补偿电机的输出功率，具有集成度高、能量回收效率高和盐海水不掺混等优点。

中国专利(CN 107829896 A)公开了一种“流量可调柱塞式高压泵能量回收一体机”，该装置将柱塞式高压泵和柱塞式马达集成，优化了系统的结构组成，通过柱塞泵为反渗透系统提供压力能，柱塞马达回收高压浓盐水能量，从而实现高压泵和能量回收一体式功能。但该装置的柱塞式高压泵和马达分别包含了传统斜盘式柱塞泵/马达中的滑靴副、柱塞副、配流副、轴承副等摩擦副，且关键摩擦副采用工程塑料对不锈钢的软硬配对方案，存在摩擦副数量多、泄漏量大、耐污染性能差的问题，其能量回收效率和工作寿命存在局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种少摩擦副海水淡化高压泵及能量回收一体化单元，其改善了现有能量回收装置集成度低、摩擦副数量较多和盐/海水存在掺混等不足，具有良好的应用前景。

少摩擦副海水淡化高压泵及能量回收一体化单元，主轴通过泵端鼓形外齿和马达端鼓形外齿分别与泵端缸体和马达端缸体相连；前端盖、壳体和后端盖相连；泵端配流斜盘的平面安装在前端盖的端面上，泵端配流斜盘的斜面与泵端浮动衬板相连，泵端浮动衬板通过泵端连通套与泵端缸体柱塞套相连，泵端缸体柱塞套与泵端连杆柱塞相连；泵端连杆柱塞的小球头位于泵端缸体的柱塞孔中，泵端连杆柱塞的大球头与主轴转盘左侧的内球窝相连；泵端弹簧分别与泵端缸体和泵端卡环相连，在泵端弹簧压紧力作用下泵端浮动衬板贴紧泵端配流斜盘；主轴转盘右侧的内球窝与马达端连杆柱塞的大球头配合，马达端连杆柱塞的小球头位于马达端缸体的柱塞孔中；马达端连通套一端与马达端缸体柱塞套相连，马达端连通套另一端与马达端浮动衬板相连，马达端弹簧分别与马达端缸体和马达端卡环相连，马达端浮动衬板在马达端弹簧的压紧力作用下紧贴马达端配流斜盘，马达端配流斜盘安装在后端盖的端面上。

采用镜像对称结构形式，液压泵端上侧为低压海水入口，下侧为高压海水出口；液压马达端上侧为低压浓盐水出口，下侧为高压浓盐水入口。