專利名稱：一種液體余壓能量回收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及流體系統(tǒng)中的壓力能量回收裝置。
背景技術(shù)：
液體余壓能量回收裝置有多種形式，結(jié)構(gòu)上繁簡差別很大，效率差別較大，按照工 作原理可分為二大類水力渦輪式能量回收裝置和功交換式能量回收裝置。水力渦輪式能量回收裝置，能量的轉(zhuǎn)換過程為壓力能——機械能(軸功)—— 壓力能。即以機械能作為流體能量傳遞的中間環(huán)節(jié)，故又稱為機械能中介式技術(shù)，于70 年代末期、80年代初期進入市場，典型裝置類型有逆轉(zhuǎn)泵型(FrancisPump)、佩爾頓型 (Pehonffheel)葉輪和水力透平(Turbo Charger)等，該能回收技術(shù)由于受到能量多次轉(zhuǎn)換 的影響，雖技術(shù)比較成熟，但能量回收效率只有30-70%。功交換式能量回收裝置，能量的轉(zhuǎn)換過程為壓力能——壓力能。它使高低壓流體 直接交換壓力能，如果忽略裝備中的摩擦和泄漏，裝置的效率理論上可以達到100%，實際 效率亦可達到90%以上。正是這種高回收效率，使其成為目前國內(nèi)外許多研究學(xué)者研究、開 發(fā)的熱點。按照運動部件的類型，這類裝置可分閥控功交換器(Worker Exchange)和壓力 交換器(Pressure Exchange)兩種。閥控功交換器(Worker Exchange)，代表產(chǎn)品包括瑞士 Calder 公司的 Work ExchangerEnergy Recovery (DWEER)、丹麥 Aqualyng，s System、德國 西格瑪公司的PressureExchange System(PES)等，這類能量回收裝置體積龐大，主材采用 貴重稀有金屬耐腐蝕材料制造，另外控制閥門切換頻繁，其切換量在100萬次/年以上，其 維護工作量大和裝置安全穩(wěn)定性低；壓力交換器(Pressure Exchange)代表產(chǎn)品美國ERI 公司的Pressure Exchanger(PX)和本實用新型產(chǎn)品，這類能量回收裝置體積小。美國ERI 公司的產(chǎn)品，在配流盤面采用上間隙密封結(jié)構(gòu)，能量回收裝置在小處理量時很難保持高的 回收效率，裝置小型化困難；以工程陶瓷為轉(zhuǎn)動部件主要材料，安全穩(wěn)定性大大下降。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種液體余壓能量回收器，通過馬達驅(qū) 動、端面配流、自緊密封，實現(xiàn)穩(wěn)定的壓力能量交換。為此，本實用新型采用以下技術(shù)方案它包括驅(qū)動電機和轉(zhuǎn)動組件，所述轉(zhuǎn)動組件包括用于機械密封的動環(huán)、驅(qū)動軸、 轉(zhuǎn)子、從動軸，轉(zhuǎn)子上設(shè)有一個或多個與驅(qū)動軸的軸向平行的流道；所述壓力交換器還設(shè)有不轉(zhuǎn)組件，所述不轉(zhuǎn)組件包括機械密封蓋、用于機械密封 的靜環(huán)、固定配流盤、浮動配流盤、殼體、壓縮彈簧、外端蓋和螺栓；所述固定配流盤設(shè)有相 對低壓流體進口、相對高壓流體出口并安裝了所述驅(qū)動軸的軸套，所述浮動配流盤設(shè)有相 對低壓流體出口、相對高壓流體進口并安裝了從動軸軸套；固定配流盤固定在殼體的一端，轉(zhuǎn)子、浮動配流盤安裝在殼體內(nèi)，浮動配流盤不可 相對殼體轉(zhuǎn)動但可沿殼體軸心線方向浮動，轉(zhuǎn)子安裝在固定配流盤與浮動配流盤之間，轉(zhuǎn) 子的兩端分別與固定配流盤和浮動配流盤構(gòu)成二個相對滑動的摩擦副；壓縮彈簧安裝在浮
3動配流盤與外端蓋之間，將浮動配流盤推壓在轉(zhuǎn)子上，同時壓縮彈簧通過浮動配流盤也將 轉(zhuǎn)子推壓在固定配流盤上；即壓縮彈簧將浮動配流盤與轉(zhuǎn)子推向固定配流盤而沿殼體軸心 線方向定位；驅(qū)動軸穿過機械密封蓋、固定配流盤、安裝在固定配流盤上的驅(qū)動軸軸套與轉(zhuǎn)子 一端牢固結(jié)合，從動軸穿過安裝在浮動配流盤上的從動軸軸套與轉(zhuǎn)子的另一端牢固結(jié)合， 驅(qū)動軸與從動軸將轉(zhuǎn)子周向定位。在采用本實用新型的上述技術(shù)方案的同時，本實用新型還可采用以下進一步的技 術(shù)方案在殼體內(nèi)，在浮動配流盤和外端蓋之間的殼體形成相對高壓流體進水腔。固定配流盤和浮動配流盤上都有二個密封區(qū)將相對高壓和相對低壓流體分隔。轉(zhuǎn) 子中心、驅(qū)動軸中心、從動軸中心中空并且相互連通，該區(qū)域與固定配流盤上相對低壓流體 進口相通；浮動配流盤的浮動配流盤上密封圈與浮動配流盤下密封圈之間、浮動配流盤上 相對低壓流體出口、與浮動配流盤上相對低壓流體出口和固定配流盤上相對低壓流體進口 相通的轉(zhuǎn)子上的流道、固定配流盤上相對低壓流體進口為相對低壓區(qū)；其他區(qū)域為相對高 壓區(qū)。由于采用本實用新型的技術(shù)方案，本實用新型具體有的有益的效果是本實用新型液體余壓能量回收器的能量回收效率大于90%，比起反轉(zhuǎn)泵型 (Francis Pump)、佩爾頓透平(Pelton Wheel)和水力透平(Turbo Charger)之類需要中間 轉(zhuǎn)換成機械能的壓力能量利用裝置30% -70%具有高得多的能量回收效率，而且適應(yīng)工況 變化的能力更強，在流量、溫度等條件變化時還能保持大于90%的能量回收效率。本實用新型液體余壓能量回收器采用端面配流結(jié)構(gòu)，比起閥配的瑞士 Calder公 司的等壓活塞式功能交換器(Work Exchanger)和中國專利90103747. 8 (氮肥生產(chǎn)用銅液 能量回收裝置)公開的差壓活塞式功能交換器結(jié)構(gòu)簡單，不需要復(fù)雜的閥門控制系統(tǒng)，在 應(yīng)用的系統(tǒng)中基本沒有流體壓力、流量的波動。本實用新型液體余壓能量回收器的配流副可采用浮動的自緊密封，類似與水泵 中的機械密封的技術(shù)，在配流、密封面上幾乎沒有泄漏，比間隙配合的壓力交換器泄漏更 小、容積效率更高；另外本結(jié)構(gòu)設(shè)計方便、容易實現(xiàn)采取過流流道直徑與長度比值小的結(jié)構(gòu) (例如d/l的比值<0. 08)，也就是采用了更細長的流道結(jié)構(gòu)，這樣在海水淡化中濃水和海 水在壓力交換時，在過流流道不設(shè)活塞時，濃水與海水的混合更小。另外，相對運動面之間 采用的對磨材料摩擦系數(shù)低和采用水潤滑技術(shù)，使驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電機功率小。本實用新型轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)動采用電機驅(qū)動，既容易又方便實現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的精確控 制，可以避免因為季節(jié)變化引起水溫變化、水的黏度變化而引起轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和濃水與海水的 混合率變化，從而提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性。由于本實用新型采用自緊密封泄漏小，便于生產(chǎn) 高效的小型、中型和大型壓力交換器。本產(chǎn)品公開的能量回收裝置屬功交換式能量回收裝置，利用壓力交換的原理，選 用新型高分子耐磨工程塑料和耐腐蝕不銹鋼材料為主材，在關(guān)鍵的壓力交換器配流面上采 用自主研發(fā)的自緊密封結(jié)構(gòu)和水潤滑靜壓支撐技術(shù)，高壓配流面上基本無泄漏，再加上采 用低速馬達驅(qū)動，該裝置不但安全、穩(wěn)定、體積小、壽命長和噪音低。
圖1為本實用新型所提供的實施例的剖視圖，顯示了本實用新型的結(jié)構(gòu)原理。圖2為圖1中固定配流盤的仰視放大示意圖。圖3為圖1中的轉(zhuǎn)子的俯視放大示意圖。圖4為圖1中的浮動配流盤的俯視放大示意圖。
具體實施方式
參照附圖。本實用新型包括驅(qū)動電機26和轉(zhuǎn)動組件，所述轉(zhuǎn)動組件包括用于機 械密封的動環(huán)13a、驅(qū)動軸6、轉(zhuǎn)子7、從動軸17，轉(zhuǎn)子7上沿周向均勻設(shè)有9個與驅(qū)動軸的 軸向平行的流道71 ；所述壓力交換器還設(shè)有不轉(zhuǎn)組件，所述不轉(zhuǎn)組件包括機械密封蓋1、用于機械密封 的靜環(huán)13b、固定配流盤4、浮動配流盤8、殼體16、壓縮彈簧11、外端蓋22和螺栓12 ；所述 固定配流盤4設(shè)有相對低壓流體進口 3、相對高壓流體出口 14并安裝了所述驅(qū)動軸的軸套 5，所述浮動配流盤8設(shè)有相對低壓流體出口 9、相對高壓流體進口 21并安裝了從動軸軸套 19 ；相對低壓流體出口 9和相對高壓流體進口 21處于與流道71相配合端處的形狀、相對低 壓流體進口 3和相對高壓流體出口 14處于與流道71相配合端處的形狀均為形狀相同的圓 弧形，能同時與三個流道91相通，并在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時由不同的流道91分別將低壓流體進口 3 和低壓流體出口 9貫通，將相對高壓流體進口 21和相對高壓流體出口 14貫通；殼體16上 設(shè)有與相對低壓流體出口 9接通的出口 29。動環(huán)13a和靜環(huán)13b形成驅(qū)動軸6這一端的對外界的密封。固定配流盤4固定在殼體16的一端，轉(zhuǎn)子7、浮動配流盤8安裝在殼體16內(nèi)，浮 動配流盤8不可相對殼體轉(zhuǎn)動但可沿殼體軸心線方向浮動，殼體16上設(shè)有銷子10使浮動 配流盤8與殼體16沿殼體軸心線周向相對固定，轉(zhuǎn)子7安裝在固定配流盤4與浮動配流盤 8之間，轉(zhuǎn)子的兩端分別與固定配流盤4和浮動配流盤8構(gòu)成二個相對滑動的摩擦副，也即 在圖1中，固定配流盤4的下端面與轉(zhuǎn)子7的上端面、轉(zhuǎn)子7的下端面與浮動配流盤8的上 端面接觸且相對轉(zhuǎn)動構(gòu)成二個相對滑動的摩擦副；壓縮彈簧11安裝在浮動配流盤8與外端 蓋22之間，將浮動配流盤8推壓在轉(zhuǎn)子7上，同時壓縮彈簧11通過浮動配流盤8也將轉(zhuǎn)子 7推壓在固定配流盤4上；即壓縮彈簧11將浮動配流盤8與轉(zhuǎn)子7推向固定配流盤4而沿 殼體16軸心線方向定位；外端蓋22用螺栓12固定在殼體16的另一端；驅(qū)動軸6穿過機械密封蓋1、固定配流盤4、安裝在固定配流盤4上的驅(qū)動軸軸套 5與轉(zhuǎn)子7 —端牢固結(jié)合，從動軸17穿過安裝在浮動配流盤8上的從動軸軸套19與轉(zhuǎn)子7 的另一端牢固結(jié)合，驅(qū)動軸6與從動軸17將轉(zhuǎn)子周向定位。在殼體內(nèi)，在浮動配流盤和外端蓋之間的殼體形成相對高壓流體進水腔27，標(biāo)號 28為其進口。這樣，一方面，彈簧11將浮動配流盤8與轉(zhuǎn)子7沿殼體16軸心線方向定位， 同時裝置相對高壓液體壓力也將浮動配流盤8與轉(zhuǎn)子7沿殼體16軸心線方向壓向固定配 流盤4，形成自鎖密封副。固定配流盤4和浮動配流盤8上都有二個密封區(qū)將相對高壓和相對低壓流體分 隔。轉(zhuǎn)子7中心、驅(qū)動軸6中心、從動軸17中心中空并且相互連通，該區(qū)域與固定配流盤4 上相對低壓流體進口 3相通；浮動配流盤8的浮動配流盤上密封圈18與浮動配流盤下密封
5圈20之間、浮動配流盤8上相對低壓流體出口 9、與浮動配流盤8上相對低壓流體出口 9和 固定配流盤4上相對低壓流體進口 3相通的轉(zhuǎn)子7上的流道、固定配流盤4上相對低壓流 體進口 3為相對低壓區(qū)；其他區(qū)域為相對高壓區(qū)。如圖所示結(jié)構(gòu)，本裝置初始狀態(tài)，壓縮彈簧11推浮動配流盤8將轉(zhuǎn)子7壓在固定 配流盤4上；運行狀態(tài)時，相對高壓流體B的液體壓力將浮動配流盤8和轉(zhuǎn)子7進一步壓在 固定配流盤4上，形成自緊密封結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子7由電機26通過驅(qū)動軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子7的上下 二個端面與固定配流盤4的下端面和浮動配流盤8的上端面形成相對運行的摩擦配流副。實現(xiàn)相對高壓流體B和相對低壓流體A 二種流體壓力能量的相互交換，工作過程 可以分為4步第一步在低壓區(qū)，相對低壓流體A從相對低壓流體進口 3進入，充滿轉(zhuǎn)子流道 71，同時將流道71內(nèi)的流體B以低壓形式排出；第二步轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，進入密封區(qū)，固定配流盤4和浮動配流盤8上的密封區(qū)將 流道71內(nèi)上下二 口封住，流體A靜止保持在流道71內(nèi)；第三步轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)流道71進入高壓區(qū)與相對高壓流體進口 21和相對高壓 流體出口 14相通時，高壓流體B將流體A以高壓的形式排出相對高壓流體出口 14，同時流 體B充滿流道71 ；第四步轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，進入密封區(qū)，固定配流盤4和浮動配流盤8上的密封區(qū)將 流道71內(nèi)上下二 口封住，流體B靜止保持在流道71內(nèi)。這樣一個周期，完成相對高壓流體B與低壓流體A的壓力能量交換，如此循環(huán)往 復(fù)，進入下個周期進行連續(xù)運行。本實用新型以流體A、流體B或它們的混合流體柱作為活塞；為減少流體A、流體B 的混合，可在轉(zhuǎn)子流通內(nèi)設(shè)置固體活塞，活塞材料可采用高分子耐磨工程塑料。
權(quán)利要求一種液體余壓能量回收器，其特征在于它包括驅(qū)動電機(26)和轉(zhuǎn)動組件，所述轉(zhuǎn)動組件包括用于機械密封的動環(huán)(13a)、驅(qū)動軸(6)、轉(zhuǎn)子(7)、從動軸(17)，轉(zhuǎn)子(7)上設(shè)有一個或多個與驅(qū)動軸的軸向平行的流道；所述壓力交換器還設(shè)有不轉(zhuǎn)組件，所述不轉(zhuǎn)組件包括機械密封蓋(1)、用于機械密封的靜環(huán)(13b)、固定配流盤(4)、浮動配流盤(8)、殼體(16)、壓縮彈簧(11)、外端蓋(22)和螺栓(12)；所述固定配流盤(4)設(shè)有相對低壓流體進口(3)、相對高壓流體出口(14)并安裝了所述驅(qū)動軸的軸套(5)，所述浮動配流盤(8)設(shè)有相對低壓流體出口(9)、相對高壓流體進口(21)并安裝了從動軸軸套(19)；固定配流盤(4)固定在殼體(16)的一端，轉(zhuǎn)子(7)、浮動配流盤(8)安裝在殼體(16)內(nèi)，浮動配流盤(8)不可相對殼體轉(zhuǎn)動但可沿殼體軸心線方向浮動，轉(zhuǎn)子(7)安裝在固定配流盤(4)與浮動配流盤(8)之間，轉(zhuǎn)子的兩端分別與固定配流盤(4)和浮動配流盤(8)構(gòu)成二個相對滑動的摩擦副；壓縮彈簧(11)安裝在浮動配流盤(8)與外端蓋(22)之間，將浮動配流盤(8)推壓在轉(zhuǎn)子(7)上，同時壓縮彈簧(11)通過浮動配流盤(8)也將轉(zhuǎn)子(7)推壓在固定配流盤(4)上；即壓縮彈簧(11)將浮動配流盤(8)與轉(zhuǎn)子(7)推向固定配流盤(4)而沿殼體(16)軸心線方向定位；驅(qū)動軸(6)穿過機械密封蓋(1)、固定配流盤(4)、安裝在固定配流盤(4)上的驅(qū)動軸軸套(5)與轉(zhuǎn)子(7)一端牢固結(jié)合，從動軸(17)穿過安裝在浮動配流盤(8)上的從動軸軸套(19)與轉(zhuǎn)子(7)的另一端牢固結(jié)合，驅(qū)動軸(6)與從動軸(17)將轉(zhuǎn)子周向定位。
2.如權(quán)利要求1所述的一種液體余壓能量回收器，其特征在于在殼體內(nèi)，在浮動配流 盤和外端蓋之間的殼體形成相對高壓流體進水腔。
3.如權(quán)利要求1所述的一種液體余壓能量回收器，其特征在于固定配流盤(4)和浮動 配流盤(8)上都有二個密封區(qū)將相對高壓和相對低壓流體分隔。
4.如權(quán)利要求3所述的一種液體余壓能量回收器，其特征在于轉(zhuǎn)子(7)中心、驅(qū)動軸 (6)中心、從動軸(17)中心中空并且相互連通，該區(qū)域與固定配流盤(4)上相對低壓流體進 口(3)相通；浮動配流盤(8)的浮動配流盤上密封圈(18)與浮動配流盤下密封圈(20)之 間、浮動配流盤⑶上相對低壓流體出口(9)、與浮動配流盤⑶上相對低壓流體出口(9) 和固定配流盤(4)上相對低壓流體進口(3)相通的轉(zhuǎn)子(7)上的流道、固定配流盤(4)上 相對低壓流體進口(3)為相對低壓區(qū)；其他區(qū)域為相對高壓區(qū)。
專利摘要本實用新型提供一種液體余壓能量回收器，它包括驅(qū)動電機和轉(zhuǎn)動組件，轉(zhuǎn)動組件包括用于密封的動環(huán)、驅(qū)動軸、轉(zhuǎn)子、從動軸，轉(zhuǎn)子上設(shè)有一個或多個與驅(qū)動軸的軸向平行的流道；壓力交換器還設(shè)有不轉(zhuǎn)組件，不轉(zhuǎn)組件包括機械密封蓋、用于機械密封的靜環(huán)、固定配流盤、浮動配流盤、殼體、壓縮彈簧、外端蓋和螺栓。本實用新型液體余壓能量回收器的能量回收效率大于90％，比起反轉(zhuǎn)泵型、佩爾頓透平等需要中間轉(zhuǎn)換成機械能的壓力能量利用裝置30％-70％具有高得多的能量回收效率，而且適應(yīng)工況變化的能力更強，在流量、溫度等條件變化時還能保持大于90％的能量回收效率。
文檔編號F15B21/14GK201723528SQ201020169348
公開日2011年1月26日 申請日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者蔣亞榮 申請人:浙江新時空水務(wù)有限公司