[發明專利]基于往復運動液體切換器的壓力能回收裝置

有效

• 申請號: 201610074631.7
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105540748B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 劉中良;劉寧;李艷霞;侯曉煌
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01D61/06
• 分類號: B01D61/06;C02F1/44;C02F103/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 郝瑞剛

技術領域

本發明涉及液體壓力能回收技術領域，尤其涉及一種基于往復運動液體切換器的壓力能回收裝置。

背景技術

在膜法海水淡化、合成氨等化工領域中，經常存在高壓液體直接排放或通過減壓閥將壓力值降低到允許排放的壓力值后直接排放的現象，在這些減壓和排放的過程中沒有合理利用高壓液體的壓力能，進而造成巨大浪費，如在膜法反滲透海水淡化過程中，其操作壓力介于6～7MPa之間，分離淡水后從膜組件中排放出的濃鹽水壓力仍高達5～6.5MPa，據統計，若將濃鹽水的壓力能直接釋放，所造成的損失約占產水總成本的30～50％、運行費用的75％。

液體壓力能回收裝置可以高效回收所排放液體中的壓力能。目前世界最先進的液體壓力能回收裝置正位移式，正位移式壓力能回收裝置利用液體的不可壓縮性，通過高壓液體直接增壓低壓液體實現“壓力能-壓力能”的能量傳遞，進而完成高壓液體壓力能的回收。正位移式壓力能回收裝置主要分為轉子式和功交換式兩類，轉子式裝置利用高速旋轉的轉子實現高低壓液體的壓力能交換，其代表產品為Pressure Exchanger(簡稱PX)，此類裝置主要應用于大處理量的情況，在小處理量的情況下，此類裝置的泄漏率較大，回收效率較低，并對應用領域的適用性較差，而且在壓力能的回收過程中，轉子需要進行高速旋轉，轉子高速旋轉帶來的噪聲、泄漏等問題仍有待解決；功交換式壓力能回收裝置是通過閥門切換液體進出壓力交換缸體，進而完成壓力能回收過程，其代表產品為Dual Work Exchange Energy Recovery(簡稱DWEER)，此類裝置通過設置活塞可保證較低的液體摻混率，但活塞的存在增大了系統的控制難度，此外，此類裝置還存在初投資高、切換頻繁、易磨損等問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中的不足，提供一種基于往復運動液體切換器的壓力能回收裝置，該裝置結構簡單，控制難度低，適用性強，回收效率高。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種基于往復運動液體切換器的壓力能回收裝置，包括由壓力交換管路組連接的第一切換器和第二切換器；所述第一切換器和第二切換器結構相同，均包括缸體和內芯，所述內芯裝配于所述缸體內，并可在初始位置和終止位置之間進行往復運動；

所述缸體的主體結構為一長方體空腔，所述長方體空腔相對設置有長方體空腔第一側面和長方體空腔第二側面，所述長方體空腔第一側面上設置有高壓液體管和低壓液體管，所述長方體空腔第二側面上設置有第一連接管和第二連接管，所述高壓液體管、低壓液體管、第一連接管和第二連接管的管道內徑相等，所述高壓液體管和低壓液體管與長方體空腔第一側面的連通處為兩個圓，所述第一連接管和第二連接管與所述長方體空腔第二側面的連通處為另外兩個圓，所述四個圓的圓心連線形成第一空間四邊形，以所述長方體空腔第一側面為投影面，所述第一空間四邊形在所述投影面上的投影為矩形，所述矩形的四條邊與長方體空腔第一側面的各條側邊分別對應平行；

所述長方體空腔還相對設置有長方體空腔第一端面和長方體空腔第二端面，所述長方體空腔第一端面和長方體空腔第二端面分別與長方體空腔第一側面和長方體空腔第二側面相鄰設置，所述長方體空腔第一端面的中心設有驅動軸孔，所述長方體空腔第二端面封閉；

所述內芯的主體結構為一實心長方體，所述實心長方體包括彼此相對設置的實心長方體第一端面和實心長方體第二端面、以及彼此相對設置的實心長方體第一側面和實心長方體第二側面；

以同時垂直于長方體空腔第一端面、長方體空腔第二端面的方向作為長方體空腔的軸線方向，以同時垂直于實心長方體第一端面、實心長方體第二端面的方向作為實心長方體的軸線方向，所述實心長方體能裝配于所述長方體空腔內，并可沿所述長方體空腔的軸線方向進行往復運動，以使內芯在初始位置和終止位置之間切換，所述實心長方體的軸線方向長度小于所述長方體空腔的軸線方向長度，且兩者之差為所述內芯在缸體內往復運動的行程，所述行程大于所述高壓液體管、低壓液體管、第一連接管和第二連接管的管道內徑；所述實心長方體內包括貫穿設置且彼此隔離的第一通道、第二通道、第三通道和第四通道，所述第一通道、第二通道、第三通道和第四通道的兩端分別連通所述實心長方體第一側面和實心長方體第二側面，且所述四個通道兩端的端口形狀均為圓形，每一個所述圓形的直徑與高壓液體管、低壓液體管、第一連接管和第二連接管的管道內徑均相等；