[發(fā)明專利]外驅(qū)動轉(zhuǎn)子式能量回收裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611266165.9
• 申請日: 2016-12-31
• 公開（公告）號: CN106594009B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳文松;鐘穎虹;王壽根;謝永軍;陸悌元;王立巖;周倪民
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心有限公司
• 主分類號: F15B21/14
• 分類號: F15B21/14;F16J15/46;F16J15/16;C02F1/44;C02F103/08
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司33100
• 代理人: 劉曉春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水處理系統(tǒng)中的能量回收裝置。

背景技術(shù)

對我國反滲透海水淡化而言，制水電耗的費用是決定淡化水成本的直接因素。能量回收裝置是反滲透海水淡化的關(guān)鍵設(shè)備之一，應(yīng)用國際先進(jìn)的能量回收裝置（能量回收效率約94%）約可降低常規(guī)反滲透制水能耗的50%，但是進(jìn)口能量回收裝置價格昂貴，投資成本約占反滲透海水淡化設(shè)備總投資的15～21%。開發(fā)出節(jié)能、高效的國產(chǎn)能量回收裝置產(chǎn)品，對推動海水淡化裝備的國產(chǎn)化、提高我國海水淡化產(chǎn)業(yè)競爭力、緩解我國的水資源危機(jī)具有重大意義。

能量回收裝置的主要作用是回收反滲透膜截留側(cè)高壓濃海水的壓力能，將其轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)水能量，從而大幅降低反滲透海水淡化的制水能耗和造水成本。按照工作原理，能量回收裝置主要分為水力渦輪式和功交換式兩大類。機(jī)械能水力渦輪式能量回收裝置的能量轉(zhuǎn)換過程為“壓力能-機(jī)械能(軸功)-壓力能”，其能量回收效率約35%～70%。而功交換式能量回收裝置，只需經(jīng)過“壓力能-壓力能”一步轉(zhuǎn)化過程，其能量回收效率高達(dá)94%以上，已成為國內(nèi)外研究和推廣的重點。

目前,市場上轉(zhuǎn)子式無活塞功交換式能量回收裝置主要以美國ERI公司的PX為主，其驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的動力是低壓海水和高壓濃水二路水對轉(zhuǎn)子端面的切向沖力，這就決定了該裝置的轉(zhuǎn)子與上、下二端面必須是間隙配合，否則裝置無法工作。為了使用具有低粘度的例如水的流體時獲得令人滿意的可靠度，已證明采用陶瓷材料是必要的，但以陶瓷為轉(zhuǎn)動部件的主要材料，安全穩(wěn)定性大大下降。

PX能量回收是使海水淡化排出的高壓濃水推動多通道的陶瓷轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動，同時在12個通道中直接與低壓海水進(jìn)水短暫地接觸，利用水的不可壓縮性使壓力從高壓濃海水傳遞到低壓海水進(jìn)行壓力傳遞，達(dá)到高壓濃海水流的能量回收。通過對高壓濃海水入口流道的特殊設(shè)計實現(xiàn)陶瓷轉(zhuǎn)子自動轉(zhuǎn)動，在正常運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)速較高，約為1500轉(zhuǎn)/分。其主要存在的問題是，一是PX型壓力交換式對進(jìn)料海水壓力、流量波動要求比較嚴(yán)格，當(dāng)流量、壓力發(fā)生較大變化時會影響轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，造成系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定；二是轉(zhuǎn)子在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)出的噪音較大，約88-94dB（超過國家相關(guān)噪聲標(biāo)準(zhǔn)85dB規(guī)定要求）。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種外驅(qū)動轉(zhuǎn)子式能量回收裝置，能實現(xiàn)良好的密封和穩(wěn)定的壓力能量交換。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

外驅(qū)動轉(zhuǎn)子式能量回收裝置，包括轉(zhuǎn)動組件和不轉(zhuǎn)動組件；

所述轉(zhuǎn)動組件包括：外驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動的中心軸、轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子設(shè)有多個與軸向平行的細(xì)長流道；

所述不轉(zhuǎn)組件包括殼體、上端蓋、下端蓋、上配流盤、下配流盤，上配流盤和下配流盤與殼體之間密封，上配流盤的下端面設(shè)置上固定密封盤，下配流盤的上端面設(shè)置下固定密封盤；所述的能量回收裝置的高壓濃水進(jìn)口和低壓濃水出口設(shè)在上、下端蓋的其中一個之上，高壓海水出口和低壓海水進(jìn)口設(shè)在上、下端蓋的其中之另一個上；

轉(zhuǎn)子的上下二個端面分別與上固定密封盤、下固定密封盤形成相對運(yùn)行的摩擦配流副；

其特征在于：所述能量回收裝置設(shè)置有自平衡自緊密封體系，所述自平衡自緊密封體系包括：

所述不轉(zhuǎn)組件中沿著上配流盤和下配流盤的外側(cè)邊緣設(shè)置有一圈壓縮彈簧，將上配流盤和下配流盤推向轉(zhuǎn)子的端面；

所述不轉(zhuǎn)組件中還設(shè)置有推力球軸承，所述推力球軸承處在上配流盤和下配流盤中與高壓濃水進(jìn)口和低壓濃水出口連通的配流盤和轉(zhuǎn)子端面之間；

所述不轉(zhuǎn)組件中在上配流盤和下配流盤中與高壓濃水進(jìn)口和低壓濃水出口連通的配流盤與上端蓋和下端蓋中設(shè)置高壓濃水進(jìn)口和低壓濃水出口的端蓋之間形成與高壓濃水進(jìn)口連通的高壓腔。

進(jìn)一步地，所述中心軸上套有中心密封套筒，其兩端分別設(shè)有密封圈，以分別和在上配流盤和下配流盤中與設(shè)置高壓濃水進(jìn)口和低壓濃水出口連通的配流盤中心孔及上端蓋和下端蓋中設(shè)置高壓濃水進(jìn)口和低壓濃水出口的端蓋中心孔密封連接；

上端蓋和上配流盤對接的過流孔、下端蓋和下配流盤對接的過流孔分別設(shè)有筒狀密封連接件，上端蓋和上配流盤對接的過流孔與其筒狀密封連接件兩端的密封圈密封連接，下端蓋和下配流盤對接的過流孔也與其筒狀密封連接件兩端的密封圈密封連接；

在上配流盤和下配流盤中與高壓濃水進(jìn)口連通的配流盤過流孔所連接的筒狀密封連接件設(shè)有通孔。