[發明專利]少摩擦副海水淡化高壓泵及能量回收一體化單元

有效

• 申請號: 201911366991.4
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111022281B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 尹方龍;汪陽;聶松林;婁方利;郭明;周鑫
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F04B9/10
• 分類號: F04B9/10;F04B17/03;F04B11/00;F03C1/26;C02F1/44
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了少摩擦副海水淡化高壓泵及能量回收一體化單元，包括海水液壓泵和海水液壓馬達兩部分，減少了傳統斜盤式柱塞泵中的兩對滑靴副。采用泵和馬達在主軸轉盤兩側布置的結構型式，泵端配流斜盤與低壓海水入口、高壓海水出口連通，馬達端配流斜盤與低壓濃鹽水出口、高壓濃鹽水入口連通。工作時電機驅動液壓泵吸入原料海水并增壓，產生的高壓海水經反滲透膜過濾變成高壓濃鹽水進入液壓馬達，完成能量回收過程后通過低壓濃鹽水出口排出。本發明克服了現有能量回收裝置集成度低、摩擦副數量較多和鹽/海水存在摻混等缺點，具有能量回收效率高、無摻混和工作壽命長等明顯技術優勢。

技術領域

本發明涉及一種少摩擦副海水淡化高壓泵及能量回收一體化單元，可實現反滲透海水淡化系統中的海水增壓及能量回收過程，屬于流體傳動與控制技術領域。

背景技術

隨著淡水資源的日趨匱乏，利用海水淡化技術生產淡水逐漸成為全球范圍內緩解水資源緊張形勢的有效途徑。海水淡化有超過二十余種方法，反滲透膜法是目前應用較多的方法之一。反滲透膜法通常又稱為超過濾法，是一種膜分離淡化法，利用只允許溶劑通過、不允許溶質通過的半透膜過濾海水中的鹽分，具有成本低、能耗低和產水質量高等優點。

在反滲透海水淡化過程中，由于產水率低、操作壓力高，使得系統的整體能耗較大。高壓泵所提供的壓力能有50％以上都儲存在經反滲透膜過濾的高壓濃鹽水中，采用能量回收技術來回收利用這部分壓力能是降低系統能耗和提高運行效率的關鍵舉措。

按照工作原理可將能量回收裝置分為液力透平式、正位移式和液壓泵 -馬達式三種。液力透平式能量回收裝置在工作時需要經過“壓力能-機械能-壓力能”兩步轉換，能量回收效率受限。正位移式能量回收裝置能直接實現高壓濃鹽水和低壓海水之間的能量傳遞，能量回收效率可達96％，已逐漸占據市場主流，但無法避免地存在濃鹽水和低壓海水摻混的技術缺陷。液壓泵-馬達式能量回收裝置是近年在小型化和集成化海水淡化系統需求下出現的新產品，通過液壓馬達將壓力能轉換成機械能從而補償電機的輸出功率，具有集成度高、能量回收效率高和鹽海水不摻混等優點。

中國專利(CN 107829896 A)公開了一種“流量可調柱塞式高壓泵能量回收一體機”，該裝置將柱塞式高壓泵和柱塞式馬達集成，優化了系統的結構組成，通過柱塞泵為反滲透系統提供壓力能，柱塞馬達回收高壓濃鹽水能量，從而實現高壓泵和能量回收一體式功能。但該裝置的柱塞式高壓泵和馬達分別包含了傳統斜盤式柱塞泵/馬達中的滑靴副、柱塞副、配流副、軸承副等摩擦副，且關鍵摩擦副采用工程塑料對不銹鋼的軟硬配對方案，存在摩擦副數量多、泄漏量大、耐污染性能差的問題，其能量回收效率和工作壽命存在局限性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種少摩擦副海水淡化高壓泵及能量回收一體化單元，其改善了現有能量回收裝置集成度低、摩擦副數量較多和鹽/海水存在摻混等不足，具有良好的應用前景。

少摩擦副海水淡化高壓泵及能量回收一體化單元，主軸通過泵端鼓形外齒和馬達端鼓形外齒分別與泵端缸體和馬達端缸體相連；前端蓋、殼體和后端蓋相連；泵端配流斜盤的平面安裝在前端蓋的端面上，泵端配流斜盤的斜面與泵端浮動襯板相連，泵端浮動襯板通過泵端連通套與泵端缸體柱塞套相連，泵端缸體柱塞套與泵端連桿柱塞相連；泵端連桿柱塞的小球頭位于泵端缸體的柱塞孔中，泵端連桿柱塞的大球頭與主軸轉盤左側的內球窩相連；泵端彈簧分別與泵端缸體和泵端卡環相連，在泵端彈簧壓緊力作用下泵端浮動襯板貼緊泵端配流斜盤；主軸轉盤右側的內球窩與馬達端連桿柱塞的大球頭配合，馬達端連桿柱塞的小球頭位于馬達端缸體的柱塞孔中；馬達端連通套一端與馬達端缸體柱塞套相連，馬達端連通套另一端與馬達端浮動襯板相連，馬達端彈簧分別與馬達端缸體和馬達端卡環相連，馬達端浮動襯板在馬達端彈簧的壓緊力作用下緊貼馬達端配流斜盤，馬達端配流斜盤安裝在后端蓋的端面上。

采用鏡像對稱結構形式，液壓泵端上側為低壓海水入口，下側為高壓海水出口；液壓馬達端上側為低壓濃鹽水出口，下側為高壓濃鹽水入口。