專利名稱：水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用半透膜分離的設(shè)備，尤其涉及一種水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置。

背景技術(shù)：
能量回收裝置是反滲透水處理系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，對大幅降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗和造水成本至關(guān)重要。
能量回收裝置按照工作原理可分為流體非直接接觸式和流體直接接觸式兩大類。流體非直接接觸式能量回收裝置通常需要經(jīng)過“壓力能—機(jī)械能—壓力能”兩步轉(zhuǎn)化過程，能量回收效率約有50％～75％。流體非直接接觸式能量回收裝置有佩爾頓型葉輪和水力透平等。
流體直接接觸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，能量回收效率高達(dá)90％～95％。按照運(yùn)動(dòng)部件的類型，這類裝置可分旋轉(zhuǎn)式壓力交換和往復(fù)式壓力交換兩種。旋轉(zhuǎn)式壓力交換能量回收裝置高低壓流體在轉(zhuǎn)子流道中是直接接觸交換能量的，因此必定存在摻混現(xiàn)象，降低了能量回收率，影響了純水的水質(zhì)。往復(fù)式壓力交換能量回收技術(shù)采用往復(fù)原理，高壓流體通過活塞為低壓流體加壓，同時(shí)活塞還可有效防止高低壓流體的混流，且活塞本身的阻力很小，其傳遞的壓力能損失很小。
中國專利ZL01130627公布了一種反滲透淡化系統(tǒng)閥控余壓回收裝置。該裝置為了降低進(jìn)入反滲透膜組件中的原料海水的流量和壓力波動(dòng)，至少需要并聯(lián)兩套裝置交替工作；為了保證兩套裝置工作的同步性，還需要比較復(fù)雜的閥控系統(tǒng)與之相配合；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差；回收效率仍然不是很理想。
中國專利(公開號(hào)CN 1721048A)公開了一種基于反滲透淡化技術(shù)的濃鹽水能量回收裝置。該裝置為了降低進(jìn)入反滲透膜組件中的原料水的流量和壓力波動(dòng)，至少需要并聯(lián)兩套裝置交替工作；使用傳感器反饋的導(dǎo)桿位置信號(hào)來控制兩個(gè)三通閥的切換，控制系統(tǒng)復(fù)雜。
中國專利(公開號(hào)CN 1702320A)公開了一種雙缸液壓式能量回收系統(tǒng)。該裝置采用兩個(gè)水壓缸串聯(lián)工作，減少了壓力流量脈動(dòng)該裝置高壓工作液進(jìn)入到水壓缸的有桿腔，被輸送液在水壓缸的無桿腔，導(dǎo)致能量交換后的被輸送液壓力降低，從而使能量回收效率低。閥控系統(tǒng)由四通閥和四個(gè)止回閥組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置，用于反滲透水處理的能量回收。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置，包括雙活塞水壓缸、第一個(gè)二位四通水壓電液換向閥和第二個(gè)二位四通水壓電液換向閥；其中 1)所述的雙活塞水壓缸的缸體均勻的分成兩個(gè)室，分別裝在左、右兩室的左活塞和右活塞由一根活塞桿剛性連接；左活塞將左室分成在有桿腔段的左室原料水腔和在無桿腔段的左室濃水腔，左室濃水腔內(nèi)設(shè)有左行程開關(guān)；右活塞將右室分成在有桿腔段的右室原料水腔和在無桿腔段的右室濃水腔，右室濃水腔(6)內(nèi)設(shè)有右行程開關(guān)； 2)所述的第一個(gè)二位四通水壓電液換向閥工作于原料水端，P口與雙活塞水壓缸的左室原料水腔連接，O口與雙活塞水壓缸的右室原料水腔連接，A口為高壓原料水輸出口，B口為低壓原料水輸入口； 3)所述的第二個(gè)二位四通水壓電液換向閥工作于濃水端，P口為高壓濃水輸入口，O口為廢濃水排出口，A口與雙活塞水壓缸的左室濃水腔連接，B口與雙活塞水壓缸的右室濃水腔連接。
雙活塞水壓缸的有桿腔的活塞面積與無桿腔的活塞面積之比應(yīng)該小于或等于高壓濃水與高壓原料水的壓力之比，從而實(shí)現(xiàn)增壓功能。
雙活塞水壓缸內(nèi)的左行程開關(guān)和右行程開關(guān)控制第一個(gè)二位四通水壓電液換向閥和第二個(gè)二位四通水壓電液換向閥電磁鐵同時(shí)通斷電，從而保證第一個(gè)二位四通水壓電液換向閥和第二個(gè)二位四通水壓電液換向閥同時(shí)切換。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益效果是 1.高低壓流體通過活塞直接進(jìn)行壓力交換，回收效率高，可達(dá)95％以上，通過合理設(shè)計(jì)雙活塞水壓缸有桿腔和無桿腔的活塞面積比，實(shí)現(xiàn)增壓功能，更加節(jié)能?？捎糜诜礉B透水處理的能量回收。
2.雙活塞水壓缸代替單活塞水壓缸，一個(gè)工作行程內(nèi)同時(shí)完成增壓和新原料水注入兩個(gè)工作過程，大大降低了壓力流量波動(dòng)。
3.雙活塞水壓缸內(nèi)兩個(gè)活塞機(jī)械剛性連接，而避免了雙水壓缸并聯(lián)系統(tǒng)的動(dòng)作同步性要求。
4.兩個(gè)二位四通水壓電液換向閥代替復(fù)雜的閥控系統(tǒng)，簡化結(jié)構(gòu)，可靠高性，減少了維護(hù)需要。
5.安裝在雙活塞水壓缸內(nèi)的行程開關(guān)控制二位四通水壓電液換向閥的通斷電切換，動(dòng)作快速，可靠性高。



圖1是水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖； 圖2是雙活塞受力分析簡圖； 圖3是水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置一種工作狀態(tài)的簡化圖。
圖4是水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置另一種工作狀態(tài)的簡化圖。
圖中1-雙活塞水壓缸，2-左室濃水腔，3-左室原料水腔，4-二位四通水壓電液換向閥，5-右室原料水腔，6-右室濃水腔，7-缸體，8-右行程開關(guān)，9-右活塞，10-二位四通水壓電液換向閥，11-活塞桿，12-左活塞，13-左行程開關(guān)；P-二位四通水壓電液換向閥P口，O-二位四通水壓電液換向閥O口，A-二位四通水壓電液換向閥A口，B-二位四通水壓電液換向閥B口；v-雙活塞運(yùn)動(dòng)速度，p1-高壓原料水壓力，p2-高壓濃水壓力，p3-低壓濃水壓力，p4-低壓原料水壓力，A1-無桿腔活塞面積，A2-有桿腔活塞面積；I-原料水供水泵，II-過濾裝置，III-原料水高壓泵，IV-反滲透膜組，V-水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1是水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖。該裝置由雙活塞水壓缸1、第一個(gè)二位四通水壓電液換向閥4和第二個(gè)二位四通水壓電液換向閥10組成。
1)雙活塞水壓缸1是壓力交換裝置，其缸體7均勻的分成兩個(gè)室，分別裝在左、右兩室的左活塞12和右活塞9由一根活塞桿11剛性連接；左活塞12將左室分成在有桿腔段的左室原料水腔3和在無桿腔段的左室濃水腔2，左室濃水腔2內(nèi)設(shè)有左行程開關(guān)13；右活塞9將右室分成在有桿腔段的右室原料水腔5和在無桿腔段的右室濃水腔6，右室濃水腔6內(nèi)設(shè)有右行程開關(guān)8；； 2)第一個(gè)二位四通水壓電液換向閥4工作于原料水端，P口與雙活塞水壓缸1的左室原料水腔3連接，O口與雙活塞水壓缸1的右室原料水腔5連接，A口為高壓原料水輸出口，B口為低壓原料水輸入口； 3)第二個(gè)二位四通水壓電液換向閥10工作于濃水端，P口為高壓濃水輸入口，O口為廢濃水排出口，A口與雙活塞水壓缸1的左室濃水腔2連接，B口與雙活塞水壓缸1的右室濃水腔6連接。
雙活塞水壓缸1的有桿腔的活塞面積與無桿腔的活塞面積之比應(yīng)該小于或等于高壓濃水與高壓原料水的壓力之比，從而實(shí)現(xiàn)增壓功能。
雙活塞水壓缸1內(nèi)的左行程開關(guān)13和右行程開關(guān)8控制第一個(gè)二位四通水壓電液換向閥4和第二個(gè)二位四通水壓電液換向閥10電磁鐵同時(shí)通斷電，從而保證第一個(gè)二位四通水壓電液換向閥4和第二個(gè)二位四通水壓電液換向閥10同時(shí)切換。
圖2所示為雙活塞受力簡圖。如圖所示活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)， p1·A1+p3·A2≥p2·A2+p4·A1 此時(shí)右室工作在低壓狀態(tài)。p3≈0，p4≈0，所以， p1·A1≥p2·A2， 合理設(shè)計(jì)雙活塞水壓缸有桿腔和無桿腔的活塞面積，滿足上式的關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)增壓功能，提高能量回收效率。
圖3所示是水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置一種工作狀態(tài)的簡化圖。原料水供水泵I提供的原料水經(jīng)過過濾裝置II過濾，高壓原料水泵III為反滲透膜組件IV提供壓力。反滲透余壓經(jīng)過水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置V回收，并增壓，與高壓原料水泵III同時(shí)為反滲透膜組件IV提供壓力，達(dá)到節(jié)能的目的。此工作狀態(tài)下，水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置V中雙活塞水壓缸1的左活塞12撞到左行程開關(guān)13上，行程開關(guān)觸點(diǎn)動(dòng)作，兩個(gè)二位四通水壓電液換向閥4、10電磁鐵同時(shí)斷電，兩個(gè)二位四通水壓電液換向閥4、10同時(shí)切換到左位。高壓濃水進(jìn)入雙活塞水壓缸1左室濃水腔2，活塞向右滑動(dòng)。雙活塞水壓缸1的左室工作在高壓狀態(tài)，左室濃水腔2中的高壓濃水與左室原料水腔3中的原料水進(jìn)行壓力交換，并實(shí)現(xiàn)增壓。雙活塞水壓缸的右室工作于低壓狀態(tài)，右室原料水腔5中新原料水(低壓原料水)注入，右室濃水腔6中廢濃水排出。
圖4所示是水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置一種工作狀態(tài)的簡化圖。原料水供水泵I提供的原料水經(jīng)過過濾裝置II過濾，高壓原料水泵III為反滲透膜組件IV提供壓力。反滲透余壓經(jīng)過水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置V回收，并增壓，與高壓原料水泵III同時(shí)為反滲透膜組件IV提供壓力，達(dá)到節(jié)能的目的。此工作狀態(tài)下，水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置V中雙活塞水壓缸1的右活塞9撞到右行程開關(guān)8上，行程開關(guān)觸點(diǎn)動(dòng)作，兩個(gè)二位四通水壓電液換向閥4、10電磁鐵同時(shí)通電，兩個(gè)二位四通水壓電液換向閥4、10切換到右位。高壓濃水進(jìn)入雙活塞水壓缸1右室濃水腔6，活塞向左滑動(dòng)。雙活塞水壓缸1的右室工作在高壓狀態(tài)，右室濃水腔6中的高壓濃水與右室原料水腔5中的原料水進(jìn)行壓力交換，并實(shí)現(xiàn)增壓。雙活塞水壓缸1的左室工作于低壓狀態(tài)，左室原料水腔3中新原料水注入，左室廢水腔2中廢濃水排出。
權(quán)利要求
1.一種水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置，其特征在于包括雙活塞水壓缸(1)、第一個(gè)二位四通水壓電液換向閥(4)和第二個(gè)二位四通水壓電液換向閥(10)；其中
1)所述的雙活塞水壓缸(1)的缸體(7)均勻的分成兩個(gè)室，分別裝在左、右兩室的左活塞(12)和右活塞(9)由一根活塞桿(11)剛性連接；左活塞(12)將左室分成在有桿腔段的左室原料水腔(3)和在無桿腔段的左室濃水腔(2)，左室濃水腔(2)內(nèi)設(shè)有左行程開關(guān)(13)。右活塞(9)將右室分成在有桿腔段的右室原料水腔(5)和在無桿腔段的右室濃水腔(6)，右室濃水腔(6)內(nèi)設(shè)有右行程開關(guān)(8)；
2)所述的第一個(gè)二位四通水壓電液換向閥(4)工作于原料水端，P口與雙活塞水壓缸(1)的左室原料水腔(3)連接，O口與雙活塞水壓缸(1)的右室原料水腔(5)連接，A口為高壓原料水輸出口，B口為低壓原料水輸入口；
3)所述的第二個(gè)二位四通水壓電液換向閥(10)工作于濃水端，P口為高壓濃水輸入口，O口為廢濃水排出口，A口與雙活塞水壓缸(1)的左室濃水腔(2)連接，B口與雙活塞水壓缸(1)的右室濃水腔(6)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置，其特征在于雙活塞水壓缸(1)的有桿腔的活塞面積與無桿腔的活塞面積之比應(yīng)該小于或等于高壓濃水與高壓原料水的壓力之比，從而實(shí)現(xiàn)增壓功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置，其特征在于雙活塞水壓缸(1)內(nèi)的左行程開關(guān)(13)和右行程開關(guān)(8)控制第一個(gè)二位四通水壓電液換向閥(4)和第二個(gè)二位四通水壓電液換向閥(10)電磁鐵同時(shí)通斷電，從而保證第一個(gè)二位四通水壓電液換向閥(4)和第二個(gè)二位四通水壓電液換向閥(10)同時(shí)切換。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水壓式雙活塞單缸壓力交換能量回收裝置。它是由一個(gè)雙活塞水壓缸和兩個(gè)二位四通水壓電液換向閥組成。它的特點(diǎn)是雙活塞水壓缸是壓力交換裝置，高低壓流體通過活塞直接進(jìn)行壓力交換，合理設(shè)計(jì)雙活塞水壓缸有桿腔無桿腔的活塞面積比，實(shí)現(xiàn)增壓功能。由于使用雙活塞水壓缸，裝置在一個(gè)工作行程內(nèi)可以同時(shí)完成增壓和新原料水注入兩個(gè)工作過程，大大降低了壓力流量波動(dòng)。雙活塞水壓缸內(nèi)兩個(gè)活塞通過活塞桿機(jī)械剛性連接，而避免了對于動(dòng)作同步性的要求。兩個(gè)二位四通水壓電液換向閥實(shí)現(xiàn)高低壓通路的切換。安裝在雙活塞水壓缸內(nèi)的行程開關(guān)控制二位四通水壓電液換向閥電磁鐵的通斷電。裝置回收效率高、結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作快速、可靠性高。
文檔編號(hào)C02F1/44GK101125693SQ200710069979
公開日2008年2月20日 申請日期2007年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月10日
發(fā)明者華 周, 成琳琳, 楊華勇, 侯交義 申請人:浙江大學(xué)