專利名稱：一種兩層雙蝸殼能量傳遞執(zhí)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于能量傳送設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及反滲透海水淡化系統(tǒng)中關(guān)于能量回收設(shè)備的一種兩層雙蝸殼能量傳遞執(zhí)行器。
背景技術(shù)：
能量傳遞在化學(xué)工程領(lǐng)域到處可見，尤其是對液體進行壓力交換。在化工生產(chǎn)中， 常有一些廢液在排放前還具備相當高壓力，如果不加以利用會造成很大的浪費。可以從廢棄的高壓流體中獲取能量作為工作液體介質(zhì)的預(yù)先增壓，由此可節(jié)省大量的能耗費用，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。隨著科技進步，人口日益增多，人們向海洋開發(fā)的愿望也日趨強烈，海水淡化處理日趨普及，海水淡化的能耗成本受到特別關(guān)注。早期海水淡化采用蒸餾法，如多級閃蒸技術(shù)，能耗在9. 0kffh/m3,通常只建在能量價格很低的地區(qū)，如中東石油國，或有廢熱可利用的地區(qū)。20世紀70年代反滲透海水淡化技術(shù)投入應(yīng)用，經(jīng)過不斷改進。從80年代初以前建成的多數(shù)反滲透海水淡化系統(tǒng)的過程能耗6. 0kffh/m3,到如今能耗3. 0kWh/m3，其最主要的改進是將處理后的高壓濃鹽水的能量有效回收利用，因此，能量回收效率成了降低海水淡化成本的關(guān)鍵。當今世界在海水淡化領(lǐng)域液體能量回收利用的能量傳遞執(zhí)行設(shè)備主要有以下三種1、傳統(tǒng)的活塞液壓缸結(jié)構(gòu)類似柱塞泵，優(yōu)點是工作液體介質(zhì)與廢棄高壓液體不直接接觸，最高效率可達95%，缺點液壓缸結(jié)構(gòu)的活塞以及活塞桿自身都有很大的摩擦功耗， 特別是活塞桿的往復(fù)密封技術(shù)最難達到理想效果，實際效率往往低于90%，特別是摩擦損耗導(dǎo)致設(shè)備停機頻繁、維護費用高。專利號201010122952. 2，于2010年7月21日公布的我國實用新型專利用于海水淡化系統(tǒng)的差動式能量回收裝置及方法，就屬于傳統(tǒng)活塞液壓缸結(jié)構(gòu)；2、透平——水泵組合的能量傳遞設(shè)備，突出優(yōu)點是運行穩(wěn)定可靠，工作液體介質(zhì)與廢棄高壓液體不直接接觸，且能適應(yīng)大流量能量傳遞，雖然單機的最高效率低于75%，組合后的能量傳遞設(shè)備機組的效率一般只有40%——55%,至今仍然被大容量海水淡化系統(tǒng)所廣泛采用。當務(wù)之急是如何減少密封摩擦，提高機組效率；3、1997年美國能量回收公司(ERI)推出壓力交換能量回收裝置pressure Exchanger)，運用正位移的原理轉(zhuǎn)換能量。優(yōu)點沒有了機械運動件，其小管徑長管結(jié)構(gòu)的最高回收效率可達95%。缺點是工作液體介質(zhì)與廢棄高壓液體直接接觸，只能限制于應(yīng)用在工作液體介質(zhì)與廢棄高壓液體相同的場合，且存在大流量小管徑能量傳遞，其管路能耗大； 而對于大管徑結(jié)構(gòu)的能量傳遞，混合面難以控制，其效率較低明顯，傳遞質(zhì)量下降厲害，實際效率往往低于85%。一般采用多個小管徑長管并聯(lián)，顯得系統(tǒng)龐大，工程投資復(fù)雜還難以管理協(xié)調(diào)，因此只能適合小容量海水淡化系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種兩層雙蝸殼能量傳遞執(zhí)行器，能彌補現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，既能做到高效回收反滲透海水淡化系統(tǒng)處理過程中高壓濃鹽水的余壓能量，又能做到能量傳遞執(zhí)行設(shè)備少維修，甚至免于維修。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供以下技術(shù)方案一種兩層雙蝸殼能量傳遞執(zhí)行器，包括兩層雙蝸殼工作室殼體1、雙作用空腔葉輪2以及球形定位滾珠3，所述的兩層雙蝸殼室殼體1分上、下兩個雙蝸殼工作室，上層雙蝸殼工作室101布置有兩個對稱的蝸殼室 112和進口 12對應(yīng)蝸殼室113和進口 13，上層雙蝸殼工作室101中央有一個出口朝上的液體出口 11，下層雙蝸殼工作室109布置有兩個對稱的蝸殼室117和出口 17對應(yīng)蝸殼室118 和出口 18，下層雙蝸殼工作室109中央有一個出口朝下的液體進口 19，兩個雙蝸殼工作室之間有中間連接圈15，中間連接圈15的上端面103與上層雙蝸殼工作室101的下端面102 密封結(jié)合，中間連接圈15的下端面107與下層雙蝸殼工作室109的上端面108密封結(jié)合， 中間連接圈15的內(nèi)圓上至少有一環(huán)半圓定位凹槽14。兩個對稱的雙蝸殼工作室結(jié)構(gòu)好處是讓雙作用空腔葉輪2的徑向受力得到平衡，采用中間連接圈15的作用是便于與厚度調(diào)節(jié)圈25相適應(yīng)。作為進一步優(yōu)化所述的雙作用空腔葉輪2的上板面21朝上外側(cè)對稱布置有至少兩片以上曲面葉片22，下板面沈朝下外側(cè)對稱布置有至少兩片以上曲面葉片28，葉輪上板面21與葉輪下板面沈之間有一個可更換的厚度調(diào)節(jié)圈25，厚度調(diào)節(jié)圈25的上端面202與葉輪上板面21的下端面201密封結(jié)合，厚度調(diào)節(jié)圈25的下端面203與葉輪下板面沈的上端面209密封結(jié)合，且厚度調(diào)節(jié)圈25外圓上至少有一環(huán)半圓定位凹槽M與半圓定位凹槽 14相對應(yīng)。厚度調(diào)節(jié)圈25的作用是為了實現(xiàn)雙作用空腔葉輪2整體空間的比重介于工作液體介質(zhì)的比重與廢棄高壓液體的比重之間。該結(jié)構(gòu)的好處是無需葉輪軸支撐，雙作用空腔葉輪2自身就能懸浮在兩相液體之間，消除任何密封摩擦阻力功耗和維修隱患。作為進一步優(yōu)化半圓定位凹槽14與所對應(yīng)的半圓定位凹槽24環(huán)形空間包容中， 至少安放三顆球形定位滾珠3。由于雙作用空腔葉輪2自身就能懸浮在兩相液體之間，球形定位滾珠3幾乎是無載荷定位工作，確保系統(tǒng)精確運行作。本實用新型的有益效果是本實用新型采用兩層雙蝸殼工作室殼體1和雙作用空腔葉輪2。兩層雙蝸殼工作室殼體1使得本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊。兩個蝸殼工作室對稱結(jié)構(gòu)布置的好處是讓雙作用空腔葉輪2的徑向受力得到平衡。采用厚度調(diào)節(jié)圈25結(jié)構(gòu)的好處是無需葉輪軸支撐，雙作用空腔葉輪2自身就能懸浮在兩相液體之間，消除任何密封摩擦阻力功耗和維修隱患。半圓定位凹槽14與所對應(yīng)的半圓定位凹槽M環(huán)形空間包容中，至少安放三顆球形定位滾珠3，確保系統(tǒng)精確運行作。

圖1是本實用新型一種兩層雙蝸殼能量傳遞執(zhí)行器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型一種兩層雙蝸殼能量傳遞執(zhí)行器應(yīng)用于反滲透海水淡化系統(tǒng)的工作示意圖；圖3是圖1的A-A剖面圖，即上層雙蝸殼工作室剖面圖，圖中所有的曲面葉片22 都是以兩個對稱的雙蝸殼工作室軸心4為圓心作順時針運轉(zhuǎn)；[0017]圖4是圖1的B-B剖面圖，即下層雙蝸殼工作室剖面圖，圖中所有的曲面葉片觀都是以兩個對稱的雙蝸殼工作室軸心4為圓心作順時針運轉(zhuǎn)；圖5是兩層雙蝸殼工作室殼體1的單獨剖面圖；圖6是兩層雙蝸殼工作室殼體1分解后的上層雙蝸殼工作室101的單獨剖面圖；圖7是兩層雙蝸殼工作室殼體1分解后的兩層雙蝸殼工作室中間連接圈15的單獨剖面圖；圖8是兩層雙蝸殼工作室殼體1分解后的下層雙蝸殼工作室109的單獨剖面圖；圖9是雙作用空腔葉輪2的單獨剖面圖；圖10是雙作用空腔葉輪2分解后的上板面21的單獨剖面圖；圖11是雙作用空腔葉輪2分解后的厚度調(diào)節(jié)圈25的單獨剖面圖；圖12是雙作用空腔葉輪2分解后的下板面沈的單獨剖面圖。
具體實施方式
圖1至圖12的結(jié)合給出了本實用新型的結(jié)構(gòu)和工作原理以及在反滲透海水淡化系統(tǒng)中的應(yīng)用?！N兩層雙蝸殼能量傳遞執(zhí)行器，包括兩層雙蝸殼工作室殼體1、雙作用空腔葉輪 2以及球形定位滾珠3，所述的兩層雙蝸殼室殼體1分上、下兩個雙蝸殼工作室，上層雙蝸殼工作室101有兩個對稱的蝸殼室112和進口 12對應(yīng)蝸殼室113和進口 13，上層雙蝸殼工作室101中間有一個出口朝上的液體出口 11 ；下層雙蝸殼工作室109有兩個對稱的蝸殼室 117和出口 17對應(yīng)蝸殼室118和出口 18，下層雙蝸殼工作室109中間有一個出口朝下的液體進口 19，兩個雙蝸殼工作室之間有中間連接圈15，中間連接圈15的上端面103與上層雙蝸殼工作室101的下端面102密封結(jié)合，中間連接圈15的下端面107與下層雙蝸殼工作室 109的上端面108密封結(jié)合，中間連接圈15的內(nèi)圓上有一環(huán)半圓定位凹槽14。采用的雙作用空腔葉輪2，其上板面21朝上外側(cè)對稱布置有12片曲面葉片22，下板面沈朝下外側(cè)對稱布置有6片曲面葉片28，葉輪上板面21與葉輪下板面沈之間有一個可更換的厚度調(diào)節(jié)圈25，厚度調(diào)節(jié)圈25的上端面202與葉輪上板面21的下端面201密封結(jié)合，厚度調(diào)節(jié)圈25的下端面208與葉輪下板面沈的上端面209密封結(jié)合，且厚度調(diào)節(jié)圈25外圓上有一環(huán)半圓定位凹槽M與半圓定位凹槽14相對應(yīng)。這里的工作液體介質(zhì)為比重1. 02的清凈海水，這里的廢棄高壓液體為比重1. 06的濃鹽水。通過選擇合適厚度的厚度調(diào)節(jié)圈25，使得雙作用空腔葉輪2整體空間的比重等于1. 04。該結(jié)構(gòu)的好處是無需葉輪軸支撐，雙作用空腔葉輪2自身就能懸浮在兩相液體之間，消除任何密封摩擦阻力功耗和維修隱患。在尺寸允許的條件下，選擇半徑尺寸略小于定位凹槽半徑的若干顆球形定位滾珠3安放在半圓定位凹槽14與半圓定位凹槽M所對應(yīng)的空間包容中。工作開始，清凈海水進入單向閥81后被大功率高壓泵7直接增壓到設(shè)計壓力，通過三通91經(jīng)管路63進入反滲透裝置5的海水腔51，在設(shè)計壓力的作用下穿過反滲透膜55 后進入反滲透裝置5的淡水產(chǎn)品腔52，淡水產(chǎn)品從管路64流出到應(yīng)用目的地處。被反滲透膜陽擋住的濃鹽水從管路65流出參與能量回收傳遞交換，一般仍然具備6. OMPa0在有能量回收傳遞交換的過程中，具備余壓的濃鹽水從管路65流出，經(jīng)三通92后分兩路。一路經(jīng)管路66流經(jīng)進口 13進入蝸殼室113 ；另一路經(jīng)管路67流經(jīng)進口 12進入蝸殼室112。兩路具備余壓的濃鹽水同時對12片曲面葉片22做功，使得雙作用空腔葉輪2 整體以雙蝸殼工作室軸心4為圓心作順時針旋轉(zhuǎn)。經(jīng)做功泄壓的濃鹽水從液體出口 11處排放到指定的地方。與此同時，曲面葉片22同步以雙蝸殼工作室軸心4為圓心作順時針旋轉(zhuǎn)，甩動下層雙蝸殼工作室中的清凈海水分兩路壓出，一路經(jīng)蝸殼室117從出口 17壓出流經(jīng)管路69 ；另一路經(jīng)蝸殼室118從出口 18壓出流經(jīng)管路68。在三通93處回籠一股，流經(jīng)管路61后和單向閥82后，被小功率增壓泵7再增壓到設(shè)計壓力，通過三通91經(jīng)管路63進入反滲透裝置5的海水腔51，在設(shè)計壓力的作用下穿過反滲透膜55后進入反滲透裝置5的淡水產(chǎn)品腔52，淡水產(chǎn)品從管路64流出到應(yīng)用目的地處。被反滲透膜55擋住的濃鹽水從管路65流出再次參與能量回收傳遞交換，周而復(fù)始，連續(xù)工作。 最后，還需要注意的是，以上案例僅是本實用新型的一個具體實施例。顯然，本實用新型不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實用新型公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認為是本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種兩層雙蝸殼能量傳遞執(zhí)行器，包括兩層雙蝸殼工作室殼體(1)、雙作用空腔葉輪O)以及球形定位滾珠(3)，其特征是所述的兩層雙蝸殼室殼體(1)分上、下兩個雙蝸殼工作室，上層雙蝸殼工作室(101)布置有兩個對稱的蝸殼室(11 和進口(1 對應(yīng)蝸殼室 (113)和進口(13)，上層雙蝸殼工作室(101)中央有一個出口朝上的液體出口(11)，下層雙蝸殼工作室(109)布置有兩個對稱的蝸殼室(117)和出口(17)對應(yīng)蝸殼室(118)和出口(18)，下層雙蝸殼工作室(109)中央有一個出口朝下的液體進口(19)，兩個雙蝸殼工作室之間有中間連接圈(15)，中間連接圈(15)的上端面(103)與上層雙蝸殼工作室(101)的下端面(102)密封結(jié)合，中間連接圈(15)的下端面(107)與下層雙蝸殼工作室(109)的上端面(108)密封結(jié)合，中間連接圈(15)的內(nèi)圓上至少有一環(huán)半圓定位凹槽(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩層雙蝸殼能量傳遞執(zhí)行器，其特征是雙作用空腔葉輪 (2)的上板面朝上外側(cè)對稱布置有至少兩片以上曲面葉片(22)，下板面06)朝下外側(cè)對稱布置有至少兩片以上曲面葉片( )，葉輪上板面與葉輪下板面06)之間有一個可更換的厚度調(diào)節(jié)圈(25)，厚度調(diào)節(jié)圈0 的上端面O02)與葉輪上板面的下端面O01)密封結(jié)合，厚度調(diào)節(jié)圈0 的下端面O03)與葉輪下板面06)的上端面(209) 密封結(jié)合，且厚度調(diào)節(jié)圈0 外圓上至少有一環(huán)半圓定位凹槽04)與半圓定位凹槽(14) 相對應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩層雙蝸殼能量傳遞執(zhí)行器，其特征是半圓定位凹槽 (14)與所對應(yīng)的半圓定位凹槽04)環(huán)形空間包容中，至少安放三顆球形定位滾珠(3)。
專利摘要本實用新型的目的是提供一種兩層雙蝸殼能量傳遞執(zhí)行器，能彌補現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，既能做到高效回收反滲透海水淡化系統(tǒng)處理過程中高壓濃鹽水的余壓能量，又能做到能量傳遞執(zhí)行設(shè)備少維修，甚至免于維修。本實用新型采用兩層雙蝸殼工作室殼體1和雙作用空腔葉輪2。兩層雙蝸殼工作室殼體1使得本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊。兩個蝸殼工作室對稱結(jié)構(gòu)布置的好處是讓雙作用空腔葉輪2的徑向受力得到平衡。采用厚度調(diào)節(jié)圈25結(jié)構(gòu)的好處是無需葉輪軸支撐，雙作用空腔葉輪2自身就能懸浮在兩相液體之間，消除任何密封摩擦阻力功耗和維修隱患。半圓定位凹槽14與所對應(yīng)的半圓定位凹槽24環(huán)形空間包容中，至少安放三顆球形定位滾珠3，確保系統(tǒng)精確運行作。
文檔編號F03B3/12GK202001173SQ201120106929
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月5日
發(fā)明者張意立 申請人:張意立