壓力交換泵的壓力交換方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓力交換泵的壓力交換方法，其目的是通過壓力交換泵提供一種高壓液體與被加壓液體的壓力直接有效的交換方法，使回流的高壓液體得到高效、合理的回收利用，通過壓力交換泵活塞在缸體內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)及缸體上各個(gè)閥門的有序開、啟，使吸入缸體需加壓的液體受到回流到活塞另一端缸體內(nèi)的高壓液體的推動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)壓力的高效轉(zhuǎn)移即壓力交換，所以用較小的動(dòng)能就可以使活塞向前運(yùn)動(dòng)，不僅可實(shí)現(xiàn)高效的高壓液體能量的回收和能量轉(zhuǎn)化，能量轉(zhuǎn)換方式更為合理，而且可以顯著減小甚至使其不再消耗電能等動(dòng)力，節(jié)能效果明顯，可廣泛應(yīng)用于高壓洗滌和吸收工藝，以及那些既有液體需要加壓又有高壓液體需要減壓的工況。
【專利說(shuō)明】壓力交換泵的壓力交換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓力交換方法，具體說(shuō)是一種壓力交換泵的壓力交換方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在化工生產(chǎn)等行業(yè)的高壓洗滌和吸收工藝中，主要使用大功率柱塞泵和大功率多級(jí)離心泵進(jìn)行高壓液體輸送，而從洗滌裝置中回流的高壓液體卻被簡(jiǎn)單地排放掉了，為了使洗滌裝置回流的高壓液體的壓力得以再利用，目前采用的方法是為多級(jí)離心泵配備水力透平裝置，水利透平裝置是一種可部分回收液體壓力勢(shì)能并轉(zhuǎn)化成動(dòng)能的節(jié)能裝置，其原理是，除完成高壓液體輸送外，同時(shí)使帶有較高壓力的回流液體回收進(jìn)入水力透平裝置后，與電機(jī)的動(dòng)力共同驅(qū)動(dòng)多級(jí)離心泵旋轉(zhuǎn)作功，從而減小電機(jī)的功率輸出，達(dá)到節(jié)能目的，這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不足之處是，因水力透平裝置是先將液體壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能再加以利用，能量的回收利用方式不合理，這也決定了其能量的回收效率太低，實(shí)際應(yīng)用中回收率最高只有30%，而且作為高耗能的大功率電機(jī)的能耗僅略有減少，節(jié)能效果并不明顯。目前還未見有更為合理的液體壓力回收利用裝置，以及更為直接有效的液體壓力交換方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，通過就同一發(fā)明同日提出實(shí)用新型專利申請(qǐng)的壓力交換泵，提供一種兩種液體壓力直接有效的交換方法，使回流的高壓液體得到高效、合理的回收利用。
[0004]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，通過壓力交換泵完成高壓液體與被加壓液體的壓力交換，所述壓力交換泵包括活塞、缸體、前進(jìn)液閥、前排液閥、后進(jìn)液閥、后排液閥，活塞置于缸體內(nèi)，缸體的前端接有前進(jìn)液閥、前排液閥，缸體的后端接有后進(jìn)液閥和后排液閥，所述前進(jìn)液閥和前排液閥是分別用于被加壓液體進(jìn)、排的單向閥，所述后進(jìn)液閥和后排液閥是分別用于回收高壓液體勢(shì)能和泄壓排液的電磁閥。
[0005]所述缸體內(nèi)以活塞為界可視為A、B兩室，兩室的容積會(huì)隨著活塞的前后移動(dòng)而改變。A室中是需要加壓輸送的液體，它從前進(jìn)液閥吸入，從前排閥排出，B室是帶有較高壓力的需要回收能量的回流液體，它從后進(jìn)液閥進(jìn)入，從后排液閥排出，根據(jù)液體壓力的特性，知道B室中有較高壓力的液體會(huì)通過活塞施壓在A室的液體上(在一定情況下可以推動(dòng)活塞)，從而可實(shí)現(xiàn)壓力的高效轉(zhuǎn)移即壓力交換，由于活塞兩端的A、B室壓力基本平衡，所以用較小的動(dòng)能就可以使活塞向前運(yùn)動(dòng)，達(dá)到了能量的高效回收并節(jié)能的目的，因此，活塞的動(dòng)力既有動(dòng)力電機(jī)的直接驅(qū)動(dòng)，又有回流高壓液體壓力的推動(dòng)。
[0006]本發(fā)明可以廣泛適用于化工工藝中的高壓洗滌或吸收等工藝的能量回收領(lǐng)域。
[0007]本發(fā)明一般采用三缸并聯(lián)式或四缸(多缸)平行方式來(lái)完成兩種液體的較穩(wěn)定的壓力交換。
[0008]由于本發(fā)明不同于【背景技術(shù)】中將勢(shì)能先轉(zhuǎn)化成機(jī)械能再加以利用，而是將液體的勢(shì)能以助推活塞的形式直接轉(zhuǎn)移到需要加壓的液體上，也即通過液體間所攜帶的壓力進(jìn)行交換來(lái)達(dá)到能量的直接轉(zhuǎn)化，理論上回收率為100%，實(shí)踐中去除機(jī)械能損耗，回收率可達(dá)到95%左右。本發(fā)明若應(yīng)用于高壓洗滌吸收裝置的富液與貧液間的壓力交換時(shí)，其配套電機(jī)的功率僅為現(xiàn)有同類裝置的30%以下，由此可見，本發(fā)明不僅可實(shí)現(xiàn)高效的能量回收和能量轉(zhuǎn)移，能量轉(zhuǎn)換方式更為合理，而且可以顯著減小甚至使其不再消耗電能等動(dòng)力，節(jié)能效果明顯，可廣泛應(yīng)用于高壓洗滌和吸收工藝，以及那些既有液體需要加壓又有高壓液體需要減壓的工況。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明工作過程示意圖；
[0010]圖2是所述壓力交換泵與相關(guān)設(shè)備連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
[0012]如圖2所示，本發(fā)明通過壓力交換泵來(lái)完成高壓液體與被加壓液體的壓力交換，所述壓力交換泵包括活塞1、缸體2、前進(jìn)液閥3、前排液閥4、后進(jìn)液閥5、后排液閥6，活塞I置于缸體2內(nèi)，缸體2的前端接有前進(jìn)液閥3、前排液閥4,缸體2的后端接有后進(jìn)液閥5和后排液閥6，壓力交換泵的缸體2通過閥門與生產(chǎn)線上的相應(yīng)管線相連接，以連接高壓洗滌塔7的管線為例，前進(jìn)液閥3接進(jìn)液總管8，前排液閥4接排液總管9，排液總管9的另一端與洗滌塔7的進(jìn)液口 10相連；后進(jìn)液閥5接出液管11，出液管11與洗滌塔7的出液口 12相連；后排液閥6與排液管線相連，為泄壓排液通道。
[0013]所述壓力交換方法包括下列步驟:
[0014]1、如圖1 (a)所示，當(dāng)活塞I在前端開始向末端運(yùn)行時(shí)，待輸送的液體從進(jìn)液總管8通過前進(jìn)液閥3被吸入A室，隨著活塞I后移，液體被不斷地吸入A室；
[0015]2、如圖1(b)所示，當(dāng)活塞I運(yùn)行至末端時(shí)A室容積最大，此時(shí)B室的后排液閥6處于關(guān)閉狀態(tài)，后進(jìn)液閥5按時(shí)開啟，回流的高壓液體通過洗滌塔7的出液口 12和出液管11進(jìn)入B室；
[0016]3、如圖1(c)所示，回流的高壓液體進(jìn)入B室推動(dòng)活塞I向前端運(yùn)行的同時(shí)將A室中的液體加壓，直到前排液閥4開啟，被加壓的液體通過前排液閥4排出，并通過排液總管9從進(jìn)液口 10進(jìn)入洗滌塔7 ；
[0017]4、如圖1(d)所示，當(dāng)活塞I運(yùn)行至前端時(shí)，B室的后進(jìn)液閥5按時(shí)關(guān)閉、后排液閥6按時(shí)開啟并瞬間泄壓排液，到此完成一個(gè)壓力交換工作循環(huán)。
[0018]所述活塞I運(yùn)行到末端時(shí)，活塞I與缸體2端壁的間隙與后進(jìn)液閥5的內(nèi)徑相吻
八
口 ο
[0019]為提高能量回收率，活塞桿的截面積應(yīng)不大于活塞I截面積的5%。
[0020]在本發(fā)明中，因活塞I在靜止時(shí)兩端等壓，此時(shí)勢(shì)能利用率最大，回收率最高，當(dāng)活塞I運(yùn)行速度超過一定值時(shí)回收率會(huì)相應(yīng)有所下降，故不宜盲目增加活塞I的運(yùn)行速度。同時(shí)，確定活塞I的運(yùn)行速度還應(yīng)考慮到缸體2上所有閥門及各管線口徑與缸體2直徑的比例。[0021]所述后進(jìn)液閥5和后排液閥6采用電磁閥，可根據(jù)壓力交換泵的缸體2組合數(shù)量及不同工況來(lái)設(shè)置動(dòng)作控制點(diǎn)，比如可考慮在曲軸的一端安裝相應(yīng)的傳感器件來(lái)達(dá)到控制電磁閥同步開、關(guān)的目的。
[0022]本發(fā)明未考慮兩種液體流體的不可互混性，因?yàn)樵谝话愕念愃乒r下并不存在此問題。
【權(quán)利要求】
1.一種壓力交換泵的壓力交換方法，所述壓力交換泵包括活塞(I)、缸體(2)、前進(jìn)液閥⑶、前排液閥(4)、后進(jìn)液閥(5)、后排液閥(6)，活塞⑴置于缸體(2)內(nèi)，缸體(2)的前端接有前進(jìn)液閥(3)、前排液閥(4),缸體(2)的后端接有后進(jìn)液閥(5)和后排液閥(6),前進(jìn)液閥(3)接進(jìn)液總管(8)，前排液閥(4)接排液總管(9),后進(jìn)液閥(5)接出液管(11),后排液閥(6)與排液管線相連，其特征是，所述壓力交換方法包括下列步驟: (1)當(dāng)活塞(I)在前端開始向末端運(yùn)行時(shí)，待輸送的液體從進(jìn)液總管(8)通過前進(jìn)液閥(3)被吸入A室，隨著活塞(I)后移，液體被不斷地吸入A室； (2)當(dāng)活塞(I)運(yùn)行至末端時(shí)A室容積最大，此時(shí)B室的后排液閥(6)處于關(guān)閉狀態(tài)，后進(jìn)液閥(5)按時(shí)開啟，回流的高壓液體通過洗滌塔(7)的出液口(12)和出液管(11)進(jìn)入B室； (3)回流的高壓液體進(jìn)入B室推動(dòng)活塞(I)向前端運(yùn)行的同時(shí)將A室中的液體加壓，直到前排液閥(4)開啟，被加壓的液體通過前排液閥(4)排出，并通過排液總管(9)從進(jìn)液口(10)進(jìn)入洗滌塔(7)； (4)活塞(I)運(yùn)行至前端時(shí)，B室的后進(jìn)液閥(5)按時(shí)關(guān)閉、后排液閥(6)按時(shí)開啟并瞬間泄壓排液，到此完成一個(gè)壓力交換工作循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力交換泵的壓力交換方法，其特征是，活塞(I)運(yùn)行到末端時(shí)，活塞⑴與缸體⑵端壁的間隙與后進(jìn)液閥(5)的內(nèi)徑相吻合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力交換泵的壓力交換方法，其特征是，活塞桿的截面積應(yīng)不大于活塞(I)截面積的5%。
【文檔編號(hào)】F15B3/00GK104019065SQ201310063943
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月1日
【發(fā)明者】王建勛 申請(qǐng)人:王建勛