專利名稱：反滲透海水淡化能量回收裝置及其切換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種反滲透海水淡化能量回收裝置及其切換器。
背景技術(shù)：
反滲透海水淡化技術(shù)是目前海水淡化的主流技術(shù)之ー。該技術(shù)在海水淡化過程需要消耗大量的電能(具體通過泵)提升進水壓カ以克服水的滲透壓，反滲透排出的濃海水余壓高達5.5飛.5MPa，假如系統(tǒng)產(chǎn)水以40%的回收率計算，排放的占進水量60%的濃海水中還蘊含著很高的壓カ能，將這一部分能量回收變成進水壓力能可大幅降低反滲透海水淡化能耗和制水成本。這也是反滲透海水淡化技術(shù)中設(shè)計能量回收裝置的初衷，為了把反滲透海水淡化系統(tǒng)中的高壓濃海水的壓カ能回收再利用，則需要在反滲透海水淡化系統(tǒng)中設(shè)置能量回收裝置。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。在水力渦輪式能量回收裝置中，能量的轉(zhuǎn)換過程為“壓カ能-機械能(軸功)-壓カ能”，其能量回收效率約35% 70%。功交換式能量回收裝置，只需經(jīng)過“壓カ能-壓カ能”這ー步轉(zhuǎn)化過程，其能量回收效率高達94%以上，由于其高回收效率等優(yōu)點，功交換式能量回收裝置已成為國內(nèi)外研究和推廣的重點。具體講，功交換式能量回收裝置根據(jù)切換方式和交換方式的不同，可分類為水壓缸式能量回收裝置和轉(zhuǎn)子式能量回收裝置。其中，水壓缸式能量回收裝置需要通過切換器使得高壓濃海水流入到不同的水壓缸內(nèi)，通過高壓濃海水推動水壓缸內(nèi)的活塞移動進而將高壓濃海水的壓カ能轉(zhuǎn)變成低壓原海水的壓カ能。但是現(xiàn)有的切換器在工作的過程中，高壓濃海水進入到切換器中，通過切換器內(nèi)的活塞所處的狀態(tài)形成的線路流通，當(dāng)切換器的活塞運動到水壓缸高壓接ロ時，徑向出水造成對活塞單邊推力使得切換器活塞受カ不均，導(dǎo)致活塞磨損嚴(yán)重，使得能量回收效率降低，無法長期穩(wěn)定的運行。另外，如果切換器動作時間不合適，當(dāng)水壓缸從低壓狀態(tài)切換到高壓狀態(tài)時，相應(yīng)的低壓原海水進水口止回閥尚未關(guān)死會造成液擊，使得能量回收裝置產(chǎn)生較大震動。同樣，當(dāng)水壓缸從高壓狀態(tài)切換到低壓狀態(tài)時，相應(yīng)的高壓原海水出水ロ止回閥尚未關(guān)死也會造成液擊，使得能量回收裝置產(chǎn)生較大的震動。我們知道反滲透海水淡化系統(tǒng)正常狀態(tài)下連續(xù)運行，上述震動長時間的存在，會導(dǎo)致能量回收系統(tǒng)的故障率高，噪聲大，壽命低。如何解決上述反滲透海水淡化系統(tǒng)在工作過程中海水對切換器的沖擊較大的問題，進而提高進出水穩(wěn)定性，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型提供了一種反滲透海水淡化能量回收裝置及其切換器，其提供的技術(shù)方案通過對切換器的結(jié)構(gòu)進行改進，解決了背景技術(shù)中的能量回收裝置在工作過程中進出水對切換器的活塞沖擊較大造成磨損快問題及裝置易發(fā)生震動的問題，進而提高了進出水的穩(wěn)定性。[0007]為了達到上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案:反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器，包括:相互套接的外套缸體和內(nèi)套缸體，兩者之間形成相互隔離的兩個外腔，所述內(nèi)套缸體與兩個外腔相対的部位均設(shè)置格柵區(qū)，所述格柵區(qū)設(shè)有沿所述內(nèi)套缸體的周向分布、且軸向延伸的條形孔，相鄰的兩個條形孔同側(cè)的一端在所述內(nèi)套缸體的軸向具有設(shè)定距離；設(shè)置在所述內(nèi)套缸體內(nèi)、且其上設(shè)置有兩個活塞的活塞桿；與所述活塞桿的一端相連以驅(qū)動其在所述內(nèi)套缸體內(nèi)移動，進而實現(xiàn)活塞與與其對應(yīng)的格柵區(qū)封堵配合的驅(qū)動器；位于兩個外腔之間，且與所述內(nèi)套缸體的內(nèi)腔相通的高壓進水管頭；設(shè)置在兩個外腔的兩側(cè)的兩個低壓排水管頭；和設(shè)置在所述外套缸體上的兩個水壓缸接管頭，每個所述水壓缸接管頭分別對應(yīng)連通一個所述外腔。 優(yōu)選的，上述反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器中，所述內(nèi)套缸體與兩個外腔相対的格柵區(qū)的條形孔數(shù)量均為偶數(shù)，且相對分布的條形孔相對應(yīng)的端部位于所述內(nèi)套缸體的同一徑向截面上，所述條形孔等距分布。優(yōu)選的，上述反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器中，所述條形孔為腰型孔。優(yōu)選的，上述反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器中，兩個所述水壓缸接管頭均偏置干與其對應(yīng)的所述格柵區(qū)。優(yōu)選的，上述反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器中，兩個活塞間距大于或者等于2L+Di+D2，兩個所述水壓缸接管頭的中心線間距為L1 ^ L2+Di+D3或者L1 ^ L2-D1-D3，其中:L表示活塞的有效密封面長度，L1表示兩個水壓缸接管頭的中心線的間距；L2表示兩個格柵區(qū)整體覆蓋寬度的中心線的間距辦表示每個格柵區(qū)的覆蓋寬度；D3表示水壓缸接管頭的直徑。優(yōu)選的，上述反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器中，所述活塞的密封長度大于所述格柵區(qū)在所述內(nèi)套缸體上的覆蓋寬度。優(yōu)選的，上述反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器中，所述活塞桿依次穿過兩個所述活塞并穿出所述內(nèi)套缸體的端部堵頭，且兩個所述低壓排水管頭均沿所述內(nèi)套缸體的徑向伸出。優(yōu)選的，上述反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器中，所述外套缸體的數(shù)量為兩個，且均焊接或通過連接件裝配在所述內(nèi)套缸體上，均與所述內(nèi)套缸體形成所述外腔，所述高壓進水管頭位于兩個所述外套缸體之間。優(yōu)選的，上述反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器中，所述驅(qū)動器為電動缸或者液壓缸。基于上述提供的切換器，本實用新型還提供了反滲透海水淡化能量回收裝置，包括第一水壓缸、第二水壓缸、單向閥組及切換器，其中:所述切換器為上述任意一項所述的切換器，其兩個水壓缸接管頭分別與第一水壓缸和第二水壓缸的一側(cè)相連通，所述單向閥組與所述第一水壓缸和第二水壓缸的另ー側(cè)相連通。相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，本實用新型提供反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器，在工作過程中，通過格柵區(qū)實現(xiàn)外腔和內(nèi)套缸體的內(nèi)腔之間的進排水，在經(jīng)過格柵區(qū)的過程中所述格柵區(qū)設(shè)有沿所述內(nèi)套缸體的周向分布，且軸向延伸的條形孔，相鄰的兩個條形孔同側(cè)的一端在所述內(nèi)套缸體的軸向具有設(shè)定距離；該種結(jié)構(gòu)使得驅(qū)動器在驅(qū)動活塞桿移動的過程中，兩個活塞逐步地實現(xiàn)格柵區(qū)流通面積的改變，進而實現(xiàn)進排水量的逐步增加或者減小，解決了能量回收裝置高壓流體切換時對切換器活塞造成的沖擊問題并使高壓流體盡量平緩地從一個水壓缸轉(zhuǎn)換到另ー個水壓缸中，進而提高了進出水的穩(wěn)定性。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例提供的反滲透海水淡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型實施例提供的反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型實施例提供的切換器的內(nèi)套缸體的格柵區(qū)的截面示意圖；圖4為本實用新型實施例提供的切換器的內(nèi)套缸體的格柵區(qū)的展開圖；圖5為本實用新型實施例提供的切換器的內(nèi)套缸體的格柵區(qū)12的俯視圖；圖6為本實用新型實施例提供的切換器的內(nèi)套缸體的格柵區(qū)14的俯視圖；圖7a和圖7b分別為格柵區(qū)14各個條形孔同側(cè)的端部軸向距離為零時，活塞左行和右行時，第二水壓缸27在高壓狀態(tài)下，進水流量隨活塞位置變化圖；圖8a和圖Sb分別為格柵區(qū)14各個條形孔同側(cè)的端部軸向具有設(shè)定距離時，活塞左行和右行時，第二水壓缸27在高壓狀態(tài)下，進水流量隨活塞位置變化圖；圖9為本實用新型實施例提供的能量回收裝置的切換器的另ー種工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本實用新型實施例提供的另ー種結(jié)構(gòu)的反滲透能量回收裝置的切換器的結(jié)構(gòu)示意圖；上述圖中:驅(qū)動器1、堵頭2、低壓排水管頭3、活塞4、高壓進水管頭5、內(nèi)套缸體6、外套缸體
7、活塞8、堵頭9、低壓排水管頭10、水壓缸接管頭11、格柵區(qū)12、活塞桿13、格柵區(qū)14、水壓缸接管頭15、外套缸體16、外腔17、條形孔18、提升泵19、反滲透膜組件20、高壓泵21、增壓泵22、第一水壓缸進水支管2222、第二水壓缸進水支管2221、第一支管221、第二支管222、高壓原海水管223、反滲透膜堆高壓進水管224、淡水產(chǎn)出管23、水壓缸活塞24、水壓缸活塞25、第一水壓缸26、第ニ水壓缸27、高壓濃海水管28、外腔29、單向閥a、單向閥b、單向閥c、單向閥d。
具體實施方式
本實用新型實施例提供了一種反滲透海水淡化能量回收裝置及其切換器，其核心改進點是對傳統(tǒng)的反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器結(jié)構(gòu)進行改進，解決了能量回收裝置在高壓流體切換時對切換器活塞造成的沖擊問題，并使得高壓流盡量平緩地從ー個水壓缸轉(zhuǎn)換到另ー個水壓缸，進而提高了能量回收裝置的運行穩(wěn)定性。下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。為了更加清楚地了解本實用新型實施例提供的反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器的工作機理，現(xiàn)在結(jié)合附圖1對本實用新型實施例提供的切換器所應(yīng)用的反滲透海水淡化能量回收裝置的工作機理進行介紹如下:原海水在增壓泵22的作用下升壓進入到第一支管221和第二支管222中，其中:第一支管221中的原海水通過設(shè)置在第一支管221上的高壓泵21增壓后變成高壓海水進入到反滲透膜堆高壓進水管224，同時第二支管222中的原海水經(jīng)過能量回收裝置升壓后并經(jīng)過高壓原海水管223上的提升泵19進ー步升壓后成為高壓海水進入反滲透膜堆高壓進水管224。之后，高壓海水通過反滲透膜組件20的半透膜形成淡水并最終通過淡水產(chǎn)出管23輸出，實現(xiàn)了淡水的生產(chǎn)。同吋，反滲透膜組件20生成的高壓濃海水通過高壓濃海水管28進入到切換器中。上述進入到第二支管222中的原海水可以通過第一水壓缸進水支管2222或第二水壓缸進水支管2221進入到第一水壓缸26或第二水壓缸27中，切換器中的活塞8和活塞4通過位置切換交替實現(xiàn)從高壓濃海水管28輸送的高壓濃海水進入到第一水壓缸26和第ニ水壓缸27，實現(xiàn)濃海水換壓后通過低壓排水管頭10或者低壓排水管頭3排走?，F(xiàn)在以圖1所示的狀態(tài)為例進行說明，高壓濃海水管28將高壓濃海水輸送到第二水壓缸27中，此時高壓濃海水推動水壓缸活塞25向單向閥側(cè)移動，高壓濃海水將壓カ傳遞給原海水，第二水壓缸27的單向閥側(cè)的單向閥d關(guān)閉，單向閥c開啟，高壓濃海水將第二水壓缸27中的原海水增壓輸送到高壓原海水管223并在提升泵19的作用下進入到反滲透膜組件20中進行淡化，當(dāng)水壓缸活塞25運動到第二水壓缸27的單向閥側(cè)后高壓原海水己基本排出，此時活塞8和活塞4移動，水壓缸接管頭15與低壓排水管頭3連通將第二水壓缸27內(nèi)泄壓后的濃海水排掉，此時，水壓缸活塞25向切換器側(cè)移動，同時，高壓進水管頭5與水壓缸接管頭11接通以進行第一水壓缸26的高壓濃海水和原海水的換壓動作，此時單向閥a關(guān)閉，單向閥b打開，第一水壓缸26中增壓后的原海水經(jīng)過單向閥b繼續(xù)順著高壓原海水管223并在提升泵19的作用下進入到反滲透膜堆高壓進水管224。上述在第二水壓缸27的濃海水換壓后排掉的過程中，第二水壓缸27處于低壓狀態(tài)，由于第二水壓缸進水支管2221內(nèi)的低壓原海水進水水壓大于第二水壓缸27內(nèi)的水壓，單向閥d處于打開狀態(tài)，而高壓原海水管223內(nèi)的高壓原海水出水水壓大于第二水壓缸27內(nèi)的水壓，單向閥c處于關(guān)閉狀態(tài)，第二水壓缸進水支管2221中原海水通過單向閥d進入到第二水壓缸27中從而推動水壓缸活塞25向切換器側(cè)移動。同樣道理，在第一水壓缸26的濃海水換壓后排掉的過程中，第一水壓缸26處于低壓狀態(tài)，由于第一水壓缸進水支管2222內(nèi)的低壓原海水進水水壓大于第一水壓缸26內(nèi)的水壓，單向閥a處于打開狀態(tài)，而高壓濃海水水管223內(nèi)的高壓原海水出水水壓大于第一水壓缸26內(nèi)的水壓，單向閥b處于關(guān)閉狀態(tài)，第一水壓缸進水支管2222中原海水通過單向閥a進入到第一水壓缸26中從而推動水壓缸活塞24向切換器側(cè)移動。上述在第一水壓缸26增壓的原海水進入高壓原海水管223的過程中，第一水壓缸26處于高壓狀態(tài)，由于第一水壓缸進水支管2222內(nèi)的低壓原海水進水水壓小于第一水壓缸26內(nèi)的水壓，單向閥a處于關(guān)閉狀態(tài)，同時高壓原海水管223內(nèi)的高壓原海水水壓小于第一水壓缸26內(nèi)的水壓，單向閥b處于開啟狀態(tài)，高壓進水口 5中的濃海水進入到第一水壓缸26中從而推動水壓缸活塞24向單向閥側(cè)移動。同樣道理，在第二水壓缸27增壓的原海水進入高壓原海水管223的過程中，第二水壓缸27處于高壓狀態(tài)，由于第二水壓缸進水支管2221內(nèi)的低壓原海水進水水壓小于第二水壓缸27內(nèi)的水壓，單向閥d處于關(guān)閉狀態(tài)，同時高壓原海水管223內(nèi)的高壓原海水水壓小于第二水壓缸27內(nèi)的水壓，單向閥c處于開啟狀態(tài)，高壓進水口 5中濃海水進入到第二水壓缸27中從而推動水壓缸活塞25向單向閥側(cè)移動。
以下結(jié)合附圖2-9對本實用新型實施例提供的反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器的具體結(jié)構(gòu)進行說明，該切換器包括外套缸體7和外套缸體16、內(nèi)套缸體6、活塞桿13、兩個活塞(活塞8和活塞4)、驅(qū)動器1、高壓進水管頭5、低壓排水管頭3、低壓排水管頭
10、及兩個水壓缸接管頭(水壓缸接管頭15和水壓缸接管頭11)。內(nèi)套缸體6和外套缸體7、外套缸體16是整個切換器的主體構(gòu)件，外套缸體7和外套缸體16均套設(shè)在內(nèi)套缸體6タト，且與內(nèi)套缸體6之間形成相互隔離兩個外腔，其中外套缸體7與內(nèi)套缸體6形成外腔29，外套缸體16與內(nèi)套缸體6形成外腔17，外腔17和外腔29均用于進排水，內(nèi)套缸體6和外腔17與外腔29相対的部位均設(shè)置有格柵區(qū)(格柵區(qū)12對應(yīng)外腔29、格柵區(qū)14對應(yīng)外腔17)，以連通外腔17和外腔29和內(nèi)套缸體6的內(nèi)腔，格柵區(qū)12和格柵區(qū)14均設(shè)置有多個條形孔18，每個格柵區(qū)的多個條形孔18均沿著內(nèi)套缸體6的周向分布，且沿著軸向延伸，相鄰的兩個條形孔18同側(cè)的一端在內(nèi)套缸體6的軸向具有設(shè)定距離?；钊麠U13設(shè)置在內(nèi)套缸體6內(nèi)，兩個活塞均設(shè)置在活塞桿13上，且兩者之間具有設(shè)定的距離，兩個活塞(活塞8和活塞4)用于分別與兩個格柵區(qū)相配合以實現(xiàn)內(nèi)套缸體6的內(nèi)腔與外腔17和外腔29的通閉。驅(qū)動器I設(shè)置在內(nèi)套缸體6的一端，與活塞桿13的一端相連以驅(qū)動其在內(nèi)套缸體6內(nèi)移動，進而實現(xiàn)每個活塞與與其對應(yīng)的格柵區(qū)封堵配合。高壓進水管頭5位于外腔17和外腔29之間，且與內(nèi)套缸體6的內(nèi)腔相通，用于反滲透海水淡化裝置的反滲透膜組件20產(chǎn)生的高壓濃海水的輸送。兩個低壓排水管頭(低壓排水管頭3和低壓排水管頭10)分別設(shè)置在兩個外腔(夕卜腔17和外腔29)的兩側(cè)，即分別位于兩個外腔17和外腔29的外側(cè)，用于排放經(jīng)過換壓后的濃海水。兩個水壓缸接管頭分別為水壓缸接管頭11和水壓缸接管頭15，水壓缸接管頭11設(shè)置在外套缸體7上，同時水壓缸接管頭11連通外腔29 ;水壓缸接管頭15設(shè)置在外套缸體16上，同時水壓缸接管頭15連通外腔17。
以下結(jié)合附圖1-10，對本實用新型實施例中提供的反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器在能量回收過程中的工作過程具體介紹如下:在海水淡化工藝中，圖2所示的切換器為能量回收裝置提供連續(xù)穩(wěn)定的高壓濃海水流，本實用新型實施例中的切換器的活塞動作的動カ由驅(qū)動器I提供，可以使用液壓缸驅(qū)動也可以利用電動缸驅(qū)動，只要是能夠驅(qū)動活塞桿13在內(nèi)套缸體6內(nèi)移動進而實現(xiàn)活塞8和活塞4移動的機構(gòu)都可在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)切換器的兩個活塞(活塞8和活塞4)運行到圖2所示位置吋，高壓濃海水從高壓進水管頭5進入內(nèi)套缸體6，高壓水流通過活塞8和活塞4之間的格柵區(qū)12進入與格柵區(qū)12對應(yīng)的外腔29中，之后，通過水壓缸接管頭11進入第一水壓缸26中，第一水壓缸26處于高壓狀態(tài)，高壓濃海水推動水壓缸活塞24向著單向閥側(cè)移動，將轉(zhuǎn)化成高壓的原海水推出第一水壓缸26。此時，第二水壓缸27處于低壓狀態(tài)，低壓濃海水通過格柵區(qū)14進入與格柵區(qū)14對應(yīng)的外腔17，再進入內(nèi)套缸體6的內(nèi)腔中，之后，通過低壓排水管頭3排出切換器。當(dāng)切換器內(nèi)活塞8和活塞4自從圖2所示位置向圖9所示位置運行時，切換器內(nèi)的高壓濃海水將進行換向動作，高壓濃海水將從進入第一水壓缸26轉(zhuǎn)變?yōu)檫M入第二水壓缸27。換向過程分解為如下的步驟SlOl至S113實現(xiàn)，需要說明的是下面說明過程中所用到的方位詞，均以圖中所示左右來定義的，只是為了方便說明方位，方便理解，但是并不會限定本專利的范圍。SlOl:活塞8和活塞4向右運行，切換器的活塞4逐步覆蓋格柵區(qū)14，當(dāng)活塞4的右邊緣恰好到達圖6的D'位置吋，活塞4將完全封閉格柵區(qū)14，第二水壓缸27內(nèi)已充滿的低壓原海水將停止流動，此時第二水壓缸27的單向閥側(cè)的單向閥d也將開始自動關(guān)閉。S102:活塞8和活塞4繼續(xù)向右運行，當(dāng)活塞4左邊剛好到達圖6所示的k'位置時，活塞8的右邊緣恰好到達圖5的D位置，在活塞4從其右邊緣到達圖6的D'位置移動到其左邊緣到達圖6所示的A'位置的過程中，高壓濃海水通過格柵區(qū)12進入第一水壓缸26的水量保持穩(wěn)定不變，同時格柵區(qū)14 一直處于完全關(guān)閉狀態(tài),優(yōu)選的,活塞4的密封長度L大于與其相對應(yīng)的格柵區(qū)14覆蓋的寬度D1，這樣使得在活塞4向右運行的L-D1行程內(nèi)，第二水壓缸27另ー側(cè)的單向閥d有充足的時間自動關(guān)閉，有效地消除了單向閥d水錘敲擊，避免了格柵區(qū)14與高壓濃海水相通時單向閥d剛好或者還沒關(guān)閉造成液流對單向閥d的沖擊，進而避免了對設(shè)備的沖擊，延長了單向閥d的壽命。同樣道理，活塞8的密封長度大于與其對應(yīng)的格柵區(qū)12的覆蓋寬度，同樣延長了單向閥a的壽命。S103:活塞8和活塞4繼續(xù)向右運行，當(dāng)切換器的活塞4左邊緣剛好離開圖6標(biāo)注的A'位置時，格柵區(qū)14打開，內(nèi)套缸體6中的高壓濃海水將通過A'位置迅速進入外腔17，由于k丨位置分布在切換器的內(nèi)套缸體6的豎直方向，通過格柵射流的高壓水將直接沖擊外套缸體的內(nèi)表面，優(yōu)選的，條形孔18對稱設(shè)計，k'位置對稱設(shè)計結(jié)構(gòu)使得在豎直兩個方向水流波動大大降低，高壓濃海水通過水壓缸接管頭15進入第二水壓缸27，使得第二水壓缸27內(nèi)低壓原海水瞬時增壓，第二水壓缸27從低壓狀態(tài)瞬時轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏籂顟B(tài)，被增壓的原海水逐漸打開第二水壓缸27的單向閥C。S104:活塞8和活塞4繼續(xù)向右運行，當(dāng)切換器的活塞4左邊緣從A'位置運行到B/位置時，切換器的活塞8的右邊緣從圖5的D位置運行到E位置，格柵區(qū)12開ロ面積減小與格柵區(qū)14開ロ面積逐漸增大同步，高壓濃海水從內(nèi)套缸體6進入到第二水壓缸27的水量增加速度較慢，同時從內(nèi)套缸體6進入第一水壓缸26的水量減小速度較慢，這樣高壓濃海水的流量穩(wěn)定，并逐漸從進入第一水壓缸26轉(zhuǎn)變?yōu)橹饾u進入第二水壓缸27中。S105:活塞8和活塞4繼續(xù)向右運行，當(dāng)切換器的活塞4的左邊緣從B'位置到達C'位置時，此時切換器的活塞8的右邊緣自圖5的E位置運行到F位置，格柵區(qū)12開ロ面積繼續(xù)減小，格柵區(qū)14開ロ面積繼續(xù)増大，高壓濃海水從內(nèi)套缸體6進入第二水壓缸27的水量增加速度變快，同時從內(nèi)套缸體6進入第一水壓缸26的水量減小速度也變快。S106:活塞8和活塞4繼續(xù)向右運行，當(dāng)切換器的活塞4左邊緣從C'位置到F'位置時，切換器的活塞8的右邊緣從圖5的F位置運行到C位置，由于格柵區(qū)14的開ロ面積呈線性増加，致使高壓濃海水進入第二水壓缸27的水量快速増加，同時進入第一水壓缸26的水量快速減小。S107:活塞8和活塞4繼續(xù)向右運行，當(dāng)切換器的活塞4左邊緣從F,位置至E'位置的過程中，此時切換器的活塞8的右邊緣自圖5的C位置運行到B位置，由于格柵區(qū)14開ロ面積增加速度逐漸變小，致使高壓濃海水進入第二水壓缸27的水量增加速度又變略慢，而高壓濃海水進入第一水壓缸26的水量又緩慢減少。S108:活塞8和活塞4繼續(xù)向右運行，當(dāng)切換器的活塞4左邊緣從E,位置至D'位置過程中，此時切換器的活塞8的右邊緣自圖5的B位置向A位置運行，由于格柵區(qū)14的開ロ面積增加速度更慢，而格柵區(qū)12的開ロ面積減小也更慢，致使高壓濃海水進入第二水壓缸27的水量增加速度更 為緩慢，同時進入第一水壓缸26的水量減少速度也更為緩慢。S109:當(dāng)活塞4的左邊緣到達圖6的D'位置時，活塞8的右邊緣到達圖5的A位置，此時，格柵區(qū)12全部被封閉，高壓濃海水進入第一水壓缸26的水量減少到0，格柵區(qū)14全部打開，高壓濃海水進入第二水壓缸27的水量増加到最大值，高壓濃海水通過活塞運行的步驟S103和S109實現(xiàn)了流向切換，在步驟S103和S109過程中，高壓濃海水進入第一水壓缸26的量逐漸減少，進入第二水壓缸27的量逐漸增多，要求兩個活塞間距至少應(yīng)為2L+Di+D2 ;姆個活塞的行程應(yīng)為2L+Di ;水壓缸接管頭中心線間距滿足關(guān)系式為:L1彡L2+Di+D3或者L1 ( L2-D1-D3，其中L表示活塞的有效密封面長度表示水壓缸接管頭中心線的間距；L2表示格柵區(qū)整體覆蓋寬度的中心線的間距辦表示格柵區(qū)整體的覆蓋寬度；D2表示高壓進水管頭的直徑；D3表示水壓缸接管頭的直徑，本專利的兩個水壓缸接管頭的直徑相等，兩個活塞的有效密封面長度相等；上述關(guān)系保證在切換器的切換過程中，兩個水壓缸均有聞壓濃海水進入，廣生聞壓交置，此結(jié)構(gòu)功能使得聞壓濃海水逐步實現(xiàn)流道的平穩(wěn)過渡，同時最大程度地降低了低壓原海水在水壓缸內(nèi)接受高壓濃海水壓カ能時所產(chǎn)生的流量波動，使得通過能量回收裝置水壓缸后的高壓原海水具有穩(wěn)定流量和穩(wěn)定的壓力。SllO:活塞8和活塞4繼續(xù)向右運行，此時由于第一水壓缸26中的高壓流量變?yōu)?，單向閥b開始關(guān)閉，至活塞8的左邊緣到達圖5的D位置吋，單向閥b完全關(guān)閉。接下來，當(dāng)活塞8的左邊緣恰好向右離開圖5的D位置時，格柵區(qū)12打開，第一水壓缸26內(nèi)的高壓濃海水瞬時轉(zhuǎn)為低壓濃海水，低壓濃海水將通過格柵區(qū)12進入內(nèi)套缸體6的內(nèi)腔，進而通過低壓排水管頭10流出切換器。同樣，使得低壓濃海水逐步地進入內(nèi)套缸體6的內(nèi)腔中，在圖5的D位置，對稱結(jié)構(gòu)的格柵排布，使得第一水壓缸26內(nèi)的濃海水以射流的方式進行逐步排放，極大地緩解了水流排放時造成的水流波動，減輕了切換器缸體的震動。Slll:活塞8和活塞4繼續(xù)向右運行，當(dāng)切換器的活塞8左邊緣從D位置至E位置的過程中，格柵區(qū)12開ロ面積增加速度較慢，致使第一水壓缸26內(nèi)濃海水排放速度較慢。此時，格柵區(qū)14的開ロ面積不變，進入第二水壓缸27的高壓濃海水水量不變。S112:活塞8和活塞4繼續(xù)向右運行，當(dāng)切換器的活塞8左邊緣從E位置至F位置過程中，格柵區(qū)12開ロ面積增加速度略快，致使第一水壓缸26內(nèi)低壓濃海水排放速度略快。此時，格柵區(qū)14的開ロ面積不變，進入第二水壓缸27的高壓濃海水水量不變?？梢?，活塞8和活塞4繼續(xù)向右運行，切換器的活塞8左邊緣自D位置運行至F位置過程中，格柵區(qū)12逐漸增大的開ロ面積，使得低壓濃海水排放量逐漸加大，減小了流量的波動的影響，條形孔18交錯分布的格柵區(qū)減緩了切換器在此過程中的波動。S113:活塞8和活塞4繼續(xù)向右運行，直至到達圖9所示的位置，在圖9中，活塞8的左邊緣恰好到達圖5的A位置，此時格柵區(qū)12全部開打。在這個過程中，高壓濃海水以穩(wěn)定的流量和壓カ進入第二水壓缸27，第一水壓缸26內(nèi)的低壓濃海水在低壓原海水的推動下，以穩(wěn)定的流量通過格柵區(qū)12進入內(nèi)套缸體6的內(nèi)腔中，進而流出低壓排水管頭10。優(yōu)選的，布置在兩個水壓缸上的感應(yīng)器(未畫)提供信號給驅(qū)動器I后，切換器內(nèi)的活塞8和活塞4將從圖9的此位置開始向圖2的位置運行，整個過程高壓濃海水具有和步驟SlOl至S113相同的流向切換動作。本實用新型實施例中的格柵區(qū)12和格柵區(qū)14的條形孔以高壓進水管頭5的中心線成軸對稱分布。請參考附圖7a、圖7b以及圖8a圖Sb，圖7a和圖7b作為ー個對比的例子，圖中顯示了如果各個條形孔同側(cè)的端部軸向距離為零時，活塞4左右行過程中第二水壓缸27處于高壓狀態(tài)下，進水流量與活塞位置的變化圖，圖中顯示格柵區(qū)進排水面積改變較大時，水壓缸內(nèi)的水流流量變化較快，請參考附圖8a和圖Sb，圖8a和圖Sb分別為本實用新型實施例提供的切換器的格柵區(qū)14的各個條形孔同側(cè)的端部軸向具有設(shè)定距離(大于零)時，活塞4左行和右行時，第二水壓缸27處于高壓狀態(tài)下，進水流量與活塞位置的變化圖，水壓缸內(nèi)的水流流量變化曲線平滑過渡，保證了進排水的穩(wěn)定性，減小了水力沖擊。如此，ー個周期切換動作結(jié)束，接下來進入下ー個周期，這樣交替實現(xiàn)高壓濃海水與低壓原海水在水壓缸內(nèi)的壓カ交換過程的連續(xù)進行。由于水壓缸上內(nèi)置的感應(yīng)器的感應(yīng)信號產(chǎn)生由低壓原海水的進水流量和壓カ決定，進而控制著驅(qū)動器I的啟動和停止，所以本能量回收裝置切換器具備自動調(diào)節(jié)功能。上述實施例中，優(yōu)選的，內(nèi)套缸體6與外腔17和外腔29相対的格柵區(qū)，即格柵區(qū)12和格柵區(qū)14的條形孔18均為偶數(shù)個，且相對分布的條形孔18相對應(yīng)的端部均位于內(nèi)套缸體6的同一徑向截面上，該種分布的條形孔使得進排水均可以對稱，且逐漸増加地作用于內(nèi)套缸體6，提高了進排水的穩(wěn)定性，更為優(yōu)選的方案，上述每個格柵區(qū)的條形孔18等距分布。上述每個格柵區(qū)的條形孔18在內(nèi)套缸體6同側(cè)的端部在內(nèi)套缸體6的軸向具有設(shè)定間距，該種結(jié)構(gòu)使得進排水的流通面積逐漸改變，減少了水力沖擊，為了提高進排水流通面積改變幅度更加精細，上述條形孔18可以為腰型孔。為了進ー步減小水流的沖擊，上述兩個水壓缸接管頭均偏置于其所對應(yīng)的格柵區(qū)，即水壓缸接管頭11偏置于格柵區(qū)12，水壓缸接管頭15偏置于格柵區(qū)14，此處的偏置指的是水壓缸接管頭不與格柵區(qū)正面相對，該種結(jié)構(gòu)進ー步減小了進排水的沖擊性，降低了進排水沖擊所產(chǎn)生的設(shè)備震動。通過上述實施例中的敘述，只要能夠?qū)崿F(xiàn)上述海水壓カ轉(zhuǎn)換過程中的切換功能的切換器的結(jié)構(gòu)都在本專利的保護范圍之內(nèi)。請參考附圖10，為了減小在工作過程中產(chǎn)生的軸向水力不平衡，所述活塞桿13穿進內(nèi)套缸體6 —端的堵頭2、依次穿過兩個所述活塞(活塞4和活塞8)并穿出所述內(nèi)套缸體6的另一端部的堵頭9，且兩個所述低壓排水管頭(低壓排水管頭3和低壓排水管頭10)均沿所述內(nèi)套缸體6的徑向伸出，除了消除軸向水力不平衡外，上述活塞桿13穿出內(nèi)套缸體的堵頭9，活塞桿13與堵頭9密封配合，為與堵頭9相鄰的活塞8提供了支撐，避免了由于活塞8的重力作用導(dǎo)致活塞桿13偏斜，進而導(dǎo)致活塞8磨損嚴(yán)重的問題。本實施例提供的切換器中，外腔17和外腔29分別通過外套缸體16和外套缸體7分別與內(nèi)套缸體6配合形成，當(dāng)然也可以通過外套缸體的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)ー個外套缸體也能與內(nèi)套缸體6所形成外腔17和外腔29。優(yōu)選的，可以通過熱裝或冷裝的方式對外套缸體7、外套缸體16與內(nèi)套缸體6進行組裝，簡易的組裝方式利于設(shè)備制造和エ業(yè)化生產(chǎn)。本實用新型實施例中的圖5和圖6中，圖5中A、B、C、D、E、F為格柵區(qū)12在軸向方向上開ロ的邊界線，圖6中A'、B'、C'、D'、E'、F'為格柵區(qū)14在軸向方向上開ロ的邊界線。本實用新型實施例不僅僅提供了一種反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器，還提供了一種反滲透海水淡化能量回收裝置，具體的該裝置的構(gòu)成及工作過程請參考上述實施例所述即可，由于該能量回收裝置所具有的優(yōu)點由上述實施例中提供的切換器所帯來的，具體的，請參考上述切換器部分的優(yōu)點描述即可，在此不再贅述。需要說明的是，本說明書中各個實施例可相互補充，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。本專利中的左、右等詞是針對說明書附圖所在的方位為基準(zhǔn)進行參考說明的，其不會對專利的范圍造成影響。另外，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另ー個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。另外，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括ー個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本 實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器，其特征在于，包括: 相互套接的外套缸體和內(nèi)套缸體，兩者之間形成相互隔離的兩個外腔，所述內(nèi)套缸體與兩個外腔相対的部位均設(shè)置格柵區(qū)，所述格柵區(qū)設(shè)有沿所述內(nèi)套缸體的周向分布、且軸向延伸的條形孔，相鄰的兩個條形孔同側(cè)的一端在所述內(nèi)套缸體的軸向具有設(shè)定距離； 設(shè)置在所述內(nèi)套缸體內(nèi)、且其上設(shè)置有兩個活塞的活塞桿； 與所述活塞桿的一端相連以驅(qū)動其在所述內(nèi)套缸體內(nèi)移動，進而實現(xiàn)活塞與與其對應(yīng)的格柵區(qū)封堵配合的驅(qū)動器； 位于兩個外腔之間、且與所述內(nèi)套缸體的內(nèi)腔相通的高壓進水管頭； 設(shè)置在兩個外腔的兩側(cè)的兩個低壓排水管頭；和 設(shè)置在所述外套缸體上的兩個水壓缸接管頭，每個所述水壓缸接管頭分別對應(yīng)連通一個所述外腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器，其特征在于，所述內(nèi)套缸體與兩個外腔相対的格柵區(qū)的條形孔數(shù)量均為偶數(shù)，且相對分布的條形孔相對應(yīng)的端部位于所述內(nèi)套缸體的同一徑向截面上，所述條形孔等距分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器，其特征在于，所述條形孔為腰型孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器，其特征在于，兩個所述水壓缸接管頭均偏置干與其對應(yīng)的所述格柵區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器，其特征在于，兩個活塞間距大于或者等于2L+Di+D2，`兩個所述水壓缸接管頭的中心線間距為L1 ^ L2+Di+D3或者L1彡L2-D1-D3，其中:L表示活塞的有效密封面長度，L1表示兩個水壓缸接管頭的中心線的間距；L2表示兩個格柵區(qū)整體覆蓋寬度的中心線的間距鞏表示每個格柵區(qū)的覆蓋寬度；D3表示水壓缸接管頭的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項所述的反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器，其特征在干，所述活塞的密封長度大于所述格柵區(qū)在所述內(nèi)套缸體上的覆蓋寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器，其特征在干，所述活塞桿依次穿過兩個所述活塞并穿出所述內(nèi)套缸體的端部堵頭，且兩個所述低壓排水管頭均沿所述內(nèi)套缸體的徑向伸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器，其特征在于，所述外套缸體的數(shù)量為兩個，且均焊接或通過連接件裝配在所述內(nèi)套缸體上，均與所述內(nèi)套缸體形成所述外腔，所述高壓進水管頭位于兩個所述外套缸體之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反滲透海水淡化能量回收裝置的切換器，其特征在干，所述驅(qū)動器為電動缸或者液壓缸。
10.一種反滲透海水淡化能量回收裝置，其特征在于，包括第一水壓缸、第二水壓缸、單向閥組及切換器，其中:所述切換器為上述權(quán)利要求1-9中任意一項所述的切換器，其兩個水壓缸接管頭分別與第一水壓缸和第二水壓缸的一側(cè)相連通，所述單向閥組與所述第一水壓缸和第二水壓缸的另ー側(cè)相連通。
專利摘要本專利提供反滲透海水淡化能量回收裝置及其切換器，切換器包括相互套接的外套缸體和內(nèi)套缸體，兩者之間形成相互隔離的兩個外腔，內(nèi)套缸體與兩個外腔相對部位均設(shè)置格柵區(qū)，格柵區(qū)設(shè)有沿內(nèi)套缸體的周向分布、且軸向延伸的條形孔，相鄰的兩個條形孔同側(cè)的一端軸向具有設(shè)定距離；設(shè)置在內(nèi)套缸體內(nèi)、且其上設(shè)置有兩個活塞的活塞桿；與活塞桿的一端相連以驅(qū)動其在內(nèi)套缸體內(nèi)移動的驅(qū)動器；位于兩個外腔之間，且與內(nèi)套缸體的內(nèi)腔相通的高壓進水管頭；設(shè)置在兩個外腔的兩側(cè)的兩個低壓排水管頭；和設(shè)置在外套缸體上的兩個水壓缸接管頭，每個水壓缸接管頭分別對應(yīng)連通一個所述外腔。降低了海水淡化工作過程中海水對切換器的沖擊，提高了進出水穩(wěn)定性。
文檔編號C02F103/08GK202942810SQ20122060134
公開日2013年5月22日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者樊雄, 馬躍華 申請人:中冶海水淡化投資有限公司