本發(fā)明涉及一種多進(jìn)多出式壓力交換器，其中轉(zhuǎn)子內(nèi)的第一高壓流體與第二低壓流體液壓連通并在流體之間傳遞壓力而產(chǎn)生第二流體的高壓排放流。更具體地說，本發(fā)明涉及一種多進(jìn)多出式壓力交換器，采用多進(jìn)多出的方式提高了交換頻率和增加了單機(jī)容量，其中增設(shè)了套筒，合理設(shè)計了套筒進(jìn)出通道布置和轉(zhuǎn)子內(nèi)部通道結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

反滲透膜法海水淡化已在世界各國普遍采用，我國近幾年己有很大發(fā)展，今后也將成為我國海水淡化工業(yè)的主流技術(shù)。

能量回收裝置是反滲透海水淡化系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，對大幅降低系統(tǒng)運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兩類：水力透平式和正位移式。前者以美國PEI公司的HTC(Hydraulic TurboCharger)為代表，通常需要經(jīng)過“壓力能一軸功一壓力能”兩步轉(zhuǎn)化過程，能量回收效率只有50％一75％。后者則以美國ERI公司的PX(PressureExchanger)為代表，只需經(jīng)過“壓力能一壓力能”一步轉(zhuǎn)化過程，能量回收效率高達(dá)90％-95％，成為國內(nèi)外研究和推廣的重點。

在用于水脫鹽工業(yè)中、特別是用于海水反滲透脫鹽工業(yè)中的反滲透工藝中，使用壓力交換器是眾所周知的。例如，美國專利7,251,557中披露了一種旋轉(zhuǎn)式正位移壓力交換器。但是，本申請的申請人已經(jīng)證實已有的旋轉(zhuǎn)式正位移壓力交換器價格昂貴，單機(jī)處理量小，加工難度高。

本發(fā)明的實施例尋求提供一種多進(jìn)多出式壓力交換器，所述壓力交換器能夠克服或至少緩解先前提及的壓力交換器的一個或多個缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一種多進(jìn)多出式壓力交換器，所述壓力交換器用于從高壓第一流體向低壓第二流體傳遞壓力能量以提供加壓的第二流體，所述壓力交換器其特征在于包括：機(jī)體、設(shè)置在機(jī)體內(nèi)的套筒和套筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；所述轉(zhuǎn)子具有多個大體上沿軸向穿過所述轉(zhuǎn)子延伸的通道，所述通道在所述轉(zhuǎn)子一個末端處具有第一開口，在所述轉(zhuǎn)子另一個末端處具有第二開口，所述開口沿所述轉(zhuǎn)子的長度方向彼此隔開；所述機(jī)體具有四個或更多個入口通路和四個或更多排放通路，所述套筒具有四個或更多個內(nèi)部歪曲的入口通路和四個或更多排放通路，所述機(jī)體通路與所述套筒通路一一對應(yīng)布置，所述套筒通路布置成：所述轉(zhuǎn)子第一通道末端開口與一個所述套筒上的入口通路對準(zhǔn)時，所述通道另一末端開口還與所述套筒上的排放通路對準(zhǔn)，所述套筒的所述入口通路和每個所述排放通路在運行期間通過所述轉(zhuǎn)子的外側(cè)面與所述套筒的內(nèi)側(cè)面處的密封區(qū)域彼此持續(xù)密封。

由此，在所述轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)期間，在所述轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈期間，所述通道開口至少兩次交替地與一個所述套筒上的入口通路和相對的所述套筒的排放通路部分或完全對準(zhǔn)，并然后與所述套筒上的排放通路和相對的所述套筒上的入口通路部分或完全對準(zhǔn)，從而給每個所述通道至少供應(yīng)兩次所述高壓第一流體并至少排放兩次加壓的第二流體。

所述的壓力交換器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子具有多個圍繞旋轉(zhuǎn)軸徑向均勻分布的通道，類似花瓣形分布。

所述的壓力交換器，其特征在于，將所述轉(zhuǎn)子上每個通道內(nèi)還有若干個小通道。

所述的壓力交換器，其特征在于，所述入口通路和排放通路分別沿圓周均布，并且入口通路和排放通沿圓周間隔布置，使轉(zhuǎn)子徑向受力均勻。

所述的壓力交換器，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)期間至少進(jìn)行2次壓力交換，提高了交換頻率，從而增加了流體交換量。

所述的壓力交換器，其特征在于，所述套筒入口通路內(nèi)部彎曲，引導(dǎo)流體沖擊轉(zhuǎn)子，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

所述的壓力交換器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子外圓面具有兩個間隔開的圓柱支承面，所述兩個圓柱支承面之間有周界溝槽，所述溝槽保持用于潤滑所述支承表面的流體的貯槽。

所述的壓力交換器，其特征在于，所述套筒通路和所述機(jī)體通路之間用O型圈密封。

所述的壓力交換器，其特征在于，所述機(jī)體有外殼、端蓋和管接口組成。

所述的壓力交換器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子和套筒可以用純陶瓷類耐磨材料制作，也可以用金屬或者尼龍等材料通過在摩擦表面涂覆或者鑲套陶瓷類耐磨材料制得。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)芯由驅(qū)動電機(jī)，也可以用機(jī)械或磁力驅(qū)動。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：1，通過合理設(shè)計套筒入口通道內(nèi)部結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)沖擊角度，使轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)速度可調(diào)，也降低了轉(zhuǎn)子設(shè)計加工難度。2，采用多進(jìn)多出結(jié)構(gòu)可以成倍提高交換頻率及增加單機(jī)容量，還可以平衡轉(zhuǎn)子徑向力，使轉(zhuǎn)子運作平穩(wěn)。3，轉(zhuǎn)子通道內(nèi)的小通道既可以強(qiáng)化轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，還可以改善濃鹽水和海水之間的混合度。4，套筒與機(jī)體采用O型圈密封，方便套筒安裝固定和更換。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的壓力交換器立體圖；

圖2是所述壓力交換器的爆炸視圖；

圖3是所述壓力交換器核心部件套筒的側(cè)視圖；

圖4是所述壓力交換器核心部件轉(zhuǎn)子的立體視圖；

圖5是所述壓力交換器在核心部件轉(zhuǎn)子內(nèi)小通道示意圖；

圖6是所述壓力交換套筒入口通路處的剖視圖；

具體實施方式

圖1和圖2示出了用于將壓力從高壓流體傳遞至低壓流體的壓力交換器。所述壓力交換器包括機(jī)體100、設(shè)置在機(jī)體100內(nèi)的套筒200和套筒200內(nèi)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子300，所述機(jī)體100包含有2個濃鹽水進(jìn)水管(121，122)和2個加壓海水出水管(111.112)，以及2個海水進(jìn)水口(113.114)和2個濃鹽水出水口(123，124)，套筒200上的8個通路201分別與所述水管(121，122，111，112，113，114，123，124)對準(zhǔn)，通過套筒200上的槽202用O型圈形成密封，當(dāng)轉(zhuǎn)子300在套筒200內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子300的通道開口302，303分別與套筒200上的8個通路200部分或全部對準(zhǔn)，所述機(jī)體100還包含有2個端蓋(130，140)，通過螺絲孔150擰緊固定，使機(jī)體100形成一個密閉的腔體。使用所述壓力交換器，通過轉(zhuǎn)子300在所述套筒200內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，將壓力從高壓流體傳遞至低壓流體。

例如，在運作時，在例如約550psig的壓力下將來自反滲透運作的高壓鹽水供應(yīng)到裝置的上端處的進(jìn)口水管(121，122)，在約30psig的壓力下供應(yīng)低壓海水，通過泵吸供應(yīng)到裝置的下端處的進(jìn)水管(113.114)，進(jìn)口水管(121，122)進(jìn)入的液體流可使外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)，如本領(lǐng)域所眾所周知的那樣，大部分驅(qū)動力由高壓鹽水提供。高壓鹽水從進(jìn)口水管(121，122)進(jìn)入轉(zhuǎn)子300通道開口303，在轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時進(jìn)入轉(zhuǎn)子上的各通道320的上端，將高壓液體供應(yīng)到與其連通的通道；這同時引起相同量的例如海水的液體在約為30psig的壓力下由海水進(jìn)水口(113.114)進(jìn)入轉(zhuǎn)子300通道開口302。此時受壓的第二液體(即海水)的排放流進(jìn)入海水出水管(111.112)。同時完成壓力傳遞后的高壓鹽水(廢鹽水)的排放流進(jìn)入濃鹽水出水口(123，124)。明顯看出，轉(zhuǎn)子300回轉(zhuǎn)一圈可以完成2次壓力交換，并且如上所述的過程自動無限地重復(fù)。上述過程對于轉(zhuǎn)子300內(nèi)的多數(shù)通道320而言是連續(xù)發(fā)生的。每個通道320內(nèi)還有若干個小通道310，小通道結(jié)構(gòu)可以是圓形也可以是蜂窩狀和菱形，并一切有利于減少濃鹽水和海水的混合，以及增加轉(zhuǎn)子300結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)形狀，也可以設(shè)有膜片或滑動密封件，以避免兩種流體之間的接觸。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，對于所述機(jī)體100的部件相對于所述機(jī)體100的其他部件的固定和密封，可以采用各種方法，并且上述方法在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

參考圖4和圖5，所述轉(zhuǎn)子300內(nèi)的多個相似通道320圍繞旋轉(zhuǎn)軸等半徑和等角度間隔地分布。

參考圖6示出套筒200入口通路203內(nèi)部彎曲，所述彎曲可以是隨意角度，目的是引導(dǎo)流體沖擊轉(zhuǎn)子300，驅(qū)動轉(zhuǎn)子300旋轉(zhuǎn)。

所述轉(zhuǎn)子300的驅(qū)動力可以通過機(jī)械和/或電力手段補(bǔ)給或替代。

參考圖4示出轉(zhuǎn)子300外圓面有溝槽301，用于潤滑液體的貯存。

所述轉(zhuǎn)子300和套筒200可以用純陶瓷類耐磨材料制作，也可以用金屬或者尼龍等材料通過在摩擦表面涂覆或者鑲套陶瓷類耐磨材料制得。

進(jìn)一步的，所述壓力交換器是多進(jìn)多出式的，入口通路和排放通路分別沿圓周均布，并且入口通路和排放通沿圓周間隔布置，為優(yōu)選實施方案中所描述的端口數(shù)量的整數(shù)倍數(shù)的端口在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。