一种法兰离合轴氧化铝钛合金海水淡化机组的制作方法
【专利摘要】本发明属于能量传送设备领域，一种法兰离合轴氧化铝钛合金海水淡化机组，包括海底过滤器、低压水泵、低压泵电机、预处理装置、法兰接离合轴高压泵、反渗透膜组件、活性碳吸附罐以及淡水储存罐，法兰接离合轴高压泵的法兰排出口与反渗透膜组件前腔的高压进口之间连接有高压管路，作为改进：法兰接离合轴高压泵的法兰回压接口与反渗透膜组件前腔的截留水出口之间连接有回压管路，法兰接离合轴高压泵的法兰排泄接口处有排泄管路；反渗透膜组件前腔在高压进口与截留水出口之间有导流隔板；法兰接离合轴高压泵整体还包括法兰接口壳体、方头泵轴、水机五弧轴、水机转轮、水泵叶轮、法兰吸入端盖和法兰回压端盖。
【专利说明】一种法兰离合轴氧化铝钛合金海水淡化机组
【技术领域】
[0001] 本发明属于能量传送设备领域，国际专利分类为C02F，具体涉及反渗透海水淡化 系统中关于能量回收设备的一种法兰离合轴氧化铝钛合金海水淡化机组。
【背景技术】
[0002] 填海造岛，为当代海洋经济之首举，早期海水淡化采用蒸馏法，如多级闪蒸技术， 能耗在9. OkWh / m3, 20世纪70年代反渗透海水淡化技术投入应用，从80年代初以前建成 的多数反渗透海水淡化系统的过程能耗6. OkWh / m3,其最主要的改进是将处理后的高压 浓盐水的能量有效回收利用。
[0003] 当今世界在海水淡化领域液体能量回收利用的压力交换器主要有以下两种： 1. 传统的活塞液压缸结构类似柱塞泵，优点是工作液体介质与废弃高压液体不直接接 触，最高效率可达95%，缺点液压缸结构的活塞以及活塞杆自身都有很大的摩擦功耗，特别 是活塞杆的往复密封技术最难达到理想效果，实际效率往往低于90%，特别是摩擦损耗导致 设备停机频繁、维护费用高。专利号：2010102952. 2,于2010年7月21日公布的我国发明 专利：用于海水淡化系统的差动式能量回收装置及方法，就属于传统活塞液压缸结构； 2. 其它形式--国际上对海水淡化投入较早的其它发达国家，如：德国、日本、英国、美 国、荷兰、瑞典、挪威以及丹麦等，都未能在压力交换方面获得理想、完美结构，其实际交换 效率也都没有超过75%的，且配套工程庞大，外来电器驱动和切换阀门等控制元件过多导 致意外事故频繁发生，最终导致大幅度增大设备投资和日常管理维护等额外费用。
[0004] 3.最新应用的水泵水轮机，虽然在能量回收关键技术上具备诸多优点，但因其水 泵叶轮与水轮机转轮处于同轴结构，导致启动功率大，而且还容易发生启动事故。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种以法兰接离合轴高压泵作为关键 技术，能将原本要废弃的高压液体能量再次转换利用，具备显著节能的海水淡化机组。
[0006] 一种法兰离合轴氧化铝钛合金海水淡化机组，包括海底过滤器、低压水泵、低压泵 电机、预处理装置、法兰接离合轴高压泵、反渗透膜组件、活性碳吸附罐以及淡水储存罐，所 述的海底过滤器与所述的低压水泵之间有低压泵吸管连接，所述的低压水泵输入轴连接着 所述的低压泵电机，所述的低压水泵与所述的预处理装置之间有低压泵排管连接，所述的 预处理装置与所述的法兰接离合轴高压泵的法兰吸入口之间有低压管路连接，所述的法兰 接离合轴高压泵的方孔输入轴外端固定连接着变频电机输出端；所述的法兰接离合轴高压 泵的法兰排出口与所述的反渗透膜组件前腔的高压进口之间连接有高压管路，所述的反渗 透膜组件后腔的淡化水出口依次连接着所述的活性碳吸附罐和所述的淡水储存罐；所述的 低压泵吸管上串联有垂直止回阀，所述的低压管路上串联有水平止回阀，作为改进：所述的 法兰接离合轴高压泵的法兰回压接口与所述的反渗透膜组件前腔的截留水出口之间连接 有回压管路，所述的法兰接离合轴高压泵的法兰排泄接口处有排泄管路；所述的反渗透 膜组件前腔在所述的高压进口与所述的截留水出口之间有导流隔板；所述的法兰接离合轴 高压泵整体还包括法兰接口壳体、方头泵轴、水机五弧轴、水机转轮、水泵叶轮、法兰吸入端 盖和法兰回压端盖。
[0007] 作为进一步改进：所述的法兰接口壳体上下两侧分别有水泵蜗壳和水机蜗壳，所 述的法兰接口壳体上的壳体内孔两侧都有壳体法兰分别对着所述的水泵蜗壳内腔以及所 述的水机蜗壳内腔； 所述的水泵蜗壳上垂直于所述的壳体内孔的切线方向上有法兰排出口，所述的水泵蜗 壳的泵头端孔与所述的法兰吸入端盖的泵盖台阶面可拆卸密闭紧固；所述的法兰排出口上 的泵排法兰端面上有至个泵排法兰孔；所述的水机蜗壳上垂直于所述的壳体内孔的切线方 向上有法兰排泄接口，所述的水机蜗壳的水机端孔与所述的法兰回压端盖的机盖台阶面可 拆卸密闭紧固；所述的法兰排泄接口上的机泄法兰端面上有至个机泄法兰孔； 所述的法兰吸入端盖上有法兰吸入口与所述的泵盖台阶面中心轴线成垂直布置，所述 的法兰吸入端盖上有泵盖轴孔与所述的泵盖台阶面中心轴线成同轴布置，所述的泵盖轴孔 与所述的方孔输入轴之间为间隙配合，所述的泵盖轴孔上的填料密封槽中有密封圈挤压着 所述的方孔输入轴外圆面；所述的方孔输入轴下端的轴端方孔与所述的方头泵轴上端的 泵轴方端之间为轴线可滑动配合；所述的法兰吸入口上的泵吸法兰端面上有至个泵吸法兰 孔； 所述的法兰回压端盖上有法兰回压接口与所述的机盖台阶面中心轴线成同轴布置，所 述的法兰回压接口上的机吸法兰端面上有至个机吸法兰孔； 所述的壳体内孔上半部分过渡配合固定着一对水泵轴承外圆，所述的一对水泵轴承内 孔分别过盈配合固定着所述的方头泵轴的泵上轴承段和泵下轴承段；所述的壳体内孔下半 部分过渡配合固定着一对水机轴承外圆，所述的一对水机轴承内孔分别过盈配合固定着所 述的水机五弧轴的机上轴承段和机下轴承段；所述的方头泵轴上方侧自上而下依次有所述 的泵轴方端、泵螺纹段、泵平键段和所述的泵上轴承段，所述的方头泵轴下方侧依次有所述 的泵下轴承段和挡肩端轴；所述的水机五弧轴上方侧有所述的机上轴承段，机上轴承段端 面侧有五个离合孔斜弧面，离合孔斜弧面一侧有棘轮档位面，离合孔斜弧面底端有棘轮孔 退刀槽； 所述的水机五弧轴下方侧依次有所述的机下轴承段、机螺纹段以及机端光轴；所述的 挡肩端轴与每一个所述的离合孔斜弧面之间有一根棘轮五齿圆棒；一对所述的轴承紧固圈 外螺纹与所述的壳体法兰调节固定着一对所述的水泵轴承和一对所述的水机轴承的轴向 位置；所述的水机转轮的转轮内螺纹与所述的机螺纹段螺旋配合紧固；所述的水泵叶轮的 通孔内圆与所述的泵平键段外圆过渡配合，所述的轴端方孔内的方孔四壁与所述的泵轴方 端上的方轴四面之间为滑动配合； 所述的棘轮五齿圆棒为复合610尼龙，所述的挡肩端轴表面和所述的离合孔斜弧面表 面均有一层厚度为0. 4至0. 6毫米的钛合金硬质耐腐材料，述的水泵轴承和所述的水机轴 承整体材质均为氧化铝陶瓷。
[0008] 作为进一步改进：所述的复合610尼龙由下列重量百分比的组分所构成：尼龙610 树脂：88-89、玻璃纤维：2-3、抗老化剂：0. 01-0. 02、耐磨剂：0. 6-0. 7、固化剂：2-3、增 韧剂：2- 3,余量为阻燃剂或抗静电剂； 作为进一步改进：所述的钛合金硬质耐腐材料由如下重量百分比的元素组成： Ti:43- 45、Al:3. 8-3. 9、W: 3. 5-3. 6、Ni : 2. 6-2. 8、Sn: 2. 3-2. 4、Zn: 2. 6-2. 8、 Cr: 1. 5一1. 7、Mo: 1. 2 -1. 4,余量为Fe及不可避免的杂质；所述杂质的重量百分比含量为： C 少于 0? 07、Si 少于 0? 12、Mn 少于 0? 16、S 少于 0? 03、P 少于 0? 02 ; 作为进一步改进：所述的氧化铝陶瓷以AL203 (三氧化二铝）复合材料为基料，配以矿 化剂Mg0(氧化镁）、BaC03 (碳酸钡）及结合粘土组成，并且其各组分的重量百分比含量为 AL203 :94-95 ;MgO :1. 5-1. 7 ;BaC03 :1. 7-1. 9 ;结合粘土 ：2. 0-2. 2。
[0009] 本发明的有益效果是： 整体结构采用法兰连接密闭固定安全可靠，其中法兰接离合轴高压泵中的水泵叶轮 和水机转轮分别固定安装在方头泵轴和水机五弧轴上，且方头泵轴和水机五弧轴为同轴设 置，特别是方头泵轴上的挡肩端轴与水机五弧轴上的每一个离合孔斜弧面49之间都有棘 轮五齿圆棒，实现了以下两点最突出的优点： 启动阶段水机转轮还没有受到被高密度渗透膜截留的58%至59%高压浓盐水作用时， 方头泵轴作顺时针启动旋转，带动棘轮五齿圆棒滑到棘轮档位面，这时的棘轮五齿圆棒位 于离合孔斜弧面与挡肩端轴之间的宽阔之处，而使得方头泵轴与水机五弧轴脱离，方头泵 轴旋转不会带动水机五弧轴旋转，方头泵轴完全由变频电机控制； 当被高密度渗透膜截留的58%至59%高压浓盐水对水机转轮产生作用时，推动水机转 轮高速旋转，水机五弧轴作顺时针旋转且略快于方头泵轴旋转速度，动棘轮五齿圆棒切入 到离合孔斜弧面与挡肩端轴之间的狭窄之处，而使得方头泵轴与水机五弧轴相结合，助推 方头泵轴旋转，分担了变频电机负荷达50%，实现了降能目的。
[0010] 本发明的关键零部件，棘轮五齿圆棒采用复合610尼龙材质的冲击应力小于不锈 钢轴承材质，确保水泵轴承与水机轴承之间的离合传递比较平稳；动密封件的方孔输入轴 在外圆表面激光喷涂有一层钛合金硬质耐腐材料，动摩擦承载件的水泵轴承和水机轴承整 体材质为氧化铝陶瓷，既耐腐蚀又耐磨损。
[0011] 本发明在反渗透膜组件前腔的高压进口与截留水出口之间有导流隔板，使得注入 到反渗透膜组件前腔的高压清海水与高密度渗透膜充分接触。被高密度渗透膜截留的58% 至59%高压浓盐水从所述的截留水出口流出注入到法兰回压接口里参与能量转换，使得经 反渗透海水淡化系统所获取每立方淡水的过程电耗降到2. 9度。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本发明关键技术的法兰接离合轴高压泵60的剖面示意图。
[0013] 图2是图1中的方头泵轴33与水机五弧轴38结合处局部放大示意图。
[0014] 图3是图2中的A-A剖面图，方头泵轴33与水机五弧轴38处于脱离状态。
[0015] 图4是图2中的A-A剖面图，方头泵轴33与水机五弧轴38处于结合状态。
[0016]图5是本发明的应用示意图。
[0017] 图6是图1中的轴承紧固圈75剖面示意图。
[0018] 图7是图6中的轴承紧固圈75俯视图。
[0019]图8是图1中的水泵螺母72所处局部放大剖面示意图。
[0020] 图9是图8中的B-B剖面图。
[0021] 图10是图8中的C-C剖面图。
[0022] 图11是图8中的D-D剖面图。
[0023] 图12是图8中方孔输入轴77的轴端方孔71部位放大图。
[0024] 图13是图8中方头泵轴33的泵平键段34以及传动平键11部位放大图。
[0025] 图14是图1中的止退销钉19所处局部放大剖面示意图。
[0026] 图15是图14中的E-E剖面图。
[0027] 图16是图14中方头泵轴33的机螺纹段36部位放大图。
[0028] 图17是图14中水机转轮88的转轮内螺纹26部位剖面放大图。
[0029] 图18是图1中的法兰接口壳体61剖面示意图。
[0030] 图19是图1中的法兰吸入端盖41剖面示意图。
[0031] 图20是图1中的法兰回压端盖81剖面示意图。
[0032] 图21是复合610尼龙与不锈钢材质轴承的冲击应力对比曲线图。
【具体实施方式】
[0033] 结合附图和实施例对本发明的结构和工作原理以及在反渗透海水淡化系统中的 应用作进一步阐述： 一种法兰离合轴氧化铝钛合金海水淡化机组，包括海底过滤器10、低压水泵20、低压 泵电机30、预处理装置50、法兰接离合轴高压泵60、反渗透膜组件90、活性碳吸附罐78以 及淡水储存罐79,所述的海底过滤器10与所述的低压水泵20之间有低压泵吸管21连接， 所述的低压水泵20输入轴连接着所述的低压泵电机30,所述的低压水泵20与所述的预处 理装置50之间有低压泵排管25连接，所述的预处理装置50与所述的法兰接离合轴高压泵 60的法兰吸入口 65之间有低压管路56连接，所述的法兰接离合轴高压泵60的方孔输入轴 77外端固定连接着变频电机70输出端；所述的法兰接离合轴高压泵60的法兰排出口 69与 所述的反渗透膜组件90前腔的高压进口 96之间连接有高压管路94,所述的反渗透膜组件 90后腔的淡化水出口 92依次连接着所述的活性碳吸附罐78和所述的淡水储存罐79 ;所述 的低压泵吸管21上串联有垂直止回阀40,所述的低压管路56上串联有水平止回阀80,作 为改进：所述的法兰接离合轴高压泵60的法兰回压接口 89与所述的反渗透膜组件90前腔 的截留水出口 98之间连接有回压管路87,所述的法兰接离合轴高压泵60的法兰排泄接口 82处有排泄管路28 ;所述的反渗透膜组件90前腔在所述的高压进口 96与所述的截留水 出口 98之间有导流隔板97 ;所述的法兰接离合轴高压泵60整体还包括法兰接口壳体61、 方头泵轴33、水机五弧轴38、水机转轮88、水泵叶轮44、法兰吸入端盖41和法兰回压端盖 81。
[0034] 作为进一步改进：所述的法兰接口壳体61上下两侧分别有水泵蜗壳67和水机蜗 壳66,所述的法兰接口壳体61上的壳体内孔63两侧都有壳体法兰62分别对着所述的水泵 蜗壳67内腔以及所述的水机蜗壳66内腔； 所述的水泵蜗壳67上垂直于所述的壳体内孔63的切线方向上有法兰排出口 69,所述 的水泵蜗壳67的泵头端孔64与所述的法兰吸入端盖41的泵盖台阶面46可拆卸密闭紧固； 所述的法兰排出口 69上的泵排法兰端面53上有4至8个泵排法兰孔55 ;所述的水机蜗壳 66上垂直于所述的壳体内孔63的切线方向上有法兰排泄接口 82,所述的水机蜗壳66的水 机端孔68与所述的法兰回压端盖81的机盖台阶面86可拆卸密闭紧固；所述的法兰排泄接 口 82上的机泄法兰端面83上有4至8个机泄法兰孔85; 所述的法兰吸入端盖41上有法兰吸入口 65与所述的泵盖台阶面46中心轴线成垂直 布置，所述的法兰吸入端盖41上有泵盖轴孔47与所述的泵盖台阶面46中心轴线成同轴布 置，所述的泵盖轴孔47与所述的方孔输入轴77之间为间隙配合，所述的泵盖轴孔47上的 填料密封槽74中有密封圈挤压着所述的方孔输入轴77外圆面；所述的方孔输入轴77下端 的轴端方孔71与所述的方头泵轴33上端的泵轴方端31之间为轴线可滑动配合；所述的法 兰吸入口 65上的泵吸法兰端面43上有4至8个泵吸法兰孔45 ; 所述的法兰回压端盖81上有法兰回压接口 89与所述的机盖台阶面86中心轴线成同 轴布置，所述的法兰回压接口 89上的机吸法兰端面93上有4至8个机吸法兰孔95 ; 所述的壳体内孔63上半部分过渡配合固定着一对水泵轴承73外圆，所述的一对水泵 轴承73内孔分别过盈配合固定着所述的方头泵轴33的泵上轴承段35和泵下轴承段37 ;所 述的壳体内孔63下半部分过渡配合固定着一对水机轴承42外圆，所述的一对水机轴承42 内孔分别过盈配合固定着所述的水机五弧轴38的机上轴承段51和机下轴承段52 ;所述的 方头泵轴33上方侧自上而下依次有所述的泵轴方端31、泵螺纹段32、泵平键段34和所述 的泵上轴承段35,所述的方头泵轴33下方侧依次有所述的泵下轴承段37和挡肩端轴57 ; 所述的水机五弧轴38上方侧有所述的机上轴承段51，机上轴承段51端面侧有五个离合孔 斜弧面49,离合孔斜弧面49 一侧有棘轮档位面409,离合孔斜弧面49底端有棘轮孔退刀槽 48 ； 所述的水机五弧轴38下方侧依次有所述的机下轴承段52、机螺纹段36以及机端光轴 39 ;所述的挡肩端轴57与每一个所述的离合孔斜弧面49之间有一根棘轮五齿圆棒308 ; - 对所述的轴承紧固圈75外螺纹与所述的壳体法兰62调节固定着一对所述的水泵轴承73 和一对所述的水机轴承42的轴向位置；所述的水机转轮88的转轮内螺纹26与所述的机螺 纹段36螺旋配合紧固；所述的水泵叶轮44的通孔内圆22与所述的泵平键段34外圆过渡 配合，所述的轴端方孔71内的方孔四壁13与所述的泵轴方端31上的方轴四面14之间为 滑动配合； 所述的棘轮五齿圆棒308为复合610尼龙，所述的挡肩端轴57表面和所述的离合孔斜 弧面49表面均有一层厚度为0. 4至0. 6毫米的钛合金硬质耐腐材料，述的水泵轴承73和 所述的水机轴承42整体材质均为氧化铝陶瓷。
[0035] 作为进一步改进：所述的复合610尼龙由下列重量百分比的组分所构成：尼龙610 树脂：88-89、玻璃纤维：2-3、抗老化剂：0. 01-0. 02、耐磨剂：0. 6-0. 7、固化剂：2-3、增 韧剂：2- 3,余量为阻燃剂或抗静电剂； 作为进一步改进：所述的钛合金硬质耐腐材料由如下重量百分比的元素组成： Ti:43-45、A1:3.8-3.9、W: 3. 5-3. 6、Ni : 2. 6-2. 8、Sn: 2. 3-2. 4、Zn: 2. 6-2. 8、 Cr: 1. 5一1. 7、Mo: 1. 2 -1. 4,余量为Fe及不可避免的杂质；所述杂质的重量百分比含量为： C 少于 0? 07、Si 少于 0? 12、Mn 少于 0? 16、S 少于 0? 03、P 少于 0? 02; 作为进一步改进：所述的氧化铝陶瓷以AL203 (三氧化二铝）复合材料为基料，配以矿 化剂Mg0(氧化镁）、BaC03 (碳酸钡）及结合粘土组成，并且其各组分的重量百分比含量为 AL203 :94-95 ;MgO :1. 5-1. 7 ;BaC03 :1. 7-1. 9;结合粘土 ：2. 0-2. 2。
[0036] 作为进一步改进：所述的水机转轮88上的转轮叶片84布置角度与所述的水机五 弧轴38旋转中心轴线成46度夹角。
[0037] 作为进一步改进：所述的轴承紧固圈75 -侧端面上有2个操作盲孔76。
[0038] 作为进一步改进：所述的转轮内螺纹26底端的转轮光孔29与所述的机端光轴39 滑动配合，所述的转轮光孔29上有7个转轮螺孔15,所述的机端光轴39上有4个光轴销孔 16,止退销钉19外螺纹段与所述的转轮螺孔15旋转紧固，所述的止退销钉19圆柱销段与 所述的光轴销孔16之间为滑动配合。
[0039] 作为进一步改进：所述的轴端方孔71的方孔四壁13深度为43至45毫米，所述的 方孔四壁13两对边距离为23至25毫米，所述的方孔四壁13端口有1. 2X45度的方孔坡 口 23 ;所述的泵轴方端31的方轴四面14长度为40至42毫米，所述的方孔四壁13两对边 距离为23至25毫米，所述的方轴四面14端口有1. 2X45度的方轴坡口 24,且所述的方轴 四面14的四个相邻边上都有1. 2X45度的方轴倒角17。
[0040] 实施例中： 轴端方孔71的方孔四壁13深度为44毫米，方孔四壁13两对边距离为24毫米，精 度公差为H6 ;泵轴方端31的方轴四面14长度为41毫米，方轴四面14两对边距离为24毫 米，精度公差为g5。
[0041] 棘轮五齿圆棒308所采用的复合610尼龙由下列重量百分比的组分所构成：尼龙 610树脂：88. 5、玻璃纤维：2. 5、抗老化剂：0. 015、耐磨剂：0. 65、固化剂：2. 5、增韧剂：2. 5， 余量为阻燃剂或抗静电剂。玻璃纤维为无碱玻璃纤维，可以是长玻纤或短玻纤，或长玻纤与 短玻纤并用；抗老化剂为碳黑；耐磨剂为二硫化钥；固化剂为甲苯二异氰酸酯；增韧剂采用 非极性高分子与不饱和酸接枝物，非极性高分子为聚乙烯，不饱和酸丙烯酸；其他助剂采用 娃烧偶联剂。
[0042] 挡肩端轴57表面和离合孔斜弧面49表面均有一层厚度为0. 5毫米的钛合金硬质 耐腐材料，钛合金硬质耐腐材料由如下重量百分比的元素组成：Ti:44、Al:3. 85、W: 3. 55、 Ni :2. 7、Sn: 2. 35、Zn: 2. 7、Cr: 1. 6、Mo: 1. 3,余量为Fe及不可避免的杂质；所述杂质的重量 百分比含量为：C为0? 06、Si为0? 11、Mn为0? 15、S为0? 02、P为0? 01。
[0043] 水泵轴承73和水机轴承42中的AL203 (三氧化二铝）复合材料、矿化剂MgO (氧 化镁）、BaC03(碳酸钡）及结合粘土各组分的重量百分比含量为AL203 :94. 5 ;MgO :1. 6 ; BaC03 :1. 8 ;结合粘土 ：2. 1。
[0044] 本发明的工作过程如下： 一、法兰接离合轴高压泵60组装： 1. 为避免陶瓷轴承在高温条件下引起崩裂，采用将方头泵轴33和水机五弧轴38分别 人工降温至零下120至125度，并持续至12分钟取出，1分钟之内将一对水泵轴承73和一 对水机轴承42分别套在泵上轴承段35和泵下轴承段37以及机上轴承段51和机下轴承段 52 ;将装有一对水泵轴承73的方头泵轴33从水泵蜗壳67侧整体放置在壳体内孔63之中， 将装有一对水机轴承42的水机五弧轴38从水机蜗壳66侧整体放置在壳体内孔63之中， 同时，将四根棘轮五齿圆棒308放置在挡肩端轴57与五个离合孔斜弧面49之间 2. -对轴承紧固圈75分别旋转在壳体内孔63两侧的壳体法兰62上，由专用套筒调 整工具对准操作盲孔76调整到位，确保水泵叶轮44和水机转轮88同时分别精确位于水泵 蜗壳67和水机蜗壳66之中； 3. 水机转轮88上的转轮内螺纹26与机螺纹段36旋转配合预紧，当转轮光孔29上的 7个转轮螺孔15中的1个转轮螺孔15与机端光轴39上的4个光轴销孔16中的任何1个 光轴销孔16对准时，将止退销钉19外螺纹段与转轮螺孔15旋转紧固，使得止退销钉19圆 柱销段与光轴销孔16之间为滑动配合。就能确保止退销钉19同时对准转轮螺孔15和光 轴销孔16,实现水机转轮88相对于方头泵轴33可承受正反转而不会松开，快捷安全； 4. 法兰回压端盖81的机盖台阶面86与所述水机蜗壳66的水机端孔68对准，并用12 颗螺钉分别穿越机盖台阶面86上的12个通孔，密闭紧固在水机端孔68周边的12个螺孔 之中； 5. 水泵叶轮44通孔上的键槽对准泵平键段34上的传动平键11压入，水泵叶轮44的 通孔内圆22与泵平键段34外圆采用过渡配合； 6. 水泵螺母72与泵螺纹段32旋转紧固； 7. 法兰吸入端盖41的泵盖台阶面46与水泵蜗壳67的泵头端孔64对准，并用10颗 螺钉分别穿越泵盖台阶面46上的10个通孔，密闭紧固在泵头端孔64周边的10个螺孔之 中； 8. 方孔输入轴77的轴端方孔71由外向内穿越法兰吸入端盖41上的泵盖轴孔47,借 用泵盖轴孔47上有填料密封槽74中有密封圈挤压着方孔输入轴77外圆面构成动密封。
[0045] 利用方孔四壁13的端口有1X45度的方孔坡口 23,以及方轴四面14的端口有 1X45度的方轴坡口 24,将轴端方孔71对准导入到泵轴方端31上。
[0046] 二、法兰接离合轴高压泵60管路连接： 法兰接离合轴高压泵60的方孔输入轴77外端固定连接着变频电机70输出端； 法兰接离合轴高压泵60的法兰吸入口 65与预处理装置50出口处之间连接有低压管 路56,法兰吸入口 65上的泵吸法兰端面43与低压管路56上的法兰端面密闭对接，法兰吸 入口 65上的泵吸法兰孔45与低压管路56上的法兰孔对准用六付螺栓螺母组件紧固； 法兰接离合轴高压泵60的法兰排出口 69与反渗透膜组件90前腔的高压进口 96之间 连接有高压管路94,法兰排出口 69上的泵排法兰端面53与高压管路94上的法兰端面密闭 对接，法兰排出口 69上的泵排法兰孔55与高压管路94上的法兰孔对准用六付螺栓螺母组 件紧固； 法兰接离合轴高压泵60的法兰回压接口 89与反渗透膜组件90前腔的截留水出口 98 之间连接有回压管路87,法兰回压接口 89上的机吸法兰端面93与回压管路87上的法兰端 面密闭对接，法兰回压接口 89上的机吸法兰孔95与回压管路87上的法兰孔对准用六付螺 栓螺母组件紧固； 法兰排泄接口 82上的机泄法兰端面83与排泄管路28上的法兰端面密闭对接，法兰排 泄接口 82上的机泄法兰孔85与排泄管路28上的法兰孔对准用六付螺栓螺母组件紧固；法 兰接离合轴高压泵60的法兰排泄接口 82处连接到排泄管路28上排放掉，或者将排泄管路 28继续连接到工业用盐基地208作为工业用盐原料。
[0047] 三、海水淡化装置以及法兰接离合轴高压泵60运行过程： 图1和图5中，低压泵电机30输出端驱动低压水泵20旋转，吸取退潮海水依次经过海 底过滤器10、低压泵吸管21、低压泵排管25后注入到预处理装置50中备用；启动变频电机 70大功率驱动法兰接离合轴高压泵60,带动法兰接离合轴高压泵60的水泵叶轮44高速旋 转，由法兰排出口 69排出的压力高达6. 8MPa的高压清海水由高压进口 96注入到反渗透膜 组件90前腔，其中41%至42%的高压清海水能渗透穿越了反渗透膜组件90的高密度渗透 膜91后并成为净化淡水从反渗透膜组件90后腔的淡化水出口 92出来，注入到活性碳吸附 罐78再次净化后流入到淡水储存罐79中备用。
[0048] 图1、图2和图5中，法兰接离合轴高压泵60中的水泵叶轮44和水机转轮88分别 固定安装在方头泵轴33和水机五弧轴38上，且方头泵轴33和水机五弧轴38为同轴设置， 特别是方头泵轴33上的挡肩端轴57与水机五弧轴38上的每一个离合孔斜弧面49之间都 有棘轮五齿圆棒308,实现了以下两点最突出的优点： 图1、图3和图5中，启动阶段水机转轮88还没有受到被高密度渗透膜91截留的58% 至59%高压浓盐水作用时，方头泵轴33作顺时针启动旋转，带动棘轮五齿圆棒308滑到棘 轮档位面409,这时的棘轮五齿圆棒308位于离合孔斜弧面49与挡肩端轴57之间的宽阔之 处，而使得方头泵轴33与水机五弧轴38脱离，方头泵轴33旋转不会带动水机五弧轴38旋 转，方头泵轴33完全由变频电机70控制； 图1、图4和图5中，当被高密度渗透膜91截留的58%至59%高压浓盐水对水机转轮 88产生作用时，推动水机转轮88高速旋转，水机五弧轴38作顺时针旋转且略快于方头泵轴 33旋转速度，优选为快1个百分点，带动棘轮五齿圆棒308切入到离合孔斜弧面49与挡肩 端轴57之间的狭窄之处，而使得方头泵轴33与水机五弧轴38相结合，助推方头泵轴33旋 转，分担了变频电机70负荷达50%，实现了降能目的。经能量交换后的58%至59%高压浓盐 水从法兰接离合轴高压泵60的法兰排泄接口 82处连接到排泄管路28上排放掉或作为工 业用盐原料，周而复始，连续工作。
[0049] 本发明整体结构采用法兰连接密闭固定安全可靠，其中法兰接口壳体61两侧中 心对称设置有水泵蜗壳67和水机蜗壳66,使得整体作用力得到平衡；特别是法兰接口壳体 61上的壳体内孔63两侧都设置有壳体法兰62,配用一对轴承紧固圈75由专用套筒调整工 具对准操作盲孔76调整到位，确保水泵叶轮44和水机转轮88同时分别精确位于水泵蜗壳 67和水机蜗壳66之中，经实验显示其能量转换效率高达68%。
[0050] 本发明在水机转轮88的转轮光孔29上有七个转轮螺孔15与机端光轴39上的四 个光轴销孔16错位对应，确保水机转轮88的转轮内螺纹26与机螺纹段36之间微小旋转 调节，就能确保止退销钉19同时对准转轮螺孔15和光轴销孔16,实现水机转轮88相对于 水机五弧轴38可承受正反转而不会松开，安全可靠。
[0051] 本发明在方头泵轴33的泵螺纹段32外还设置有泵轴方端31与方孔输入轴77的 轴端方孔71滑动配合，实现了外部动力输入；且方孔四壁13端口有2X45度的方孔坡口 23,方轴四面14端口有2X45度的方轴坡口 24,便于对准导入；特别是方轴四面14的四个 相邻边上都有2X45度的方轴倒角17,确保方轴四面14与方孔四壁13之间精密配合传递 大扭矩。
[0052] 本发明的关键零部件，棘轮五齿圆棒308为复合610尼龙，方头泵轴33的挡肩端 轴57和水机五弧轴38的离合孔斜弧面49在外表面均激光喷涂有一层钛合金硬质耐腐材 料；动摩擦承载件的水泵轴承73和水机轴承42整体材质均为氧化铝陶瓷，达到了既耐腐蚀 又耐磨损的理想效果。
[0053] 图21中横坐标T为时间频率，纵坐标F为冲击应力。由图21的对比曲线可以得 出：棘轮五齿圆棒308采用复合610尼龙材质的冲击应力小于不锈钢轴承材质，确保水泵轴 承73与水机轴承42之间的离合传递比较平稳。
[0054] (表1)氧化铝材质轴承与316不锈钢轴承的耐腐蚀磨损实验数据对比
【权利要求】
1. 一种法兰离合轴氧化铝钛合金海水淡化机组，包括海底过滤器（10)、低压水泵 (20)、低压泵电机（30)、预处理装置（50)、法兰接离合轴高压泵（60)、反渗透膜组件（90)、 活性碳吸附罐（78)以及淡水储存罐（79)，所述的海底过滤器（10)与所述的低压水泵（20) 之间有低压泵吸管（21)连接，所述的低压水泵（20)输入轴连接着所述的低压泵电机（30)， 所述的低压水泵（20)与所述的预处理装置（50)之间有低压泵排管（25)连接，所述的预处 理装置（50)与所述的法兰接离合轴高压泵（60)的法兰吸入口（65)之间有低压管路（56)连 接，所述的法兰接离合轴高压泵（60)的方孔输入轴（77)外端固定连接着变频电机（70)输 出端；所述的法兰接离合轴高压泵（60)的法兰排出口（69)与所述的反渗透膜组件（90)前 腔的高压进口（96)之间连接有高压管路（94)，所述的反渗透膜组件（90)后腔的淡化水出 口（92)依次连接着所述的活性碳吸附罐（78)和所述的淡水储存罐（79);所述的低压泵吸 管（21)上串联有垂直止回阀（40)，所述的低压管路（56)上串联有水平止回阀（80)，其特征 是：所述的法兰接离合轴高压泵（60)的法兰回压接口（89)与所述的反渗透膜组件（90)前 腔的截留水出口（98)之间连接有回压管路（87)，所述的法兰接离合轴高压泵（60)的法兰 排泄接口（82)处有排泄管路（28);所述的反渗透膜组件（90)前腔在所述的高压进口（96) 与所述的截留水出口（98)之间有导流隔板（97);所述的法兰接离合轴高压泵（60)整体还 包括法兰接口壳体（61)、方头泵轴（33)、水机五弧轴（38)、水机转轮（88)、水泵叶轮（44)、 法兰吸入端盖（41)和法兰回压端盖（81)。
2. 根据权利要求1所述的一种法兰离合轴氧化铝钛合金海水淡化机组，其特征是：所 述的法兰接口壳体（61)上下两侧分别有水泵蜗壳（67)和水机蜗壳（66)，所述的法兰接口 壳体（61)上的壳体内孔（63)两侧都有壳体法兰（62)分别对着所述的水泵蜗壳（67)内腔 以及所述的水机蜗壳（66)内腔； 所述的水泵蜗壳（67)上垂直于所述的壳体内孔（63)的切线方向上有法兰排出口 (69)，所述的水泵蜗壳（67)的泵头端孔（64)与所述的法兰吸入端盖（41)的泵盖台阶面 (46)可拆卸密闭紧固；所述的法兰排出口（69)上的泵排法兰端面（53)上有4至8个泵排 法兰孔（55); 所述的水机蜗壳（66)上垂直于所述的壳体内孔（63)的切线方向上有法兰排泄接口 (82)，所述的水机蜗壳（66)的水机端孔（68)与所述的法兰回压端盖（81)的机盖台阶面 (86)可拆卸密闭紧固；所述的法兰排泄接口（82)上的机泄法兰端面（83)上有4至8个机 泄法兰孔（85); 所述的法兰吸入端盖（41)上有法兰吸入口（65)与所述的泵盖台阶面（46)中心轴线成 垂直布置，所述的法兰吸入端盖（41)上有泵盖轴孔（47)与所述的泵盖台阶面（46)中心轴 线成同轴布置，所述的泵盖轴孔（47)与所述的方孔输入轴（77)之间为间隙配合，所述的泵 盖轴孔（47)上的填料密封槽（74)中有密封圈挤压着所述的方孔输入轴（77)外圆面；所述 的方孔输入轴（77)下端的轴端方孔（71)与所述的方头泵轴（33)上端的泵轴方端（31)之 间为轴线可滑动配合；所述的法兰吸入口（65)上的泵吸法兰端面（43)上有4至8个泵吸 法兰孔（45); 所述的法兰回压端盖（81)上有法兰回压接口（89)与所述的机盖台阶面（86)中心轴线 成同轴布置，所述的法兰回压接口（89)上的机吸法兰端面（93)上有4至8个机吸法兰孔 (95)； 所述的壳体内孔（63)上半部分过渡配合固定着一对水泵轴承（73)外圆，所述的一对 水泵轴承（73)内孔分别过盈配合固定着所述的方头泵轴（33)的泵上轴承段（35)和泵下轴 承段（37);所述的壳体内孔（63)下半部分过渡配合固定着一对水机轴承（42)外圆，所述的 一对水机轴承（42)内孔分别过盈配合固定着所述的水机五弧轴（38)的机上轴承段（51)和 机下轴承段（52);所述的方头泵轴（33)上方侧自上而下依次有所述的泵轴方端（31)、泵螺 纹段（32)、泵平键段（34)和所述的泵上轴承段（35)，所述的方头泵轴（33)下方侧依次有所 述的泵下轴承段（37)和挡肩端轴（57);所述的水机五弧轴（38)上方侧有所述的机上轴承 段（51)，机上轴承段（51)端面侧有五个离合孔斜弧面（49)，离合孔斜弧面（49)一侧有棘轮 档位面（409 )，离合孔斜弧面（49 )底端有棘轮孔退刀槽（48 ); 所述的水机五弧轴（38)下方侧依次有所述的机下轴承段（52)、机螺纹段（36)以及机 端光轴（39);所述的挡肩端轴（57)与每一个所述的离合孔斜弧面（49)之间有一根棘轮五 齿圆棒（308); -对所述的轴承紧固圈（75)外螺纹与所述的壳体法兰（62)调节固定着一 对所述的水泵轴承（73)和一对所述的水机轴承（42)的轴向位置；所述的水机转轮（88)的 转轮内螺纹（26)与所述的机螺纹段（36)螺旋配合紧固；所述的水泵叶轮（44)的通孔内圆 (22)与所述的泵平键段（34)外圆过渡配合，所述的轴端方孔（71)内的方孔四壁（13)与所 述的泵轴方端（31)上的方轴四面（14)之间为滑动配合； 所述的棘轮五齿圆棒（308)为复合610尼龙，所述的挡肩端轴（57)表面和所述的离合 孔斜弧面（49)表面均有一层厚度为0. 4至0. 6毫米的钛合金硬质耐腐材料，述的水泵轴承 (73)和所述的水机轴承（42)整体材质均为氧化铝陶瓷。
3. 根据权利要求1所述的一种法兰离合轴氧化铝钛合金海水淡化机组，其特征是：所 述的复合610尼龙由下列重量百分比的组分所构成：尼龙610树脂：88-89、玻璃纤维：2- 3、抗老化剂：0. 01-0. 02、耐磨剂：0. 6-0. 7、固化剂：2-3、增韧剂：2-3,余量为阻燃剂或 抗静电剂。
4. 根据权利要求1所述的一种法兰离合轴氧化铝钛合金海水淡化机组，其特征是： 所述的钛合金硬质耐腐材料由如下重量百分比的元素组成：Ti:43- 45、Al:3. 8 - 3. 9、W: 3. 5-3. 6、Ni:2. 6-2. 8、Sn:2. 3-2· 4、Ζη:2· 6-2. 8、Cr:l. 5-1. 7、Μο:1· 2-1. 4,余量为 Fe及不可避免的杂质；所述杂质的重量百分比含量为：C少于0.07、Si少于0.12、Μη少于 0.16、s 少于 α 〇3、ρ 少于 α 〇2。
5. 根据权利要求1所述的一种法兰离合轴氧化铝钛合金海水淡化机组，其特征是： 所述的氧化铝陶瓷以AL203 (三氧化二铝）复合材料为基料，配以矿化剂Mg0(氧化镁）、 BaC03(碳酸钡）及结合粘土组成，并且其各组分的重量百分比含量为AL203 :94-95 ; MgO :1· 5-1. 7 ;BaC03 :1· 7-1. 9 ;结合粘土 ：2· 0-2. 2。
【文档编号】C02F103/08GK104291475SQ201410533925
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月12日 优先权日:2014年10月12日
【发明者】张志雄 申请人:张志雄