压力交换泵的压力交换方法
【专利摘要】本发明公开了一种压力交换泵的压力交换方法，其目的是通过压力交换泵提供一种高压液体与被加压液体的压力直接有效的交换方法，使回流的高压液体得到高效、合理的回收利用，通过压力交换泵活塞在缸体内的往复运动及缸体上各个阀门的有序开、启，使吸入缸体需加压的液体受到回流到活塞另一端缸体内的高压液体的推动，从而实现压力的高效转移即压力交换，所以用较小的动能就可以使活塞向前运动，不仅可实现高效的高压液体能量的回收和能量转化，能量转换方式更为合理，而且可以显著减小甚至使其不再消耗电能等动力，节能效果明显，可广泛应用于高压洗涤和吸收工艺，以及那些既有液体需要加压又有高压液体需要减压的工况。
【专利说明】压力交换泵的压力交换方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种压力交换方法，具体说是一种压力交换泵的压力交换方法。
【背景技术】
[0002]在化工生产等行业的高压洗涤和吸收工艺中，主要使用大功率柱塞泵和大功率多级离心泵进行高压液体输送，而从洗涤装置中回流的高压液体却被简单地排放掉了，为了使洗涤装置回流的高压液体的压力得以再利用，目前采用的方法是为多级离心泵配备水力透平装置，水利透平装置是一种可部分回收液体压力势能并转化成动能的节能装置，其原理是，除完成高压液体输送外，同时使带有较高压力的回流液体回收进入水力透平装置后，与电机的动力共同驱动多级离心泵旋转作功，从而减小电机的功率输出，达到节能目的，这种装置的优点是结构简单，但不足之处是，因水力透平装置是先将液体压力势能转化为机械能再加以利用，能量的回收利用方式不合理，这也决定了其能量的回收效率太低，实际应用中回收率最高只有30%，而且作为高耗能的大功率电机的能耗仅略有减少，节能效果并不明显。目前还未见有更为合理的液体压力回收利用装置，以及更为直接有效的液体压力交换方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对上述现有技术中存在的问题，通过就同一发明同日提出实用新型专利申请的压力交换泵，提供一种两种液体压力直接有效的交换方法，使回流的高压液体得到高效、合理的回收利用。
[0004]为实现本发明所述目的，本发明的技术方案是，通过压力交换泵完成高压液体与被加压液体的压力交换，所述压力交换泵包括活塞、缸体、前进液阀、前排液阀、后进液阀、后排液阀，活塞置于缸体内，缸体的前端接有前进液阀、前排液阀，缸体的后端接有后进液阀和后排液阀，所述前进液阀和前排液阀是分别用于被加压液体进、排的单向阀，所述后进液阀和后排液阀是分别用于回收高压液体势能和泄压排液的电磁阀。
[0005]所述缸体内以活塞为界可视为A、B两室，两室的容积会随着活塞的前后移动而改变。A室中是需要加压输送的液体，它从前进液阀吸入，从前排阀排出，B室是带有较高压力的需要回收能量的回流液体，它从后进液阀进入，从后排液阀排出，根据液体压力的特性，知道B室中有较高压力的液体会通过活塞施压在A室的液体上(在一定情况下可以推动活塞)，从而可实现压力的高效转移即压力交换，由于活塞两端的A、B室压力基本平衡，所以用较小的动能就可以使活塞向前运动，达到了能量的高效回收并节能的目的，因此，活塞的动力既有动力电机的直接驱动，又有回流高压液体压力的推动。
[0006]本发明可以广泛适用于化工工艺中的高压洗涤或吸收等工艺的能量回收领域。
[0007]本发明一般采用三缸并联式或四缸(多缸)平行方式来完成两种液体的较稳定的压力交换。
[0008]由于本发明不同于【背景技术】中将势能先转化成机械能再加以利用，而是将液体的势能以助推活塞的形式直接转移到需要加压的液体上，也即通过液体间所携带的压力进行交换来达到能量的直接转化，理论上回收率为100%，实践中去除机械能损耗，回收率可达到95%左右。本发明若应用于高压洗涤吸收装置的富液与贫液间的压力交换时，其配套电机的功率仅为现有同类装置的30%以下，由此可见，本发明不仅可实现高效的能量回收和能量转移，能量转换方式更为合理，而且可以显著减小甚至使其不再消耗电能等动力，节能效果明显，可广泛应用于高压洗涤和吸收工艺，以及那些既有液体需要加压又有高压液体需要减压的工况。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明工作过程示意图；
[0010]图2是所述压力交换泵与相关设备连接示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面通过实施例结合附图对本发明作详细说明。
[0012]如图2所示，本发明通过压力交换泵来完成高压液体与被加压液体的压力交换，所述压力交换泵包括活塞1、缸体2、前进液阀3、前排液阀4、后进液阀5、后排液阀6，活塞I置于缸体2内，缸体2的前端接有前进液阀3、前排液阀4,缸体2的后端接有后进液阀5和后排液阀6，压力交换泵的缸体2通过阀门与生产线上的相应管线相连接，以连接高压洗涤塔7的管线为例，前进液阀3接进液总管8，前排液阀4接排液总管9，排液总管9的另一端与洗涤塔7的进液口 10相连；后进液阀5接出液管11，出液管11与洗涤塔7的出液口 12相连；后排液阀6与排液管线相连，为泄压排液通道。
[0013]所述压力交换方法包括下列步骤:
[0014]1、如图1 (a)所示，当活塞I在前端开始向末端运行时，待输送的液体从进液总管8通过前进液阀3被吸入A室，随着活塞I后移，液体被不断地吸入A室；
[0015]2、如图1(b)所示，当活塞I运行至末端时A室容积最大，此时B室的后排液阀6处于关闭状态，后进液阀5按时开启，回流的高压液体通过洗涤塔7的出液口 12和出液管11进入B室；
[0016]3、如图1(c)所示，回流的高压液体进入B室推动活塞I向前端运行的同时将A室中的液体加压，直到前排液阀4开启，被加压的液体通过前排液阀4排出，并通过排液总管9从进液口 10进入洗涤塔7 ；
[0017]4、如图1(d)所示，当活塞I运行至前端时，B室的后进液阀5按时关闭、后排液阀6按时开启并瞬间泄压排液，到此完成一个压力交换工作循环。
[0018]所述活塞I运行到末端时，活塞I与缸体2端壁的间隙与后进液阀5的内径相吻
八
口 ο
[0019]为提高能量回收率，活塞杆的截面积应不大于活塞I截面积的5%。
[0020]在本发明中，因活塞I在静止时两端等压，此时势能利用率最大，回收率最高，当活塞I运行速度超过一定值时回收率会相应有所下降，故不宜盲目增加活塞I的运行速度。同时，确定活塞I的运行速度还应考虑到缸体2上所有阀门及各管线口径与缸体2直径的比例。[0021]所述后进液阀5和后排液阀6采用电磁阀，可根据压力交换泵的缸体2组合数量及不同工况来设置动作控制点，比如可考虑在曲轴的一端安装相应的传感器件来达到控制电磁阀同步开、关的目的。
[0022]本发明未考虑两种液体流体的不可互混性，因为在一般的类似工况下并不存在此问题。
【权利要求】
1.一种压力交换泵的压力交换方法，所述压力交换泵包括活塞(I)、缸体(2)、前进液阀⑶、前排液阀(4)、后进液阀(5)、后排液阀(6)，活塞⑴置于缸体(2)内，缸体(2)的前端接有前进液阀(3)、前排液阀(4),缸体(2)的后端接有后进液阀(5)和后排液阀(6),前进液阀(3)接进液总管(8)，前排液阀(4)接排液总管(9),后进液阀(5)接出液管(11),后排液阀(6)与排液管线相连，其特征是，所述压力交换方法包括下列步骤: (1)当活塞(I)在前端开始向末端运行时，待输送的液体从进液总管(8)通过前进液阀(3)被吸入A室，随着活塞(I)后移，液体被不断地吸入A室； (2)当活塞(I)运行至末端时A室容积最大，此时B室的后排液阀(6)处于关闭状态，后进液阀(5)按时开启，回流的高压液体通过洗涤塔(7)的出液口(12)和出液管(11)进入B室； (3)回流的高压液体进入B室推动活塞(I)向前端运行的同时将A室中的液体加压，直到前排液阀(4)开启，被加压的液体通过前排液阀(4)排出，并通过排液总管(9)从进液口(10)进入洗涤塔(7)； (4)活塞(I)运行至前端时，B室的后进液阀(5)按时关闭、后排液阀(6)按时开启并瞬间泄压排液，到此完成一个压力交换工作循环。
2.根据权利要求1所述的一种压力交换泵的压力交换方法，其特征是，活塞(I)运行到末端时，活塞⑴与缸体⑵端壁的间隙与后进液阀(5)的内径相吻合。
3.根据权利要求1所述的一种压力交换泵的压力交换方法，其特征是，活塞杆的截面积应不大于活塞(I)截面积的5%。
【文档编号】F15B3/00GK104019065SQ201310063943
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2013年3月1日 优先权日:2013年3月1日
【发明者】王建勋 申请人:王建勋