一种船舶用海水淡化设备

1.本发明涉及海水淡化设备技术领域，具体为一种船舶用海水淡化设备。


背景技术：

2.船用海水淡化机是船上必不可少的设备，一般采用反渗透膜分离技术。海水经初步过滤处理后，再经过加压后输送到反渗透膜装置，经反渗透膜层层过滤后生产出淡水。在生产出淡水的同时，也会产生更多的高压高浓度盐水，为了减少耗能，海水淡化机通常会配备压力回收装置。
3.按照工作原理，压力能回收装置分为水力透平式和正移动式两类，其中，正位移式直接将高浓度盐水的压力能转化为低浓度盐水的压力能，具有更高的能量回收效率，为能量回收装置发展的重点。
4.在正位移式压力能回收设备工作时，需要进行高低压的切换，在进行压力切换时，截断的瞬间，液压会对装置和阀门产生较大的冲击，产生振动，增加回收装置的故障率。
5.进一步的，切换的时机与实际运行状态的不匹配也会放大压力切换时的冲击力，如何提高切换和实际运行的匹配程度也是本技术要解决的技术问题之一。


技术实现要素：

6.针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种船舶用海水淡化设备的技术方案，切换件上槽孔的转动完成高低压切换，高低压转换平顺，消除了转换瞬间产生的冲击力，同时使高压腔的进液和排液存在较大的时间间隔，相互之间没有干扰，对切换时机的控制精度要求较低，解决了背景技术提出的问题。
7.本发明提供如下技术方案：一种船舶用海水淡化设备，包括给水泵、高压泵、反渗透系统、压力交换件和升压泵，所述压力交换件包括壳体，所述壳体内设有至少三组废水腔，所述废水腔的外圈连接有对应的海水腔，海水腔与废水腔的数量相同，每个对应的所述废水腔和海水腔之间均设有摆动件，所述摆动件随着压力的变化，由高压腔向低压腔摆动，将高压腔的压力转换为低压腔内的压力，所述海水腔各自通过单向阀连通有同一个缓冲罐，所述缓冲罐与升压泵连通，所述废水腔的两端均设有切换件，所述切换件包括分别位于废水腔两端的出液控制板和进液控制板，所述出液控制板通过连接轴与进液控制板固定连接，所述连接轴连接于驱动结构并且驱动结构作用下转动，所述进液控制板和出液控制板上均设有弧形的槽孔，且二者的槽孔的轴向投影呈中心对称，所述海水腔各自通过单向阀与给水泵连通。
8.优选的，所述摆动件为不具有弹性的弧形膜。
9.优选的，所述摆动件包括用于支撑的支撑壳，所述支撑壳内设有内腔体和外腔体两个充满液压油的腔体，内腔体和外腔体的端部设有不具有弹性的弧形膜，所述内腔体和外腔体之间设有增压缸，所述增压缸活塞杆延伸入外腔体中，所述增压缸的端部与内腔体连通，所述增压缸的底部通过气管与外部大气连通。
10.优选的，所述出液控制板连接于有驱动扇叶，且出液控制板、进液控制板和连接轴均随着驱动扇叶转动而转动。
11.优选的，所述出液控制板和驱动扇叶均设于废水腔的出水侧，所述出液控制板和驱动扇叶之间设有驱动阀，所述驱动阀与给水泵连通。
12.优选的，所述出液控制板与进液控制板上槽孔轴向投影重合的位置设有控制阀。
13.优选的，所述摆动件的顶部和海水腔的对应位置设有感应件，若实际最小距离与最小距离的差值小于阈值一，则表明切换件转动过快，若实际最小距离与最小距离的差值大于阈值二，则表明切换件转动过慢，所述切换件上设有可伸缩的伸缩叶，若感应件感应到转速过快，则增加伸缩叶伸出量，反之，则减少伸出量。
14.本发明具备以下有益效果：1、该船舶用海水淡化设备，随着槽孔的转动，当前废水腔与进水的连通慢慢减小，下一废水腔与进水的连通慢慢增大，就废水腔而言，水流逐渐发生变化，就进水管路而言，其连通未发生明显改变，流速不发生变化，进水管路和废水腔均不发生流速的突然变化，进而消除了转换瞬间的冲击力，高低压转换平顺，消除了转换瞬间产生的冲击力，保证能量回收设备的使用寿命，其次，废水和海水直接通过弧形膜的形状变化进行压力交换，而弧形膜的变化不受摩擦力的影响，进而减少了摩擦力的影响，提高了能量回收的效率。
15.2、该船舶用海水淡化设备，废水腔的进液和排液存在较大的时间间隔，相互之间没有干扰，降低了对切换时机的控制精度要求，设备运行的可靠性和稳定性更高，其次，通过感应件监控摆动件的工作状态，并控制切换件的转动速度，保证切换时机与工作状态的适配性，保证能量回收的效率。
16.3、该船舶用海水淡化设备，在增压缸的作用下，海水的升压更大，废水排出的压力更低，即进一步提高了压力能的回收效率。
附图说明
17.图1为本发明实施例一中压力交换件的侧视图；图2为本发明的现有结构示意图；图3为本发明实施例一中压力交换件的立体结构剖视图；图4为本发明实施例一中压力交换件的立体结构示意图；图5为本发明实施例一中切换件的立体结构示意图；图6为本发明实施例一中压力交换件的正视图；图7为本发明实施例一中切换件的侧视图；图8为本发明图7中aa的截面图（省略驱动扇叶）；图9为本发明实施例二中压力交换件的侧视图；图10为本发明实施例二中摆动件的结构示意图。
18.图中：1、给水泵；2、高压泵；3、反渗透系统；4、压力交换件；41、壳体；42、废水腔；43、海水腔；44、摆动件；441、支撑壳；442、内腔体；443、外腔体；444、增压缸；445、气管；45、切换件；451、出液控制板；452、进液控制板；453、驱动扇叶；454、连接轴；455、伸缩叶；456、伺服电机；457、活塞；458、移动块；459、控制阀；46、缓冲罐；47、驱动阀；48、感应件；49、低压水进口；410、高压水进口；411、低压水出口；412、高压水出口；5、升压泵。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例一请参阅图2，一种船舶用海水淡化设备，包括给水泵1、高压泵2、反渗透系统3、压力交换件4和升压泵5，给水泵1同时与高压泵2和压力交换件4的低压水进口49连通，给水泵1的出水口设有分流器，以控制两条水路的流量，高压泵2和反渗透系统3连通，反渗透系统3的淡水出口与船舶的存水装置或矿化装置连通，反渗透系统3的废水出口与压力交换件4的高压水进口410连通，压力交换件4的高压水出口412与升压泵5连通，升压泵5的高压水与高压泵2的高压水混合后流入反渗透系统3中，请参阅图1和图3，所述压力交换件4包括壳体41，所述壳体41内设有至少三组废水腔42，三组废水腔42构成完整的柱体，所述废水腔42的外圈连接有对应的海水腔43，海水腔43与废水腔42的数量相同，为废水腔42向外的延伸，每个对应的所述废水腔42和海水腔43之间均设有摆动件44，所述摆动件44随着压力的变化，由高压腔向低压腔摆动，将高压腔的压力转换为低压腔内的压力，请参阅图4，所述海水腔43各自通过单向阀连通有同一个缓冲罐46，缓冲罐46顶部填充压力气体，所述缓冲罐46与升压泵5连通，海水增压后进入缓冲罐46中，缓冲罐46进行缓冲，保证流出的流量相对稳定，所述废水腔42的两端均设有切换件45，随着切换件45的工作，使废水腔42依次与高压水进口410或低压水出口411连通，同一时刻，两个所述切换件45连通不同的废水腔42，保证进入废水腔42的压力不会泄漏，废水腔42中的高压全部转移到海水腔43上，同时海水腔43驱动废水腔42排水时不会受进水高压的影响，所述海水腔43各自通过单向阀与给水泵1连通，海水单向进入海水腔43中。
21.其中，所述摆动件44为不具有弹性的弧形膜，当废水腔42内压力高时，压力将摆动件44挤入海水腔43中，将废水腔42中压力转换为海水腔43中压力，驱动海水到缓冲罐46中，当废水腔42与高压水进口410的连通关闭时，海水腔43中压力高于废水腔42，将废水腔42中废水挤出，并从低压水出口411排出，实现废水和海水的压力交换。
22.请参阅图5，其中，所述切换件45包括分别位于废水腔42两端的出液控制板451和进液控制板452，所述出液控制板451通过连接轴454与进液控制板452固定连接，连接轴454贯穿壳体41，所述进液控制板452和出液控制板451上均设有弧形的槽孔，且二者的槽孔的轴向投影呈中心对称，保证出液控制板451和进液控制板452上的槽孔永远不会与同一个废水腔42连通，槽孔的长度小于废水腔42，图5中进液控制板452上两个槽仅有一个槽是贯穿的，作为前文中的槽孔使用，另一个槽用于提高旋转时的稳定性，不具有连通作用，出液控制板451的结构类似，所述出液控制板451连接于有驱动扇叶453，且出液控制板451、进液控制板452和连接轴454均随着驱动扇叶453转动而转动，连接轴454的两端通过螺母拧紧，使出液控制板451和进液控制板452夹紧废水腔42的端面，避免发生泄漏，随着进液控制板452和出液控制板451的同步转动，进液控制板452上的槽孔使高压水进口410连通一个或两个废水腔42，高压废水进入废水腔42，并通过摆动件44将高压传递到对应的海水腔43中，同时，有另外一个或两个废水腔42通过出液控制板451上的槽孔连通低压水出口411，海水进
水压力作用在连通出液控制板451上槽孔的废水腔42，使废水排出。
23.请参阅图5和图6，其中，所述出液控制板451和驱动扇叶453均设于废水腔42的出水侧，相比较而言，出水侧的压力较为稳定，使切换件45整体转动更加稳定，所述出液控制板451和驱动扇叶453之间设有驱动阀47，驱动阀47连通后通入压力，驱动驱动扇叶453带动切换件45整体转动，等进出水稳定时即可关闭驱动阀47。
24.请参阅图5和图7，其中，所述出液控制板451与进液控制板452上槽孔轴向投影重合的位置设有控制阀459，在准备阶段开启控制阀459，此时，废水腔42的两端均始终保证开启，在进水时可以顺利排出内部的气体，保证初始阶段的进水，当废水腔42均装满水后关闭控制阀459。
25.请参阅图1和图7，其中，所述摆动件44的顶部和海水腔43的对应位置设有感应件48，感应装置可以为电磁装置，用于感应海水腔43和摆动件44的最小距离和保持最下距离的时长，若实际最小距离与最小距离的差值小于阈值一，则表明切换件45转动过快，若实际最小距离与最小距离的差值大于阈值二，则表明切换件45转动过慢，所述切换件45上设有可伸缩的伸缩叶455，初始时保持部分伸出状态，若切换件45转速过快，则增加伸缩叶455伸出量，降低切换件45转速，反之，则减少伸出量，增加切换件45转速，请参阅图8，连接轴454内设有由两段圆柱形段组成的液腔，一段对应轴向，一段对应径向，两段圆柱形段彼此连通，轴向的圆柱形段内设有由伺服电机456驱动的活塞457，伺服电机456的输出轴螺纹连接有移动块458，伺服电机456转动驱动移动块458轴向移动，轴向圆柱形段的侧壁设有限制移动块458转动的限位槽，移动块458与活塞457固定连接，伸缩叶455的设于径向圆柱形段，活塞457通过液压驱动伸缩叶455伸缩，伸缩叶455与水流动方向不存在夹角，当其伸出的更多时，与水之间的阻力增加，在水流速不变时，扇叶453与水流之间的作用力不变，阻力增加引起转速降低，反之，转速则增加。
26.实施例二请参阅图9和图10，实施例一与实施例一的不同之处在于摆动件44的不同，所述摆动件44包括用于支撑的支撑壳441，所述支撑壳441内设有内腔体442和外腔体443两个充满液压油的腔体，所述内腔体442和外腔体443之间设有增压缸444，增压缸444平铺有多组，所述增压缸444活塞杆延伸入外腔体443中，所述增压缸444的端部与内腔体442连通，所述增压缸444的底部通过气管445与外部大气连通，由于活塞和活塞杆的直径差距较大，使外腔体443中压力远大于内腔体442中压力，即海水的升压更大，而废水排出的压力更小，而增压缸444不直接与盐水接触，提高了使用寿命。
27.本发明的工作原理及工作流程：通过给水泵1从海洋中取水，海水在流动过程中，经过初步的过滤和除杂，高压泵2将一部分海水加压后输送到反渗透系统3中，部分海水变为淡水输送到船舶上的存水装置，剩下的高浓度废水输送到压力交换件4高压水进口410，经进液控制板452进入废水腔42中，摆动件44向海水腔43中摆动，使海水腔43中海水升压后进入缓冲罐46中，经高压水出口412排出，并通过升压泵5输送到反渗透系统3中，随着切换件45转动，当前的废水腔42与槽孔错开，进水停止，当该废水腔42与出液控制板451的槽孔对齐后，海水腔43的海水的压力驱动摆动件44向废水腔42中摆动，废水从出液控制板451的槽孔中以低压排出，各个废水腔42和海水腔43依次进行压力交换，完成压力能回收。
28.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
29.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。