一种滑片式余压回收设备的制作方法

本发明属于余压回收设备领域，涉及一种余压能回收设备，具体涉及一种滑片式余压回收设备。

背景技术：
能源化工领域存在大量的高压流体，其所蕴含的可观余压能在流程中通常经减压阀直接释放，造成了大量的能量损失。开展余压能的高效回收利用，可大幅度降低系统能耗，减小生产成本，有效解决能源化工领域存在的余压能浪费问题。现有的如中国专利(CN102865259A)公开了一种压力交换器，该压力交换器采用高压流体直接接触并增压低压流体，以高、低压水流的切向冲击力作为转子转动的动力，通过转子和端盖的间隙配合控制泄漏。该装置单机处理量小，结构较为复杂，加工和安装精度要求高，存在较大的流体间掺混现象。现有的如中国专利(CN103335373A)公开了一种能量回收型反渗透工艺及其能量回收装置，该能量回收装置主要由2个压力容器、8个电磁阀和1个循环泵组成，其采用电磁阀换向，由于切换频率高，电磁阀寿命短，压力容器两端控制系统复杂，切换瞬间电磁阀之间不能形成可靠的机械互锁，极易出现高压泄压现象，进而造成系统压力和流量出现大的波动。现有的如中国专利(CN2771522Y)公开了一种双作用滑片式压缩机气缸缸体型线，由4段等加速等减速曲线与圆弧线连接的组合曲线相互连接组成，单一曲线使缸体与转子在缸体最小向径处为线接触(考虑缸体宽度)，易造成泄漏，导致容积效率不高。缸体型线二阶不连续，转子和滑片在运行时会产生加速度突变而产生柔性冲击和噪声，加快滑片和缸体的磨损，同时导致转子转动的不均匀性，增大流体流速的波动性，不利于系统的稳定运行。

技术实现要素：
为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种滑片式余压回收设备，该设备结构简单，滑片沿缸体内表面滑动时无柔性冲击，滑片和缸体间的磨损较小，转子与缸体之间的密封容易控制，流股间掺混小，对加工安装精度要求较低，能够有效应用于处理两侧流股流量一致或者不一致的工况。本发明是通过以下技术方案来实现：本发明公开的一种滑片式余压回收设备，包括缸体，在缸体的内腔中设有转子，转子将内腔分割成左腔室和右腔室，左腔室的上、下两端分别与高压进流孔和低压出流孔相连通，右腔室的上、下两端分别与高压出流孔和低压进流孔相连通，所述转子上开有若干槽道，所述槽道内设置有滑片，转子的转子型线为圆形；左腔室和右腔室内缸体型线的主曲线段均为圆弧形，高压进流孔、高压出流孔、低压进流孔和低压出流孔均为流线型孔道。左腔室和右腔室为左右对称型腔，且左腔室和右腔室为上下对称型腔，缸体的缸体型线由圆弧密封段、曲线过渡段和圆弧主曲线段依次连接而成，其中，圆弧主曲线段所在圆的圆心与转子中心重合。由于缸体型线的对称性仅需研究0～π/2范围内型线即可。缸体的缸体型线分成3段进行分析，但并不排除分成其他数量。所述缸体的缸体型线的极径函数为：其中，r为转子的半径；为转子的转角，且为缸体的缸体型线的极径函数，且二阶连续；h为缸体型线极径函数的最大值，且h＞r；θ0、θ1和θ2为逆时针方向将0～π/2型线分成3段曲线时每段曲线所跨的角度，取值：0°＜θ0≤80°，0°＜θ1＜90°，0°≤θ2≤45°；a0、a1、a2、a3、a4和a5为上述方程组的待求方程系数，满足如下连续条件：左腔室和右腔室也可为左右对称、上下不对称型腔，缸体的缸体型线由圆弧密封段I、曲线过渡段I、圆弧主曲线段I、圆弧主曲线段II、曲线过渡段II和圆弧密封段II依次连接而成，其中，圆弧主曲线段I和圆弧主曲线段II所在圆的圆心均与转子中心重合。由于缸体型线的对称性仅需研究-π/2～π/2范围内型线即可。缸体的缸体型线分成6段进行分析，但并不排除分成其他数量。所述缸体的缸体型线的极径函数为：其中，r为转子的半径；为转子的转角，且为缸体的缸体型线的极径函数，且二阶连续；h为缸体型线极径函数的最大值，且h＞r；θ0、θ1、θ2、θ3、θ4和θ5为逆时针方向将-π/2～π/2型线分成6段曲线时每段曲线所跨的角度，取值：0°≤θ0≤45°，0°＜θ1＜90°，0°＜θ2≤80°，0°＜θ3≤80°，0°＜θ4＜90°，0°≤θ5≤45°；a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10和a11为上述方程组的待求方程系数，满足如下连续条件：左腔室和右腔室也可为左右不对称、上下对称型腔，缸体的缸体型线由1号圆弧主曲线段、1号曲线过渡段、1号圆弧密封段、2号圆弧密封段、2号曲线过渡段和2号圆弧主曲线段依次连接而成，其中，1号圆弧主曲线段和2号圆弧主曲线段所在圆的圆心均与转子中心重合。由于缸体型线的对称性仅需研究0～π范围内型线即可。缸体的缸体型线分成6段进行分析，但并不排除分成其他数量。所述缸体的缸体型线的极径函数为：其中，r为转子的半径；为转子的转角，且为缸体的缸体型线的极径函数，且二阶连续；h1和h2分别为右腔室和左腔室内缸体型线极径函数的最大值，且h1≠h2，h1＞r，h2＞r；θ0、θ1、θ2、θ3、θ4和θ5为逆时针方向将0～π型线分成6段曲线时每段曲线所跨的角度，取值：0°＜θ0≤80°，0°＜θ1＜90°，0°≤θ2≤45°，0°≤θ3≤45°，0°＜θ4＜90°，0°＜θ5≤80°；a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10和a11为上述方程组的待求方程系数，满足如下连续条件：左腔室和右腔室还可为左右不对称、上下不对称型腔，缸体的缸体型线由第一圆弧主曲线段、第一曲线过渡段、第一圆弧密封段、第二圆弧密封段、第二曲线过渡段、第二圆弧主曲线段、第三圆弧主曲线段、第三曲线过渡段、第三圆弧密封段、第四圆弧密封段、第四曲线过渡段和第四圆弧主曲线段依次连接而成，其中，第一圆弧主曲线段、第二圆弧主曲线段、第三圆弧主曲线段和第四圆弧主曲线段所在圆的圆心均与转子中心重合。缸体的缸体型线分成12段进行分析，但并不排除分成其他数量。所述缸体的缸体型线的极径函数为：其中，r为转子的半径；为转子的转角，且为缸体的缸体型线的极径函数，且二阶连续；h1和h2分别为右腔室和左腔室内缸体型线极径函数的最大值，且h1≠h2，h1＞r，h2＞r；θ0、θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6、θ7、θ8、θ9、θ10、θ11为逆时针方向将0～2π型线分成12段曲线时每段曲线所跨的角度，取值：0°＜θ0≤80°，0°＜θ1＜90°，0°≤θ2≤45°，0°≤θ3≤45°，0°＜θ4＜90°，0°＜θ5≤80°，0°＜θ6≤80°，0°＜θ7＜90°，0°≤θ8≤45°，0°≤θ9≤45°，0°＜θ10＜90°，0°＜θ11≤80°；a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10、a11、a12、a13、a14、a15、a16、a17、a18、a19、a20、a21、a22和a23为上述方程组的待求方程系数，满足如下连续条件：与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：本发明公开的滑片式余压回收设备，通过滑片式结构，可实现的能量转化途径为：高压流体的压力能——转子和滑片的动能——低压流体的压力能，从而进行流股之间的压力传递，实现高压流体增压低压流体的过程，使得高压流体的余压能的得到充分的回收再利用。所述滑片式余压回收设备处理的流体介质可为液体，也可为气体。采用滑片式余压回收设备，可明显降低生产系统功耗和成本，促进节能减排。同时，本发明所述的滑片式余压回收设备，结构简单，加工安装精度要求较低，易制作，操作性强，转子与缸体间的密封容易控制，流股间掺混较小。本发明所述的滑片式余压回收设备，工作腔为左右对称型腔时，可应用于处理两侧流股流量相等的工况；所述工作腔为左右不对称型腔时，可应用于处理两侧流股流量不相等的工况。进一步地，根据两股流体的流量差异，可通过改变右腔室和左腔室内缸体型线极径函数的最大值，设计适用于不同流量工况的余压回收设备。所述缸体的缸体型线二阶连续，即依次连接的任意两段型线在连接点处保持型线函数值、型线函数的一阶导数和二阶导数均相等，使得滑片与缸体内表面接触滑动时无柔性冲击，可减小滑片和缸体内表面的磨损，降低设备运转时滑片与缸体接触滑动时发出的工作噪声。附图说明图1为本发明的滑片式余压回收设备的结构示意图；其中，1为缸体；2为内腔；3为高压进流孔；4为高压出流孔；5为转子；6为滑片；7为槽道；8为右腔室；9为低压进流孔；10为低压出流孔；11为左腔室；图2为本发明的左右对称、上下对称缸体的缸体型线示意图；其中，12为圆弧密封段；13为曲线过渡段；14为圆弧主曲线段；图3为本发明的左右对称、上下不对称缸体的缸体型线示意图；其中，15为圆弧密封段I；16为曲线过渡段I；17为圆弧主曲线段I；18为圆弧主曲线段II；19为曲线过渡段II；20为圆弧密封段II；图4为本发明的左右不对称、上下对称缸体的缸体型线示意图；其中，21为1号圆弧主曲线段；22为1号曲线过渡段；23为1号圆弧密封段；24为2号圆弧密封段；25为2号曲线过渡段；26为2号圆弧主曲线段；图5为本发明的左右不对称、上下对称缸体的缸体型线示意图；其中，27为第一圆弧主曲线段、28为第一曲线过渡段、29为第一圆弧密封段、30为第二圆弧密封段、31为第二曲线过渡段、32为第二圆弧主曲线段、33为第三圆弧主曲线段、34为第三曲线过渡段、35为第三圆弧密封段、36为第四圆弧密封段、37为第四曲线过渡段、38为第四圆弧主曲线段。具体实施方式下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。参见图1，一种滑片式余压回收设备，包括缸体1，在缸体1的内腔2中设有转子5，转子5将内腔2分割成左腔室11和右腔室8，左腔室11的上、下两端分别与高压进流孔3和低压出流孔10相连通，右腔室8的上、下两端分别与高压出流孔4和低压进流孔9相连通，所述转子5上开有若干槽道7，所述槽道7内设置有滑片6，转子5的转子型线为圆形。左腔室11和右腔室8内缸体型线的主曲线段均为圆弧形，高压进流孔3、高压出流孔4、低压进流孔9和低压出流孔10均为流线型孔道。进、出流孔与工作腔流线型光滑过渡，可较大地降低流动阻力，使流体进入工作腔时近似垂直冲刷滑片，使流体的压力最大化地转化为滑片6和转子5的动能。参见图2，本发明的滑片式余压回收设备，左腔室11和右腔室8为左右对称、上下对称型腔。缸体1的缸体型线由若干圆弧密封段12、曲线过渡段13和圆弧主曲线段14相互连接而成，其中圆弧主曲线段14所在圆的圆心与转子5中心重合。圆弧密封段12，增大了左腔室11和右腔室8之间的泄漏通道长度，可有效控制流体间的掺混，保证流体增压后的品质。圆弧密封段12、曲线过渡段13和圆弧主曲线段14之间均为二阶连续，型线过渡光滑，使滑片6滑动时受力状况良好，降低滑片6滑动时的突变力。由于缸体型线的对称性仅需研究0～π/2范围内型线即可。缸体1的缸体型线分成3段进行分析，但并不排除分成其他数量。此时，所述缸体1的缸体型线的极径函数为：其中，r为转子5的半径；为转子5的转角，且为缸体1的缸体型线的极径函数，且二阶连续；h为缸体型线极径函数的最大值，且h＞r；θ0、θ1和θ2为逆时针方向将0～π/2型线分成3段曲线时每段曲线所跨的角度，取值：0°＜θ0≤80°，0°＜θ1＜90°，0°≤θ2≤45°；a0、a1、a2、a3、a4和a5为上述方程组的待求方程系数，满足如下连续条件：特殊的，r＝100mm，h＝130mm，θ0＝25°，θ1＝60°，θ2＝5°时，有：所述缸体1的缸体型线的极径函数为：参见图3，本发明的滑片式余压回收设备，左腔室11和右腔室8可为左右对称、上下不对称型腔。缸体1的缸体型线由圆弧密封段I15、曲线过渡段I16、圆弧主曲线段I17、圆弧主曲线段II18、曲线过渡段II19和圆弧密封段II20依次连接而成，其中，圆弧主曲线段I17和圆弧主曲线段II18所在圆的圆心均与转子5中心重合。同理，圆弧密封段I15和圆弧密封段II20，增大了左腔室11和右腔室8之间的泄漏通道长度，可有效控制流体间的掺混，保证流体增压后的品质。圆弧密封段I15、曲线过渡段I16、圆弧主曲线段I17、圆弧主曲线段II18、曲线过渡段II19和圆弧密封段II20之间均为二阶连续，型线过渡光滑，使滑片6滑动时受力状况良好，降低滑片6滑动时的突变力。由于缸体型线的对称性仅需研究-π/2～π/2范围内型线即可。缸体1的缸体型线分成6段进行分析，但并不排除分成其他数量。此时，缸体1的缸体型线的极径函数为：其中，r为转子5的半径；为转子5的转角，且为缸体1的缸体型线的极径函数，且二阶连续；h为缸体型线极径函数的最大值，且h＞r；θ0、θ1、θ2、θ3、θ4和θ5为逆时针方向将-π/2～π/2型线分成6段曲线时每段曲线所跨的角度，取值：0°≤θ0≤45°，0°＜θ1＜90°，0°＜θ2≤80°，0°＜θ3≤80°，0°＜θ4＜90°，0°≤θ5≤45°；a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10和a11为上述方程组的待求方程系数，满足如下连续条件：特殊的，r＝100mm，h＝130mm，θ0＝4°，θ1＝62°，θ2＝24°，θ3＝25°，θ4＝60°，θ5＝5°时，有：所述缸体1的缸体型线的极径函数为：参见图4，本发明的滑片式余压回收设备，左腔室11和右腔室8为左右不对称、上下对称型腔。缸体1的缸体型线由若干1号圆弧主曲线段21、1号曲线过渡段22、1号圆弧密封段23、2号圆弧密封段24、2号曲线过渡段25和2号圆弧主曲线段26依次连接而成，其中，1号圆弧主曲线段21和2号圆弧主曲线段26所在圆的圆心均与转子5中心重合。同理，1号圆弧密封段23和2号圆弧密封段24，增大了左腔室11和右腔室8之间的泄漏通道长度，可有效控制流体间的掺混，保证流体增压后的品质。1号圆弧主曲线段21、1号曲线过渡段22、1号圆弧密封段23、2号圆弧密封段24、2号曲线过渡段25和2号圆弧主曲线段26依次连接而成，其中，1号圆弧主曲线段21和2号圆弧主曲线段26之间均为二阶连续，型线过渡光滑，使滑片6滑动时受力状况良好，降低滑片6滑动时的突变力。由于缸体型线的对称性仅需研究0～π范围内型线即可。缸体1的缸体型线分成6段进行分析，但并不排除分成其他数量。此时，缸体1的缸体型线的极径函数为：其中，r为转子5的半径；为转子5的转角，且为缸体1的缸体型线的极径函数，且二阶连续；h1和h2分别为右腔室8和左腔室11内缸体型线极径函数的最大值，且h1≠h2，h1＞r，h2＞r；θ0、θ1、θ2、θ3、θ4和θ5为逆时针方向将0～π型线分成6段曲线时每段曲线所跨的角度，取值：0°＜θ0≤80°，0°＜θ1＜90°，0°≤θ2≤45°，0°≤θ3≤45°，0°＜θ4＜90°，0°＜θ5≤80°；a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10和a11为上述方程组的待求方程系数，满足如下连续条件：特殊的，r＝100mm，h1＝130mm，h2＝120mm，θ0＝25°，θ1＝60°，θ2＝5°，θ3＝4°，θ4＝62°，θ5＝24°，有：所述缸体1的缸体型线的极径函数为：参见图5，本发明的滑片式余压回收设备，左腔室11和右腔室8为左右不对称、上下不对称型腔。缸体1的缸体型线由第一圆弧主曲线段27、第一曲线过渡段28、第一圆弧密封段29、第二圆弧密封段30、第二曲线过渡段31、第二圆弧主曲线段32、第三圆弧主曲线段33、第三曲线过渡段34、第三圆弧密封段35、第四圆弧密封段36、第四曲线过渡段37、第四圆弧主曲线段38依次连接而成，其中，第一圆弧主曲线段27、第二圆弧主曲线段32、第三圆弧主曲线段33、第四圆弧主曲线段38所在圆的圆心均与转子5中心重合。同理，第一圆弧密封段29、第二圆弧密封段30、第三圆弧密封段35、第四圆弧密封段36，增大了左腔室11和右腔室8之间的泄漏通道长度，可有效控制流体间的掺混，保证流体增压后的品质。第一圆弧主曲线段27、第一曲线过渡段28、第一圆弧密封段29、第二圆弧密封段30、第二曲线过渡段31、第二圆弧主曲线段32、第三圆弧主曲线段33、第三曲线过渡段34、第三圆弧密封段35、第四圆弧密封段36、第四曲线过渡段37、第四圆弧主曲线段38之间均为二阶连续，型线过渡光滑，使滑片6滑动时受力状况良好，降低滑片6滑动时的突变力。缸体1的缸体型线分成12段进行分析，但并不排除分成其他数量。此时，缸体1的缸体型线的极径函数为：其中，r为转子5的半径；为转子5的转角，且为缸体1的缸体型线的极径函数，且二阶连续；h1和h2分别为右腔室8和左腔室11内缸体型线极径函数的最大值，且h1≠h2，h1＞r，h2＞r；θ0、θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6、θ7、θ8、θ9、θ10、θ11为逆时针方向将0～2π型线分成12段曲线时每段曲线所跨的角度，取值：0°＜θ0≤80°，0°＜θ1＜90°，0°≤θ2≤45°，0°≤θ3≤45°，0°＜θ4＜90°，0°＜θ5≤80°，0°＜θ6≤80°，0°＜θ7＜90°，0°≤θ8≤45°，0°≤θ9≤45°，0°＜θ10＜90°，0°＜θ11≤80°；a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10、a11、a12、a13、a14、a15、a16、a17、a18、a19、a20、a21、a22和a23为上述方程组的待求方程系数，满足如下连续条件：特殊的，r＝100mm，h1＝130mm，h2＝120mm，θ0＝25°，θ1＝60°，θ2＝5°，θ3＝4°，θ4＝62°，θ5＝24°，θ6＝26°，θ7＝61°，θ8＝3°，θ9＝6°，θ10＝63°，θ11＝21°，有：所述缸体1的缸体型线的极径函数为：本发明所述的滑片式余压回收设备的工作原理为：在左侧，高压流股从高压进流孔3进入左腔室11，流体压力作用于滑片6，同时高压流股冲刷滑片6，推动滑片6运动，并带动转子5转动，滑片6可在转子5的槽道7内滑动，在离心力的作用下贴紧缸体1内表面，流体从低压出流孔10排出，即左腔室11可实现流体的压力能转化为转子5和滑片6的动能；在右侧，低压流股从低压进流孔9进入右腔室8，转子5转动带动滑片6运动，滑片6推动流体在工作腔内流动，随容腔的变化，工作腔流道截面积变小，流体压力增大，增压后的流体从高压出流孔4排出，即右腔室8可实现转子5和滑片6的动能转化为流体的压力能。总的来说，能量转化途径为：高压流股的压力能—转子5和滑片6的动能—低压流股的压力能，通过滑片式余压回收设备，实现高压流股增压低压流股的过程。综上所述，本发明公开的滑片式余压回收设备，左、右工作腔内缸体型线的主曲线段为圆弧形，进、出流孔为流线型孔道，缸体1内腔型线由若干圆弧密封段、五次曲线过渡段和圆弧主曲线段依次连接而成，相邻两段曲线之间二阶连续。类似的，当过渡曲线段为七次曲线时，可实现相邻两段曲线之间三阶连续；当过渡曲线段为九次曲线时，可实现相邻两段曲线之间四阶连续等等。过渡段曲线次数越高，可实现型线更高阶的连续性，可减小滑片6与缸体1间的磨损，改善滑片6滑动时的受力状况，降低设备运行时产生的噪音。所述工作腔为左右对称型腔时，可应用于处理两侧流股流量相等的工况；所述工作腔为左右不对称型腔时，可应用于处理两侧流股流量不相等的工况。本发明所述的滑片式余压回收设备，结构简单，流体间掺混小，对加工安装精度要求较低。通过滑片式余压回收设备，实现高压流体增压低压流体进行余压能的回收再利用，对减小系统功耗和生产成本，促进节能减排具有重要意义。