一种多进多出式压力交换器的制作方法

本发明涉及一种多进多出式压力交换器，其中转子内的第一高压流体与第二低压流体液压连通并在流体之间传递压力而产生第二流体的高压排放流。更具体地说，本发明涉及一种多进多出式压力交换器，采用多进多出的方式提高了交换频率和增加了单机容量，其中增设了套筒，合理设计了套筒进出通道布置和转子内部通道结构。

背景技术：

反渗透膜法海水淡化已在世界各国普遍采用，我国近几年己有很大发展，今后也将成为我国海水淡化工业的主流技术。

能量回收装置是反渗透海水淡化系统的关键设备之一，对大幅降低系统运行能耗和造水成本至关重要。能量回收装置按照工作原理可分为两类：水力透平式和正位移式。前者以美国PEI公司的HTC(Hydraulic TurboCharger)为代表，通常需要经过“压力能一轴功一压力能”两步转化过程，能量回收效率只有50％一75％。后者则以美国ERI公司的PX(PressureExchanger)为代表，只需经过“压力能一压力能”一步转化过程，能量回收效率高达90％-95％，成为国内外研究和推广的重点。

在用于水脱盐工业中、特别是用于海水反渗透脱盐工业中的反渗透工艺中，使用压力交换器是众所周知的。例如，美国专利7,251,557中披露了一种旋转式正位移压力交换器。但是，本申请的申请人已经证实已有的旋转式正位移压力交换器价格昂贵，单机处理量小，加工难度高。

本发明的实施例寻求提供一种多进多出式压力交换器，所述压力交换器能够克服或至少缓解先前提及的压力交换器的一个或多个缺陷。

技术实现要素：

一种多进多出式压力交换器，所述压力交换器用于从高压第一流体向低压第二流体传递压力能量以提供加压的第二流体，所述压力交换器其特征在于包括：机体、设置在机体内的套筒和套筒内旋转的转子；所述转子具有多个大体上沿轴向穿过所述转子延伸的通道，所述通道在所述转子一个末端处具有第一开口，在所述转子另一个末端处具有第二开口，所述开口沿所述转子的长度方向彼此隔开；所述机体具有四个或更多个入口通路和四个或更多排放通路，所述套筒具有四个或更多个内部歪曲的入口通路和四个或更多排放通路，所述机体通路与所述套筒通路一一对应布置，所述套筒通路布置成：所述转子第一通道末端开口与一个所述套筒上的入口通路对准时，所述通道另一末端开口还与所述套筒上的排放通路对准，所述套筒的所述入口通路和每个所述排放通路在运行期间通过所述转子的外侧面与所述套筒的内侧面处的密封区域彼此持续密封。

由此，在所述转子回转期间，在所述转子每转一圈期间，所述通道开口至少两次交替地与一个所述套筒上的入口通路和相对的所述套筒的排放通路部分或完全对准，并然后与所述套筒上的排放通路和相对的所述套筒上的入口通路部分或完全对准，从而给每个所述通道至少供应两次所述高压第一流体并至少排放两次加压的第二流体。

所述的压力交换器，其特征在于，所述转子具有多个围绕旋转轴径向均匀分布的通道，类似花瓣形分布。

所述的压力交换器，其特征在于，将所述转子上每个通道内还有若干个小通道。

所述的压力交换器，其特征在于，所述入口通路和排放通路分别沿圆周均布，并且入口通路和排放通沿圆周间隔布置，使转子径向受力均匀。

所述的压力交换器，其特征在于，在所述转子回转期间至少进行2次压力交换，提高了交换频率，从而增加了流体交换量。

所述的压力交换器，其特征在于，所述套筒入口通路内部弯曲，引导流体冲击转子，驱动转子旋转。

所述的压力交换器，其特征在于，所述转子外圆面具有两个间隔开的圆柱支承面，所述两个圆柱支承面之间有周界沟槽，所述沟槽保持用于润滑所述支承表面的流体的贮槽。

所述的压力交换器，其特征在于，所述套筒通路和所述机体通路之间用O型圈密封。

所述的压力交换器，其特征在于，所述机体有外壳、端盖和管接口组成。

所述的压力交换器，其特征在于，所述转子和套筒可以用纯陶瓷类耐磨材料制作，也可以用金属或者尼龙等材料通过在摩擦表面涂覆或者镶套陶瓷类耐磨材料制得。

优选的，所述转芯由驱动电机，也可以用机械或磁力驱动。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1，通过合理设计套筒入口通道内部结构，调节冲击角度，使转子运转速度可调，也降低了转子设计加工难度。2，采用多进多出结构可以成倍提高交换频率及增加单机容量，还可以平衡转子径向力，使转子运作平稳。3，转子通道内的小通道既可以强化转子结构，还可以改善浓盐水和海水之间的混合度。4，套筒与机体采用O型圈密封，方便套筒安装固定和更换。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的压力交换器立体图；

图2是所述压力交换器的爆炸视图；

图3是所述压力交换器核心部件套筒的侧视图；

图4是所述压力交换器核心部件转子的立体视图；

图5是所述压力交换器在核心部件转子内小通道示意图；

图6是所述压力交换套筒入口通路处的剖视图；

具体实施方式

图1和图2示出了用于将压力从高压流体传递至低压流体的压力交换器。所述压力交换器包括机体100、设置在机体100内的套筒200和套筒200内旋转的转子300，所述机体100包含有2个浓盐水进水管(121，122)和2个加压海水出水管(111.112)，以及2个海水进水口(113.114)和2个浓盐水出水口(123，124)，套筒200上的8个通路201分别与所述水管(121，122，111，112，113，114，123，124)对准，通过套筒200上的槽202用O型圈形成密封，当转子300在套筒200内旋转时，转子300的通道开口302，303分别与套筒200上的8个通路200部分或全部对准，所述机体100还包含有2个端盖(130，140)，通过螺丝孔150拧紧固定，使机体100形成一个密闭的腔体。使用所述压力交换器，通过转子300在所述套筒200内的旋转，将压力从高压流体传递至低压流体。

例如，在运作时，在例如约550psig的压力下将来自反渗透运作的高压盐水供应到装置的上端处的进口水管(121，122)，在约30psig的压力下供应低压海水，通过泵吸供应到装置的下端处的进水管(113.114)，进口水管(121，122)进入的液体流可使外转子回转，如本领域所众所周知的那样，大部分驱动力由高压盐水提供。高压盐水从进口水管(121，122)进入转子300通道开口303，在转子回转时进入转子上的各通道320的上端，将高压液体供应到与其连通的通道；这同时引起相同量的例如海水的液体在约为30psig的压力下由海水进水口(113.114)进入转子300通道开口302。此时受压的第二液体(即海水)的排放流进入海水出水管(111.112)。同时完成压力传递后的高压盐水(废盐水)的排放流进入浓盐水出水口(123，124)。明显看出，转子300回转一圈可以完成2次压力交换，并且如上所述的过程自动无限地重复。上述过程对于转子300内的多数通道320而言是连续发生的。每个通道320内还有若干个小通道310，小通道结构可以是圆形也可以是蜂窝状和菱形，并一切有利于减少浓盐水和海水的混合，以及增加转子300结构强度的结构形状，也可以设有膜片或滑动密封件，以避免两种流体之间的接触。

本领域技术人员可以理解的是，对于所述机体100的部件相对于所述机体100的其他部件的固定和密封，可以采用各种方法，并且上述方法在本发明的保护范围内。

参考图4和图5，所述转子300内的多个相似通道320围绕旋转轴等半径和等角度间隔地分布。

参考图6示出套筒200入口通路203内部弯曲，所述弯曲可以是随意角度，目的是引导流体冲击转子300，驱动转子300旋转。

所述转子300的驱动力可以通过机械和/或电力手段补给或替代。

参考图4示出转子300外圆面有沟槽301，用于润滑液体的贮存。

所述转子300和套筒200可以用纯陶瓷类耐磨材料制作，也可以用金属或者尼龙等材料通过在摩擦表面涂覆或者镶套陶瓷类耐磨材料制得。

进一步的，所述压力交换器是多进多出式的，入口通路和排放通路分别沿圆周均布，并且入口通路和排放通沿圆周间隔布置，为优选实施方案中所描述的端口数量的整数倍数的端口在本发明的保护范围内。