一种自驱型活塞式压力能回收装置

本发明涉及海水压力回收的技术领域，特别涉及一种自驱型活塞式压力能回收装置。

背景技术：

目前，用于海水淡化的高效压力能回收装置主要有转子式压力能回收装置和阀控活塞式压力能回收装置。

转子式压力能回收装置的代表产品有px压力交换器，该装置依靠高压浓海水的推动力驱动转子旋转，从而实现高压浓海水的压力能传递给低压进料海水；阀控活塞式压力能回收装置主要由两个活塞缸、控制阀和截止阀组成，通过伺服电机来控制高压侧阀门，从而控制高、低压侧海水的流动。然而，转子式压力能回收装置在工作过程中无法避免地存在高、低压海水掺混问题，因此在一定程度上增加了低压进料海水的盐度，进而要求反渗透膜的运行压力有所提高。而对于阀控活塞式压力能回收装置，由于采用了伺服电机控制的策略，因此装置的初投资和运行维护成本均较高。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种自驱型活塞式压力能回收装置，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

一种自驱型活塞式压力能回收装置，其包括压力能回收单元，所述压力能回收单元包括活塞缸、可上下滑动套设于活塞缸内的活塞体、第一高压阀组件、第二高压阀组件、第一低压单向阀组件、第二低压单向阀组件、与活塞缸连接的动力输出组件，所述活塞体把所述活塞缸的内部分隔为呈上下设置的高压腔和低压腔，所述高压腔连通有高压进水口和高压出水口，所述低压腔连通有低压进水口和低压出水口，所述活塞体同时与第一高压阀组件、第二高压阀组件联动，以使得所述第一高压阀组件被配置为管控所述高压进水口的开合，所述第二高压阀组件被配置为管控所述高压出水口的开合；所述第一低压单向阀组件被配置为管控所述低压进水口的开合，所述第一低压单向阀组件的流通方向由低压腔的外部向低压腔的内部，所述第二低压单向阀组件被配置为管控所述低压出水口的开合，所述第二低压单向阀组件的流通方向由低压腔的内部向低压腔的外部，且所述第二低压单向阀组件的连通受低压腔的压力而控，所述活塞体在活塞缸内的滑动轨迹具有上限位和下限位；

在所述活塞体从上限位往下滑动至下限位的过程中，所述活塞体带动所述第一高压阀组件从打开状态转换为关闭状态、以及所述第二高压阀组件从关闭状态转换为打开状态；

在所述活塞体从下限位往上滑动至上限位的过程中，所述活塞体带动第一高压阀组件从关闭状态转换为打开状态、以及所述第二高压阀组件从打开状态转换为关闭状态。

本发明的有益效果是：在使用时，高压腔与高压侧海水管路连通，具体地，高压浓海水可从高压进水口进入，而高压腔从高压出水口排出，而低压腔与低压侧海水连通，低压海水从低压进水口进，而从低压出水口出，在运行中，本自驱型活塞式压力能回收装置主要包括压力传递过程和余压排出过程，在压力传递过程中，活塞体处于上限位，第一高压阀组件处于打开状态低压海水，第二高压阀组件处于关闭状态，而低压腔充满有低压海水，高压浓海水从高压进水口并经过第一高压阀组件进入高压腔内，并推动活塞体往下移动，这时活塞体通过动力输出组件与外部实现的压力传递，在活塞体的作用下，低压腔内的低压海水被压缩，并当受低压腔的压力达到设定值时，第二低压单向阀组件打开，增压后的增压海水从低压出水口排出，增压后的增压海水也可与外部实现的压力传递；之后活塞体被推动至下限位，进入余压排出过程，这时的第一高压阀组件处于关闭状态，第二高压阀组件处于打开状态，由于高压腔内的浓海水仍具有一定余压，故浓海水从高压出水口排出，同时低压海水从低压进水口经过第一低压单向阀组件进入低压腔，活塞体被推动往上移动，直至推动至上限位，随后压力能回收装置进入下一循环，如此重复运行，本发明的压力能回收装置依靠流体自身能力运转，无需额外动力，相比于阀控活塞式压力能回收装置，可节省初投资成本和运行维护成本，且流体掺混非常小，即是低压海水和高压浓海水之间的掺混非常小。并且低压海水可替换为其他传动的液体，不单单只是低压海水。

作为上述技术方案的进一步改进，所述动力输出组件包括动力输出杆，所述动力输出杆的一端与活塞体连接，在所述活塞缸设置有动力输出口，所述动力输出杆的另一端从动力输出口伸出活塞缸外。活塞体通过动力输出杆来往外传递动力，可根据不同的需求，动力输出杆与外设的从动部件连接。

其中对于动力输出杆与活塞缸之间的关系有多种，具体地：其中一种为：所述动力输出口设置于在所述活塞缸的底部，所述动力输出口与活塞体之间连接有可自由伸缩的伸缩套，所述动力输出杆套设于伸缩套内，所述动力输出杆与活塞体的底部铰接。

这时的低压腔形成于伸缩套外侧、活塞体底面与活塞缸的内侧壁之间，动力输出杆可进行灵活的摆动来实现动力的传递。

另外一种为：在所述动力输出杆与活塞体固定连接，所述动力输出杆与动力输出口滑动密封配合。这时的动力输出杆只可上下滑动。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一高压阀组件包括若干个第一连接滑动件、第一滑动阀门，若干个第一连接滑动件依次滑动连接，相邻两个所述第一连接滑动件可相对上下滑动设置，所述第一滑动阀门与活塞缸的内壁可上下滑动地贴合，若干个第一连接滑动件分为首端第一连接滑动件和末端第一连接滑动件，所述首端第一连接滑动件与活塞体连接，所述末端第一连接滑动件与第一滑动阀门连接，若干个第一连接滑动件的滑动阻尼力从首端第一连接滑动件向末端第一连接滑动件依次变大，且相邻两个所述第一连接滑动件之间的滑动阻尼力小于第一滑动阀门与活塞缸内壁滑动的阻尼力，所述第一滑动阀门设置有呈上下设置有第一遮挡部和第一阀孔，所述第一滑动阀门可往下滑动至所述第一遮挡部封堵所述高压进水口，以及所述第一滑动阀门可往上滑动至所述第一阀孔贯通高压进水口和高压腔；

本方案采用若干个第一连接滑动件与第一滑动阀门的滑动配合来实现第一高压阀组件跟随活塞体联动打开与关闭，并通过不同滑动阻尼来实现第一高压阀组件有序的打开与关闭，在活塞体往下移动时，首端第一连接滑动件开始滑动，之后依次地其他第一连接滑动件以及第一滑动阀门动作，最后第一滑动阀门才往下移动至所述第一遮挡部封堵所述高压进水口，这时活塞体处于下限位，从而使得活塞体在上限位以及往下移动的过程中第一阀孔贯通高压进水口和高压腔；在活塞体往上移动时，还是首端第一连接滑动件先滑动，最后第一滑动阀门才往上移动至所述第一阀孔贯通高压进水口和高压腔，这时的活塞体处于上限位。

第二高压阀组件包括若干个第二连接滑动件、第二滑动阀门，若干个第二连接滑动件依次滑动连接，相邻两个所述第二连接滑动件可相对上下滑动设置，所述第二滑动阀门与活塞缸的内壁可上下滑动地贴合，若干个第二连接滑动件分为首端第二连接滑动件和末端第二连接滑动件，所述首端第二连接滑动件与活塞体连接，所述末端第二连接滑动件与第二滑动阀门连接，若干个第二连接滑动件的滑动阻尼力从首端第二连接滑动件向末端第二连接滑动件依次变大，且相邻两个所述第二连接滑动件之间的滑动阻尼力小于第二滑动阀门与活塞缸内壁滑动的阻尼力，所述第二滑动阀门设置有呈上下设置有第二阀孔和第二遮挡部，所述第二滑动阀门可往下滑动至所述第二阀孔贯通高压出水口和高压腔，以及所述第二滑动阀门可往上滑动至所述第二遮挡部封堵所述高压出水口。

本方案采用若干个第二连接滑动件与第二滑动阀门的滑动配合来实现第二高压阀组件跟随活塞体联动打开与关闭，并通过不同滑动阻尼来实现第二高压阀组件有序的打开与关闭，在活塞体往下移动时，首端第二连接滑动件开始滑动，之后依次地其他第二连接滑动件以及第二滑动阀门动作，最后第二滑动阀门才往下移动至所述第二阀孔贯通高压出水口和高压腔，这时活塞体处于下限位，从而使得活塞体在上限位以及往下移动的过程中第二滑动阀门上的第二遮挡部封堵所述高压出水口；在活塞体往上移动时，还是首端第二连接滑动件先滑动，最后第二滑动阀门才往上移动至第二遮挡部封堵所述高压出水口，这时的活塞体处于上限位。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一连接滑动件为第一滑动板结构，若干个所述第一滑动板结构依次相互重叠设置于第一滑动阀门的内侧，在所述第一滑动板结构上设置有过孔，多个所述过孔与第一阀孔对应连通。

本方案中的第一连接滑动件采用第一滑动板结构，并且在第一滑动板结构上设置有与第一阀孔对应连通的过孔。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二连接滑动件为第二滑动板结构，若干个第二滑动板结构依次相互重叠设置于第二滑动阀门的内侧。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一低压单向阀组件包括第一单向阀板，所述第一单向阀板呈竖直设置于低压进水口，所述第一单向阀板的顶部与低压进水口铰接，所述低压进水口设置有与第一单向阀板外侧壁抵触的第一限位台阶；所述第二低压单向阀组件包括第二单向阀板，所述第二单向阀板呈竖直设置于低压出水口，所述第二单向阀板的顶部与低压出水口铰接，在所述第二单向阀板与低压出水口的铰接处设置有阻尼扭簧，所述低压出水口设置有与第二单向阀板外内壁抵触的第二限位台阶。

本方案中的第一低压单向阀组件采用第一单向阀板的结构，当低压进水口进水时，第一单向阀板摆动至打开的状态，而当需要关闭低压进水口，第一单向阀板保持至与第一限位台阶抵触的状态，实现对低压进水口的封堵关闭；而第二低压单向阀组件采用第二单向阀板与阻尼扭簧配合的结构，这时的阻尼扭簧给第二单向阀板提供移动的阻尼转动力，当低压腔内的水压力大于该阻尼扭簧的弹力时，第二单向阀板才可摆动打开低压出水口，在自然的状态下，第二单向阀板与第二限位台阶抵触，保持封堵关闭低压出水口。

作为上述技术方案的进一步改进，所述自驱型活塞式压力能回收装置包括多个所述压力能回收单元和曲柄连杆机构，所述动力输出组件与曲柄连杆机构传动连接。

本方案采用多个压力能回收单元来驱动曲柄连杆机构，实现曲柄连杆机构中的曲轴的连续转动。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；

图1是本发明所提供的自驱型活塞式压力能回收装置，其一实施例的结构示意图；

图2是图1中a部分的局部放大图；

图3是图1中b部分的局部放大图；

图4是图1中c部分的局部放大图；

图5是图1中d部分的局部放大图；

图6是本发明所提供的自驱型活塞式压力能回收装置，其一实施例的活塞体一个周期中的前段八分之三周期的动作示意图；

图7是本发明所提供的自驱型活塞式压力能回收装置，其一实施例的活塞体一个周期中的中段八分之三周期的动作示意图；

图8是本发明所提供的自驱型活塞式压力能回收装置，其一实施例的活塞体一个周期中的后段八分之三周期的动作示意图；

图9是图7中e部分的局部放大图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图9，本发明的自驱型活塞式压力能回收装置作出如下实施例：

本实施例的自驱型活塞式压力能回收装置包括压力能回收单元，其中压力能回收单元包括活塞缸100、可上下滑动套设于活塞缸100内的活塞体200、第一高压阀组件300、第二高压阀组件400、第一低压单向阀组件500、第二低压单向阀组件600、与活塞缸100连接的动力输出组件。

本实施例的活塞体200把所述活塞缸100的内部分隔为呈上下设置的高压腔110和低压腔120，所述高压腔110连通有高压进水口111和高压出水口112，所述低压腔120连通有低压进水口121和低压出水口122，所述活塞体200同时与第一高压阀组件300、第二高压阀组件400联动，以使得所述第一高压阀组件300被配置为管控所述高压进水口111的开合，所述第二高压阀组件400被配置为管控所述高压出水口112的开合，所述活塞体200在活塞缸100内的滑动轨迹具有上限位和下限位，具体地：所述第一高压阀组件300包括若干个第一连接滑动件、第一滑动阀门310，若干个第一连接滑动件依次滑动连接，相邻两个所述第一连接滑动件可相对上下滑动设置，所述第一滑动阀门310与活塞缸100的内壁可上下滑动地贴合，若干个第一连接滑动件分为首端第一连接滑动件和末端第一连接滑动件，所述首端第一连接滑动件与活塞体200连接，所述末端第一连接滑动件与第一滑动阀门310连接，若干个第一连接滑动件的滑动阻尼力从首端第一连接滑动件向末端第一连接滑动件依次变大，且相邻两个所述第一连接滑动件之间的滑动阻尼力小于第一滑动阀门310与活塞缸100内壁滑动的阻尼力，所述第一滑动阀门310设置有呈上下设置有第一遮挡部311和第一阀孔312，所述第一滑动阀门310可往下滑动至所述第一遮挡部311封堵所述高压进水口111，以及所述第一滑动阀门310可往上滑动至所述第一阀孔312贯通高压进水口111和高压腔110，第二高压阀组件400包括若干个第二连接滑动件、第二滑动阀门410，若干个第二连接滑动件依次滑动连接，相邻两个所述第二连接滑动件可相对上下滑动设置，所述第二滑动阀门410与活塞缸100的内壁可上下滑动地贴合，若干个第二连接滑动件分为首端第二连接滑动件和末端第二连接滑动件，所述首端第二连接滑动件与活塞体200连接，所述末端第二连接滑动件与第二滑动阀门410连接，若干个第二连接滑动件的滑动阻尼力从首端第二连接滑动件向末端第二连接滑动件依次变大，且相邻两个所述第二连接滑动件之间的滑动阻尼力小于第二滑动阀门410与活塞缸100内壁滑动的阻尼力，所述第二滑动阀门410设置有呈上下设置有第二阀孔411和第二遮挡部412，所述第二滑动阀门410可往下滑动至所述第二阀孔411贯通高压出水口112和高压腔110，以及所述第二滑动阀门410可往上滑动至所述第二遮挡部412封堵所述高压出水口112。

本实施例采用若干个第一连接滑动件与第一滑动阀门310的滑动配合来实现第一高压阀组件300跟随活塞体200联动打开与关闭，并通过不同滑动阻尼来实现第一高压阀组件300有序的打开与关闭，在活塞体200往下移动时，首端第一连接滑动件开始滑动，之后依次地其他第一连接滑动件以及第一滑动阀门310动作，最后第一滑动阀门310才往下移动至所述第一遮挡部311封堵所述高压进水口111，这时活塞体200处于下限位，从而使得活塞体200在上限位以及往下移动的过程中第一阀孔312贯通高压进水口111和高压腔110；在活塞体200往上移动时，还是首端第一连接滑动件先滑动，最后第一滑动阀门310才往上移动至所述第一阀孔312贯通高压进水口111和高压腔110，这时的活塞体200处于上限位。

本实施例采用若干个第二连接滑动件与第二滑动阀门410的滑动配合来实现第二高压阀组件400跟随活塞体200联动打开与关闭，并通过不同滑动阻尼来实现第二高压阀组件400有序的打开与关闭，在活塞体200往下移动时，首端第二连接滑动件开始滑动，之后依次地其他第二连接滑动件以及第二滑动阀门410动作，最后第二滑动阀门410才往下移动至所述第二阀孔411贯通高压出水口112和高压腔110，这时活塞体200处于下限位，从而使得活塞体200在上限位以及往下移动的过程中第二滑动阀门410上的第二遮挡部412封堵所述高压出水口112；在活塞体200往上移动时，还是首端第二连接滑动件先滑动，最后第二滑动阀门410才往上移动至第二遮挡部412封堵所述高压出水口112，这时的活塞体200处于上限位。

进而在所述活塞体200从上限位往下滑动至下限位的过程中，所述活塞体200带动所述第一高压阀组件300从打开状态转换为关闭状态、以及所述第二高压阀组件400从关闭状态转换为打开状态；在所述活塞体200从下限位往上滑动至上限位的过程中，所述活塞体200带动第一高压阀组件300从关闭状态转换为打开状态、以及所述第二高压阀组件400从打开状态转换为关闭状态。

其中本实施例的第一连接滑动件为第一滑动板结构320，若干个所述第一滑动板结构320依次相互重叠设置于第一滑动阀门310的内侧，在所述第一滑动板结构320上设置有过孔321，多个所述过孔321与第一阀孔312对应连通，而第二连接滑动件为第二滑动板结构420，若干个第二滑动板结构420依次相互重叠设置于第二滑动阀门410的内侧。

在其他一些实施例中，第一连接滑动件和第二连接滑动件均可采用滑动导轨、滑动杆的结构。

本实施例的第一低压单向阀组件500被配置为管控所述低压进水口121的开合，所述第一低压单向阀组件500的流通方向由低压腔120的外部向低压腔120的内部，所述第二低压单向阀组件600被配置为管控所述低压出水口122的开合，所述第二低压单向阀组件600的流通方向由低压腔120的内部向低压腔120的外部，且所述第二低压单向阀组件600的连通受低压腔120的压力而控。

具体地：本实施例的第一低压单向阀组件500包括第一单向阀板510，所述第一单向阀板510呈竖直设置于低压进水口121，所述第一单向阀板510的顶部与低压进水口121铰接，所述低压进水口121设置有与第一单向阀板510外侧壁抵触的第一限位台阶520；所述第二低压单向阀组件600包括第二单向阀板610，所述第二单向阀板610呈竖直设置于低压出水口122，所述第二单向阀板610的顶部与低压出水口122铰接，在所述第二单向阀板610与低压出水口122的铰接处设置有阻尼扭簧，所述低压出水口122设置有与第二单向阀板610外内壁抵触的第二限位台阶620，当低压进水口121进水时，第一单向阀板510摆动至打开的状态，而当需要关闭低压进水口121，第一单向阀板510保持至与第一限位台阶520抵触的状态，实现对低压进水口121的封堵关闭；而第二低压单向阀组件600采用第二单向阀板610与阻尼扭簧配合的结构，这时的阻尼扭簧给第二单向阀板610提供移动的阻尼转动力，当低压腔120内的水压力大于该阻尼扭簧的弹力时，第二单向阀板610才可摆动打开低压出水口122，在自然的状态下，第二单向阀板610与第二限位台阶620抵触，保持封堵关闭低压出水口122，根据不同的情况，选择不同的阻尼扭簧。

而对于活塞体200的动力输出可有多种，本实施例的动力输出组件包括动力输出杆210，所述动力输出杆210的一端与活塞体200连接，在所述活塞缸100设置有动力输出口130，所述动力输出杆210的另一端从动力输出口130伸出活塞缸100外。活塞体200通过动力输出杆210来往外传递动力，可根据不同的需求，动力输出杆210与外设的从动部件连接。

其中对于动力输出杆210与活塞缸100之间的关系有多种，本实施例的动力输出口130设置于在所述活塞缸100的底部，所述动力输出口130与活塞体200之间连接有可自由伸缩的伸缩套700，所述动力输出杆210套设于伸缩套700内，所述动力输出杆210与活塞体200的底部铰接，这时的低压腔120形成于伸缩套700外侧、活塞体200底面与活塞缸100的内侧壁之间，动力输出杆210可进行灵活的摆动来实现动力的传递。

在其他一些实施例中，动力输出杆210与活塞体200固定连接，所述动力输出杆210与动力输出口130滑动密封配合。这时的动力输出杆210只可上下滑动。

并且在其他一些实施例中，动力输出组件可采用两块异性相吸的磁块，其中一个固定于活塞体200上，而另外一个设置于活塞缸100的外部，处于外部的磁块与外设的传动部件连接。

在使用时，高压腔110与高压侧海水管路连通，具体地，高压浓海水可从高压进水口111进入，而高压腔110从高压出水口112排出，而低压腔120与低压侧海水连通，低压海水从低压进水口121进，而从低压出水口122出，在运行中，本自驱型活塞式压力能回收装置主要包括压力传递过程和余压排出过程，在压力传递过程中，活塞体200处于上限位，第一高压阀组件300处于打开状态低压海水，第二高压阀组件400处于关闭状态，而低压腔120充满有低压海水，高压浓海水从高压进水口111并经过第一高压阀组件300进入高压腔110内，并推动活塞体200往下移动，这时活塞体200通过动力输出组件与外部实现的压力传递，在活塞体200的作用下，低压腔120内的低压海水被压缩，并当受低压腔120的压力达到设定值时，第二低压单向阀组件600打开，增压后的增压海水从低压出水口122排出，增压后的增压海水也可与外部实现的压力传递；之后活塞体200被推动至下限位，进入余压排出过程，这时的第一高压阀组件300处于关闭状态，第二高压阀组件400处于打开状态，由于高压腔110内的浓海水仍具有一定余压，故浓海水从高压出水口112排出，同时低压海水从低压进水口121经过第一低压单向阀组件500进入低压腔120，活塞体200被推动往上移动，直至推动至上限位，随后压力能回收装置进入下一循环，如此重复运行，本发明的压力能回收装置依靠流体自身能力运转，无需额外动力，相比于阀控活塞式压力能回收装置，可节省初投资成本和运行维护成本，且流体掺混非常小，即是低压海水和高压浓海水之间的掺混非常小。并且低压海水可替换为其他传动的液体，不单单只是低压海水。

进一步地，所述自驱型活塞式压力能回收装置包括多个所述压力能回收单元和曲柄连杆机构800，所述动力输出组件与曲柄连杆机构800传动连接，采用多个压力能回收单元来驱动曲柄连杆机构800，实现曲柄连杆机构800中的曲轴的连续转动。

本技术的阀组均采用机械式，并受流体的控制。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。