一种带有安全装置的水压缸活塞的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种带有安全装置的水压缸活塞，包括水平设置的水压缸活塞管体，左右对称设置在所述水压缸活塞管体内部的两块挡板，其中一块为密封挡板另一块为非密封挡板，均位于所述水压缸活塞管体内部、且周向均布并水平设置在两块挡板之间的数个定位管，位于所述水压缸活塞管体内部、靠近密封挡板、并穿过定位管的相应端部竖直设置的阀板，以及位于水压缸活塞管体居中外侧位置，周向均布镶嵌的数个感应块。本发明所述带有安全装置的水压缸活塞，可以克服现有技术中可靠性低和安全性差等缺陷，以实现可靠性高和安全性好的优点。
【专利说明】一种带有安全装置的水压缸活塞
【技术领域】
[0001]本发明涉及活塞【技术领域】，具体地，涉及一种带有安全装置的水压缸活塞。
【背景技术】
[0002]目前，常规水压缸活塞仅仅能够做到减少能量回收装置中高压浓盐水与低压原海水的混合，并通过其运行位置控制切换器的运行。
[0003]目前，反渗透海水淡化是海水淡化的主流技术之一，为克服水的渗透压，反渗透海水淡化过程需消耗大量电能提升反渗透膜的进水压力，而反渗透膜排出的浓盐水余压高达
5.5?6.5MPa，按照42%的回收率计算，排放的浓盐水中还蕴含约58%的进料水压力能量，海水淡化工程应用中为降低反渗透海水淡化的能耗和制水成本，可通过能量回收装置将这一部分能量回收变成进水压力能。
[0004]为了把反渗透系统高压浓盐水的压力能量回收再利用，则需要在反渗透系统中设置能量回收装置。
[0005]功交换式能量回收装置包括转子式能量回收装置和水压缸式能量回收装置两大类，其中水压缸式能量回收装置的核心部件包含能量回收切换器和水压缸两大部分。实际工程应用中，来自高压浓盐水和低压原海水的两股水流将在水压缸中相汇并进行压力能的交换。
[0006]水压缸内置水压缸活塞，用于分隔低压原海水以及高压浓盐水，其一是使得减少高压浓盐水与低压原海水的混合，其二是通过其运行位置控制切换器的运行，进而改变高压浓盐水进入水压缸的流动通道。
[0007]在实际工程应用中，为保证高压原海水的稳定输出，需要保证有不断流的高压浓盐水进入水压缸，同时防止在突发情况下，水压缸活塞迅速撞击到水压缸端盖法兰上而使得水压缸活塞受损，为此，需要一个具有安全结构装置的水压缸活塞。
[0008]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在可靠性低和安全性差等缺陷。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种带有安全装置的水压缸活塞，以实现可靠性高和安全性好的优点。
[0010]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种带有安全装置的水压缸活塞，包括水平设置的水压缸活塞管体，左右对称设置在所述水压缸活塞管体内部的两块挡板，其中一块为密封挡板另一块为非密封挡板，均位于所述水压缸活塞管体内部、且周向均布并水平设置在两块挡板之间的数个定位管，位于所述水压缸活塞管体内部、靠近密封挡板、并穿过定位管的相应端部竖直设置的阀板，以及位于水压缸活塞管体居中外侧位置，周向均布镶嵌的数个感应块。
[0011]进一步地，沿每个定位管的轴向，在每个定位管的外围绕设有弹簧，弹簧的一端与非密封挡板接触，另一端与阀板接触。
[0012]进一步地，在所述阀板与密封挡板之间，设有密封圈。
[0013]进一步地，在每个定位管与两块挡板之间，设有紧固件。
[0014]进一步地，所述紧固件包括匹配连接在每个定位管与两块挡板之间的螺柱及螺母。
[0015]进一步地，所述水压缸体，包括水平设置的水压缸，以及设置在所述水压缸内部的水压缸活塞。
[0016]进一步地，所述水压缸体，还包括与所述水压缸匹配连接的水压缸端盖法兰和水压缸端盖法兰接管头。
[0017]进一步地，所述水压缸体，还包括位于所述水压缸端盖法兰与水压缸活塞之间的阻尼腔。
[0018]进一步地，所述两块挡板均设有阻尼管头，该阻尼管头的外径小于水压缸端盖法兰接管头的内径。
[0019]本发明各实施例的带有安全装置的水压缸活塞，由于包括设置的水压缸活塞管体，左右对称设置在水压缸活塞管体内部的两块挡板，其中一块为密封挡板另一块为非密封挡板，均位于水压缸活塞管体内部、且周向均布并水平设置在两块挡板之间的数个定位管，位于水压缸活塞管体内部、靠近密封挡板、并穿过定位管的相应端部竖直设置的阀板，以及位于水压缸活塞管体居中外侧位置，周向均布镶嵌的数个感应块；可以有效解决水压缸活塞撞击到水压缸端盖法兰后产生的高压进/出水断流问题，为能量回收装置在紧急状况下高压水流的平稳流通起到一定的保护作用；从而可以克服现有技术中可靠性低和安全性差的缺陷，以实现可靠性高和安全性好的优点。
[0020]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
[0021]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0023]图1为本发明带有安全装置的水压缸活塞的主视结构示意图；
[0024]图2为图1的A-A剖视图；
[0025]图3为本发明带有安全装置的水压缸活塞中水压缸活塞阀板受压后最终位置的结构示意图；
[0026]图4为本发明带有安全装置的水压缸活塞中水压缸活塞及水压缸的结构示意图；
[0027]图5a为本发明带有安全装置的水压缸活塞中水压缸活塞阻尼腔形成时刻的结构示意图；
[0028]图5b为本发明带有安全装置的水压缸活塞中水压缸活塞阻尼腔减小时刻的结构示意图；
[0029]图5c为本发明带有安全装置的水压缸活塞中水压缸活塞挡板被推开时刻的结构示意图；[0030]图5d为本发明带有安全装置的水压缸活塞中水压缸活塞阻尼腔为零时刻的结构示意图。
[0031]结合附图，本发明实施例中附图标记如下:
[0032]1-水压缸活塞管体；2_密封挡板；3_密封圈；4_阀板；5-定位管；6_弹簧；7_紧固件(螺柱及螺母)；8-非密封挡板；9_感应块；100_水压缸活塞；101_水压缸；102_水压缸端盖法兰；103-水压缸端盖法兰接管头；104_阻尼腔。
【具体实施方式】
[0033]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0034]根据本发明实施例，如图1、图2、图3、图4、图5a、图5b、图5c和图5d所示，提供了一种带有安全装置的水压缸活塞。将该带有安全装置的水压缸活塞内置于水压缸内，水压缸外置信号感应器，能量回收装置系统通过水压缸外置的信号感应器感应控制切换器的运行状态，从而改变高压浓盐水进入水压缸的流动通道。
[0035]如图1、图2和图3所示，本实施例的带有安全装置的水压缸活塞，包括水压缸活塞管体1，密封挡板2和非密封挡板8对称分布于水压缸活塞管体I两侧,密封挡板2和非密封挡板8均设有阻尼管头，该阻尼管头外径略小于水压缸端盖法兰接管头103内径，位于水压缸活塞管体I居中外侧位置，周向均布镶嵌数个感应块9 ；
[0036]密封圈3镶嵌在密封挡板2上，并可与阀板4密封配合；
[0037]高压下，阀板4可在定位管5上沿轴向方向右侧进行滑动；需要说明的是，本发明中的左、右等词是针对附图所在的方位为基准进行参考说明的，其不会对本发明的范围造成影响。
[0038]在上述实施例中，定位管5对密封挡板2及非密封挡板8的安装起支撑作用，定位管5外表面光滑，定位管5与阀板4呈间隙配合；
[0039]弹簧6镶嵌于非密封挡板8和阀板4之间，呈周向均布排布，并套于定位管5外侧，且不与定位管5有接触。要求在正常情况下所有均布的弹簧6弹力总和略大于阀板4两侧水流压差P作用在阀板4上所产生的合力，一般设置压差P处于0.02MPa?0.04MPa之间。
[0040]紧固件7通过螺柱与螺母将密封挡板2、定位管5、非密封挡板8固定在一起，并使得密封挡板2和非密封挡板8牢固固定在水压缸活塞管体I两侧。
[0041]当水压缸活塞100在水压缸101内运行时，当非密封挡板8的阻尼管头平面距离水压缸端盖法兰102内表面0.25D时，开始形成阻尼腔104，其中D为水压缸端盖法兰102内孔的直径，见图5a。
[0042]下面结合所有附图，对本发明实施例中的水压缸活塞在水压缸内运行时具体功能介绍如下:
[0043](I)高压浓盐水与高压原海水不断流设计描述如下:
[0044]正常情况下，当水压缸活塞100在水压缸101内平稳运行时，阀板4在弹簧6的弹力作用下呈现紧闭状态，即阀板4与密封圈3并与密封挡板2呈压紧状态，阻止水压缸101内高压浓盐水通过水压缸活塞100进而与低压原海水混合。
[0045]当能量回收测试系统出现异常，如切换器停止运行或未启动运行时，将导致水压缸活塞101继续向前运行，行至当非密封挡板8的阻尼管头的右侧端面平面距离水压缸端盖法兰102内表面0.25D时，将开始产生阻尼现象，同时水压缸活塞左右两侧压差开始增力口，当压差产生的合力超过弹簧合力时，高压浓盐水推开阀板4，从而使得最终水压缸活塞100呈现图3状态，由于弹簧6本身有一定的长度，即便是在极端情况下受压进行压缩，弹簧6在轴向方向上依然占有一定长度,从而使得阀板4与非密封挡板8之间始终具有间距,进而可使得高压浓盐水通过阀板4与非密封挡板8之间的空间进入能量回收装置的高压出管道，再进入能量回收提升泵，该设计结构有效避免了能量回收装置高压进/出水断流的发生，降低了系统的高压运行风险。
[0046](2)水压缸活塞阻尼作用形成过程具体描述如下:
[0047]水压缸活塞100的密封挡板2和非密封挡板8外侧均设有阻尼管头，见图3，阻尼管头直径略小于水压缸端盖法兰接管头103的内径。
[0048]当水压缸活塞100的非密封挡板8的阻尼管头的右侧端面平面距离水压缸端盖法兰102内表面不小于0.25D时，从水压缸端盖法兰接管头103流水的水流流量未发生变化，见图4。
[0049]如图5a所示:当水压缸活塞100的非密封挡板8的阻尼管头的右侧端面平面距离水压缸端盖法兰102内表面0.25D时，开始形成阻尼腔104，见图5a。
[0050]如图5b所示:水压缸活塞100由于惯性，继续向右运行，阻尼腔104的水流由于流通面积急剧减小，使得流量迅速降低，进而对水压缸活塞100产生阻尼作用，见图5b。
[0051]如图5c所示:在水压缸活塞100因阻尼作用逐渐减速过程中，水压缸101内高压浓盐水进水受阻，水压缸活塞左右两侧压力升高，进而可设计当水压缸活塞100两侧水流压差产生的合力超过弹簧合力时，高压浓盐水可推开阀板4，进而通过水压缸活塞100流入能量回收装置的高压出管段，从而有效避免了能量回收装置高压出原海水的断流发生，保护能量回收提升泵，见图5c。
[0052]如图5d所示:随着水压缸活塞100向右继续运行，非密封挡板8的阻尼管头进入水压缸端盖法兰接管头103的长度增加，阻尼腔104的水流流量减小，水压缸活塞100的运行阻力加大，进而消减了水压缸活塞100的能量，以致可控制到当阻尼腔空间为零时，水压缸活塞100恰好运行速度为零，见图5d。
[0053]本发明上述各实施例的带有安全装置的水压缸活塞，至少可以达到以下有益效果:
[0054](I)能够有效解决水压缸活塞运行到水压缸端盖法兰后产生的高压进/出水断流问题，为能量回收装置在紧急状况下高压水流的平稳流通起到一定的保护作用；
[0055](2)阻尼结构的水压缸活塞在靠近水压缸法兰时，当挡板的阻尼管头距离水压缸端盖法兰接管头0.25D时，将产生阻尼腔，该阻尼腔可有效消减水压缸活塞的运行能量，降低水压缸活塞的运行速度，避免水压缸活塞快速撞击到水压缸端盖法兰上，从而有效保护了水压缸活塞，延长了水压缸活塞的使用寿命，并降低了系统的噪音和振动；
[0056](3)阀板套滑于定位管外，阀板在轴向方向受水流压力以及弹簧弹力作用下可进行左右滑动；定位管的存在克服了阀板由于自重而产生的下垂问题，从而有效避免了阀板在左右运行时的偏心问题。
[0057](4)水压缸活塞设置有感应块，当水压缸活塞在水压缸内运行到达设定位置时，感应块可提供信号给水压缸外置的感应器，表明水压缸内水压缸活塞已到达设定位置，进而水压缸外置的感应器可提供信号给能量回收装置切换器，进行切换器的换向动作。
[0058]与现有技术相比，本发明上述各实施例的带有安全装置的水压缸活塞，如水压缸外置感应器失灵时，将无法传递信号给切换器，进而无法控制切换器运行，则水压缸活塞将继续向前运行，从而迅速撞击到水压缸法兰端盖，并大幅度降低高压浓盐水进水量，致使高压原海水断流，从而导致能量回收提升泵进水出现真空，影响系统的运行。该带有安全装置的水压缸活塞，至少可以达到以下目的:
[0059](I)本发明的带有安全装置的水压缸活塞，在极端情况下运行时，内部设置有确保水流可单向流通的阀板，从而有效避免了突发情况下高压浓盐水与高压原海水的断流；
[0060](2)本发明的带有安全装置的水压缸活塞，两侧设置具有阻尼结构功能的突出阻尼管头，当水压缸活塞阻尼管头距离水压缸端盖法兰接管头0.25D时，开始形成阻尼腔，该阻尼腔能够有效消减水压缸活塞的运动能量，降低水压缸活塞的运行速度，从而可避免水压缸活塞快速撞击到水压缸端盖法兰而使得水压缸活塞受损的情况发生，同时降低设备噪首和振动。
[0061]最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种带有安全装置的水压缸活塞，其特征在于，包括水平设置的水压缸活塞管体，左右对称设置在所述水压缸活塞管体内部的两块挡板，其中一块为密封挡板另一块为非密封挡板，均位于所述水压缸活塞管体内部、且周向均布并水平设置在两块挡板之间的数个定位管，位于所述水压缸活塞管体内部、靠近密封挡板、并穿过定位管的相应端部竖直设置的阀板，以及位于水压缸活塞管体居中外侧位置，周向均布镶嵌的数个感应块。
2.根据权利要求1所述的带有安全装置的水压缸活塞，其特征在于，沿每个定位管的轴向，在每个定位管的外围绕设有弹簧，弹簧的一端与非密封挡板接触，另一端与阀板接触。
3.根据权利要求1所述的带有安全装置的水压缸活塞，其特征在于，在所述阀板与密封挡板之间，设有密封圈。
4.根据权利要求1所述的带有安全装置的水压缸活塞，其特征在于，在每个定位管与两块挡板之间，设有紧固件。
5.根据权利要求4所述的带有安全装置的水压缸活塞，其特征在于，所述紧固件包括匹配连接在每个定位管与两块挡板之间的螺柱及螺母。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的带有安全装置的水压缸活塞，其特征在于，所述水压缸体，包括水平设置的水压缸，以及设置在所述水压缸内部的水压缸活塞。
7.根据权利要求6所述的带有安全装置的水压缸活塞，其特征在于，所述水压缸体，还包括与所述水压缸匹配连接的水压缸端盖法兰和水压缸端盖法兰接管头。
8.根据权利要求7所述的带有安全装置的水压缸活塞，其特征在于，所述水压缸体，还包括位于所述水压缸端盖法兰与水压缸活塞之间的阻尼腔。
9.根据权利要求7所述的带有安全装置的水压缸活塞，其特征在于，所述两块挡板均设有阻尼管头，该阻尼管头的外径小于水压缸端盖法兰接管头的内径。
【文档编号】F16J1/09GK103759002SQ201310750566
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】樊雄, 马跃华 申请人:中冶海水淡化投资有限公司