專(zhuān)利名稱(chēng)：用于壓力交換式能量回收裝置的柱塞旋轉(zhuǎn)式四位換向閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及液體流動(dòng)控制換向閥，尤其涉及用于壓力交換式能量回收裝置的柱塞旋轉(zhuǎn)式四位換向閥。
背景技術(shù)：
反滲透膜法海水淡化已在世界各國(guó)普遍采用，我國(guó)近幾年已有很大發(fā)展，今后也將成為我國(guó)海水淡化工業(yè)的主流技術(shù)。
能量回收裝置是反滲透海水淡化系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，對(duì)大幅降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗和造水成本至關(guān)重要。能量回收裝置按照工作原理可分為兩類(lèi)水力透平式和正位移式。前者以美國(guó)PEI公司的HTC(Hydraulic TurboCharger)為代表，通常需要經(jīng)過(guò)“壓力能—軸功—壓力能”兩步轉(zhuǎn)化過(guò)程，能量回收效率只有50％-75％。后者則以美國(guó)ERI公司的PX(PressureExchanger)為代表，只需經(jīng)過(guò)“壓力能—壓力能”一步轉(zhuǎn)化過(guò)程，能量回收效率高達(dá)90％-95％，成為國(guó)內(nèi)外研究和推廣的重點(diǎn)。
目前我國(guó)反滲透淡化工程所使用的能量回收裝置以正位移式為主，無(wú)論大小，全部依賴(lài)進(jìn)口。因此，研究和開(kāi)發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的能量回收技術(shù)和裝置，對(duì)打破國(guó)外產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的壟斷地位，進(jìn)一步降低淡化裝置的設(shè)備投資，促進(jìn)國(guó)內(nèi)海水淡化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都具有重要意義。
壓力交換式能量回收裝置是正位移式能量回收裝置的一種，閥是控制壓力交換式能量回收裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件，閥控效果直接關(guān)系到運(yùn)行的連續(xù)性、穩(wěn)定性、精確性。液體流動(dòng)控制用的閥主要有電磁閥和電動(dòng)閥。電磁閥目前主要有兩位兩通電磁閥和兩位三通電磁閥。前者雖然可滿(mǎn)足液體流量的要求，但其在開(kāi)通時(shí)，要求電磁閥的進(jìn)口和出口間保證一定的壓差，當(dāng)電磁閥的出口壓力大于進(jìn)口壓力一定值時(shí)，則電磁閥的關(guān)閉功能失效。另外該電磁閥當(dāng)用來(lái)控制帶壓液體流動(dòng)時(shí)，其瞬間的開(kāi)通和關(guān)閉會(huì)導(dǎo)致較大的壓力波動(dòng)。無(wú)論是兩位兩通或是兩位三通電磁閥，對(duì)于需要液體流動(dòng)換向操作的場(chǎng)合，則往往需要多個(gè)并聯(lián)操作使用，從而使過(guò)程操作復(fù)雜化；后者在氣流控制方面應(yīng)用較多，在控制帶壓液體方面，不但控制的流量較小，而且存在壓力波動(dòng)大的問(wèn)題，難以滿(mǎn)足大流量帶壓操作的場(chǎng)合。
海水或苦咸水淡化過(guò)程中，其濃鹽水壓力可通過(guò)采用壓力交換式能量回收裝置實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。其過(guò)程是一個(gè)集液體流量大、壓差高，需不斷往復(fù)換向開(kāi)通和關(guān)閉的流動(dòng)過(guò)程。因此，該能量回收裝置采用的控制閥是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，無(wú)法使用常規(guī)電磁閥和電動(dòng)閥。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種用于壓力交換式能量回收裝置的柱塞旋轉(zhuǎn)式四位換向閥。該閥相當(dāng)四個(gè)簡(jiǎn)單閥的閥組，結(jié)構(gòu)緊湊，用于控制液體不同流量和壓力操作，操作簡(jiǎn)單、方便，控制精確、高效，壽命長(zhǎng)。
本實(shí)用新型用于壓力交換式能量回收裝置的柱塞旋轉(zhuǎn)式四位換向閥，它包括閥體、設(shè)置在所述閥體內(nèi)的柱塞旋轉(zhuǎn)式閥桿，在所述的閥桿上沿其軸向方向開(kāi)有四個(gè)通孔，所述的中間的兩個(gè)通孔的軸線(xiàn)方向彼此平行設(shè)置，所述的上、下端的兩個(gè)通孔的軸線(xiàn)方向彼此平行設(shè)置，所述的中間的兩個(gè)通孔的軸線(xiàn)方向與所述的上、下端的兩個(gè)通孔的軸線(xiàn)方向彼此垂直設(shè)置，所述的閥體上設(shè)置有四對(duì)開(kāi)口，每對(duì)開(kāi)口沿閥體徑向設(shè)置，所述的閥體上的每對(duì)開(kāi)口和所述的閥桿上的每個(gè)通孔分別以進(jìn)、出或出、進(jìn)的次序沿閥體和閥桿的軸向方向交替設(shè)置，所述的閥桿能旋轉(zhuǎn)，當(dāng)閥體上端的一對(duì)出口或進(jìn)口與閥桿上端的出口或進(jìn)口通孔相連通時(shí)，閥體上端的一對(duì)進(jìn)口或出口與閥桿上端的進(jìn)口或出口通孔相隔斷；與之對(duì)應(yīng)，當(dāng)閥體下端的一對(duì)進(jìn)口或出口與閥桿下端的進(jìn)口或出口通孔相連通時(shí)，閥體下端的一對(duì)出口或進(jìn)口與閥桿下端的出口或進(jìn)口通孔相隔斷。
本實(shí)用新型閥與現(xiàn)有的柱塞式雙位換向閥及電磁閥和電動(dòng)閥相比，在任何時(shí)候該柱塞式四位換向閥門(mén)可精確控制一對(duì)低壓海水進(jìn)口、一對(duì)高壓海水出口處于開(kāi)啟，另一對(duì)低壓海水進(jìn)口、一對(duì)高壓海水出口處于關(guān)閉狀態(tài)，因此該柱塞式四位換向閥在帶壓流動(dòng)液體的能量回收裝置中，控制高、低壓液體的換向更簡(jiǎn)便、精確、高效。本實(shí)用新型有著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封件少，運(yùn)行可靠、簡(jiǎn)便，控制精確、高效、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本實(shí)用新型用于壓力交換式能量回收裝置的柱塞旋轉(zhuǎn)式四位換向閥作為原料水海水閥組使用的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型用于壓力交換式能量回收裝置的柱塞旋轉(zhuǎn)式四位換向閥作為濃鹽水閥組使用的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型用于壓力交換式能量回收裝置時(shí)的工作狀態(tài)I示意圖；圖4為本實(shí)用新型用于壓力交換式能量回收裝置時(shí)的工作狀態(tài)II示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型加以詳細(xì)說(shuō)明。
圖1、圖2分別為本實(shí)用新型用于壓力交換式能量回收裝置的柱塞旋轉(zhuǎn)式四位換向閥(原料水海水閥組和濃鹽水閥組)的結(jié)構(gòu)示意圖。兩閥組結(jié)構(gòu)相同以圖1為例對(duì)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)說(shuō)明如下它包括閥體1、設(shè)置在所述閥體內(nèi)的柱塞旋轉(zhuǎn)式閥桿2，在所述的閥桿上沿其軸向方向開(kāi)有四個(gè)通孔，所述的中間的兩個(gè)通孔6、8的軸線(xiàn)方向彼此平行設(shè)置，所述的上、下端的兩個(gè)通孔4、10的軸線(xiàn)方向彼此平行設(shè)置，所述的中間的兩個(gè)通孔6、8的軸線(xiàn)方向與所述的上、下端的兩個(gè)通孔4、10的軸線(xiàn)方向彼此垂直設(shè)置，所述的閥體上設(shè)置有四對(duì)開(kāi)口3、11，5、13，7、14，9、16，每對(duì)開(kāi)口沿閥體徑向設(shè)置，所述的閥體上的每對(duì)開(kāi)口和所述的閥桿上的每個(gè)通孔分別以進(jìn)、出或出、進(jìn)的次序沿閥體和閥桿的軸向方向交替設(shè)置，所述的閥桿能旋轉(zhuǎn)，當(dāng)閥體上端的一對(duì)出口3、11與閥桿上端的出口通孔4相連通時(shí)，閥體上端的一對(duì)進(jìn)口5、13與閥桿上端的進(jìn)口通孔6相隔斷；與之對(duì)應(yīng)，當(dāng)閥體下端的一對(duì)進(jìn)口9、16與閥桿下端的進(jìn)口通孔10相連通時(shí)，閥體下端的一對(duì)出口7、14與閥桿下端的出口通孔8相隔斷；反之當(dāng)閥體上端的一對(duì)出口3、11與閥桿上端的出口通孔4相隔斷時(shí)，閥體上端的一對(duì)進(jìn)口5、13與閥桿上端的進(jìn)口通孔6相連通；與之對(duì)應(yīng)，當(dāng)閥體下端的一對(duì)進(jìn)口9、16與閥桿下端的進(jìn)口通孔10相隔斷時(shí)，閥體下端的一對(duì)出口7、14與閥桿下端的出口通孔8相連通。
圖3為本實(shí)用新型用于壓力交換式能量回收裝置時(shí)的工作狀態(tài)I示意圖，即液壓缸33為低壓海水進(jìn)入，低壓濃鹽水排出；液壓缸34為高壓濃鹽水進(jìn)入，高壓海水排出的工作狀態(tài)。
如圖1、2、3所示，當(dāng)閥體1、17內(nèi)導(dǎo)桿2、18按逆時(shí)針(或順時(shí)針)方向旋轉(zhuǎn)90°時(shí)，第一低壓海水進(jìn)口5、第一低壓濃鹽水出口21處于開(kāi)啟狀態(tài)，第一高壓海水出口3、第一高壓濃鹽水進(jìn)口19處于關(guān)閉狀態(tài)，即第一低壓海水進(jìn)口5經(jīng)第一低壓海水進(jìn)口通孔6、進(jìn)口13、進(jìn)口12與液壓缸33相通，第一低壓濃鹽水出口21通過(guò)第一低壓濃鹽水出口通孔22、出口29及出口28與液壓缸33相通；而第一高壓海水出口3、第一高壓濃鹽水進(jìn)口19分別與液壓缸33相阻斷，因此低壓海水將從第一低壓海水進(jìn)口5進(jìn)入液壓缸33，而液壓缸33中的低壓濃鹽水將從第一低壓濃鹽水出口21排出，即液壓缸33為低壓海水進(jìn)入，低壓濃鹽水排出的工作狀態(tài)；同時(shí)第二高壓海水出口7、第二高壓濃鹽水進(jìn)口23處于開(kāi)啟狀態(tài)，第二低壓海水進(jìn)口9、第二低壓濃鹽水出口25處于關(guān)閉狀態(tài)，即第二高壓海水出口7經(jīng)第二高壓海水出口通孔8、出口14、出口15與液壓缸34相通，第二高壓濃鹽水進(jìn)口23經(jīng)第二高壓濃鹽水進(jìn)口通孔24、出口30、出口31與液壓缸34相通，而第二低壓海水進(jìn)口9、第二低壓濃鹽水出口25分別與液壓缸34相阻斷，因此濃鹽水將從第二高壓濃鹽水進(jìn)口23進(jìn)入液壓缸34，而高壓海水從第二高壓海水出口7排出，即液壓缸34為高壓濃鹽水進(jìn)入，高壓海水排出的工作狀態(tài)。
圖4為本實(shí)用新型用于壓力交換式能量回收裝置時(shí)的工作狀態(tài)II示意圖，即液壓缸33為高壓濃鹽水進(jìn)入，高壓海水排出；液壓缸34為低壓海水進(jìn)入，低壓濃鹽水排出的工作狀態(tài)。
如圖1、2、4所示當(dāng)閥體內(nèi)導(dǎo)桿按逆時(shí)針(或順時(shí)針)方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)90°，第一高壓海水出口3、第一高壓濃鹽水進(jìn)口19處于開(kāi)啟狀態(tài)，第一低壓海水進(jìn)口5、第一低壓濃鹽水出口21處于關(guān)閉狀態(tài)，即第一高壓海水出口3經(jīng)第一高壓海水出口通孔4、出口11、出口12與液壓缸33相通，第一高壓濃鹽水進(jìn)口19經(jīng)第一高壓濃鹽水進(jìn)口通孔20、進(jìn)口27、進(jìn)口28與液壓缸33相通；而第一低壓海水進(jìn)口5、第一低壓濃鹽水出口21分別與液壓缸33相阻斷，因此高壓濃鹽水從第一高壓濃鹽水進(jìn)口19進(jìn)入液壓缸33，而此液壓缸中的高壓海水從第一高壓海水出口3排出，即液壓缸33為高壓濃鹽水進(jìn)入，高壓海水排出的工作狀態(tài)；同時(shí)第二高壓海水出口7、第二高壓濃鹽水進(jìn)口23處于關(guān)閉狀態(tài)，第二低壓海水進(jìn)口9、第二低壓濃鹽水出口25處于開(kāi)啟狀態(tài)，即第二高壓海水出口7、第二高壓濃鹽水進(jìn)口23分別與液壓缸34被阻斷，而第二低壓海水進(jìn)口9經(jīng)第二低壓海水進(jìn)口通孔10、進(jìn)口16、進(jìn)口15與液壓缸34相通，第二低壓濃鹽水出口25經(jīng)第二低壓濃鹽水出口通孔26、出口32、出口31與液壓缸34相通，因此低壓海水將從第二低壓海水進(jìn)口9進(jìn)入液壓缸34，而此液壓缸中的低壓濃鹽水從第二低壓濃鹽水出口25排出，即液壓缸34為低壓海水進(jìn)入，低壓濃鹽水排出的工作狀態(tài)。
從圖3和圖4兩個(gè)工作狀態(tài)可知，能量回收裝置在運(yùn)行中存在增壓和泄壓兩個(gè)過(guò)程，這兩個(gè)過(guò)程在每一液壓缸中都是交替進(jìn)行的。由于該柱塞旋轉(zhuǎn)式四位換向閥具有兩對(duì)低壓海水進(jìn)口、兩對(duì)高壓海水出口、以及與液壓缸相連的兩進(jìn)(出)口，當(dāng)閥體內(nèi)導(dǎo)桿按逆時(shí)針(或順時(shí)針)旋轉(zhuǎn)時(shí)，在任何時(shí)候都有一個(gè)液壓缸處于高壓狀態(tài)，另一個(gè)液壓缸處于低壓狀態(tài)。一個(gè)液壓缸增壓過(guò)程結(jié)束之前，另一個(gè)液壓缸的增壓過(guò)程已開(kāi)始。從而保證了能量回收裝置中兩個(gè)液壓缸增壓過(guò)程的連續(xù)性，使能量回收裝置得以連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
權(quán)利要求1.用于壓力交換式能量回收裝置的柱塞旋轉(zhuǎn)式四位換向閥，它包括閥體、設(shè)置在所述閥體內(nèi)的柱塞旋轉(zhuǎn)式閥桿，其特征在于在所述的閥桿上沿其軸向方向開(kāi)有四個(gè)通孔，所述的中間的兩個(gè)通孔的軸線(xiàn)方向彼此平行設(shè)置，所述的上、下端的兩個(gè)通孔的軸線(xiàn)方向彼此平行設(shè)置，所述的中間的兩個(gè)通孔的軸線(xiàn)方向與所述的上、下端的兩個(gè)通孔的軸線(xiàn)方向彼此垂直設(shè)置，所述的閥體上設(shè)置有四對(duì)開(kāi)口，每對(duì)開(kāi)口沿閥體徑向設(shè)置，所述的閥體上的每對(duì)開(kāi)口和所述的閥桿上的每個(gè)通孔分別以進(jìn)、出或出、進(jìn)的次序沿閥體和閥桿的軸向方向交替設(shè)置，所述的閥桿能旋轉(zhuǎn)，當(dāng)閥體上端的一對(duì)出口或進(jìn)口與閥桿上端的出口或進(jìn)口通孔相連通時(shí)，閥體上端的一對(duì)進(jìn)口或出口與閥桿上端的進(jìn)口或出口通孔相隔斷；與之對(duì)應(yīng)，當(dāng)位于閥體下端的一對(duì)進(jìn)口或出口與閥桿下端的進(jìn)口或出口通孔相連通時(shí)，閥體下端的一對(duì)出口或進(jìn)口與閥桿下端的出口或進(jìn)口通孔相隔斷。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了用于壓力交換式能量回收裝置的柱塞旋轉(zhuǎn)式四位換向閥，它包括閥體、柱塞旋轉(zhuǎn)式閥桿，在所述的閥桿上沿其軸向方向開(kāi)有四個(gè)通孔，所述的閥體上設(shè)置有四對(duì)開(kāi)口，每對(duì)開(kāi)口沿閥體徑向設(shè)置，所述的閥桿能旋轉(zhuǎn)，當(dāng)閥體上端的一對(duì)出口或進(jìn)口與閥桿上端的出口或進(jìn)口通孔相連通時(shí)，閥體上端的一對(duì)進(jìn)口或出口與閥桿上端的進(jìn)口或出口通孔相隔斷；與之對(duì)應(yīng)，當(dāng)閥體下端的一對(duì)進(jìn)口或出口與閥桿下端的進(jìn)口或出口通孔相連通時(shí)，閥體下端的一對(duì)出口或進(jìn)口與閥桿下端的出口或進(jìn)口通孔相隔斷。本閥與現(xiàn)有的閥相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封件少，運(yùn)行可靠、簡(jiǎn)便，控制精確、高效、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D61/06GK2920374SQ20062002638
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日
發(fā)明者阮國(guó)嶺, 李艷蘋(píng), 趙河立 申請(qǐng)人:國(guó)家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所