[发明专利]一种压力交换器

说明书

技术领域

本发明涉及流体系统中的能量交换装置。

背景技术

国内外对于流体压力能综合利用技术及装备的研究已经有了很大的发展，开 发研制了众多不同形式的装置。其中的一些装置已经成为产业化商品，应用到相 应的工业领域上，并且取得了很好的经济效益，这对于企业节约能源、降低成本 有很大的帮助。

压力流体能量综合利用设备主要分为两大类：

一类是高低压流体借助叶轮和主轴来传递能量，即以机械能作为流体压力能 量传递的中间环节。典型的装置包括反转泵型(Francis Pump)、佩尔顿透平(Pelton Wheel)和水力透平(Turbo Charger)。虽然此类能量回收装置技术比较成熟， 但由于原理上的不足，即必须先将压力能转化为机械能后再转化为压力能，在转 化过程中不可避免地存在能量损失，因此在现有基础上进一步提高效率的空间已 经非常有限，其能量回收效率在30～70％左右。

20世纪90年代初，另一类效率更高的流体压力能量回收技术——功能(压力) 交换器迅速发展起来，功能(压力)交换器的结构非常简单，高压流体通过活塞 (包括以高、低压混合液柱为活塞)的传递作用为低压流体加压，若忽略活塞的 摩擦等因素，理论上能量传递效率可达100％；在实际工业应用中功交换器的回 收效率可达90％以上，近年来在众多过程工业领域得以应用。按照结构不同，压 力交换器又可分为阀配流式功能(压力)交换器和盘配流式功能(压力)交换器 两种。典型的阀配流式功能(压力)交换器代表产品有瑞士Calder公司的等压活 塞式功能交换器(Work Exchanger)和中国专利90103747.8(氮肥生产用铜液能 量回收装置)公开的差压活塞式功能交换器；典型的盘配流式功能(压力)交换 器典型的代表有美国ERI公司的旋转压力交换器(Pressure Exchanger)。

在中国专利98809685.4中公开了该种旋转压力交换器，该压力交换器以高 压、低压水流的切向冲力作为转子旋转的动力，转子和两端盖之间必须是间隙配 合(98809685.4说明书第4/5页：套管比转子略长些)，也因为这个原因，使得 转子和两端盖之间这配流面上的有一定量的水从高压流道向低压流道泄漏(其直 径为100mm的转子在大约5μm的二个端面间隙上泄漏水流量约200L/h)，在压 力交换器进水流量较小的情况下，因其高压水绝对泄漏流量却保持不变，它与高 压进水流量的比值即相对泄漏率会大大增加，使容积效率大大下降，而且小流量 的进水水流的切向冲力无法使转子稳定旋转；另一情况，当转子较大时，依靠高 压、低压水流的切向冲力作为转子旋转的动力，当转子和两端盖之间的间隙较小 时，转子难以转动或转速太小，当转子和两端盖之间的间隙较大时，其相对泄漏 率较大，转速控制与转子和两端盖之间的间隙是一对矛盾，因此大型的该压力交 换器也没有商业化应用；该压力交换器以陶瓷作为主要材料，烧制大型陶瓷的难 度和成品率较低，在工业应用中的压力交换器故障主要是由于陶瓷的脆性引起 的。

总之，上述压力交换器难以形成具有实际商业应用价值的小额定流量的、大 额定流量的产品；其工程陶瓷的脆性也为设备安全、稳定运行留有不小隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种压力交换器，通过马达驱动、端面配 流、自紧密封，实现稳定的压力能量交换。为此，本发明采用以下技术方案：它 包括转动组件，所述转动组件包括：驱动轴、转子及分别位于转子两侧的左止推 盘和右止推盘、弹簧、被弹簧所作用而向右挤推右止推盘的压紧棒，左止推盘和 右止推盘在驱动轴的轴向方向上可滑动且它们之间的间距大于转子的长度；转子 中设有一个与驱动轴的轴向平行的配流管或沿转子周向均匀设置多个与驱动轴 的轴向平行的配流管；

所述压力交换器还设有不转组件，所述不转组件包括轴封盖、设有相对高压 流体进口和相对低压流体出口的左端盖、安装在左止推盘左侧的左配流盘、安装 在右止推盘右侧的右配流盘、设有相对低压流体进口和相对高压流体出口的右端 盖、壳体；

所述转子、左止推盘、右止推盘、左配流盘、右配流盘安装在壳体内，所述 驱动轴与轴封盖间密封；

左配流盘的右侧面与左止推盘的左侧面、右止推盘的右侧面与右配流盘的左 侧面接触且相对转动构成二个相对转动的摩擦副；