[发明专利]一种两层双蜗壳能量传递执行器

说明书

技术领域

本发明属于能量传送设备领域，具体涉及反渗透海水淡化系统中关于能量回收设备的一种两层双蜗壳能量传递执行器。

背景技术

能量传递在化学工程领域到处可见，尤其是对液体进行压力交换。在化工生产中，常有一些废液在排放前还具备相当高压力，如果不加以利用会造成很大的浪费。可以从废弃的高压流体中获取能量作为工作液体介质的预先增压，由此可节省大量的能耗费用，实现节能减排的目的。随着科技进步，人口日益增多，人们向海洋开发的愿望也日趋强烈，海水淡化处理日趋普及，海水淡化的能耗成本受到特别关注。

早期海水淡化采用蒸馏法，如多级闪蒸技术，能耗在9.0kWh/m3，通常只建在能量价格很低的地区，如中东石油国，或有废热可利用的地区。

20世纪70年代反渗透海水淡化技术投入应用，经过不断改进。从80年代初以前建成的多数反渗透海水淡化系统的过程能耗6.0kWh/m3，到如今能耗3.0kWh/m3，其最主要的改进是将处理后的高压浓盐水的能量有效回收利用，因此，能量回收效率成了降低海水淡化成本的关键。

当今世界在海水淡化领域液体能量回收利用的能量传递执行设备主要有以下三种：

1、传统的活塞液压缸结构类似柱塞泵，优点是工作液体介质与废弃高压液体不直接接触，最高效率可达95％，缺点液压缸结构的活塞以及活塞杆自身都有很大的摩擦功耗，特别是活塞杆的往复密封技术最难达到理想效果，实际效率往往低于90％，特别是摩擦损耗导致设备停机频繁、维护费用高。专利号：201010122952.2，于2010年7月21日公布的我国发明专利：用于海水淡化系统的差动式能量回收装置及方法，就属于传统活塞液压缸结构；

2、透平——水泵组合的能量传递设备，突出优点是运行稳定可靠，工作液体介质与废弃高压液体不直接接触，且能适应大流量能量传递，虽然单机的最高效率低于75％，组合后的能量传递设备机组的效率一般只有40％——55％，至今仍然被大容量海水淡化系统所广泛采用。当务之急是如何减少密封摩擦，提高机组效率；

3、1997年美国能量回收公司(ERI)推出压力交换能量回收装置(PressureExchanger)，运用正位移的原理转换能量。优点没有了机械运动件，其小管径长管结构的最高回收效率可达95％。缺点是工作液体介质与废弃高压液体直接接触，只能限制于应用在工作液体介质与废弃高压液体相同的场合，且存在大流量小管径能量传递，其管路能耗大；而对于大管径结构的能量传递，混合面难以控制，其效率较低明显，传递质量下降厉害，实际效率往往低于85％。一般采用多个小管径长管并联，显得系统庞大，工程投资复杂还难以管理协调，因此只能适合小容量海水淡化系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种两层双蜗壳能量传递执行器，能弥补现有技术的缺陷，既能做到高效回收反渗透海水淡化系统处理过程中高压浓盐水的余压能量，又能做到能量传递执行设备少维修，甚至免于维修。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种两层双蜗壳能量传递执行器，包括两层双蜗壳工作室壳体1、双作用空腔叶轮2以及球形定位滚珠3，所述的两层双蜗壳室壳体1分上、下两个双蜗壳工作室，上层双蜗壳工作室101布置有两个对称的蜗壳室112和进口12对应蜗壳室113和进口13，上层双蜗壳工作室101中央有一个出口朝上的液体出口11，下层双蜗壳工作室109布置有两个对称的蜗壳室117和出口17对应蜗壳室118和出口18，下层双蜗壳工作室109中央有一个出口朝下的液体进口19，两个双蜗壳工作室之间有中间连接圈15，中间连接圈15的上端面103与上层双蜗壳工作室101的下端面102密封结合，中间连接圈15的下端面107与下层双蜗壳工作室109的上端面108密封结合，中间连接圈15的内圆上至少有一环半圆定位凹槽14。两个对称的双蜗壳工作室结构好处是让双作用空腔叶轮2的径向受力得到平衡，采用中间连接圈15的作用是便于与厚度调节圈25相适应。