[发明专利]压力交换降噪

说明书

发明背景

1.技术领域

本发明涉及脱盐设备，且更具体涉及压力交换装置。

2.背景技术

压力交换装置可回收存储在压缩流体内的潜在能量。用于压力交换装置的典型应用是脱盐系统。例如，可将海水压缩到高压，并可使用反渗透来从压缩海水提取淡水，产生高压盐水副产品。如果将高压盐水丢弃，则用于压缩该浓缩体积的能量也被浪费了。压力交换装置可使用高压盐水来压缩海水以进行进一步淡水提取。不幸的是，压力交换期间，当盐水和海水经受突然压力变化时，压力交换装置产生显著噪声。该噪声是会有损提取设备的振动和应力特性，提取设备包括压力交换器、管道、歧管、泵、涡轮机、过滤器和隔膜。

发明内容

噪声源自当压力交换器内高压流体突然与低压流体接触时压力的几乎瞬时变化或脉冲。在先前密封管道与端口内的流体连通的情况下，该脉冲发生在端口开口的边缘。例如，密封管道内的高压流体可与端口内的低压流体连通。又例如，密封管道内的低压流体可与端口内的高压流体连通。在高压与低压流体的界面处产生的噪声可通过使用从端口延伸到密封表面的沟槽，从而在所有流体到达边缘之前释放小部分流体来降低。储存在高压流体内的压力能量通过沟槽施加到低压流体以减少由于噪声、湍流、摩擦损失、边界层剪切、气穴、流动侵蚀和/或等浪费的能量的量。宽沟槽可跨越端口的大部分宽度延伸。沟槽可从端口的边缘倾斜到端口内，类似于斜坡以在管道扫过该倾斜面时提供通过沟槽的可变流量。沟槽的宽度和/或深度可沿沟槽的长度变化以在管道沿沟槽的长度扫掠时提供通过沟槽的可变流量。

一种能量回收设备的各方面包括：转子，该转子构造成将包含低压流体的管道运动到与高压流体源端口对准以用高压流体取代管道内的低压流体。转子还构造成将包含高压流体的管道移动到与低压释放端口对准以将管道内的高压流体释放到低压。与低压释放端口相邻的高压密封表面可在管道运动到与低压释放端口对准期间维持管道内流体上的高压。形成高压密封表面与低压释放端口之间过渡的斜坡构造成当转子将斜坡上方的管道移动到与释放端口对准时从管道内的流体放出压力。

能量回收装置的各实施例包括给水端盖和浓缩物端盖。低压给水源端口可设置在给水端盖内。高压浓缩物源端口可设置在浓缩物端盖内。管道可构造成从低压给水源端口接收低压给水并从高压浓缩物源端口接收高压浓缩物。转子可构造成将管道定位成与低压给水源端口对准，并将所述管道定位成与高压浓缩物源端口对准。高压密封表面可设置在给水端盖的面内并与低压给水源端口相邻。高压密封表面可构造成维持浓缩物上的高压和/或维持端口和管道的高压与低压区域之间的密封。在高压密封表面与低压给水源端口之间的沟槽可构造成释放管道内浓缩物上的压力。

在各实施例中，压力回收设备包括转子，该转子包括管道和构造成将管道和管道内的低压流体运动到第一位置，并将管道和管道内的高压流体移动到第二位置。该设备还包括：设置在第一端盖内的高压输入端口，高压输入端口构造成在转子处于第一位置时允许高压流体压缩低压流体并移置压缩流体：设置在第二端盖内的高压输出端口，该高压输出端口构造成在转子处于第一位置时释放压缩流体。该设备还包括：设置在第一端盖内的低压输出端口，该低压输出端口构造成在管道处于第二位置时从管道在低压下释放减压的高压流体；以及设置在第二端盖内的低压输入端口，该低压输入端口构造成在管道在第二位置时允许低压流体进入管道以移置减压流体。第一端盖包括与低压输出端口相邻的第一高压密封表面和在第一高压密封表面与低压输出端口之间的第一沟槽。第一沟槽可构造成当转子移动第一沟槽上方的管道并移动到与低压输出端口对准时释放压力并对管道内的高压流体减压。第二端盖包括与低压输入端口相邻的第二高压密封表面。第二沟槽可设置在第二高压密封表面与低压输入端口之间。第二沟槽可构造成当转子将管道移动到与低压输入端口对准时释放压力并对管道内的高压流体减压。

在各实施例中，能量回收设备包括转子和端盖，该转子构造成转动包含流体的管道，端盖包括低压端口和与低压端口相邻的高压密封表面，高压密封表面构造成在管道转动期间维持管道内流体上的高压。端盖还包括在高压密封表面与低压端口之间的释放斜坡。释放斜坡可构造成当转子将管道从释放斜坡上的高压密封表面转动到与低压端口对准时逐渐降低管道内流体上的压力。端盖还可包括高压端口和与高压端口相邻的低压密封表面，低压密封表面构造成在管道转动期间维持管道内流体上的低压。端盖还可包括在低压密封表面与高压端口之间的压力斜坡。压力斜坡可构造成当转子将管道从斜坡上方的低压密封表面转动到与高压端口对准时逐渐增加管道内流体上的压力。

附图说明