CN207049013U - 液力增压和余压回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种液力增压和余压回收装置，涉及流体机械技术领域，包括高压套筒、设于高压套筒内的余压回收组件和增压组件。其中高压套筒，包括分别设于高压套筒相对的两个端部的一原水入口端和一适于与反渗透膜筒入水口连接的高压水出口端。余压回收组件，设于高压套筒中且靠近原水入口端，包括一余压回收入口和余压回收出口。增压组件，包括通过一联轴器与余压回收器连接的增压离心泵。本实用新型的液力增压和余压回收装置通过联轴器连接余压回收组件和增压离心泵，通过余压回收组件带动增压离心泵，使得结构简单，并且节省电机用量，对高压浓水进行能量回收，节约能源。

Description

液力增压和余压回收装置

技术领域

本实用新型涉及流体机械技术领域，具体而言，涉及一种液力增压和余压回收装置。

背景技术

海淡系统和工业废水零排放等水处理系统需要泵提供高压环境，用于反渗透膜过滤，得到更加清洁的水。其中系统高压由高压柱塞泵提供，在高压区内，离心泵对液体再次加压，维持反渗透系统的高性能工作。反渗透系统会产生一定的高压浓水，可用于余压回收。目前增压离心泵的主要采用高压机封多级离心增压泵的方案，泵由外置电机提供动力。目前的余压回收技术(i save)将高压浓水用于给原水增压，再经过叶片泵增压后达到系统压力。

目前增压离心泵的主要采用高压机封多级离心增压泵的方案，泵由外置电机提供动力。这种模式下选用的高压机封需承受相当高的压力差，技术难度较高，综合成本高，可靠性较差。

现有余压回收装置利用浓水余压给原水增压。浓水流量与增压原水流量必须保持相等，经过增压的原水再通过叶片泵加压到系统压力，进行预定水处理操作，增压的水流量与浓水流量也保持相等。因此该方案对于反渗透工艺中，高压区循环增压水量与浓水量不相等的工况无法适用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种液力增压和余压回收装置，使增压和余压回收一体化，以节约能源，减少电机的使用，且提高回收余压能力。

本实用新型的液力增压和余压回收装置是这样实现的：

一种液力增压和余压回收装置，包括：高压套筒、设于高压套筒内的余压回收组件和增压组件；其中

高压套筒，包括分别设于高压套筒相对的两个端部的一原水入口端和一适于与反渗透膜筒入水口连接的高压水出口端；

余压回收组件，设于高压套筒中且靠近原水入口端，包括一余压回收入口和余压回收出口，以及分别与余压回收入口和余压回收出口连接的余压回收器；余压回收入口与反渗透膜筒出水口连接以适于回收浓水；以及

增压组件，设于高压套筒内且位于余压回收器的下方，与高压水出口端连接且适于对原水进行增压；包括通过一联轴器与余压回收器连接的增压离心泵。

进一步的，余压回收器与高压套筒的内壁之间设有适于原水流入增压离心泵的间隙。

进一步的，余压回收入口设有一流量调节控制阀；或

余压回收出口设有一流量调节控制阀。

进一步的，余压回收组件还包括一与流量调节控制阀电性连接的用于控制流量调节控制阀开度的控制单元。

进一步可选的，余压回收器内设有一用于回收余压的柱塞马达，柱塞马达包括一与联轴器连接的连接转轴。

进一步可选的，余压回收器内设有一用于回收余压的压力透平机，压力透平机包括一与联轴器连接的连接转轴。

进一步的，流量调节控制阀处设有与控制单元电性连接的压力传感器和流量计；

即通过压力传感器传递的压力给控制单元，由控制单元控制流量调节控制阀的开度，来控制浓水在余压回收器内的流量大小。

进一步的，增压离心泵包括一与联轴器连接的主轴，设于主轴上的用于对原水增压的增压离心叶轮组，以及设于增压离心叶轮组外的增压外壳；其中

主轴一端穿过离心叶轮组后与联轴器固定连接，另一端与增压外壳上靠近高压水出口端转动连接；

即通过联轴器将主轴与连接转轴连接，通过连接转轴转动带动主轴转动，实现由余压回收器的输入功率来控制增压离心叶轮组的转速。

进一步的，余压回收器和增压离心泵动密封均采用间隙密封结构；

余压回收入口和余压回收出口均采用高压静密封方式密封；以及

原水入口端和高压水出口端均采用高压静密封方式密封。

一种液力增压和余压回收装置，包括：高压套筒、设于高压套筒内的余压回收组件和增压组件，以及一旁通回路；其中

高压套筒，包括分别设于高压套筒相对的两个端部的一原水入口端和一适于与反渗透膜筒入水口连接的高压水出口端；

余压回收组件，设于高压套筒中且靠近原水入口端，包括一余压回收入口和余压回收出口，以及分别与余压回收入口和余压回收出口连接的余压回收器；余压回收入口与反渗透膜筒出水口连接以适于回收浓水；

增压组件，设于高压套筒内且位于余压回收器的下方，与高压水出口端连接且适于对原水进行增压，包括通过一联轴器与余压回收器连接的增压离心泵；以及

旁通回路，设于高压水出口端一侧，适于清洗增压离心泵外壁和高压套筒内腔壁。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的液力增压和余压回收装置，通过联轴器连接余压回收组件和增压离心泵，通过余压回收组件带动增压离心泵，使得结构简单，并且节省电机用量，利用余压对系统进行增压，起到节能增效的作用。

进一步的，余压回收器可采用柱塞马达或压力透平机，通过流量调节控制阀处设置的压力传感器测得浓水压力，来控制浓水在余压回收器内的流量，通过浓水在余压回收器内的流量大小可以控制余压回收器的输入功率，从而改变增压离心泵的增压能力。在不同压力需求下，可以选用不同的余压回收器以满足不同需求。

进一步的，通过将余压回收器和增压组件封装在高压套筒内，可以保证余压回收入口和余压回收出口以及原水入口端和高压水出口端的高压密封均为静密封方式；旋转机构都主要处于高压环境中，动密封采用间隙机封代替高压机封，可以减少高压机封的使用，从而降低成本。

又进一步的，通过设置的旁通回路，可以用于冲洗增压离心泵外壁和高压套筒内腔壁，保证系统的清洁。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施例1或实施例2提供的液力增压和余压回收装置的内部结构示意图；

图2是本实用新型实施例1或实施例2提供的液力增压和余压回收装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例3提供的液力增压和余压回收装置内部结构示意图；

图4是本实用新型实施例3提供的液力增压和余压回收装置的结构示意图。

图标：100-高压套筒；101-原水入口端；102-高压水出口端；200-余压回收组件；201-余压回收入口；202-余压回收出口；203-余压回收器；204-连接转轴；300-增压离心泵；301-主轴；302-增压离心叶轮组；303-增压外壳；400-联轴器；500-旁通回路。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1：

本实施例提供了一种液力增压和余压回收装置，适用于海淡系统和工业废水零排放等水处理系统，如图1和图2所示，包括高压套筒100、设于高压套筒100内的余压回收组件200和增压组件。

高压套筒100，包括分别设于高压套筒100相对的两个端部的一原水入口端101和一适于与反渗透膜筒入水口连接的高压水出口端102。

余压回收组件200，设于高压套筒100中且靠近原水入口端101，包括一余压回收入口201和余压回收出口202，以及分别与余压回收入口201和余压回收出口202连接的余压回收器203。余压回收入口201与反渗透膜筒出水口连接以适于回收浓水。

增压组件，设于高压套筒100内且位于余压回收器203的下方，与高压水出口端102连接且适于对原水进行增压，且包括通过一联轴器400与余压回收器203连接的增压离心泵300。采用联轴器400连接增压离心泵300和余压回收组件200，可以共用一个输出端，节约电机用量，节约能源，并且降低了本装置的成本。

高压套筒100有四个管道接口，分别是原水入口端101和高压水出口端102，余压回收入口201和余压回收出口202，高压水出口端102和余压回收入口201与水处理系统的反渗透膜筒首尾连接，系统原水流过本装置压力得到提升，装置流量提升；余压回收入口201与反渗透膜筒出水口连接，余压回收出口202与浓水排放系统连接，浓水流过本装置，余压被装置回收。

余压回收器203与高压套筒100的内壁之间设有适于原水流向增压离心泵300的间隙。余压回收器203在高压套筒100内独立密封设置，原水流经余压回收器203后不会进入余压回收器203，通过设置的间隙流入增压离心泵300内，进行原水增压，此设计保证系统原水与浓水不会互相接触。

余压回收入口201或余压回收出口202设有一流量调节控制阀。设置的流量调节控制阀用于调节由反渗透膜筒出水口导出的浓水流量的流量。

余压回收组件200还包括一与流量调节控制阀电性连接的适于控制流量调节控制阀的开度的控制单元。本装置的余压回收器203的功率由余压回收入口201处或余压回收出口202设计的流量调节控制阀流量调节控制阀控制，增大或减少流量调节控制阀开度可以控制输入的总功率和离心泵的转速，进而达到控制增压能力的目标。

在所需压力较大的情况下，余压回收器203内选用柱塞马达，柱塞马达包括一与联轴器400连接的连接转轴204。柱塞马达用于回收余压。

柱塞马达的工作原理为：工作介质作用在活塞或柱塞的端面上，使活塞或柱塞做直线往复运动，再通过运动转换机构(斜盘、凸轮、曲柄等)，将活塞或柱塞的往复运动转化为连接转轴204的圆周运动。

流量调节控制阀处设有与控制单元电性连接的压力传感器和流量计；即通过压力传感器传递的压力给控制单元，由控制单元控制流量调节控制阀的开度，来控制浓水在余压回收器203内的流量大小。可以在较大的压力范围内回收余压，用于反渗透系统的在线增压。

增压离心泵300包括一与联轴器400连接的主轴301，设于主轴301上的用于对原水增压的增压离心叶轮组302，以及设于增压离心叶轮组302外的增压外壳303。其中主轴301一端穿过离心叶轮组后与联轴器400固定连接，另一端与增压外壳303上靠近高压水出口端102转动连接。即通过联轴器400将主轴301与连接转轴204连接，通过连接转轴204转动带动主轴301转动，实现由余压回收器203的输入功率来控制增压离心叶轮组302的转速，进而控制增压能力。

本流量调节控制阀的工作原理为：当压力传感器测得浓水压力低时，由控制单元控制流量调节控制阀增大开度，即增大余压回收器203的输入功率，增大柱塞马达的运动速率，使增压离心泵300转速增加，从而增强增压离心泵300的增压能力；当压力传感器测得浓水压力过高时，由控制单元控制流量调节控制阀减小开度，即减小余压回收器203的输入功率，减小柱塞马达的运动速率，使增压离心泵300的转速降低，从而减弱增压离心泵300的增压能力。

余压回收器203和增压离心泵300的旋转动密封均采用间隙密封结构，即连接转轴204与柱塞马达之间，以及主轴301与增压离心叶轮组302之间采用间隙密封，密封结构简单。余压回收入口201和余压回收出口202均采用高压静密封方式密封；以及原水入口端101和高压水出口端102均采用高压静密封方式密封。在高压环境中，静密封方式密封牢靠。

本装置的增压离心增压泵工作在>40bar的压力中，在原有技术中需要使用昂贵的高压机封用于轴封。组合离心增压泵和余压回收组件200，并使用间隙密封替代高压机封，可以降低装置的成本，提高可靠性。

实施例2：

本实施例还提供了一种液力增压和余压回收装置，如图1和图2所示，包括高压套筒100、设于高压套筒100内的余压回收组件200和增压组件。

高压套筒100，包括分别设于高压套筒100相对的两个端部的一原水入口端101和一适于与反渗透膜筒入水口连接的高压水出口端102。

余压回收组件200，设于高压套筒100中且靠近原水入口端101，包括一余压回收入口201和余压回收出口202，以及分别与余压回收入口201和余压回收出口202连接的余压回收器203；余压回收入口201与反渗透膜筒出水口连接以适于回收浓水。

增压组件，设于高压套筒100内且位于余压回收器203的下方，与高压水出口端102连接且适于对原水进行增压，且包括通过一联轴器400与余压回收器203连接的增压离心泵300。采用联轴器400连接增压离心泵300和余压回收组件200，可以共用一个输出端，节约电机用量，节约能源，并且降低了本装置的成本。

高压套筒100有四个管道接口，分别是原水入口端101和高压水出口端102，余压回收入口201和余压回收出口202，高压水出口端102和余压回收入口201与水处理系统的反渗透膜筒首尾连接，系统原水流过本装置压力得到提升，装置流量提升；余压回收入口201与反渗透膜筒出水口连接，余压回收出口202与浓水排放系统连接，浓水流过本装置，余压被装置回收。

余压回收器203与高压套筒100的内壁之间设有适于原水流向增压离心泵300的间隙。余压回收器203在高压套筒100内独立密封设置，原水流经余压回收器203后不会进入余压回收器203，通过设置的间隙流入增压离心泵300内，进行原水增压，此设计保证系统原水与浓水不会互相接触。

余压回收入口201或余压回收出口202设有一流量调节控制阀。设置的流量调节控制阀用于调节由反渗透膜筒出水口导出的浓水流量的流量。

余压回收组件200还包括一与流量调节控制阀电性连接的适于控制流量调节控制阀的开度的控制单元。本装置的余压回收器203的功率由余压回收入口201处或余压回收出口202设计的流量调节控制阀流量调节控制阀控制，增大或减少流量调节控制阀开度可以控制输入的总功率和离心泵的转速，进而达到控制增压能力的目标。

在所需压力较小的情况下，余压回收器203选用压力透平机，压力透平机包括一与联轴器400连接的连接转轴204。压力透平机用于回收余压。

压力透平机的工作原理为：透平的最主要的部件是一个旋转件即转子，或称叶轮，它安装在透平轴上具有沿均匀排列的叶片，流体所具能量在流动中，经过喷管时转换成功能，流过叶轮时流体冲击叶轮，推动叶轮转动，从而驱动连接转轴204旋转，输出机械功。

流量调节控制阀处设有与控制单元电性连接的压力传感器和流量计；即通过压力传感器传递的压力给控制单元，由控制单元控制流量调节控制阀的开度，来控制浓水在余压回收器203内的流量大小。可以在较大的压力范围内回收余压，用于反渗透系统的在线增压。

增压离心泵300包括一与联轴器400连接的主轴301，设于主轴301上的用于对原水增压的增压离心叶轮组302，以及设于增压离心叶轮组302外的增压外壳303。其中主轴301一端穿过离心叶轮组后与联轴器400固定连接，另一端与增压外壳303上靠近高压水出口端102转动连接。即通过联轴器400将主轴301与连接转轴204连接，通过连接转轴204转动带动主轴301转动，实现由余压回收器203的输入功率来控制增压离心叶轮组302的转速，进而控制增压能力。

本流量调节控制阀的工作原理为：当压力传感器测得浓水压力低时，由控制单元控制流量调节控制阀增大开度，即增大余压回收器203的输入功率，加快压力透平机的运动速率，使增压离心泵300转速增加，从而增强增压离心泵300的增压能力；当压力传感器测得浓水压力过高时，由控制单元控制流量调节控制阀减小开度，即减小余压回收器203的输入功率，减少压力透平机的运动速率，使增压离心泵300的转速降低，从而减弱增压离心泵300的增压能力。

余压回收器203和增压离心泵300的动密封均采用间隙密封结构，即连接转轴204与压力透平机之间，以及主轴301与增压离心叶轮组302之间采用间隙密封，密封结构简单。余压回收入口201和余压回收出口202均采用高压静密封方式密封。在高压环境中，静密封方式密封牢靠。

本装置的增压离心增压泵工作在>40bar的压力中，在原有技术中需要使用昂贵的高压机封用于轴封。组合离心增压泵和余压回收组件200，并使用间隙机封替代高压机封，可以降低装置的成本，提高可靠性。

实施例3：

如图3和图4所示，本实施例的一种液力增压和余压回收装置，与实施例1和实施例2的结构大致相同，区别在于高压水出口端102一侧还设有一用于清洗增压离心泵300外壁和高压套筒100的旁通回路500。

本实施例的液力增压和余压回收装置包括高压套筒100、设于高压套筒100内的余压回收组件200和增压组件，以及一旁通回路500。

高压套筒100，包括分别设于高压套筒100相对的两个端部的一原水入口端101和一适于与反渗透膜筒入水口连接的高压水出口端102。

余压回收组件200，设于高压套筒100中且靠近原水入口端101，包括一余压回收入口201和余压回收出口202，以及分别与余压回收入口201和余压回收出口202连接的余压回收器203；余压回收入口201与反渗透膜筒出水口连接以适于回收浓水。

增压组件，设于高压套筒100内且位于余压回收器203的下方，与高压水出口端102连接且适于对原水进行增压，且包括通过一联轴器400与余压回收器203连接的增压离心泵300。采用联轴器400连接增压离心泵300和余压回收组件200，可以共用一个输出端，节约电机用量，节约能源，并且降低了本装置的成本。

旁通回路500，设于高压水出口端102一侧，适于清洗增压离心泵300外壁和高压套筒100内腔壁，以保证系统的清洁。优选的，旁通回路500保持常开状态。

以上仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液力增压和余压回收装置，其特征在于，包括高压套筒、设于所述高压套筒内的余压回收组件和增压组件；其中

高压套筒，包括分别设于所述高压套筒相对的两个端部的一原水入口端和一适于与反渗透膜筒入水口连接的高压水出口端；

余压回收组件，设于所述高压套筒中且靠近所述原水入口端，包括一余压回收入口和余压回收出口，以及分别与所述余压回收入口和所述余压回收出口连接的余压回收器；所述余压回收入口与所述反渗透膜筒出水口连接以适于回收浓水；以及

增压组件，设于所述高压套筒内且位于所述余压回收器的下方，与所述高压水出口端连接且适于对原水进行增压，包括通过一联轴器与所述余压回收器连接的增压离心泵。

2.根据权利要求1所述的液力增压和余压回收装置，其特征在于，所述余压回收器与所述高压套筒的内壁之间设有适于原水流入所述增压离心泵的间隙。

3.根据权利要求1所述的液力增压和余压回收装置，其特征在于，所述余压回收入口设有一流量调节控制阀；或

所述余压回收出口设有一流量调节控制阀。

4.根据权利要求3所述的液力增压和余压回收装置，其特征在于，所述余压回收组件还包括一与所述流量调节控制阀电性连接的用于控制流量调节控制阀开度的控制单元。

5.根据权利要求4所述的液力增压和余压回收装置，其特征在于，所述余压回收器内设有一用于回收余压的柱塞马达，所述柱塞马达包括一与所述联轴器连接的连接转轴。

6.根据权利要求4所述的液力增压和余压回收装置，其特征在于，所述余压回收器内设有一用于回收余压的压力透平机，所述压力透平机包括一与所述联轴器连接的连接转轴。

7.根据权利要求5或6任一项所述的液力增压和余压回收装置，其特征在于，所述流量调节控制阀处设有与所述控制单元电性连接的压力传感器和流量计；

即通过所述压力传感器传递的压力给所述控制单元，由所述控制单元控制所述流量调节控制阀的开度，来控制浓水在所述余压回收器内的流量大小。

8.根据权利要求5或6任一项所述的液力增压和余压回收装置，其特征在于，所述增压离心泵包括一与所述联轴器连接的主轴，设于所述主轴上的用于对原水增压的增压离心叶轮组，以及设于所述增压离心叶轮组外的增压外壳；其中

所述主轴一端穿过所述离心叶轮组后与所述联轴器固定连接，另一端与所述增压外壳上靠近所述高压水出口端转动连接；

即通过所述联轴器将所述主轴与所述连接转轴连接，通过所述连接转轴转动带动所述主轴转动，实现由所述余压回收器的输入功率来控制所述增压离心叶轮组的转速。

9.根据权利要求1所述的液力增压和余压回收装置，其特征在于，所述的余压回收器和所述增压离心泵动密封均采用间隙密封结构；

所述余压回收入口和所述余压回收出口均采用高压静密封方式密封；以及

所述原水入口端和高压水出口端均采用高压静密封方式密封。

10.一种液力增压和余压回收装置，其特征在于，包括高压套筒、设于所述高压套筒内的余压回收组件和增压组件，以及一旁通回路；其中

高压套筒，包括分别设于所述高压套筒相对的两个端部的一原水入口端和一适于与反渗透膜筒入水口连接的高压水出口端；

余压回收组件，设于所述高压套筒中且靠近所述原水入口端，包括一余压回收入口和余压回收出口，以及分别与所述余压回收入口和余压回收出口连接的余压回收器；所述余压回收入口与所述反渗透膜筒出水口连接以适于回收浓水；

增压组件，设于所述高压套筒内且位于所述余压回收器的下方，与所述高压水出口端连接且适于对原水进行增压，包括通过一联轴器与所述余压回收器连接的增压离心泵；以及

旁通回路，设于所述高压水出口端一侧，适于清洗所述增压离心泵外壁和所述高压套筒内腔壁。