壓力交換泵的壓力交換方法
2023-06-08 15:25:16
壓力交換泵的壓力交換方法
【專利摘要】本發明公開了一種壓力交換泵的壓力交換方法，其目的是通過壓力交換泵提供一種高壓液體與被加壓液體的壓力直接有效的交換方法，使回流的高壓液體得到高效、合理的回收利用，通過壓力交換泵活塞在缸體內的往復運動及缸體上各個閥門的有序開、啟，使吸入缸體需加壓的液體受到回流到活塞另一端缸體內的高壓液體的推動，從而實現壓力的高效轉移即壓力交換，所以用較小的動能就可以使活塞向前運動，不僅可實現高效的高壓液體能量的回收和能量轉化，能量轉換方式更為合理，而且可以顯著減小甚至使其不再消耗電能等動力，節能效果明顯，可廣泛應用於高壓洗滌和吸收工藝，以及那些既有液體需要加壓又有高壓液體需要減壓的工況。
【專利說明】壓力交換泵的壓力交換方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種壓力交換方法，具體說是一種壓力交換泵的壓力交換方法。
【背景技術】
[0002]在化工生產等行業的高壓洗滌和吸收工藝中，主要使用大功率柱塞泵和大功率多級離心泵進行高壓液體輸送，而從洗滌裝置中回流的高壓液體卻被簡單地排放掉了，為了使洗滌裝置回流的高壓液體的壓力得以再利用，目前採用的方法是為多級離心泵配備水力透平裝置，水利透平裝置是一種可部分回收液體壓力勢能並轉化成動能的節能裝置，其原理是，除完成高壓液體輸送外，同時使帶有較高壓力的回流液體回收進入水力透平裝置後，與電機的動力共同驅動多級離心泵旋轉作功，從而減小電機的功率輸出，達到節能目的，這種裝置的優點是結構簡單，但不足之處是，因水力透平裝置是先將液體壓力勢能轉化為機械能再加以利用，能量的回收利用方式不合理，這也決定了其能量的回收效率太低，實際應用中回收率最高只有30%，而且作為高耗能的大功率電機的能耗僅略有減少，節能效果並不明顯。目前還未見有更為合理的液體壓力回收利用裝置，以及更為直接有效的液體壓力交換方法。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是針對上述現有技術中存在的問題，通過就同一發明同日提出實用新型專利申請的壓力交換泵，提供一種兩種液體壓力直接有效的交換方法，使回流的高壓液體得到高效、合理的回收利用。
[0004]為實現本發明所述目的，本發明的技術方案是，通過壓力交換泵完成高壓液體與被加壓液體的壓力交換，所述壓力交換泵包括活塞、缸體、前進液閥、前排液閥、後進液閥、後排液閥，活塞置於缸體內，缸體的前端接有前進液閥、前排液閥，缸體的後端接有後進液閥和後排液閥，所述前進液閥和前排液閥是分別用於被加壓液體進、排的單向閥，所述後進液閥和後排液閥是分別用於回收高壓液體勢能和洩壓排液的電磁閥。
[0005]所述缸體內以活塞為界可視為A、B兩室，兩室的容積會隨著活塞的前後移動而改變。A室中是需要加壓輸送的液體，它從前進液閥吸入，從前排閥排出，B室是帶有較高壓力的需要回收能量的回流液體，它從後進液閥進入，從後排液閥排出，根據液體壓力的特性，知道B室中有較高壓力的液體會通過活塞施壓在A室的液體上(在一定情況下可以推動活塞)，從而可實現壓力的高效轉移即壓力交換，由於活塞兩端的A、B室壓力基本平衡，所以用較小的動能就可以使活塞向前運動，達到了能量的高效回收並節能的目的，因此，活塞的動力既有動力電機的直接驅動，又有回流高壓液體壓力的推動。
[0006]本發明可以廣泛適用於化工工藝中的高壓洗滌或吸收等工藝的能量回收領域。
[0007]本發明一般採用三缸並聯式或四缸(多缸)平行方式來完成兩種液體的較穩定的壓力交換。
[0008]由於本發明不同於【背景技術】中將勢能先轉化成機械能再加以利用，而是將液體的勢能以助推活塞的形式直接轉移到需要加壓的液體上，也即通過液體間所攜帶的壓力進行交換來達到能量的直接轉化，理論上回收率為100%，實踐中去除機械能損耗，回收率可達到95%左右。本發明若應用於高壓洗滌吸收裝置的富液與貧液間的壓力交換時，其配套電機的功率僅為現有同類裝置的30%以下，由此可見，本發明不僅可實現高效的能量回收和能量轉移，能量轉換方式更為合理，而且可以顯著減小甚至使其不再消耗電能等動力，節能效果明顯，可廣泛應用於高壓洗滌和吸收工藝，以及那些既有液體需要加壓又有高壓液體需要減壓的工況。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明工作過程示意圖；
[0010]圖2是所述壓力交換泵與相關設備連接示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面通過實施例結合附圖對本發明作詳細說明。
[0012]如圖2所示，本發明通過壓力交換泵來完成高壓液體與被加壓液體的壓力交換，所述壓力交換泵包括活塞1、缸體2、前進液閥3、前排液閥4、後進液閥5、後排液閥6，活塞I置於缸體2內，缸體2的前端接有前進液閥3、前排液閥4,缸體2的後端接有後進液閥5和後排液閥6，壓力交換泵的缸體2通過閥門與生產線上的相應管線相連接，以連接高壓洗滌塔7的管線為例，前進液閥3接進液總管8，前排液閥4接排液總管9，排液總管9的另一端與洗滌塔7的進液口 10相連；後進液閥5接出液管11，出液管11與洗滌塔7的出液口 12相連；後排液閥6與排液管線相連，為洩壓排液通道。
[0013]所述壓力交換方法包括下列步驟:
[0014]1、如圖1 (a)所示，當活塞I在前端開始向末端運行時，待輸送的液體從進液總管8通過前進液閥3被吸入A室，隨著活塞I後移，液體被不斷地吸入A室；
[0015]2、如圖1(b)所示，當活塞I運行至末端時A室容積最大，此時B室的後排液閥6處於關閉狀態，後進液閥5按時開啟，回流的高壓液體通過洗滌塔7的出液口 12和出液管11進入B室；
[0016]3、如圖1(c)所示，回流的高壓液體進入B室推動活塞I向前端運行的同時將A室中的液體加壓，直到前排液閥4開啟，被加壓的液體通過前排液閥4排出，並通過排液總管9從進液口 10進入洗滌塔7 ；
[0017]4、如圖1(d)所示，當活塞I運行至前端時，B室的後進液閥5按時關閉、後排液閥6按時開啟並瞬間洩壓排液，到此完成一個壓力交換工作循環。
[0018]所述活塞I運行到末端時，活塞I與缸體2端壁的間隙與後進液閥5的內徑相吻
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[0019]為提高能量回收率，活塞杆的截面積應不大於活塞I截面積的5%。
[0020]在本發明中，因活塞I在靜止時兩端等壓，此時勢能利用率最大，回收率最高，當活塞I運行速度超過一定值時回收率會相應有所下降，故不宜盲目增加活塞I的運行速度。同時，確定活塞I的運行速度還應考慮到缸體2上所有閥門及各管線口徑與缸體2直徑的比例。[0021]所述後進液閥5和後排液閥6採用電磁閥，可根據壓力交換泵的缸體2組合數量及不同工況來設置動作控制點，比如可考慮在曲軸的一端安裝相應的傳感器件來達到控制電磁閥同步開、關的目的。
[0022]本發明未考慮兩種液體流體的不可互混性，因為在一般的類似工況下並不存在此問題。
【權利要求】
1.一種壓力交換泵的壓力交換方法，所述壓力交換泵包括活塞(I)、缸體(2)、前進液閥⑶、前排液閥(4)、後進液閥(5)、後排液閥(6)，活塞⑴置於缸體(2)內，缸體(2)的前端接有前進液閥(3)、前排液閥(4),缸體(2)的後端接有後進液閥(5)和後排液閥(6),前進液閥(3)接進液總管(8)，前排液閥(4)接排液總管(9),後進液閥(5)接出液管(11),後排液閥(6)與排液管線相連，其特徵是，所述壓力交換方法包括下列步驟: (1)當活塞(I)在前端開始向末端運行時，待輸送的液體從進液總管(8)通過前進液閥(3)被吸入A室，隨著活塞(I)後移，液體被不斷地吸入A室； (2)當活塞(I)運行至末端時A室容積最大，此時B室的後排液閥(6)處於關閉狀態，後進液閥(5)按時開啟，回流的高壓液體通過洗滌塔(7)的出液口(12)和出液管(11)進入B室； (3)回流的高壓液體進入B室推動活塞(I)向前端運行的同時將A室中的液體加壓，直到前排液閥(4)開啟，被加壓的液體通過前排液閥(4)排出，並通過排液總管(9)從進液口(10)進入洗滌塔(7)； (4)活塞(I)運行至前端時，B室的後進液閥(5)按時關閉、後排液閥(6)按時開啟並瞬間洩壓排液，到此完成一個壓力交換工作循環。
2.根據權利要求1所述的一種壓力交換泵的壓力交換方法，其特徵是，活塞(I)運行到末端時，活塞⑴與缸體⑵端壁的間隙與後進液閥(5)的內徑相吻合。
3.根據權利要求1所述的一種壓力交換泵的壓力交換方法，其特徵是，活塞杆的截面積應不大於活塞(I)截面積的5%。
【文檔編號】F15B3/00GK104019065SQ201310063943
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年3月1日 優先權日:2013年3月1日
【發明者】王建勳 申請人:王建勳