提供了一种用于能量回收系统(100)的压力交换管的阀门系统(200)。该阀门系统包括阀外壳(304)、流量分配器(310)、中空阀芯(302)和密封系统。阀外壳可包括成组的高压端口(306)和成组的低压端口(308)。流量分配器允许进入和来自在阀外壳内的成组的高压端口和成组的低压端口的流。中空阀芯可构造成在阀外壳和流量分配器之间的径向间隙中轴向往复运动。中空阀芯可连接与高压端口或低压端口流体连通的压力交换管。密封系统可设置在阀外壳内以用于为中空阀芯提供大致的液压平衡。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及一种能量回收系统。更具体而言，本专利技术的实施例涉及一种用于能量回收系统的阀门系统。
技术介绍
能量回收系统是一种利用处于较高压力的流体流对处于较低压力的另一流体加压的装置。能量回收系统通常在脱盐设施中使用以通过使用高压浓缩物而对进料流加压。能量回收系统可包括压力交换管和在压力交换管内部往复运动的活塞。此外，阀门系统可控制进入压力交换管的给水流和离开压力交换管的浓缩物流。一种形式的能量回收系统可包括两个或更多个压力交换管。各种阀门系统是本领域中已知的，例如旋转阀门系统和线性阀门系统。·阀门系统通常连接到两个压力交换管并与两个活塞的移动同步。这样的阀门系统通常是复杂、笨重、昂贵的，并且更易失效的。此外，压力交换管的独立操作可能是不可能的。在操作期间，阀门系统经受各种液压负载，例如径向负载和轴向负载。这些液压负载中的一些可能是不平衡的，并且可对抗所施加的促动负载。因此，可能需要更高的促动能量来操作阀门系统。这可增加促动阀门系统的成本并且还可降低能量回收系统的效率。另夕卜，不平衡的负载可减少密封系统的总寿命。此外，已知的压力交换管和阀门系统可通过电磁、液压、气动等各种方式促动。在液压或气动方式的情况中，一个或多个轴可必须通过单独的密封系统穿入压力交换管和阀门系统中。这可增加能量回收系统的成本和复杂性。密封系统本身可能是易于泄漏的。因此，需要一种克服了这些和其它相关问题的、用于能量回收系统的压力交换管的阀门系统。
技术实现思路
本专利技术提供了一种克服了前述缺点的用于能量回收系统的压力交换管的阀门系统。该阀门系统能够进行高压端口和低压端口的合适促动以允许压力交换。根据本专利技术的一个方面，阀门系统包括阀外壳、流量分配器、中空阀芯(spool)和密封系统。阀外壳可包括成组的高压端口和成组的低压端口。流量分配器允许流入和流出在阀外壳内的成组的高压端口和低压端口。中空阀芯可构造成在阀外壳和流量分配器之间的径向间隙中轴向往复运动。中空阀芯可连接与高压端口或低压端口流体连通的压力交换管。密封系统可构造成为中空阀芯提供大致液压平衡。由于轴向液压平衡，可能需要较低的促动力来控制中空阀芯的移动。相应地，低促动力可允许使用外部驱动的中空阀芯，其克服了对于穿过压力交换管或阀体的促动器的之前挑战。根据结合附图提供的本专利技术的实施例的以下详细描述，将更容易理解这些和其它优点和特征。附图说明图I示出根据本专利技术的实施例的能量回收系统的示意图。图2示出根据本专利技术的实施例的阀门系统的透视剖面图。图3示出根据本专利技术的实施例的阀门系统的剖面图，其中中空阀芯处于第一轴向位置。图4示出根据本专利技术的实施例的阀门系统的剖面图，其中中空阀芯处于第三轴向位置。图5示出根据本专利技术的实施例的阀门系统的剖面图，其中中空阀芯处于第二轴向 位置。具体实施例方式下面将结合附图详细描述本专利技术的各种实施例。然而，将显而易见的是，这些实施例可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施。在其它情况下，公知的工艺步骤或元件未详细描述，以免不必要地使本专利技术的描述不清楚。以下示例性实施例及其方面结合意图作为示例性示例而不限制范围的器械、方法和系统而描述和示出。本专利技术提供了一种用于能量回收系统的压力交换管的阀门系统。能量回收系统是一种通过从一个子系统到另一子系统的能量交换而利用子系统的废物流来最小化对整个系统的能量输入的装置。在脱盐系统中，能量回收系统可用来在反渗透系统的进流和出流之间传递压力。更具体而言，压力可从高压浓缩物溶液中被提取并传递到低压给水中，从而导致提高的脱盐系统能量效率。因此，通过采用能量回收系统可降低饮用水的生产成本。图I是根据本专利技术的各种实施例的能量回收系统100的示意图。能量回收系统100可包括如图I所示的两个压力交换管102和104。压力交换管通常用于从处于相对高压的流体流到处于相对低压的流体流交换液压压力。此外，活塞106和108可以以与管壁的可滑动且密封的布置相应地设置在压力交换管102和104内。活塞106和108可适于在压力交换管102和104中的每一个内纵向移动。活塞106和108可通过诸如电磁设备、气动设备和液压设备的各种促动设备来促动。本领域的技术人员将理解，其它促动设备可能是有限的，并且前述示例是非限制性集合。气动设备可涉及使用轴和密封件来促动活塞106和108。能量回收系统100还可包括四个阀门110、112、114和116 (压力交换管102和104各两个)，以用于控制进入和离开压力交换管102和104的流体流。此外，阀门中的每一个的外壳(未示出)可包括两个高压端口和两个低压端口。能量回收系统100可具有布置成各种可能的构型的一个或多个压力交换管。在本专利技术的一个示例性实施例中，能量回收系统100可用于脱盐设施中。在脱盐系统中，能量回收系统100可用来在排放的浓缩物溶液(处于相对高的压力)和给水(处于相对低的压力)之间实现压力交换。参看图1，在压力交换管102和104的一侧上，一根管线可经由阀门110和112连接到浓缩物溶液管线，并且另一根管线可连接到疏放口。在压力交换管102和104的另一侧上，一根管线可连接到给水管线，并且另一根管线可连接到反渗透子系统的高压侧。下面参照图I解释压力交换管102在一个压力交换循环中的操作。初始地，活塞106可在压力交换管102内部的最左位置处，并且阀门110和114的所有端口可被关闭。在该位置处，压力交换管102充满浓缩物溶液。阀门110和114的低压端口可接着被打开。由于阀门110的低压端口打开，给水(处于相对低的压力)可被吸入压力交换管102中。给水将活塞106从左侧推动并排出浓缩物溶液。活塞106因此移动至最右侧，并且压力交换管102此时充满给水。当活塞106到达最右位置时，阀门110和114的低压端口关闭。这样完成了压力交换循环的前半部分，这部分涉及活塞106从最左位置到最右位置的移动。在压力交换循环的后半部分中，阀门110的高压端口可打开。浓缩物溶液可用高压朝左推动活塞106。由于给水是不可压缩的，压力交换管102中的给水的压力可增加至浓缩物溶液的压力。阀门114的高压端口可接着打开。可通过电磁力而将额外的增压提供至活塞106。浓缩物溶液(处于相对高的压力)与额外的增压一起可驱动给水离开阀门114的高压端口，从而导致活塞106向最左位置移动。活塞106从最右位置向最左位置的移动限定了压力交换循环的后半部分。因此，将压力从高压浓缩物溶液交换至低压给水。此外，这些步骤可重复以实现在每个循环中的压力交换。压力交换管104可以以与压力交换管102类似的方式操作。·为了保持离开能量回收系统100的给水的连续流动，压力交换管102和104的活塞106和108可以各自可操作地同步，以便以约180度的相位差移动。具体而言，活塞106和活塞108可用180度的相位差促动。图2示出根据本专利技术的实施例用于能量回收系统100的阀门系统200的透视图。阀门系统200可在脱盐系统中使用。线圈202可缠绕在能量回收系统100的压力交换管102周围。此外，可使用控制器来控制供应到线圈202的电流。在本专利技术的实施例中，可使用电磁促动设备来控制活塞106。设置在压力交换管102内的活塞106可由围绕在活塞106周围本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.23 US 12/821,1671.一种用于具有至少一个压力交换管的能量回收系统的阀门系统，所述阀门系统包括: 管状阀外壳，其连接到所述压力交换管，所述管状阀外壳包括 成组的高压端口，其包括周向分离约360/ (径向端口的数量)度的至少两个径向高压端口 ；以及 成组的低压端口，其包括周向分离约360/ (径向端口的数量)度的至少两个径向低压端口 ； 中空管状流量分配器，其位于所述管状阀外壳的内部且构造成分配进入和离开在所述管状阀外壳内的成组的高压端口和低压端口的流； 中空阀芯，其构造成在所述管状阀外壳与所述中空管状流量分配器之间的径向间隙中轴向往复运动，以选择性地连接与所述成组的高压端口和所述成组的低压端口中的一个流体连通的至少一个压力交换管，其中，所述中空阀芯在所述能量回收系统的操作期间大致液压平衡；以及 密封系统，其设置在所述管状阀外壳的内部，使得所述中空阀芯在所述中空阀芯的所有位置中在轴向方向上大致液压平衡。2.根据权利要求I所述的阀门系统，其特征在于，所述中空阀芯构造成在第一轴向位置与第二轴向位置之间轴向往复运动。3.根据权利要求2所述的阀门系统，其特征在于，所述中空阀芯在所述第一轴向位置轴向对准以阻止在所述成组的低压端口和所述至少一个压力交换管之间的流体流，并且允许在所述成组的高压端口和所述至少一个压力交换管之间的流体流。4.根据权利要求2所述的阀门系统，其特征在于，所述中空阀芯在所述第二轴向位置轴向对准以阻止在所述成组的高压端口和所述至少一个压力交换管之间的流体流，并且允许在所述成组的低压端口和所述至少一个压力交换管之间的流体流。5.根据权利要求2所述的阀门系统，其特征在于，所述中空阀芯在第三轴向位置轴向对准以阻止在所述成组的高压端口和所述至少一个压力交换管之间以及在所述在至少一个压力交换管和所述成组的低压端口之间的流体流，并且其中，所述第三轴向位置在所述第一轴向位置和所述第二轴向位置之间。6.根据权利要求I所述的阀门系统，其特征在于，所述中空管状流量分配器包括与所述成组的高压端口和所述成组的低压端口轴向对准的一组或多组周边开口。7.根据权利要求2所述的阀门系统，其特征在于，所述中空阀芯在所述第一轴向位置轴向对准以阻止在所述成组的高压端口和第一组周边开口之间的流体流。8.根据权利要求2所述的阀门系统，其特征在于，所述中空阀芯在所述第二轴向位置轴向对准以阻止在第二组周边开口与所述成组的低压端口之间的流体流。9.根据权利要求5所述的阀门系统，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：TA安德森，MR沙，PP博尚，RR卡卢里，SMN巴特，HKR科梅怕利，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：
国别省市：
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