[发明专利]一种耦合活塞杠杆机构的高压泵及能量回收一体化装置

说明书

本发明公开一种耦合活塞杠杆机构的高压泵及能量回收一体化装置，包括缸体，缸体内开设有内外双排缸孔，内侧缸孔安装有柱塞组件，外侧缸孔安装有活塞杠杆机构；主轴一端螺纹安装在缸体中心，主轴另一端与电机传动连接；配流盘上开设有内外双排配流窗口；且配流盘通过浮动衬板与内外双排缸孔相连接；柱塞组件通过滑靴环形挡圈与活塞杠杆机构配合连接。本发明改善了现有能量回收装置集成度低、摩擦副数量较多、盐/海水存在掺混和能量回收方式复杂等不足；具有集成度高、占地空间小，结构简洁、摩擦副数量少能量回收方式直接、能量回收效率高的优点。

技术领域

本发明涉及流体传动与控制和海水淡化技术领域，特别是涉及一 种耦合活塞杠杆机构的高压泵及能量回收一体化装置。

背景技术

随着淡水资源稀缺的问题日益突出，如何利用现有资源生产丰 富的淡水已成为全世界关注的重点。海水淡化技术能够从海水/苦咸 水中提取淡水，已经成为全球范围内缓解淡水资源紧张形势的有效途 径。在二十余种海水淡化技术中，反渗透膜法是目前应用最为广泛的 技术之一。反渗透膜法通常又称为超过滤法，是一种膜分离淡化法， 利用只允许溶剂通过、不允许溶质通过的半透膜过滤海水中的盐分， 具有低成本、低能耗和高产水质量等优点。

由于反渗透海水淡化技术需要较高的操作压力，使得系统的整体 能耗较大。高压泵作为系统提供高压海水的元件，所提供的压力能有 50％以上都储存在经反渗透膜过滤后的高压浓盐水中，采用能量回收 技术来回收利用这部分压力能是降低系统能耗和提高运行效率的关 键举措。

按照工作原理可将能量回收装置分为液力透平式、正位移式和液 压泵-马达式三种。液力透平式能量回收装置采用“压力能-机械能- 压力能”的能量转换方式，能量回收效率受限。正位移式能量回收装 置采用“压力能-压力能”直接转换方式，能够实现高压浓盐水和低 压海水之间的能量传递，能量回收效率最高可达96％，已逐渐占据市 场主流地位，但无法避免地存在浓盐水和海水发生掺混的技术缺陷。 此外，正位移式能量回收装置增压的海水不能达到反渗透海水淡化系 统的工作压力，因此通常需要为其额外配备一台二次增压泵，这就导 致海水淡化系统的原始能耗增加、集成度降低。液压泵-马达式能量 回收装置是近年在小型化和集成化海水淡化系统需求下出现的新产 品，通过液压马达将压力能转换成机械能从而补偿电机的输出功率， 达到能量回收的目的。泵-马达结构虽然不存在浓盐水/海水掺混的问 题，但其结构较为复杂、摩擦副数量多，这导致泄漏量大、能量损耗 多、耐污染性能差等问题。

目前所公开的泵-马达式能量回收装置的专利中(‘CN 107829896 A’；‘CN201911366991.4’)通过不同的结构组成方式将柱塞式增压泵 与柱塞式马达集成并采用了相同的工作原理，即将高压浓盐水的压力 能转换为转矩提供给增压泵以降低电机的输入功率。其中增压泵为反 渗透系统提供压力能，柱塞马达回收高压浓盐水能量，从而实现增压 和能量回收一体式功能。但这些装置都包含了传统的斜盘式柱塞增压 泵与马达中的多个关键摩擦副，其造成的泄漏与能量损失会对整个装 置能量回收效率与工作寿命带来局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种耦合活塞杠杆机构的高压泵及能量回 收一体化装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够改善现有能量 回收装置集成度低、摩擦副数量较多、盐/海水存在掺混和能量回收 方式复杂等不足，具有良好的应用前景。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种耦合 活塞杠杆机构的高压泵及能量回收一体化装置，包括缸体，所述缸体 内开设有内外双排缸孔，每一所述缸孔，每一所述缸孔内均安装有一 内柱塞套或外柱塞套；内侧所述缸孔安装有柱塞组件，外侧所述缸孔 安装有活塞杠杆机构；

主轴，所述主轴一端螺纹安装在所述缸体中心，主轴另一端与电 机传动连接；

配流盘，所述配流盘上开设有内外双排配流窗口；内外双侧所述 配流窗口分别与所述柱塞组件及活塞杠杆机构位置对应；

且所述配流盘通过浮动衬板与所述内外双排所述缸孔相连接；