本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)備的能量回收領(lǐng)域，具體涉及一種多腔室活-柱塞液壓缸能量回收裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，節(jié)能減排越來(lái)越受到人們的重視，如何減少資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)能量的回收，是當(dāng)前人們研究的熱點(diǎn)問題。我國(guó)目前是淡水資源人均占有率較低的國(guó)家之一，淡水資源分布不均，特別是沿海城市淡水資源極度匱乏。海水淡化是目前解決淡水資源匱乏問題的有效辦法之一，其中反滲透海水淡化技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的主流技術(shù)。該技術(shù)中的能量回收是降低制水成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)且能量回收效率高、工作性能可靠的能量回收裝置是我國(guó)反滲透海水淡化技術(shù)急需解決的科學(xué)難題。

在反滲透海水淡化過程中，海水的滲透壓約為2.5MPa，一般操作壓力在5.8～8.0MPa之間，通過反滲透膜產(chǎn)生的濃鹽水壓力通常在5.5～6.0MPa之間，而這部分能量的直接廢棄將會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)較大的能量損失，按照40％的回收率計(jì)算，排放的濃鹽水中還蘊(yùn)含約60％的進(jìn)料水壓力能，如何回收這部分能量是能量回收裝置的關(guān)鍵技術(shù)問題。

目前的能量回收裝置還存在一些未能很好解決的技術(shù)問題：①壓力交換過程中易造成鹽水和海水的混合；②裝置的集成性差、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和管路連接復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種多腔室活-柱塞液壓缸能量回收裝置，解決了壓力交換過程中鹽水和海水的易混合問題，對(duì)海水淡化系統(tǒng)的關(guān)鍵元件進(jìn)行了集成化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的管路連接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)廢棄帶壓濃鹽水的能量回收，并減少了外力對(duì)進(jìn)料海水的加壓作用，起到了節(jié)能的效果，在獲得了較高的能量回收效率的同時(shí)，大大降低了海水淡化的成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案：

一種多腔室活-柱塞液壓缸能量回收裝置由大缸筒左端蓋，第一單向閥，螺栓組，第二單向閥，小缸筒左端蓋，第三單向閥，小缸筒，螺栓螺母組，第四單向閥，大缸筒，活塞，錐銷，大缸筒右端蓋，第一液控單向閥，活-柱塞桿，第二液控單向閥構(gòu)成。采用柱塞缸與活塞缸的組合式液壓缸結(jié)構(gòu)，活-柱塞桿與小缸筒內(nèi)壁配合，活-柱塞桿相當(dāng)于柱塞缸中的柱塞，與小缸筒構(gòu)成的腔室定義為柱塞腔，活塞與大缸筒內(nèi)壁配合，構(gòu)成活塞腔，將靠近柱塞腔一側(cè)的活塞腔室定義為海水增壓腔，另一側(cè)的活塞腔室定義為能量回收腔。第一單向閥、第二單向閥、第三單向閥、第四單向閥、第一液控單向閥、第二液控單向閥分別安裝在裝置中的相應(yīng)閥孔內(nèi)。

作用在活-柱塞桿上的外力F2帶動(dòng)整個(gè)活-柱塞桿及固定在活-柱塞桿上的活塞向大缸筒右端蓋側(cè)移動(dòng)，進(jìn)料海水一方面通過第一單向閥吸入海水增壓腔，另一方面通過第二單向閥吸入柱塞腔，同時(shí)第二液控單向閥在控制流體的作用下閥口開啟，使廢棄濃鹽水從能量回收腔排出缸筒。

作用在活-柱塞桿上的外力F1帶動(dòng)整個(gè)活-柱塞桿及固定在活-柱塞桿上的活塞向大缸筒左端蓋側(cè)移動(dòng)，第一液控單向閥在控制流體的作用下閥口開啟，使經(jīng)過反滲透膜裝置排出的高壓濃鹽水進(jìn)入能量回收腔，在高壓濃鹽水的壓力和外力F1的共同作用下推動(dòng)活塞及活-柱塞桿向大缸筒左端蓋側(cè)移動(dòng)，對(duì)進(jìn)料海水進(jìn)行加壓，加壓之后的高壓海水一方面通過第三單向閥從柱塞腔進(jìn)入反滲透膜裝置入口，另一方面通過第四單向閥從海水增壓腔進(jìn)入反滲透膜裝置入口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，集成度高，運(yùn)行可靠；

2、整體采用柱塞缸與活塞缸的組合式液壓缸結(jié)構(gòu)，活-柱塞桿與小缸筒以及小缸筒左端蓋構(gòu)成的柱塞腔相當(dāng)于多腔室液壓缸的加壓腔，具有高壓海水泵的加壓功能；

3、具有高壓柱塞加壓腔和海水增壓腔兩個(gè)壓力級(jí)密閉腔室，可實(shí)現(xiàn)對(duì)兩腔排出流體的壓力、流量的單獨(dú)控制；

4、通過施加在液壓缸上的外力和廢棄鹽水中的剩余壓力共同作用，向低壓海水提供使其加壓的壓力能，充分利用廢棄鹽水的壓力，提高系統(tǒng)能量回收效率；

5、可廣泛應(yīng)用于介質(zhì)為污水、海水和液壓油類等各種流體的加壓和能量回收，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為多腔室活-柱塞液壓缸能量回收裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、大缸筒左端蓋，2、第一單向閥，3、螺栓組，4、第二單向閥，5、小缸筒左端蓋，6、第三單向閥，7、小缸筒，8、螺栓螺母組，9、第四單向閥，10、大缸筒，11、活塞，12、錐銷，13、大缸筒右端蓋，14、第一液控單向閥，15、活-柱塞桿，16、第二液控單向閥；

圖2為多腔室活-柱塞液壓缸能量回收裝置中第一單向閥2結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：21、閥芯，22、復(fù)位彈簧，23、徑向小孔，24、螺塞；

圖3為多腔室活-柱塞液壓缸能量回收裝置中第二單向閥4結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：41、閥芯，42、復(fù)位彈簧，43、徑向小孔，44、螺塞；

圖4為多腔室活-柱塞液壓缸能量回收裝置中第三單向閥6結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：61、彈簧卡箍，62、擋板，63、復(fù)位彈簧，64、徑向小孔，65、閥芯；

圖5為多腔室活-柱塞液壓缸能量回收裝置中第四單向閥9結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：91、彈簧卡箍，92、擋板，93、復(fù)位彈簧，94、徑向小孔，95、閥芯；

圖6為多腔室活-柱塞液壓缸能量回收裝置中第一液控單向閥14結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：141、彈簧卡箍，142、擋板，143、閥芯，144、復(fù)位彈簧，145、徑向小孔，146、控制活塞；

圖7為多腔室活-柱塞液壓缸能量回收裝置中第一液控單向閥16結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：161、控制活塞，162、閥芯，163、復(fù)位彈簧，164、徑向小孔，165、螺塞；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明：

如圖1所示，多腔室活-柱塞液壓缸能量回收裝置，包括：1、大缸筒左端蓋，2、第一單向閥，3、螺栓組，4、第二單向閥，5、小缸筒左端蓋，6、第三單向閥，7、小缸筒，8、螺栓螺母組，9、第四單向閥，10、大缸筒，11、活塞，12、錐銷，13、大缸筒右端蓋，14、第一液控單向閥，15、活-柱塞桿，16、第二液控單向閥；小缸筒左端蓋5、小缸筒7通過M個(gè)螺栓組3固定在一起；大缸筒左端蓋1、小缸筒7、大缸筒10和大缸筒右端蓋13通過N個(gè)螺栓螺母組8固定在一起。

活-柱塞桿15與活塞11通過錐銷12固定在一起，活塞11與大缸筒10緊密配合，大缸筒左端蓋1、小缸筒7、和活塞11構(gòu)成密閉容腔海水增壓腔51，大缸筒10、活塞11和大缸筒右端蓋13構(gòu)成密閉容腔能量回收腔52；活-柱塞桿15與小缸筒7內(nèi)壁緊密配合，小缸筒左端蓋5、小缸筒7和活-柱塞桿15構(gòu)成密閉容腔柱塞腔31；活-柱塞桿15外伸于大缸筒右端蓋13一端連接原動(dòng)機(jī)，提供本實(shí)用新型所需外力F1和F2。

第一單向閥2與第四單向閥9分別安裝在大缸筒左端蓋1相對(duì)應(yīng)的閥孔內(nèi)，第二單向閥4與第三單向閥6分別安裝在小缸筒左端蓋5相對(duì)應(yīng)的閥孔內(nèi)，第一液控單向閥14與第二液控單向閥16分別安裝在大缸筒右端蓋13相對(duì)應(yīng)的閥孔內(nèi)。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的控制，如圖2所示，大缸筒左端蓋1內(nèi)設(shè)置有流體通道A、B和閥孔，閥孔內(nèi)安裝閥芯21，閥芯21內(nèi)安裝復(fù)位彈簧22，閥芯21上均勻分布若干個(gè)徑向小孔23，螺塞24通過螺紋連接固定在大缸筒左端蓋1上并壓縮復(fù)位彈簧22使其將閥芯21壓緊在大缸筒左端蓋1上，工作時(shí)，海水通過流體通道A頂開閥芯21流向流體通道B。

如圖3所示，小缸筒左端蓋5內(nèi)設(shè)置有流體通道E、F和閥孔，閥孔內(nèi)安裝閥芯41，閥芯41內(nèi)安裝復(fù)位彈簧42，閥芯41上均勻分布若干個(gè)徑向小孔43，螺塞44通過螺紋連接固定在小缸筒左端蓋5上并壓縮復(fù)位彈簧42使其將閥芯41壓緊在小缸筒左端蓋5上，工作時(shí)，海水通過流體通道E頂開閥芯41流向流體通道F。

如圖4所示，小缸筒左端蓋5內(nèi)設(shè)置有流體通道G、H和閥孔，閥孔內(nèi)安裝閥芯65，閥芯65內(nèi)安裝復(fù)位彈簧63，閥芯65上均勻分布若干個(gè)徑向小孔64，彈簧卡箍61將擋板62固定在小缸筒左端蓋5上，擋板62壓縮復(fù)位彈簧63使其將閥芯65壓緊在小缸筒左端蓋5上，工作時(shí)，海水通過流體通道G頂開閥芯65流向流體通道H。

如圖5所示，大缸筒左端蓋1內(nèi)設(shè)置有流體通道C、D和閥孔，閥孔內(nèi)安裝閥芯95，閥芯95內(nèi)安裝復(fù)位彈簧93，閥芯95上均勻分布若干個(gè)徑向小孔94，彈簧卡箍91將擋板92固定在小缸筒左端蓋5上，擋板92壓縮復(fù)位彈簧93使其將閥芯95壓緊在小缸筒左端蓋5上，工作時(shí)，海水通過流體通道C頂開閥芯95流向流體通道D。

如圖6所示，大缸筒右端蓋13內(nèi)設(shè)置有流體通道J、K、L和閥孔，閥孔內(nèi)安裝閥芯143，閥芯143內(nèi)安裝復(fù)位彈簧144，閥芯143上均勻分布若干個(gè)徑向小孔145，彈簧卡箍141將擋板142固定在大缸筒右端蓋13上，控制活塞146固定在閥芯143上，工作時(shí)，控制流體通過流體通道K作用在控制活塞146上頂開閥芯143使高壓鹽水通過流體通道J流向流體通道L。

如圖7所示，大缸筒右端蓋13內(nèi)設(shè)置有流體通道M、N、P和閥孔，閥孔內(nèi)安裝閥芯162，閥芯162內(nèi)安裝復(fù)位彈簧163，閥芯162上均勻分布若干個(gè)徑向小孔164，螺塞165通過螺紋連接固定在大缸筒右端蓋13上并壓縮復(fù)位彈簧163使其將閥芯162壓緊在大缸筒右端蓋13上，控制活塞161固定在閥芯162上，工作時(shí)，控制流體通過流體通道P作用在控制活塞161上頂開閥芯162使廢棄鹽水通過流體通道M流向流體通道N。

為實(shí)現(xiàn)能量回收，如圖1所示，活-柱塞桿15在外力F2作用下帶動(dòng)整個(gè)活-柱塞桿15及固定在活-柱塞桿15上的活塞11向大缸筒右端蓋13側(cè)移動(dòng)，海水增壓腔51和柱塞腔31產(chǎn)生負(fù)壓，進(jìn)料海水一方面通過第一單向閥2的A、B流體通道被吸入海水增壓腔51，另一方面通過第二單向閥4的E、F流體通道被吸入柱塞腔31，同時(shí)第二液控單向閥16的P流體通道通入具有一定壓力的控制流體，在控制流體的作用下閥口開啟，使廢棄濃鹽水從能量回收腔52排出大缸筒10。

活-柱塞桿15在外力F1作用下帶動(dòng)整個(gè)活-柱塞桿15及固定在活-柱塞桿15上的活塞11向大缸筒左端蓋1側(cè)移動(dòng)，海水增壓腔51和柱塞腔31壓力升高，第一液控單向閥14的K流體通道通入具有一定壓力的控制流體，在控制流體的作用下閥口開啟，使經(jīng)過反滲透膜裝置排出的高壓濃鹽水進(jìn)入能量回收腔52，在高壓濃鹽水的壓力和外力F1的共同作用下推動(dòng)活塞11及活-柱塞桿15向大缸筒左端蓋1側(cè)移動(dòng)，對(duì)進(jìn)料海水進(jìn)行加壓，加壓之后的高壓海水一方面通過第三單向閥6的G、H流體通道從柱塞腔31進(jìn)入反滲透膜裝置入口，另一方面通過第四單向閥9的C、D流體通道從海水增壓腔51進(jìn)入反滲透膜裝置入口，從而實(shí)現(xiàn)能量回收。