专利摘要

本发明公开了一种滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器，转子将内腔分割成流体A腔室和流体B腔室两个腔室，流体A侧和流体B侧的缸体型线相互对称、且均由密封段I、进流段、中间段、出流段和密封段II依次连接而成，缸体型线和滑片数量匹配设计，滑片数量与缸体型线中间段所跨角度的乘积为2π，可减少相邻两个滑片之间的容腔因空间增大导致液体迅速降压所产生的能量损失，避免因液体被压缩所导致的设备无法稳定运转或破坏设备正常结构，保障设备的稳定高效运行，其结构简单易实现，可操作性强。

权利要求

1.一种滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器，其特征在于：包括缸体(9)、转子(8)和滑片(3)，转子(8)置于缸体(9)的内腔中，转子(8)采用圆形型线，缸体(9)采用类椭圆型线，转子(8)将内腔分割成流体A腔室(7)和流体B腔室(4)两个腔室，转子(8)上沿径向开有滑槽(2)，滑槽(2)内设置有滑片(3)，流体A侧和流体B侧的缸体型线(16)相互对称、且均由密封段I(11)、进流段(12)、中间段(13)、出流段(14)和密封段II(15)依次连接而成，滑片数与中间段(13)所跨角度的乘积为2π；流体A侧的进流段(12)和出流段(14)分别与流体A高压进口(10)和流体A低压出口(6)相连通，流体B侧的进流段(12)和出流段(14)分别与流体B低压进口(5)和流体B高压出口(1)相连通；缸体型线(16)的密封段I(11)和密封段II(15)型线相同，进流段(12)和出流段(14)型线相同，缸体型线(16)三阶连续，光滑过渡，在密封段I(11)和密封段II(15)处，转子(8)与缸体(9)内壁间设有微小间隙；

缸体型线(16)的极径函数ρ(φ)为：

其中，为方位角变量；θ0、θ1、θ2和θ3为方位角；R1为缸体型线(16)短半径；R2为缸体型线(16)长半径；a0～a15为上述方程组的待求方程系数，满足如下条件：

ρ1为密封段I(11)的极径函数，ρ2为进流段(12)的极径函数，ρ3为中间段(13)的极径函数，ρ4为出流段(14)的极径函数，ρ5为密封段II(15)的极径函数。

2.如权利要求1所述的滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器，其特征在于：缸体型线(16)的密封段I(11)和密封段II(15)为圆形型线。

3.如权利要求1所述的滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器，其特征在于：缸体型线(16)的进流段(12)和出流段(14)为七次多项式曲线。

4.如权利要求1所述的滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器，其特征在于：缸体型线(16)的中间段(13)为简谐型线。

说明书

【技术领域】

本发明属于余压回收技术领域，涉及一种滑片式压力能交换器，具体涉及一种滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器。

【背景技术】

能源化工系统中存在大量可回收余压的高压流体，其压力能可通过压力能交换器传递给待增压的低压流体，实现余压能的回收再利用，显著降低工业系统的能耗和成本，有效解决余压能的浪费问题。

现有的如中国专利CN102865259A公开了一种压力交换器，该压力交换器采用高压流体直接接触并增压低压流体，以高、低压水流的切向冲击力作为转子转动的动力，通过转子和端盖的间隙配合控制泄漏。该装置单机处理量小，结构较为复杂，加工和安装精度要求高，存在较大的流体间掺混现象。

现有的如美国专利US745702公开了一种能量回收装置，由定子、转子、滑片组成，通过该装置实现一股流体增压另一股流体的过程。但单一的缸体型线使缸体与转子在缸体最小向径处为线接触(考虑缸体宽度)，泄漏难以控制，导致容积效率不高。同时，相邻两个滑片之间的容腔在经过长径处时体积先增大后减小，当空间增大时，容腔内液体迅速降压，甚至产生空化现象，导致流体能量的损失；当空间减小时，因液体为近似不可压缩性流体，会影响设备的稳定运转或破坏设备正常结构。

【发明内容】

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种结构设计合理、可操作性强的滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器，有效减小压力能传递过程中的能量损失，保障设备的稳定高效运行。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器，包括缸体、转子和滑片，转子置于缸体的内腔中，转子采用圆形型线，缸体采用类椭圆型线，转子将内腔分割成流体A腔室和流体B腔室两个腔室，转子上沿径向开有滑槽，滑槽内设置有滑片，流体A侧和流体B侧的缸体型线相互对称、且均由密封段I、进流段、中间段、出流段和密封段II依次连接而成，滑片数与中间段所跨角度的乘积为2π；流体A侧的进流段和出流段分别与流体A高压进口和流体A低压出口相连通，流体B侧的进流段和出流段分别与流体B低压进口和流体B高压出口相连通。

进一步，缸体型线的密封段I和密封段II型线相同，进流段和出流段型线相同，缸体型线三阶连续，光滑过渡。

进一步，缸体型线的密封段I和密封段II为圆形型线。

进一步，缸体型线的进流段和出流段为七次多项式曲线。

进一步，缸体型线的中间段为简谐型线。

进一步，在密封段I和密封段II处，转子与缸体内壁间设有微小间隙。

进一步，缸体型线的极径函数 为：

其中， 为方位角变量；θ0、θ1、θ2和θ3为方位角；R1为缸体型线短半径；R2为缸体型线长半径；a0～a15为上述方程组的待求方程系数，满足如下条件：

ρ1为密封段I函数，ρ2为进流段函数，ρ3为中间段函数，ρ4为出流段函数，ρ5为密封段II函数。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器，转子将内腔分割成流体A腔室和流体B腔室两个腔室，流体A侧和流体B侧的缸体型线相互对称、且均由密封段I、进流段、中间段、出流段和密封段II依次连接而成，缸体型线和滑片数量匹配设计，滑片数量与缸体型线中间段所跨角度的乘积为2π，可减少相邻两个滑片之间的容腔因空间增大导致液体迅速降压所产生的能量损失，避免因液体被压缩所导致的设备无法稳定运转或破坏设备正常结构。对缸体内腔型线与滑片数量进行结构上的匹配优化设计，以保障设备的稳定高效运行，其结构简单易实现，可操作性强。

进一步，缸体型线的密封段I和密封段II型线相同，进流段和出流段型线相同，缸体型线三阶连续，型线过渡光滑，使滑片滑动时受力状况良好，降低滑片滑动时的突变力，减小滑片在运行中的运动冲击和运动噪声。

进一步，在密封段I和密封段II处，转子与缸体内壁间设置微小间隙，该设计有利于控制间隙量，延长两股流体间的泄漏通道长度，有效抑制两股流体间的掺混过程。

【附图说明】

图1-1为本发明的滑片与型线匹配设计的三滑片式压力能交换器径向剖面图；

图1-2为本发明的滑片与型线匹配设计的四滑片式压力能交换器径向剖面图；

图2为本发明的滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器的缸体型线示意图；

其中，1为流体B高压出口；2为滑槽；3为滑片；4为流体B腔室；5为流体B低压进口；6为流体A低压出口；7为流体A腔室；8为转子；9为缸体；10为流体A高压进口；11为密封段I；12为进流段；13为中间段；14为出流段；15为密封段II；16为缸体型线。

【具体实施方式】

下面将结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都应属于本发明保护的范围。

参见图1-1和图1-2，本发明的滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器，包括缸体9、转子8和滑片3，转子8置于缸体9的内腔中，转子8采用圆形型线，缸体9采用类椭圆型线，转子8将内腔分割成流体A腔室7和流体B腔室4，转子8上沿径向开有滑槽2，滑槽2内设置有滑片3。

参见图2，流体A侧和流体B侧的缸体型线16相互对称，均由密封段I11、进流段12、中间段13、出流段14和密封段II15依次连接而成。流体A侧的进流段12和出流段14分别与流体A高压进口10和流体A低压出口6相连通，流体B侧的进流段12和出流段14分别与流体B低压进口5和流体B高压出口1相连通。

缸体型线16与滑片3数量进行匹配设计，缸体型线16的中间段13所跨角度与滑片3数量的乘积为2π。该结构布置的理由如下：当腔室的中间段13没有滑片3时，如双滑片式结构滑片3位于两端密封段时，高压侧和低压侧在腔室内直接导通，流体类似“短路”直接从高压侧流向低压侧。此时，在流体A腔室，高压流体A由于直接导通没有实现压力能的输出。在流体B腔室，流体B发生逆向流动。当流体A侧或流体B侧的中间段13同时存在两个或两个以上滑片3时，相邻两个滑片3之间的容腔在经过长径处时，体积先增大后减小。容腔内液体的压力先随空间的增大而迅速降压，甚至产生空化现象，导致流体能量的损失。当空间减小时，因液体为近似不可压缩性流体，会影响设备的稳定运转或破坏设备正常结构。三滑片式结构相邻两个滑片3之间的夹角为π/3，可以设计腔室中间段13所跨方位角的角度约为π/3，流体A侧和流体B侧的中间段13内均始终有且只有一个滑片3。三滑片3以上的结构，会出现中间段13内同时存在不止一个滑片3的情况。类似的，当中间段13所跨角度为π/4时，滑片3的合理数量为4个，以此类推，合理的滑片3数量应满足的条件为：滑片3数量与中间段13所跨角度的乘积为π/4。参见图1-1，中间段13所跨角度为π/3，滑片3数量设计为3个；参见图1-2，中间段13所跨角度为π/4，滑片3数量设计为4个。该结构布置，可有效减小压力能传递过程中的能量损失，保障设备的稳定高效运行。

缸体型线16的密封段I11和密封段II15为圆形型线，进流段12和出流段14为七次多项式曲线，中间段13为简谐型线，可保证缸体型线16三阶连续，缸体型线16过渡光滑，使滑片3滑动时受力状况良好，降低滑片3滑动时的突变力，减小滑片3在运行中的运动冲击和运动噪声。

在密封段I11和密封段II15处，转子8与缸体9间设置微小间隙。密封段的设置有利于控制间隙量，延长两股流体间的的泄漏通道长度，有效抑制掺混过程。

缸体型线16的极径函数 为：

其中， 为方位角变量；θ0、θ1、θ2和θ3为方位角；R1为缸体型线16短半径；R2为缸体型线16长半径；a0～a15为上述方程组的待求方程系数，满足如下条件：

特殊的，R1＝0.0700m，R2＝0.0850mm，θ0＝5°，θ1＝30°，θ2＝150°，θ3＝175°，有：

此时，所述缸体型线16的极径函数 为：

本发明所述的滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器的工作原理为：

流体A侧高压流体蕴含的压力能推动滑片3带动转子8转动，转子8转动带动流体B侧滑片3，推动流体B腔室4内的流体进入高压管道，如此将高压流体A的压力能传递给低压流体B，通过滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器，实现高压流体A增压低压流体B的过程。

需要说明的是，本发明公开的滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器，缸体型线由密封段I11、进流段12、中间段13、出流段14和密封段II15依次连接而成，进流段12和出流段14处的型线为七次曲线，可保证缸体型线16的三阶连续。类似的，当进流段12和出流段14处的型线为九次曲线时，可实现缸体型线16的四阶连续；当进流段12和出流段14处的型线为十一次曲线时，可实现缸体型线16的五阶连续等等。进流段12和出流段14处的型线曲线次数越高，可实现型线更高阶次连续，改善滑片3运动过程中的受力状况，更大程度地减小滑片3在运行中的运动冲击和运动噪声。

综上所述，本发明公开的滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器，缸体型线16和滑片3数量匹配设计，滑片3数量与缸体型线16的中间段13所跨角度的乘积为2π，可减少相邻两个滑片3之间的容腔因空间增大导致液体迅速降压所产生的能量损失，避免因液体被压缩所导致的设备无法稳定运转或破坏设备正常结构。同时，在密封段I11和密封段II15处，转子8与缸体9内壁间设置微小间隙，该设计有利于控制间隙量，延长两股流体间的的泄漏通道长度，有效抑制掺混过程。所述缸体型线16高阶连续，型线过渡光滑，使滑片3滑动时受力状况良好，降低滑片3滑动时的突变力，减小滑片3在运行中的运动冲击和运动噪声。本发明对缸体型线16与滑片3数量进行结构上的匹配设计，以保障设备的稳定高效运行，其结构简单易实现，可操作性强。

以上所述是本发明的优选实施方式，通过上述说明内容，本技术领域的相关工作人员可以在不偏离本发明技术原理的前提下，进行多样的改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

一种滑片与型线匹配设计的滑片式压力能交换器专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。