申请日2016.08.20
公开(公告)日2016.11.30
IPC分类号C02F9/02; B01D61/06; F04D29/62; F04D29/22; F04D29/043; F04D29/049; F04D29/02; C02F103/08
摘要
本发明属于海水淡化专用装置，铝合金盘式推力电机卡箍接头海水处理装置，作为改进：增压卡箍接头包括蜗壳出口卡箍头、转换高压卡箍头、成对增压卡箍螺栓螺母组以及增压卡箍上半瓦和增压卡箍下半瓦，蜗壳出口卡箍头端头有蜗壳出口卡箍密封面;低压提升泵进口与低压吸管之间串联有垂直卡箍恒向流器，高压补充泵进口与补水吸管之间串联有水平卡箍恒向流器，卡箍压力交换提升机泵由压力提升卡箍泵部分和卡箍压力交换机部分所组成，压力提升卡箍泵由盘式推力轴承电机驱动;本发明采用卡箍接结构拆装、维护方便，特别是增设卡箍压力交换提升机泵，压力提升卡箍泵部分上的增压泵吸口与卡箍压力交换机部分上的增压中心排孔直接对准，结构紧凑。
摘要附图
权利要求书
1.铝合金盘式推力电机卡箍接头海水处理装置，包括海水预处理池(703)、低压吸管(711)、低压提升泵(722)、补水吸管(712)、高压补充泵(714)、管路三通(769)、反渗透膜(720)以及卡箍压力交换提升机泵，反渗透膜(720)两侧分别为膜进水腔(718)和膜出水腔(728)，卡箍压力交换提升机泵上有增压卡箍接头(743)、卸压卡箍接头(746)、低压卡箍接头(747)和蓄压卡箍接头(749)，蓄压卡箍接头(749)与膜进水腔(718)之间由膜回流管(727)连接，膜出水腔(728)连接着淡化水出管(729)，膜进水腔(718)与管路三通(769)右口之间由高压海水进管(719)连接，增压卡箍接头(743)与管路三通(769)下口之间由转换高压管(717)连接，补充高压管(716)两端分别与管路三通(769)左口以及水平卡箍恒向流器(713)出口密闭连接，高压补充泵(714)串联在补充高压管(716)上;低压管路(723)两端分别与低压卡箍接头(747)以及垂直卡箍恒向流器(724)出口密闭连接，低压提升泵(722)串联在低压管路(723)上，卸压卡箍接头(746)连接着排泄管路(726);其特征是：
所述的增压卡箍接头(743)包括蜗壳出口卡箍头(764)、转换高压卡箍头(767)、成对增压卡箍螺栓螺母组(766)以及增压卡箍上半瓦(761)和增压卡箍下半瓦(762) ，蜗壳出口卡箍头(764)端头有蜗壳出口卡箍密封面(794)，转换高压卡箍头(767)端头有转换高压卡密封面(791)，增压卡箍上半瓦(761)和增压卡箍下半瓦(762)同时位于蜗壳出口卡箍头(764)和转换高压卡箍头(767)上，借助于成对增压卡箍螺栓螺母组(766)对增压卡箍上半瓦(761)和增压卡箍下半瓦(762)同步紧固，使得蜗壳出口卡箍密封面(794)与转换高压卡密封面(791)紧贴在一起构成密封;
所述的低压提升泵(722)进口与所述的低压吸管(711)之间串联有垂直卡箍恒向流器(724)，所述的高压补充泵(714)进口与所述的补水吸管(712)之间串联有水平卡箍恒向流器(713)，所述的卡箍压力交换提升机泵由压力提升卡箍泵部分和卡箍压力交换机部分所组成，压力提升卡箍泵由盘式推力轴承电机(710)驱动;
所述的卡箍压力交换机部分包括交换器转子(740)、交换器外筒(779)以及预处理水端盖(745)和截留水端盖(754)，交换器转子(740)上有转子两端面(924)和转子外圆(821)，转子外圆(821)与交换器外筒(779)内圆之间为可旋转滑动配合，交换器转子(740)上有圆周环状布置的压力交换通道A-M以及转子中心通孔(825);
所述的压力提升卡箍泵部分包括卡箍增压泵体(730)和增压泵叶轮(770)，且与所述的盘式推力轴承电机(710)组成一体，卡箍增压泵体(730)内腔上有蜗壳卡箍出口(744)，卡箍增压泵体(730)径向外廓上有所述的增压卡箍接头(743)，卡箍增压泵体(730)前端面分别有增压泵吸口(731)和整体固定螺孔(772)，增压法兰盘(773)上有通孔与整体固定螺孔(772)相对应，紧固螺钉穿越增压法兰盘(773)上的通孔与整体固定螺孔(772)配合，将所述的增压中心排孔(732)对准增压泵吸口(731);
电机前盖板(220)固定在电机固定螺孔(204)上，电机前盖板(220)上固定有前盖空心轴(280)，前盖空心轴(280)上有空心轴台阶孔(284)和外轴承支撑圆(289)，空心轴台阶孔(284)与转轴外伸段(246)之间有机封组件(248);
增压泵叶轮(770)上有叶轮轴承毂(290)，前盖空心轴(280)穿越电机轴伸入孔(285)位于卡箍增压泵体(730)蜗壳内，外轴承支撑圆(289)上配合有无内圈轴承(260)，无内圈轴承(260)支撑着叶轮轴承毂(290)，转轴外伸段(246)穿越空心轴台阶孔(284)，转轴外伸段(246)将扭矩传递给增压泵叶轮(770);
所述的外轴承支撑圆(289)表面有一层厚度为0.61-0.63毫米的铝合金硬质耐磨涂层;铝合金硬质耐磨涂层的材料由如下重量百分比的元素组成：Al: 11-13%、Mo: 3.7-3.9%、W:3.7-3.9%、Ni:2.6-2.8%、Cr: 2.5-2.7%、Nb: 2.4-2.6%、C:1.1-1.3%，余量为Fe及不可避免的杂质;所述杂质的重量百分比含量为：P少于0.08%、Sn少于0.07%、 Si少于0.21%、 Mn少于0.028%、 S少于0.012%、 P少于0.018%;铝合金硬质耐磨涂层的材料主要性能参数为：洛氏硬度HRC值为60-62;
所述的无内圈轴承(260)整体材质为氧化锆陶瓷，以ZrO2 (二氧化锆) 复合材料为基料，配以矿化剂MgO(氧化镁)、BaCO3(碳酸钡)及结合粘土组成，并且其各组分的重量百分比含量为ZrO2:92.5-92.7; MgO:2.22-2.24%; BaCO3:2.84-2.86%，其余为结合粘土。
2.根据权利要求1所述的铝合金盘式推力电机卡箍接头海水处理装置，其特征是：所述的盘式推力轴承电机(710)包括定子(251)、转子(252)、电机转轴(240)、电机外壳(210)、电机前盖板(220)以及后端盖(230)，电机外壳(210)外壁上有引线窗口(250)，电缆线穿越引线窗口(250)并连接到外接控制电源;电机前盖板(220)和后端盖(230)分别固定连接在电机外壳(210)前后两端面上，定子(251)固定在电机前盖板(220)里侧面上，转子(252)固定在电机转轴(240)上，电机转轴(240)通过前轴承(225)和后轴承(235)分别支撑在电机前盖板(220)和后端盖(230)上;电机前盖板(220)还固定着推力轴承(265)一个端面，推力轴承(265)另一个端面紧贴着转子架(232)内孔的一侧外端面上;后端盖(230)上装有轴承后盖(233)，轴承后盖(233)通过螺钉固定在后端盖(230)上，轴承后盖(233)内端伸入后端盖(230)上的后盖轴承孔(234)并抵住后轴承(235);电机前盖板(220)固定有前盖空心轴(280)，前盖空心轴(280)通过螺钉固定在电机前盖板(220)上，前盖空心轴(280)上的空心轴调节台阶(882)内端伸入电机前盖板(220)上的前盖轴承孔(224)并抵住前轴承(225);前盖空心轴(280)外端与叶轮轴承毂(290)之间有一只无内圈轴承(260);
转子(252)装在转子架(232)上，转子架(232)内孔固定连接在电机转轴(240)上的最大直径处且有平键(214)传递扭矩转子架(232);电机前盖板(220)上有前盖螺钉(221)固定在电机外壳(210)前端面上，电机前盖板(220)中心线上分别有前盖轴承孔(224)和推轴承孔(226)，前盖轴承孔(224)位于外端且固定着前轴承(225)外圆，前轴承(225)内孔固定着电机转轴(240)的轴前轴承段(245);推轴承孔(226)位于内端且固定着推力轴承(265)一端面，推力轴承(265)另一端面与转子架(232)内孔外端面之间有调节垫圈(267)，定子(251)与转子(252)之间有2.5-2.7毫米的端面气隙(275);后端盖(230)上有后螺钉(231)固定在电机外壳(210)后端面上，后端盖(230)的后盖轴承孔(234)上固定着后轴承(235)外圆，后轴承(235)内孔固定着电机转轴(240)的轴后轴承段(243);轴后轴承段(243)与电机转轴(240)上的最大直径处之间有转轴挡肩(236)。
说明书
铝合金盘式推力电机卡箍接头海水处理装置
技术领域
本发明属于海水淡化专用装置，具体涉及反渗透海水淡化系统中增设压力交换提升机泵的铝合金盘式推力电机卡箍接头海水处理装置。
背景技术
随着科技进步，人口日益增多，人们向海洋开发的愿望也日趋强烈，海水淡化处理日趋普及，海水淡化的能耗成本受到特别关注。 早期海水淡化采用蒸馏法，如多级闪蒸技术，能耗在9.0kWh/m3，通常只建在能量价格很低的地区，如中东石油国，或有废热可利用的地区。20世纪70年代反渗透海水淡化技术投入应用，经过不断改进。从80年代初以前建成的多数反渗透海水淡化系统的过程能耗6.0kWh/m3，其最主要的改进是将处理后的高压盐水管的能量有效回收利用。
经反渗透海水淡化技术所获得的淡水纯度取决于渗透膜的致密度，致密度越高则获得的淡水纯度也越高，同时要求将参与渗透的海水提高到更高的压力。因此，能量回收效率成了降低海水淡化成本的关键。当今世界在海水淡化领域液体能量回收利用的压力交换器主要存在着一系列的机械运动件和电器切换机构，维修率较高最终影响生产成本。如：中国专利授权公告号 CN 101041484 B 带能量回收的反渗透海水淡化装置;中国专利授权公告号 CN 100341609 C 反渗透海水淡化能量回收装置多道压力切换器等。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种海水处理装置，配备有卡箍压力交换提升机泵，可使压力交换效率提高，系统结构更加紧凑，还省却了切换阀门等控制元件，最终达到大幅度减少投资和日常管理维护费用。采用以下技术方案：
铝合金盘式推力电机卡箍接头海水处理装置，包括海水预处理池、低压吸管、低压提升泵、补水吸管、高压补充泵、管路三通、反渗透膜以及卡箍压力交换提升机泵，反渗透膜两侧分别为膜进水腔和膜出水腔，卡箍压力交换提升机泵上有增压卡箍接头、卸压卡箍接头、低压卡箍接头和蓄压卡箍接头，蓄压卡箍接头与膜进水腔之间由膜回流管连接，膜出水腔连接着淡化水出管，膜进水腔与管路三通右口之间由高压海水进管连接，增压卡箍接头与管路三通下口之间由转换高压管连接，补充高压管两端分别与管路三通左口以及水平卡箍恒向流器出口密闭连接，高压补充泵串联在补充高压管上;低压管路两端分别与低压卡箍接头以及垂直卡箍恒向流器出口密闭连接，低压提升泵串联在低压管路上，卸压卡箍接头连接着排泄管路;作为改进：
所述的增压卡箍接头包括蜗壳出口卡箍头、转换高压卡箍头、成对增压卡箍螺栓螺母组以及增压卡箍上半瓦和增压卡箍下半瓦，蜗壳出口卡箍头端头有蜗壳出口卡箍密封面，转换高压卡箍头端头有转换高压卡密封面，增压卡箍上半瓦和增压卡箍下半瓦同时位于蜗壳出口卡箍头和转换高压卡箍头上，借助于成对增压卡箍螺栓螺母组对增压卡箍上半瓦和增压卡箍下半瓦同步紧固，使得蜗壳出口卡箍密封面与转换高压卡密封面紧贴在一起构成密封;
所述的低压提升泵进口与所述的低压吸管之间串联有垂直卡箍恒向流器，所述的高压补充泵进口与所述的补水吸管之间串联有水平卡箍恒向流器，所述的卡箍压力交换提升机泵由压力提升卡箍泵部分和卡箍压力交换机部分所组成，压力提升卡箍泵由盘式推力轴承电机驱动;
所述的卡箍压力交换机部分包括交换器转子、交换器外筒以及预处理水端盖和截留水端盖，交换器转子上有转子两端面和转子外圆，转子外圆与交换器外筒内圆之间为可旋转滑动配合，交换器转子上有圆周环状布置的压力交换通道A-M以及转子中心通孔;
所述的压力提升卡箍泵部分包括卡箍增压泵体和增压泵叶轮，且与所述的盘式推力轴承电机组成一体，卡箍增压泵体内腔上有蜗壳卡箍出口，卡箍增压泵体径向外廓上有所述的增压卡箍接头，卡箍增压泵体前端面分别有增压泵吸口和整体固定螺孔，增压法兰盘上有通孔与整体固定螺孔相对应，紧固螺钉穿越增压法兰盘上的通孔与整体固定螺孔配合，将所述的增压中心排孔对准增压泵吸口;
电机前盖板固定在电机固定螺孔上，电机前盖板上固定有前盖空心轴，前盖空心轴上有空心轴台阶孔和外轴承支撑圆，空心轴台阶孔与转轴外伸段之间有机封组件;
增压泵叶轮上有叶轮轴承毂，前盖空心轴穿越电机轴伸入孔位于卡箍增压泵体蜗壳内，外轴承支撑圆上配合有无内圈轴承，无内圈轴承支撑着叶轮轴承毂，转轴外伸段穿越空心轴台阶孔，转轴外伸段将扭矩传递给增压泵叶轮;
所述的外轴承支撑圆表面有一层厚度为0.61-0.63毫米的铝合金硬质耐磨涂层;铝合金硬质耐磨涂层的材料由如下重量百分比的元素组成：Al: 11-13%、Mo: 3.7-3.9%、W:3.7-3.9%、Ni:2.6-2.8%、Cr: 2.5-2.7%、Nb: 2.4-2.6%、C:1.1-1.3%，余量为Fe及不可避免的杂质;所述杂质的重量百分比含量为：P少于0.08%、Sn少于0.07%、 Si少于0.21%、 Mn少于0.028%、 S少于0.012%、 P少于0.018%;铝合金硬质耐磨涂层的材料主要性能参数为：洛氏硬度HRC值为60-62;
所述的无内圈轴承整体材质为氧化锆陶瓷，以ZrO2 (二氧化锆) 复合材料为基料，配以矿化剂MgO(氧化镁)、BaCO3(碳酸钡)及结合粘土组成，并且其各组分的重量百分比含量为ZrO2:92.5-92.7; MgO:2.22-2.24%; BaCO3:2.84-2.86%，其余为结合粘土。
作为进一步改进：所述的盘式推力轴承电机包括定子、转子、电机转轴、电机外壳、电机前盖板以及后端盖，电机外壳外壁上有引线窗口，电缆线穿越引线窗口并连接到外接控制电源;电机前盖板和后端盖分别固定连接在电机外壳前后两端面上，定子固定在电机前盖板里侧面上，转子固定在电机转轴上，电机转轴通过前轴承和后轴承分别支撑在电机前盖板和后端盖上;电机前盖板还固定着推力轴承一个端面，推力轴承另一个端面紧贴着转子架内孔的一侧外端面上;后端盖上装有轴承后盖，轴承后盖通过螺钉固定在后端盖上，轴承后盖内端伸入后端盖上的后盖轴承孔并抵住后轴承;电机前盖板固定有前盖空心轴，前盖空心轴通过螺钉固定在电机前盖板上，前盖空心轴上的空心轴调节台阶内端伸入电机前盖板上的前盖轴承孔并抵住前轴承;前盖空心轴外端与叶轮轴承毂之间有一只无内圈轴承;
转子装在转子架上，转子架内孔固定连接在电机转轴上的最大直径处且有平键传递扭矩转子架;电机前盖板上有前盖螺钉固定在电机外壳前端面上，电机前盖板中心线上分别有前盖轴承孔和推轴承孔，前盖轴承孔位于外端且固定着前轴承外圆，前轴承内孔固定着电机转轴的轴前轴承段;推轴承孔位于内端且固定着推力轴承一端面，推力轴承另一端面与转子架内孔外端面之间有调节垫圈，定子与转子之间有2.5-2.7毫米的端面气隙;后端盖上有后螺钉固定在电机外壳后端面上，后端盖的后盖轴承孔上固定着后轴承外圆，后轴承内孔固定着电机转轴的轴后轴承段;轴后轴承段与电机转轴上的最大直径处之间有转轴挡肩;
本发明的有益效果在于：
1、本发明采用卡箍接结构拆装、维护方便，特别是增设卡箍压力交换提升机泵，压力提升卡箍泵部分上的增压泵吸口与卡箍压力交换机部分上的增压中心排孔直接对准，不但结构紧凑，而且，增设卡箍压力交换提升机泵的反渗透膜海水淡化工程与没有卡箍压力交换提升机泵的反渗透膜海水淡化工程相比较，获取单位淡水的能耗降低30%左右。
2、增压泵叶轮上有叶轮台阶孔和叶轮花键孔，转轴外伸段外端有轴花键段，前盖空心轴穿越电机轴伸入孔位于卡箍增压泵体蜗壳内，外轴承支撑圆上配合有无内圈轴承，无内圈轴承支撑着叶轮轴承毂，转轴外伸段穿越空心轴台阶孔，轴花键段与叶轮花键孔相互啮合将转轴外伸段扭矩传递给增压泵叶轮;上述结构实现了电机转轴以及前轴承和后轴承只需承受纯扭矩，而花键啮合所产生的径向力完全被无内圈轴承所承受，仅仅作用在前盖空心轴上，完全避免了电机转轴上的转轴外伸段承受径向力，提高了盘式推力轴承电机使用寿命。
3、高压补充泵进口与补水吸管之间串联有水平卡箍恒向流器，这种特殊设置，确保补充高压管里的6兆帕(MPa)的高压海水不会产生反向逆流，操作安全可靠。水平卡箍恒向流器内的摆转阀芯具备摆转灵敏，环形流道口与圆形流道口之间有变形流道相连通这种特殊设置，使得水平卡箍恒向流器整体部件中没有类似弹簧等任何阻碍零件，就能实现恒向流动功能，彻底消除了因补水吸管上的管路附件故障影响本发明发生故障的隐患。
4、低压提升泵进口与低压吸管之间串联有垂直卡箍恒向流器，垂直卡箍恒向流器内的直立阀芯上设置阀芯空腔壁，使得直立阀芯悬浮在垂直卡箍恒向流器之内，直立阀芯整体悬浮结构使之具备开启、关闭敏捷;阀芯环状孔与阀芯圆状孔之间有两连筋支撑板相连通这种特殊设置，使得垂直卡箍恒向流器整体部件中没有类似弹簧等任何阻碍零件，就能实现恒向流动功能，彻底消除了因低压吸管上的管路附件故障影响本发明正常工作的隐患。
5、盘式推力轴承电机之中的电机前盖板还有一个固定着推力轴承的推轴承孔，推力轴承另一个端面紧贴着转子架内孔的一侧外端面上;推轴承孔位于内端且固定着推力轴承一个端面，推力轴承另一个端面与转子架内孔外端面之间有调节垫圈，定子与转子之间有2.6毫米的端面气隙。该技术的好处是：当定子绕组通入三相交变电流时产生旋转磁场，该磁场是沿轴向穿过气隙，并切割转子绕组，在转子绕组中感应电流而产生转矩，驱动转子旋转输出扭矩。
6、铝合金硬质耐磨涂层的外轴承支撑圆表面，组合氧化锆陶瓷的无内圈轴承，抗腐蚀性和耐磨性都比常规不锈钢材料要强20%以上。