反渗透海水淡化能量回收装置及其切换器

摘要

本发明提供反渗透海水淡化能量回收装置及其切换器，切换器包括：相互套接的外套缸体和内套缸体，两者之间形成相互隔离的两个外腔，内套缸体与两个外腔相对部位均设置格栅区，格栅区设有沿内套缸体的周向分布、且轴向延伸的条形孔，相邻的两个条形孔同侧的一端轴向具有设定距离；设置在内套缸体内、且其上设置有两个活塞的活塞杆；与活塞杆的一端相连以驱动其在内套缸体内移动的驱动器；位于两个外腔之间，且与内套缸体的内腔相通的高压进水管头；设置在两个外腔的两侧的两个低压排水管头；和设置在外套缸体上的两个水压缸接管头，每个水压缸接管头分别对应连通一个所述外腔。降低了海水淡化工作过程中海水对切换器的冲击，提高了进出水稳定性。

权利要求

1.反渗透海水淡化能量回收装置的切换器，其特征在于，包括：

相互套接的外套缸体和内套缸体，两者之间形成相互隔离的两个外腔，所述内套缸体与两个外腔相对的部位均设置格栅区，所述格栅区设有沿所述内套缸体的周向分布、且轴向延伸的条形孔，相邻的两个条形孔同侧的一端在所述内套缸体的轴向具有设定距离；

设置在所述内套缸体内、且其上设置有两个活塞的活塞杆；

与所述活塞杆的一端相连以驱动其在所述内套缸体内移动，进而实现活塞与与其对应的格栅区封堵配合的驱动器；

位于两个外腔之间、且与所述内套缸体的内腔相通的高压进水管头；

设置在两个外腔的两侧的两个低压排水管头；

设置在所述外套缸体上的两个水压缸接管头，每个所述水压缸接管头分别对应连通一个所述外腔，两个所述水压缸接管头均偏置于与其对应的所述格栅区，两个所述水压缸接管头的中心线间距为L1≥L2+D1+D3或者L1≤L2-D1-D3，活塞杆上两个活塞间距大于或者等于2L+D1+D2，每个活塞的行程为2L+D1，其中：L表示活塞的有效密封面长度，L1表示两个水压缸接管头的中心线的间距；L2表示两个格栅区整体覆盖宽度的中心线的间距；D1表示每个格栅区的覆盖宽度；D2表示高压进水管头的直径；D3表示水压缸接管头的直径。

2.根据权利要求1所述的反渗透海水淡化能量回收装置的切换器，其特征在于，所述内套缸体与两个外腔相对的格栅区的条形孔数量均为偶数，且相对分布的条形孔相对应的端部位于所述内套缸体的同一径向截面上，所述条形孔等距分布。

3.根据权利要求2所述的反渗透海水淡化能量回收装置的切换器，其特征在于，所述条形孔为腰型孔。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的反渗透海水淡化能量回收装置的切换器，其特征在于，所述活塞的密封长度大于所述格栅区在所述内套缸体上的覆盖宽度。

5.根据权利要求4所述的反渗透海水淡化能量回收装置的切换器，其特征在于，所述活塞杆依次穿过两个所述活塞并穿出所述内套缸体的端部堵头，且两个所述低压排水管头均沿所述内套缸体的径向伸出。

6.根据权利要求4所述的反渗透海水淡化能量回收装置的切换器，其特征在于，所述外套缸体的数量为两个，且均焊接或通过连接件装配在所述内套缸体上，均与所述内套缸体形成所述外腔，所述高压进水管头位于两个所述外套缸体之间。

7.根据权利要求4所述的反渗透海水淡化能量回收装置的切换器，其特征在于，所述驱动器为电动缸或者液压缸。

8.一种反渗透海水淡化能量回收装置，其特征在于，包括第一水压缸、第二水压缸、单向阀组及切换器，其中：所述切换器为上述权利要求1-7中任意一项所述的切换器，其两个水压缸接管头分别与第一水压缸和第二水压缸的一侧相连通，所述单向阀组与所述第一水压缸和第二水压缸的另一侧相连通。

说明书

反渗透海水淡化能量回收装置及其切换器

技术领域

[0001] 本发明涉及海水淡化技术领域，更具体地说，涉及一种反渗透海水淡化能量回收装置及其切换器。

背景技术

[0002] 反渗透海水淡化技术是目前海水淡化的主流技术之一。该技术在海水淡化过程需要消耗大量的电能（具体通过泵）提升进水压力以克服水的渗透压，反渗透排出的浓海水余压高达5.5~6.5MPa，假如系统产水以40％的回收率计算，排放的占进水量60％的浓海水中还蕴含着很高的压力能，将这一部分能量回收变成进水压力能可大幅降低反渗透海水淡化能耗和制水成本。这也是反渗透海水淡化技术中设计能量回收装置的初衷，为了把反渗透海水淡化系统中的高压浓海水的压力能回收再利用，则需要在反渗透海水淡化系统中设置能量回收装置。

[0003] 按照工作原理，能量回收装置主要分为水力涡轮式和功交换式两大类。在水力涡轮式能量回收装置中，能量的转换过程为“压力能-机械能(轴功)-压力能”，其能量回收效率约35％～70％。功交换式能量回收装置，只需经过“压力能-压力能”这一步转化过程，其能量回收效率高达94％以上，由于其高回收效率等优点，功交换式能量回收装置已成为国内外研究和推广的重点。具体讲，功交换式能量回收装置根据切换方式和交换方式的不同，可分类为水压缸式能量回收装置和转子式能量回收装置。其中，水压缸式能量回收装置需要通过切换器使得高压浓海水流入到不同的水压缸内，通过高压浓海水推动水压缸内的活塞移动进而将高压浓海水的压力能转变成低压原海水的压力能。但是现有的切换器在工作的过程中，高压浓海水进入到切换器中，通过切换器内的活塞所处的状态形成的线路流通，当切换器的活塞运动到水压缸高压接口时，径向出水造成对活塞单边推力使得切换器活塞受力不均，导致活塞磨损严重，使得能量回收效率降低，无法长期稳定的运行。

[0004] 另外，如果切换器动作时间不合适，当水压缸从低压状态切换到高压状态时，相应的低压原海水进水口止回阀尚未关死会造成液击，使得能量回收装置产生较大震动。同样，当水压缸从高压状态切换到低压状态时，相应的高压原海水出水口止回阀尚未关死也会造成液击，使得能量回收装置产生较大的震动。我们知道反渗透海水淡化系统正常状态下连续运行，上述震动长时间的存在，会导致能量回收系统的故障率高，噪声大，寿命低。

[0005] 如何解决上述反渗透海水淡化系统在工作过程中海水对切换器的冲击较大的问题，进而提高进出水稳定性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

[0006] 有鉴于此，本发明提供了一种反渗透海水淡化能量回收装置及其切换器，其提供的技术方案通过对切换器的结构进行改进，解决了背景技术中的能量回收装置在工作过程中进出水对切换器的活塞冲击较大造成磨损快问题及装置易发生震动的问题，进而提高了进出水的稳定性。

[0007] 为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0008] 反渗透海水淡化能量回收装置的切换器，包括：

[0009] 相互套接的外套缸体和内套缸体，两者之间形成相互隔离的两个外腔，所述内套缸体与两个外腔相对的部位均设置格栅区，所述格栅区设有沿所述内套缸体的周向分布、且轴向延伸的条形孔，相邻的两个条形孔同侧的一端在所述内套缸体的轴向具有设定距离；

[0010] 设置在所述内套缸体内、且其上设置有两个活塞的活塞杆；

[0011] 与所述活塞杆的一端相连以驱动其在所述内套缸体内移动，进而实现活塞与与其对应的格栅区封堵配合的驱动器；

[0012] 位于两个外腔之间，且与所述内套缸体的内腔相通的高压进水管头；

[0013] 设置在两个外腔的两侧的两个低压排水管头；和

[0014] 设置在所述外套缸体上的两个水压缸接管头，每个所述水压缸接管头分别对应连通一个所述外腔。

[0015] 优选的，上述反渗透海水淡化能量回收装置的切换器中，所述内套缸体与两个外腔相对的格栅区的条形孔数量均为偶数，且相对分布的条形孔相对应的端部位于所述内套缸体的同一径向截面上，所述条形孔等距分布。

[0016] 优选的，上述反渗透海水淡化能量回收装置的切换器中，所述条形孔为腰型孔。

[0017] 优选的，上述反渗透海水淡化能量回收装置的切换器中，两个所述水压缸接管头均偏置于与其对应的所述格栅区。

[0018] 优选的，上述反渗透海水淡化能量回收装置的切换器中，两个活塞间距大于或者等于2L+D1+D2，两个所述水压缸接管头的中心线间距为L1≥L2+D1+D3或者L1≤L2-D1-D3，其中：L表示活塞的有效密封面长度，L1表示两个水压缸接管头的中心线的间距；L2表示两个格栅区整体覆盖宽度的中心线的间距；D1表示每个格栅区的覆盖宽度；D3表示水压缸接管头的直径。

[0019] 优选的，上述反渗透海水淡化能量回收装置的切换器中，所述活塞的密封长度大于所述格栅区在所述内套缸体上的覆盖宽度。

[0020] 优选的，上述反渗透海水淡化能量回收装置的切换器中，所述活塞杆依次穿过两个所述活塞并穿出所述内套缸体的端部堵头，且两个所述低压排水管头均沿所述内套缸体的径向伸出。

[0021] 优选的，上述反渗透海水淡化能量回收装置的切换器中，所述外套缸体的数量为两个，且均焊接或通过连接件装配在所述内套缸体上，均与所述内套缸体形成所述外腔，所述高压进水管头位于两个所述外套缸体之间。

[0022] 优选的，上述反渗透海水淡化能量回收装置的切换器中，所述驱动器为电动缸或者液压缸。

[0023] 基于上述提供的切换器，本发明还提供了反渗透海水淡化能量回收装置，包括第一水压缸、第二水压缸、单向阀组及切换器，其中：所述切换器为上述任意一项所述的切换器，其两个水压缸接管头分别与第一水压缸和第二水压缸的一侧相连通，所述单向阀组与所述第一水压缸和第二水压缸的另一侧相连通。

[0024] 相对于现有技术而言，本发明提供反渗透海水淡化能量回收装置的切换器，在工作过程中，通过格栅区实现外腔和内套缸体的内腔之间的进排水，在经过格栅区的过程中所述格栅区设有沿所述内套缸体的周向分布，且轴向延伸的条形孔，相邻的两个条形孔同侧的一端在所述内套缸体的轴向具有设定距离；该种结构使得驱动器在驱动活塞杆移动的过程中，两个活塞逐步地实现格栅区流通面积的改变，进而实现进排水量的逐步增加或者减小，解决了能量回收装置高压流体切换时对切换器活塞造成的冲击问题并使高压流体尽量平缓地从一个水压缸转换到另一个水压缸中，进而提高了进出水的稳定性。

附图说明

[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0026] 图1为本发明实施例提供的反渗透海水淡化系统的结构示意图；

[0027] 图2为本发明实施例提供的反渗透海水淡化能量回收装置的切换器结构示意图；

[0028] 图3为本发明实施例提供的切换器的内套缸体的格栅区的截面示意图；

[0029] 图4为本发明实施例提供的切换器的内套缸体的格栅区的展开图；

[0030] 图5为本发明实施例提供的切换器的内套缸体的格栅区12的俯视图；

[0031] 图6为本发明实施例提供的切换器的内套缸体的格栅区14的俯视图；

[0032] 图7a和图7b分别为格栅区14各个条形孔同侧的端部轴向距离为零时，活塞左行和右行时，第二水压缸27在高压状态下，进水流量随活塞位置变化图；

[0033] 图8a和图8b分别为格栅区14各个条形孔同侧的端部轴向具有设定距离时，活塞左行和右行时，第二水压缸27在高压状态下，进水流量随活塞位置变化图；

[0034] 图9为本发明实施例提供的能量回收装置的切换器的另一种工作状态结构示意图；

[0035] 图10为本发明实施例提供的另一种结构的反渗透能量回收装置的切换器的结构示意图；

[0036] 上述图中：

[0037] 驱动器1、堵头2、低压排水管头3、活塞4、高压进水管头5、内套缸体6、外套缸体7、活塞8、堵头9、低压排水管头10、水压缸接管头11、格栅区12、活塞杆13、格栅区14、水压缸接管头15、外套缸体16、外腔17、条形孔18、提升泵19、反渗透膜组件20、高压泵21、增压泵22、第一水压缸进水支管2222、第二水压缸进水支管2221、第一支管221、第二支管222、高压原海水管223、反渗透膜堆高压进水管224、淡水产出管23、水压缸活塞24、水压缸活塞
25、第一水压缸26、第二水压缸27、高压浓海水管28、外腔29、单向阀a、单向阀b、单向阀c、单向阀d。

具体实施方式

[0038] 本发明实施例提供了一种反渗透海水淡化能量回收装置及其切换器，其核心改进点是对传统的反渗透海水淡化能量回收装置的切换器结构进行改进，解决了能量回收装置在高压流体切换时对切换器活塞造成的冲击问题，并使得高压流尽量平缓地从一个水压缸转换到另一个水压缸，进而提高了能量回收装置的运行稳定性。

[0039] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0040] 为了更加清楚地了解本发明实施例提供的反渗透海水淡化能量回收装置的切换器的工作机理，现在结合附图1对本发明实施例提供的切换器所应用的反渗透海水淡化能量回收装置的工作机理进行介绍如下：

[0041] 原海水在增压泵22的作用下升压进入到第一支管221和第二支管222中，其中：第一支管221中的原海水通过设置在第一支管221上的高压泵21增压后变成高压海水进入到反渗透膜堆高压进水管224，同时第二支管222中的原海水经过能量回收装置升压后并经过高压原海水管223上的提升泵19进一步升压后成为高压海水进入反渗透膜堆高压进水管224。之后，高压海水通过反渗透膜组件20的半透膜形成淡水并最终通过淡水产出管23输出，实现了淡水的生产。同时，反渗透膜组件20生成的高压浓海水通过高压浓海水管28进入到切换器中。

[0042] 上述进入到第二支管222中的原海水可以通过第一水压缸进水支管2222或第二水压缸进水支管2221进入到第一水压缸26或第二水压缸27中，切换器中的活塞8和活塞4通过位置切换交替实现从高压浓海水管28输送的高压浓海水进入到第一水压缸26和第二水压缸27，实现浓海水换压后通过低压排水管头10或者低压排水管头3排走。

[0043] 现在以图1所示的状态为例进行说明，高压浓海水管28将高压浓海水输送到第二水压缸27中，此时高压浓海水推动水压缸活塞25向单向阀侧移动，高压浓海水将压力传递给原海水，第二水压缸27的单向阀侧的单向阀d关闭，单向阀c开启，高压浓海水将第二水压缸27中的原海水增压输送到高压原海水管223并在提升泵19的作用下进入到反渗透膜组件20中进行淡化，当水压缸活塞25运动到第二水压缸27的单向阀侧后高压原海水已基本排出，此时活塞8和活塞4移动，水压缸接管头15与低压排水管头3连通将第二水压缸27内泄压后的浓海水排掉，此时，水压缸活塞25向切换器侧移动，同时，高压进水管头5与水压缸接管头11接通以进行第一水压缸26的高压浓海水和原海水的换压动作，此时单向阀a关闭，单向阀b打开，第一水压缸26中增压后的原海水经过单向阀b继续顺着高压原海水管223并在提升泵19的作用下进入到反渗透膜堆高压进水管224。

[0044] 上述在第二水压缸27的浓海水换压后排掉的过程中，第二水压缸27处于低压状态，由于第二水压缸进水支管2221内的低压原海水进水水压大于第二水压缸27内的水压，单向阀d处于打开状态，而高压原海水管223内的高压原海水出水水压大于第二水压缸27内的水压，单向阀c处于关闭状态，第二水压缸进水支管2221中原海水通过单向阀d进入到第二水压缸27中从而推动水压缸活塞25向切换器侧移动。同样道理，在第一水压缸26的浓海水换压后排掉的过程中，第一水压缸26处于低压状态，由于第一水压缸进水支管
2222内的低压原海水进水水压大于第一水压缸26内的水压，单向阀a处于打开状态，而高压浓海水水管223内的高压原海水出水水压大于第一水压缸26内的水压，单向阀b处于关闭状态，第一水压缸进水支管2222中原海水通过单向阀a进入到第一水压缸26中从而推动水压缸活塞24向切换器侧移动。

[0045] 上述在第一水压缸26增压的原海水进入高压原海水管223的过程中，第一水压缸26处于高压状态，由于第一水压缸进水支管2222内的低压原海水进水水压小于第一水压缸26内的水压，单向阀a处于关闭状态，同时高压原海水管223内的高压原海水水压小于第一水压缸26内的水压，单向阀b处于开启状态，高压进水口5中的浓海水进入到第一水压缸26中从而推动水压缸活塞24向单向阀侧移动。同样道理，在第二水压缸27增压的原海水进入高压原海水管223的过程中，第二水压缸27处于高压状态，由于第二水压缸进水支管2221内的低压原海水进水水压小于第二水压缸27内的水压，单向阀d处于关闭状态，同时高压原海水管223内的高压原海水水压小于第二水压缸27内的水压，单向阀c处于开启状态，高压进水口5中浓海水进入到第二水压缸27中从而推动水压缸活塞25向单向阀侧移动。

[0046] 下面结合附图2-9对本发明实施例提供的反渗透海水淡化能量回收装置的切换器的具体结构进行说明，该切换器包括外套缸体7和外套缸体16、内套缸体6、活塞杆13、两个活塞（活塞8和活塞4）、驱动器1、高压进水管头5、低压排水管头3、低压排水管头10、及两个水压缸接管头（水压缸接管头15和水压缸接管头11）。

[0047] 内套缸体6和外套缸体7、外套缸体16是整个切换器的主体构件，外套缸体7和外套缸体16均套设在内套缸体6外，且与内套缸体6之间形成相互隔离两个外腔，其中外套缸体7与内套缸体6形成外腔29，外套缸体16与内套缸体6形成外腔17，外腔17和外腔29均用于进排水，内套缸体6和外腔17与外腔29相对的部位均设置有格栅区（格栅区12对应外腔29、格栅区14对应外腔17），以连通外腔17和外腔29和内套缸体6的内腔，格栅区12和格栅区14均设置有多个条形孔18，每个格栅区的多个条形孔18均沿着内套缸体6的周向分布，且沿着轴向延伸，相邻的两个条形孔18同侧的一端在内套缸体6的轴向具有设定距离。

[0048] 活塞杆13设置在内套缸体6内，两个活塞均设置在活塞杆13上，且两者之间具有设定的距离，两个活塞（活塞8和活塞4）用于分别与两个格栅区相配合以实现内套缸体6的内腔与外腔17和外腔29的通闭。

[0049] 驱动器1设置在内套缸体6的一端，与活塞杆13的一端相连以驱动其在内套缸体6内移动，进而实现每个活塞与与其对应的格栅区封堵配合。

[0050] 高压进水管头5位于外腔17和外腔29之间，且与内套缸体6的内腔相通，用于反渗透海水淡化装置的反渗透膜组件20产生的高压浓海水的输送。

[0051] 两个低压排水管头（低压排水管头3和低压排水管头10）分别设置在两个外腔（外腔17和外腔29）的两侧，即分别位于两个外腔17和外腔29的外侧，用于排放经过换压后的浓海水。

[0052] 两个水压缸接管头分别为水压缸接管头11和水压缸接管头15，水压缸接管头11设置在外套缸体7上，同时水压缸接管头11连通外腔29；水压缸接管头15设置在外套缸体16上，同时水压缸接管头15连通外腔17。

[0053] 下面结合附图1-10，对本发明实施例中提供的反渗透海水淡化能量回收装置的切换器在能量回收过程中的工作过程具体介绍如下：

[0054] 在海水淡化工艺中，图2所示的切换器为能量回收装置提供连续稳定的高压浓海水流，本发明实施例中的切换器的活塞动作的动力由驱动器1提供，可以使用液压缸驱动也可以利用电动缸驱动，只要是能够驱动活塞杆13在内套缸体6内移动进而实现活塞8和活塞4移动的机构都可在本发明的保护范围之内。当切换器的两个活塞（活塞8和活塞4）运行到图2所示位置时，高压浓海水从高压进水管头5进入内套缸体6，高压水流通过活塞8和活塞4之间的格栅区12进入与格栅区12对应的外腔29中，之后，通过水压缸接管头
11进入第一水压缸26中，第一水压缸26处于高压状态，高压浓海水推动水压缸活塞24向着单向阀侧移动，将转化成高压的原海水推出第一水压缸26。此时，第二水压缸27处于低压状态，低压浓海水通过格栅区14进入与格栅区14对应的外腔17，再进入内套缸体6的内腔中，之后，通过低压排水管头3排出切换器。

[0055] 当切换器内活塞8和活塞4自从图2所示位置向图9所示位置运行时，切换器内的高压浓海水将进行换向动作，高压浓海水将从进入第一水压缸26转变为进入第二水压缸27。换向过程分解为如下的步骤S101至S113实现，需要说明的是下面说明过程中所用到的方位词，均以图中所示左右来定义的，只是为了方便说明方位，方便理解，但是并不会限定本专利的范围。

[0056] S101：活塞8和活塞4向右运行，切换器的活塞4逐步覆盖格栅区14，当活塞4的右边缘恰好到达图6的D′位置时，活塞4将完全封闭格栅区14，第二水压缸27内已充满的低压原海水将停止流动，此时第二水压缸27的单向阀侧的单向阀d也将开始自动关闭。

[0057] S102：活塞8和活塞4继续向右运行，当活塞4左边刚好到达图6所示的A′位置时，活塞8的右边缘恰好到达图5的D位置，在活塞4从其右边缘到达图6的D′位置移动到其左边缘到达图6所示的A′位置的过程中，高压浓海水通过格栅区12进入第一水压缸26的水量保持稳定不变，同时格栅区14一直处于完全关闭状态，优选的，活塞4的密封长度L大于与其相对应的格栅区14覆盖的宽度D1，这样使得在活塞4向右运行的L-D1行程内，第二水压缸27另一侧的单向阀d有充足的时间自动关闭，有效地消除了单向阀d水锤敲击，避免了格栅区14与高压浓海水相通时单向阀d刚好或者还没关闭造成液流对单向阀d的冲击，进而避免了对设备的冲击，延长了单向阀d的寿命。同样道理，活塞8的密封长度大于与其对应的格栅区12的覆盖宽度，同样延长了单向阀a的寿命。

[0058] S103：活塞8和活塞4继续向右运行，当切换器的活塞4左边缘刚好离开图6标注的A′位置时，格栅区14打开，内套缸体6中的高压浓海水将通过A′位置迅速进入外腔17，由于A′位置分布在切换器的内套缸体6的竖直方向，通过格栅射流的高压水将直接冲击外套缸体的内表面，优选的，条形孔18对称设计，A′位置对称设计结构使得在竖直两个方向水流波动大大降低，高压浓海水通过水压缸接管头15进入第二水压缸27，使得第二水压缸27内低压原海水瞬时增压，第二水压缸27从低压状态瞬时转变为高压状态，被增压的原海水逐渐打开第二水压缸27的单向阀c。

[0059] S104：活塞8和活塞4继续向右运行，当切换器的活塞4左边缘从A′位置运行到B′位置时，切换器的活塞8的右边缘从图5的D位置运行到E位置，格栅区12开口面积减小与格栅区14开口面积逐渐增大同步，高压浓海水从内套缸体6进入到第二水压缸27的水量增加速度较慢，同时从内套缸体6进入第一水压缸26的水量减小速度较慢，这样高压浓海水的流量稳定，并逐渐从进入第一水压缸26转变为逐渐进入第二水压缸27中。

[0060] S105：活塞8和活塞4继续向右运行，当切换器的活塞4的左边缘从B′位置到达C′位置时，此时切换器的活塞8的右边缘自图5的E位置运行到F位置，格栅区12开口面积继续减小，格栅区14开口面积继续增大，高压浓海水从内套缸体6进入第二水压缸27的水量增加速度变快，同时从内套缸体6进入第一水压缸26的水量减小速度也变快。

[0061] S106：活塞8和活塞4继续向右运行，当切换器的活塞4左边缘从C′位置到F′位置时，切换器的活塞8的右边缘从图5的F位置运行到C位置，由于格栅区14的开口面积呈线性增加，致使高压浓海水进入第二水压缸27的水量快速增加，同时进入第一水压缸26的水量快速减小。

[0062] S107：活塞8和活塞4继续向右运行，当切换器的活塞4左边缘从F′位置至E′位置的过程中，此时切换器的活塞8的右边缘自图5的C位置运行到B位置，由于格栅区14开口面积增加速度逐渐变小，致使高压浓海水进入第二水压缸27的水量增加速度又变略慢，而高压浓海水进入第一水压缸26的水量又缓慢减少。

[0063] S108：活塞8和活塞4继续向右运行，当切换器的活塞4左边缘从E′位置至D′位置过程中,此时切换器的活塞8的右边缘自图5的B位置向A位置运行，由于格栅区14的开口面积增加速度更慢，而格栅区12的开口面积减小也更慢，致使高压浓海水进入第二水压缸27的水量增加速度更为缓慢，同时进入第一水压缸26的水量减少速度也更为缓慢。

[0064] S109：当活塞4的左边缘到达图6的D′位置时，活塞8的右边缘到达图5的A位置，此时，格栅区12全部被封闭，高压浓海水进入第一水压缸26的水量减少到0，格栅区14全部打开，高压浓海水进入第二水压缸27的水量增加到最大值，高压浓海水通过活塞运行的步骤S103和S109实现了流向切换，在步骤S103和S109过程中，高压浓海水进入第一水压缸26的量逐渐减少，进入第二水压缸27的量逐渐增多，要求两个活塞间距至少应为2L+D1+D2；每个活塞的行程应为2L+D1；水压缸接管头中心线间距满足关系式为：L1≥L2+D1+D3或者L1≤L2-D1-D3，其中L表示活塞的有效密封面长度；L1表示水压缸接管头中心线的间距；L2表示格栅区整体覆盖宽度的中心线的间距；D1表示格栅区整体的覆盖宽度；D2表示高压进水管头的直径；D3表示水压缸接管头的直径，本专利的两个水压缸接管头的直径相等，两个活塞的有效密封面长度相等；上述关系保证在切换器的切换过程中，两个水压缸均有高压浓海水进入，产生高压交叠，此结构功能使得高压浓海水逐步实现流道的平稳过渡，同时最大程度地降低了低压原海水在水压缸内接受高压浓海水压力能时所产生的流量波动，使得通过能量回收装置水压缸后的高压原海水具有稳定流量和稳定的压力。

[0065] S110：活塞8和活塞4继续向右运行，此时由于第一水压缸26中的高压流量变为0，单向阀b开始关闭，至活塞8的左边缘到达图5的D位置时，单向阀b完全关闭。接下来，当活塞8的左边缘恰好向右离开图5的D位置时，格栅区12打开，第一水压缸26内的高压浓海水瞬时转为低压浓海水，低压浓海水将通过格栅区12进入内套缸体6的内腔，进而通过低压排水管头10流出切换器。同样，使得低压浓海水逐步地进入内套缸体6的内腔中，在图5的D位置，对称结构的格栅排布，使得第一水压缸26内的浓海水以射流的方式进行逐步排放，极大地缓解了水流排放时造成的水流波动，减轻了切换器缸体的震动。

[0066] S111：活塞8和活塞4继续向右运行，当切换器的活塞8左边缘从D位置至E位置的过程中，格栅区12开口面积增加速度较慢，致使第一水压缸26内浓海水排放速度较慢。此时，格栅区14的开口面积不变，进入第二水压缸27的高压浓海水水量不变。

[0067] S112：活塞8和活塞4继续向右运行，当切换器的活塞8左边缘从E位置至F位置过程中，格栅区12开口面积增加速度略快，致使第一水压缸26内低压浓海水排放速度略快。此时，格栅区14的开口面积不变，进入第二水压缸27的高压浓海水水量不变。

[0068] 可见，活塞8和活塞4继续向右运行，切换器的活塞8左边缘自D位置运行至F位置过程中，格栅区12逐渐增大的开口面积，使得低压浓海水排放量逐渐加大，减小了流量的波动的影响，条形孔18交错分布的格栅区减缓了切换器在此过程中的波动。

[0069] S113：活塞8和活塞4继续向右运行，直至到达图9所示的位置，在图9中，活塞8的左边缘恰好到达图5的A位置，此时格栅区12全部开打。在这个过程中，高压浓海水以稳定的流量和压力进入第二水压缸27，第一水压缸26内的低压浓海水在低压原海水的推动下，以稳定的流量通过格栅区12进入内套缸体6的内腔中，进而流出低压排水管头10。

[0070] 优选的，布置在两个水压缸上的感应器（未画）提供信号给驱动器1后，切换器内的活塞8和活塞4将从图9的此位置开始向图2的位置运行，整个过程高压浓海水具有和步骤S101至S113相同的流向切换动作。本发明实施例中的格栅区12和格栅区14的条形孔以高压进水管头5的中心线成轴对称分布。请参考附图7a、图7b以及图8a图8b，图7a和图7b作为一个对比的例子，图中显示了如果各个条形孔同侧的端部轴向距离为零时，活塞4左右行过程中第二水压缸27处于高压状态下，进水流量与活塞位置的变化图，图中显示格栅区进排水面积改变较大时，水压缸内的水流流量变化较快，请参考附图8a和图8b，图8a和图8b分别为本发明实施例提供的切换器的格栅区14的各个条形孔同侧的端部轴向具有设定距离（大于零）时，活塞4左行和右行时，第二水压缸27处于高压状态下，进水流量与活塞位置的变化图，水压缸内的水流流量变化曲线平滑过渡，保证了进排水的稳定性，减小了水力冲击。

[0071] 如此，一个周期切换动作结束，接下来进入下一个周期，这样交替实现高压浓海水与低压原海水在水压缸内的压力交换过程的连续进行。由于水压缸上内置的感应器的感应信号产生由低压原海水的进水流量和压力决定，进而控制着驱动器1的启动和停止，所以本能量回收装置切换器具备自动调节功能。

[0072] 上述实施例中，优选的，内套缸体6与外腔17和外腔29相对的格栅区，即格栅区12和格栅区14的条形孔18均为偶数个，且相对分布的条形孔18相对应的端部均位于内套缸体6的同一径向截面上，该种分布的条形孔使得进排水均可以对称，且逐渐增加地作用于内套缸体6，提高了进排水的稳定性，更为优选的方案，上述每个格栅区的条形孔18等距分布。

[0073] 上述每个格栅区的条形孔18在内套缸体6同侧的端部在内套缸体6的轴向具有设定间距，该种结构使得进排水的流通面积逐渐改变，减少了水力冲击，为了提高进排水流通面积改变幅度更加精细，上述条形孔18可以为腰型孔。

[0074] 为了进一步减小水流的冲击，上述两个水压缸接管头均偏置于其所对应的格栅区，即水压缸接管头11偏置于格栅区12，水压缸接管头15偏置于格栅区14，此处的偏置指的是水压缸接管头不与格栅区正面相对，该种结构进一步减小了进排水的冲击性，降低了进排水冲击所产生的设备震动。

[0075] 通过上述实施例中的叙述，只要能够实现上述海水压力转换过程中的切换功能的切换器的结构都在本专利的保护范围之内。

[0076] 请参考附图10，为了减小在工作过程中产生的轴向水力不平衡，所述活塞杆13穿进内套缸体6一端的堵头2、依次穿过两个所述活塞（活塞4和活塞8）并穿出所述内套缸体6的另一端部的堵头9，且两个所述低压排水管头（低压排水管头3和低压排水管头10）均沿所述内套缸体6的径向伸出，除了消除轴向水力不平衡外，上述活塞杆13穿出内套缸体的堵头9，活塞杆13与堵头9密封配合，为与堵头9相邻的活塞8提供了支撑，避免了由于活塞8的重力作用导致活塞杆13偏斜，进而导致活塞8磨损严重的问题。

[0077] 本实施例提供的切换器中，外腔17和外腔29分别通过外套缸体16和外套缸体7分别与内套缸体6配合形成，当然也可以通过外套缸体的结构实现一个外套缸体也能与内套缸体6所形成外腔17和外腔29。优选的，可以通过热装或冷装的方式对外套缸体7、外套缸体16与内套缸体6进行组装，简易的组装方式利于设备制造和工业化生产。

[0078] 本发明实施例中的图5和图6中，图5中A、B、C、D、E、F为格栅区12在轴向方向上开口的边界线，图6中A′、B′、C′、D′、E′、F′为格栅区14在轴向方向上开口的边界线。

[0079] 本发明实施例不仅仅提供了一种反渗透海水淡化能量回收装置的切换器，还提供了一种反渗透海水淡化能量回收装置，具体的该装置的构成及工作过程请参考上述实施例所述即可，由于该能量回收装置所具有的优点由上述实施例中提供的切换器所带来的，具体的，请参考上述切换器部分的优点描述即可，在此不再赘述。

[0080] 需要说明的是，本说明书中各个实施例可相互补充，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本专利中的左、右等词是针对说明书附图所在的方位为基准进行参考说明的，其不会对专利的范围造成影响。

[0081] 另外，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。另外，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0082] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。