一种用于非清洁水换热的换向装置及其系统

摘要

一种用于非清洁水换热的换向装置及其系统。本发明属于能源技术领域。为解决非清洁水换热时换热设备内的污垢生长和悬浮物堵塞、常饶问题，以及现有技术存在加工难度大，精度要求高，可靠性差和阀体较大时达不到应用的目的等问题。本发明装置包括壳体、阀板、四个限位槽、槽口、橡胶头部，通过限位槽和橡胶头部实现软密封，本发明系统包括所述换向装置、换热设备、出回水管一、出回水管二，通过减速驱动机构动作驱动阀板动作改变换热设备内的水流方向进行反冲洗。本发明用于非清洁水换热的水流换向和换热设备的反冲洗，具有结构简单、可靠的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于非清洁水（污水、江河湖海水、工业废水及工业循环冷却水等）换 热的换热向装置及其系统，属于能源技术领域。

背景技术

采用热泵技术提取低品位的、可再生的清洁能源中的冷热量为建筑物供热与空调，是建 筑节能减排的有效途径之一。这些低位可再生清洁冷热源包括：地下水、江河湖海水、工业 废水、城市污水等，它们的温度冬季介于0~30℃之间，将其作为热泵的冷热源进行利用时， 热泵系统的一次能源（煤、石油、天然气）的利用效率可达133%甚至更高，节能幅度可在 45%以上。但在利用这些冷热能源时，除只能因地制宜地加以利用以外，还由于它们自身的 特点，需要解决一些关键问题。

污水、江河湖水、工业废水及工业循环冷却水等冷热源的关键问题之一是换热设备内生 长污垢，严重影响换热效率，需要进行有效处理。一般有三种方案：

第一种是定期清洗换热设备，在污垢生长到一定程度后，将换热设备拆卸进行除垢处理。

第二种是采取在线清洗，例如在换热管内设置螺旋纽带等。

第三种是设置四通换向装置，定期将换热设备内的水流方向反向流动，以到达反冲洗的 目的。

第三种方案的关键问题是四通换向阀的密封问题，尤其是水流量很大时，例如每小时百 吨水以上，阀体较大，密封难度大，不可靠。例如：

专利授权公告号为“CN1854582B”，名称为“旋转四通换向阀”，申请日为：2005年04 月27日，该专利采取了平面密封方式，其主要缺陷是加工精度要求高，磨损量大，在阀体较 大时，存在平面结构的强度、传动装置的力矩大等问题，达不到应用的目的。还有较多其它 类似的结构形式，关键是密封难度大，可靠性差。

本申请发明人申请的专利号为“ZL201010270081.9”，名称为“污水或地表水冷热源回转 式两防装置及其系统”，申请日为：2010年09月02日，其主要问题还是阀体的密封问题。 还有一些类似结构形式的专利和文献，但没有给出具体的密封方式。

本专利申请主要解决密封和运转的可靠性问题，以及加工工艺简单。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于非清洁水换热的换向装置及其系统，解决非清洁水换热时 换热设备内的污垢生长和堵塞问题，以及现有技术存在加工难度大，精度要求高，可靠性差 和阀体较大时达不到应用的目的等问题。

本发明的装置采取的技术方案为：

一种用于非清洁水换热的换向装置，所述的换向装置它包括壳体、阀板、转动轴、减速 驱动机构、两个轴承座、两个转盘、两个法兰盘、进水口、出回水口一、出回水口二、排水 口、四个限位槽、槽口、橡胶头部，所述橡胶头部包括连接板、端头板、压紧板和橡胶条， 所述壳体沿圆周方向均分成四部分，各部分分别与进水口、出回水口一、出回水口二和排水 口连接相通，出回水口一和出回水口二在壳体的圆周方向处于进水口和排水口的两侧；所述 转动轴的两端通过两个轴承座固定在两个法兰盘上，两个法兰盘与壳体的两端通过法兰可拆 卸连接（通过螺栓）；阀板固接在转动轴上，阀板的两端与两个转盘固接；转动轴穿过两个转 盘，并与两个转盘固接；两个转盘与壳体的内壁通过欧型密封圈结构密封；四个限位槽与壳 体的内壁可拆卸连接（通过螺栓），在壳体的圆周方向，进水口、出回水口一、出回水口二和 排水口中每相邻的两个口之间的中间位置设置一个限位槽；每个限位槽上沿平行于转动轴的 方向设有一个槽口，在壳体的圆周方向，各槽口位于出回水口一或出回水口二一侧；连接板 的一端与阀板可拆卸连接（通过螺栓），另一端固定连接有端头板，压紧板通过螺栓将橡胶条 紧固在端头板上；所述橡胶头部的橡胶条嵌入槽口进行软密封。

本发明的系统采取的技术方案为：

一种用于非清洁水换热的系统，所述系统包括所述换向装置、换热设备、进水管、出回 水管一、出回水管二、排水管，进水管与所述换向装置的进水口连接相通；排水管与所述换 向装置的排水口连接相通；出回水管一连接所述换向装置的出回水口一和换热设备的一个连 接口；出回水管二连接所述换向装置的出回水口二和换热设备的另一个连接口。

当非清洁水中含有悬浮物时，在出回水管一和出回水管二上分别加设长孔过滤件，所述 长孔过滤件的滤孔长度为5~500mm。

本发明相对现有技术的有益效果是：

（1）阀体采用转盘加欧型圈和橡胶头部加限位槽密封，可保证在阀体两侧0.15MPa的压 差条件下漏水量或混水量不超过5%，对后续换热的影响可忽略不计，实现了很好的密封；

（2）阀体两端为转盘加欧型圈密封，该方式为常用密封方式，电机正反转时没有结构上 的问题，运转稳定可靠，可保证没有渗漏，只需要3-5年更换欧型圈；

（3）阀体两侧采用橡胶头部和限位槽密封，不仅起到了密封作用（漏水量不超过5%）， 同时由于是柔性接触密封，保证了电机正反转动停止时不发生硬冲击，保护了减速机和电机， 运行安全、稳定；

（4）橡胶头部和限位槽是该发明装置的主要结构特征之一，不仅结构简单，易于加工， 而且都是活动连接，可定期维护更换，而壳体、轴及阀体等则可长久耐用；

（5）本发明的换向阀装置的进水口、两个出回水口及排水口的直径可达500mm以上， 实现了换向阀的大型化。

（6）通过增加长孔过滤件还可以解决悬浮物的堵塞和缠绕问题，同时实现防堵防垢。

附图说明

图1是本发明装置的整体结构主视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图2的a区域局部放大图；

图4是具体实施方式二的结构示意图；

图5是本发明系统的整体结构示意图；

图6是具体实施方式六的结构示意图。

图中，壳体1、阀板2、转动轴3、减速驱动机构4、两个轴承座5、两个转盘6、两个法 兰盘7、进水口8、出回水口一9、出回水口二10、排水口11、四个限位槽12、槽口13、橡 胶头部14、连接板15、端头板16、压紧板17、橡胶18、换向装置21、换热设备22、进水 管23、出回水管一24、出回水管二25、排水管26，长孔过滤件27。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1~图3所示，本实施方式的一种用于非清洁水换热的换向装置， 所述的换向装置包括壳体1、阀板2、转动轴3、减速驱动机构4、两个轴承座5、两个转盘6、 两个法兰盘7、进水口8、出回水口一9、出回水口二10、排水口11、四个限位槽12、槽口 13、橡胶头部14，所述橡胶头部14包括连接板15、端头板16、压紧板17和橡胶条18，所 述壳体1沿圆周方向均分成四部分，各部分分别与进水口8、出回水口一9、出回水口二10 和排水口11连接相通，出回水口一9和出回水口二10在壳体1的圆周方向处于进水口8和 排水口11的两侧；所述转动轴3的两端通过两个轴承座5固定在两个法兰盘7上，两个法兰 盘7与壳体1的两端通过法兰可拆卸连接（通过螺栓）；阀板2固接在转动轴3上，阀板2的 两端与两个转盘6固接；转动轴3穿过两个转盘6，并与两个转盘6固接；两个转盘6与壳 体1的内壁通过欧型密封圈结构密封；四个限位槽12与壳体1的内壁可拆卸连接（通过螺栓）， 在壳体1的圆周方向，进水口8、出回水口一9、出回水口二10和排水口11中每相邻的两个 口之间的中间位置设置一个限位槽12；每个限位槽12上沿平行于转动轴3的方向设有一个 槽口13，在壳体1的圆周方向，各槽口13位于出回水口一9或出回水口二10一侧；连接板 15的一端与阀板2可拆卸连接（通过螺栓），另一端固定连接有端头板16，压紧板17通过螺 栓将橡胶条18紧固在端头板16上；所述橡胶头部14的橡胶条18嵌入槽口13进行软密封。

具体实施方式二：如图4所示，本实施方式的一种用于非清洁水换热的换向装置，所述 换向装置的进水口8、出回水口一9、出回水口二10和排水口11在壳体1上沿转动轴3的轴 线方向处于相同或者不同位置，其它同具体实施方式一，该实施方式的优点是：当水流量较 大，进水口8、出回水口一9、出回水口二10和排水口11的管径较大，壳体1的的圆周方向 设置上述四个口受尺寸限制，通过将四个口设置在沿转动轴3的轴线方向的不同位置，以减 少壳体1所需要的直径；另外通过将四个口设置在沿转动轴3的轴线方向的不同位置，可减 小四个口与管路连接所需要的空间。

具体实施方式三：如图1~图4所示，本实施方式的一种用于非清洁水换热的换向装置， 所述换向装置的进水口8、出回水口一9、出回水口二10和排水口11的管径为100mm~600mm。

具体实施方式四：如图1~图4所示，本实施方式的一种用于非清洁水换热的换向装置， 所述换向装置的进水口8、出回水口一9、出回水口二10和排水口11的管径为150mm~400mm。

具体实施方式五：如图5所示，本实施方式的一种用于非清洁水换热的系统，所述系统 包括所述换向装置21、换热设备22、进水管23、出回水管一24、出回水管二25、排水管26， 进水管23与所述换向装置21的进水口8连接相通；排水管26与所述换向装置21的排水口 11连接相通；出回水管一24连接所述换向装置21的出回水口一9和换热设备22的一个连 接口；出回水管二25连接所述换向装置21的出回水口二10和换热设备22的另一个连接口。

具体实施方式六：如图6所示，本实施方式的一种用于非清洁水换热的系统，是在出回 水管一24和出回水管二25上加设长孔过滤件27，孔长为5~500mm，其它同具体实施方式五。 该实施方式的有益效果是当非清洁水中含有悬浮物时，同时解决了悬浮物的堵塞问题。

具体实施方式七：本实施方式的一种用于非清洁水换热的系统，所述长孔过滤件27的孔 长为5~500mm，该实施方式的有益效果是解决了悬浮物在孔间的缠绕问题。

工作原理：

非清洁水（污水或江河湖海水等）从换向装置21的进水口8进入，在阀板2的阻隔和限 位槽12与橡胶头部14的密封下，非清洁水从出回水口一9出来，通过出回水管一24进入换 热设备22，再从换热设备22换热后出来，通过出回水管二25从出回水口二10进入换向装 置21，在阀板2的阻隔和限位槽12与橡胶头部14的密封下，从排水口11通过排水管26排 走。

当运行一段时间后需要反冲洗换热设备22时，减速驱动机构4动作，驱动阀板2旋转， 橡胶头部14与另外两个限位槽12密封，非清洁水则从进水口8进入，从出回水口二10出来 后通过出回水管二25进入换热设备22，换热后再从换热设备22出来，通过出回水管一24 从出回水口一9进入换向装置21，再从排水口11出来通过排水管26排走，该过程实现了反 冲洗，再运行一段时间后，减速驱动机构4反动作，驱动阀板2反旋转，换热设备22的水流 向再次反向，如此实现了正反流动反冲洗。

如加设长孔过滤件27，则实现了长孔过滤件27的正反过滤与冲洗。