專利名稱：壓力交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0002本發(fā)明涉及一種用于將壓力能從一液流傳遞到另一液流的壓力交換器，其內(nèi)包含一個壓力容器或壓力管，所述壓力容器具有通過一個轉(zhuǎn)子連通的每一液流的入口和出口，所述轉(zhuǎn)子具有多個同軸通管(through-going coaxial duct)并被設(shè)置成繞一對相對端蓋之間的縱向軸線旋轉(zhuǎn)，從而引導(dǎo)所述轉(zhuǎn)子內(nèi)部和外部的第一和第二液流的液體交換。
背景技術(shù)：
0003已知上述類型的商用壓力交換器表現(xiàn)出操作上的流動限制，因?yàn)闆]有應(yīng)用上述專利而出現(xiàn)噪音過多、流動阻力、混流和氣穴現(xiàn)象。此外，制造這種零件需要極端的和昂貴的容限，以及由不均勻彈性變形導(dǎo)致的受限的材料選擇。
0004Hauge的美國專利第4,887,942號(在此將其全部并入本文作為參考)，描述了基于所謂升阻原理(lift and drag principle)的液流本正轉(zhuǎn)原理，其中轉(zhuǎn)子管壁起水翼的作用。暴露到低壓液體的退出流的轉(zhuǎn)子管的拖尾部在高流速下有產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象的危險(xiǎn)，因此成為一個限制單位流量的因素。
0005Hauge的美國專利第5,988,993號(在此將其全部并入本文作為參考)，描述了一轉(zhuǎn)子的定位系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)子要求使轉(zhuǎn)子和外軸承套配對的非常嚴(yán)格的容限，這增加了制造成本。此外，因?yàn)橐后w從高壓(或稱高壓力)下的液流滲出并以無出口模式穿過徑向轉(zhuǎn)子/襯套間隙，所以流體靜力學(xué)支撐原理要求高過濾。在一定的環(huán)境和應(yīng)用中這可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子淤積和堵塞。外襯套還防止轉(zhuǎn)子OD(外徑)根據(jù)端蓋OD或者壓力容器ID(內(nèi)徑)定尺寸，并因此進(jìn)一步限制效率和容量。
0006Polizos等人的美國專利第6,540,487號(在此將其全部并入本文作為參考)，描述了一種設(shè)法避免高壓液體的突然降壓和破壞性的氣穴現(xiàn)象及噪音的壓力傳遞機(jī)制。然而，實(shí)際上它只是部分成功，因?yàn)闅庋ìF(xiàn)象的破壞轉(zhuǎn)移到連接通道并離開端蓋端口的退出邊沿。
0007Hauge的美國專利第6,659,731號(在此將其全部并入本文作為參考)，描述返回降壓液體，其通過轉(zhuǎn)子的中心以引起具有低效結(jié)果的不必要的流動阻力。所述壓力容器具有多個外部密封件，所述密封件最終將滲漏并需要更換，這將導(dǎo)致操作中斷和昂貴的維護(hù)成本。

發(fā)明內(nèi)容
0008因此，需要一種壓力交換器至少改善現(xiàn)有壓力交換器存在的上述缺點(diǎn)中的一些。因此，本發(fā)明的至少一個目標(biāo)就是提供一種不為上述缺點(diǎn)困擾的壓力交換器。
0009根據(jù)本發(fā)明的至少一個實(shí)施例，提供了一種具有增加流量和開始動量的壓力交換器。根據(jù)本實(shí)施例的壓力交換器利用一側(cè)單向沖量動量(impulse momentum)原理來實(shí)現(xiàn)本正轉(zhuǎn)，所述本正轉(zhuǎn)不易受氣穴現(xiàn)象的影響。
0010根據(jù)本發(fā)明的至少一個實(shí)施例，一種壓力交換器被配置成表現(xiàn)出增加的流量，同時擁有改進(jìn)的操作和制造效率。根據(jù)本實(shí)施例的壓力交換器包括一個定位轉(zhuǎn)子的中心軸，以及一個全直徑尺寸轉(zhuǎn)子。
0011根據(jù)本發(fā)明的至少一個實(shí)施例，提供了一種具有改進(jìn)的轉(zhuǎn)子管的降壓和加壓的壓力交換器。根據(jù)本實(shí)施例的壓力交換器包括一幾何結(jié)構(gòu)，其控制旋轉(zhuǎn)方向上的端蓋間隙的減少以獲得這種改良的性能。
0012根據(jù)本發(fā)明的至少一個實(shí)施例，提供了一種被配置成不易受端蓋軸的大幅變形或不均勻變形影響的壓力交換器。通過暴露在高壓下的區(qū)域完成力的平衡，所述區(qū)域被定位于與每個端蓋的分離力(或橫壓力)的矩心完全相反的位置。根據(jù)本實(shí)施例的壓力交換器可以獲得相當(dāng)?shù)幕蛘吒牧嫉男阅?，并且允許轉(zhuǎn)子使用除了陶瓷之外的材料和更大的長度/直徑比率。
0013根據(jù)本發(fā)明的至少一個實(shí)施例，提供了一種具有降低的滲漏可能性的壓力交換器。根據(jù)本實(shí)施例的壓力交換器包括單個外部密封件。
0014本發(fā)明的至少一個實(shí)施例可提供一種將壓力能從第一液流傳遞到第二液流的壓力交換器。根據(jù)本實(shí)施例的壓力交換器可包括一個基本上為圓柱形的壓力容器，一對位于壓力容器相反端的端蓋，每個端蓋具有至少一個制于其中通道，一個轉(zhuǎn)子，其被布置在容器內(nèi)且包括多個共軸通管并被設(shè)置成繞一對相對端蓋之間的縱向軸線旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子適合于引導(dǎo)在轉(zhuǎn)子內(nèi)部和外部的液體交換，一對液體入口，以及一對液體出口，其與液體入口連通以促使第一液流和第二液流通過轉(zhuǎn)子，其中液體入口側(cè)的相對端蓋通道的方向被設(shè)置成具有一傾斜角度以將一個單向旋轉(zhuǎn)沖量動量施加在轉(zhuǎn)子上，而不管第一和第二液流相對壓力容器通過旋轉(zhuǎn)方向上的入口切向流動矢量分量和相反旋轉(zhuǎn)方向上的外流(outflow)切向流動矢量分量的流動方向。
0015根據(jù)本發(fā)明的至少一個其他實(shí)施例可提供一種用來從一液流到另一液流交換壓力的雙向壓力轉(zhuǎn)換裝置。根據(jù)本實(shí)施例的壓力轉(zhuǎn)換裝置可包括一個壓力容器，一對布置在壓力容器的相反端的端蓋，每個端蓋具有至少一個制于其中的液體通道，一個位于壓力容器內(nèi)部的轉(zhuǎn)子，其包括多個共軸通管并設(shè)置成繞所述一對相對端蓋之間的縱向軸線旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子引導(dǎo)液體在轉(zhuǎn)子內(nèi)部和外部交換，第一基本上軸向的液流通路，所述通路垂直于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)平面并包括通過轉(zhuǎn)子連通的入口和出口，以及第二液流通路，其至少部分平行于第一液流通路穿過并圍繞轉(zhuǎn)子并包括基本垂直于第一液流通路的入口和出口，其中相反端蓋液體通道被導(dǎo)向在具有一傾斜角度的入口側(cè)以將一個單向旋轉(zhuǎn)沖量動量施加在轉(zhuǎn)子上，而不管通過旋轉(zhuǎn)方向上的入口切向流動矢量分量以及相反旋轉(zhuǎn)方向上的外流切向流動矢量分量的流動方向。
0016根據(jù)本發(fā)明的至少一個附加實(shí)施例可包括一個用于淡化海水的反滲透系統(tǒng)。根據(jù)本實(shí)施例的系統(tǒng)可包括淡水供給(supply)，海水供給，使淡水供給與海水供給分離或分隔開的隔膜，其中海水供給被保持在一個對隔膜的足夠大壓力來反轉(zhuǎn)淡水流入海水的滲透趨勢，以及用于增加供給反滲透系統(tǒng)的海水壓力的壓力交換器，所述壓力交換器，包括一個完全圓柱形壓力容器，一對位于壓力容器的相對端的端蓋，每個端蓋具有至少一個制于其中的通道，一個被布置在所述容器內(nèi)的轉(zhuǎn)子，其包括多個共軸通管并被設(shè)置成繞一對相對端蓋之間的縱向軸線旋轉(zhuǎn)，適用于引導(dǎo)液體在轉(zhuǎn)子內(nèi)部和外部交換的轉(zhuǎn)子，一對液體入口，一對液體出口，其與液體入口連通的以促進(jìn)第一液流和第二液流通過轉(zhuǎn)子，其中液體入口側(cè)的相反端蓋通道的方向被設(shè)置為具有一傾斜角度以將一個單向旋轉(zhuǎn)沖量動量施加在轉(zhuǎn)子上，而不管第一和第二液流相對壓力容器通過旋轉(zhuǎn)方向上的入口切向流動矢量分量以及相反旋轉(zhuǎn)方向上的外流切向流動矢量分量的流動方向。
0017這些和其他實(shí)施例以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，其可能被單獨(dú)使用或者選擇性地組合使用，通過如下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將會變得很明顯，所述附圖通過示例解釋了所述發(fā)明的原理。


0018圖1是根據(jù)本發(fā)明的至少一個實(shí)施例的壓力交換器的外部透視圖；0019圖2(a)和2(b)是根據(jù)圖1中所說明的示范性實(shí)施例的壓力交換器及其部件的局部剖視圖和全剖視圖；0020圖3是說明本正轉(zhuǎn)的沖量動量原理的力矢量圖；0021圖4(a)和4(b)說明根據(jù)本發(fā)明至少一個實(shí)施例的壓力交換器的密封區(qū)域中的幾何結(jié)構(gòu)作用受控壓力變化的示意圖；0022圖5(a)和5(b)是根據(jù)本發(fā)明至少一個實(shí)施例的壓力交換器端蓋的局部剖視圖；0023圖6是一個闡明根據(jù)本發(fā)明至少一個實(shí)施例的作用在端蓋上的力和壓力交換器中的反作用平衡力的力矢量圖。
具體實(shí)施例方式
0024如下的描述是用來傳達(dá)對實(shí)施例的全面理解，所述實(shí)施例是通過提供包括用于將壓力能從一液流傳遞到另一的壓力交換器的多個具體實(shí)施例和細(xì)節(jié)來描述的。然而，應(yīng)該意識到，本發(fā)明不限于這些具體實(shí)施例和細(xì)節(jié)，它們僅僅是示范性的。應(yīng)進(jìn)一步理解的是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，根據(jù)已知系統(tǒng)和方法，將會意識到為實(shí)現(xiàn)想到的目的和好處可在多個替代性實(shí)施例中使用本發(fā)明，這取決于具體設(shè)計(jì)和其它需求。
0025現(xiàn)在參考圖1，其說明了根據(jù)本發(fā)明的至少一個實(shí)施例的壓力交換器的一個外部實(shí)施例。圖1中描述的壓力交換器包括一個壓力容器1，其具有可拆卸的端帽或端蓋2，所述端蓋具有一個低壓液體入口4并用一個鎖環(huán)3將其固定，以提供一個進(jìn)口，通過所述入口內(nèi)部組件可被插入。一個低壓液體出口5位于相反端，另外用于高壓液流的液體入口6和出口7基本上垂直于或法向于壓力容器1排列。
0026圖2a顯示了內(nèi)部組件的不同部件，其中具有圓形管10的轉(zhuǎn)子8使用空心的中心軸9，以實(shí)現(xiàn)定位、支承功能和裝配，所述中心軸具有貫穿其中的張力桿11。張力桿11的每一端均穿過每個端蓋21、22的中心面，并用螺母12和保險(xiǎn)件(voucher)13來將其固定中心凹處。安裝在每個端蓋的凹處和中心軸9的每一端中的軸襯14提供了轉(zhuǎn)子組件的堅(jiān)固的中心固定。
0027第一高壓出口流7直接連通轉(zhuǎn)子容器間隙15并對其加壓，所述間隙通過一個O形環(huán)密封件16與第二高壓入口流6隔離。在各種實(shí)施例中，第一高壓出口流7可以是較少雜質(zhì)的流動，比如反滲透(“RO”)設(shè)備中的給水，所述反滲透設(shè)備僅僅允許給水向第二低壓廢棄流5滲透。
0028本發(fā)明的各種實(shí)施例在RO淡水回收設(shè)備中可具有特定用處，在所述裝置中鹽水在足夠反轉(zhuǎn)淡水流入鹽水的滲透作用的壓力下，被泵吸通過浸沒在淡水中的滲透隔膜。
0029每個端蓋21、22均具有一個平衡區(qū)域18，其被第一和第二高壓液流加壓，所述平衡區(qū)域等于中心偏移低壓相反區(qū)域(low pressurecounter area)20和由密封件19限定的整個端蓋背面區(qū)域之間的差異，所述密封件19面向可拆卸的端帽2和相對低壓入口4的固定端面。第一液流端蓋22具有一個低壓端口23和一個高壓端口24，且第二液流端蓋21具有一個高壓端口25和一個低壓端口26。
0030圖2b顯示了一個抬高表面27，其可被合并在轉(zhuǎn)子8或者端蓋21、22的端面中。如果轉(zhuǎn)子8由脆性材料比如陶瓷制成，那么通過外部高壓使材料保持在壓縮狀態(tài)下是有利的。然而，這將增加下述情況出現(xiàn)的可能性，由于通過這些管的反作用液流，轉(zhuǎn)子將呈現(xiàn)一種狀態(tài)，即外密封區(qū)域與相對端蓋的低壓側(cè)不平行地接觸。已知這種狀態(tài)導(dǎo)致不對稱的反向間隙壓力梯度，從而在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生一個力，所述力垂直于接觸或鄰接的端蓋并又導(dǎo)致阻止啟動旋轉(zhuǎn)的鎖定。這將在接觸端的間隙28中產(chǎn)生較低的平均壓力，因?yàn)楫?dāng)?shù)蛪航o向內(nèi)的滲透流動提供更多阻力時，其將向接觸邊界蔓延。抬高表面特征27將會限制轉(zhuǎn)子的軸向運(yùn)動并避免端蓋表面和外轉(zhuǎn)子邊緣的接觸。由于外部加壓，高壓側(cè)沒有可導(dǎo)致潛在鎖定的壓力梯度。
0031防止這種鎖定發(fā)生的另一種辦法是使用一種轉(zhuǎn)子材料，其可被置于完全外部降壓的張力下，從而在低壓側(cè)間隙中將沒有壓力梯度。由于高壓側(cè)上的向外滲漏流動，壓力梯度將設(shè)法將轉(zhuǎn)子8置于中心，從而減少，并理想地防止在這種配置中發(fā)生鎖定的可能性。
0032圖3是一個闡明本正轉(zhuǎn)的沖量動量原理的力矢量圖。該圖說明了在一個切向橫截面中的第一和第二液流的原理流動安排，在所述橫截面，轉(zhuǎn)子管10在旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)具有一切向速度，所述切向速度與第一輸入低壓流的切向入口速度分量相似。切向速度(Vr)和切向入口速度(Vy in)之間的關(guān)系的特點(diǎn)可用下面的方程1描述(1) Vr≈Vy in0033根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，壓力交換器的一般概念是通過一個傾斜角引入輸入流，其基本上向轉(zhuǎn)子8引入很少或不引入旋轉(zhuǎn)動量。管內(nèi)的同軸入口速度分量(Vx in)基本上與管速度分量(Vd)相似，并且其關(guān)于管速度的特點(diǎn)可由下面的方程2來描述(2) Vx in≈Vd
0034當(dāng)切向速度分量被反轉(zhuǎn)時，通過出口端口25的第二液流的外流(Vy out)基本上負(fù)責(zé)將旋轉(zhuǎn)動量施加到轉(zhuǎn)子8。參見下面的方程3(3)Vy out≈-Vy in0035當(dāng)切向速度分量被反轉(zhuǎn)時，通過出口端口25的第二液流的外流基本上負(fù)責(zé)將旋轉(zhuǎn)動量施加到轉(zhuǎn)子8。旋轉(zhuǎn)動量的特點(diǎn)由方程4描述，其中Fyt是y方向上的沖量，而[(MVy)out-(MYy)in]是y方向上動量的改變量。
(4) Fyt≈[(MVy)out-(MYy)in]而切向速度分量(Vx in)保持不變(5)Vx in≈Vd≈Vx out0036盡管附圖指示了低壓端口的流入和流出的相似傾斜角，應(yīng)該理解的是，這取決于轉(zhuǎn)子RPM(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))和其對旋轉(zhuǎn)的摩擦阻力的要求的或優(yōu)選的關(guān)系。
0037應(yīng)該意識到，在各種實(shí)施例中，以及在某些應(yīng)用中，壓力交換器的高低壓側(cè)可被轉(zhuǎn)換。此外，應(yīng)該意識到，高壓流動通過相似的端口幾何結(jié)構(gòu)施加旋轉(zhuǎn)動量，盡管這可能需要額外的改變，所述改變關(guān)于作用在端蓋和轉(zhuǎn)子之間的分離力的平衡。
0038圖4a和4b顯示了在端蓋的密封區(qū)域中幾何結(jié)構(gòu)作用受控壓力變化。盡管這些圖顯示了轉(zhuǎn)子管和一端的端口開口之間的相互作用，可以想象出該特定特征優(yōu)選與兩個端蓋結(jié)合。
0039圖4a顯示了降壓管10a的初始相位，所述管已從高壓端口進(jìn)入到密封區(qū)域29，并且其拖尾邊緣31a完全處于密封區(qū)域29內(nèi)。密封區(qū)域29和30分別具有帶有傾斜表面33a和33b的一般平面，盡管傾斜表面33b傾斜得并不嚴(yán)重。當(dāng)為拖尾邊緣31a保持固定間隙時，在引導(dǎo)邊緣32a向低壓端口23移動時，引導(dǎo)邊緣32a將進(jìn)入傾斜表面33a從而提供增大的間隙。盡管附圖顯示了加壓管10b及其拖尾和引導(dǎo)邊緣31b、32b，所述邊緣31b、32b同時從低壓端口23進(jìn)入密封區(qū)域30，其可優(yōu)選支持足夠的時間間隔以避免共振壓力脈動。在各種實(shí)施例中，這可通過對管數(shù)目的操作或者通過對端口角度不對稱的操作而安排。管10b的剩余密封區(qū)域30可具有一朝向高壓端口的斜面33b。
0040理解到，降壓區(qū)域33a必須產(chǎn)生一個阻力因素以阻止間隙中的退出滲漏流的空化的速度，而加壓區(qū)域33b不受相似的約束，是非常重要的。
0041圖4b顯示了降壓管10a的第二相位，所述降壓管已從高壓端口進(jìn)入到密封區(qū)域29，且當(dāng)其向低壓端口23移動時，其拖尾邊緣31a仍然處于密封區(qū)域29內(nèi)而引導(dǎo)邊緣32a已經(jīng)進(jìn)入傾斜表面33a以提供增大的間隙，而同時仍然為其拖尾邊緣31a保持固定的間隙。圖中增壓管10b被顯示于相似的位置，此處液體以一種受控的方式增加壓力并消耗壓力能，否則當(dāng)進(jìn)入高壓端口時所述壓力能將產(chǎn)生強(qiáng)的壓力波和過多的噪音。
0042圖5a顯示了非動量施加端蓋22的前表面的轉(zhuǎn)子，其引導(dǎo)第一或者壓力較低的液流通過低壓端口23的入口5進(jìn)入轉(zhuǎn)子管，并且當(dāng)管橫越過密封區(qū)域30時獲得部分高壓，在高壓端口24的傾斜區(qū)域33b的出口處獲得全部壓力。第一液流以高壓退出而不通過出口7施加任何旋轉(zhuǎn)動量。管中的剩余液體容量在通過密封區(qū)域29時部分地降壓，并以完全低壓通過傾斜區(qū)域33a。端蓋還配備了用于安裝張力桿的中心穿孔34，以及用于安裝中心襯套的凹陷35。
0043圖5b顯示了端蓋22的后表面，這里第一液流通過中心入口5進(jìn)入，并接近張力桿的螺母和保險(xiǎn)件，隨后流動進(jìn)入低壓端口23。第一液流從端口24通過出口7以高壓退出。
0044盡管端蓋基本上是相互的左和右翻版，或者鏡像，本發(fā)明的構(gòu)造并不受限制，并且不排除相對端蓋的個別特征，比如端口壁的傾斜角相互可以完全不同，從而滿足由本發(fā)明或特定應(yīng)用的全局設(shè)計(jì)和功能中的其他約束或參數(shù)產(chǎn)生的要求。
0045圖6顯示了平衡端蓋和轉(zhuǎn)子之間分離力的動力學(xué)。如圖所示，在端蓋密封區(qū)域和轉(zhuǎn)子之間的滲漏流遵從一定的壓力梯度，其中A-B指示從外部轉(zhuǎn)子間隙空間15到低壓端口區(qū)域23的下降；C-D指示從低壓端口區(qū)域B-C的低壓到在軸9的外部凹槽中的中間壓力的壓力增加，而D-E代表由張力桿上螺母和保險(xiǎn)件的箝位力產(chǎn)生的均勻力區(qū)域；E-F指示從凹槽到高壓端口的全壓力增加；而F-G-H代表端口24和外部間隙空間15的均勻的高壓水平。所述附圖顯示了橫跨對稱線X-Y時的壓力梯度和所導(dǎo)致的來自所有區(qū)域的壓力，所述所有區(qū)域的壓力可以由位于全部力矩心或質(zhì)心(centroid)的力F代替。
0046端蓋的后側(cè)由對稱線X-Y和關(guān)聯(lián)的壓力梯度線a-b-c-d以及全高壓下的力平衡區(qū)域18和由密封件19限制在其內(nèi)的低壓相反區(qū)域20限定，從而產(chǎn)生一個替代力C，其大小和位置被設(shè)置為以平衡相對的分離力F。
0047本發(fā)明的實(shí)施例不限于這里描述的具體實(shí)施例的范圍。例如，盡管這里所公開的實(shí)施例中的許多都以特定的構(gòu)造描述，這里描述的本發(fā)明的原理同樣適用于其他構(gòu)造。實(shí)際上，本發(fā)明實(shí)施例的各種修改，除這里所描述的之外，參照前面的描述和附圖，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會很明顯。因此，這些修改應(yīng)屬于權(quán)利請求的范圍。此外，盡管在這里本發(fā)明的一些實(shí)施例在特定執(zhí)行的情境，在特定環(huán)境下以特定目的來描述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，其實(shí)用性并不限制在那里，本發(fā)明的實(shí)施例可在多種的環(huán)境下為多種目的有益地執(zhí)行。因此，所提出的權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被解釋成考慮這里所公開的本發(fā)明實(shí)施例全部精神。
權(quán)利要求
1.一種將壓力能從第一液流傳遞到第二液流的壓力交換器，包括基本上為圓柱形的壓力容器；一對位于所述壓力容器相對端的端蓋，每個所述端蓋具有至少一個制于其中的通道；轉(zhuǎn)子，其被布置于所述容器內(nèi)，包括多個同軸通管，并被設(shè)置成繞所述一對相對端蓋之間的縱向軸線旋轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)子適用于引導(dǎo)所述轉(zhuǎn)子內(nèi)部和外部的液體交換；一對液體入口；以及一對液體出口，其與所述液體入口連通以促進(jìn)第一液流和第二液流通過所述轉(zhuǎn)子，其中液體入口側(cè)上的相對端蓋通道的方向被設(shè)置成具有一傾斜角度，以將一個單向旋轉(zhuǎn)沖量動量施加在所述轉(zhuǎn)子上，而不管所述第一和第二液流相對所述壓力容器的流動方向是經(jīng)由旋轉(zhuǎn)方向上的入口切向流動矢量分量還是經(jīng)由相反旋轉(zhuǎn)方向上的外流切向流動矢量分量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力交換器，其中所述第二液流以相反方向流入和流出所述壓力交換器，而基本上不在所述轉(zhuǎn)子上施加旋轉(zhuǎn)動量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力交換器，其中每個端蓋背對所述轉(zhuǎn)子的表面均具有一個承受高壓的區(qū)域，所述高壓提供一個基本等于端蓋和轉(zhuǎn)子之間分離力的法向壓力，所述端蓋和轉(zhuǎn)子各自的矩心被共同調(diào)整或匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力交換器，其中所述端蓋被配置成彼此基本相反的鏡像。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力交換器，其中所述轉(zhuǎn)子繞中心軸旋轉(zhuǎn)，且每一軸端均被固定到相對的端蓋。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓力交換器，其中每一軸端均被固定于所述相對端蓋，且一根中心張力桿可拆卸地固定到所述端蓋中的至少一個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力交換器，其中所述轉(zhuǎn)子和所述端蓋中的至少一個裝配有一個抬高的中心表面區(qū)域，以防止轉(zhuǎn)子外密封區(qū)域獲得一個鎖定位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力交換器，其中至少一個端蓋適用于在擴(kuò)展角運(yùn)動上對所述轉(zhuǎn)子管液體進(jìn)行降壓和加壓，所述至少一個端蓋具有彎曲端蓋或階梯狀端蓋表面幾何形狀中的至少一個，在其起始點(diǎn)處，整個管開口位于密封區(qū)域中并在其上使管引導(dǎo)邊緣間隙沿旋轉(zhuǎn)方向可控增加。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力交換器，其中所述壓力容器具有通向密封平衡艙的同軸流動通道，所述密封平衡艙被不對稱地定位成直接通向或開口到具有傾斜通道的端蓋端口。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力交換器，其中非沖量施加液流在公共同軸平面的相同方向上基本上徑向地流入和流出壓力容器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力交換器，其中所述壓力容器的至少一端被配置有一可拆卸的端部封閉物，以便允許插入或拆除至少一個壓力交換器部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力交換器，進(jìn)一步包括一個密封件，其被布置在一端蓋和所述壓力容器的一內(nèi)壁之間，所述內(nèi)壁處于所述壓力容器的側(cè)面開口和一轉(zhuǎn)子端之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力交換器，其中在所述轉(zhuǎn)子外表面和所述壓力容器內(nèi)壁之間的所有空間都以一組由端蓋間隙滲漏流組成的條件中的至少一個進(jìn)行加壓；直接從高壓側(cè)；并且所述空間直接從低壓側(cè)降壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力交換器，其中所述壓力容器包括一個監(jiān)視所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的壓力交換器，其中所述用于監(jiān)視的裝置包括一透明窗。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的壓力交換器，其中所述用于監(jiān)視的裝置包括一個反射面，所述反射面允許對通過所述透明窗可見的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行光學(xué)測量。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力交換器，其中所述一對相對端蓋具有不同的且角度范圍不均勻的端口。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力交換器，其中旋轉(zhuǎn)方向上的入口切向流動矢量分量和相反旋轉(zhuǎn)方向上的外流切向流動矢量分量之間的關(guān)系如下面的表達(dá)式所示Vy out≈-Vy in
19.一種從一液流向另一液流交換壓力的雙向壓力交換裝置，包括壓力容器；一對端蓋，其被布置在所述壓力容器的相對端上，每個端蓋具有至少一個制于其中的液體通道；轉(zhuǎn)子，其位于所述壓力容器內(nèi)部，包括多個同軸通管并被設(shè)置成繞所述一對相對端蓋之間的縱向軸線旋轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)子引導(dǎo)液體在轉(zhuǎn)子內(nèi)部和外部交換；第一基本上軸向的液流通路，其垂直于所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)平面，且包括連通所述轉(zhuǎn)子的入口和出口；以及第二液流通路，其至少部分平行于通過和環(huán)繞所述轉(zhuǎn)子的第一液流通路，并且包括一個基本垂直于所述第一液流通路的入口和出口，其中相對端蓋的液體通道方向設(shè)置朝向入口側(cè)，且具有一傾斜角度以將一個單向旋轉(zhuǎn)沖量動量施加在所述轉(zhuǎn)子上，而不管經(jīng)由旋轉(zhuǎn)方向上的入口切向流動矢量分量和相反旋轉(zhuǎn)方向上的外流切向流動矢量分量的流動方向。
20.一種用于淡化海水的反滲透系統(tǒng)，包括淡水供給；海水供給；將所述淡水供給與所述海水供給分隔開的隔膜，其中所述海水供給相對隔膜保持在足夠反轉(zhuǎn)淡水流入海水的滲透趨勢的壓力；以及壓力交換器，其是用來增加供應(yīng)到所述反滲透系統(tǒng)的海水壓力，所述壓力交換器包括基本上為圓柱形的壓力容器；一對位于所述壓力容器的相對端上的端蓋，每個端蓋具有至少一個制于其中的液體通道；轉(zhuǎn)子，其被布置在所述容器內(nèi)，包括多個同軸通管并被設(shè)置成繞所述一對相對端蓋之間的縱向軸線旋轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)子適用于引導(dǎo)在轉(zhuǎn)子內(nèi)部和外部的液體交換；一對液體入口；以及一對液體出口，其與所述液流入口相連通以促進(jìn)第一液流和第二液流通過所述轉(zhuǎn)子，其中在一個液體入口側(cè)上的相對端蓋通道的方向被設(shè)置成具有一傾斜角度以將一個單向旋轉(zhuǎn)沖量動量施加在所述轉(zhuǎn)子上，而不管經(jīng)由旋轉(zhuǎn)方向上的入口切向流動矢量分量以及相反旋轉(zhuǎn)方向上的外流切向流動矢量分量的、所述第一和第二液流相對于所述壓力容器的流動方向。
全文摘要
一種用于將壓力能從一相對高壓的液流傳遞到另一相對低壓的液流的壓力交換器被提供。一個管狀轉(zhuǎn)子被定位于壓力容器兩個端蓋之間的中心軸上，其具有與一對低壓端口連通的同軸的入口和出口對，所述低壓端口具有傾斜角以在所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向上的形成入口切向速度矢量和在所述轉(zhuǎn)子相反旋轉(zhuǎn)方向上形成出口切向速度矢量。一對高壓端口適用于沒有傾斜角和不對所述轉(zhuǎn)子施加動量，并且在不影響所述轉(zhuǎn)子的RPM(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))前提下液流可以不一樣。端蓋具有一個傾斜表面，跟隨著一平坦密封區(qū)域，所述平坦密封區(qū)域增加旋轉(zhuǎn)方向上的間隙，從而引起降壓過程中外流量的增加以及在管被暴露于低壓端口之前的較低管壓，并進(jìn)一步引發(fā)管暴露到高壓端口之前加壓狀態(tài)下的流入量增加，這將消耗壓力能而不會產(chǎn)生可導(dǎo)致磨損和噪聲氣穴現(xiàn)象或壓力波。
文檔編號F02C3/02GK101044325SQ200580027030
公開日2007年9月26日 申請日期2005年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月10日
發(fā)明者L·豪格 申請人:L·豪格