BE1012544A6

BE1012544A6 - Rotating high pressure pump

Info

Publication number: BE1012544A6
Application number: BE9900162A
Authority: BE
Original assignee: Vooren Luc Van
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-12-05

Abstract

The rotating high-pressure pump transfers hydraulic energy of one productto another product or similar product. The pump can be used as ahydraulically driven pressure augmentation device and as a recuperatingdevice for hydraulic energy. The construction of the pump is simple; it hasa high volumetric and energy yield. Exceptionally high pressures can beobtained when used in combination with a low-pressure pump.<IMAGE>

Description

       

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Roterende hogedrukpomp 
De uitvinding betreft een pomp die door zijn constructie in staat is de hydraulische energie van een produkt over te brengen naar een ander of gelijk produkt Afhankelijk van de constructie brengt de pomp het produkt op een hogere, gelijke of lagere druk Hierdoor is de uitvinding van toepassing in alle gebieden waar gassen of vloeistoffen dienen verpompt te worden 
Er worden een zeer ruim gamma van pompen ingezet in de huidige industriele omgeving. 



   Meertraps centrifugaalpompen hebben vele voordelen en zijn ruim verspreid Echter, het rendement van dit soort pompen verlaagt zeer sterk bij toenemende drukontwikkeling Zuigerpompen hebben dit nadeel niet maar zijn weinig betrouwbaar en vergen relatiefveel onderhoud. 



  In omgekeerde osmose installaties wordt het brine water dikwijls gedumpt als afval Nochtans bevindt zich hierin nog veel energie Door gebruik te maken van zogenaamde   Pelton   turbines kan men ongeveer 40 % van deze energie terugwinnen. Deze turbines zijn echter vrij duur en worden dan ook niet veel toegepast in kleine RO systemen. 



  Zie fig 1 Op pagina 6 In de volgende uiteenzetting wordt er vanuit gegaan dat het magazijn 3 roteert en de huizingen 1 en 7 statisch zijn Dit echter geen noodzaak. 



  Verwezen wordt naar de conclusies in R.   29 (3)   op pagina 4 De pomp bestaat uit een magazijn 3 dat gemonteerd is tussen twee huizingen 1 en 7. 



  In het magazijn 3 bevinden zich de plunjers 4 Op het magazijn 3 zijn langs weerskanten de klepplaten 5 aangebracht. 



  Zie view BB Het magazijn 8 en as 3 draaien in lagers die gemonteerd zijn in de statische inlaathuizing 1 en   uitlaathuizing   7. 



  Op deze behuizingen 1 en 7 zijn de statische klepplaten 6 gemonteerd. 



  Zie view AA De statische klepplaat 6 wordt opgedeeld in twee boogvormige secties Deze secties dienen niet noodzakelijk symmetrisch te zijn Door deze verdeling onstaat bij een rotatie over 360  van het magazijn een inlaat en uitlaatcyclus voor de plunjers. Meerdere in-en uitlaatcycli per omwenteling zijn echter ook mogelijk 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
Tijdens de inlaatcyclus gebeurt dan het volgende
Via poort LPI wordt produkt toegevoerd. Hierdoor wordt de plunjer 4 naar links geduwd. Indien poort LPO drukloos is zal de vloeistof die zich links van plunjer 4 bevindt uit de roterende hogedrukpomp stromen Ondertussen draait het magazijn verder en verandert de inlaatcyclus in de uittaatcyclus. 



  Tijdens de   uitlaatcyc1us   gebeurt dan het volgende : Via poort   HPI   wordt vloeistof onder druk toegevoerd Hierdoor wordt de ruimte in de cylinderkamer gevuld en beweegt de plunjer 4 zich naar rechts. Door toepassing van een differentiël of gelijk plunjeroppervlak kan men de drukontwikkeling beinvloeden. 



  Het produkt dat zich aan de rechterkant van de plunjer bevindt wordt verdrongen via poort HPO. Tijdens deze perscyclus draait het magazijn verder tot de pomp automatisch teruggaat naar de inlaatcyclus Het voordeel van de uitvinding is dat door de pomp te combineren met een centrifugaalpomp toch een hoge druk kan bekomen bij een hoog rendement van het geheel. 



  Een ander voordeel is dat de pomp direkt op de brine stroom van een RO installatie kan aangesloten worden om vers zeewater in het RO systeem te pompen Betreft de tekening op pagina 6 - fig. I 
 EMI2.1 
 Stuk nr Beschrijving   Inlaat   huizing 2 Buitencylinder, statisch 3 Magazijn 4 Plunjer samenstelling 5 klepplaat zie ook view BB 6 klepplaat zie ook view AA 7 Uitlaat huizing 
 EMI2.2 
 8 as 9 10 Ventilatie boring   l ! klepp ! aat   zie ook view AA   12 klepplaat   zie ook view BB 13 As afdichting 14 Lager De figuur 3 op pagina 8 is een schematische voorstelling van een typische omgekeerde osmose   installatie Hiema   RO genoemd 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
In een klassieke opstelling als in fig3 krijgt men ongeveer 34 liter   drinkwater   voor elke 100 liter zeewater die men in het 

  systeem op druk brengt De rest, brine genoemd, verdwijnt over een drukregelventiel terug in zee. 



   Om dit RO proces te laten werken met 34% opbrengst dient men het zeewater op een druk van 70 bar te brengen Deze druk is zeer typisch in zeewater met   zoutgehalte   van 40. 000 PPM. 



  Dit houdt in dat men in een klassiek systeem, 66% van de energie verliest over het drukregelventiel. 



  Indien men in deze opstelling een roterende hogedrukpomp zou plaatsen dan kan men van deze 66% meer dan   80%   recuperen. 



  Zulk een opstelling is weergegeven in fig2 op pagina 7 De op druk staande brine leiding wordt verbonden met poort HPI van de   hogedrukpomp - zie fig 1.    



  De drukloze brine vloeistof verlaat de roterende hogedrukpomp via poort LPO. 



  Op poort LPI wordt produktwater op lage druk aangesloten. 



  Dit water verlaat de roterende hogedrukpomp via poort HPO. 



  Indien we nu rekenen met een rendement van 80% in de roterende hogedrukpomp dan betekent dit dat door de toepassing van dit toestel in deze siutatie, met slechts de helft van de energie kan volstaan worden om dezelfde opbrenst te bekomen. 



  Niet alleen verbruikt men zodoende merkelijk minder energie, ook zullen de installatiekosten van de installatie gunstig worden beinvloed. 



  De hogedrukpomp dient slechts de helft van het debiet te leveren en kan dus kleiner zijn dan in een klassieke opstelling. 



  Stellen we ons een situatie voor waarin 100   !/min   zeewater zou op druk gebracht worden Opgenomen   vermogen- 13   kWh Indien deze installatie zou voorzien worden van een roterende hogedrukpomp dan zou deze slechts 6 5 kWh verbruiken 
Vermits deze installaties meestal continu werken - 8000 uur per jaarzou de roterende hogedrukpomp zorgen voor een besparing van 6 5kWh x 8000 uur = 52 000 kW op jaarbasis



   <Desc / Clms Page number 1>
 



  Rotary high pressure pump
The invention relates to a pump which, due to its construction, is able to transfer the hydraulic energy from one product to another or the same product. Depending on the construction, the pump brings the product to a higher, equal or lower pressure. The invention therefore applies in all areas where gases or liquids need to be pumped
A very wide range of pumps are used in today's industrial environment.



   Multistage centrifugal pumps have many advantages and are widely distributed. However, the efficiency of these types of pumps decreases greatly with increasing pressure development. Piston pumps do not have this drawback, but are not very reliable and require relatively much maintenance.



  In reverse osmosis installations, the brine water is often dumped as waste. However, it still contains a lot of energy. By using so-called Pelton turbines, approximately 40% of this energy can be recovered. However, these turbines are quite expensive and are therefore not widely used in small RO systems.



  See fig 1 On page 6 In the following explanation it is assumed that the magazine 3 rotates and the housings 1 and 7 are static. However, this is not a necessity.



  Reference is made to the conclusions in R. 29 (3) on page 4 The pump consists of a magazine 3 mounted between two housings 1 and 7.



  The plungers 4 are located in the magazine 3. The valve plates 5 are arranged on either side of the magazine 3.



  See view BB The magazine 8 and shaft 3 rotate in bearings mounted in the static inlet housing 1 and outlet housing 7.



  The static valve plates 6 are mounted on these housings 1 and 7.



  See view AA The static valve plate 6 is divided into two arcuate sections. These sections need not necessarily be symmetrical. This distribution creates an inlet and outlet cycle for the plungers when rotating 360 of the magazine. However, multiple inlet and outlet cycles per revolution are also possible

 <Desc / Clms Page number 2>

 
The following happens during the intake cycle
Product is supplied via port LPI. This causes the plunger 4 to be pushed to the left. If port LPO is pressureless, the liquid to the left of plunger 4 will flow out of the rotary high-pressure pump. Meanwhile, the magazine continues to run and the inlet cycle changes to the exhaust cycle.



  During the exhaust cycle the following then happens: Liquid is supplied under pressure through port HPI. This fills the space in the cylinder chamber and the plunger 4 moves to the right. The pressure development can be influenced by using a differential or equal plunger surface.



  The product located on the right side of the plunger is displaced through port HPO. During this pressing cycle, the magazine continues to run until the pump automatically returns to the inlet cycle. The advantage of the invention is that by combining the pump with a centrifugal pump, a high pressure can still be obtained with a high efficiency of the whole.



  Another advantage is that the pump can be connected directly to the brine flow of an RO installation to pump fresh seawater into the RO system. Concerns the drawing on page 6 - fig. I
 EMI2.1
 Part no Description Inlet housing 2 Outer cylinder, static 3 Warehouse 4 Plunger assembly 5 valve plate see also view BB 6 valve plate see also view AA 7 Outlet housing
 EMI2.2
 8 axis 9 10 Ventilation bore l! valve! aat see also view AA 12 valve plate see also view BB 13 Shaft seal 14 Bearing The figure 3 on page 8 is a schematic representation of a typical reverse osmosis installation called Hiema RO

 <Desc / Clms Page number 3>

 
In a classic setup as in fig3, you get about 34 liters of drinking water for every 100 liters of sea water that you put in it

  pressurizes the system The rest, called brine, disappears back into the sea via a pressure control valve.



   In order for this RO process to operate with a 34% yield, the seawater must be brought to a pressure of 70 bar. This pressure is very typical in seawater with a salt content of 40,000 PPM.



  This means that in a classic system, 66% of the energy is lost over the pressure control valve.



  If a rotating high-pressure pump were installed in this arrangement, more than 80% of this 66% can be recovered.



  Such an arrangement is shown in fig2 on page 7 The pressurized brine line is connected to port HPI of the high pressure pump - see fig 1.



  The pressureless brine fluid leaves the rotary high-pressure pump via port LPO.



  Low pressure product water is connected to port LPI.



  This water leaves the rotary high-pressure pump through port HPO.



  If we now calculate with an efficiency of 80% in the rotary high-pressure pump, this means that by using this device in this configuration, only half of the energy will be sufficient to obtain the same yield.



  Not only do people thus use considerably less energy, the installation costs of the installation will also be favorably influenced.



  The high-pressure pump should only supply half the flow rate and can therefore be smaller than in a traditional setup.



  Imagine a situation in which 100! / Min sea water would be pressurized. Power consumption - 13 kWh If this installation were to be equipped with a rotating high-pressure pump, it would only consume 6.5 kWh
Since these installations usually operate continuously - 8000 hours per year, the rotary high-pressure pump would save 6 5kWh x 8000 hours = 52,000 kW per year

Claims

Conclusions: see fig 1.

1. High pressure pump with axially mounted rotary valve discs 5 and 6 providing power to plungers 4 mounted in a rotating magazine 3 driven by an external or internal power source, thereby transferring the hydraulic energy from one product to another or identical product Characteristic of the invention is the combination of 2 sets of rotary valves with a rotating magazine fitted with plungers, and mounted between two static housings, so the high pressure pump achieves 2 or more inlet ports (HPI and LPI) and 2 or more outlet ports (LPO and HPO) each gate having a different function function.

A rotary high-pressure pump as in claim 1 but equipped with a static magazine 3 and rotary inlet and outlet housings 1 and 7.

A rotary high-pressure pump as in claims 1 and 2 but equipped with radially mounted valves and / or magazine.

A rotary high-pressure pump as in claims 1, 2 and 3 but equipped with tangentially mounted valves and / or magazine

A rotary high pressure pump as in claims 1, 2, 3 and 4, the plungers of which have been replaced by membranes and / or pistons.

A rotary high pressure pump as in claims 1, 2, 3, 4 and 5 but provided with multiple inlet and outlet cycles per revolution

A rotary high-pressure pump as in claims 1, 2, 3, 4 and 6 but having spherical or oval shaped valve faces.

A rotary high-pressure pump as in claims 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7 combined or integrated with another pump. Here the composition is built up as a whole and the outlet of the other pump is connected to port HPI and LPI. The port LPO is connected to the inlet of the pump and the port HPO becomes the outlet port of this combination. In this way, the combination obtains new characteristics

A rotary high pressure pump as in claims 1, 2, 3, 4, 5,6, 7 and 8 installed in the brine line of reverse osmosis systems thus using the energy of the brine to introduce new product water into the system.