CN105324556B - 用于在压力下处理液体的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于处理液体的装置(200)包括用于在输入压力(p1)下接收待处理的液体的装置输入端(202)、用于使处理液体在输出压力(p4)下返回的装置输出端(216)，以及具有室入口(208)和室出口(210)的处理室(209)，室入口(208)经由进料管线(203,207)连接到装置输入端(202)上，且室出口(210)经由排出管线(211,215)连接到装置输出端(216)上。进料管线(203,207)包括用于将液体的压力从输入压力(p1)增大至室入口(208)处的进料压力(p2)的泵器件，且排出管线(211,215)包括背压器件，其适于将背压器件上游的室出口(210)处的排出压力(p3)保持在高于输出压力(p4)的超压(pe)下，且将液体的压力从排出压力(p3)减小至背压器件下游的输出压力(p4)。进料管线(203,207)中的泵器件包括多级齿轮泵(222)的第一级(205)，且排出管线(211,215)中的背压器件包括多级齿轮泵(222)的第二级(213)，其中第二级机械地联接到第一级(205)上。

Description

用于在压力下处理液体的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于处理液体的装置，该装置包括用于在输入压力下接收待处理的液体的装置输入端、用于使处理液体在输出压力下返回的装置输出端，以及具有室入口和室出口的处理室，室入口经由进料管线连接到装置输入端上，且室出口经由排出管线连接到装置输出端上，其中进料管线包括用于将液体的压力从输入压力增大至室入口处的进料压力的泵器件，且排出管线包括背压器件，其适于将背压器件上游的室出口处的超压保持为高于输出压力的超压，且将液体的压力从排出压力减小至背压器件下游的输出压力。

根据另一个方面，本发明涉及一种用于在高于输出压力的超压下处理液体的方法。

在具体方面中，本发明涉及用于在高于输出压力的超压下过滤油的装置及方法。

背景技术

油在许多机械系统中用作功能液体。此功能的实例可包括润滑、液压或类似的。许多退化和污染过程影响油的寿命，以及使用油的机器的操作、维护和最终寿命。使用的油的连续清洁因此很重要。然而，清洁使用过的污染油是挑战性的任务，其中必须针对各个应用根据待除去的污染物的类型且取决于执行清洁任务的系统的特定背景来构成适当的过程。

例如，当将油用作旋转机器中的润滑剂时，如，齿轮箱中，且特别是在风力涡轮机齿轮箱中，油遭受高剪切搅拌。由于高剪切搅拌，故空气结合到使用的污染油中作为细分散气泡。这导致了使用的油的特别混乱的泡沫状情况，这极强地影响了过滤效率。用于从使用的油除去固体污染物的方法及装置已经在WO2009/115092中公开，其由此通过引用以其整体并入。在该方法及装置中，在保持过滤介质的下游侧上的超压的同时执行过滤。因此，实现了过滤效率的显著提高。在过滤之后，超压在使清洁的油回到机器之前释放。

然而，在高于输出压力的超压下执行处理步骤如过滤需要附加的泵送功率，且因此导致了相比于没有超压的过程增加能量消耗。

本发明的目的在于提供一种用于在高于输出压力的超压下处理液体的方法及装置，其可以以流过(flow-through)方式操作，且其克服了至少一些上述不足或至少提供了已知方法的备选方案。

根据特定方面，本发明的目的在于提供一种用于在高于输出压力的超压下处理油，更特别是过滤油的方法及装置，其中相比于上述现有技术减少了能量消耗。

发明内容

根据一个方面，该目的通过用于处理液体的装置实现，该装置包括用于接收输入压力下的待处理的液体的装置输入端、用于使处理液体在输出压力下返回的装置输出端，以及具有室入口和室出口的处理室，室入口经由进料管线连接到装置输入端上，且室出口经由排出管线连接到装置输出端上，其中进料管线包括用于将液体的压力从输入压力增大至室入口处的进料压力的泵器件，且排出管线包括背压器件，其适于将背压器件上游的室出口处的排出压力保持在高于输出压力的超压下，且将液体的压力从排出压力减小至背压器件下游的输出压力，其中进料管线中的泵器件包括多级齿轮泵的第一级，且排出管线中的背压器件包括多级齿轮泵中的第二级，其中第二级机械地联接到第一级上。

该装置允许处理沿流动方向从装置输入端流至装置输出端的液体，其中在高于装置上游的液体压力和高于装置下游的液体压力的升高压力下执行该处理。

如沿从室入口到室出口的流动方向所见，装置的处理室包括上游仓室、处理元件和下游仓室。待处理的液体经由室入口流入位于处理元件上游的上游仓室中，穿过处理元件来处理进入位于处理元件下游的下游仓室的液体，且最终经由室出口流出下游仓室。

该装置可用于穿过处理室的液体的任何处理，其中该过程需要将压力从装置输入端处的输入压力逐级升高至室入口处的进料压力，以及将压力从室出口处的排出压力逐级减小至装置输出端处的输出压力。

逐级升高由第一齿轮泵实现，且逐级降低由第二齿轮泵实现，其中第一齿轮泵和第二齿轮泵提供为多级齿轮泵的第一级和第二级，其中第一级和第二级机械地联接，以便将能量从第二级传递至第一级。直接机械联接认为是最有效的。然而，还可构想出允许将从加压排出流回收的机械能借助于第二级传递至第一级、以便至少部分地再使用能量来驱动第一级的另一种类型的机械联接如磁性或电磁的。

相比于没有超压的情况下执行的过程，保持处理室中的超压还需要在增加的压力下给送液体。尽管超压可由过程所需要，或至少有利于例如改善过程的效率，但超压需要附加的泵送功率，且因此增加了过程的能量消耗。当将压力从室出口处的超压减小至装置输出端处的输出压力时，储存在加压液体中的能量又在背压器件中释放。根据本发明的装置通过从排出流到进料流交换压力来回收能量。

齿轮泵级可作用为泵或电机。通过向形成齿轮泵级的协作齿轮轮体提供外部驱动，齿轮轮体经由齿轮泵级驱动流动，因此将固定排放(displacement)机器操作为泵。作为备选，齿轮轮体可由穿过齿轮泵级的流动驱动，因此将固定排放机器操作为电机。上述泵器件包括多级齿轮泵的第一级，且背压器件包括多级齿轮泵的第二级，其中第二级机械地联接到第一级上。第一级适于操作为泵，以在经由第一级填充处理室时增大进料流中的压力。第二级适于操作为电机，其在经由第二级排空处理室时通过减小压力从排出流获得能量。在操作下，第一级由机械地联接到第一级上的第二级协助的外部电机驱动。由排出流中的压力减小释放的能量借助于多级齿轮泵的第二级回收；回收能量从第二级经由机械联接传递至第一级；因此，从减小的排出流中的压力回收的能量再用于增大进料流中的压力。同时，第二级提供了用作背压器件的阻流物，以用于将室出口处的排出压力保持在高于输出压力的超压下。

齿轮泵级为固定排放机器，其针对给定齿轮轮体的各次回转排放恒定量的流体。每次回转排放的流体量通过泵设计确定，泵设计包括实际齿轮轮体构造和相应齿轮泵级的齿轮轮体于其中操作的排放室的布局。对于给定的齿轮泵级和对于限定排放的协作的齿轮轮体的给定转速，表示为每单位时间经由相应齿轮泵级排放的体积的排放率是固定的。因此，多级齿轮泵的第一级取决于针对第一级选择的泵速提供固定进料排放率。因此，多级齿轮泵的第二级取决于针对第二级选择的泵速提供固定排出排放率(discharge-displacement rate)。通过将第二级机械地联接到第一级上，排出排放率随进料排放率变化来确定。

有利的是，根据用于在超压下处理液体的装置的优选实施例，第一级在高于第二级的排放率下操作，且装置还包括具有第一端和第二端的旁通管线，其中第一端连接到第一级的下游和第二级的上游，且其中第二端连接到第二级的下游。在操作下，穿过旁通管线的流动方向从第一端到第二端。旁通管线包括流动调整器件，如，预先构造的限流物、偏压止回阀、可调阀、调节阀等。穿过旁通管线的流动允许控制装置中的压力分布。取决于受影响的压力，旁通管线的第一端可在不同位置处连接在第一级与第二级之间：使旁通管线从第一级与室入口之间的进料管线分叉允许了控制入口压力；使旁通管线从室出口与第二级之间的排出管线分叉允许了控制排出压力，且因此控制了用于过程的超压；将旁通管线的第一端连接到处理室上例如允许了释放累积的空气，且控制处理室中的压力。还注意，通常在处理室中执行的一个或多个处理步骤涉及压降，且沿流动的处理室中的压力分布可通过由此连接相应的处理步骤上游或下游的旁通管线来影响。

有利的是，第一级排放率超过第二级排放率2%到12%之间，更有利的是在5%到10%之间，其中穿过流动调整器件和/或泄压器件的对应的互补旁通流允许了调节装置中的压力分布。

作为优选，根据一个实施例，多级齿轮泵具有限定联接级的啮合齿轮轮体的平面布置。啮合齿轮轮体的平面布置允许具有一侧(one-sided)通向多级齿轮泵的所有构件的设计。这便于多级齿轮泵的容易组装和维护，且使处理室壁与泵室直接整体结合，以用于收纳啮合齿轮轮体的平面布置，这可从处理室壁的外侧接近。

作为优选，根据用于在超压下处理液体的装置的另一个实施例，第一齿轮泵级与第二齿轮泵级之间的机械联接具有固定齿轮传动比。因此，实现了简单且可靠的设备，且提供了穿过第一级的进料流速与穿过第二级的排出流速的固定传动比。

作为优选，根据另一个实施例，多级齿轮泵为具有三个啮合齿轮轮体的双级齿轮泵。因此，实现了特别简单的布置，其降低了制造成本且改善了可靠性。在双级齿轮泵以平面齿轮轮体布置实施时，这些优点特别显著。

此外，根据一个实施例，第一级由与第二齿轮轮体啮合的第一齿轮轮体限定，以提供从第一进入端口至第一排出端口的液体排放，且其中第二级由与第三齿轮轮体啮合的第二齿轮轮体限定，以提供用于液体从第二进入端口排放到第二排出端口的第二级。第一进入端口连接到装置输入端上，第一排出端口连接到室入口上，第二进入端口连接到室出口上，且第二排出端口连接到装置输出端上。

可构想出具有不同齿轮轮体布置的一定数目的不同实施例。在下文中，用语"外齿"是指设在齿轮轮体的外表面上以形成外齿轮的齿，且用语"内齿"是指设在齿轮轮体的内表面上以形成内齿轮的内齿。

此外，根据一个实施例，第一齿轮轮体上的外齿与第二齿轮轮体上的外齿啮合以限定作为外齿轮泵的第一级，第二齿轮轮体上的内齿与第三齿轮轮体上的外齿啮合以限定作为内齿轮泵的第二级。作为备选，第一齿轮轮体上的外齿与第二齿轮轮体上的内齿啮合以限定作为内齿轮泵的第一级，且第二齿轮轮体上的外齿与第三齿轮轮体上的外齿啮合以限定作为外齿轮泵的第二级。

此外，根据优选实施例，第一齿轮轮体上的外齿与第二齿轮轮体上的内齿啮合以限定作为内齿轮泵的第一级，且第二齿轮轮体上的外齿与第三齿轮轮体上的内齿啮合以限定作为内齿轮泵的第二级。作为备选，第一齿轮轮体上的内齿与第二齿轮轮体上的外齿啮合以限定作为内齿轮泵的第一级，且第二齿轮轮体上的内齿与第三齿轮轮体上的外齿啮合以限定作为内齿轮泵的第二级。因此，实现了特别紧凑的布置。

有利的是，实施为内齿轮泵的一个或多个上述级为新月型。

根据一个实施例，多级齿轮泵包括适于构成电动机的转子的一个从动齿轮轮体，其中定子线圈布置在转子附近的外周壳体壁中。有利的是，齿轮轮体适于通过以圆形布置将永磁铁分布在齿轮轮体上(通常沿其外周)来构成转子。永磁场允许由定子线圈生成的外部交错电磁场以联接到齿轮轮体上且驱动齿轮轮体。电磁联接可通过密封壳体壁提供，因此消除了对用于旋转传动轴的密封馈通的需要。旋转轴密封件具有的缺点在于它们易于磨损，是潜在的泄漏源，且需要针对维护和/或修理的附加注意。因此，电磁驱动提高了可靠性且装置操作的容易程度。一般而言，多级泵中的任何齿轮轮体都可选择成从外部驱动件来驱动。因此，上文提到的实施例的任何齿轮轮体可选择为配备有永磁铁且用作与定子线圈相互作用的转子，它们适于布置/整体结合到多级齿轮泵的相邻的壳体壁中，以形成电动机。

根据优选实施例，双级内齿轮泵的最外齿轮轮体构成电动机的转子，其中定子线圈布置在围绕转子的外周壳体壁中。因此，具有高程度整体结合的构件的紧凑装置在不牺牲生产成本和可靠性的情况下实现。

根据一个实施例，该装置适于油滤，其中处理室包括用于过滤油的油滤介质。油滤介质布置成使得从室入口流至室出口的油被迫穿过油滤介质，从而将污染的油分成由过滤器保持的固体污染物的固相，以及作为滤液经由室出口释放的清洁油的液相。过滤因此在超压下执行，其中背压器件确保了过滤介质的下游侧上的处理室中的压力保持在高于环境压力且高于输出压力的升高压力下，以用于使处理油回到由装置维护的设备。该实施例例如在装置接收混乱状态下的使用的油时(即，油含有可小至微米尺寸的较细分散在气泡中的空气的情况下)对于过滤使用的润滑油来保持固体污染物特别有用。例如，当直接从在使用期间将高剪切搅拌施加在油上的机器接收用于过滤的油时，可观察到此混乱状态。通过在适当的超压下过滤，如，高于至少0.3bar，则气泡与过滤过程的干扰可较大减小，从而实现过滤效率的惊人的提高。如上文所述，根据本发明的装置在经由输出端释放液体之前回收储存在处理步骤下游的加压液体中的能量，且回收的能量再用于加压经由处理步骤上游的输入端接收的液体。因此，在超压下执行处理引起的附加的能量消耗显著减小。因此，以高体积生产量在超压下甚至大量处理液体(如，旋转机器中的油的连续过滤)在保持超压的所需能量花费方面变得可行。

作为优选，根据另一个实施例，处理室和多级齿轮泵整体结合到共同的壳体中，从而实现紧凑设计。

此外，根据一个实施例，由啮合齿轮轮体的布置限定的多级齿轮泵整体集合到基板的第一侧上，且处理室由盖体/盖/帽/壳体限定在基板的第二相对侧上，其中进料管线和排出管线提供为限定穿过基板的通道的通孔，所述通道使基板的第一侧上的泵室与布置在基板的第二侧上的处理室连接。因此，实现了促进容易生产的特别紧凑的维护便利的组件。具体而言，当与具有限定多级齿轮泵的不同级的啮合齿轮轮体的平面布置的实施例组合时，这些优点进一步加强。

根据另一方面，本发明的目的通过超压下处理液体的方法来实现，其中该方法包括以下步骤：

-在输入压力下接收液体的输入流，

-经由室入口将输入流给送到处理室中，

-使用泵器件将压力从输入压力增大至室入口处的入口压力，

-在处理室中处理液体，

-将处理室(209)的室出口(210)处的排出压力(p3)保持在高于输出压力(p4)的超压(pe)下，

-经由室出口(210)排出处理液体，以及

-使用背压器件将压力从排出压力(p3)减小至输出压力(p4)，

其中

-增大压力的步骤使用多级齿轮泵的第一级来执行，以及

-减小压力的步骤使用操作为电机的多级齿轮泵的第二级执行，所述第二级(213)由处理步骤下游的液流驱动，从而在所述液体在输出压力下返回之前从加压的所述液体回收能量，且其中

-第二级机械地联接到第一级上，以便将第二级回收的机械能传递至第一级。

有利的是，根据本发明的方法使用根据本发明的装置的上述实施例执行。

通过根据本发明的方法的上述实施例，相对于根据本发明的装置的实施例如上文所述实现了类似的优点。

在本发明的较宽方面中，相比于输入压力和输出压力，装置及方法可适于在升高压力(超压)或减小压力(真空)下在处理室中处理液体。两个情况共同的是压力变化出现在液体进料中，其至少部分地在液体排出中相反。

如上文所述，当在超压下处理时，室出口处的排出压力保持高于输出压力。超压是排出压力与输出压力之间的差。当在超压下在处理室中操作处理时，室入口处的压力和室出口处的压力两者都大于输入压力和输出压力。多级齿轮泵的第一级操作为进料管线中的泵，且第二级操作为排出管线中的电机，以有助于通过如上文所述的机械联接来驱动第一级。

当在真空压力下操作处理室中的处理时，室入口处的压力和室出口处的压力两者都小于输入压力和输出压力。在此情况下，用于生成真空的器件如真空泵(例如，液环类型)经由真空端口连接到处理室上，以相比于处理室外侧减小处理室内侧的压力。

真空下的待处理液体流过室入口进入处理室的上游仓室，穿过处理元件来用于处理至处理室的下游仓室的液体，且经由室出口离开下游仓室。多级齿轮泵的第一级从装置输入端接收液体，且操作为定量器件以用于控制液体经由室入口进入处理室的上游仓室的进料流。多级齿轮泵的第二级操作为排出泵，其用于将处理液体从处理室的下游仓室经由室出口排出，且使处理液体回到装置输出端。

由于两个级是固定排放泵，故排放率由相应级的齿轮轮体的布局和转速确定。

压力经由其沿流动方向减小的第一级选择为限制定量元件，其用于控制从输入端经由室入口进入处理室的进料流，处理室保持在真空下。因此，防止了过多的进料流破坏真空，同时确保了足够/充分的进料流以保持对于处理的期望生产量。第二级操作为作用于室出口上的排出泵，以用于从处理室取回处理液体。因此，穿过第二级的压力沿流动方向增大。另外，在典型构造中，压力经由其沿流动方向增大的齿轮泵级尺寸确定为大于压力经由其沿流动方向减小的齿轮泵级。

在真空处理装置的背景下，这具有的优点在于，输入侧上的较小齿轮泵级提供进料流控制，同时输出侧上的尺寸过大的齿轮泵确保了足够的泵送能力来排空下游仓室，或至少保持处理室中的液面在操作下低于最高水平，以免液体到达真空端口。在优选的简单构造中，由于齿轮泵级的该尺寸，故不需要用于控制穿过处理室的流动的附加控制元件。然而，在典型设备中，第二级通过在泵的压力侧上提供阻流物来保护，确保了最少液体保持在泵中来提供润滑。

将构想出的是，用于在真空下处理液体的系统的有利实施例已经通过分别在装置的进料管线和排出管线中提供第一齿轮泵和第二齿轮泵来实现，其中齿轮泵如上文所述那样有利地构造和确定尺寸，但没有第一齿轮泵与第二齿轮泵之间的机械联接。具体而言，通过使排放齿轮泵相对于进料齿轮泵尺寸过大，该实施例已经实现了提供进料流的良好控制和用于在连续操作中也安全地保持真空的液面控制的优点，而不需要任何附加水平控制器件，如，室内的传感器器件。有利的是，排出泵尺寸确定为超过进料泵的最大容量的至少10%、10%到30%之间，且通常大约20%的最大容量。

此外，通过将控制进料流速的第一级机械地联接到控制排出流速的第二级上，实现了改善的操作安全性。具体而言，在导致第二级停滞的故障的情况下，第一级也自动地停止，从而避免了超压累积在处理室中，导致了溢出或破坏第一级，或液体溢入真空系统中。

如针对在超压下操作的装置描述的类似实施例将实现装置的可制造性、可靠性和维护便利性的类似优点。

附图说明

在下文中，参照列举的实施例进一步阐释了本发明。附图示出了：

图1为在设备中操作的现有技术的装置的示意图，

图2为根据本发明的在设备中操作的装置的一个实施例的示意图，

图3为平面双级内齿轮泵的立面视图，以及

图4为根据本发明的一个实施例的过滤器装置的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出了具有装置100的现有技术设备，其用于从给定应用99接收工作流体、在升高压力下处理工作流体，且使处理的流体回到其在给定应用99中的使用。箭头指出了穿过设备的流动方向。应用99的实例可为使用油来用于润滑的上述风力涡轮机齿轮箱，其中使用的油从齿轮箱润滑系统直接地传递至装置来用于过滤油，以保持齿轮箱中的磨损引起的颗粒污染物。在过滤之后，过滤油立即回到其在润滑系统中的使用。

工作液体的输入流101在装置100的装置输入端102处的输入压力p1下被接收。工作液体从装置输入端102经由进料管线的第一部分103传递至泵105的进入端口104。泵105将工作液体的压力从输入压力p1增大至进料压力p2。工作液体经由泵105的排出端口106离开泵105，且经由进料管线的第二部分107给送穿过室入口108至处理室109，在该处处理工作液体。在处理期间，工作液体的压力可改变量dp。通常，压降在处理期间发生，从而将工作液体的压力从进料压力p2减小至排出压力p3。工作液体经由室出口110离开处理室109。工作流体从室出口110穿过排出管线的第一部分111、偏压止回阀113，以及排出管线的第二部分115至装置输出端116。处理的工作流体的输出流117从装置输出端116在输出压力p4下回到应用99。偏压止回阀用作背压器件，其将排出压力p3保持在高于输出压力p4的超压pe下。因此，通过提供进料管线103,107中的进料泵105和排出管线111,115中的背压器件，装置100适于在超压pe下在处理室109中处理工作液体。此背压器件可示为偏压止回阀113或固定或可调限流物。在使工作液体穿过背压器件时，超压pe释放，以便工作液体的压力从排出压力p3减小至输出压力p4。

图2示意性地示出了根据本发明的一个实施例的用于在超压pe下处理工作液体的改善的装置200。图2的装置200与图1的装置100的差别在于泵105和偏压止回阀113由双级齿轮泵222的第一级205和第二级213替换，其中第二级213机械地联接到第一级205上。第一级205操作为泵，其从外部驱动件接收能量来增大穿过第一级205的液体的压力。第二级213操作为电机，其接收来自流过第二级213的液体的压力减小的能量。通过机械联接221，如图2中的虚线箭头所示，回收的机械能从第二级213传递至第一级205，从而有助于驱动第一级205，且因此减小了外部提供的能量的装置消耗。

图3示意性地示出了具有以平面布置置于由壳体304限定的泵室内的三个啮合齿轮轮体301,302,303的双级齿轮泵300内侧的立面视图。壳体304特征为凸缘器件(如，螺栓孔305)以及密封器件(如用于围绕泵室的外周接收O型密封件的周向凹口306)。壳体304可利用盖(未示出)密封，盖具有与密封器件306协作的密封表面，以在盖附接到壳体304的凸缘器件305上时提供密封。所示实施例具有特别紧凑的构造，其中三个齿轮轮体301,302,303布置在彼此内以形成双级内齿轮泵。

鉴于第一齿轮轮体301由外部驱动件(未示出)沿顺时针方向驱动，同时第二齿轮轮体和第三齿轮轮体遵循由箭头指出的相同方向，则双级齿轮泵300的第一级由第一齿轮轮体301上的外齿311限定，其与第二齿轮轮体302上的内齿312啮合，从而形成提供从第一进入端口313到第一排出端口314的排放的内齿轮泵。双级齿轮泵300的第二级由第二齿轮轮体302上的外齿321限定，其与第三齿轮轮体303上的内齿322啮合，从而形成提供从第二进入端口323到第二排出端口324的排放的内齿轮泵。第二齿轮轮体302因此与第一齿轮轮体301和第三齿轮轮体303两者啮合，从而以固定齿轮传动比将双级齿轮泵300的第一级和第二级机械地联接到彼此上。

所示实施例的第一内齿轮泵级和第二内齿轮泵级为新月型，其中第一级包括第一齿轮轮体301和第二齿轮轮体302之间的第一新月315，且第二级包括第二齿轮轮体与第三齿轮轮体之间的第二新月325。

当在如图2中所示装置的装置的一个实施例中操作上述双级齿轮泵300以用于在超压下处理液体时，第一进入端口313连接到装置输入端202上以用于从应用99接收液体。限定在第一齿轮轮体301与第二齿轮轮体302之间的第一级将压力从输入压力p1增大至进料压力p2。第一排出端口314连接到室入口208上来用于在处理的上游侧上的进料压力p2下将液体给送到处理室209。第二进入端口323连接到室出口210上来用于接收从处理室209释放的液体。第二排出端口324连接到装置输出端216上，以使处理的液体回到应用99。由于第二级机械联接到第一级上，第二级提供对从室出口210接收的排出流的流阻。因此，第二级用作背压器件，以保持处理的下游侧上的处理室209中的升高压力p3。当液体穿过第二级时，压力从排出压力p3到输出压力p4降低超压pe。第二级操作为由能量下降驱动的电机。第二级因此回收与来自液体的超压pe相关联的能量。回收的能量通过将机械能从第二级经由第二齿轮轮体302的固定机械联接传递至第一级来有助于将第一级驱动为泵来投入使用。

应当注意的是，根据本发明的装置中的多级齿轮泵的啮合齿轮轮体的作用可取决于如何连接进入和排出端口和取决于由外部驱动啮合齿轮轮体中的哪个来互换。例如，最外齿轮轮体303可由外部驱动，且与中间齿轮轮体302一起形成第一级，其中外进入端口323和外排出端口324连接到装置200的进料管线203,207中。第二级然后由中间齿轮轮体302和最内齿轮轮体301形成，其中内进入端口313和内排出端口314连接到装置的排出管线211,215中。最外齿轮轮体303的外部驱动件可通过改变最外齿轮轮体303而整体结合到壳体中，以构成电动机的转子，例如，围绕外齿轮轮体303的外周提供永磁铁(未示出)，且将协作的定子线圈(未示出)布置在壳体304中，定子线圈围绕外齿轮轮体303的外周沿径向向外延伸。

壳体304还可适于包括限定在壳体的基板与室盖体之间的处理室，其中基板构造成形成一侧上的多级泵的平面齿轮轮体布置，且进一步以密封方式使室盖体附接到基板的另一侧上，优选在背对多级齿轮泵的一侧上。最优选的是，基板还包括对应于图2的装置的进料和排出管线203,207,211,215的通道，其中开口限定装置输入端202、室入口208、室出口210和装置输出端216。

图4示意性地示出了具有整体结合的平面双级内齿轮泵300的过滤装置200的实施例。过滤装置200具有包括三个模块340,341,342的模块基座304。第一模块340包括装置输入端201、装置输出端216、泵进入和排出端口204/313,212/323,206/314,214/324、室入口208和室出口210，以及连接导管203,207,211,215。第二模块341包括限定泵室的腔，其中三个啮合齿轮轮体301,302,303置于平面布置，以便形成双级内齿轮泵。齿轮轮体301,302,303的布置对应于图3中所示的双级齿轮泵300的布置，如在垂直于齿轮轮体平面的剖面中所见且包括进入端口和排出端口。第二模块341经由进入和排出端口204/313,212/323,206/314,214/324与第一模块340连通。第三模块342提供用于第二模块341的外部驱动。外部驱动可为经由传动轴和/或传动装置(未示出)联接到一个齿轮轮体如最内齿轮轮体301上的电动机或液压电机。作为备选，电机模块可磁性地联接到相应的从动齿轮轮体上，或电机模块可包括与第二模块的齿轮轮体协作的定子线圈，第二模块构造为转子以形成如上所述的电动机。

过滤装置200还具有处理室209直接邻近基座部分304，所述处理室可由以密封接合直接地附接到第一模块340上且由中空拉杆螺栓204装固的过滤器盖体限定。处理室209经由室入口208和室出口210与第一模块340连通。在室209内，过滤装置200包括过滤元件231，其将限定在过滤元件231的径向向外面对的表面与处理室209的外周壁之间的外周上游仓室230与由中空拉杆螺栓240的沿轴向延伸的中心开孔限定的中心下游仓室232分离。经由室入口208进入上游仓室230的液体因此被迫穿过过滤元件231(在液体到达下游仓室232之前)，且经由室出口210离开处理室209。

过滤装置200还可包括具有第一端和第二端的旁通管线250,251，其中第一端连接在第一级下游和第二级上游，且其中第二端连接在第二级下游。在操作下，穿过旁通管线的流动方向如图4中的虚线箭头指出那样从第一端到第二端。有利的是，旁通管线250,251形成在基座部分304的第一模块340中。旁通管线包括流动调整器件，如，预先构造的限流物、偏压止回阀、可调阀、调节阀等。如上文所述，穿过旁通管线250,251的流动允许了控制装置200中的压力分布。取决于受影响的压力，旁通管线250,251的第一端可在不同位置处连接在双级齿轮泵的第一级与第二级之间：第一旁通管线250的第一端可从第一级排出端口206/314与室入口208之间的进料管线207分叉来用于控制入口压力；第二旁通管线251的第一端可连接到处理室209的顶部上，以释放可能累积在该处的自由空气，且用于控制处理室209中的压力。此外，可提供包括安全阀(未示出)的旁通管线252，其中旁通管线252的第一端从第二级下游的排出管线215在第二级排出端口214/324与装置输出端216之间分叉，且其中旁通管线252的第二端连接到装置输入端202与第一级进入端口204/314之间的第一级上游的进料管线203上。例如，安全阀可为泄压阀或偏压止回阀，以在排出管线215中的压力超过预定水平时，允许液体从旁通管线252的第一端流至旁通管线252的第二端，从而在装置输出端216在操作下关闭或受阻的情况下保护多级泵。

参考标记

99 应用

100,200 装置

101,201 输入流

102,202 装置输入端

103,203 进料管线

104,204 进入端口

105 泵

106,206 排出端口

107,207 进料管线

108,208 室入口

109,209 处理室

110,210 室出口

111,211 排出管线

113 背压器件

115,215 排出管线

116,216 装置输出端

117,217 输出流

205 第一级

212 进入端口

213 第二级

214 排出端口

221 机械联接(机械能的传递)

222 多级齿轮泵

230,232 仓室

231 处理元件

240 拉杆螺栓

250,251,252 旁通路

300 平面双级内齿轮泵

301,302,303 齿轮轮体

304 壳体

305 凸缘器件

306 密封器件

311,321 外齿

312,322 内齿

313,323 进入端口

314,324 排出端口

315,325 新月

340,341,342 壳体模块

p1 输入压力

p2 进料压力

p3 排出压力

p4 输出压力

dp 处理引起的压力变化

pe 超压

Claims (16)

1.用于处理液体的装置(200)，所述装置(200)包括用于在输入压力(p1)下接收待处理的液体的装置输入端(202)、用于在输出压力(p4)下使处理液体返回的装置输出端(216)，以及具有室入口(208)和室出口(210)的处理室(209)，所述室入口(208)经由进料管线(203,207)连接到所述装置输入端(202)上，且所述室出口(210)经由排出管线(211,215)连接到所述装置输出端(216)上，其中所述进料管线(203,207)包括用于将所述液体的压力从所述输入压力(p1)增大至所述室入口(208)处的进料压力(p2)的泵器件，且所述排出管线(211,215)包括背压器件，其适于将所述背压器件上游的所述室出口(210)处的排出压力(p3)保持在高于所述输出压力(p4)的超压(pe)下，且将所述液体的压力从所述排出压力(p3)减小至所述背压器件下游的输出压力(p4)，其特征在于，所述进料管线(203,207)中的泵器件包括多级齿轮泵(222)的第一级(205)，且所述排出管线(211,215)中的背压器件包括所述多级齿轮泵(222)的第二级(213)，其中所述第二级机械地联接到所述第一级(205)上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一级(205)以高于所述第二级(213)的排放率操作，且所述装置(200)还包括具有第一端和第二端的旁通管线(250,251)，其中所述第一端连接在所述第一级(205)的下游和所述第二级(213)的上游，且其中所述第二端连接到所述第二级(213)的下游。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一级(205)的第一级排放率超过所述第二级(213)的第二级排放率2%到12%之间，更有利的是在5%到10%之间。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述多级齿轮泵具有限定联接级的啮合齿轮轮体的平面布置。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，第一齿轮泵级与第二齿轮泵级之间的机械联接具有固定齿轮传动比。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述多级齿轮泵为具有三个啮合齿轮轮体(301,302,303)的双级齿轮泵(300)。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一级由与第二齿轮轮体(302)啮合的第一齿轮轮体(301)限定，以提供所述液体从第一进入端口(313)排放到第一排出端口(314)，且其中所述第二级由与第三齿轮轮体(303)啮合的第二齿轮轮体(302)限定，以提供用于液体从第二进入端口(323)排放到第二排出端口(324)的第二级。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一齿轮轮体上的外齿与所述第二齿轮轮体上的外齿啮合，以将所述第一级限定为外齿轮泵，且所述第二齿轮轮体上的内齿与所述第三齿轮轮体上的外齿啮合以将所述第二级限定为内齿轮泵，或作为备选，所述第一齿轮轮体上的外齿与所述第二齿轮轮体上的内齿啮合以将所述第一级限定为内齿轮泵，且所述第二齿轮轮体上的外齿与所述第三齿轮轮体上的外齿啮合以将所述第二级限定为外齿轮泵。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一齿轮轮体(301)上的外齿(311)与所述第二齿轮轮体(302)上的内齿(312)啮合，以将所述第一级限定为内齿轮泵，且所述第二齿轮轮体(302)上的外齿(321)与所述第三齿轮轮体(303)上的内齿(322)啮合，以将所述第二级限定为内齿轮泵，或作为备选，所述第一齿轮轮体上的内齿与所述第二齿轮轮体上的外齿啮合，以将所述第一级限定为内齿轮泵，且所述第二齿轮轮体上的内齿与所述第三齿轮轮体上的外齿啮合，以将所述第二级限定为内齿轮泵。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，实施为内齿轮泵的一个或多个级为新月型。

11.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述多级齿轮泵包括一个从动齿轮轮体，其适于构成电动机的转子，其中协作的定子线圈布置在所述转子附近的外周壳体壁中。

12.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置适于在超压下的油滤，其中油滤介质布置在所述处理室内，使得从所述室入口流至所述室出口的油穿过所述油滤介质，从而将固体污染物保持在所述油滤介质中，且经由所述室出口将清洁油作为滤液释放。

13.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述处理室和所述多级齿轮泵整体结合到共同壳体中。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，由啮合齿轮轮体的布置限定的所述多级齿轮泵整体结合到基板的第一侧上，且所述处理室由相对于所述基板密封的室盖体限定在所述基板的第二相对侧上，其中进料管线和排出管线提供为限定穿过所述基板的通道的通孔，所述通道将所述基板的第一侧上的泵室与布置在所述基板的第二侧上的所述处理室连接。

15.在超压下处理液体的方法，所述方法包括以下步骤：

－在输入压力(p1)下接收所述液体的输入流(201)，

－经由室入口(208)将所述输入流(201)给送至处理室(209)，

－使用泵器件将压力从所述输入压力(p1)增大至所述室入口(208)处的入口压力(p2)，

－在所述处理室(209)中处理所述液体，

－将所述处理室(209)的室出口(210)处的排出压力(p3)保持在高于输出压力(p4)的超压(pe)下，

－经由所述室出口(210)排出处理液体，以及

－使用背压器件将压力从所述排出压力(p3)减小至所述输出压力(p4)，

其特征在于

－增大所述压力的步骤使用多级齿轮泵(222)的第一级(205)执行，以及

－减小所述压力的步骤使用操作为电机的所述多级齿轮泵(222)的第二级(213)执行，所述第二级(213)由所述处理步骤下游的液流驱动，从而在使所述液体在所述输出压力(p4)下返回之前从加压的所述液体回收能量，且其中

－所述第二级(213)机械地联接到所述第一级(205)上，以便将由所述第二级(213)回收的机械能传递至所述第一级(205)。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法使用根据权利要求1至权利要求14中任一项所述的装置执行。