CN115210476A - 在转子管道中带有分流器的压力交换器 - Google Patents

Abstract

一种压力交换器，包括转子，该转子包括彼此平行延伸的转子管道。该压力交换器还包括分流器，该分流器具有大致平坦的形状并且位于所述转子管道中，其中该分流器将所述转子管道中的一个转子管道的内部空间分隔成多条流路，这些流路被构造用以连通流体。所述分流器限定多条流路中的每一条流路的纵横比，其中该纵横比是所述流路中的一条流路在径向方向上的宽度相对于所述流路中的一条流路在轴向方向上的轴向长度的比率。

Description

在转子管道中带有分流器的压力交换器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年2月12日提交的美国临时专利申请第62/975,585号和于2021年2月8日提交的美国非临时申请第17/170,087号的优先权，这两件美国申请的公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种压力交换器，更具体地是，涉及一种在转子管道中包括一个或多个分流器以减少转子中的死容积并增加压力交换器的流量容量的压力交换器。

背景技术

压力交换器是一种可以在高压流体流和低压流体流之间交换压力能的装置。例如，压力交换器可以在高压流体流和低压流体流之间交换压力能，同时通过形成在压力交换器的转子中的液体屏障或交界面将这两种流体流分开。液体屏障或交界面可以由一个或两个流的保留在转子的管道中的流体体积(即，死容积)来限定。压力交换器可以使用转子中的剩余的死容积作为分离交界面或屏障，以避免转子中两种流体流的过度混合。然而，在某些情况下，死容积可能导致流体流相对于整个管道容积的部分排放，并且降低流量容量，即压力交换器的净输出。例如，在转子中具有40％死容积的压力交换器可能能够仅使用60％的管道容积作为用于传输流的排量。

在一些情况下，压力交换器包括具有同轴管道的转子，在这些同轴管道中，每股流都通过直接接触而被排放。为了防止管道内的流过度混合，管道容积的很大一部分可能作为分离屏障或死容积留下。在某些情况下，这种屏障流体体积可能占据管道容积的高达50％，因此死容积会导致转子管道每转一圈的流量容量显著降低，并且增加与液流的死容积相关联的动力损失。

转子的死容积通常与转子管道的纵横比(“AR”)有关，例如，由转子管道的直径相对于在转子的端部表面之间的转子的长度的比率来定义。转子管道的纵横比还与转子中流体流的混合有关。例如，可以通过降低转子管道的纵横比来减少转子管道中的死容积和混合。因此，在某些情况下，为了减少由于死容积造成的容量损失，可以在转子中限定更多数量的具有减小的纵横比的转子管道。然而，由于流动横截面面积的大量损失，这种方法可能导致有限的改进。在某些情况下，可以通过增加转子长度来降低纵横比，但由于制造和支承性能问题，这种方法通常可能是不可行的。

在某些情况下，转子可以由单个陶瓷坯料加工而成，并且定位于将流体流引入转子管道的端盖之间。压力交换器还可以包括管状元件，以在减少混合的情况下提高可维护性、流动压力波动、可制造性和流量容量。例如，压力交换器可以包括布置在外壳和内壳之间的一捆管子。管子可以由金属或复合材料制成并焊接或胶合在一起。管子的长度可以等于转子的长度，并且在每一端中面对抵靠端盖的密封元件。例如，陶瓷密封元件可以用于由陶瓷制成的转子。在某些情况下，如果一个部件由金属制成，而另一个部件由陶瓷制成，则可能会出现妨碍可靠操作的卡住或擦伤问题，，以及不可预测的腐蚀开始问题。

在某些情况下，管子可以由诸如复合材料等的替代性材料制成。然而，复合材料可能会因与端盖的端部间隙中的颗粒而迅速磨损。在某些情况下，可以使用环氧树脂粘合剂将陶瓷制成的管子粘附到转子，但粘合剂可能容易在每一端磨损并且因气蚀而导致密封破坏。在一些情况下，压力交换器可以包括胶合到管子上的转子端板，但是转子端板可能会减小可用的流动横截面面积并且制造成本非常高。

在一些情况下，转子可以包括：呈外管状壳形式的壳体或主体；以及多个壁，所述多个壁径向延伸并将环形区域分成多个饼形管道。例如，每个隔室或管道可以包括转子的圆形横截面的大约30°的分段。转子还可以包括多个单独的管子，这些管子具有不同的尺寸并且以围绕转子的重复图案在空间上布置在每个饼形隔室中。管子具有不同的直径并占据饼形区域的一个较高百分比。管子的这种布置可能导致每个转子管道的流动阻力不相等和流体排放不均匀，因为较大管中的流速可以比较小管中的高得多。也就是说，较小的管子可能没有得到充分利用，并且具有管状元件的构思可能会在混合方面适得其反。

在一些情况下，压力交换器可以采用实心陶瓷或其它材料制成的转子，并且该转子可以具有纵向延伸贯通其中的大致圆形到饼形横截面的开口管道。在一些示例中，转子的转速和流体流的流量可以确定分离的死容积的相对大小。在一些情况下，具有多个平行管的转子可能会遭受磨损、腐蚀和限制商业适应性的不良后果。

发明内容

本公开描述了一种压力交换器，该压力交换器包括一个或多个分流器，所述一个或多个分流器位于转子管道内并且可以减少转子管道中的死容积和流体混合。

本公开还描述了一种用于改进旋转压力交换器的性能以将压力从一个流体流传输到另一个流体流的方法。

本公开进一步描述了一种压力交换器，该压力交换器可以通过将内部分流器结构添加到转子管道来提高商业性能。分流器可以显著减小转子管道的纵横比，而无需结合任何密封元件或结构支撑功能。例如，内部转子管道分流器可以将转子管道分成多个相等阻力的流动元件(例如，路径或空间)。与没有分流器的原始管道相比，流动元件具有更小的纵横比，可以减少转子中的混合并增加压力交换器的流量容量。

在一些示例中，分流器可以压配合到转子管道中。替代地是或附加地是，分流器可以胶合到转子管道。在一些示例中，分流器可以具有可能不为转子提供结构支撑的薄板结构。在一些示例中，分流器可以由可以不同于转子的材料的各种材料制成。例如，分流器可以由塑料制成，并通过具有薄壁而提供最小的流动阻力。在一些情况下，分流器的长度可以比转子管道的长度短，以避免或减少分流器和压力交换器的端盖之间的机械阻力和干扰。

根据本申请中描述的主题的一个方面，压力交换器包括转子，该转子被构造成围绕轴线旋转并且限定平行于所述轴线延伸的多个转子管道，其中每个转子管道在转子的在轴向方向上彼此间隔开的第一侧表面和第二侧表面之间延伸。转子被构造用以通过转子的第一侧表面连通第一流体并且通过转子的第二侧表面连通第二流体。压力交换器还包括分流器，该分流器具有大致平坦的形状并且位于多个转子管道中的一个或多个转子管道中，其中分流器将多个转子管道中的一个转子管道的内部空间分隔成多条流路，所述多条流路被构造用以连通第一流体或第二流体中的至少一个流体。分流器限定多条流路中的每一条流路的纵横比，其中纵横比是多条流路中的一个流路在径向方向上的宽度相对于多条流路中的所述一个流路在轴向方向上的轴向长度的比率。

根据该方面的实施方案可以包括以下特征中的一个或多个特征。例如，多条流路中的每一条流路都可以具有相等的纵横比。在一些示例中，多条流路中的每一条流路都可以具有相等的横截面面积。在一些示例中，多条流路中的每一条流路都可以具有相同的宽度和相同的轴向长度。在一些实施方案中，分流器的轴向长度小于转子在轴向方向上的转子长度。在一些示例中，转子长度可以大于多条流路中的每一条流路在轴向方向上的轴向长度。

分流器可以包括：第一轴向端表面，该第一轴向端表面沿轴向方向与转子的第一侧表面隔开并相对于转子的第一侧表面凹进；以及第二轴向端表面，该第二轴向端表面沿轴向方向与第二侧表面隔开并相对于第二侧表面凹进。

在一些实施方案中，压力交换器还可包括多个分流器，该多个分流器包括所述分流器，其中该多个分流器分别位于多个转子管道内。在一些示例中，多个分流器可以包括第一分流器和第二分流器，它们位于多个转子管道中的所述一个转子管道内并且在多个转子管道中的所述一个转子管道中限定三条或更多条流路。在一些示例中，第一分流器可以包括第一板，而第二分流器可以包括与第一板相交的第二板。

在一些示例中，第一板和第二板中的每一个板的径向宽度小于或等于多个转子管道中的所述一个转子管道的直径，其中第一板和第二板中的每一个板的轴向长度可以等于多条流路在轴向上的轴向长度。在一些实施方案中，多个分流器还可以包括位于多个转子管道中的所述一个转子管道内的第三分流器，该第三分流器包括与第一分流器和第二分流器相交的第三板。第三板的径向宽度以及第一板和第二板中的每一个板的径向宽度等于多个转子管道中的所述一个转子管道的半径。

在一些实施方案中，多个转子管道中的所述一个转子管道可以包括：台阶部分，该台阶部分在多个转子管道中的所述一个转子管道中被限定；第一转子部分，该第一转子部分从转子的第一侧表面延伸到台阶部分；和第二转子部分，该第二转子部分从转子的第二侧表面延伸到台阶部分，其中分流器是位于第一转子部分和第二转子部分中的多个分流器中的一个分流器。

在一些实施方案中，多个分流器可以包括：第一分流器，该第一分流器位于第一转子部分中并沿第一转子部分延伸，该第一分流器具有面对台阶部分的第一内端；以及第二分流器，该第二分流器位于第二转子部分中并沿第二转子部分延伸，该第二分流器具有面对第一内端和台阶部分的第二内端。在一些示例中，纵横比由第一分流器或第二分流器在径向方向上的宽度相对于第一分流器的轴向长度和第二分流器的轴向长度之和限定。在一些示例中，第一分流器的宽度可以不同于第二分流器的宽度，并且第一分流器的轴向长度不同于第二分流器的轴向长度。

在一些实施方案中，转子可以由陶瓷制成，而分流器可以由塑料材料制成，其中分流器可以与多个转子管道中的所述一个转子管道相接触。在一些示例中，分流器可以通过摩擦而不用粘合剂联接到多个转子管道中的所述一个转子管道的内表面。在一些示例中，分流器通过摩擦并且利用粘合剂联接到多个转子管道中的所述一个转子管道的内表面。

在一些实施方案中，压力交换器还可以包括(i)第一端盖，该第一端盖位于转子的第一侧表面处，其中该第一端盖限定第一对孔，该第一对孔构造用以连通第一流体，以及(ii)第二端盖，该第二端盖位于转子的第二侧表面处，其中该第二端盖限定第二对孔，该第二对孔构造用以连通第二流体。分流器可以包括：第一端，该第一端面对第一端盖并且在轴向方向上与第一端盖间隔开；以及第二端，使第二端面对第二端盖并且在轴向方向上与第二端盖间隔开。

在一些实施方案中，多个转子管道中的每一个转子管道在轴向方向上的管道长度可以大于多条流路的轴向长度。

附图说明

图1是示出了现有技术中的压力交换器的示例的圆形横截面图。

图2是示出了根据本公开的压力交换器的示例的透视图。

图3是示出了根据本公开的压力交换器的转子的示例和分流器的示例的透视图。

图4A到图4C是示出了分流器结构的示例的视图。

图5是示出了转子管道的示例的横截面图，该转子管道包括适应管道制造偏差的劈开的分流器(split flow divider)。

各个附图中相似的参考符号指示相似的元件。

具体实施方式

下面将描述本公开的一种或多种实施方案。这些描述的实施方案仅是本公开的示例。如以下详细讨论的，所描述的实施方案总体上涉及一种旋转压力交换器，该旋转压力交换器包括在转子中限定的多个转子管道。

本公开描述了位于转子管道内以减小压力交换器的转子中的死容积(deadvolume)并且增加压力交换器的流量容量(flow capacity)的分流器的一个或多个示例。

图1是示出了现有技术中的压力交换器的操作的示例的圆形横截面图。

例如，压力交换器包括位于一对端盖14和15之间的转子5，该一对端盖14和15面对高压流和低压流。端盖14和15包括分别设置在端盖的中心区域的密封区域8和9。转子5可以包括延伸穿过转子5内部的多个转子管道。转子5可以位于高压流和低压流之间并且被构造成围绕穿过密封区域8和9的轴线旋转。

端盖14可以限定连接到入口管道12和出口管道13的多个孔。例如，端盖14包括：第一孔，该第一孔连接到入口管道12并且被构造用以接收具有C₁盐度(即，盐的浓度)的低压海水进料1；以及第二孔，该第二孔连接到出口管道13并且被构造用以排放具有C₁盐度的高压海水输出3。

端盖15可以限定连接到入口管道10和出口管道11的多个孔。例如，端盖15包括：第一孔，该第一孔连接到入口管道10并且被构造用以接收具有C₀盐度的高压盐水进料4；以及第二孔，该第二孔连接到出口管道11并且被构造用以排放具有C₀盐度的低压盐水输出2。盐水进料4的盐度(C₀)可以大于海水进料1的盐度(C₁)。

海水进料1可以在从密封区域9向端盖15的方向移动的同时使转子5中的死容积6逐渐向端盖15移动。例如，死容积6可以构成转子5的总管道容积的约40％并且保留在转子5中。基于转子5的旋转，死容积6可以在朝向端盖15移动的同时通过低压出口管道11排放转子5中的盐水体积7。排量可以构成整个管道容积的大约60％。

如图1所示，死容积6可以分离不同的流并且保留在转子管道中，同时对于转子5的每一转，沿转子5的轴线来回振荡。例如，死容积可以分离海水进料1和盐水输出2，并且分离盐水进料4和海水输出3。死容积6可以限定在死容积的盐水交界面处具有盐度C₀和在死容积的海水交界面处具有盐度C₁的盐度梯度。例如，图1以灰度等级显示转子管道中的死容积6的多个部分。死容积6可以确保盐水和海水之间的低混合转移。

图2是示出了根据本公开的压力交换器的示例的透视图。

在一些实施方案中，压力交换器200可以包括转子210、第一端盖220和第二端盖230。第一端盖220包括至少一个高压入口240，该至少一个高压入口240被构造用以接收第一高压液体流。第一流可以具有第一浓度。第一端盖220还可以包括至少一个低压出口250，第一流通过该低压出口250从压力交换器200流出。在一些情况下，压力交换器200可以包括杆270，该杆270将转子210和端盖220和230保持在一起。杆270可以包括或用作限定转子210的旋转轴线201的轴。例如，转子210可以沿顺时针方向和逆时针方向中的一个方向或两者围绕轴线201旋转。转子210和端盖220和230可以连通第一流体和第二流体，这类似于上面结合图1描述的转子5和端盖14和15的操作。

转子210可以通过各种驱动机构相对于端盖220和230旋转。例如，转子210可以围绕沿着轴线201延伸的轴(例如，杆270)机械地旋转。轴可以通过诸如马达的驱动装置旋转。在一些实施方案中，转子210(或转子210的轴)可以被构造成通过进入转子210中的流来旋转。例如，压力交换器200可以进一步包括斜坡结构，该斜坡结构包括相对于轴线201的倾斜表面。斜坡结构的倾斜表面可以被构造成面对并接触进入的流动流。基于施加到斜坡结构的倾斜表面的进入的流动流的压力，转子210可以相对于端盖220和230围绕轴旋转。

在一些实施方案中，转子210的转速可以基于斜坡结构的倾斜表面的布置来确定。例如，可以基于增加或减小倾斜表面相对于轴线201的倾斜角来确定转子210的转速。在一些示例中，可以基于增加或减小布置在斜坡结构中的倾斜表面的面积或数量来确定转子210的转速。在一些示例中，转子210的转速可以基于斜坡结构的倾斜表面的图案而变化。

替代地是或附加地是，转子210的转速可以通过调节进入流的流速或压力来控制。例如，转子210的转速可以基于进入端盖220的进入流的流速的增加而增加。转子210的转速可以基于进入端盖220的进入流的流速的降低而降低。在该示例中，转子210的转速取决于进入端盖220的进入流的流速。

在一些实施方案中，转子210的转速可以独立于进入流的流速来控制。例如，可以通过诸如马达等的单独的驱动装置来使转子210旋转。在另一个示例中，可以更换压力交换器200的一个或多个部件以调节转子210的转速，同时保持进入流的相同流速。特别地是，可以更换端盖220、端盖230、转子210或具有倾斜表面的斜坡结构以调整转子210的转速。在一些示例中，端盖220和端盖230可以包括具有所述倾斜表面的所述斜坡结构。

在一些实施方案中，转子210、端盖220和230以及杆270或另一轴杆可以由诸如陶瓷等的耐腐蚀材料制成。例如，端盖、转子和/或轴杆可以由氧化铝陶瓷(铝氧土陶瓷)制成，其包含例如92％至99.8％铝氧土陶瓷。在一些情况下，端盖、转子和/或轴杆可以由包含99.8％铝氧土陶瓷的氧化铝陶瓷制成。

图3是示出了压力交换器的转子的示例和分流器的示例的透视图。

例如，转子210可以包括平行于轴线201延伸的多个转子管道202，其中每个转子管道202在转子210的第一侧表面211和第二侧表面212之间延伸。第一侧表面211和第二侧表面212在轴线201的轴向方向上彼此间隔开。如上文所解释的，转子210可以被构造成围绕轴线201旋转并且通过转子210的第一侧表面211连通第一流体并且通过转子210的第二侧表面212连通第二流体。

压力交换器200可以包括具有非管状形状的多个分流器。例如，分流器可以具有大致平坦的形状(例如，板形)。例如，图3示出了例如三个分流器或板203、204和205，但是压力交换器200在其它实施方案中可以包括更多或更少的分流器。在一些实施方案中，每一个转子管道202可以在其中包括一个或多个分流器，所述一个或多个分流器延伸贯通每个转子管道202。

分流器203代表第一插入位置，在该第一插入位置中，分流器203部分地插入转子管道202中的一个转子管道中。分流器204代表第二插入位置，在该第二插入位置中，分流器204被进一步推入到转子管道202中的一个转子管道并与第一侧表面211表面对齐或齐平。在一些情况下，第二插入位置可以是分流器204的最终位置。在一些实施方案中，第二插入位置不是分流器204的最终位置。

例如，分流器205代表第三插入位置，在该第三插入位置，分流器205被进一步推入到转子管道202中的一个转子管道中并且其端部定位成略低于第一侧表面211或相对于第一侧表面211凹陷。即，分流器205具有第一轴向端表面，该第一轴向端表面在轴向方向上与第一侧表面211间隔开且相对于第一侧表面211凹陷。分流器205还可以包括第二轴向端表面，该第二轴向端表面在轴向方向上与转子210的第二侧表面212间隔开并且相对于转子210的第二侧表面212凹陷。

在一些示例中，分流器205的第三插入位置可以是每一个分流器的最终位置，以避免与相对的端盖220或230(见图2)的任何机械接触或干扰。因此，转子210可以相对于端盖220和230旋转，而不会干扰转子管道202内处于其最终位置的分流器。例如，分流器205的轴向长度可以小于转子210在轴向方向上的转子长度(“L”)，使得分流器205的轴向端部分别相对于第一侧表面211和第二侧表面212凹陷。

在一些实施方案中，在转子210如上所述由陶瓷制成的情况下，分流器可以由塑料或复合材料制成。分流器可以通过抵靠转子管道202的内表面的摩擦力而保持就位，并且在一些示例中，借助粘合剂或胶水来辅助就位。

分流器可以将每个转子管道202分隔成多个等阻力流动元件或路径，而无任何密封或结构支撑功能。分流器203、204和205可以减小流动元件的纵横比，从而减少转子管道202内的流体流的混合，并且在不增加转子210的转速的情况下增加转子空间的利用率。

例如，分流器205可以限定在转子管道202中限定的两条流路的纵横比。具体地是，纵横比可以是一条流路在径向方向上的宽度相对于该条流路在轴向方向上的轴向长度的比值。宽度可以小于或等于一个转子管道202的直径，并且长度可以小于或等于转子长度L。在一些示例中，多条流路中的每一条流路都可以具有相等的宽度或限定相等的横截面面积。此外，多条流路中的每一条流路都可以具有相等的轴向长度，从而为多条流路限定相等的纵横比。

图4A至图4C是示出布置在转子管道中的分流器结构的各种示例的视图。

图4A示出了包括将转子管道202分成两条等阻力流路42的单个壁或板41的分流器的示例。在该示例中，每条流路42可以具有相等的横截面面积，例如，由转子管道202限定的圆形面积的一半。每条流路42的径向宽度可以在由转子管道202限定的圆形面积的半径和直径之间。在一些情况下，可以基于具有与一条流路的横截面面积相同的面积的虚拟圆的有效直径来确定纵横比。例如，参考图4A，虚拟圆的有效直径可以是由转子管道202限定的圆形面积的直径的1/√2。在一些实施方案中，每一条流路42都可以施加相等的流动阻力到流体流，使得当相等的压力差被施加到每条流路42的轴向端部时，流体流以相等的流速流动。这是在不增加转子导管202中的流体流之间的混合的情况下最大化流量容量的其中一个重要条件。

图4B示出了具有毂结构的分流器的示例，该毂结构包括限定三条等阻力流路44的三个板或壁43。在一些示例中，分流器结构可以关于由转子管道202限定的圆形面积的直径对称。在图4B所示的示例中，虚拟圆的有效直径可以是由转子管道202限定的圆形面积的直径的1/√3，因为每一个饼形区域都具有由转子管道202限定的圆形面积的1/3。虚拟圆的有效直径可以用于确定流路44的纵横比。在一些实施方案中，每一条流路44都可以向流体流施加相等的流动阻力，使得当将相等的压力差施加到每条流路44的轴向端部时，流体流以相等的流速流动。

在一些示例中，分流器结构可以不是对称的，而是适合于转子管道202的实际形状。例如，转子管道202可以具有非圆形形状，并且分流器可以布置用以限定多条流路，所述多条流路具有相等的横截面面积，而与所述多条流路中的每一条流路的形状或对称性无关。在一些实施方案中，分流器结构可以包括增加数量的分流器。例如，一个转子管道202可以包括分流器，该分流器在其中包括三个或更多个分流器部分或壁(例如，图4B和图4C)。

图4C示出了分流器的示例，该分流器包括限定四条等阻力流路46的四个板或壁45。在图4C所示示例中，有效直径可以是由转子管道202限定的圆形面积的直径的1/2，因为每一个饼形区域都具有由转子管道202限定的圆形面积的1/4。虚拟圆的有效直径可以用于确定流路46的纵横比。在一些实施方案中，每条流路46都可以施加相等流动阻力到流体流，使得当相等的压差被施加到每条流路46的轴向端部时，流体流以相等的流速流动。

图5是示出了转子管道的示例的横截面图，该转子管道包括适应管道制造偏差的劈开的分流器。例如，图5示出了转子管道213的横截面面积，该转子管道213包括可以通过对转子管道213进行加工而产生的台阶部分214。例如，台阶部分214可以在距转子管道213两端的中间位置产生。

在一些示例中，转子管道213的钻孔工艺的未对准可能导致台阶部分214。具体地是，钻孔工艺可以从第一侧表面211向第二侧表面212执行，然后从第二侧表面212朝向第一侧表面211执行。在某些情况下，可以同时从第一侧表面211和第二侧表面212朝向相对的侧表面进行钻孔工艺。如果从侧表面的钻孔工艺沿着彼此略微偏移的两个轴线执行，则可以产生台阶部分214。

在一些示例中，钻孔工艺的未对准可以从一个转子管道到另一个转子管道变化。例如，台阶部分214相对于侧表面211和212的位置可以从一个转子管道到另一个转子管道变化。在一些情况下，台阶部分214的阶梯深度也可以从一个转子管道到另一个转子管道变化。

在一些实施方案中，分流器可以包括从转子管道213的每一端插入的两个或更多个单独的分流器52和54，以适应钻孔工艺的未对准或变化。例如，转子管道213包括台阶部分214、从第一侧表面211延伸至台阶部分214的第一转子部分、以及从第二侧表面212延伸至台阶部分214的第二转子部分。第一分流器52可以位于第一转子部分(例如，图5中的台阶部分214的右侧部分)中并沿第一转子部分延伸，并且第一分流器52具有面对台阶部分214的第一内端。第二分流器54可以位于第二转子部分(例如，图5中台阶部分214的左侧部分)中并沿第二转子部分延伸，并且第二分流器54具有面对第一内端和台阶部分214的第二内端。

在一些实施方案中，第一分流器52或第二分流器54中的至少一个分流器的外端可以与对应的侧表面211或212间隔开。例如，第一分流器52和第二分流器54中的每一个分流器的外端可以相对于对应的侧表面211和212凹进距离“d”。在某些情况下，纵横比可以被定义为D/k(L-2d)，其中D表示转子管道213的内径，而k表示根据有效直径的调整系数。有效直径可以由分流器所限定的流路的数量确定(例如，k＝√N，其中N是一个转子管道中的流路的数量)。

参考图5，纵横比可以与第一分流器52或第二分流器54在径向方向上的宽度(“W”)成正比，并且纵横比可以与第一分流器的轴向长度和第二分流器的轴向长度之和成反比。例如，第一分流器52和第二分流器54的轴向长度之和可以小于或等于第一侧表面211和第二侧表面212之间的距离L。距离L可以定义为转子长度L(参见图3)。

在一些情况下，第一分流器52的宽度W可以等于第二分流器54的宽度，并且第一分流器52的轴向长度可以等于第二分流器54的轴向长度。例如，第一分流器52和第二分流器54的轴向长度可以是(L-2d)的一半。

在一些实施方案中，第一分流器52的宽度(W1)可以不同于第二分流器54的宽度(W2)，并且第一分流器52的轴向长度(L1)可以不同于第二分流器54的轴向长度(L2)，以适应每个转子管道的钻孔工艺中的变化。在一些示例中，第一分流器52可以从侧表面211凹陷d1，并且第二分流器54可以从侧表面212凹陷d2。也就是说，单独的分流器52和54可以具有用于适应制造偏差从而提供强固的摩擦力以防止结构移动的结构，并且可以减少分流器52和54以及转子管道213的磨损。

本文描述的所有示例仅用于更详细地描述本公开。因此，应当理解，本公开的范围不限于上述示例实施方案或不限于使用这样的术语，除非由所附权利要求书限制。此外，对于本领域技术人员来说应该显而易见的是，在所附权利要求书或其等同物的范围内可以作出各种改变、替换和修改。

Claims (20)

1.一种压力交换器，包括：

转子，所述转子被构造成围绕轴线旋转，所述转子限定平行于所述轴线延伸的多个转子管道，每个转子管道在所述转子的第一侧表面和第二侧表面之间延伸，所述第一侧表面和所述第二侧表面在轴向方向上彼此间隔开，其中所述转子被构造用以使通过所述转子的所述第一侧表面连通第一流体并且通过所述转子的所述第二侧表面连通第二流体；和

分流器，所述分流器具有大致平坦的形状并且位于所述多个转子管道中的一个或多个转子管道中，所述分流器将所述多个转子管道中的一个转子管道的内部空间分隔成多条流路，所述多条流路被构造用以连通所述第一流体或所述第二流体中的至少一个流体，

其中，所述分流器限定所述多条流路中的每一条流路的纵横比，所述纵横比是所述多条流路中的一条流路在径向方向上的宽度相对于所述多条流路中的所述一条流路在所述轴向方向上的轴向长度的比率。

2.根据权利要求1所述的压力交换器，其中，所述多条流路中的每一条流路都具有相等的纵横比。

3.根据权利要求2所述的压力交换器，其中，所述多条流路中的每一条流路都具有相等的横截面面积。

4.根据权利要求3所述的压力交换器，其中，所述多条流路中的每一条流路都具有相同的宽度和相同的轴向长度。

5.根据权利要求1所述的压力交换器，其中，所述分流器的轴向长度小于所述转子在所述轴向方向上的转子长度。

6.根据权利要求5所述的压力交换器，其中，所述转子长度大于所述多条流路中的每一条流路在所述轴向方向上的轴向长度，并且

其中所述分流器包括：

第一轴向端表面，所述第一轴向端表面在所述轴向方向上与所述转子的所述第一侧表面间隔开并相对于所述转子的所述第一侧表面凹陷；和

第二轴向端表面，所述第二轴向端表面在所述轴向方向上与所述转子的所述第二侧表面间隔开并且相对于所述转子的所述第二侧表面凹陷。

7.根据权利要求1所述的压力交换器，还包括多个分流器，所述多个分流器包括所述分流器，所述多个分流器分别位于所述多个转子管道内。

8.根据权利要求7所述的压力交换器，其中，所述多个分流器包括第一分流器和第二分流器，所述第一分流器和所述第二分流器位于所述多个转子管道中的所述一个转子管道内并且在所述多个转子管道中的所述一个转子管道中限定三条或更多条流路。

9.根据权利要求8所述的压力交换器，其中，所述第一分流器包括第一板，并且所述第二分流器包括与所述第一板相交的第二板。

10.根据权利要求9所述的压力交换器，其中，所述第一板和所述第二板中的每一个板的径向宽度小于或等于所述多个转子管道中的所述一个转子管道的直径，并且

其中，所述第一板和所述第二板中的每一个板的轴向长度等于所述多条流路在所述轴向方向上的所述轴向长度。

11.根据权利要求10所述的压力交换器，其中，所述多个分流器还包括位于所述多个转子管道中的所述一个转子管道内的第三分流器，所述第三分流器包括与所述第一分流器和所述第二分流器相交的第三板，并且

其中所述第三板的径向宽度以及所述第一板和所述第二板中的每一个板的所述径向宽度等于所述多个转子管道中的所述一个转子管道的半径。

12.根据权利要求1所述的压力交换器，其中，所述多个转子管道中的所述一个转子管道包括：

台阶部分，所述台阶部分在所述多个转子管道中的所述一个转子管道中被限定；

第一转子部分，所述第一转子部分从所述转子的所述第一侧表面延伸到所述台阶部分；和

第二转子部分，所述第二转子部分从所述转子的所述第二侧表面延伸到所述台阶部分，并且

其中，所述分流器是位于所述第一转子部分和所述第二转子部分中的多个分流器中的一个分流器。

13.根据权利要求12所述的压力交换器，其中，所述多个分流器包括：

第一分流器，所述第一分流器位于所述第一转子部分中并且沿所述第一转子部分延伸，所述第一分流器具有面对所述台阶部分的第一内端；和

第二分流器，所述第二分流器位于所述第二转子部分中并且沿所述第二转子部分延伸，所述第二分流器具有面对所述第一内端和所述台阶部分的第二内端。

14.根据权利要求13所述的压力交换器，其中，所述纵横比由所述第一分流器或所述第二分流器在所述径向方向上的宽度相对于所述第一分流器的轴向长度和所述第二分流器的轴向长度之和限定。

15.根据权利要求14所述的压力交换器，其中，所述第一分流器的宽度不同于所述第二分流器的宽度，并且所述第一分流器的轴向长度不同于所述第二分流器的轴向长度。

16.根据权利要求1所述的压力交换器，其中，所述转子由陶瓷制成，并且

其中，所述分流器由塑料材料制成并且与所述多个转子管道中的所述一个转子管道接触。

17.根据权利要求16所述的压力交换器，其中，所述分流器通过摩擦而不用粘合剂联接到所述多个转子管道中的所述一个转子管道的内表面。

18.根据权利要求16所述的压力交换器，其中，所述分流器通过摩擦并且利用粘合剂联接到所述多个转子管道中的所述一个转子管道的内表面。

19.根据权利要求1所述的压力交换器，还包括：

第一端盖，所述第一端盖位于所述转子的所述第一侧表面处，所述第一端盖限定第一对孔，所述第一对孔被构造用以连通所述第一流体；和

第二端盖，所述第二端盖位于所述转子的所述第二侧表面处，所述第二端盖限定第二对孔，所述第二对孔被构造用以连通所述第二流体，

其中所述分流器包括：

第一端，所述第一端面对所述第一端盖并且在所述轴向方向上与所述第一端盖间隔开，以及

第二端，所述第二端面对所述第二端盖并且在所述轴向方向上与所述第二端盖间隔开。

20.根据权利要求1所述的压力交换器，其中，所述多个转子管道中的每一个转子管道在所述轴向方向上的管道长度大于所述多条流路的轴向长度。

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