CN117859010A - 减少混合的压力交换器 - Google Patents

Abstract

一种压力交换器，包括形成从第一管道开口到第二管道开口的管道的转子。压力交换器还包括浮动活塞，该浮动活塞构造成在第一管道开口与第二管道开口之间在管道内运动，以防止第一流体和第二流体混合，同时在第一流体与第二流体之间交换压力。该压力交换器还包括构造成防止浮动活塞在第一管道开口处离开管道的第一适配器板和构造成防止浮动活塞在第二管道开口处离开管道的第二适配器板。第一适配器板形成将第一流体引导至第一管道开口的第一孔口，而第二适配器板形成将第二流体引导至第二管道开口的第二孔口。

Description

减少混合的压力交换器

技术领域

本公开的一些实施例总体上涉及一种具有减少混合的压力交换器。

背景技术

系统使用不同压力下的流体。泵可用于增加系统使用的流体的压力。

附图说明

在附图中以示例而非限制的方式示出了本公开，其中相似的附图标记指示相似的元件。应当指出的是，本公开中对“一”或“一个”实施例的不同引用不一定是指同一实施例，并且这样的引用意味着至少一个。

图1A－1D示出了根据某些实施例的包括液压能量传递系统的流体处理系统的示意图。

图2－6是根据某些实施例的旋转式压力交换器(PX)或旋转液体活塞压缩机(LPC)的分解立体图。

图7A－7H示出了根据某些实施例的与压力交换器相关的部件。

图8A－8J示出了根据某些实施例的浮动活塞。

图9A－9B是根据某些实施例的具有弹性可动屏障的PX(或LPC)的部件。

图10示出了根据某些实施例的设置在PX(或LPC)的管道内的往复式双活塞结构。

图11A－11B示出了根据一些实施例的包括液压制动设备的PX(或LPC)。

图12A－12B是根据某些实施例的包括液压叶片的PX(或LPC)的立体图。

图13示出了根据某些实施例的使用减少混合的压力交换器的系统的示意图。

图14A－14C示出了根据某些实施例的流体处理系统。

图15是示出根据某些实施例的计算机系统的框图。

具体实施方式

本文描述的实施例涉及减少混合的压力交换器(例如，液压能量传递系统)。

系统可使用不同压力的流体。这些系统可包括液压压裂(例如，水力压裂或压裂)系统、脱盐系统、制冷系统、泥浆泵送系统、浆料泵送系统、工业流体系统、废液系统、流体输送系统等。泵可用于增加系统所用流体的压力。

一些常规系统使用泵来提高包含固体颗粒(例如，载有颗粒的流体、浆液流体)、化学品和/或具有满足阈值的粘度的流体的压头(压力)。通常，随着时间的推移，固体颗粒(例如，沙子、粉末、碎片、陶瓷等)、化学品和/或粘度会损害并降低泵的效率。传统系统那么会经历更多的停机时间，以便泵能够进行维护、修理和更换。

一些常规系统使用具有大间隙的专用泵，可以使用昂贵的特殊材料或硬化材料，和/或可以是橡胶衬里的，以减少由固体颗粒(例如，磨料)、化学品和/或与流体有关粘度引起的损坏。这些泵可能效率低下，需要串联使用多个泵以试图提供期望的压头(压力)。这些泵仍然会经受磨损和侵蚀。传统系统中使用的这些泵可能会增加材料成本、增加制造复杂性并降低总体系统效率。泵中的侵蚀和/或磨损会缩短寿命、降低效率、增加泄漏、增加维修间隔、增加部件更换并降低产量(例如，脱盐、压裂、制冷、泥浆泵送)等。

压力传递系统可以用在一些应用中。许多工业过程在升高的压力下操作并具有高压废物流。向需要升高的压力的操作提供高压的一种方式是将压力从高压流体(例如，高压废流体)传递至用于高压操作的可用流体(例如，压裂流体)。一种特别有效的压力交换类型是旋转式压力交换器。旋转式压力交换器使用圆柱形转子，其纵向管道平行于旋转轴线对齐。转子在由两个端盖封闭的套筒内旋转。压力能直接从转子通道中的高压流传递到低压流。保留在通道中的一些流体可以充当防止流之间混合的屏障。随着压力传递过程重复，转子的通道充注和释放。

传统的压力交换器(例如，旋转式压力交换器)导致压力能交换所跨越的物质(例如，第一流体和第二流体)的一些交叉污染。这种交叉污染在一些应用中是不期望的。由于这种不期望的交叉污染，传统的旋转式压力交换系统被排除在各种工业应用之外或者导致显著的性能损失。例如，在水力压裂或海水淡化中，物质污染可能导致压力交换器的操作效率降低。在基于胺的天然气处理工厂中，由于“富”胺中存在腐蚀性硫化氢(H₂S)，因此不可能使用传统压力交换器在“富”胺与“贫”胺之间进行压力交换。在一些传统的压力交换器中，可以调节压力交换流体的压力和流速组合以最小化(例如，防止)流体的混合，然而，仍然存在着在流体之间的接触区域内发生的交叉污染的水平。与流体混合较少的系统相比，压力交换器的物质的交叉污染可能会导致部件磨损更快。部件维护(例如，修理、更换等)和降低的压力交换效率以及压力交换器内的物质混合的其他影响可以通过减少(例如，防止)流体之间发生的混合量来减轻。

本文公开的装置和系统提供了液压能量传递系统(例如，旋转式等压压力交换器(IPX))，其构造成减轻(例如，防止、减少等)物质(例如，流体)的混合，同时交换压力(例如，从一种流体到另一种流体)。液压能量传递系统可包括构造成在第一流体与第二流体之间交换压力的IPX。IPX可以形成从由IPX形成的第一管道开口到由IPX形成的第二管道开口的管道(例如，通道)。IPX构造成将第一流体引导至具有第一宽度(例如，第一开口宽度)的第一管道开口，并且将第二流体引导至具有第二宽度(例如，第二开口宽度)的第二管道开口。IPX可以包括设置在管道内的浮动活塞，其减少(例如，防止)第一流体和第二流体的混合，同时允许第一流体与第二流体之间的压力交换(例如，在交换压力时)。IPX可以包括第一适配器板和第二适配器板。第一适配器板可防止浮动活塞经由第一管道开口离开管道。第二适配器板可防止浮动活塞经由第二管道开口离开管道。

在一些实施例中，液压能量传递系统(例如，旋转式IPX)可包括构造成在第一流体与第二流体之间交换压力的IPX。IPX可以形成从由IPX形成的第一管道开口到由IPX形成的第二管道开口的管道(例如，通道)。IPX可以构造成将第一流体引导至第一管道开口并且将第二流体引导至第二管道开口。IPX可以包括设置在管道内的第一活塞。第一活塞在管道内形成第一流体密封件。IPX还可以包括设置在管道内的第二活塞。第二活塞可在管道内形成第二流体密封件。IPX还可以包括设置在管道内的第一活塞与第二活塞之间的杆。杆可构造成在第一活塞与第二活塞之间轴向往复运动，以在第一流体与第二流体之间传递压力。

在一些实施例中，旋转式IPX(例如，构造成在第一流体与第二流体之间交换压力)包括构造成绕中心轴线旋转的转子。转子可形成从由转子形成的第一管道开口到由转子形成的第二管道开口的管道(例如，通道)。旋转式IPX可将第一流体引导至第一管道开口并将第二流体引导至第二管道开口。IPX还可以包括设置在管道内的第一活塞。第一活塞可在管道内形成流体密封件，以限制第一流体和第二流体的混合并在第一流体与第二流体之间传递压力。第一活塞可包括构造成在管道内轴向滑动的轴对称结构。

本文公开的装置和系统具有优于传统解决方案的优点。本公开的液压能量传递系统可包括设置在由压力交换器形成的一个或多个管道中的每一个内的对应的运动屏障。本公开的每个运动屏障可以减少混合量，同时保持多种流体之间的压力交换。本公开的液压能量传递系统可以在具有不平衡流动(例如，一些超前或滞后流动)的流体之间交换压力，而常规系统通常需要平衡流动(例如，无超前或滞后流动)才能操作。本公开提供交叉污染减轻，其可以使得能够在压力交换器中使用更多种类的可行流体，同时保持比传统系统更大的压力交换效率(例如，由压力交换器输出的流体量)。尽管本公开的一些实施例是关于等压压力交换器、压力交换器、液压能量传递系统描述的，但本公开可以应用于其他系统和装置(例如，非等压的压力交换器、非压力交换器的旋转部件、非旋转的压力交换器等)。

尽管本公开的一些实施例是关于在压裂系统、脱盐系统和/或制冷系统中使用的流体之间交换压力来描述的，但是本公开可以应用于其他类型的系统。流体可以指液体、气体、跨临界流体、超临界流体、亚临界流体和/或其组合。

图1A－1D示出了根据某些实施例的包括液压能量传递系统的流体处理系统100的示意图。流体处理系统100可包括液压能量传递系统110，其包括本公开的减少混合的压力交换器(例如，包括在由转子形成的管道中的活塞)。

图1A示出了根据某些实施例的包括液压能量传递系统110(例如，旋转式IPX)的流体处理系统100A的示意图。

液压能量传递系统110(例如，PX)从低压(LP)入系统122接收低压流体入120(例如，低压入口流)。液压能量传递系统110还从高压(HP)入系统132接收高压流体入130(例如，高压入口流)。液压能量传递系统110(例如，PX)在高压流体入130与低压流体入120之间交换压力，以向低压流体出系统142提供低压流体出140(例如，低压出口流)，并向高压流体出系统152提供高压流体出150(例如，高压出口流)。

在一些实施例中，液压能量传递系统110包括IPX，以在高压流体入130与低压流体入120之间交换压力。IPX可以是在高压流体入130与低压流体入120之间以超过约50％、60％、70％、80％、90％或更高(例如，不使用离心技术)的效率传递流体压力的装置。离心技术可包括高速旋转流体以分离不同密度的流体的装置。流体被迫围绕中心旋转轴线从径向方向向外。“第一”流体和“第二”流体的符号仅是示例性的并且不用于识别每种流体或将每种流体限制到本文的任何指定限制。

高压(例如，高压流体入130、高压流体出150)指代高于低压(例如，低压流体入120，低压流体出140)的压力。IPX的低压流体入120可被加压并在高压下(例如，高压流体出150，其压力大于低压流体入120的压力)离开IPX，而高压流体入130可被减压并在低压下(例如，低压流体出140，其压力低于高压流体入130)离开IPX。IPX可以在高压流体入130直接施加力以加压低压流体入120的情况下操作，其中，在流体之间具有或不具有流体分离件。可与IPX一起使用的流体分离件的示例包括但不限于活塞、囊体、隔膜和类似物。在一些实施例中，IPX可以是旋转装置。旋转式IPX，如加利福尼亚州圣莱安德罗市的能源回收公司(Energy Recovery,Inc.)制造的那些，可能没有任何单独阀，因为有效的调阀动作是经由转子相对于端盖的相对运动在装置内部完成的。旋转式IPX可以设计成与内部活塞一起操作，以隔离流体并传递压力，而相对几乎不混合各入口流体流。往复式IPX可包括在气缸中前后运动的活塞，用于在各流体流之间传递压力。任何IPX或多个IPX可用于本公开，比如但不限于旋转式IPX、往复式IPX或其任何组合。此外，IPX可以设置在与流体处理系统100的其它部件分离的滑车(skid)上(例如，在IPX被附加到现有流体处理系统的情况下)。

在一些实施例中，马达160联接到液压能量传递系统110(例如，联接到IPX)。在一些实施例中，马达160控制液压能量传递系统110的转子的速度(例如，以增加高压流体出150的压力、以降低高压流体出150的压力等)。在一些实施例中，马达160基于液压能量传递系统110中的压力交换产生能量(例如，用作发电机)。

液压能量传递系统110可以是液压保护系统(例如，液压缓冲系统、液压隔离系统)，其可以阻止或限制载有固体颗粒的流体(例如，压裂流体)与各种设备(例如，液压压裂设备、高压泵)之间的接触，同时与另一种流体交换功和/或压力。通过阻止或限制各种设备(例如，压裂设备)与含有固体颗粒的流体之间的接触，液压能量传递系统110增加了各种设备(例如，压裂设备、高压流体泵)的寿命和性能，同时减少磨损和损坏。通过使用不是为磨蚀流体(例如，压裂流体和/或腐蚀性流体)设计的设备(例如，高压流体泵)，可以在流体处理系统100中使用比较便宜的设备。

液压能量传递系统110可以包括液压涡轮增压器或液压压力交换系统，诸如旋转式IPX。IPX可以包括一个或多个腔室(例如，1至100个)，以促进第一流体与第二流体(例如，气体、液体、多相流体)的体积之间的压力传递和压力平衡。

液压能量传递系统110可用于不同类型的系统，比如压裂系统、脱盐系统、制冷系统等。

图1B示出了根据某些实施例的包括液压能量传递系统110的流体处理系统110B的示意图。流体处理系统100B可以是压裂系统。在一些实施例中，流体处理系统100B包括比图1B所示的更多的部件、更少的部件、相同的路线、不同的路线和/或类似物。

低压流体入120和高压流体出150可以是压裂流体(例如，包括固体颗粒、支撑剂流体等的流体)。高压流体入130和低压流体出140可以是基本上不含固体颗粒的流体(例如，不含支撑剂的流体、水、过滤的流体等)。

低压入系统122可包括一个或多个低压流体泵，以将低压流体入120提供至液压能量传递系统110(例如，IPX)。高压入系统132可包括一个或多个高压流体泵134，以将高压流体入130提供至液压能量传递系统110。

液压能量传递系统110在低压流体入120(例如，低压压裂流体)与高压流体入130(例如，高压水)之间交换压力，以将高压流体出150(例如，高压压裂流体)提供给高压出系统152，并提供低压流体出140(例如，低压水)。高压出系统152可包括岩层154(例如，井)，岩层154包括裂缝156。来自高压流体出150的固体颗粒(例如，支撑剂)可被提供到岩层的裂缝156中。

在一些实施例中，低压流体出140、高压流体泵134和高压流体入130是第一环路(例如，无支撑剂流体环路)的一部分。低压流体出140可被提供至高压流体泵以产生高压流体入130，其在离开液压能量传递系统110时变成低压流体出140。

在一些实施例中，低压流体入120、高压流体出150和低压流体泵124是第二回路(例如，包含支撑剂的流体回路)的一部分。高压流体出150可被提供到岩层154中，然后由低压流体泵124从岩层154泵送以产生低压流体入120。

在一些实施例中，流体处理系统100B用在石油和天然气工业中的完井操作中以执液压压裂(例如，水力压裂、压裂)以增加岩层154中石油和天然气的释放。高压出系统152可以包括岩层154(例如，井)。液压压裂可包括在高压下将含有水、化学品和固体颗粒(例如，沙子、陶瓷、支撑剂)的组合的高压流体150泵入井(例如，岩层154)中。低压流体入120和高压流体出150可以包括载有颗粒的流体，其通过传播和增加岩层154中的裂缝156的尺寸来增加岩层154中的石油和天然气的释放。高压流体出150的高压引发并增加裂缝156的尺寸并传播穿过岩层154，以释放更多的石油和天然气，同时固体颗粒(例如，粉末、碎片等)进入裂缝156以保持裂缝156打开(例如，防止一旦高压流体出150减压，裂缝156就不会闭合)。

为了将这种载有颗粒的流体泵送到岩层154(例如，井)中，流体处理系统100B可包括联接到液压能量传递系统110的一个或多个高压流体泵134和一个或多个低压流体泵124。例如，液压能量传递系统110可以是液压涡轮增压器或IPX(例如，旋转式IPX)。在操作中，液压能量传递系统110在由高压流体泵134泵送的第一流体(例如，高压流体入130，无支撑剂的流体)与由低压流体泵124泵送的第二流体(例如，低压流体入120，包含支撑剂的流体或压裂流体)之间传递压力而两者间不发生任何实质性的混合。这样，液压能量传递系统110阻止或限制高压流体泵134上的磨损，同时使得流体处理系统100B能够将高压压裂流体(例如，高压流体出150)泵送到岩层154中以释放石油和天然气。为了在腐蚀性和磨蚀性环境中操作，液压能量传递系统110可由耐受第一流体和第二流体中的腐蚀性和磨蚀性物质的材料制成。例如，液压能量传递系统110可由金属基体(例如，Co、Cr或Ni或其任何组合)中的陶瓷(例如，氧化铝、诸如碳化物、氧化物、氮化物或硼化物硬质相之类的金属陶瓷)制成，诸如是CoCr、Ni、NiCr或Co基体中的碳化钨。

在一些实施例中，液压能量传递系统110包括IPX(例如，旋转式IPX)并且高压流体入130(例如，第一流体，高压无固体颗粒流体)进入IPX的第一侧，其中高压流体入130接触在第二侧进入IPX的低压流体入120(例如，第二流体，低压压裂流体)。流体之间的接触使得高压流体入130能够增加第二流体(例如，低压流体入120)的压力，这将IPX的第二流体出(例如，高压流体出150)并下到井中(例如，岩层154)，用于压裂操作。第一流体(例如，低压流体出140)类似地离开IPX，但是在与第二流体交换压力之后处于低压。如上所述，第二流体可以是低压压裂流体，其可包括磨蚀颗粒，随着转子相对于相应端盖旋转，磨蚀颗粒可磨损转子与相应端盖之间的接口。

流体处理系统100B中的液压能量传递系统110的IPX包括在转子的各转子端口之间和/或在端盖的各端盖端口之间的一个或多个插入件。在一些实施例中，插入件可以抵抗侵蚀和/或磨损。在一些实施例中，插入件可以是可更换的。插入件可以防止来自具有固体颗粒的流体(例如，压裂流体、支撑剂流体)、腐蚀性流体、高压流体和/或类似物的磨损和/或侵蚀。

图1C示出了根据某些实施例的包括液压能量传递系统110的流体处理系统110C的示意图。流体处理系统100C可以是脱盐系统(例如，从水中去除盐和/或其他矿物质)。在一些实施例中，流体处理系统100C包括比图1C所示的更多的部件、更少的部件、相同的路线、不同的路线和/或类似物。

低压入系统122可包括馈送泵126(例如，低压流体泵124)，其接收海水入170(例如，来自贮存器或直接来自海洋的馈送水)，并将低压流体入120(例如，低压海水、馈送水)提供至液压能量传递系统110(例如，IPX)。高压入系统132可包括膜136，膜136将高压流体入130(例如，高压盐水)提供至液压能量传递系统110(例如，IPX)。液压能量传递系统110在高压流体入130与低压流体入120之间交换压力，以向高压出系统152提供高压流体出150(例如，高压海水)，并向低压出系统142(例如，地质体、海洋、海、废弃物等)提供低压流体出140(例如，低压盐水)。

膜136可以是膜分离装置，其构造成分离穿过诸如反渗透膜之类的膜的流体。膜136可以向液压能量传递系统110提供高压流体入130，其是浓缩的馈送水或浓缩物(例如，盐水)。高压流体入130的压力可以用于将低压馈送水(例如，低压流体入120)压缩成高压馈送水(例如，高压流体出150)。为了简单和说明的目的，使用术语“馈送水”。然而，在液压能量传递系统110中可以使用除水之外的流体。

循环泵158(例如，涡轮)将高压流体出150(例如，高压海水)提供至膜136。膜136过滤高压流体出150以提供低压饮用水172和高压流体入130(例如，高压盐水)。低压出系统142提供盐水出174(例如，至地质体、海洋、海、废弃物等)。

在一些实施例中，高压流体泵176设置在馈送泵126与膜136之间。高压流体泵176增加低压海水(例如，低压流体入120，提供高压馈送水)的压力，该低压海水会与由循环泵158提供的高压海水混合。

在一些实施例中，液压能量传递系统110的使用减少了高压流体泵176上的负载。在一些实施例中，流体处理系统100C在不使用高压流体泵176的情况下提供低压饮用水172。在一些实施例中，流体处理系统100C通过间歇使用高压流体泵176来提供低压饮用水172。

在一些示例中，液压能量传递系统110(例如，IPX)接收约30磅每平方英寸(PSI)的低压流体入120(例如，低压馈送水)，并且接收约980PSI的高压流体入130(例如，高压盐水或浓缩物)。液压能量传递系统110(例如，IPX)将压力从高压浓缩物(例如，高压流体入130)传递至低压馈送水(例如，低压流体入120)。液压能量传递系统110(例如，IPX)以约965PSI输出高压流体出150(例如，高压(压缩)馈送水)，并且以约15PSI输出低压流体出140(例如，低压浓缩物)。因此，液压能量传递系统110(例如，IPX)的效率可为约97％，因为输入体积约等于液压能量传递系统110(例如，IPX)的输出体积，并且965PSI约为980PSI的97％。

流体处理系统100C中的液压能量传递系统110的IPX包括在转子的各转子端口之间和/或在端盖的各端盖端口之间的一个或多个插入件。在一些实施例中，插入件可以抵抗侵蚀和/或磨损。在一些实施例中，插入件可以是可更换的。插入件可以防止来自具有固体颗粒的流体(例如，盐水、海水等)、腐蚀性流体、高压流体和/或类似物的磨损和/或侵蚀。

图1D示出了根据某些实施例的包括液压能量传递系统110的流体处理系统110D的示意图。流体处理系统100D可以是制冷系统(例如，跨临界二氧化碳制冷系统)。制冷系统可以使用处于超临界状态的流体。例如，第一流体和/或第二流体可以包括制冷剂(例如，二氧化碳)。在一些实施例中，流体处理系统100D包括比图1D所示的更多的部件、更少的部件、相同的路线、不同的路线和/或类似物。

液压能量传递系统110(例如，IPX)可接收来自低压入系统122(例如，低压提升装置128、低压流体泵等)的低压流体入120和来自高压入系统132(例如，冷凝器138)的高压流体入130。液压能量传递系统110(例如，IPX)可在低压流体入120与高压流体入130之间交换压力，以将高压流体出150提供至高压出系统152(例如，高压提升装置159)并将低压流体出140提供至低压出系统142(例如，蒸发器144)。蒸发器144可向压缩机178和低压提升装置128提供流体。冷凝器138可接收来自压缩机178和高压提升装置159的流体。

流体处理系统100D可以是封闭系统。低压流体入120、高压流体入130、低压流体出140和高压流体出150都可以是在流体处理系统100D的封闭系统中循环的流体(例如，制冷剂)。

在一些实施例中，图1A－1E的一个或多个的流体可以是可以是多相流体，例如气体/液体流、气体/固体颗粒流、液体/固体颗粒流、气体/液体/固体颗粒流或任何其他多相流。例如，多相流体还可以是非牛顿流体(例如，剪切稀化流体)、高粘性流体、包含支撑剂的非牛顿流体、或包含支撑剂的高粘性流体。此外，第一流体可以处于约5,000kPa至25,000kPa、20,000kPa至50,000kPa、40,000kPa至75,000kPa、75,000kPa至100,000kPa之间的压力，和/或大于第二流体的第二压力。液压能量传递系统110可能或可能不完全地均衡第一流体与第二流体之间的压力。因此，液压能量传递系统110可以等压地或基本等压地操作。

液压能量传递系统110还可被描述为液压保护系统、液压缓冲系统或液压隔离系统，因为液压能量传递系统110可阻止或限制流体(例如，压裂流体)与各种设备(例如，液压压裂装置、高压泵、高压流体泵134)之间的接触，同时仍然在第一流体与第二流体之间交换功和/或压力。此外，液压能量传递系统110可以使得流体处理系统能够使用不被构造成用于磨蚀流体(例如，压裂流体和/或腐蚀性流体)的高压泵。为了便于旋转，液压能量传递系统102可联接至马达160(例如，外置马达系统)或可包括位于液压能量传递系统的壳体内的马达160(例如，内置马达系统，电动马达构造成驱动转子的旋转)。例如，马达160可包括电动马达、液压马达、气动马达、另一旋转驱动器或其任意组合。在操作中，马达160使得液压能量传递系统110能够与高粘性和/或具有固体颗粒、粉末、碎屑等的流体一起旋转。例如，马达160可以促进与高粘性或载有颗粒的流体一起启动，这使得液压能量传递系统110能够快速启动。马达160还可以提供额外的力，使得液压能量传递系统110能够研磨颗粒以保持具有高粘性/载有颗粒的液体的适当的操作速度(例如，rpm)。另外，马达160还可以显著地扩展液压能量传递系统110的操作范围。例如，马达160可以使得液压能量传递系统110能够以比“自由轮转(free-wheeling)”液压能量传递系统更低或更高的流速以良好的性能操作，该“自由轮转”液压能量传递系统不带马达，因为马达160可以促进液压能量传递系统110的速度(例如，旋转速度)的控制以及第一流体与第二流体之间的混合程度的控制。

液压能量传递系统110可包括构造成接收处于第一压力下的第一流体的低压端口。液压能量传递系统110还可以包括流体地联接到(例如，在低压端口的流动路径中)的转子。液压能量传递系统110还可以包括引导穿过由液压能量传递系统110形成的中心孔的轴。该轴可以附接到转子。

在一些实施例中，如将结合其他图讨论的，第三流体可用于将流体泵送到液压能量传递系统110。在一些实施例中，液压能量传递系统110可由第三流体(例如，第一流体和/或第二流体的一部分)驱动，该第三流体被引导到液压能量传递系统110的转子以促进旋转。例如，在没有马达160的情况下，可能难以驱动液压能量传递系统110(例如，初始化转子的旋转)。当PX(例如，转子)不旋转时，管道中运动屏障的存在可以阻止流动穿过PX。在没有通过流动的情况下，液压扭矩可能不会(例如不能)被传递至转子以克服摩擦力并引起转子旋转。在这种情景下，可以使用马达、液压驱动器等来启动转子。

图2－6是根据某些实施例的旋转式PX 40(例如，旋转式压力交换器、旋转液体活塞压缩机(LPC)等)的分解立体图。旋转式PX 40可以是本公开的减少混合的压力交换器(例如，包括由转子形成的管道中的活塞)。

根据某些实施例，旋转式PX 40构造成在第一流体(例如，无支撑剂流体或超临界二氧化碳、高压流体入130)与第二流体(例如，压裂流体、过热气态二氧化碳、低压流体入120)之间传递压力和/或功，其流体混合最少。旋转式PX 40可以包括大致圆柱形的本体部分42，该本体部分包括套筒44(例如，转子套筒)和转子46。该旋转式PX 40还可以包括两个端帽48和50，其分别包括歧管52和54。歧管52包括相应的入口端口56和出口端口58，而歧管54包括相应的入口端口60和出口端口62。在操作中，这些入口端口56、60使得第一流体和第二流体能够进入旋转式PX 40以交换压力，而出口端口58、62使得第一流体和第二流体能够随后离开旋转式PX 40。在操作中，入口端口56可以接收高压力的第一流体(例如，高压流体入130)，并且在交换压力之后，出口端口58可以用于将低压力的第一流体(例如，低压流体出140)引导出旋转式PX 40。类似地，入口端口60可以接收低压力的第二流体(低压流体入120)，并且出口端口62可以用于将高压力的第二流体(例如，高压流体出150)引导出旋转式PX 40。端帽48、50包括设置在相应歧管52、54内的相应端盖64、66(例如，端板)，这些端盖使得能够与转子46流体密封接触。

转子46可以为圆柱形的并且可以设置在套筒44内，这使得转子46能够绕轴线68旋转。转子46可以形成基本上纵向地延伸穿过转子46的多个通道70(例如，管道、转子管道)，该多个通道在绕纵向轴线68对称地布置的每个端部处的开口72与74(例如，转子端口、转子开口)之间。转子46的开口72和74布置成与端盖64中的入口孔口76和出口孔口78(例如，端盖入口端口和端盖出口端口)以及端盖66中的入口孔口80和出口孔口82液压连通，使得通道70在旋转期间暴露于高压力的流体和低压力的流体。如图所示，入口孔口76和出口孔口78以及入口孔口80和出口孔口82可以构造成圆弧的或者圆的部段的形式(例如，C形)。

在一些实施例中，使用传感器反馈(例如，通过转速计或光学编码器测量的每分钟转数或通过流量计测量的体积流量)的控制器可以控制旋转式PX 40中第一流体与第二流体之间的混合程度，这可以用于改善压力交换系统(例如，图1A－1D的流体处理系统100A－D)的可操作性。例如，改变进入旋转式PX 40的第一流体和第二流体的体积流率允许设施操作者(例如，系统操作者)控制在PX 40内混合的流体的量。此外，改变转子46的旋转速度也允许操作者控制混合。旋转式PX 40中的混合受到管道中流体湍流、管道内流体行进范围、浓度梯度引起的扩散、压力均衡期间引起的喷射、流体惯性引起的压力峰值等中的一种或多种的影响。转子通道70是大致长而窄的，这稳定了旋转式PX 40内的流量。第一流体和第二流体可以以具有最小轴向混合的活塞流状态运动通过通道70。在某些实施例中，转子46的速度减少了第一流体与第二流体之间的接触。例如，转子46的速度(例如，转子速度约为1200RPM(转/分钟))可将第一流体与第二流体之间的接触时间减少到少于约0.15秒、0.10秒或0.05秒。其三，转子通道70的一小部分用于第一流体与第二流体之间的压力交换。因此，一定体积的流体保留在通道70中，以作为第一流体与第二流体之间的屏障。所有这些机构可以限制旋转式PX 40内的混合。此外，在一些实施例中，旋转式PX 40可以构造成与内部活塞或其他屏障一起操作，该内部活塞或其他屏障完全或部分地隔离第一流体和第二流体，同时实现压力传递。

图3－6是旋转式PX 40的实施例的分解图，示出了随着通道70旋转通过完整的循环，转子46中单个转子通道70的位置顺序。要指出的是，图3－6是示出了一个转子通道70的旋转式PX 40的简化图，并且通道70示出为具有圆形的横截面形状。在其他实施例中，旋转式PX 40可以包括具有相同或不同横截面形状(例如，圆形、椭圆形(卵形)、正方形、矩形、多边形等)的多个通道70。因此，图3－6是出于说明目的的简化，并且旋转式PX 40的其他实施例可以具有不同于图2－6中所示的构造。如下面详细描述的，旋转式PX 40通过使第一流体和第二流体在转子46内短暂地彼此接触来促进第一流体与第二流体之间的压力交换。在某些实施例中，该交换在一定旋转速度下发生，该旋转速度导致第一流体与第二流体的有限混合。穿过转子通道70的压力波的速度(一旦通道暴露于孔口76)、流体的扩散速度和/或转子46的旋转速度可决定是否发生任何混合以及混合的程度。

图3是根据某些实施例的旋转式PX 40(例如，旋转式LPC)的实施例的分解立体图。在图3中，通道开口72位于第一位置。在该第一位置中，通道开口72与端盖64中的孔口78流体连通，并因此与歧管52流体连通，而相对的通道开口74与端盖66中的孔口82流体连通，并通过延伸与歧管54流体连通。如将在下面讨论的，转子46可在由箭头84指示的顺时针方向上旋转。在操作中，低压力的第二流体86穿过端盖66并进入通道70，在该通道中，低压力的第二流体86在动态流体接口90处接触第一流体88。然后，第二流体86驱动第一流体88离开通道70，穿过端盖64，并离开旋转式PX 40。然而，由于接触的持续时间短，第二流体86与第一流体88之间的混合最小。

图4是根据某些实施例的旋转式PX 40(例如，旋转式LPC)的实施例的分解立体图。在图4中，通道70已经顺时针旋转了大约90度的弧度。在该位置中，开口74(例如，出口)不再与端盖66的孔口80和82流体连通，并且开口72不再与端盖64的孔口76和78流体连通。由此，低压力的第二流体86暂时包含在通道70内。

图5是根据某些实施例的旋转式PX 40(例如，旋转式LPC)的实施例的分解立体图。在图5中，通道70已经从图2所示的位置旋转了大约60度的弧度。开口74现在与端盖66中的孔口80流体连通，而通道70的开口72现在与端盖64的孔口76流体连通。在该位置中，高压第一流体88进入低压第二流体86并对其加压，从而驱动第二流体86离开转子通道70并通过孔口80。

图6是根据某些实施例的旋转式压力交换器或旋转式LPC的实施例的分解立体图。在图6中，通道70已经从图2所示的位置旋转了大约270度的弧度。在该位置中，开口74不再与端盖66的孔口80和82流体连通，并且开口72不再与端盖64的孔口76和78流体连通。由此，第一流体88不再被加压并且暂时地包含在通道70内，直至转子46再旋转90度，而再次开始该循环。

图7A－7H示出了根据某些实施例的与压力交换器相关的部件。图7A是立体图，而图7B是立体剖视图。如图7A－7B所示，液压能量传递系统700(例如，图2－6的PX 40)可包括具有圆柱形本体的转子702。转子可构造成绕中心轴线旋转(例如，如结合图2－6所说明的)。转子可形成一个或多个管道704(例如，通道)，其中每个管道704从由转子702形成的对应的第一开口(例如，转子702的第一侧上的第一管道开口)到由转子207形成的对应的第二开口(例如，转子702的第二侧上的第二管道开口)。第一侧(例如，第一开口)可构造成接收第一流体，而第二侧(例如，第二开口)可构造成接收第二流体。管道704不限于该示例性圆柱形几何形状。在一些实施例中，管道形成非圆形形状，比如三角形、矩形、其他多边形开口和对应的三维结构通道。在一些实施例中，管道是从一端到另一端包括相同宽度的均匀管道。在一些实施例中，一个或多个管道可包括具有比其他部分更大或更小的宽度的一个或多个部分，如将结合其他实施例讨论的。

如图7B所示，对应的活塞706可设置在一个或多个管道704中。活塞706可以是构造成在管道内滑动的浮动活塞。在一些实施例中，活塞706从第一开口滑动到第二开口，并且在其他实施例中，活塞706可以在管道704的一部分内滑动(例如，在管道702具有不同尺寸的部分的实施例中)。活塞706在设置在PX的第一侧上的第一流体与设置在PX的第二侧上的第二流体之间提供屏障。

在操作中，在压力交换过程的第一阶段，高压第一流体进入PX的第一侧并对活塞706的表面施加力。响应于接收来自第一流体的力，活塞706轴向滑动通过管道704，对布置在管道内与第一流体相对的低压第二流体施加力。低压第二流体通过活塞706接收来自第一流体的传输压力，并且以比第二流体进入管道704的第二开口时的低压更大的压力喷射。在压力交换过程的第二阶段，第二流体进入管道704的第二开口并对活塞706施加力。活塞706顺着管道轴向滑动并以低压喷射流体。然后活塞706处于使该过程继续第一阶段的位置。该过程可以一遍又一遍地重复，以连续地在第一流体与第二流体之间交换压力，同时最小化第一流体与第二流体之间的流体接触。

在一些实施例中，活塞706在管道704内形成流体密封件。如将在后面的实施例中讨论的，活塞706可以包括接触密封件，比如双向密封件。在一些实施例中，活塞706可包括两个或更多个单向密封件。密封件可以在管道704内形成一个或多个流体密封，以减轻第一流体与第二流体之间的流体混合。

在一些实施例中，液压能传递系统700可包括设置在管道704内或邻近管道开口的成对约束结构708。约束结构708可构造成接触活塞706并防止活塞706在第一开口和/或第二开口处离开管道704。在一些实施例中，液压能量传递系统700可包括设置在第一开口附近的第一适配器板。第一适配器板可防止活塞706在第一开口处离开管道704。第一适配器板可形成将第一流体引导至第一开口的第一孔口。液压能量传递系统700可包括设置在第二开口附近的第二适配器板。第二适配器板可以防止活塞706在第二开口处离开管道704。第二适配器板可形成将第二流体引导至管道704的第二开口的第二孔口。

第一孔口可具有第一孔口宽度。第一管道开口的第一开口宽度可以大于第一孔口宽度。浮动活塞可包括在管道内形成流体密封件的第一部分。第一部分可以具有基本上等于第一开口宽度的第一部分宽度。浮动活塞还可以包括第二部分，该第二部分具有比第一开口宽度小的第二部分宽度。第二部分可构造成装配在第一孔口内。

在一些实施例中，转子702可包括设置在一个或多个管道704内的衬里结构或涂层。衬里结构或涂层可包括(例如，可由其组成)有助于与浮动活塞接触的材料(例如，形成良好的磨损对)。例如，衬里结构或涂层可包括与单独的管道表面相比对滑动活塞产生较小摩擦的材料。在一些实施例中，活塞与管道(例如，衬里)的内表面之间的摩擦的减少可以增加活塞的流体密封能力。在一些实施例中，衬里经由联接到转子的外部约束件(例如，适配器板)保持在管道704内。在其他实施例中，衬里可以联接至管道704的内表面(例如，使用粘合剂或紧固件或热配合到管道中)。

每个约束结构708可被压配在由转子702形成的管道704中、冷缩装配在由转子702形成的管道704中、或者在由转子702形成的管道704中被约束(例如，在一个或多个保持环710之间、在保持环710与转子的管道侧壁之间等)。在一些实施例中，在管道704中使用衬里，并且在转子702的一端上的约束结构708可以是衬里的一部分。

在一些实施例中，一个或多个保持环710(例如，保持结构)将每个约束结构708固定在转子702的管道704中。如图7A－7B所示，保持环710可设置在管道704的远端附近，并且约束结构708设置在保持环710与管道704的中心部分之间。

图7C－7D示出了根据某些实施例的液压能量传递系统700。图7C是立体图，而图7D是剖视图。如图7C－7D所示，约束结构708可以经由压配合固定在管道中。在一些实施例中，约束结构708是压配合碳纤维套筒，其约束活塞离开管道704。在一些实施例中，约束结构708接合活塞的液压鼻部(例如，突出部分、鼻部表面)。在一些实施例中，转子702具有用于插入约束结构708的管道端部倒角。

图7E－7F示出了根据某些实施例的液压能量传递系统700。图7E是立体图，而图7F是剖视图。如图7E－7F所示，约束结构708可以经由两个保持环710固定在管道中。在一些实施例中，约束结构708是滑动配合碳纤维套筒。保持环710可以是由转子702形成的管道凹槽中的双内部保持环，以约束约束结构708的套筒轴向运动。保持环710和约束结构708的组件约束活塞不会离开管道704。在一些实施例中，转子702具有用于插入约束结构708的管道端部倒角。

图7G－7H示出了根据某些实施例的液压能量传递系统700。图7G是立体图，而图7H是剖视图。如图7G－7H所示，约束结构708可以经由保持环710固定在管道中。在一些实施例中，约束结构708是滑动配合碳纤维套筒。保持环710(例如，单个内部保持环)可设置在由转子702形成的管道凹槽中，以约束约束结构708的套筒向外运动。保持环710和约束结构708的组件约束活塞不会离开管道704。在一些实施例中，约束结构708接合活塞的液压鼻部(例如，突出部分、鼻部表面)。在一些实施例中，转子702具有用于插入约束结构708的管道端部倒角。在一些实施例中，约束结构708被保持在保持环701与转子702的管道侧壁之间。

图8A－8J示出了根据某些实施例的浮动活塞800A－J(例如，活塞)的各种实施例。浮动活塞800可包括轴对称的结构(例如，关于管道704的轴线轴对称)。活塞可以是球形的(例如，活塞800A)、圆柱形的(例如，活塞800B)，或者具有配合在管道的宽度内的一种或多种形状(例如，三角形、矩形、多边形，如前所述)。

在一些实施例中，活塞包括弯曲的接触表面(例如，鼻部、鼻部表面、液压鼻部、突出部)以接触设置在管道的开口处或附近的约束件(例如，适配器板、约束结构)(例如，活塞800A、800C、800D和/或800E、800F、800G、800H、8001、800J)。例如，活塞(例如，800C)可包括圆柱形本体、设置在构造成与第一适配器板(例如，接触适配器板，进入由适配器板形成的开口内)接合的圆柱形本体的第一端上的第一弯曲的接触表面(例如，液压鼻部、鼻部、鼻部表面、鼻部结构)以及设置在构造成与第二适配器板接合的圆柱形本体的第二端上的第二弯曲的接触表面。

在另一实施例中，活塞可包括圆柱形本体，该圆柱形本体具有：具有第一宽度(例如，第一本体宽度)的第一部分、具有第二宽度(例如，第二本体宽度)的第二部分、以及具有第三宽度(例如，第三本体宽度)的第三部分，该第三部分设置在第一部分与第二部分之间，第三宽度小于第一部分的第一宽度和第二部分的第二宽度的(例如，活塞800D、800E、800F、800I和/或800J)。活塞可包括具有较大宽度(例如，第一活塞宽度)的部分以接触管道的表面。例如，一个或多个较大宽度的圆柱形部分可构造成在管道内形成流体密封件，以防止第一流体和第二流体在管道内平移时混合。密封件、线性轴承和/或引导件可嵌入在活塞的不同部分之间形成的凹槽(例如，参见活塞800D、800E、800F、800I和/或800J的凹槽)内，以增强活塞在往复运动期间的密封和对准。

在一些实施例中，如上所述，活塞可包括轴对称的形状或结构。例如，活塞可以在两个方向上操作。在一些实施例中，活塞800A－J中的一个或多个可能能够从第一端上的第一开口行进到第二端上的第二开口。应当指出的是，活塞从转子的一端行进到另一端的能力可以提供常规系统中没有的转子、管道和活塞尺寸的更广泛的可行性。例如，活塞可包括第一轴向尺寸，并且转子管道可包括不限于第一尺寸的长度的第二轴向尺寸。例如，活塞可能能够在相对于管道的第二长度尺寸需要的最小轴向长度内完全从第一开口和第二开口运动。

在一些实施例中，活塞800A－J中的一个或多个可以包括能够吸收活塞与端部约束件(例如，适配器板)之间的接触的柔性材料。在一些实施例中，如稍后将讨论的，活塞可以在活塞、适配器板与管道的内表面之间产生流体密封。

在一些实施例中，活塞可包括：圆柱形本体；设置在构造成与第一适配器板接合的圆柱形本体的第一端上的第一弯曲的接触表面；以及设置在构造成与第二适配器板接合的圆柱形本体的第二端上的第二弯曲的接触表面。圆柱形本体还可包括：具有第三宽度(例如本体宽度)的第一部分、具有第三宽度(例如本体宽度)的第二部分以及设置在第一部分与第二部分之间的具有第四宽度(例如，本体宽度)的第三部分，该第四宽度小于第三宽度。

图8F－8G示出了构造成设置在压力交换器的管道中的浮动活塞800F－G的横截面区域。如图8F所示，活塞800F可包括一个或多个密封元件802(例如，面密封件、O形环、径向密封件等)，其能够与外表面(例如，转子的管道的表面)形成流体密封。例如，满足第一阈值(例如，较硬、柔性较差等)的密封元件802A可设置在外侧以接触管道表面，而满足第二阈值(例如，较软、更柔性等)的密封元件802B可设置在密封元件802A与活塞800F之间。密封元件802A可以在接触转子的管道表面的同时抵抗磨损。随着密封元件802A变得磨损，密封元件802B可以推动密封元件802A更靠近管道侧壁。应当指出的是，尽管将活塞800F描绘为具有接触管道侧壁的一个密封元件802A，但是可以使用多个密封元件。例如，一个或多个单向和/或双向密封件可并入和/或联接至活塞800F。密封件可以使用O形环(如图8F所示)或悬臂弹簧(如图8G所示)或其他装置来补偿磨损而不损失密封功能。

如图8F和8G所示，活塞800F－G可以包括在任一端处的突出部，该突出部构造成当活塞接近管道的端部并且与端部约束件(例如，约束结构、适配器板)接合时形成流体袋(流体容袋)。如将在其他实施例中进一步描述的，突出部分的位置和/或尺寸可以影响当活塞接近端部约束时施加到活塞的制动力。活塞可包括在活塞的两个轴向侧上的突出部，以当活塞接近转子的端部时在相反方向上产生制动力。

图8H示出了活塞800H，其在任一端上具有突出部(例如，鼻部、液压鼻部等)并且不形成凹槽。图8I－8J示出了活塞800I－J，其在任一端上具有突出部(例如，鼻部、液压鼻部等)，并且形成凹槽以接纳一个或多个密封元件802。

图9A－9B示出了根据某些实施例的具有可动屏障的压力交换器900A的实施例。压力交换器900A可形成具有细长通道的管道912，该细长通道具有第一开口和第二开口。如图9A所示，管道912可包括具有第一宽度(例如，第一部分宽度)的第一部分和具有第二宽度(例如，第二部分宽度)的第二部分，第二宽度小于第一宽度。压力交换器900A可包括可动屏障902(例如，弹性可动屏障)，其包括活塞裙部904、活塞头部906和滚动隔膜911。

如图9A所示，滚动隔膜911设置在活塞裙部904与活塞头部906之间(例如，夹在活塞裙部904与活塞头部906之间)。在一些实施例中，活塞裙部904和活塞头部可包括金属合金(例如，可由金属合金构成)，比如铝。滚动隔膜911还可经由固定元件908(例如，紧固件)联接到压力交换器900A。如图9B所示，滚动隔膜911可以包括涂覆有弹性体916A和916B的织物918。弹性体可构造成卷绕至拉伸位置并缩回至向上拉伸位置。

在操作中，第一流体在可动屏障902上施加力，活塞裙部904与滚动隔膜911和活塞头部906一起在管道912内轴向滑动。活塞裙部904接触设置在管道912内的第二流体，以及与第一流体相对的一侧。例如，第二流体可以设置在管道的具有较小宽度(例如，较小部分宽度)的部分中。

如图9A所示，压力交换器900A可包括构造到活塞裙部904的保持环。例如，保持环可充当防止活塞裙部904在管道912外部平移的屏障。屏障环910可包括构造成将流体引导到管道912中的孔口。

图10示出了根据某些实施例的设置在PX 1000(或LPC)的管道内的往复式双活塞结构。PX 1000可以构造成在第一流体与第二流体之间交换压力。PX 1000可以包括形成在转子中的管道1000A－C。转子和端盖组件可构造成将第一流体引导至管道的开口(例如，1010A)并且将第二流体引导至管道的第二开口(例如，1010B)。PX 1000可包括设置在管道内的第一活塞(例如，1006A)和设置在管道内的第二活塞(例如，1006B)。第一活塞可在管道内形成第一流体密封件，而第二活塞可在管道内形成第二流体密封件。PX 1000还可以包括设置在管道内的活塞1000A－B之间的杆。杆可构造成在活塞1006A－B之间进行往复轴向运动，以在第一流体与第二流体之间传递压力。

在操作中，第一流体在第一开口1010A处进入管道并且在第一活塞1006上施加力。杆1008将力往复运动到第二活塞1006B和双活塞组件(例如，活塞1006A、活塞1006B和杆1008的组合)一起在管道内平移。第二活塞1006B的运动通过第二开口1010B喷射第二流体。

在一些实施例中，管道可以包括靠近第一开口的第一部分1004A，该第一部分可以包括第一宽度。第一活塞1006可设置在第一部分1004A内。管道可包括靠近第二开口的第二部分1004B。第二部分可以包括第二宽度。第二活塞可设置在第二部分内。在一些实施例中，第一部分1004A的宽度和第二部分1004B的宽度相同(或基本相同)。在一些实施例中，第三部分的宽度小于第一部分1004A的宽度和第二部分1004B的宽度。在一些实施例中，管道可包括多于三个的具有各种直径的部分。

在一些实施例中，压力交换器(PX)1000包括流体地联接至管道的第三部分1004C的流体通道。流体通道可以将第三流体引导至管道的第三部分1004C。第三流体可设置在第一活塞1006A、第二活塞1006B、杆1008和由管道形成的表面之间。PX 1000可以包括联接至流体通道的馈送阀。馈送阀可以控制流入和流出管道的第三部分的第三流体，并选择性地将第三流体密封在管道的第三部分1004C内。该第三流体用作屏障流体，其防止第一活塞1006A与第一开口1010A之间的第一流体以及第二活塞1006B与第二开口1010B之间的第二流体混合。双活塞组件和中心约束件的构造还允许活塞的液压制动，以防止活塞1006A或活塞1006B与管道的剧烈冲击。例如，随着双活塞组件在管道内平移并接近第三部分1004C，假设杆1008与管道的第三部分1004C之间的间隙“小”，则流体袋被截留在活塞与管道的第三部分1004C之间。这导致袋内的压力快速增加，并施加阻力，使活塞减慢。在一些实施例中，制动力可以双向施加。应当指出的是，图10中的管道的第三部分1004C被描绘为设置在管道的轴向中心处，然而，在一些实施例中，管道的具有较小宽度的部分可以偏离中心设置。

在操作中，在一些实施例中，PX 1000可以在第一活塞1006A、第二活塞1006B与管道的表面之间形成密封的流体袋。当第一活塞接近第三部分1004C时或当第二活塞1006B接近第三部分1004C时，制动力可被施加到第一活塞1006A中的至少一个。在一些实施例中，密封的流体袋中的压力构造成与浮动活塞的活塞速度成比例地增加，以在浮动活塞在管道内轴向运动的同时，引起制动力施加到浮动活塞。

如图10所示，PX 1000可以包括转子1002。转子可以构造成围绕PX 1000的中心轴线旋转。PX 1000还可以包括联接到转子的马达组件。马达组件可以驱动转子的旋转。如将在其他实施例中进一步讨论的，转子1002可包括圆柱形结构，其形成设置在圆柱形结构的周缘上的一系列叶片。

图11A－11B示出了根据一些实施例的包括液压制动设备1100B的压力交换器(PX)1100A(或LPC)。PX 1100A可包括转子1104，其具有设置在套筒1106内的管道1114。转子可由第一适配器板1110A和第二适配器板1110B封围。转子1104可以绕压力交换器1100A的中心轴线旋转。在一些实施例中，PX 1100A可以包括设置在转子内的约束件(例如，图9A的屏障环910，替代地，约束件可以包括保持环)。活塞可构造成在管道1114内轴向平移并且可通过一个或多个约束件(例如，适配器板1110A－B)保持在管道内。

如图11A－11B所示，适配器板1110A－B包括被构造成与活塞1102接合的孔口1112A－B。活塞1102可以与管道1114的表面形成流体密封。活塞可以包括被构造成形成流体密封的圆柱形本体，以及构造成与孔口1112A接合的鼻部。鼻部可包括小于圆柱形本体的一个或多个宽度。

在一些实施例中，活塞1102的鼻部可包括鼻部宽度“A”(例如，鼻部直径)、鼻部长度“B”和鼻部间隙“C”。A、B、C的各种组合可用于压力交换所用流体种类的各种标准。例如，进入流体的流速、速度、密度、组成(例如，支撑剂或不含支撑剂)、压力等可以驱动鼻部几何形状和间隙选择。尺寸A、B、C中的每一个可被调节以改变随着活塞接近孔1112施加到活塞的制动力。

在一些实施例中，液压制动设备1100B可以被包括在管道1114的两端上并且随着活塞1102到达转子的两端，执行活塞1102的双向制动。在一些实施例中，随着活塞1102接近适配器板(例如，适配器板1110A)时，活塞在活塞1102、适配器板1110A与管道1114的表面之间形成流体袋。随着活塞接近适配器板，流体袋体积减少，从而提高了流体袋的压力。增加的压力施加对抗活塞1102的运动的力(例如，制动力或对抗力)并且减慢或制动活塞的速度。应当指出的是，在一些情况下，如果活塞以高速接触适配器板，则可能会发生部件的损坏和/或磨损。制动设备可以减慢活塞1102的速度并防止活塞1102与适配器板1110之间潜在的破坏性碰撞。

在一些实施例中，PX 1100A可以包括流体地联接至管道的流体通道1108A－B。流体通道可以向随着活塞1102接近适配器板1110A－B形成的流体袋提供增加的体积。流体通道可以控制流体流出管道的流动，从而导致袋的受控压力。受控压力可允许控制当活塞接近适配器板1110A－B时施加到活塞1102的制动力的大小。

在一些实施例中，活塞1102与适配器板形成流体密封，使得所形成的袋(凹穴)与管道中的剩余流体液压密封。然而，在其他实施例中，在活塞与适配器板1110的孔口1112之间存在间隙或鼻部间隙“C”。间隙尺寸可以控制和影响流体流出约束在活塞1102、管道1114的表面与适配器板1110之间的流体袋的速率。流体流出流体袋的该速率可以影响施加到活塞的制动力以及随着活塞1102接近适配器板1110活塞1102的总体减速。

图12A－12B是根据某些实施例的包括液压叶片1206(例如，叶片、突出部等)的PX1200A－B(或LPC)的实施例的立体图。如图12A所示，PX 1200A包括形成一个或多个管道1204的转子1202。PX可包括联接到转子1202的端部的端板1208A－B。在一些实施例中，端板1208A－B(例如，图11A和/或图11B的适配器板1110)经由固定元件1210(例如，紧固件、粘合剂等)固定到转子1202的端部，然而，在其他实施例中，端板1208A－B是经由摩擦配合联接到转子。在一些实施例中，在管道中具有浮动活塞的压力交换器1200可以使用被动方案来启动压力交换器1200(例如，启动或增加压力交换器的转子的旋转)。响应于转子1202不旋转，一个或多个阀(例如，止回阀)可向液压驱动器(例如，液压叶片1206)提供流体流(例如，使低压流体入流转向)以引起转子1202旋转。一旦转子开始旋转并且压力建立，一个或多个阀(例如，止回阀)可阻止去至液压驱动器(例如，液压叶片)的流体流(例如，自动切断流动)，并且转子1202继续根据由斜面(例如，液压叶片1206)产生的液压扭矩而旋转。

转子的第一端可接收第一流体，而转子的第二端可接收第二流体。屏障可设置在转子1202的管道1204内，以防止在第一流体与第二流体之间交换压力的同时发生混合。

在一些实施例中，设置在管道1204内的屏障(例如，活塞)的存在可能在初始化转子1202的旋转以开始压力交换过程时带来困难。在一些实施例中，如前所述，马达可以经由中心孔1212内的联接器联接到转子1202以驱动转子1202的旋转。然而，在其他实施例中(例如，诸如不使用马达的实施例)，转子可包括沿转子1202的周缘设置的一系列液压叶片1206。液压叶片1206用于接收流体并响应于接收流体而使转子1202旋转。在一些实施例中，液压叶片1206是转子1202的成角度的突出部。每个液压叶片1206可包括成角度的上表面和侧表面。提供给液压叶片1206的流体可以接触液压叶片1206的侧表面以引起转子1202的旋转。

如图12A所示，液压叶片1206可沿着转子1202的周缘设置。液压叶片1206可包括轴向长度的一部分。在一些实施例中，液压叶片1206可包括转子1202的整个轴向长度。叶片提供接触表面以接收加压流体(例如，可包括第一流体和/或第二流体的一部分的第三流体)。施加到叶片的力导致旋转力施加到转子1202。随着转子1202旋转，连续的叶片接收来自进入的流体的脉冲并且增加PX 1200A内的转子1202上的扭矩。

如图12B所示，转子在套筒1216内旋转。PX 1200B可包括喷嘴1214，其加速进入的流体并将射流引导到叶片上以驱动转子的旋转。所产生的扭矩和转子的旋转速度可以通过借助上游阀控制通过喷嘴的流量来调节。一旦转子开始旋转，设置在管道1204内的可动屏障就开始往复运动，导致第一流体和第二流体的流速(交换压力)增加。随着流体进入转子管道，如果引导第一流体和第二流体进入转子的端盖具有合适的斜面(以在转子上产生扭矩)，则可能不再需要喷嘴流来继续使转子旋转。因此，去至喷嘴和液压叶片的流动可能会停止。在一些实施例中，一旦转子达到期望的速度，喷嘴就可以关闭，并且转子可以在不存在旋转驱动流体的情况下维持速度。

图13示出了根据某些实施例的使用减少混合的压力交换器1308的流体处理系统1300(例如，反渗透脱盐系统)的示意图。流体处理系统1300还包括用于将馈送水泵入流体处理系统1300的馈送泵1314(例如，低压泵)。高压泵1302将高压馈送水提供给膜分离装置，该膜分离装置构造成用于分离(例如，脱盐)穿过膜1306(例如，反渗透膜)的流体。来自膜1306(例如，膜分离装置)的浓缩馈送水或浓缩物可被提供至压力交换器1308。浓缩物的示例是盐水。浓缩物中的压力可用于压力交换器1308中以将低压馈送水压缩为高压馈送水。为了简单和说明的目的，在详细说明中使用术语“馈送水”。然而，压力交换器1308中可以使用除水之外的流体。

馈送泵1314可以从贮存器或直接从海洋接收馈送水，并且将低压馈送水泵送到流体处理系统1300中。可以经由歧管1316将低压馈送水提供给高压泵1302，并经由歧管1318提供给压力交换器1308。高压馈送水可经由歧管1320提供至膜1306(例如，膜分离装置)。膜可分离淡水以在低压下输出至歧管1322。

来自膜1306(例如，膜分离装置)的浓缩物可经由歧管1324提供至压力交换器1308。压力交换器1308可使用来自歧管1324的高压浓缩物来压缩来自歧管1318的低压馈送水(或与其交换压力)。压缩的馈送水可经由歧管1326提供至膜1306(例如，膜分离装置)，该歧管1326联接到歧管1320。压力交换器1308可经由歧管1328输出低压浓缩物。因此，已经向馈送水释放压力的浓缩物可以在低压下从压力交换器1308输出到歧管1328。歧管1328中的低压浓缩物可以被丢弃，例如释放以返回海。在一些实施例中，高压馈送水以比歧管1320中的高压馈送水稍低的压力从压力交换器1308输出到歧管1326。可选的循环泵1304可以弥补歧管1326和歧管1320中的馈送水之间的小的压力差。在一些实施例中，循环泵1304是旋转动力装置(例如，离心泵)。表1提供了脱盐系统中的一些典型压力的示例(例如，图13中所示、图1C中所示等)。

表1

在表1所示的示例中，压力交换器1308接收约30磅每平方英寸(PSI)的低压馈送水并接收约980PSI的高压盐水或浓缩物。压力交换器1308将压力从高压浓缩物传递至低压馈送水。压力交换器1308输出约965PSI的高压(压缩)馈送水和约15PSI的低压浓缩物。因此，表1的压力交换器1308可实现约97％的高压交换效率。

如图13所示，流体处理系统1300(例如，脱盐系统)可以包括从歧管1318到压力交换器的附加流动路径。低压馈送水可被引导至止回阀1310。在一些实施例中，止回阀1310是弹簧加载阀、球形止回阀、双板阀、盘阀或满足平衡目的的其他止回阀中的一种或多种。低压馈送水可以通过止回阀1310接收至压力交换器1308。止回阀1310在操作中仅允许在一个方向上流动——从歧管1318到压力交换器1308。来自止回阀1310的低压馈送水可接触压力交换器1308的转子并引起压力交换器1308的旋转运动。例如，压力交换器可包括接触点(例如，图12A－12B的液压叶片1206)，其构造成接收来自低压馈送水的脉冲并引起压力交换器1308的旋转运动。在一些实施例中，来自低压馈送水的脉冲用于初始化和/或维持压力交换器1308的旋转。在一些实施例中如图所示，止回阀1310通常关闭，并且当横跨止回阀1310的压差超过阈值条件时打开。

如图13所示，流体处理系统1300(例如，脱盐系统)可包括来自压力交换器1308的输出流动路径，该输出流动路径包括止回阀1312。在一些实施例中，止回阀1312是弹簧加载阀、球形止回阀、双板阀、盘阀或满足平衡目的的其他止回阀中的一种或多种。低压馈送水可以通过止回阀1312从压力交换器1308接收至歧管1328。止回阀1312在操作中仅允许在一个方向上流动——从压力交换器1308到歧管1328。在一些实施例中如图所示，止回阀1312通常打开，并且当横跨止回阀1312的压差超过阈值条件时关闭。

在一些实施例中，流体处理系统1300的操作可包括以下操作步骤。馈送泵1314可以被初始化并开始泵送馈送水。响应于馈送泵初始化，设置在压力交换器1308内的浮动活塞运动至右端并阻挡馈送泵流动。该操作还包括打开第一弹簧加载止回阀1310(在超过阈值压差时)并将低压输入流体(LP入)转向至压力交换器1308的液压驱动器。响应于止回阀1310的打开，并且流体进入液压驱动器(来自喷嘴的射流撞击在转子叶片上)，转子开始旋转。该操作还包括打开第二弹簧加载止回阀1312(例如，常开)、收集LP入流、以及将LP入流从PX 1308转移至低压输出流路径(LP出)。一旦转子达到一定速度，循环泵被初始化并且活塞开始在压力交换器1308内往复运动。一旦流动开始穿过压力交换器1308的转子管道，止回阀1310、1312就将关闭(例如，自动地)并且液压驱动器停止功能。转子速度由馈送PX流的斜面产生的液压扭矩维持。高压泵被初始化并且渗透生产开始(例如，稳态操作)。

图14A－14C示出了根据某些实施例的流体处理系统1400A－C(例如，图1A－1D和/或图13中的一个或多个)。图1A－1D、图13和/或图14A－14C中的一个或多个可以具有与图1A－1D、图13和/或图14A－14C中的一个或多个相同的一个或多个特征、部件、功能等。例如，图1A－1D和/或图13中的一个或多个可以具有图14A－14C中的一个或多个的控制器1410。

流体处理系统1400A－C中的每一个包括液压能量传递系统110，其可具有如本文所述的减少的混合(例如，包括活塞)。流体处理系统1400A－C中的每一个可包括控制器1410(例如，图15的计算机系统1500)。流体处理系统1400A－C中的每一个可包括一个或多个高压流体泵134以及一个或多个低压流体泵124。高压流体入130和低压流体入120进入液压能量传递系统110(例如，压力交换器)，压力被传递，高压流体入130作为低压流体出140离开，并且低压流体入120作为高压流体出150离开。

在一些实施例中，液压能量传递系统110中的活塞(例如，在压力交换器的转子的管道中)提供流体处理系统1400中(例如，在压力交换器中)的平衡流。高压泵送和低压泵送或低速(例如，每分钟转数(RPM))的不匹配导致横跨活塞的压力升高。横跨活塞的压差(DP)经由液压制动器传递，液压制动器接触转子并有助于轴向轴承负载。如果推力负载超过承载能力，则过大的DP可能会导致失速。

在一些实施例中，控制器1410基于传感器数据确定DP(例如，高压DP(HPDP)和/或低压DP(LPDP))。在一些实施例中，控制器1410基于高压流体入130和/或高压流体出150处的传感器来确定HPDP。在一些实施例中，控制器1410基于设置在在高压流体入130与高压流体出150之间路由的管系中的传感器来确定HPDP。在一些实施例中，控制器1410基于低压流体入120和/或低压流体出140处的传感器来确定LPDP。在一些实施例中，控制器1410基于设置在在低压流体入120和低压流体出140之间路由的管系中的传感器来确定LPDP。

参照图14A，在一些实施例中，控制器1410基于传感器数据确定DP(例如，HPDP和/或LPDP)，并且控制器1410响应于DP满足阈值(例如，HPDP超过第一阈值和/或LPDP超过第二阈值)来降低泵RPM。在一些实施例中，控制器1410基于传感器数据(例如，来自高压流体泵134和/或低压流体泵124的传感器数据)来确定RPM。在一些实施例中，控制器1410使得高压流体泵134和低压流体泵124的RPM被调节(例如，通过将指令传输至高压流体泵134和低压流体泵124)。

如图14B所示，在一些实施例中，控制器1410基于传感器数据确定DP，并且控制器1410响应于对应的DP满足阈值(例如，超过阈值)而致动(例如，调节阀位置)一个或多个阀1420。

参照图14C，在一些实施例中，控制器1410基于传感器数据确定DP，并且控制器1410响应于对应的DP超过阈值而引起经由一个或多个旁通阀1430的旁通流。在一些实施例中，控制器1410基于传感器数据(例如，HPDP、LPDP等)致动旁路阀1430A，以将低压流体入120旁路提供至其他地方(例如，至贮存器、至低压流体源等)。在一些实施例中，控制器1410基于传感器数据(例如，HPDP、LPDP等)致动旁通阀1430B，以将高压流体入130旁路提供至低压流体出140。

图15是示出根据某些实施例的计算机系统1500的框图。在一些实施例中，计算机系统1500是客户端装置。在一些实施例中，计算机系统1500是控制器装置(例如，服务器、图14A－14C的控制器1410、客户端装置等)。

在一些实施例中，计算机系统1500(例如，经由诸如局域网(LAN)、内联网、外联网或因特网之类的网络)连接到其他计算机系统。计算机系统1500在客户端服务器环境中以服务器或客户端计算机的能力操作，或者作为对等式或分布式网络环境中的对等计算机操作。在一些实施例中，由个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、网络设备、服务器、网络路由器、交换机或网桥、或能够执行指定该装置要采取的动作的成组指令(顺序或其他)的任何装置提供计算机系统1500。此外，术语“计算机”应包括单独或联合执行一组(或多组)指令以执行本文描述的任何一种或多种方法的任何计算机集合。

在一些实施例中，计算机系统1500包括处理装置1502、易失性存储器1504(例如，随机存取存储器(RAM))、非易失性存储器1506(例如，只读存储器(ROM)或电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))和/或数据存储装置1516，它们经由总线1508彼此通信。

在一些实施例中，处理装置1502由一个或多个处理器提供，处理器诸如是通用处理器(比如，复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实施其他类型指令集的微处理器、或实施各类指令集组合的微处理器)或专用处理器(比如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、或网络处理器)。在一些实施例中，由单个处理器、多个处理器、具有多个处理核心的单个处理器和/或类似物中的一个或多个提供处理装置1502。

在一些实施例中，计算机系统1500还包括网络接口装置1522(例如，联接到网络1574)。在一些实施例中，计算机系统1500包括一个或多个输入/输出(I/O)装置。在一些实施例中，计算机系统1500还包括视频显示单元1510(例如，液晶显示器(LCD))、字母数字输入装置1512(例如，键盘)、光标控制装置1514(例如，鼠标)和/或信号生成装置1520。

在一些实施方式中，数据存储装置1518(例如，磁盘驱动器存储器、固定和/或可移除存储装置、固定磁盘驱动器、可移除存储卡、光学存储器、网络附加存储器(NAS)和/或存储区域网(SAN))包括非暂态计算机可读存储介质1524，其上存储对本文所述的方法或功能中的任何一个或多个进行编码的指令1526，且用于实现本文所述方法。

在一些实施例中，在由计算机系统1500执行指令1526期间，指令1526还完全或部分地驻留在易失性存储器1504内和/或处理装置1502内，因此，在一些实施方式中，易失性存储器1504和处理装置1502也构成机器可读存储介质。

虽然计算机可读存储介质1524在说明性示例中被示出为单个介质，但术语“计算机可读存储媒体”应包括存储一组或多组可执行指令的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或相关联的缓存和服务器)。术语“计算机可读存储介质”还应包括能够存储或编码一组指令以供计算机执行的任何有形介质，该指令使计算机执行本文所述的任何一种或多种方法。术语“计算机可读存储介质”应包括但不限于固态存储器、光学介质和磁性介质。

本文所述的方法、部件和特征可以由分散的硬件部件实施，或者可以集成在诸如ASICS、FPGA、DSP或类似装置的其他硬件部件的功能中。此外，该方法、部件和特征可以由硬件装置内的固件模块或功能电路来实施。此外，该方法、部件和特征可以在硬件装置和计算机程序组件的任何组合中或者在计算机程序中实施。

除非另外具体说明，否则诸如“致动”、“调节”、“引起”、“控制”、“确定”、“识别”、“提供”、“接收”等的术语是指由计算机系统执行或实现的动作和过程，该动作和过程将计算机系统寄存器和存储器内表示为物理(电子)量的数据操纵并转换为类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其他此类信息存储、传输或显示装置内的物理量的其他数据。此外，本文中使用的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等意为在不同元件之间进行区分的标签，可不具有根据其数字名称的序数含义。

本文描述的示例还涉及用于执行本文描述的方法的设备。该设备可以专门构造成用于执行本文所述的方法，或者其可以包括由存储在计算机系统中的计算机程序选择性地编程的通用计算机系统。这种计算机程序可以存储在计算机可读有形存储介质中。

本文所述的方法和说明性示例与任何特定的计算机或其他设备没有内在联系。可以根据本文所述的教示使用各种通用系统，或者可以证明构建更专门的设备来执行本文所述的方法和/或它们各自的功能、例程、子例程或操作是方便的。在上面的描述中阐述了各种这些系统的结构示例。

本文中使用的术语“上方”、“下方”、“之间”、“设置在……上”、和“上”指代一个材料层或部件相对于其他层或部件的相对位置。例如，设置在另一层上、之上或之下的一层可以与另一层直接接触，或者可以具有一个或多个中间层。此外，设置在两个层之间的一个层可以与两个层直接接触，或者可以具有一个或多个中间层。类似地，除非另有明确说明，否则设置在两个特征之间的一个特征可以与相邻特征直接接触，或者可以具有一个或多个中间层。

前面的描述提出了许多具体细节，诸如具体系统、部件、方法等的示例，以便提供对本公开的几个实施例的良好理解。然而，对本领域技术人员来说显然的是，可以在没有这些特定细节的情况下实现本公开的至少一些实施例。在其他情况下，不详细描述公知的部件或方法，或者以简单的框图格式呈现，以避免不必要地混淆本公开。因此，所阐述的具体细节仅仅是示例性的。具体实施方式可以与这些示例性细节不同，并且仍然可以预期在本公开的范围内。

应当指出的是，在一些实施例中，阀系统(例如，止回阀1310、止回阀1312)是在脱盐系统的背景下描述的。然而，类似的阀系统可以用在压力交换器1308的其他应用中。例如，阀系统可并入流体处理系统中，包括压裂系统和制冷系统，如本文所述。

贯穿本说明书对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着与该实施例描述相关的特定特征、结构或特点包括在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”不一定指代同一实施例。此外，术语“或”意在表示包含的“或”，而非排他的“或”。当本文中使用术语“大约”、“基本上”或“大致”时，这意味着所呈现的标称值精确到±10％以内。此外，本文中使用的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等意为在不同元件之间进行区分的标签，并不必需具有根据其数字名称的序数含义。

尽管本文中的方法的操作以特定顺序示出和描述，但是每个方法的操作顺序可以被改变，使得某些操作可以以相反的顺序执行，或者使得某些操作可以至少部分地与其他操作同时执行。在另一实施例中，不同操作的指令或子操作可以以间歇和/或交替的方式。在一个实施例中，多个金属键合操作作为单个步骤执行。

应当要理解的是，上述描述意在说明而非进行限制。在阅读和理解上述说明书后，许多其他实施例对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，应参考所附权利要求书、以及每项权利要求所涵盖的等同物的全部范围来确定本公开的范围。

Claims (20)

1.一种液压能量传递系统，包括：

压力交换器，所述压力交换器构造成在第一流体与第二流体之间交换压力，所述压力交换器包括：

转子，所述转子形成从由所述转子形成的第一管道开口到由所述转子形成的第二管道开口的管道，所述第一管道开口和所述第二管道开口具有第一开口宽度，其中，所述压力交换器构造成将所述第一流体引导至所述第一管道开口，并且将所述第二流体引导至所述第二管道开口；

设置在所述管道内的浮动活塞，其中，所述浮动活塞构造成在所述第一管道开口与所述第二管道开口之间在所述管道内运动，以防止所述第一流体和所述第二流体混合，同时在所述管道内在所述第一流体与所述第二流体之间交换压力；

第一适配器板，所述第一适配器板设置在所述第一管道开口附近，其中，所述第一适配器板构造成防止所述浮动活塞在所述第一管道开口处离开所述管道，并且其中，所述第一适配器板形成将所述第一流体引导至所述第一管道开口的第一孔口；以及

第二适配器板，所述第二适配器板设置在所述第二管道开口附近，其中，所述第二适配器板构造成防止所述浮动活塞在所述第二管道开口处离开所述管道，并且其中，所述第二适配器板形成将所述第二流体引导至所述第二管道开口的第二孔口。

2.根据权利要求1所述的液压能量传递系统，其特征在于，所述浮动活塞还包括：

圆柱形本体；

第一弯曲的接触表面，所述第一弯曲的接触表面设置在构造成与所述第一适配器板接合的所述圆柱形本体的第一端上；以及

第二弯曲的接触表面，所述第二弯曲的接触表面设置在构造成与所述第二适配器板接合的所述圆柱形本体的第二端上。

3.根据权利要求2所述的液压能量传递系统，其特征在于，所述圆柱形本体还包括：

具有第一本体宽度的第一部分；

具有所述第一本体宽度的第二部分；以及

设置在所述第一部分与所述第二部分之间的第三部分，所述第三部分具有小于所述第一本体宽度的第二本体宽度。

4.根据权利要求1所述的液压能量传递系统，其特征在于，还包括联接至所述转子的电动马达，其中，所述电动马达构造成驱动所述转子的旋转。

5.根据权利要求1所述的液压能量传递系统，其特征在于，所述转子还包括圆柱形结构，所述圆柱形结构形成设置在所述圆柱形结构的周缘上的一系列叶片。

6.根据权利要求5所述的液压能量传递系统，其特征在于，还包括：

高压泵，所述高压泵构造成泵送所述第一流体，其中，所述压力交换器构造成从所述高压泵接收所述第一流体，其中，所述第一流体的第一部分将从所述高压泵被提供至所述第一管道开口，并且其中，所述第一流体的第二部分将从所述高压泵被提供至所述一系列叶片，以引起所述转子围绕所述压力交换器的中心轴线旋转；以及

低压泵，所述构造成泵送所述第二流体，其中，所述压力交换器构造成从所述低压泵接收所述第二流体。

7.根据权利要求1所述的液压能量传递系统，其特征在于，所述第一孔口具有第一孔口宽度，其中，所述第一管道开口的所述第一开口宽度大于所述第一孔口宽度，并且其中，所述浮动活塞包括：

在所述管道内形成流体密封件的第一部分，所述第一部分具有基本上等于所述第一开口宽度的第一部分宽度；以及

第二部分，所述第二部分具有小于所述第一开口宽度的第二部分宽度，其中，所述第二部分构造成装配在所述第一孔口内。

8.根据权利要求7所述的液压能量传递系统，其特征在于，

响应于处于第一位置，所述浮动活塞的所述第一部分在所述浮动活塞、所述管道的表面与所述第一适配器板之间形成密封的流体袋；以及

响应于所述浮动活塞接近所述第一管道开口，将制动力施加到所述浮动活塞。

9.一种液压能量传递系统，包括：

压力交换器，所述压力交换器构造成在第一流体与第二流体之间交换压力，所述压力交换器包括：

转子，所述转子形成从由所述转子形成的第一管道开口到由所述转子形成的第二管道开口的管道，其中，所述压力交换器构造成将所述第一流体引导至所述第一管道开口并将所述第二流体引导至所述第二管道开口；以及

设置在所述管道内的第一活塞，其中，所述第一活塞在所述管道内形成第一流体密封件；

设置在所述管道内的第二活塞，其中，所述第二活塞在所述管道内形成第二流体密封件；以及

杆，所述杆在所述管道内连接所述第一活塞和所述第二活塞，其中，所述杆构造成在所述第一活塞与所述第二活塞之间传递轴向运动，以引起所述第一流体与所述第二流体之间的压力交换。

10.根据权利要求9所述的液压能量传递系统，其特征在于，所述管道包括：

靠近所述第一管道开口的第一部分，所述第一部分具有第一宽度，其中，所述第一活塞设置在所述第一部分内；

靠近所述第二管道开口的第二部分，所述第二部分具有与所述第一宽度基本相同的第二宽度，其中，所述第二活塞设置在所述第二部分内；以及

设置在所述第一部分与所述第二部分之间的第三部分，所述第三部分具有第三宽度，其中，所述第三宽度小于所述第一宽度和所述第二宽度中的每一个。

11.根据权利要求10所述的液压能量传递系统，其特征在于，所述液压能量传递系统在所述第一活塞、所述第三部分与所述管道的表面之间形成密封的流体袋，以使得将制动力施加到以下中的至少一者：响应于所述第一活塞接近所述管道的所述第三部分而施加到所述第一活塞：或者，响应于所述第二活塞接近所述管道的所述第三部分而施加到所述第二活塞。

12.根据权利要求9所述的液压能量传递系统，其特征在于，还包括联接至所述转子的马达组件，其中，所述马达组件构造成驱动所述转子的旋转。

13.根据权利要求9所述的液压能量传递系统，其特征在于，所述转子包括圆柱形结构，所述圆柱形结构形成设置在所述圆柱形结构的周缘上的一系列叶片。

14.根据权利要求13所述的液压能量传递系统，其特征在于，还包括：

高压泵，所述高压泵构造成泵送所述第一流体，其中，所述压力交换器构造成从所述高压泵接收所述第一流体，其中，所述第一流体的第一部分将从所述高压泵被提供至所述第一管道开口，其中，所述第一流体的第二部分将从所述高压泵被提供至所述一系列叶片，以引起所述转子围绕所述压力交换器的中心轴线旋转；以及

低压泵，所述低压泵构造成泵送所述第二流体，其中，所述压力交换器构造成从所述低压泵接收所述第二流体。

15.一种压力交换器，所述压力交换器构造成在第一流体与第二流体之间交换压力，所述压力交换器包括：

转子，所述转子构造成绕中心轴线旋转，其中，所述转子形成从由所述转子形成的第一管道开口到由所述转子形成的第二管道开口的管道，其中，所述压力交换器构造成将所述第一流体引导至所述第一管道开口，并且将所述第二流体引导至所述第二管道开口；以及

设置在所述管道内的浮动活塞，其中，所述浮动活塞构造成在所述管道内形成屏障，以防止所述第一流体和所述第二流体的混合，并引起所述第一流体与所述第二流体之间的压力交换，并且其中，所述浮动活塞包括构造成在所述管道内轴向滑动的轴对称结构。

16.根据权利要求15所述的压力交换器，其特征在于，还包括：

第一适配器板，所述第一适配器板设置在所述第一管道开口附近，所述第一适配器板构造成防止所述浮动活塞经由所述第一管道开口离开所述管道，其中，所述第一适配器板形成将所述第一流体引导至所述第一管道开口的第一孔口；以及

第二适配器板，所述第二适配器板设置在所述第二管道开口附近，所述第二适配器板构造成防止所述浮动活塞经由所述第二管道开口离开所述管道，其中，所述第二适配器板形成将所述第二流体引导至所述第二管道开口的第二孔口。

17.根据权利要求15所述的压力交换器，其特征在于，还包括：

第一约束结构，所述第一约束结构设置在所述管道内，靠近所述第一管道开口，其中，所述第一约束结构构造成防止所述浮动活塞离开所述管道；以及

第二约束结构，所述第二约束结构设置在所述第二管道开口附近，其中，所述第二约束结构构造成防止所述浮动活塞离开所述管道，并且其中，所述第一约束结构或所述第二约束结构中的至少一者是：压配装配在所述管道中；热缩装配在所述管道中；或者，在对应的保持环之间或在对应的保持环与转子的对应的管道侧壁之间约束在所述管道中。

18.根据权利要求17所述的压力交换器，其特征在于，所述浮动活塞还包括：

圆柱形本体；

在构造成与所述第一约束结构接合的所述圆柱形本体的第一远端处的第一鼻部表面；以及

在构造成与所述第二约束结构接合的所述圆柱形本体的第二远端处的第二鼻部表面。

19.根据权利要求17所述的压力交换器，其特征在于，

响应于接近所述第一约束结构，所述浮动活塞在所述浮动活塞、所述转子的管道表面与所述第一约束结构之间形成密封的流体袋；以及

所述密封的流体袋中的压力构造成与所述浮动活塞的活塞速度成比例地增加，以在所述浮动活塞在所述管道内轴向运动的同时，引起制动力施加到所述浮动活塞。

20.根据权利要求15所述的压力交换器，其特征在于，

响应于所述转子不旋转，一个或多个阀向所述转子的液压驱动器提供流体流以引起所述转子旋转；以及

响应于所述转子旋转，所述一个或多个阀用于防止流体流至所述液压驱动器。