EP1747379A1 - Rotations-druckaustauscher - Google Patents

Rotations-druckaustauscher

Info

Publication number
EP1747379A1
EP1747379A1 EP05739914A EP05739914A EP1747379A1 EP 1747379 A1 EP1747379 A1 EP 1747379A1 EP 05739914 A EP05739914 A EP 05739914A EP 05739914 A EP05739914 A EP 05739914A EP 1747379 A1 EP1747379 A1 EP 1747379A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
zone
housing
sealing
inlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05739914A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Bross
Wolfgang Kochanowski
Christof Schuler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KSB AG
Original Assignee
KSB AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KSB AG filed Critical KSB AG
Publication of EP1747379A1 publication Critical patent/EP1747379A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F13/00—Pressure exchangers

Definitions

  • the invention relates to a pressure exchanger according to the preamble of patent claim 1.
  • US Pat. No. 6,540,487 attempts to solve the problem with such pressure exchangers, to avoid the noise pollution caused by the alternate opening and closing of the passages and the cavitation that occurs.
  • Two sealing zones are located on the front of the housing opposite to the front of a rotor and between an inlet and outlet opening on the house. These sealing zones ensure during the respective pressure exchange that run in the passages of the rotor, an external barrier of the passages. In addition, they prevent a short circuit flow between the inlet and outlet opening of the housing.
  • the sealing zones are passed through the openings of the passages, the alternating opening and closing of the passages generates considerable noise and destructive cavitation phenomena occur.
  • the latter is attempted to be avoided by connecting channels incorporated in the sealing zones, with the aid of which pressure equalization takes place between two zones of different pressures. However, this measure reduces the efficiency of such a pressure exchanger and has only a limited effect.
  • the invention is based on the problem of making it possible for pressure generators of the generic type with a rotor arranged within a housing and provided with a plurality of passages to operate with a severely reduced force load on the rotor, which, with improved cavitation properties, also has a low noise level.
  • the impact load on a rotor is primarily caused by a sudden cut off of a column of liquid flowing into a passage.
  • a sudden cut off of a column of liquid flowing into a passage results in considerable pressure surges. This leads to material overloads of the rotor, which is usually made of ceramic, or even fractures of the wall surfaces of a rotor. This also causes cavitation phenomena in the flowing liquid column with the known disadvantageous consequences.
  • One embodiment of the invention provides that when a passage opening is blocked by the sealing zone and when the sealing zone and the trailing sealing web begin to overlap, the inflow zone blocks the volume flow flowing into the passage with a time delay. This avoids an abrupt shut-off of the volume flow and the associated disadvantages.
  • a passage is closed when viewed in the direction of rotation, a first or leading sealing web of a passage opening reaches the edge of a sealing zone. From this point on, the cross-section of an opening is reduced by the sealing zone acting as a covering. As the rotor continues to rotate, a second or trailing sealing web approaches this opening of the edge of the sealing zone. In each case a leading and a trailing, usually radially extending sealing web enclose an opening at the end of a passage between them. If the lagging sealing web reaches the edge of the sealing zone, then in view of the rotor peripheral speed, the flowing liquid column is suddenly shut off with the disadvantageous effects. This prevents the arrangement of the afterflow zone in the area of the overlap of the lagging sealing web and the beginning or the edge of the sealing zone. A gradual reduction in the flowing liquid column occurs over time as a result of the post-flow zone.
  • an afterflow zone arranged on the housing in the transition between the inlet opening and the sealing zone has a cross section which decreases towards the sealing zone in the direction of rotation of the rotor. And one on the rotor in the
  • Transition between adjacent openings of passages and sealing web arranged afterflow zone has an increasing cross-section in the direction of rotation of the rotor.
  • downstream flow zones arranged on the sealing webs of the rotor shut off the volume flows flowing into the passages with a time delay.
  • An abrupt shut-off of the volume flow in the form of a flowing fluid column and the disadvantages caused thereby are avoided.
  • the inflow zone can be arranged stationary in the housing, rotating in the rotor and / or on both components.
  • an afterflow zone which is designed to be stationary on the housing can be used.
  • a corresponding number of post-flow zones is also arranged on the housing.
  • the advantage of the design of the post-flow zone is the resulting gentle braking of the liquid column flowing into a passage of the rotor.
  • material overloading of the passages in the rotor caused by pressure surges and pressure pulsations is avoided in the simplest way. Since such rotors are predominantly designed as ceramic components, there is a significant improvement in their operational strength.
  • the width of a sealing zone that can be measured between an end of the afterflow zone and a beginning of an outlet opening corresponds at least to the width of an end opening of a passage and the width of a sealing web.
  • 1 shows a spatial view of a transition area between an inlet opening and the passages of a rotor
  • 2 and 3 are diagrams showing the pressure profiles during a filling process of a passage
  • FIG. 5 a - c different designs of the sealing webs.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a pressure exchanger on the end face of a rotor with passages arranged therein and opposite inlet and outlet openings on the house side.
  • Those surfaces that are evenly distributed between the openings of passages on an end face of the rotor and around its axis of rotation on an annular plane enveloping the axis of rotation are named because of their shape as a sealing web. In fact, however, they are only a component of the entire front sealing surface of the rotor, which rests against an opposite housing surface to form a minimal sealing gap.
  • the volume of the gap shown in dotted lines in the figure does not correspond to reality, but was chosen in the form shown for computational reasons.
  • the housing surface has one inlet and one outlet opening.
  • High-pressure fluid in the form of a liquid column flows through the inlet opening into the passages. Pressure is transferred to the liquid within the passages and then flows out of the passages into an outlet opening of the housing. This takes place alternately in the area of the two end faces of the pressure exchanger.
  • Such a rotor and also the opposite housing surfaces are made of ceramic, a material that is sensitive to changing pressure loads.
  • a post-flow zone shown here on the housing side prevents an abrupt cutting off of a liquid column flowing in in one pass.
  • an abrupt cutting off of a flowing liquid column is the cause of the generation of pressure peaks and thus of voltage peaks which destroy the material.
  • the post-flow zone there is the possibility of termination a shut-off process of a passage to be sealed, during which a gradual reduction in the volume flow flowing into a passage is achieved. In relation to the average flow velocity at the point of shut-off, a characteristic results which adapts to the zero line in its temporal progress.
  • a pressure curve p is shown on a time axis t with a broken line and a flow velocity v from a pressure exchanger according to the prior art at the moment when a passage is blocked in a rotor with a solid line.
  • Both lines show how a fluid column with constant velocity v and constant pressure p flows into a passage of a rotor.
  • the opening of the passage through the sealing zone is blocked abruptly and the flow velocity v drops almost suddenly to zero.
  • This disadvantageous shut-off or closing process generates a pressure surge, which triggers a pressure wave front in the blocked passage of the rotor. This vibrates at a very high pressure level in the blocked-off passage and thus imposes an impermissible load on the rotor material. In unfavorable cases, this leads to rotor destruction.
  • Fig. 3 shows the effect of a post-flow zone with the same diagram structure.
  • the afterflow zones NZ which are designed to be stationary here, have the characteristic that they have a cross-sectional profile between the inlet opening 1 and the sealing zone 2 of the housing, which is perpendicular to the drawing plane, as a result of which a gradually decelerated braking of a flowing fluid column is achieved.
  • This course can be wedge-shaped, stepped, rounded or analog. What is essential is the gradual obstruction of a passage that occurs over a period of time t N z.
  • the afterflow zones can only be arranged on the housing, only on the rotor or in combination.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multiple-Way Valves (AREA)
  • Hydraulic Motors (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckaustauscher zur Übertragung von Druckenergie von einem Flüssigkeitsstrom eines Flüssigkeitssystems auf einen Flüssigkeitsstrom eines anderen Flüssigkeitssystems mit einem Gehäuse mit Einlass- und einer Auslassleitun­gen für Flüssigkeitsströme unterschiedlicher Druckzustände. Im Gehäuse angeordnet und zur Rotation um seine Längsachse angepasst ist ein zylindrischen Rotor, wobei der Rotor mit einer Vielzahl von Durchgängen ausgestattet ist, die auf einer die Längsachse des Rotors einhüllenden, ringförmigen Ebene angeordnet sind und an jeder Rotorstirn­seite eine Öffnung aufweisen. Im Gehäuse sind den Rotorstirnseiten jeweils gegen­überliegend gehäuseseitige Einlass- und Auslassöffnungen für die Einlass- und Aus­lassleitungen der Flüssigkeitsströme angeordnet und zwischen den Einlass- und Aus­lassöffnungen sind im Gehäuse Dichtungszonen angeordnet. Weiter sind zwischen den Öffnungen der Durchgänge an den Rotor-Stirnseiten radial verlaufende Dichtungsstege angeordnet und die Durchgänge des Rotors sind zu einer Verbindung mit den Einlass­und Auslassöffnungen des Gehäuses in der Art angepasst, dass sie abwechselnd Flüs­sigkeit unter hohem Druck und Flüssigkeit unter niedrigem Druck aus dem entspre­chenden Leitungssystem während der Rotation des Rotors führen. Im Übergang zwi­schen einer gehäuseseitigen Einlassöffnung und der gehäuseseitigen Dichtungszone und/oder im Übergang zwischen den stirnseitigen Öffnungen der im Rotor angeordne­ten Durchgängen und den rotorseitigen Dichtungsstegen ist eine druckstoßreduzieren­de Nachströmzone angeordnet ist.

Description

K S B A k t i e n g e s e l l s c h a f t
Beschreibung
Rotations-Druckaustauscher
Die Erfindung betrifft einen Druckaustauscher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Durch die US-A- 3 431 747 ist das allgemeine Wirkprinzip dieser rotierenden Druck- austauscher bekannt, deren Rotor mit Durchgängen nach Art von Zylinderbohrungen versehen ist und wobei in jedem Durchgang eine Kugel angeordnet ist. Diese als Dichtelemente wirkenden Kugeln bedingen Energieverluste und erfordern einen hohen mechanischen Herstellungsaufwand. Zusätzlich treten durch das schlagartige Auftreffen der Kugeln auf ihren Kugelsitzen nachteilige Kavitationsschäden auf. Dies versucht ein durch die DE-A- 37 81 148 bekannter Druckaustauscher ohne Kugelventilfunktion in den Durchgängen des Rotors zu vermeiden.
Der Gegenstand der DE 695 12 089 T2 setzt sich mit dem hydrostatischen Lagerprinzip für den rotierenden Rotor auseinander. Diese Lösung vermeidet zwar die Anordnung einer den Rotor tragenden Welle sowie deren Lagerung innerhalb des Gehäuses, je- doch bedingt die wellenlose Ausbildung des Rotors einen erheblichen Fertigungsaufwand. Und die Herstellungskosten für solch eine genaue Fertigung von keramischen Rotor und zugehöriger keramischen Lagerschale sind erheblich.
Mit der US 6 540 487 wird bei derartigen Druckaustauschern das Problem zu lösen ver- sucht, die durch das wechselweise Öffnen und Schließen der Durchgänge verursachten Geräuschbelastung und die dabei auftretende Kavitation zu vermeiden. An den Gehäusestirnseiten befinden sich gegenüberliegend zu den Stirnseiten eines Rotors und zwischen einer gehauseseitigen Einlass- und Auslassöffnung jeweils zwei Dichtungszonen. Diese Dichtungszonen gewährleisten während den jeweiligen Druck-Austauschvor- gangen, die in den Durchgängen des Rotors ablaufen, eine äußere Absperrung der Durchgänge. Zudem unterbinden sie eine Kurzschlußströmung zwischen Einlass- und Auslassöffnung des Gehäuses. Beim Überfahren der Dichtungszonen durch die Öffnungen der Durchgänge erzeugt das abwechselnde Öffnen und Schließen der Durchgänge erheblichen Lärm und es treten zerstörerische Kavitationserscheinungen auf. Letzteres wird zu vermeiden versucht durch in die Dichtungszonen eingearbeitete Verbindungskanäle, mit deren Hilfe ein Druckausgleich zwischen zwei Zonen unterschiedlicher Drücke erfolgt. Diese Maßnahme reduziert jedoch den Wirkungsgrad eines solchen Druckaustauschers und zeigt nur eine begrenzte Wirkung.
Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, für gattungsgemäße Druckaustauscher mit einem innerhalb eines Gehäuses angeordneten und mit mehreren Durchgängen versehenen Rotor einen Betrieb mit einer gravierend verminderten Kräftebelastung des Rotors zu ermöglichen, der bei verbesserten Kavitationseigenschaften auch einen verrin- geilen Geräuschpegel aufweist.
Die Lösung dieses Problems sieht vor, dass im Übergang zwischen einer gehauseseitigen Einlassöffnung und der gehauseseitigen Dichtungszone und/oder im Übergang zwischen den stirnseitigen Öffnungen der im Rotor angeordneten Durchgänge und den dazwischen angeordneten Dichtungsstegen des Rotors eine druckstoßreduzierende Nachströmzone angeordnet ist.
Die stoßartige Belastung eines Rotors erfolgt primär durch ein plötzliches Abschneiden einer in einen Durchgang einströmenden Flüssigkeitssäule. Ein plötzliches Abschneiden einer in einen Durchgang einströmenden Flüssigkeitssäule hat erhebliche Druckstöße zur Folge. Dadurch kommt es zu Materialüberlastungen des gewöhnlich aus Keramik bestehenden Rotors bis hin zu Brüchen der Wandflächen eines Rotors. Auch bedingt dies Kavitationserscheinungen in der strömenden Flüssigkeitssäule mit den bekannt nachteiligen Folgen. Diese Lösung ist unabhängig davon, auf welche Art und Weise ein solcher Rotor angetrieben wird, sie funktioniert sowohl bei Rotoren deren Drehbewegung durch einen Impuls der einströmenden Flüssigkeit erzeugt wird, als auch bei Rotoren, die mit Hilfe eines Fremdantriebes über eine Welle in Rotation versetzt werden. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass während einer Versperrung einer Durchgangsöffnung durch die Dichtungszone und bei beginnender Überdeckung von Dichtungszone und nacheilendem Dichtungssteg die Nachströmzone den in den Durchgang einfließenden Volumenstrom zeitlich verzögert absperrt. Damit wird eine abrupte Absperrung des Volumenstromes und die dadurch bedingten Nachteile vermieden.
Ein Schließvorgang eines Durchganges wird eingeleitet, wenn in Drehrichtung betrachtet, ein erster oder voreilender Dichtungssteg einer Durchgangsöffnung die Kante einer Dichtungszone erreicht. Ab diesem Zeitpunkt erfolgt eine Reduzierung des Querschnitts einer Öffnung durch die abdeckend wirkende Dichtungszone. Mit andauernder Drehbewegung des Rotors nähert sich ein zweiter oder nacheilender Dichtungssteg dieser Öffnung der Kante der Dichtungszone an. Jeweils ein voreilender und ein nacheilender, gewöhnlich radial verlaufender Dichtungssteg, schließen zwischen sich eine stirnseitige Öffnung eines Durchganges ein. Gelangt der nacheilende Dichtungssteg an die Kante der Dichtungszone, dann erfolgt in Anbetracht der Rotor-Umfangsgeschwindigkeit eine schlagartige Absperrung der strömenden Flüssigkeitssäule mit den nachteiligen Auswirkungen. Dies verhindert die Anordnung der Nachströmzone im Bereich der Überschneidung von nacheilendem Dichtungssteg und dem Anfang oder der Kante der Dichtungs- zone. Durch die Nachströmzone tritt, über der Zeit betrachtet, eine allmähliche Reduzierung der strömenden Flüssigkeitssäule ein.
Nach weiteren Ausgestaltungen weist eine am Gehäuse im Übergang zwischen Einlassöffnung und Dichtungszone angeordnete Nachströmzone in Rotor-Drehrichtung einen zur Dichtungszone hin abnehmenden Querschnitt auf. Und eine am Rotor im
Übergang zwischen benachbarten Öffnungen von Durchgängen und Dichtungssteg angeordnete Nachströmzone weist in Rotor-Drehrichtung einen zunehmenden Querschnitt auf. Auch bei dieser Lösung sperren an den Dichtungsstegen des Rotors angeordnete Nachströmzonen die in die Durchgänge einfließenden Volumenströme jeweils zeitlich verzögert ab. Damit wird eine abrupte Absperrung des Volumenstromes in Form einer strömenden Fluidsäule und die dadurch bedingten Nachteile vermieden.
In Abhängigkeit von den baulichen Abmessungen eines Druckaustauschers, der Breite einer Dichtungszone an einer Gehäusestimseite, der Breite der Dichtungsstege an der Rotorstirnseite zwischen einander benachbarten Öffnungen der im Rotor angeordneten Durchgängen und der Querschnittsform der Durchgänge, kann die Nachströmzone sowohl stationär im Gehäuse, rotierend im Rotor und/oder an beiden Bauteilen angeordnet sein. Bei Kombinationen von solchen rotierend angeordneten Nachströmzonen kann eine am Gehäuse feststehend ausgebildete Nachströmzone Verwendung finden. Am Gehäuse ist in Abhängigkeit von der Anzahl der Einlassöffnungen auch eine entsprechende Anzahl von Nachströmzonen angeordnet.
Wesentlich ist die Ausbildung, wonach in Drehrichtung des Rotors betrachtet eine Nachströmzone an demjenigen Ort des Druckaustauschers angeordnet ist, der zum spätmöglichsten Zeitpunkt eines Einström- oder Füllvorganges einer Flüssigkeitssäule in den Rotor hinein von der jeweiligen Öffnungskante eines Durchganges abgesperrt wird.
Der Vorteil der Gestaltung der Nachströmzone ist ein dadurch bedingtes sanftes Abbremsen der in einen Durchgang des Rotors einströmenden Flüssigkeitssäule. Dadurch wird in einfachster Weise eine durch Druckstöße und Druckpulsationen bedingte Materialüberlastung der Durchgänge im Rotor vermieden. Da solche Rotoren überwiegend als Keramikbauteile gestaltet sind, ergibt sich somit eine wesentliche Verbesserung von deren Betriebsfestigkeit.
Und nach einer anderen Ausgestaltung entspricht die zwischen einem Ende der Nachströmzone und einem Anfang einer Auslassöffnung meßbare Breite einer Dichtungszone mindestens der Breite einer stirnseitigen Öffnung eines Durchganges und der Breite eines Dichtungssteges. Mit dieser Lösung wird sichergestellt, dass in jedem Fall an der Dichtungszone mit mindestens einer halben Dichtungsstegbreite eine zuverlässige Abdichtung eines Durchganges erfolgt und damit eine Art von ständiger Kurzschlussleitung zwischen Einlassöffnung und Auslassöffnung verhindert wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine räumliche Ansicht auf einen Übergangsbereich zwischen einer Einlassöffnung und den Durchgängen eines Rotors; Fig.2 und 3 Diagramme mit Darstellungen der Druckverläufe bei einem Füllvorgang eines Durchganges;
Fig.4 a - c verschiedene Querschnittsformen der Nachströmzone im Stator;
Fig. 5 a - c verschiedene Gestaltungen der Dichtungsstege.
Fig.1 zeigt von einem Druckaustauscher eine perspektivische Ansicht auf die Stirnseite eines Rotors mit darin angeordneten Durchgängen und diesen gegenüber liegenden, gehauseseitigen Einlass- und Auslassöffnungen. Diejenigen Flächen, die an einer Stirnseite des Rotors und um dessen Drehachse auf einer die Drehachse einhüllenden Ringebene gleichmäßig verteilt zwischen den Öffnungen von Durchgängen angeordnet sind, sind aufgrund ihrer Form als Dichtungssteg benannt. Tatsächlich sind sie jedoch nur ein Bestandteil der gesamten stirnseitigen Dichtungsfläche des Rotors, welcher unter Bildung eines minimalen Dichtspaltes an einer gegenüberliegenden Gehäusefläche anliegt.
Das in der Fig. punktiert dargestellte Volumen des Spaltes entspricht nicht der Realität, sondern wurde aus rechentechnischen Gründen in der dargestellten Form gewählt.
Die Gehäusefläche verfügt über jeweils eine Einlass- und Auslassöffnung. Durch die Einlassöffnung strömt druckreiches Fluid in Form eine Flüssigkeitssäule in die Durchgänge ein. Innerhalb der Durchgänge erfolgt eine Druckübertragung auf die Flüssigkeit und im Anschluss daran findet eine Abströmung aus den Durchgängen in eine Aus- lassöffnung des Gehäuses statt. Dies erfolgt wechselweise im Bereich der beiden Stirnseiten des Druckaustauschers.
Ein solcher Rotor und auch die gegenüberliegenden Gehäuseflächen bestehen aus Keramik, ein gegen wechselnde Druckbelastungen empfindliches Material. Eine hier an der Gehäuseseite dargestellte Nachströmzone vermeidet ein abruptes Abschneiden einer in einem Durchgang einströmenden Flüssigkeitssäule. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein abruptes Abschneiden einer strömenden Flüssigkeitssäule ursächlich für die Entstehung von Druckspitzen und damit von materialzerstörenden Spannungsspitzen sind. Mit Hilfe der Nachströmzone ergibt sich die Möglichkeit für die Beendigung eines Absperrvorganges eines abzudichtenden Durchganges, während dem eine allmähliche Reduzierung des in einen Durchgang einströmenden Volumenstromes erreicht wird. Bezogen auf die mittlere Strömungsgeschwindigkeit am Ort der Absperrung ergibt sich eine Charakteristik, die sich in ihrem zeitlichen Fortschritt an die Nulllinie an- schmiegt.
Im Diagramm der Fig. 2 sind auf einer Zeitachse t mit gestrichelter Linie ein Druckverlauf p und mit durchgezogener Linie eine Strömungsgeschwindigkeit v von einem Druckaustauscher gemäß dem Stand der Technik im Moment des Absperrens eines Durchganges in einem Rotor dargestellt. Beide Linien zeigen, wie eine Fluidsäule mit konstanter Geschwindigkeit v und konstantem Druck p in einen Durchgang eines Rotors einströmt. Im Zeitpunkt tz wird die Öffnung des Durchganges durch die Dichtungszone abrupt versperrt und die Strömungsgeschwindigkeit v sinkt nahezu schlagartig auf Null ab. Durch diesen nachteiligen Absperr- oder Schließvorgang wird ein Druckstoß er- zeugt, wodurch in dem abgesperrten Durchgang des Rotors eine Druckwellenfront ausgelöst wird. Diese schwingt auf einem sehr hohen Druckniveau in dem abgesperrten Durchgang und belastet dadurch in unzulässiger Weise das Rotormaterial. In ungünstigen Fällen führt dies zur Rotorzerstörung.
Fig. 3 zeigt bei gleichem Diagrammaufbau die Wirkung einer Nachströmzone. Mit Erreichen der Nachströmzone zum Zeitpunkt tm erfolgt eine allmähliche Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit v, die über den Zeitraum t z und im Zeitpunkt tu∑ abgeschlossen ist. Kurz vor Erreichung des Zeitpunktes t^∑ weist die durchgezogen dargestellte Kurve der Strömungsgeschwindigkeit v in ihrem Verlauf einen Wendepunkt auf. Dies hat zur Folge, dass eine in einen Durchgang einströmende Fluidsäule sanft abgebremst wird. Als Folge davon stellt sich beim vollständigen Abschluss eines Durchganges in diesem zwar auch eine Druckschwankung ein, die jedoch wesentlich geringer ausfällt als der zuvor genannte Druckstoß. Dadurch ergibt sich innerhalb eines Durchganges nur noch eine erheblich abgeschwächte Druckwellenfront, wie anhand der ge- strichelten Linie deutlich erkennbar ist. Infolgedessen wird die Dauerbelastung eines Rotors entscheidend reduziert und dessen Betriebssicherheit um ein Vielfaches gesteigert. In den Fig. 4 a bis c sind verschiedene Längsschnitte durch in Strömungsrichtung verlaufend geschnittene Nachströmzonen gezeigt. Den hier stillstehend ausgebildeten Nachströmzonen NZ ist das Merkmal zu eigen, dass sie zwischen der Einlassöffnung 1 und der senkrecht auf der Zeichnungsebene stehenden Dichtungszone 2 des Gehäu- ses einen Querschnittsverlauf aufweisen, wodurch eine allmählich verzögerte Abbrem- sung einer strömenden Fluidsäule erreicht wird. Dieser Verlauf kann keilförmig, abgesetzt, abgerundet oder analog gestaltet sein. Wesentlich ist die dadurch bedingte, über einen Zeitraum tNz ablaufende, allmähliche Versperrung einen Durchganges.
Und die Fig. 5 a bis c zeigen verschiedene Längsschnitte durch in Strömungsrichtung verlaufend geschnittene Nachströmzonen NZ, die in diesem Beispiel an den Dichtungsstegen 3 zwischen den einzelnen Durchgängen 4 eines Rotors 5 angeordnet sind. Der Pfeil zeigt die Drehrichtung des Rotors an, der mit seinen Stirnflächen dichtend am Gehäuse und dessen Dichtungszonen 2 anliegt. Auch diese rotierend angeordneten Nach- Strömzonen NZ weisen das Merkmal auf, dass sie zwischen der Einlassöffnung 1 und der senkrecht auf der Zeichnungsebene stehenden Dichtungszone 2 einen Querschnittsverlauf bedingen, wodurch eine allmählich verzögerte Abbremsung einer strömenden Fluidsäule erreicht wird. Dieser Verlauf kann keilförmig, abgesetzt, abgerundet oder analog gestaltet sein. Wesentlich ist die dadurch bedingte, über einen Zeitraum tNz ablaufende, allmähliche Versperrung der zu füllenden Durchgänge.
In Abhängigkeit von den zu verarbeitenden Strömungsmengen und der Baugröße eines Drucktauschers können die Nachströmzonen nur am Gehäuse, nur am Rotor oder in Kombination angeordnet sein.

Claims

Patentansprüche
Druckaustauscher zur Übertragung von Druckenergie von einem Flüssigkeitsstrom eines Flüssigkeitssystems auf einen Flüssigkeitsstrom eines anderen Flüssigkeitssystems mit einem Gehäuse mit Einlass- und einer Auslassleitungen für Flüssigkeitsströme unterschiedlicher Druckzustände, mit einem in dem Gehäuse angeordneten und zur Rotation um seine Längsachse angepassten zylindrischen Rotor, wobei der Rotor mit einer Vielzahl von Durchgängen ausgestattet ist, die auf einer die Längsachse des Rotors einhüllenden, ringförmigen Ebene angeordnet sind und an jeder Rotorstirnseite eine Öffnung aufweisen, im Gehäuse den Rotorstirnseiten jeweils gegenüberliegend gehäuseseitige Einlass- und Auslassöffnungen für die Einlass- und Auslassleitungen der Flüssigkeitsströme angeordnet sind, zwischen den Einlass- und Auslassöffnungen im Gehäuse Dichtungszonen angeordnet sind, zwi- sehen den Öffnungen der Durchgänge radial verlaufende Dichtungsstege angeordnet sind und die Durchgänge des Rotors zu einer Verbindung mit den Einlass- und Auslassöffnungen des Gehäuses in der Art angepasst sind, dass sie abwechselnd Flüssigkeit unter hohem Druck und Flüssigkeit unter niedrigem Druck aus dem entsprechenden Leitungssystem während der Rotation des Rotors führen, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergang zwischen einer gehauseseitigen Einlassöffnung (1 ) und der gehauseseitigen Dichtungszone (2) und/oder im Übergang zwischen den stirnseitigen Öffnungen der im Rotor (5) angeordneten Durchgängen (4) und den rotorseitigen Dichtungsstegen (3) eine druckstoßreduzierende Nachströmzone (NZ) angeordnet ist.
Druckaustauscher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass während einer Versperrung einer Durchgangsöffnung durch die Dichtungszone (2) und bei beginnender Überdeckung von Dichtungszone (2) und nacheilendem Dichtungssteg (3) die Nachströmzone (NZ) einen in den abzusperrenden Durchgang (4) einfließenden Volumenstrom zeitlich verzögert absperrt.
3. Druckaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine am Gehäuse im Übergang zwischen Einlassöffnung (1) und Dichtungszone (2) ange- ordnete Nachströmzone (NZ) in Rotor-Dreh richtung einen zur Dichtungszone (2) hin abnehmenden Querschnitt aufweist.
4. Druckaustauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Drehrichtung des Rotors (5) betrachtet eine Nachströmzone (NZ) an demjenigen Ort einer Ein- lassöffnung (1) angeordnet ist, der zum spätmöglichsten Zeitpunkt eines Einströmoder Füllvorganges einer Flüssigkeitssäule in den Rotor (5) hinein von der jeweiligen Öffnungskante eines Durchganges (4) abgesperrt wird.
5. Druckaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine am Rotor (5) im Übergang zwischen benachbarten Öffnungen von Durchgängen (4) und Dichtungssteg (3) angeordnete Nachströmzone (NZ) in Rotor- Drehrichtung einen zunehmenden Querschnitt aufweist.
6. Druckaustauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Drehrichtung des Rotors (5) betrachtet eine Nachströmzone (NZ) an demjenigen Ort eines Dichtungssteges (3) angeordnet ist, der eine Flüssigkeitssäule zum spätmöglichsten Zeitpunkt eines Einström- oder Füllvorganges in den Rotor (5) hinein von der jeweiligen Öffnungskante einer Einlassöffnung (1) abgesperrt.
7. Druckaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gehäuseseitige Nachströmzone (NZ) einen zur Dichtungszone (2) hin abnehmenden Volumenverlauf aufweist
8. Druckaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ro- tierende Nachströmzonen (NZ) ausgehend von der Rotorstirnseite einen zum Durchgang (4) hin zunehmenden Volumenverlauf aufweisen.
9. Druckaustauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen einem Ende der Nachströmzone (NZ) und einem Anfang einer Auslassöffnung meßbare Breite einer Dichtungszone (2) mindestens der Breite einer stirnseitigen Öffnung eines Durchganges (4) und der einer Breite eines Dichtungssteges (3) entspricht.
10. Druckaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass im Übergang zwischen den Einlass- und Auslassöffnungen des Gehäuses und den Öffnungen der im Rotor (5) angeordneten Durchgänge (4) eine spaltförmige Zone angeordnet ist, die in Drehrichtung des Rotors (5) einer Auslasskante der Einlass- oder Auslassöffnung nachgeordnet ist und die eine stoßarme Absperrung zwischen der Durchgangsöffnung des Rotors (5) und der Einlass- sowie der Auslassöffnung des Gehäuses erzeugt.
EP05739914A 2004-05-19 2005-04-29 Rotations-druckaustauscher Withdrawn EP1747379A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004025289A DE102004025289A1 (de) 2004-05-19 2004-05-19 Rotations-Druckaustauscher
PCT/EP2005/004606 WO2005116456A1 (de) 2004-05-19 2005-04-29 Rotations-druckaustauscher

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1747379A1 true EP1747379A1 (de) 2007-01-31

Family

ID=34966665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP05739914A Withdrawn EP1747379A1 (de) 2004-05-19 2005-04-29 Rotations-druckaustauscher

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1747379A1 (de)
CN (1) CN100564894C (de)
AU (1) AU2005248018A1 (de)
DE (1) DE102004025289A1 (de)
WO (1) WO2005116456A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102725538B (zh) * 2009-11-24 2015-11-25 北京中水金水脱盐技术应用研究有限公司 压力交换器
WO2013047487A1 (ja) * 2011-09-30 2013-04-04 株式会社クボタ 圧力交換装置
US9695795B2 (en) 2012-04-19 2017-07-04 Energy Recovery, Inc. Pressure exchange noise reduction

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1096537B (de) * 1956-03-29 1961-01-05 Dudley Brian Spalding Druckaustauscher
GB1060211A (en) * 1965-01-13 1967-03-01 Dudley Brian Spalding Improvements in or relating to pressure exchangers
US3431747A (en) * 1966-12-01 1969-03-11 Hadi T Hashemi Engine for exchanging energy between high and low pressure systems
US3910587A (en) * 1974-08-02 1975-10-07 Universal Eng Face seal structure
CH633619A5 (de) * 1978-10-02 1982-12-15 Bbc Brown Boveri & Cie Mehrflutige gasdynamische druckwellenmaschine.
DE3781148T2 (de) * 1987-01-05 1993-03-11 Leif J Hauge Druckaustausch fuer fluessigkeiten.
DE4210542A1 (de) * 1992-03-31 1993-10-07 Asea Brown Boveri Gasturbine
NO180599C (no) * 1994-11-28 1997-05-14 Leif J Hauge Trykkveksler
NO306272B1 (no) * 1997-10-01 1999-10-11 Leif J Hauge Trykkveksler
NO312563B1 (no) * 2000-04-11 2002-05-27 Energy Recovery Inc Fremgangsmate for reduksjon av stoy og kavitasjon i en trykkveksler som oker eller reduserer trykket pa fluider ved fortrengningsprinsippet, og en sadan trykkveksler
DE10310662A1 (de) * 2003-03-12 2004-09-23 Ksb Aktiengesellschaft Armatur

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2005116456A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004025289A1 (de) 2005-12-08
WO2005116456A1 (de) 2005-12-08
AU2005248018A1 (en) 2005-12-08
CN100564894C (zh) 2009-12-02
CN1954153A (zh) 2007-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0301310B1 (de) Axialkolbenmaschine in Schrägscheiben- oder Schrägachsenbauart mit Schlitzsteuerung und Druckausgleichskanälen
DE1817430A1 (de) Regenerativkompressor
DE29500744U1 (de) Strömungsmaschine mit Entlastungskolben
EP0721546B1 (de) Strömungsmaschine mit verringertem abrasiven verschleiss
DD237533A5 (de) Seitenkanalpumpe mit kraefteausgleich
DE2246264B2 (de) Vorrichtung zur Verhinderung des Rückflusses parallel in einem Kreislauf geschalteter Kreiselpumpen
EP0752066B1 (de) Einrichtung zur geräuschreduzierung bei kreiselpumpen
DE1453730B2 (de) Radialkreiselpumpenlaufrad
EP0363503B1 (de) Pumpenstufe für eine Hochvakuumpumpe
DE4303050A1 (en) Spiral groove face seal
EP1747379A1 (de) Rotations-druckaustauscher
EP0902192B1 (de) Spiralgehäusepumpe
DE4041545C2 (de)
DE3912279A1 (de) Leitrad fuer kreiselpumpen
EP3032107A2 (de) Turbomolekularpumpe
DE1553050C3 (de) Rotationskolbenmaschine mit einem Ringzylinder
AT502226B1 (de) Wasserturbine oder pumpturbine oder sonstige hydraulische maschine
DE2230773A1 (de) Verdraengermaschine
DE4431947A1 (de) Strömungsmaschine mit verringertem abrasiven Verschleiß
AT371662B (de) Turbine vorzugsweise fuer beregnungsgeraete
EP1292772A1 (de) Pumpe
DE2501019C2 (de) Hydrodynamische Bremse
DE2254185B2 (de) Flügelzellenverdichter
DE603362C (de) Fluegelradpumpe mit abdichtender, kreisender Hilfsfluessigkeit
DE2857227A1 (de) Fluessigkeitsringpumpe

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20061025

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20070329

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20151103