EP1778984B1 - Kanalform für rotierenden druckaustauscher - Google Patents

Kanalform für rotierenden druckaustauscher Download PDF

Info

Publication number
EP1778984B1
EP1778984B1 EP05764145A EP05764145A EP1778984B1 EP 1778984 B1 EP1778984 B1 EP 1778984B1 EP 05764145 A EP05764145 A EP 05764145A EP 05764145 A EP05764145 A EP 05764145A EP 1778984 B1 EP1778984 B1 EP 1778984B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
openings
flow
housing
duct
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.)
Not-in-force
Application number
EP05764145A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1778984A1 (de
Inventor
Stephan Bross
Wolfgang Kochanowski
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 EP1778984A1 publication Critical patent/EP1778984A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1778984B1 publication Critical patent/EP1778984B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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 for transferring pressure energy from a first liquid of a first liquid system to a second liquid of a second liquid system, consisting of a housing with connection openings in the form of inlet and outlet openings for each liquid and a rotatable within the housing about its longitudinal axis arranged rotor, the rotor has a plurality of continuous rotor channels with arranged around its longitudinal axis openings on each rotor end face, wherein the rotor channels via housing-side flow openings in such connection with the connection openings of the housing in connection that during the rotation of the rotor alternately liquid at high pressure and Run fluid at low pressure of the systems concerned.
  • Such a generic pressure exchanger is through the US Pat. No. 6,540,487 B2 known.
  • This type of pressure exchanger is equipped without an external drive. To commission it, a complex process is required to cause such a pressure exchanger to put the rotor in rotation.
  • the fluid flow is responsible for the rotational movement of the rotor, which impinges through the housing-side flow openings from an oblique direction on the end faces of the rotor and the openings therein.
  • an equilibrium state will set in the pressure exchanger, due to which the rotor rotates at an approximately constant speed.
  • a disadvantage is the limited operating range and the resulting during operation in the rotor channels intermixing of the alternating there located two fluids.
  • the US 5,988,993 and US 5,338,158 disclose rotors variants in which the opposite outlets of the flow channels at the rotor end faces to each other have a different radial distance. As a result, the axial forces in the gaps on the rotor front sides are uneven and the rotor bearing is different form. These rotors with special radial shapes of their flow channels are dependent on a housing-side tangential inlet, as shown in the housing end pieces.
  • the invention is based on the problem of developing a pressure exchanger in which reduced mixing losses occur during a pressure exchange.
  • the solution to this problem provides that in the rotor channels and starting from or after the openings a flow-shaping is arranged as a rotor channel flow deflecting channel contour.
  • the risk of mixing in the rotor channels is further reduced if the shaping arranged in the inlet region of the rotor channels is designed as a channel contour which is equal to the channel flow. This has the effect that a speed profile with an approximately homogeneous velocity field is formed in a length of 20-30% of the total length of a pipe channel after an entry region within a rotor channel.
  • the inlet openings and / or the channel starts downstream of them have a design which is uniform in comparison to the flows in the rotor channels. This also results in a uniform velocity profile in the rotor channels, whereby a mixing of the two different and in the rotor channels a pressure-exchanging fluids is minimized.
  • velocity triangle are used in the design stage for the Strtimungsmati whose circumferential component c u generates a driving torque for the rotor as an impulse force. It is performed greater than the peripheral speed U of the rotor.
  • the rotor inlet edges formed therebetween are designed with the wall surfaces following in the direction of flow in such a way that the rotor relative flow which arises is absorbed bumplessly by the rotor channels and deflected in the direction of the rotor channel length.
  • a rotor is designed in several parts, wherein a rotor part is provided with rectilinear rotor channels at its end faces with one or two inflow and in the inflow the channel flows are arranged comparatively inlet openings and / or downstream channel beginnings.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a cylindrical rotor 1 according to the prior art in the form of US Pat. No. 6,540,487 B2 .
  • rotor channels 2 run with a trapezoidal cross-section, extending between the rotor channels 2 radially extending and formed as webs wall surfaces 3.
  • openings 5 of the rotor channels 2 have at their radially outer corners additional rounding in the manner of diagonally outwardly widening inclined surfaces, whereby each opening is slightly increased.
  • Fig. 2 is the development of the rotor 1 of the pressure exchanger according to the prior art according to Fig. 1 shown. Opposite the openings of the rotor 1 with its axially parallel rotor channels 2, the velocity triangle consisting of the velocity vectors U, w and c is drawn for a liquid flowing into the rotor 1, the arrows indicating the directions and the sizes of the different speeds.
  • the flow to the rotor 1 is guided by a - not shown here - the rotor opposite housing part so that the flow in the stationary reference system as an absolute flow c at the angle ⁇ on the rotor 1 hits.
  • the rotor 1 rotates at the peripheral speed U and, accordingly, the relative flow w at the angle ⁇ approaches it.
  • the circumferential component c u of the absolute flow c is larger by ⁇ c u than the peripheral speed U of the rotor and thus provides the necessary drive torque of the rotor 1.
  • FIG. 3 shows as a development of a new rotor shape, the shape 8 of the rotor channels 2 at the inlet region and starting from the end face 4.
  • the associated speed triangle corresponds in size and direction to that of the prior art of Fig. 2 ; all corresponding representations of the speed triangles in the figures assume the same operating conditions.
  • Fig. 3 is by means of a shaping 8, the shape of the rotor channels 2 in the inlet region 9 of the rotor 1 designed so that the rotor inlet edges 11 with their subsequent wall surfaces 3 are not perpendicular to the end face 4, but at an angle and analogous to the flow angle ⁇ of the relative inflow w.
  • the relative inflow w is tangential to the rotor entry edges 11. It thus hits the rotor entry edges 11 bumplessly and thus enters the rotor channels 2 bumplessly.
  • the subsequent deflection of the flow in the shaping 8 and in the direction of the channel axes or in the direction of the channel length L takes place on the first 20-30% of the total channel length L.
  • a transition 9 takes place in the subsequent normally formed, axially extending channel shape and is designed so that a uniform, homogeneous velocity profile 13 is ensured in the rotor channel 2.
  • FIG. 4 showed one opposite FIG. 3
  • the end face 4 of the rotor 1 is formed with the openings 5 as part of a separate component in the form of an inflow plate 14.
  • the inflow plate 14 with the shapes 8 for a bumpless entry of the relative flow into the rotor channels 2 is applied to the rotor core 1.1 provided with axially extending rotor channels 2.
  • These inflow plates 14 may be mounted on one or both sides of a rotor with axially extending rotor channels. This is done according to the structure of the pressure exchanger.
  • known connection techniques can be used depending on the materials used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Hydraulic Motors (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Druckaustauscher zum Transferieren von Druckenergie von einer ersten Flüssigkeit eines ersten Flüssigkeitssystems auf eine zweite Flüssigkeit eines zweiten Flüssigkeitssystems, bestehend aus einem Gehäuse mit Anschlussöffnungen in Form von Einlass- und Auslassöffnungen für jede Flüssigkeit und einem innerhalb des Gehäuses um seine longitudinale Achse drehbar angeordneten Rotor, der Rotor besitzt eine Mehrzahl von durchgehenden Rotorkanälen mit um dessen Longitudinalachse angeordneten Öffnungen an jeder Rotorstirnseite, wobei die Rotorkanäle über gehäuseseitige Strömungsöffnungen derartig mit den Anschlussöffnungen des Gehäuses in Verbindung stehen, dass sie während der Rotation des Rotors alternierend Flüssigkeit bei hohem Druck und Flüssigkeit bei niedrigem Druck der betreffenden Systeme führen.
  • Ein solcher gattungsgemäßer Druckaustauscher ist durch die US 6 540 487 B2 bekannt. Diese Bauart eines Druckaustauschers ist ohne einen äußeren Antrieb ausgerüstet. Zu dessen Inbetriebnahme ist ein aufwendiges Verfahren erforderlich, um einen solchen Druckaustauscher dazu zu veranlassen, den Rotor in Rotation zu versetzen. Primär ist für die Drehbewegung des Rotors der Flüssigkeitsstrom verantwortlich, der durch die gehäuseseitigen Strömungsöffnungen aus schräger Richtung auf die Stirnseiten des Rotors und die darin befindlichen Öffnungen auftrifft. Während eines laufenden Betriebes in einer kontinuierlich arbeitenden Anlage wird sich im Druckaustauscher ein Gleichgewichtszustand einstellen, aufgrund dessen der Rotor mit einer annähernd konstanten Drehzahl rotiert. Nachteilig ist dessen eingeschränkter Betriebsbereich und die sich während des Betriebes in den Rotorkanälen ergebenden Durchmischungen der alternierend dort befindlichen beiden Flüssigkeiten.
  • Durch die US-A 3 431 747 und die US 6 537 035 B2 sind Druckaustauscher bekannt, bei denen ein äußerer Antrieb den Rotor in Bewegung setzt und deren Rotorkanäle als Bohrungen ausgebildet sind, wobei in jeder Bohrung eine Kugel angeordnet ist. Diese Kugel dient zur Trennung der wechselweise in die Rotorkanäle einströmenden Flüssigkeiten mit hohem oder niedrigem Druckgehalt und vermeidet eine Durchmischung der in den Bohrungen befindlichen Flüssigkeiten. Nachteilig ist hierbei jedoch die Anordnung, Abdichtung und Gestaltung der als Trennelement wirkenden Kugel und der dazugehörigen Sitzflächen. Zusätzlich ist im Bereich einer Wellendurchführung für den äußeren Antrieb eine aufwendige Hochdruckdichtung als Wellenabdichtung erforderlich.
  • Die US 5 988 993 und US 5 338 158 offenbaren Rotorenvarianten, bei denen die gegenüberliegenden Auslässe der Strömungskanäle an den Rotorstirnseiten zueinander einen unterschiedlichen radialen Abstand aufweisen. Dadurch werden die Axialkräfte in den Spalträumen auf den Rotorstirnseiten ungleichmäßig und die Rotorlagerung ist anders auszubilden. Diese Rotoren mit in radialer Richtung speziellen Verlaufsformen ihrer Strömungskanäle sind auf einen gehäuseseitigen tangentialen Zulauf angewiesen, wie in den Gehäuseendstücken gezeigt ist.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Druckaustauscher zu entwickeln, in dem bei einem Druckaustausch verringerte Mischungsverluste entstehen. Die Lösung dieses Problems sieht vor, dass in den Rotorkanälen und ausgehend von oder nach den Öffnungen eine strömungsführende Formgebung als eine die Rotorkanalströmung umlenkende Kanalkontur angeordnet ist.
  • Mit dieser strömungsführenden Formgebung wird eine stoßfreie Anströmung der Rotorkanäle gewährleistet. Als Folge davon stellen sich in den Rotorkanälen Strömungen mit einer gleichmäßigeren Geschwindigkeitsverteilung über einen Kanalquerschnitt ein. Bedingt durch die gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung wird im Kanalquerschnitt die Bildung von quer zur Kanalströmung verlaufenden Strömungskomponenten verhindert. Solche quer verlaufenden Strömungskomponenten inizieren innerhalb einer strömenden Flüssigkeitssäule eine quer dazu verlaufende Wirbelbildung, welche letztlich ursächlich ist für die innerhalb der Rotorkanäle auftretenden Durchmischungen. In Anlagen, insbesondere in Entsalzungsanlagen, in denen die Herstellung einer reinen Flüssigkeit angestrebt wird, stellen Durchmischungen einen nachteiligen Aspekt dar. Das Antriebsmoment für den Rotor wird durch eine direkte Impulsobertragung aus dem Zustrom und auf eine Rotorstirnseite durch die stoßfreie Strömungsumlenkung im Bereich der Kanalöffnungen bewirkt. Dies steht im völligen Gegensatz zu den vorbekannten Lösungen.
  • Das Risiko von Durchmischungen in den Rotorkanälen wird weiter gesenkt, wenn die im Eintrittsbereich der Rotorkanäle angeordnete Formgebung als eine die Kanalströmung vergleichmäßigende Kanalkontur ausgebildet ist. Dies bewirkt, dass in einer Länge von 20 - 30 % der Gesamtlänge eines Rohrkanals nach einem Eintrittsbereich innerhalb eines Rotorkanals ein Geschwindigkeitsprofil mit einem annähernd homogenen Geschwindigkeitsfeld ausgebildet ist.
  • Bei den Rotorkanälen weisen die Eintrittsöffnungen und/oder die ihnen nachgeordneten Kanalanfänge eine die Strömungen in den Rotorkanälen vergleichmäßigende Gestaltung auf. Auch damit ergibt sich ein gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil in den Rotorkanälen, wodurch eine Vermischung der beiden verschiedenen und in den Rotorkanälen einen Druck austauschenden Flüssigkeiten auf ein Mindestmaß reduziert wird.
  • Für den Eintritt in die Rotorkanäle werden im Entwurfsstadium für die Strtimungsverhältnisse Geschwindigkeitsdreiecke zugrunde gelegt, deren Umfangskomponente cu als Impulskraft ein Antriebsmoment für den Rotor erzeugt. Sie wird größer als die Umfangsgeschwindigkeit U des Rotors ausgeführt. An den Öffnungen der Rotorkanäle werden die dazwischen ausgebildeten Rotoreintrittskanten mit den in Strömungsrichtung nachfolgenden Wandflächen derart ausgeführt, dass die sich einstellende Rotorrelativströmung stoßfrei von den Rotorkanälen aufgenommen und in Richtung der Rotorkanallänge umgelenkt wird.
  • Eine derartige Ausgestaltung des Eintritts der Rotorkanäle beinhaltet darüber hinaus folgenden Vorteil:
  • Bei Änderung des Volumenstromes ändert sich das Geschwindigkeitsdreieck am Eintritt der Rotorkanäle affin, das heißt, die Umfangskomponente cu ändert sich im gleichen Maße wie die Zuströmgeschwindigkeit c der Flüssigkeit. Damit erhöht sich auch das Antriebsmoment, das auf den Rotor wirkt, was zu einer Erhöhung der Rotordrehzahl führt. Mit steigender Rotordrehzahl steigt auch das am Rotor angreifende und bremsend wirkende Reibmoment. Aufgrund des linearen Zusammenhanges zwischen dem mit steigender Umfangskomponente cu steigendem Antriebsmoment MI und dem proportional zur Drehzahl steigendem Reibmoment MR stellt sich die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors immer so ein, dass für alle Volumenströme ähnliche Geschwindigkeitsdreiecke am Rotoreintritt vorliegen. Damit tritt eine Selbstregelung ein, die den Zustand der stoßfreien Anströmung für jeden eingestellten Volumenstrom garantiert. Es erfolgt also für durch Anlagenbedingungen veränderte Volumenströme der Hauptströme, eine Nachregelung der Rotordrehzahl aufgrund der kongruenten Geschwindigkeitsdreiecke und eine stoßfreie Anströmung der Rotorkanäle.
  • Nach einer anderen Ausgestaltung ist ein Rotor mehrteilig ausgebildet, wobei ein Rotorteil mit geradlinigen Rotorkanälen an seinen Stirnseiten mit einer oder zwei Einströmplatten versehen ist und in den Einströmplatten sind die Kanalströmungen vergleichmäßigenden Eintrittsöffnungen und/oder nachgeordneten Kanalanfänge angeordnet.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht auf einen Rotor gemäß dem Stand der Technik in Form der US 6 540 487 B2 , die
    Fig. 2
    von Fig. 1 eine Rotorabwicklung mit einem Geschwindigkeitsdreieck an den Anfängen der Rotorkanäle, die
    Fig. 3
    eine neue Formgebung einer Eintrittsöffnung eines Rotorkanals und die
    Fig. 4
    einen Rotor analog Fig. 3 in mehrteiliger Ausführung.
  • Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht auf einen zylindrischen Rotor 1 gemäß dem Stand der Technik in Form der US 6 540 487 B2 . Zur Drehachse des Rotors 1 verlaufen achsparallele und konzentrisch dazu angeordnete Rotorkanäle 2 mit einem trapezförmigen Querschnitt, wobei sich zwischen den Rotorkanälen 2 radial verlaufende und als Stege ausgebildete Wandflächen 3 erstrecken. Die an der Stirnseite 4 des Rotors 1 angeordneten Öffnungen 5 der Rotorkanäle 2 weisen an ihren radial äußeren Ecken zusätzliche Abrundungen nach Art von sich diagonal nach außen erweiternden Schrägflächen auf, wodurch jede Öffnung geringfügig vergrößert wird. Auf die Darstellung eines den Rotor umgebenden Gehäuses und dessen Anschlüsse für die Leitungen sowie die Darstellung der strömungsführenden Übergänge vom Gehäuse zum Rotor wurde verzichtet.
  • In Fig. 2 ist die Abwicklung von dem Rotor 1 des Druckaustauschers nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 gezeigt. Gegenüber den Öffnungen des Rotors 1 mit seinen achsparallelen Rotorkanälen 2 ist das aus den Geschwindigkeitsvektoren U, w und c bestehende Geschwindigkeitsdreieck für eine in den Rotor 1 einströmende Flüssigkeit gezeichnet, wobei die Pfeile die Richtungen und die Größen der verschiedenen Geschwindigkeiten anzeigen. Hierbei entspricht:
    U = Umfangsgeschwindigkeit des Rotors
    w = Relativströmung in der Öffnung vor dem Rotorkanal
    c = Absolutströmung der aus dem Gehäuse und zum Rotor strö-menden Flüssigkeit, mit:
    cU = Umfangskomponente der Absolutströmung und
    cX = Axialkomponente der Absolutströmung,
    Δ cu = Antriebsgeschwindigkeit für den Rotor, ist = cu - U
    α = Strömungswinkel der Absolutströmung c
    β = Strömungswinkel der Relativströmung
  • Die Strömung zum Rotor 1 wird durch ein - hier nicht dargestelltes - dem Rotor gegenüberliegendes Gehäuseteil so geführt, dass die Strömung im ruhenden Bezugssystem als Absolutströmung c unter dem Winkel α auf den Rotor 1 trifft. Der Rotor 1 rotiert mit der Umfangsgeschwindigkeit U und dementsprechend kommt die Relativströmung w unter dem Winkel β auf ihn zu. Die Umfangskomponente cu der Absolutströmung c ist um Δcu größer als die Umfangsgeschwindigkeit U des Rotors und sorgt damit für das notwendige Antriebsmoment des Rotors 1.
  • Aufgrund des von Null verschiedenen Relativzuströmwinkels β erfolgt die Anströmung der Rotorkanäle 2 im Relativsystem nicht stoßfrei. Infolge dessen bilden sich in den Öffnungen 5 der Rotorkanäle 2 permanente Ablösungen 6 in Form von Wirbeln und als Folge davon stellt sich im weiteren Verlauf der Rotorkanäle 2 ein ungleichförmiges Geschwindigkeitsprofil 7 innerhalb der Strömung ein. Diese ungleichförmigen Geschwindigkeitsprofile 7 führen zu der Durchmischungsproblematik des vorbekannten Druckaustauschers.
  • Die Figur 3 zeigt als Abwicklung einer neuen Rotorform die Formgebung 8 der Rotorkanäle 2 an deren Eintrittsbereich und ausgehend von der Stirnseite 4. Das zugehörige Geschwindigkeitsdreieck entspricht in Größe und Richtung demjenigen nach dem Stand der Technik von Fig. 2; alle entsprechenden Darstellungen der Geschwindigkeitsdreiecke in den Figuren gehen von gleichen Betriebsbedingungen aus.
  • In Fig. 3 ist mittels einer Formgebung 8 die Form der Rotorkanäle 2 im Eintrittsbereich 9 des Rotors 1 so gestaltet, dass die Rotoreintrittskanten 11 mit ihren nachfolgenden Wandflächen 3 nicht senkrecht zur Stirnseite 4 verlaufen, sondern unter einem Winkel und analog zum Strömungswinkel β der Relativzuströmung w. Infolge dessen trifft die Relativzuströmung w tangential auf die Rotoreintrittskanten 11. Sie trifft somit stoßfrei auf die Rotoreintrittskanten 11 und tritt folglich stoßfrei in die Rotorkanäle 2 ein. Die anschließende Umlenkung der Strömung in der Formgebung 8 und in die Richtung der Kanalachsen oder in Richtung der Kanallänge L erfolgt auf den ersten 20 - 30 % der gesamten Kanallänge L. Am Ende der Umlenkung 8 erfolgt ein Übergang 9 in die anschließende normal ausgebildete, axial verlaufende Kanalform und ist so gestaltet, dass ein gleichmäßiges, homogenes Geschwindigkeitsprofil 13 im Rotorkanal 2 gewährleistet ist.
  • Aufgrund des linearen Zusammenhanges der Umfangskomponente cu, und damit der Differenz Δ cu = cu - U, zum antreibenden Impulsmoment MI gemäß der Gleichung M I ∼ Δc u ⋅ c x
    Figure imgb0001
     und dem linearen Zusammenhang des den Rotor 1 bremsenden Reibmomentes MR mit der Rotor-Umfangsgeschwindigkeit U gemäß der Gleichung M R ∼ v ⋅ U
    Figure imgb0002
     wobei v die dynamische Viskosität darstellt, stellt sich die Rotordrehzahl bei dieser Gestaltung des Eintritts einer Rotorkanalform in Abhängigkeit des Volumenstromes immer so ein, dass für jeden Betriebspunkt der Zustand der stoßfreien Anströmung gewährleistet bleibt.
  • Figur 4 zeigte eine gegenüber Figur 3 fertigungstechnisch vereinfachte Ausgestaltung der Öffnungen 5 des Rotors 1. Hierbei ist die Stirnseite 4 des Rotors 1 mit den Öffnungen 5 als ein Bestandteil eines separaten Bauteiles in Form einer Einströmplatte 14 ausgebildet. Die Einströmplatte 14 mit den Formgebungen 8 für einen stoßfreien Eintritt der Relativströmung in die Rotorkanäle 2 ist auf den mit axial verlaufenden Rotorkanälen 2 versehenen Rotorkern 1.1 aufgebracht. Diese Einströmplatten 14 können ein- oder beidseitig an einem Rotor mit axial verlaufenden Rotorkanälen angebracht sein. Dies erfolgt entsprechend dem Aufbau des Drucktauschers. Für die Verbindung von Einströmplatten 14 und Rotor 1 oder Rotorkern 1.1 können in Abhängigkeit von den verwendeten Materialien bekannte Verbindungstechniken Anwendung finden.

Claims (6)

  1. Druckaustauscher zum Transferieren von Druckenergie von einer ersten Flüssigkeit eines ersten Flüssigkeitssystems auf eine zweite Flüssigkeit eines zweiten Flüssigkeitssystems, bestehend aus einem Gehäuse mit Anschlussöffnungen in Form von Einlass- und Auslassöffnungen für jede Flüssigkeit und einem innerhalb des Gehäuses um seine longitudinale Achse drehbar angeordneten zylindrischen Rotor (1), um die Longitudinalachse des Rotors (1) ist eine Mehrzahl von durchgehenden Rotorkanälen (2) mit an jeder Rotorstirnseite (4) auf gleichen Durchmessern befindlichen Öffnungen (5) angeordnet, wobei die Rotorkanäle (2) über gehäuseseitige Strömungsöffnungen derartig zur Verbindung mit den Anschlussöffnungen des Gehäuses in Verbindung stehen, dass sie während der Rotation des Rotors (1) alternierend Flüssigkeit bei hohem Druck und Flüssigkeit bei niedrigem Druck der betreffenden Systeme führen und dass sich durch die gehäuseseitigen Strömungsöffnungen im rotierenden Relativsystem des Rotors (1) für die den Rotor (1) anströmende Flüssigkeit eine den Rotor (1) antreibende Umfangskomponente (cu) einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass in den Rotorkanälen (2) und ausgehend von oder nach den Öffnungen (5) eine strömungsführende Formgebung (8) als eine die Rotorkanalströmung umlenkende Kanalkontur angeordnet ist.
  2. Druckaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Eintrittsbereich der Rotorkanäle (2) angeordnete Formgebung (8) als eine die Kanalströmung vergleichmäßigende Kanalkontur ausgebildet ist.
  3. Druckaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Eintrittsbereich mit der Länge von 20 - 30 % der Gesamtlänge (L) eines Rotorkanals (2) innerhalb eines Rotorkanals (2) ein Geschwindigkeitsprofil (13) mit einem annähernd homogenen Geschwindigkeitsfeld ausgebildet ist.
  4. Druckaustauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass von einem zur Öffnung (5) der Rotorkanäle (2) gehörenden Geschwindigkeitsdreieck dessen Relativströmung (w) stoßfrei in die Rotorkanäle (2) eintritt.
  5. Druckaustauscher nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Öffnungen (5) der Rotorkanäle (2) ausgebildeten Rotoreintrittskanten (11) mit den in Strömungsrichtung nachfolgenden Wandflächen (3) die sich am Rotor (1) einstellende Relativströmung stoßfrei in die Rotorkanäle (2) aufnehmen und in Richtung der Rotorkanallänge (L) umlenken.
  6. Druckaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1, 1.1) mehrteilig ausgebildet ist, wobei ein Rotorteil (1.1) mit geradlinigen Rotorkanälen (2) an seinen Stirnseiten (4.1) mit einer oder zwei Einströmplatten (14) versehen ist und dass in den Einströmplatten (14) die Kanalströmungen umlenkende, vergleichmäßigende Öffnungen (5) und/oder nachgeordnete Kanalanfänge angeordnet sind.
EP05764145A 2004-08-07 2005-07-14 Kanalform für rotierenden druckaustauscher Not-in-force EP1778984B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004038439A DE102004038439A1 (de) 2004-08-07 2004-08-07 Kanalform für rotierenden Druckaustauscher
PCT/EP2005/007644 WO2006015681A1 (de) 2004-08-07 2005-07-14 Kanalform für rotierenden druckaustauscher

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1778984A1 EP1778984A1 (de) 2007-05-02
EP1778984B1 true EP1778984B1 (de) 2012-01-25

Family

ID=34973047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP05764145A Not-in-force EP1778984B1 (de) 2004-08-07 2005-07-14 Kanalform für rotierenden druckaustauscher

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7815421B2 (de)
EP (1) EP1778984B1 (de)
AT (1) ATE543006T1 (de)
DE (1) DE102004038439A1 (de)
ES (1) ES2380773T3 (de)
WO (1) WO2006015681A1 (de)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006020522A1 (de) * 2006-05-03 2007-11-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
WO2008002819A2 (en) * 2006-06-29 2008-01-03 Energy Recovery, Inc. Rotary pressure transfer devices
US8622714B2 (en) * 2006-11-14 2014-01-07 Flowserve Holdings, Inc. Pressure exchanger
SG181924A1 (en) * 2009-12-23 2012-07-30 Energy Recovery Inc Rotary energy recovery device
JP5571005B2 (ja) * 2011-01-12 2014-08-13 株式会社クボタ 圧力交換装置及び圧力交換装置の性能調整方法
JP5571025B2 (ja) * 2011-01-25 2014-08-13 株式会社クボタ 圧力交換装置及び圧力交換装置の性能調整方法
CA2826026A1 (en) * 2011-02-04 2012-08-09 Leif J. Hauge Split pressure vessel for two flow processing
JP5657450B2 (ja) * 2011-03-29 2015-01-21 株式会社クボタ 圧力交換装置
CN102743974B (zh) 2011-04-22 2016-01-27 株式会社荏原制作所 海水淡化系统及能量交换腔
US9546671B2 (en) * 2011-09-30 2017-01-17 Kubota Corporation Pressure exchange device
US9435354B2 (en) * 2012-08-16 2016-09-06 Flowserve Management Company Fluid exchanger devices, pressure exchangers, and related methods
EP2837824B1 (de) * 2013-08-15 2015-12-30 Danfoss A/S Hydraulikmaschine, insbesondere Hydraulikdruckaustauscher
US20160160881A1 (en) * 2014-12-05 2016-06-09 Energy Recovery, Inc. Inlet ramps for pressure exchange devices
US10900318B2 (en) 2016-04-07 2021-01-26 Halliburton Energy Services, Inc. Pressure-exchanger to achieve rapid changes in proppant concentration
US10125594B2 (en) 2016-05-03 2018-11-13 Halliburton Energy Services, Inc. Pressure exchanger having crosslinked fluid plugs
US10933375B1 (en) 2019-08-30 2021-03-02 Fluid Equipment Development Company, Llc Fluid to fluid pressurizer and method of operating the same
US11555509B2 (en) 2021-03-02 2023-01-17 Energy Recovery, Inc. Motorized pressure exchanger with a low-pressure centerbore

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2399394A (en) * 1940-12-07 1946-04-30 Bbc Brown Boveri & Cie Pressure exchanger
GB803659A (en) * 1954-01-13 1958-10-29 Ronald Denzil Pearson Improvements in power pressure exchangers
CH344872A (de) * 1955-08-17 1960-02-29 Brian Spalding Dudley Druckaustauscher
US2867981A (en) * 1956-05-09 1959-01-13 Ite Circuit Breaker Ltd Aerodynamic wave machine functioning as a compressor and turbine
GB921686A (en) * 1961-01-25 1963-03-20 Power Jets Res & Dev Ltd 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
US4887942A (en) * 1987-01-05 1989-12-19 Hauge Leif J Pressure exchanger for liquids
US4900222A (en) * 1988-12-23 1990-02-13 Rockwell International Corporation Rotary pump inlet velocity profile control device
NO168548C (no) * 1989-11-03 1992-03-04 Leif J Hauge Trykkveksler.
NO180599C (no) * 1994-11-28 1997-05-14 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
US6537035B2 (en) * 2001-04-10 2003-03-25 Scott Shumway Pressure exchange apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
ATE543006T1 (de) 2012-02-15
ES2380773T3 (es) 2012-05-18
WO2006015681A1 (de) 2006-02-16
US20070212231A1 (en) 2007-09-13
EP1778984A1 (de) 2007-05-02
DE102004038439A1 (de) 2006-03-16
US7815421B2 (en) 2010-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1778984B1 (de) Kanalform für rotierenden druckaustauscher
EP2250347B1 (de) Axialer verdichter mit einer vorrichtung zur umleitung eines leckagestroms
EP0690206A2 (de) Diffusor für Turbomaschine
EP1778983A1 (de) Drehzahlregelbarer druckaustauscher
DE10019759C2 (de) Statisches Mischsystem
EP0721546A1 (de) Strömungsmaschine mit verringertem abrasiven verschleiss
EP2132414A1 (de) Shiplap-anordnung
EP2386030B1 (de) Zentrifugalpumpe mit einer vorrichtung zur entfernung von partikeln
DE2559302A1 (de) Drehbare rohrverbindung
EP2401505A2 (de) Multi-inlet-vakuumpumpe
DE102004042295A1 (de) Rotor für ein Triebwerk
DE3116762C2 (de) Fluidgesperrte Wellendichtung mit reduzierter Gleitgeschwindigkeit
WO2001098664A1 (de) Seitenkanalpumpe
WO2007036203A1 (de) Laufschaufel für eine axiale turbomaschine
EP0443354A1 (de) Kreiselpumpe
DE19908143C2 (de) Geschmiedetes Kreiselpumpengehäuse
DE2258737A1 (de) Seitenkanalverdichter
CH700016B1 (de) Gleitringdichtung.
EP1748851B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum aufteilen einer mittels einer gasströmung transportierten viskosen flüssigkeit in mindestens zwei teilströmen
DE1403060A1 (de) Mittel zur Erzielung guenstiger statischer Druecke bei Stroemungsmaschinen mit unsymmetrischen Austrittsgeschwindigkeitsprofilen
EP1538369A1 (de) Ölleitkontur in einem Getriebegehäuse
AT502226B1 (de) Wasserturbine oder pumpturbine oder sonstige hydraulische maschine
DE4431947A1 (de) Strömungsmaschine mit verringertem abrasiven Verschleiß
EP1747379A1 (de) Rotations-druckaustauscher
LU102868B1 (de) Doppelpumpe

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: 20070206

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 LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20070713

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R079

Ref document number: 502005012395

Country of ref document: DE

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F04F0011020000

Ipc: F04F0013000000

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: F04F 13/00 20090101AFI20110601BHEP

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

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

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: REF

Ref document number: 543006

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20120215

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 502005012395

Country of ref document: DE

Effective date: 20120322

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: VDEP

Effective date: 20120125

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FG2A

Ref document number: 2380773

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: T3

Effective date: 20120518

LTIE Lt: invalidation of european patent or patent extension

Effective date: 20120125

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120125

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120125

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120425

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120525

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FD4D

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120125

Ref country code: LV

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120125

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120525

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120426

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120125

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120125

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: EE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120125

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120125

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120125

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120125

Ref country code: RO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120125

Ref country code: CZ

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120125

Ref country code: SI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120125

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120125

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120125

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20121026

BERE Be: lapsed

Owner name: KSB A.G.

Effective date: 20120731

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R097

Ref document number: 502005012395

Country of ref document: DE

Effective date: 20121026

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20120731

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20120714

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20130329

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20120731

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20120714

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20120731

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20120731

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20120731

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: MM01

Ref document number: 543006

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20120731

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20120731

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: TR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120125

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20120714

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20050714

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20140709

Year of fee payment: 10

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Payment date: 20140711

Year of fee payment: 10

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 502005012395

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20160202

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FD2A

Effective date: 20160826

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20150715