ES2321999A1 - Split-chamber pressure exchangers - Google Patents

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ES2321999A1 ES200602232A ES200602232A ES2321999A1 ES 2321999 A1 ES2321999 A1 ES 2321999A1 ES 200602232 A ES200602232 A ES 200602232A ES 200602232 A ES200602232 A ES 200602232A ES 2321999 A1 ES2321999 A1 ES 2321999A1
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B9/10Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid
    • F04B9/109Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers
    • F04B9/117Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers the pumping members not being mechanically connected to each other
    • F04B9/1176Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers the pumping members not being mechanically connected to each other the movement of each piston in one direction being obtained by a single-acting piston liquid motor

Abstract

The invention relates to split-chamber pressure exchangers. Split-chamber pressure exchangers are characterized in that the pressure exchange chambers and the pistons thereof are split in two. Each fluid passes through the corresponding chamber thereof, such that said fluids cannot be mixed. The cross sections of the chambers can be varied in order to vary the transmitted pressure. The reverse line operation can be established and synchronized using a U-shaped tube with telescopic sides and a fixed base filled with fluid or diametrically opposed curved lines, and multiple arrangements can be used. Split-chamber pressure exchangers can be used as surface or well pumping systems and the pumping fluid used can differ from the fluid to be pumped. Different levels of any material can be exploited at any storage site using a chamber with elastic walls filled with fluid and attached to the bottom. Electric power can be generated by centrifuging the pre-pumped fluid.

Description

Intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa.Chamber pressure exchangers unfolded multistage.

Sector de la técnica a que se refiere la invenciónSector of the technique to which the invention relates

La invención se encuadra dentro del marco de los intercambiadores de presión, que constituyen un método para transmitir la presión dinámica de un fluido a otro diferente.The invention falls within the framework of the pressure exchangers, which constitute a method for transmit the dynamic pressure from one fluid to another.

Estado de la técnicaState of the art Los intercambiadores de presiónPressure exchangers

Los intercambiadores de presión son un invento realizado hace ya más de veinticinco años y básicamente consisten en presurizar un fluido (fluido 1 en la figura 1) a partir de la presión de otro que queda despresurizado tras el proceso (fluido 2). Existen varios modelos, pero básicamente todos se rigen por el esquema de la figura 1. Mediante un sistema de válvulas de corte y de retención, representado con los cajones en gris, se introduce el fluido 1 en las cámaras de interconexión. Una vez lleno, se permite el paso por el otro extremo al fluido 2, que lo desplaza empujando un disco ó pistón que queda entre ellos separándolos. De este modo, se consigue presurizar el fluido 1. Luego se corta la entrada del fluido 2 y se abre una válvula de desagüe. Nuevamente, mediante el sistema de válvulas, se permite el paso del fluido 1 que desplaza al fluido 2 (ahora ya sin presión), vertiéndolo por el desagüe.Pressure exchangers are an invention done more than twenty five years ago and basically consist in pressurizing a fluid (fluid 1 in figure 1) from the pressure from another that is depressurized after the process (fluid 2). There are several models, but basically all are governed by the scheme of figure 1. By means of a system of shut-off valves and of retention, represented with the drawers in gray, the 1 fluid in the interconnection chambers. Once full, it is allowed the passage through the other end to the fluid 2, which displaces it by pushing a disc or piston that is between them separating them. In this way, the fluid is pressurized 1. Then the inlet of the fluid 2 and a drain valve opens. Again, through the valve system, the passage of fluid 1 that displaces the fluid 2 (now without pressure), pouring it down the drain.

El sistema se monta con dos líneas de interconexión en paralelo, y se controla electrónicamente de tal modo que en cada momento el disco ó pistón de cada tubo se encuentra en la posición contraria respecto al centro (funcionamiento de las líneas a la inversa), para conseguir así una presión a la salida del fluido 1 lo más constante posible, e igualmente un aprovechamiento de la presión del fluido 2 lo mayor posible.The system is mounted with two lines of parallel interconnection, and is electronically controlled in such so that at each moment the disk or piston of each tube is is in the opposite position with respect to the center (operation of the lines in reverse), to achieve a pressure at the outlet of fluid 1 as constant as possible, and also an advantage of the fluid pressure 2 the greatest possible.

En el gráfico de la figura 1 se han dado tonos más claros a los fluidos 1 y 2 cuando están sin presión y más oscuros cuando se encuentran presurizados. Este juego de tonos se mantendrá a lo largo de todas las figuras que acompañan a esta Descripción.In the graph of figure 1 tones have been given clearer to fluids 1 and 2 when they are without pressure and more dark when they are pressurized. This tone game is will keep throughout all the figures that accompany this Description.

Los intercambiadores de presión de cámaras desdobladasPressure exchangers of unfolded chambers

Son objeto de la solicitud de patente nº P200601694/6, presentada por este mismo autor, y se caracterizan porque las cámaras en las que se produce el intercambio de presiones se desdoblan en dos, una para cada uno de los fluidos, tal como se muestra en la figura 2. De este modo, cada uno de los fluidos sólo circula por su cámara correspondiente, haciendo imposible la mezcla de los mismos.They are the subject of patent application no. P200601694 / 6, presented by this same author, and are characterized because the cameras in which the exchange of pressures unfold in two, one for each of the fluids, such as shown in figure 2. Thus, each of the fluids only circulates through its corresponding chamber, making Impossible to mix them.

El intercambio de presiones se produce sustituyendo los discos ó pistones de los intercambiadores tradicionales por dos discos ó pistones unidos rígidamente, tal como se muestra en la figura 2. De esta forma, el fluido presurizado empujará y desplazará igualmente al otro fluido a través de su cámara correspondiente.The exchange of pressures occurs replacing the discs or pistons of the exchangers traditional by two rigidly attached discs or pistons, such as shown in figure 2. In this way, the pressurized fluid will also push and displace the other fluid through its corresponding camera.

Aplicaciones actuales de los intercambiadores de presiónCurrent applications of pressure exchangers

Los intercambiadores de presión se han utilizado tradicionalmente en minería, para desplazar aguas residuales de proceso con agua limpia, y el sistema se utiliza sin discos ni pistones, puesto que no importa que se mezclen ambos fluidos.Pressure exchangers have been used traditionally in mining, to displace wastewater from process with clean water, and the system is used without discs or pistons, since it does not matter that both fluids are mixed.

Actualmente se están empezando a utilizar en plantas desaladoras de agua por ósmosis inversa.They are currently being used in water desalination plants by reverse osmosis.

En cuanto a los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas, de momento se encuentran en fase de experimentación.As for the pressure exchangers of unfolded cameras, they are currently in the phase of experimentation.

Se ha realizado una búsqueda exhaustiva en la base de datos espacenet de documentos de patentes relativas a intercambiadores de presión, y se ha podido comprobar que, aunque en la actualidad existe un importante desarrollo de los mismos, ninguna de ellas aporta las innovaciones que aquí se van a presentar.An exhaustive search has been carried out in the Espacenet database of patent documents relating to pressure exchangers, and it has been proven that, although At present there is an important development of them, none of them brings the innovations that are going to be present.

Explicación de la invenciónExplanation of the invention. Problemas técnicos planteados por los intercambiadores de presión de cámaras desdobladasTechnical problems raised by the exchangers of split chamber pressure

La sustitución de cada uno de los discos ó pistones de los intercambiadores de presión tradicionales por dos discos ó pistones unidos rígidamente entre sí aporta muchas ventajas, tal como se ha expuesto en el documento de solicitud de patente nº P200601694/6, pero sin embargo trae como inconveniente los esfuerzos flectores a los que están sometidos, que en muchos casos pueden ser despreciables ó insignificantes pero en otros casos pueden ser relevantes, fundamentalmente cuando las cámaras sean muy largas y se encuentren dispuestas horizontalmente.The replacement of each of the discs or pistons of traditional pressure exchangers by two discs or pistons rigidly attached to each other provides many advantages, as stated in the application document for Patent No. P200601694 / 6, but nevertheless brings as an inconvenience the bending efforts to which they are subjected, which in many cases may be negligible or insignificant but in others cases may be relevant, primarily when cameras They are very long and are arranged horizontally.

Además, el espacio que necesitan las cámaras es el doble que en los intercambiadores de presión tradicionales.In addition, the space that cameras need is twice as much as traditional pressure exchangers.

Problemas técnicos planteados por los sistemas de bombeo tradicionalesTechnical problems posed by pumping systems traditional

Es bien sabido que los grupos electrobomba tradicionales tienen una curva H-Q (altura-caudal) que los caracteriza. Es decir, que a diferentes alturas a vencer son capaces de dar diferentes caudales, definidos por la curva H-Q, y en un solo punto de la curva es en el que presentan el máximo rendimiento. En cuanto a la presión del fluido a la entrada, cualquier variación de la misma implica una variación igual en la altura que da el grupo electrobomba.It is well known that electric pump groups Traditional have an H-Q curve (height-flow) that characterizes them. That is, to different heights to overcome are capable of giving different flows, defined by the H-Q curve, and at a single point of the  Curve is in which they exhibit maximum performance. Refering to fluid pressure at the inlet, any variation thereof it implies an equal variation in the height that the group gives electric pump

Una gran ventaja de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas consiste en que a diferentes caudales de entrada del fluido presurizado los caudales del fluido a presurizar varían proporcionalmente, pero la presión que adopta permanece invariable, sin pérdida de rendimiento. Sin embargo, siguen siendo sensibles a la presión del fluido a la entrada, ya que cualquier variación de la misma se traduce en una variación proporcional de la presión que adopta el fluido a presurizar.A great advantage of the exchangers of split chamber pressure is that at different pressurized fluid inlet flows the fluid flows to pressurize vary proportionally, but the pressure it adopts It remains unchanged, without loss of performance. But nevertheless, they remain sensitive to fluid pressure at the inlet, and that any variation thereof results in a variation proportional to the pressure adopted by the fluid to be pressurized.

Descripción general de la invención y soluciones aportadasGeneral description of the invention and solutions provided

La invención aporta varias disposiciones encaminadas a solucionar los problemas expuestos anteriormente. Estas disposiciones son las siguientes:The invention provides several provisions. aimed at solving the problems outlined above. These provisions are as follows:

Los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas telescópicasPressure exchangers of unfolded chambers telescopic

Son intercambiadores de presión de cámaras desdobladas en los que para efectuar la transmisión de presiones las cámaras son telescópicas y se empujan unas a otras, en lugar del sistema del doble disco ó pistón unido rígidamente. En la figura 3 se adjunta una representación esquemática de los mismos.They are chamber pressure exchangers unfolded in which to effect pressure transmission the cameras are telescopic and push each other, instead of the double disc or piston system rigidly attached. In the figure 3 a schematic representation of them is attached.

Los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas tipo fuellePressure exchangers of split-type chambers bellows

Son intercambiadores de presión de cámaras desdobladas en los que para efectuar la transmisión de presiones las cámaras son tipo fuelle y se empujan unas a otras, en lugar del sistema del doble disco ó pistón unido rígidamente. En la figura 4 se adjunta una representación esquemática de los mismos.They are chamber pressure exchangers unfolded in which to effect pressure transmission the cameras are bellows type and push each other, instead of double disc system or rigidly bonded piston. In figure 4 A schematic representation of them is attached.

Los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas de membranaThe pressure exchangers of unfolded chambers of membrane

Son intercambiadores de presión de cámaras desdobladas en los que las cámaras en cada línea están dispuestas de tal forma que las correspondientes al fluido a presurizar son de paredes rígidas, y las del fluido que cede su presión son del tipo membrana, quedando éstas incluidas dentro de las de paredes rígidas. En la figura 5 se adjunta una representación esquemática de los mismos.They are chamber pressure exchangers unfolded in which the cameras in each line are arranged such that those corresponding to the fluid to be pressurized are of rigid walls, and those of the fluid that yields its pressure are of the type membrane, these being included within the walls rigid. A schematic representation is attached in figure 5 thereof.

Los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas mixtasPressure exchangers of unfolded chambers mixed

Evidentemente se puede combinar cualquiera de las disposiciones posibles (tipo pistón, telescópicas, tipo fuelle ó tipo membrana) de forma que las cámaras correspondientes a uno de los fluidos adopten una y las correspondientes al otro fluido adopten otra diferente.Obviously you can combine any of Possible arrangements (piston type, telescopic, bellows type or membrane type) so that the chambers corresponding to one of the fluids adopt one and those corresponding to the other fluid Adopt a different one.

Se han representado dos de las combinaciones posibles en las figuras 6 (cámaras tipo pistón / cámaras telescópicas) y 7 (cámaras telescópicas / cámaras tipo fuelle).Two of the combinations have been represented possible in figures 6 (piston type chambers / chambers telescopic) and 7 (telescopic cameras / bellows type cameras).

Se ha denominado cámaras tipo pistón a las que aparecen en el documento de solicitud de patente nº P200601694/6, con los dobles discos ó pistones unidos rígidamente.It has been called piston-type chambers which they appear in patent application document No. P200601694 / 6, with double discs or pistons rigidly attached.

Los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapaPressure exchangers of unfolded chambers multistage

Los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa consisten en que las cámaras del fluido cuya presión se cede se desdoblan en varias, que se utilizan o no dependiendo de la presión disponible del fluido, mediante un sistema de válvulas, consiguiendo transmitir así una presión lo más homogénea posible al fluido a presurizar, tal como aparece en la figura 8.Chamber pressure exchangers unfolded multistage consist of the fluid chambers whose pressure is given unfold into several, which are used or not depending on the available fluid pressure, through a system of valves, thus transmitting the most pressure Homogeneous possible to the fluid to pressurize, as it appears in the figure 8.

También se pueden disponer de forma que las cámaras que se desdoblan sean las del fluido a presurizar, consiguiendo así presurizarlo a diferentes presiones en función de las necesidades en cada momento.They can also be arranged so that chambers that unfold are those of the fluid to be pressurized, thus pressurizing it at different pressures depending on the needs in every moment.

Mediante la ayuda de un depósito auxiliar, se puede conseguir el llenado de todas las cámaras en continuo para permitir abrir a medio recorrido cámaras auxiliares si varía la presión de alimentación, aprovechando al máximo la energía del fluido presurizado, tal como se muestra en la figura 9.Through the help of an auxiliary tank, you can get the filling of all the cameras in continuous to allow auxiliary cameras to be opened halfway if the feed pressure, maximizing the energy of the pressurized fluid, as shown in figure 9.

En ambas figuras, la 8 y la 9, se han representado los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa con el sistema de dobles discos ó pistones unidos rígidamente entre sí, pero evidentemente también se les puede disponer con cámaras telescópicas, tipo fuelle, tipo membrana ó mixtas. Además, se han representado con las diferentes cámaras a modo de cilindros concéntricos y superpuestos, pero evidentemente pueden disponerse con cualquier geometría posible, siempre y cuando el fluido presurizado empuje por todas las cámaras en el mismo sentido.In both figures, 8 and 9, have Deployed chamber pressure exchangers represented multi-stage with the system of double disks or united pistons rigidly with each other, but obviously you can also have telescopic cameras, bellows type, membrane type or mixed. In addition, they have been represented with the different cameras at concentric and overlapping cylinder mode, but obviously can be arranged with any possible geometry, as long as the pressurized fluid push through all the chambers in it sense.

En la figura 10 se ha representado un intercambiador de presión de cámaras desdobladas multietapa con disposición circular, el cual permite el funcionamiento a la inversa asistido, según se explica en el documento de solicitud de patente nº P200601694/6. Para aquellas aplicaciones en las que bien la presión a la que hay que devolver el fluido cuya presión se cede una vez que ha sido despresurizado sea variable, bien la presión de partida del fluido a presurizar sea variable, o bien ambas, con intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa con disposición circular, o bien con otras disposiciones y el sistema de tubo en "U" también descrito en dicho documento de solicitud de patente, se puede hacer que el sistema de control ajuste las etapas que deben entrar a funcionar también en función de estas presiones.In figure 10 a multi-stage split chamber pressure exchanger with circular arrangement, which allows operation to the assisted reverse, as explained in the application document for Patent No. P200601694 / 6. For those applications where well the pressure to which the fluid whose pressure is transferred must be returned once it has been depressurized it is variable, either the pressure of The fluid to be pressurized is variable, or both, with multistage split chamber pressure exchangers with circular layout, or with other provisions and the system of "U" tube also described in said document of patent application, you can make the control system adjust the stages that must also work according to of these pressures.

Finalmente, también es posible complementar el sistema con un bombeo auxiliar y un variador de velocidad, para conseguir mantener la presión del fluido a presurizar totalmente constante, controlando todo desde el sistema electrónico de control. Si el fluido presurizado proviene de un bombeo, se puede colocar el variador de velocidad en dicho bombeo.Finally, it is also possible to complement the system with an auxiliary pump and a speed variator, for manage to maintain the pressure of the fluid to fully pressurize constant, controlling everything from the electronic control system. If the pressurized fluid comes from pumping, the speed variator in said pumping.

Baterías de intercambiadoresExchanger batteries

Cualquiera de los nuevos tipos de intercambiadores de presión de cámaras desdobladas expuestos admiten por supuesto a su vez ser dispuestos en serie o en paralelo. Igualmente, cuando los saltos de presiones que se pretenden sean muy elevados, se pueden disponer sistemas mixtos con bombas para aumentar la presión del fluido presurizado y/o la del fluido a presurizar a la entrada y/o a la salida del intercambiador de presión, sin perjuicio de que además se puedan disponer también en serie ó en paralelo.Any of the new types of Exchanged split chamber pressure exchangers admit of course in turn be arranged in series or in parallel. Likewise, when the pressure jumps are they are intended to be very high, mixed systems with pumps to increase the pressure of the pressurized fluid and / or that of the fluid to be pressurized at the inlet and / or outlet of the exchanger pressure, notwithstanding that they may also be available in series or in parallel.

Electrónica de controlControl electronics

En cuanto a la electrónica de control de las válvulas, se puede montar una tarjeta con un procesador in situ, o bien se pueden enviar señales a un ordenador central que las gobierne. En el caso de intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa, el sistema de control será más complejo pues deberá regular las válvulas en función de las presiones de entrada y/o salida de los dos fluidos intervinientes.As for the control electronics of the valves, a card with an on-site processor can be mounted, or signals can be sent to a central computer that governs them. In the case of multi-stage split chamber pressure exchangers, the control system will be more complex as it will have to regulate the valves according to the inlet and / or outlet pressures of the two intervening fluids.

Número de líneas por intercambiadorNumber of lines per exchanger

En cuanto al número de líneas necesario por intercambiador de presiones, será normalmente de al menos dos pero dependiendo de los rangos de caudales y presiones con los que se trabaje en cada caso puede convenir aumentarlo a tres ó más líneas, aunque pueda convenir que alguna línea no tenga la misma longitud, ya que se utilizaría para conseguir una presión lo más constante posible de salida del intercambiador y un aprovechamiento lo mayor posible de la presión del fluido presurizado de partida.As for the number of lines needed by pressure exchanger, it will normally be at least two but depending on the flow rates and pressures with which work in each case you may want to increase it to three or more lines, although it may agree that some line does not have the same length, since it would be used to achieve the most constant pressure Exchanger output possible and maximum utilization possible pressure of the pressurized starting fluid.

Por otro lado, en determinadas ocasiones puede convenir que sólo se disponga de una línea, simplificando enormemente la electrónica de control del sistema.On the other hand, on certain occasions you can agree that only one line is available, simplifying greatly control system electronics.

Geometría de las cámarasCamera geometry

Finalmente, en cuanto a la geometría de las líneas de las cámaras, en cualquiera de las disposiciones expuestas longitudinalmente pueden ser rectas, curvas e incluso circulares, y su sección transversal circular, elíptica, triangular, cuadrada, rectangular, poligonal ó cualquiera imaginable.Finally, regarding the geometry of the camera lines, in any of the exposed provisions longitudinally they can be straight, curved and even circular, and its circular, elliptical, triangular, square cross section, rectangular, polygonal or any imaginable.

Alineación Alignment

Finalmente, los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas, tanto en su disposición normal como en cualquiera de las nuevas disposiciones aquí expuestas, pueden alinearse en cualquier forma posible (horizontalmente, verticalmente ó en ángulo). En las figuras 11 y 12 se presentan intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa con alineaciones en vertical, con el fluido presurizado empujando hacia arriba (figura 11) ó hacia abajo (figura 12).Finally, the pressure exchangers of unfolded cameras, both in their normal layout and in any of the new provisions set forth herein may line up in any way possible (horizontally, vertically or at an angle). Exchangers are presented in Figures 11 and 12 pressure of multi-stage split chambers with alignments in vertical, with pressurized fluid pushing up (figure 11) or down (figure 12).

Mejoras en el diseño de las uniones en los intercambiadores de presión de cámaras desdobladasImprovements in the design of the unions in the exchangers of split chamber pressure

Para reducir el efecto de los esfuerzos flectores en los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas, otra posibilidad consiste en reforzar las uniones de la varilla, varillas, chapas ó piezas macizas centrales con los discos ó pistones, tal como se muestra en las figuras 13 y 14.To reduce the effect of efforts flectors in chamber pressure exchangers unfolded, another possibility is to strengthen the unions of the rod, rods, sheets or solid central parts with discs or pistons, as shown in figures 13 and 14.

Ventajas de la invención respecto al estado de la técnica anteriorAdvantages of the invention over the state of the art previous

Las ventajas que se aportan frente a los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas objeto de la solicitud de patente nº P200601694/6 son las siguientes:The advantages that are provided over pressure exchangers of unfolded chambers object of the Patent application No. P200601694 / 6 are the following:

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los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas telescópicas, tipo fuelle, tipo membrana ó mixtas evitan el problema de los esfuerzos flectores que aparecen en los discos ó pistones unidos rígidamente entre síthe pressure exchangers for telescopic split chambers, bellows type, membrane type or mixed avoid the problem of bending forces that appear on the disks or pistons attached rigidly with each other

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los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas telescópicas, tipo fuelle, tipo membrana ó mixtas reducen el espacio que ocupan las cámaras a la mitadthe pressure exchangers for telescopic split chambers, bellows type, membrane type or mixed reduce the space they occupy the cameras in half

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otra ventaja de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas telescópicas, tipo fuelle, tipo membrana ó mixtas estriba en que se pueden diseñar para que el funcionamiento a la inversa no necesite ser asistido, ya que se puede jugar con la elasticidad de las membranas ó diseñar las cámaras telescópicas ó de fuelle de tal forma que vuelvan siempre automáticamente a su posición de partida, con la suficiente fuerza como para arrastrar el fluido, una vez despresurizado, en su interiorother advantage of split chamber pressure exchangers telescopic, bellows type, membrane type or mixed type is that can design so that the reverse operation does not need be assisted, since you can play with the elasticity of membranes or design the telescopic or bellows cameras of such so that they always return automatically to their starting position, strong enough to drag the fluid once depressurized, inside

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los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa consiguen transmitir una presión lo más homogénea posible al fluido a presurizar, a pesar de las variaciones de la presión del fluido presurizado a la entrada, o bien consiguen presurizarlo a diferentes presiones en función de las necesidades en cada momentothe multi-stage split chamber pressure exchangers they manage to transmit the most homogeneous pressure possible to the fluid to pressurize, despite variations in fluid pressure pressurized at the entrance, or they get pressurized to different pressures depending on the needs in each moment

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para aquellas aplicaciones en las que bien la presión a la que hay que devolver el fluido cuya presión se cede una vez que ha sido despresurizado sea variable, bien la presión de partida del fluido a presurizar sea variable, o bien ambas, con intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa con disposición circular, o bien con otras disposiciones y el sistema de tubo en "U", se puede hacer que el sistema de control ajuste las etapas que deben entrar a funcionar también en función de estas presionesfor those applications where the pressure at which you have to return the fluid whose pressure is given once it has been depressurized be variable, either the starting pressure of the fluid at pressurize is variable, or both, with heat exchangers pressure of multi-stage split chambers with circular arrangement, or with other provisions and the "U" tube system, it can make the control system adjust the stages that should come into operation also based on these pressures

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en los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas tipo pistón, el refuerzo de las uniones de la varilla, varillas, chapas ó piezas macizas centrales con los discos ó pistones consigue reducir el problema de los esfuerzos flectoresin the piston-type split chamber pressure exchangers, the reinforcement of the joints of the rod, rods, plates or pieces central massifs with the discs or pistons manages to reduce the problem of bending efforts
Descripción de los dibujosDescription of the drawings

Se aportan 18 figuras para ayudar a explicar las nuevas disposiciones que aquí se presentan de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas. A todas ellas se hace referencia desde distintos puntos de este documento, explicando en cada caso el contenido de las mismas. En cualquier caso, se recopila aquí la relación y contenido de cada una de ellas:18 figures are provided to help explain the new provisions presented here of the exchangers of pressure of unfolded chambers. All of them are referred to from different points of this document, explaining in each case the  content of them. In any case, the relationship and content of each of them:

Figura 1: Esquema de los intercambiadores de presión tradicionalesFigure 1: Diagram of the heat exchangers traditional pressure

Figura 2: Intercambiadores de presión de cámaras desdobladasFigure 2: Chamber pressure exchangers unfolded

Figura 3: Intercambiadores de presión de cámaras desdobladas telescópicasFigure 3: Chamber pressure exchangers telescopic splitters

Figura 4: Intercambiadores de presión de cámaras desdobladas tipo fuelleFigure 4: Chamber pressure exchangers split bellows type

Figura 5: Intercambiadores de presión de cámaras desdobladas tipo membranaFigure 5: Chamber pressure exchangers membrane type split

Figura 6: Intercambiadores de presión de cámaras desdobladas mixtas (cámaras tipo pistón / cámaras telescópicas)Figure 6: Chamber pressure exchangers mixed split (piston type cameras / telescopic cameras)

Figura 7: Intercambiadores de presión de cámaras desdobladas mixtas (cámaras telescópicas / cámaras tipo fuelle)Figure 7: Chamber pressure exchangers mixed split (telescopic cameras / bellows type cameras)

Figura 8: Intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapaFigure 8: Chamber pressure exchangers split multi-stage

Figura 9: Intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa con depósito auxiliarFigure 9: Chamber pressure exchangers multi-stage split with auxiliary tank

Figura 10: Intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa con disposición circularFigure 10: Pressure exchangers multi-stage split cameras with circular layout

Figura 11: Intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa en disposición vertical, con el fluido presurizado empujando hacia arribaFigure 11: Pressure exchangers multi-stage split cameras in vertical arrangement, with the pressurized fluid pushing up

Figura 12: Intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa en disposición vertical, con el fluido presurizado empujando hacia abajoFigure 12: Pressure exchangers multi-stage split cameras in vertical arrangement, with the pressurized fluid pushing down

Figura 13: Refuerzos en las uniones de la varilla, varillas, chapas ó piezas macizas centrales con los discos ó pistones (I)Figure 13: Reinforcements in the joints of the rod, rods, sheets or solid central parts with discs or pistons (I)

Figura 14: Refuerzos en las uniones de la varilla, varillas, chapas ó piezas macizas centrales con los discos ó pistones (II)Figure 14: Reinforcements in the joints of the rod, rods, sheets or solid central parts with discs or pistons (II)

Figura 15: Funcionamiento por pasos del intercambiador de presión de cámaras desdobladas multietapa (I)Figure 15: Step operation of the multi-stage split chamber pressure exchanger (I)

Figura 16: Funcionamiento por pasos del intercambiador de presión de cámaras desdobladas multietapa (II)Figure 16: Step operation of the multi-stage split chamber pressure exchanger (II)

Figura 17: Funcionamiento por pasos del intercambiador de presión de cámaras desdobladas multietapa (III)Figure 17: Step operation of the multi-stage split chamber pressure exchanger (III)

Figura 18: Funcionamiento por pasos del intercambiador de presión de cámaras desdobladas multietapa (IV)Figure 18: Step operation of the multi-stage split chamber pressure exchanger (IV)

Exposición detallada de al menos un modo de realización de la invenciónDetailed statement of at least one embodiment of the invention

El modo genérico de realización de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas ya ha sido expuesto en el documento de solicitud de patente nº P200601694/6. El hecho de que las cámaras sean telescópicas, tipo fuelle, tipo membrana ó mixtas no altera en nada más que en la forma de transmitir la presión de un fluido al otro tal como se ha explicado.The generic mode of realization of pressure exchangers of unfolded chambers has already been set forth in patent application document No. P200601694 / 6. The fact that the cameras are telescopic, bellows type, type membrane or mixed does not alter in anything other than in the form of transmit the pressure from one fluid to the other as it has been explained.

Es por ello que se va a exponer el modo de realización de los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa.That is why the way of exposing realization of chamber pressure exchangers unfolded multistage.

En las figuras 15 a 18 se representa de modo esquemático el proceso de funcionamiento de un intercambiador de presión de cámaras desdobladas multietapa, con siete cámaras concéntricas situadas en el lado del fluido presurizado de alimentación.In figures 15 to 18 it is represented so schematic the operation process of an exchanger multi-stage split chamber pressure, with seven cameras concentric located on the pressurized fluid side of feeding.

En la figura 15 aparece la primera de las líneas comenzando a llenarse y la segunda comenzando a vaciarse. El manómetro a la entrada del fluido presurizado registra una presión elevada del mismo, por lo que se cierra la válvula que alimenta a las cámaras concéntricas y por tanto sólo entra fluido presurizado al cilindro central. El sistema de válvulas englobado en el cajón gris de la figura permite el paso de fluido presurizado a la primera línea e impide su paso a la segunda línea. Igualmente, dicho sistema permite la evacuación de dicho fluido, ya despresurizado, desde la segunda línea. Por otro lado, el sistema de válvulas que aparece en la figura en la segunda línea, al tener cerrada la válvula que alimenta a las cámaras concéntricas, permite la evacuación del fluido del cilindro central pero no del resto de cilindros. El fluido contenido en el resto de cilindros sale por tanto por la conducción que lo lleva al depósito auxiliar.Figure 15 shows the first of the lines beginning to fill and the second beginning to empty. He pressure gauge at the inlet of the pressurized fluid registers a pressure raised from it, so that the valve that feeds the concentric chambers and therefore only pressurized fluid enters to the central cylinder. The valve system included in the drawer gray of the figure allows the passage of pressurized fluid to the first line and prevents its passage to the second line. Likewise said system allows the evacuation of said fluid, already depressurized, from the second line. On the other hand, the valve system that appears in the figure on the second line, when the valve that feeds the concentric chambers, allows the evacuation of the fluid from the central cylinder but not from the rest of cylinders The fluid contained in the rest of the cylinders comes out so much for the conduction that takes it to the auxiliary deposit.

Así pues, el sistema evoluciona subiendo el fluido de la primera línea y bajando el de la segunda línea. Además, el depósito auxiliar va alimentando a los cilindros concéntricos de la primera línea, ya que se encuentran abiertas las válvulas que le dan acceso a cada uno de ellos. El nivel en el depósito auxiliar no baja, pues a su vez se está alimentando del fluido despresurizado de los cilindros concéntricos de la segunda línea. Es por ello que podría hasta suprimirse y convertirse en un rebosadero.Thus, the system evolves by raising the fluid of the first line and lowering that of the second line. In addition, the auxiliary tank is feeding the cylinders concentric of the first line, since the valves that give access to each of them. The level in the auxiliary tank does not come down, because in turn it is feeding the depressurized fluid from the concentric cylinders of the second line. That is why it could even be suppressed and become a overflow.

En un cierto momento del recorrido, las líneas han evolucionado hasta medio camino tal como se representa en la figura 16. En dicho momento, el manómetro detecta una caída de la presión del fluido presurizado de alimentación, y es por ello que el sistema de control inmediatamente calcula en función de dicha caída cuántas cámaras deben entrar en funcionamiento, para mantener lo más constante posible la presión transmitida al fluido a presurizar. En el supuesto que se presenta, el sistema de control activaría cuatro de los cilindros concéntricos, tal como se muestra en la figura 17. Evidentemente, al encontrarse los cilindros concéntricos llenos de fluido despresurizado proveniente del depósito auxiliar, estos se presurizan automáticamente con la sola apertura y cierre de las válvulas correspondientes, no perdiendo por tanto el fluido energía mientras llena los cilindros concéntricos si hubieran estado vacíos.At some point along the route, the lines they have evolved halfway as represented in the Figure 16. At that time, the pressure gauge detects a drop in the pressurized feed fluid pressure, and that is why the control system immediately calculates based on said fall how many cameras should go into operation, to keep it as constant as possible the pressure transmitted to the fluid at pressurize. In the case presented, the control system would activate four of the concentric cylinders, as shown in figure 17. Obviously, when the cylinders meet concentric filled with depressurized fluid from the auxiliary tank, these are automatically pressurized with the single opening and closing of the corresponding valves, not losing by Both the fluid energy while filling the concentric cylinders If they had been empty.

A partir de este momento, como los cilindros concéntricos de la segunda línea se siguen descargando al depósito auxiliar y éste solo alimenta a los restantes de la primera línea, el depósito comienza a llenarse y por tanto a rebosar por el aliviadero, descargando el fluido al desagüe correspondiente, tal como se muestra en la figura 18, en la que se han supuesto ya las líneas llegando al final de su recorrido.As of this moment, like the cylinders concentric of the second line are still unloaded to the tank auxiliary and this one only feeds the rest of the first line, the deposit begins to fill and therefore to overflow with the spillway, discharging the fluid to the corresponding drain, such as shown in figure 18, in which the lines reaching the end of its route.

Una vez al final del recorrido, se debe comenzar la descarga de la primera línea y la carga de la segunda línea, siguiendo un proceso análogo al aquí mostrado.Once at the end of the tour, you must start downloading the first line and loading the second line, following a process analogous to the one shown here.

El proceso se repite indefinidamente.The process is repeated indefinitely.

Aplicaciones industriales de la invenciónIndustrial applications of the invention

Obviamente el campo de aplicaciones industriales que se abre para esta invención incluye en primer lugar todo el abanico de aplicaciones industriales descrito en el documento de solicitud de patente nº P200601694/6. Pero además, con estas nuevas disposiciones, la viabilidad de utilizar estos sistemas frente a los convencionales sistemas de bombeo será aún mayor en muchos casos.Obviously the field of industrial applications that opens for this invention first includes all the range of industrial applications described in the document Patent application No. P200601694 / 6. But also, with these new provisions, the feasibility of using these systems against Conventional pumping systems will be even greater in many cases.

Claims (5)

1. El intercambiador de presión de cámaras desdobladas multietapa, caracterizado porque en el mismo se aprovecha la energía disponible en un flujo continuo de un fluido (fluido presurizado) para transmitirla a otro fluido diferente de tal forma que las cámaras del fluido cuya presión se cede se desdoblan en varias, que se utilizan o no dependiendo de la presión disponible del fluido, mediante un sistema de válvulas controladas electrónicamente ó por ordenador, consiguiendo transmitir así una presión lo más homogénea posible al fluido a presurizar.1. The multistage split chamber pressure exchanger, characterized in that it uses the available energy in a continuous flow of a fluid (pressurized fluid) to transmit it to a different fluid in such a way that the chambers of the fluid whose pressure is transferred they are divided into several, which are used or not depending on the available pressure of the fluid, by means of a system of electronically controlled or computer controlled valves, thus managing to transmit a pressure as homogeneous as possible to the fluid to be pressurized. 2. El intercambiador de presión de cámaras desdobladas multietapa, según reivindicación 1, caracterizado porque en el mismo las cámaras que se desdoblan sean las del fluido a presurizar, consiguiendo así presurizarlo a diferentes presiones en función de las necesidades en cada momento.2. The multistage split chamber pressure exchanger, according to claim 1, characterized in that in it the cameras that unfold are those of the fluid to be pressurized, thus being able to pressurize it at different pressures according to the needs at each moment. 3. El intercambiador de presión de cámaras desdobladas multietapa, según reivindicación 1, caracterizado por disponer de una sola línea, simplificando la electrónica de control del sistema.3. The multistage split chamber pressure exchanger according to claim 1, characterized by having a single line, simplifying the system control electronics. 4. El intercambiador de presión de cámaras desdobladas multietapa, según reivindicaciones anteriores, caracterizado por disponer de un depósito auxiliar ó de un rebosadero en los intercambiadores de presión de cámaras desdobladas multietapa, para conseguir el llenado de todas las cámaras en continuo lo que permite abrir a medio recorrido cámaras auxiliares si varia la presión de alimentación, aprovechando al máximo la energía del fluido presurizado.4. The multistage split chamber pressure exchanger, according to previous claims, characterized by having an auxiliary tank or an overflow in the pressure switches of multistage split chambers, to achieve the filling of all the chambers in continuous which allows to open Halfway through auxiliary chambers if the supply pressure varies, making the most of the pressurized fluid energy. 5. El intercambiador de presión de cámaras desdobladas multietapa, según reivindicaciones anteriores, caracterizado por estar complementado con un bombeo auxiliar y un variador de velocidad, para conseguir mantener la presión del fluido a presurizar totalmente constante, gobernándolo todo desde el sistema electrónico de control. Si el fluido presurizado proviene de un bombeo, se puede colocar el variador de velocidad en dicho bombeo.5. The multistage split chamber pressure exchanger, according to previous claims, characterized in that it is complemented by an auxiliary pump and a speed variator, in order to keep the pressure of the fluid to be pressurized completely constant, governing everything from the electronic control system. If the pressurized fluid comes from a pump, the variable speed drive can be placed in the pump.
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