ES2323479T3 - Intercambiador de presion. - Google Patents
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Abstract
Una máquina intercambiadora de presión, que incluye: una pluralidad de tuberías (3a, 3b) de intercambio montadas sobre una pieza (12-14) no rotativa de la máquina; caracterizada porque dicha máquina intercambiadora de presión además incluye: un elemento o elementos (9) de válvula rotativa para dirigir flujo hacia y desde ambos extremos de las tuberías de intercambio; un recipiente (1) a presión que rodea a las tuberías (3a, 3b) de intercambio y que incluye compartimentos primero y segundo y conexiones de flujo de entrada (7, 10) y de salida (11,15), en el cual el elemento o elementos (9) de válvula permiten el paso de flujos de alta y de baja presión alrededor de la cara exterior de las tuberías (3a, 3b) de intercambio o hacia los compartimentos a través de las tuberías (3a, 3b) de intercambio.
Description
Intercambiador de presión.
El presente invento se refiere a una máquina
intercambiadora de presión. Las realizaciones preferentes explicadas
más adelante utilizan tuberías de intercambio fijas y un elemento de
válvula rotativa.
A los intercambiadores de presión de este tipo
se les llama a veces "intercambiadores de trabajo de flujo" o
"dispositivos isobáricos" y son máquinas para intercambiar
energía de presión desde un sistema fluido que fluye a una presión
relativamente alta a un sistema fluido que fluye a una presión
relativamente baja. El término fluido, tal como se usa en este
documento, incluye gases, líquidos y mezclas bombeables de líquidos
y sólidos.
En procesos en los que se hace que un fluido
fluya a presión, sólo una cantidad relativamente pequeña del aporte
total de energía se consume en la presurización del fluido,
consumiéndose la mayor parte de la energía en mantener el fluido en
flujo a presión. Por esta razón, el funcionamiento en flujo continuo
requiere un consumo de energía mucho mayor que la presurización sin
flujo. En resumen, la energía necesaria para mantener el flujo a
presión es proporcional al caudal másico multiplicado por el aumento
de presión.
En algunos procesos industriales son necesarias
presiones elevadas en ciertas partes del funcionamiento para
conseguir los resultados deseados, después de lo cual se
despresuriza el fluido presurizado. En otros procesos, algunos
fluidos utilizados en el proceso están disponibles a altas presiones
y otros a bajas presiones, y es deseable intercambiar energía de
presión entre estos dos fluidos. Por consiguiente, en algunas
aplicaciones, se puede conseguir gran disminución del coste si se
puede producir de forma eficiente el intercambio de presión entre
dos
fluidos.
fluidos.
A modo de ilustración, existen procesos
industriales en los que se utiliza un catalizador a alta presión
para hacer que se produzca una reacción química en un fluido y, una
vez que la reacción ha tenido lugar, ya no es necesario que el
fluido esté a alta presión, sino que se necesita un suministro nuevo
de fluido a alta presión. En un proceso de este tipo se puede
utilizar una máquina intercambiadora de presión para transferir la
presión del fluido a alta presión que ha sufrido la reacción química
al nuevo suministro de fluido, disminuyendo de esta manera el coste
del proceso, siendo necesario suministrar menos energía de
bombeo.
Otro ejemplo en el que encuentra aplicación una
máquina intercambiadora de presión es en la purificación de
solución salina utilizando el proceso de membrana por ósmosis
inversa. En este proceso, una corriente de solución salina de
entrada se bombea a alta presión de forma continua y se suministra a
un grupo de membranas. La corriente de solución salina de entrada
es dividida de forma continua por el grupo de membranas en una
solución super salina (salmuera), la cual sigue estando a una
presión relativamente alta, y una corriente de agua purificada a
presión relativamente baja. Aunque la corriente de salmuera a alta
presión ya no es útil como fluido en este proceso, la energía de
presión de flujo que contiene tiene un gran valor. Se emplea una
máquina intercambiadora de presión para recuperar la energía de
presión de flujo de la corriente de salmuera y transferirla a una
corriente de solución salina de entrada. Después de la transferencia
de la energía de presión desde la corriente de salmuera, dicha
salmuera a baja presión es expulsada por la corriente de solución
salina de entrada a baja presión. De esta manera, el uso de la
máquina intercambiadora de presión reduce la cantidad de energía de
bombeo necesaria para presurizar la corriente de solución salina de
entrada. Por consiguiente, son bien conocidas en la técnica máquinas
intercambiadoras de presión de diferentes
diseños.
diseños.
El documento
US-A-4.887.942, modificado por el
documento US-A-6.537.035, explica
una máquina intercambiadora de presión para transferir energía de
presión desde un flujo líquido de un sistema líquido a un flujo
líquido de otro sistema líquido. Esta máquina intercambiadora de
presión comprende una carcasa con una tubería de entrada y otra de
salida para cada flujo líquido, y un rotor cilíndrico situado dentro
de la carcasa y diseñado para que gire alrededor de su eje
longitudinal. El rotor cilíndrico está provisto de varios canales o
taladros que se extienden paralelos al eje longitudinal y que
tienen una abertura en cada extremo. Se puede insertar un pistón o
pistón libre en el interior de cada taladro para separar los
sistemas líquidos. El rotor cilíndrico puede ser impulsado por un
eje giratorio o por fuerzas impartidas por el flujo fluido. Dado que
múltiples canales o taladros están alineados en todo momento con
las tuberías de entrada y de salida de ambos sistemas líquidos, el
flujo en ambos sistemas líquidos es esencialmente continuo y suave.
Se puede conseguir gran velocidad de giro y por consiguiente gran
velocidad de ciclo, debido a la naturaleza del dispositivo, con una
única parte móvil rotativa, lo cual a su vez reduce de forma
inversa el volumen de los canales o taladros del rotor, dando como
resultado una máquina compacta y económica.
Los documentos
US-A-3.489.159,
US-A-5.306.428,
US-A-5.797.429 y
WO-2004/111.509 describen todos ellos un sistema
alternativo para una máquina intercambiadora de presión que utiliza
uno o más recipientes intercambiadores fijos, con diferentes
sistemas de válvulas en cada extremo de dicho recipiente o
recipientes. Estas máquinas tienen la ventaja de que no hay un
límite claro para el aumento de su tamaño y, con el dispositivo del
documento
WO-2004/111.509, se pueden minimizar las fugas entre las corrientes de alta y de baja presión. Se puede insertar un pistón en el interior de cada recipiente intercambiador para separar los sistemas líquidos. El documento
US-A-5.306.428 explica una máquina intercambiadora de presión de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
WO-2004/111.509, se pueden minimizar las fugas entre las corrientes de alta y de baja presión. Se puede insertar un pistón en el interior de cada recipiente intercambiador para separar los sistemas líquidos. El documento
US-A-5.306.428 explica una máquina intercambiadora de presión de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
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Las desventajas de las máquinas intercambiadoras
de presión basadas en el documento
US-A-4.887.942 pueden incluir:
que para grandes caudales es necesario aumentar
el tamaño del rotor cilíndrico, y existen limitaciones en la
cantidad en que se puede aumentar el tamaño de un rotor de este tipo
ya que las fuerzas centrífugas intentarán romper el rotor, problema
similar al que se encuentra al aumentar el tamaño y las velocidades
de los volantes de inercia;
que son necesarias separaciones muy pequeñas
entre los extremos del rotor cilíndrico y las tuberías de entrada y
de salida para mantener bajos índices de fugas entre los sistemas
fluidos de alta y de baja presión, provocando tales fugas una
disminución de la eficiencia y siendo dichas pequeñas separaciones
difíciles de mantener;
que cuando se hace funcionar a velocidades de
giro relativamente grandes, puede no ser práctico utilizar un eje
secundario para controlar el giro del rotor, debiendo hacerlo
mediante fuerzas no lineales impartidas por el flujo fluido, las
cuales pueden reducir el rango de flujo en el cual puede funcionar
de forma eficiente un dispositivo dado; y
que cuando se hace funcionar a velocidades de
giro relativamente altas, puede no ser práctico utilizar un pistón
dentro de los canales del rotor, reduciendo de esta manera la
eficiencia al aumentar el mezclado entre las dos corrientes
fluidas.
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Las desventajas de las máquinas intercambiadoras
de presión basadas en el documento
US-A-3.489.159 pueden incluir:
que el flujo en ambos sistemas fluidos no es
esencialmente continuo y suave a menos que se utilice un gran
número de recipientes intercambiadores;
que estos dispositivos están normalmente
limitados a velocidades de ciclo bajas debido a la naturaleza lineal
o independiente de las válvulas, necesitando por lo tanto
recipientes intercambiadores de volumen relativamente grande, lo
cual aumenta el coste y el tamaño; y
que debido a las múltiples piezas móviles, estos
dispositivos tienden a ser más complejos y más caros de fabricar
que los dispositivos basados en el documento
US-A-4.887.942.
\vskip1.000000\baselineskip
El presente invento pretende proporcionar un
intercambiador de presión mejorado.
De acuerdo con un aspecto del presente invento,
se proporciona una máquina intercambiadora de presión para
intercambiar presión desde una corriente fluida a presión
relativamente alta a una segunda corriente fluida a presión
relativamente baja, incluyendo dicha máquina:
un elemento de válvula rotativa para dirigir y
aislar los flujos;
tuberías de intercambio primera y segunda
independientes del elemento de válvula rotativa; y
un recipiente a presión diseñado para
proporcionar compartimentos primero y segundo para conectar
hidráulicamente los flujos de alta o de baja presión al elemento de
válvula.
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Ventajosamente, se proporciona un único elemento
de válvula. El hecho de que se proporcione un único elemento de
válvula reduce la complejidad del intercambiador al mismo tiempo que
mejora la operatividad del mismo.
En la realización preferente, el elemento de
válvula incluye válvulas primera y segunda situadas sobre un eje
giratorio secundario común. Esto tiene la ventaja de que las fuerzas
hidráulicas axiales están substancialmente equilibradas y las dos
válvulas funcionan de forma substancialmente sincronizada.
Ventajosamente, la máquina incluye tuberías de
intercambio fijas que no forman parte de un componente giratorio.
Esto tiene la ventaja de que se puede aumentar el tamaño de la
máquina para admitir flujos muy grandes.
Ventajosamente, en la realización preferente la
máquina está provista de una pluralidad de tuberías de intercambio.
Esto permite que dicha máquina proporcione flujo substancialmente
continuo y suave en ambos sistemas fluidos.
Preferiblemente, el intercambiador está provisto
de superficies de sellado situadas sobre la pieza de válvula
rotativa o contiguas a ella, con el fin de reducir las fugas entre
los diferentes sistemas fluidos de la máquina. Dichas superficies
podrían también actuar como cojinetes hidrodinámicos para el apoyo
radial de la pieza de válvula rotativa.
El intercambiador puede estar provisto de uno o
más pistones situados dentro de cada tubería de intercambio para
reducir el mezclado entre los diferentes sistemas fluidos.
Las realizaciones preferentes pueden
proporcionar una máquina intercambiadora de presión cuyo tamaño se
puede aumentar para admitir un flujo muy grande; pueden
proporcionar flujo substancialmente continuo y suave en ambos
sistemas fluidos; pueden utilizar un único elemento de válvula
rotativa para conmutar los flujos hacia las tuberías de intercambio
con el fin de reducir la complejidad y las fugas entre los dos
sistemas fluidos; pueden tener una velocidad de giro relativamente
grande del elemento de válvula para reducir los requisitos de
volumen de las tuberías de intercambio; pueden tener un eje
giratorio secundario situado sobre el elemento de válvula para
permitir un amplio rango de flujo en el cual la máquina puede
funcionar de forma eficiente; pueden tener fuerzas hidráulicas
sobre el elemento de válvula substancialmente equilibradas para
reducir los requisitos de los cojinetes; pueden tener fugas mínimas
entre los sistemas fluidos de alta y de baja presión; y pueden
permitir el uso opcional de un pistón o pistones dentro de las
tuberías de intercambio para reducir el mezclado entre los
diferentes sistemas fluidos; al mismo tiempo que garantizan la
fiabilidad, eficiencia, economía y mantenibilidad de la
máquina.
De acuerdo con otro aspecto del presente
invento, se proporciona un método para intercambiar presión entre
diferentes flujos fluidos, que incluye los pasos de proporcionar una
máquina intercambiadora de presión que incluye una pluralidad de
tuberías de intercambio montadas sobre una pieza no rotativa de la
máquina; un elemento o elementos de válvula rotativa; y un
recipiente a presión que rodea a las tuberías de intercambio y que
incluye compartimentos primero y segundo y conexiones de flujo de
entrada y de salida; permitir el paso de flujos de alta o de baja
presión hacia o desde los compartimentos a través de las tuberías de
intercambio por medio del elemento o elementos de válvula; y
ajustar los flujos fluidos para ajustar el intercambio de presión
llevado a cabo por la máquina al girar el elemento o los elementos
de válvula mientras se mantienen quietas las tuberías de
intercambio.
Se describen más adelante las realizaciones del
presente invento, sólo a modo de ejemplo, haciendo referencia a los
dibujos adjuntos, en los cuales:
La figura 1 es una vista de sección transversal
de forma simplificada de una realización del intercambiador;
La figura 2 es una vista de sección transversal
del recipiente a presión del intercambiador de la figura 1;
La figura 2a es una vista en perspectiva del
recipiente a presión de la figura 2;
La figura 3 es una vista en sección transversal
según la línea A-A de la figura 1;
La figura 4 es una vista en sección transversal
según la línea B-B de la figura 1;
La figura 5 es una vista en sección transversal
del elemento de válvula del intercambiador de la figura 1;
La figura 5a es una vista en perspectiva del
elemento de válvula de la figura 5;
La figura 6 es una vista seccionada en
perspectiva de la figura 1;
La figura 7 es una vista en sección transversal
de un elemento de válvula de una realización preferente;
La figura 7a es una vista en sección transversal
a través del centro de uno de los elementos de válvula de la figura
7;
La figura 7b es una vista en perspectiva del
elemento de válvula de la figura 7;
La figura 8 es una vista en sección transversal
de una realización preferente equivalente a través de la línea
A-A de la figura 1;
La figura 9 es una vista en sección transversal
de una realización preferente equivalente a través de la línea
B-B de la figura 1; y
La figura 10 es una sección en perspectiva de
una realización preferente de la máquina.
Haciendo referencia en primer lugar a la figura
1, se muestra de forma general una realización simplificada de la
máquina intercambiadora de presión de acuerdo con el presente
invento.
Un recipiente 1 a presión está provisto de un
primer orificio 10 que actúa como una entrada de alta presión de
una primera corriente ("Entrada HP1") y un segundo orificio 11
que actúa como una salida de alta presión ("Salida HP2"). El
recipiente 1 a presión, que se muestra con mayor detalle en las
figuras 2 y 2a, incluye tres placas 12-14 de
separación unidas al mismo. Las placas 12 y 13 de separación están
situadas cerca de cualquiera de los extremos del recipiente 1, y la
placa 14 está situada cerca de su centro.
Las tres placas 12-14 de
separación del recipiente 1 a presión están taladradas en
substancialmente la misma configuración que la que se muestra en la
figura 3, la cual muestra la sección A-A de la
figura 1. La figura 3 muestra también las dos tuberías 3a y 3b de
intercambio, las cuales están situadas alrededor del anillo
exterior de las placas de separación.
Haciendo de nuevo referencia a la figura 1, se
proporcionan pistones 4a y 4b de las tuberías dentro de las
tuberías 3a y 3b de intercambio, respectivamente, para reducir el
mezclado entre las dos corrientes fluidas.
Instalados de forma estanca en cada extremo de
las tuberías 3a y 3b de intercambio y sobre la cara exterior de las
placas 12 y 13 de separación están distribuidores 5 y 6 de flujo,
los cuales canalizan de forma individual el flujo de cada tubería
3a y 3b de intercambio en dirección radial hacia el centro de la
máquina. El distribuidor 5 de flujo se ilustra con mayor detalle en
la figura 4, la cual muestra la sección B-B de la
figura 1. Los distribuidores 5, 6 de flujo producen el efecto neto
de que exista una tubería hacia/desde el extremo de cada tubería 3a
y 3b de intercambio desde/hacia aproximadamente el diámetro del
elemento 9 de válvula, como se explica más adelante con mayor
detalle.
El fondo del recipiente 1 a presión está cerrado
herméticamente por la placa 8 de sellado inferior, la cual también
incorpora un orificio 15 para la salida de corriente de baja presión
de la primera corriente ("Salida LP1"). La placa 8 de sellado
inferior está fijada y sellada herméticamente al recipiente 1 a
presión.
El elemento 9 de válvula rotativa está situado
en el centro de la máquina, es decir, a lo largo de su eje
longitudinal. Haciendo referencia a las figuras 5 y 5a, el elemento
9 de válvula incluye una placa 19 central, la cual se utiliza para
separar las corrientes "Entrada HP1" y "Salida HP2" de
alta presión, e incorpora una junta en su perímetro exterior, la
cual forma un sello hermético de forma giratoria con el diámetro
interior de la placa 14 de separación. Debería observarse que
durante el funcionamiento normal la diferencia de presión entre las
dos corrientes de alta presión es sólo la caída de presión en la
zona de alta presión de la máquina, de manera que esta junta tiene
que soportar un diferencial de presión relativamente bajo.
En cada extremo del elemento 9 de válvula están
válvulas 20, todas ellas de diseño similar y que incluye cada una
dos placas circulares con cortes circulares parciales con la forma
mostrada en la figura 5a, y con una junta axial con forma de
mariposa entre las placas como se muestra en la figura 4. Las
válvulas 20 garantizan que según va girando el elemento 9 las
tuberías 3a y 3b de intercambio están o bien ambas aisladas, o que
una está expuesta a alta presión mientras la otra está expuesta a
baja presión. Los perímetros exteriores de los elementos 20 de
válvula están provistos de juntas similares a los anillos de
desgaste utilizados en ventiladores de bomba centrífuga.
Como se puede ver mejor en la figura 1, la parte
superior del recipiente 1 a presión está cerrada herméticamente con
una unidad o placa 7 de sellado superior, la cual también incorpora
un orificio 16 para la entrada de corriente de baja presión de la
segunda corriente ("Entrada LP2"). En la unidad 7 se
proporciona también una junta estanca y un cojinete 18 de empuje
para el eje del elemento 9 de válvula, así como medios para efectuar
el giro del elemento 9 de válvula, tales como un acoplamiento a un
motor eléctrico. La placa 7 de sellado superior está fijada y
sellada herméticamente al recipiente 1 a presión.
La figura 6 muestra un dibujo en sección en
perspectiva de la realización simplificada del intercambiador
mostrado en la figura 1, que sirve para ilustrar mejor las
características explicadas anteriormente.
Durante el funcionamiento, la corriente fluida
"Entrada HP1" se introduce en la máquina a alta presión a
través del orificio 10 y fluye alrededor de la cara exterior de la
tubería 3b de intercambio hacia el centro de la máquina. La
corriente fluye entonces hacia abajo hasta la válvula, donde a
continuación pasa a través de los orificios abiertos del elemento 9
de válvula y entra en el distribuidor 6 de flujo. La corriente entra
posteriormente en el interior de la tubería 3a de intercambio y
sube por ella, provocando el desplazamiento hacia arriba del pistón
4a de la tubería, produciendo la presurización y el flujo del
segundo fluido por encima del pistón 4a de tubería.
A continuación, el segundo fluido fluye al
interior del distribuidor 5 de flujo superior, al interior del
elemento 9 de válvula, y posteriormente hacia abajo y finalmente
alrededor de la cara exterior de la tubería 3a de intercambio y
sale a través del orificio 11 de alta presión, donde sale como
"Salida HP2". De esta manera, el flujo y la presión de
"Entrada HP1" se han transferido a "Salida HP2".
Al mismo tiempo que está teniendo lugar lo
anterior, la corriente "Entrada LP2" se introduce en la máquina
a baja presión a través del orificio 16. Esta corriente fluye al
interior del elemento 9 de válvula y a continuación al interior del
distribuidor 5 de flujo. Desde el distribuidor 5 de flujo fluye al
interior de la tubería 3b de intercambio y desciende por ella,
provocando el desplazamiento hacia abajo del pistón 4b de la tubería
y produciendo flujo del primer fluido situado por debajo del pistón
4b de la tubería, el cual fluye entonces al interior del
distribuidor 6 de flujo inferior, al interior del elemento 9 de
válvula, y sale posteriormente fuera de la placa 8 de sellado
inferior por el orificio 15 para "Salida LP1". De esta forma el
flujo y la presión de "Entrada LP2" se han transferido a
"Salida LP1" a baja presión.
Según va girando el elemento 9 de válvula,
primero ambas tuberías 3a y 3b de intercambio están aisladas en
ambos extremos, por la válvula 20 respectiva. Después del giro
adicional de la válvula 20, las tuberías 3a y 3b de intercambio se
abren de nuevo al flujo, pero la tubería 3a de intercambio funciona
a baja presión, y la tubería 3b de intercambio funciona a alta
presión, en ambos casos con el flujo en direcciones opuestas. De
esta manera, mediante giro continuo, la presión y el flujo de la
corriente "Entrada HP1" es intermitente, pero se transfiere a
la corriente "Salida HP2".
Durante el funcionamiento, se ajustaría la
presión de la corriente "Entrada LP2" para garantizar, lo mejor
posible, que efectivamente toda la corriente "Salida LP1" se
desplaza desde las tuberías 3 de intercambio, golpeando los
pistones 4 de las tuberías el distribuidor 6 de flujo. Además, se
ajustaría la velocidad de giro del elemento 9 de válvula para
garantizar, lo mejor posible, que los pistones 4 de las tuberías no
golpean el distribuidor 6 de flujo antes del cierre, aislamiento e
inversión del flujo.
Se debería resaltar que el empuje axial sobre el
elemento 9 de válvula es pequeño, siempre que las caídas de presión
en los flujos de alta y baja presión sean pequeñas. Así, el cojinete
18 no tiene que ofrecer resistencia a una gran cantidad de
empuje.
La realización simplificada descrita
anteriormente proporciona un diseño factible, y sirve para explicar
la base del invento. Sin embargo, es preferible, además de las
características de las realizaciones simplificadas descritas
anteriormente, incluir una o más de las siguientes características,
las cuales pueden dar como resultado un funcionamiento más suave y
una máquina mejor equilibrada.
La realización simplificada descrita
anteriormente incorpora válvulas 20 que tienen un segmento de alta
presión en un lado y un segmento de baja presión que opone
resistencia a él, lo cual produce fuerzas radiales significativas
sobre las válvulas 20. Para reducir dichas fuerzas radiales, las
realizaciones preferentes incorporarían dos segmentos de alta
presión de igual tamaño opuestos entre sí, intercalados entre dos
segmentos de baja presión de igual tamaño opuestos entre sí, como
se muestra para el elemento 9' de válvula modificado en las figuras
7, 7a y 7b.
La realización simplificada descrita
anteriormente incluye dos tuberías 3 de intercambio, lo cual hace
que ambos flujos de alta y de baja presión estén restringidos
durante parte del giro del elemento 9 de válvula. Las realizaciones
preferentes tendrían más de dos tuberías 3 de intercambio, de tal
forma que ni el flujo de alta presión ni el de baja presión estén
restringidos según va girando el elemento 9 de válvula.
Cuando se utilizan los dos segmentos opuestos de
alta y de baja presión en las válvulas 20 antes mencionadas, el
número preferido de tuberías 3 de intercambio es quince, ya que este
número hace que las tuberías 3 de intercambio se cierren y se abran
en instantes diferentes, para dar como resultado un funcionamiento
más suave, tal como se muestra en las figuras 7 a 10. En estas
figuras se han usado los mismos números de referencia para denotar
a los componentes equivalentes a la realización mostrada en las
figuras 1 a 6, añadiendo el sufijo adecuado en el caso de que un
componente se haya modificado para dar cabida a quince tuberías de
intercambio.
Se debe entender que las explicaciones incluidas
en este documento no están limitadas a las ilustraciones o a las
realizaciones preferentes descritas, las cuales se considera que
ilustran los mejores modos de llevar a cabo estas explicaciones, y
las cuales son susceptibles de modificación en su forma, tamaño,
disposición de piezas y detalles de funcionamiento.
Lo siguiente son ejemplos de tales
modificaciones que se podrían hacer a la realización preferente.
Se podría invertir la conexión de orificios de
alta y de baja presión para cada corriente de flujo, de tal manera
que las corrientes "Entrada HP1", "Salida LP1", "HP2 de
entrada" y "LP2 de salida" estuvieran conectadas a los
orificios 15, 10, 16 y 11, respectivamente.
Se podrían eliminar los pistones 4 de las
tuberías, lo cual produciría más mezclado entre las dos corrientes
fluidas, pero tendría implicaciones de menor mantenimiento y menos
ruido.
En la realización preferente se muestran los
pistones 4 de las tuberías como cilindros sólidos. Dependiendo del
diseño de tuberías y del equipo externo a la máquina, podrían
producirse golpes de ariete y/o presión diferencial excesiva a
través de los pistones 4 de las tuberías cuando los citados pistones
4 alcanzan el final de su carrera. Para reducir este efecto, los
pistones 4 de las tuberías pueden tener construidos en ellos
orificios o un dispositivo de alivio para aliviar las presiones
trans-pistón o se pueden diseñar para que se
introduzcan en un área en el extremo de su carrera, lo cual permita
cortocircuitar el fluido por el exterior de los pistones 4 de las
tuberías.
En las realizaciones preferentes se muestra que
las tuberías 3 de intercambio son circulares, pero su sección
transversal puede tener otras formas, tales como forma de óvalo o
forma de porción de tarta.
La realización preferente muestra que las
tuberías 3 de intercambio están todas situadas sobre el mismo radio
medido desde el centro de la máquina pero esto no es necesario y se
puede conseguir una máquina más compacta situando tuberías 3 de
intercambio sobre diferentes radios medidos desde el centro de la
máquina.
Las realizaciones preferentes muestran que el
elemento 9 de válvula consiste en dos válvulas 20 montadas sobre un
eje común. Se podría conseguir el mismo efecto eliminando el eje
común y haciendo que cada válvula sea un elemento de válvula
independiente con su propio eje que sobresale de la máquina con
motores giratorios externos independientes pero sincronizados.
Claims (5)
1. Una máquina intercambiadora de presión, que
incluye:
- una pluralidad de tuberías (3a, 3b) de intercambio montadas sobre una pieza (12-14) no rotativa de la máquina; caracterizada porque dicha máquina intercambiadora de presión además incluye:
- un elemento o elementos (9) de válvula rotativa para dirigir flujo hacia y desde ambos extremos de las tuberías de intercambio;
- un recipiente (1) a presión que rodea a las tuberías (3a, 3b) de intercambio y que incluye compartimentos primero y segundo y conexiones de flujo de entrada (7, 10) y de salida (11,15), en el cual el elemento o elementos (9) de válvula permiten el paso de flujos de alta y de baja presión alrededor de la cara exterior de las tuberías (3a, 3b) de intercambio o hacia los compartimentos a través de las tuberías (3a, 3b) de intercambio.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Un intercambiador de presión de acuerdo con
la reivindicación 1, en el cual se proporcionan dos válvulas (20)
para abrir y cerrar el acceso a las tuberías (3a, 3b) de
intercambio, en el cual la primera de dichas válvulas (20) se puede
accionar para dirigir el flujo hacia o desde un primer extremo de
las tuberías (3a, 3b) de intercambio y la segunda de dichas válvulas
(20) se puede accionar para dirigir el flujo hacia o desde un
segundo extremo de las tuberías (3a, 3b) de intercambio, en el cual
cada válvula (20) está provista de una o más aberturas internas y un
número igual de aberturas externas que conectan de forma alternativa
con extremos respectivos de dichas tuberías (3a, 3b) del
intercambiador.
3. Un intercambiador de presión de acuerdo con
la reivindicación 2, en el cual las dos válvulas (20) de dicha
reivindicación 2 están montadas sobre un eje común.
4. Un intercambiador de presión de acuerdo con
la reivindicación 2, en el cual cada una de las dos válvulas (20) de
dicha reivindicación 2 está montada sobre un eje diferente.
5. Un método para intercambiar presión entre
diferentes flujos fluidos, que incluye los pasos de:
proporcionar una máquina intercambiadora de
presión que incluye una pluralidad de tuberías (3a, 3b) de
intercambio montadas sobre una pieza (12-14) no
rotativa de la máquina; un elemento o elementos (9) de válvula
rotativa para dirigir el flujo hacia y desde ambos extremos de las
tuberías (3a, 3b) de intercambio; y un recipiente (1) a presión que
rodea a las tuberías (3a, 3b) del intercambiador y que incluye
compartimentos primero y segundo y conexiones de flujo de entrada
(7, 10) y de salida (11, 15);
permitir con el elemento o elementos (9) de
válvula el paso de flujos a alta o baja presión situados alrededor
de la cara exterior de las tuberías (3a, 3b) de intercambio desde o
hacia los compartimentos a través de las tuberías (3a, 3b) de
intercambio; y
ajustar los flujos fluidos para ajustar el
intercambio de presión efectuado por la máquina girando el elemento
o elementos (9) de válvula mientras se mantienen las tuberías (3a,
3b) de intercambio substancialmente quietas.
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