流体流动转换器制造技术

一种用于将旋转转换为流体流动的设备，该设备包括：流体导管，该流体导管绕旋转轴线盘绕，该流体导管具有用于接纳具有第一密度的第一流体的第一入口和用于接纳具有第二密度的第二流体的第二入口以及用于输出第一流体的第一出口和用于输出第二流体的第二出口；马达，该马达联接至流体导管以使流体导管绕旋转轴线沿第一角度方向旋转，使得第一流体的第一流体部分和第二流体的第二流体部分被沿着流体导管朝向第一出口输送，同时被加压；流体返回装置，该流体返回装置将第二出口和第二入口流体流动连接，从而选择性地允许加压的第二流体从第二出口返回至第二入口，同时使加压的第二流体减压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流体流动转换器
本专利技术涉及用于将旋转转换成流体流动的设备和方法以及用于将流体流动转换成旋转的设备和方法。
技术介绍
长期以来已知使用依赖于交替地允许空气和水进入绕旋转轴线旋转的盘绕式管的装置来泵送水或压缩空气。这种装置具有较少的运动部件，并且被认为是相对简单且可靠的。例如，GB1427723公开了一种用于泵送流体的设备，该设备包括以一定的圈数绕筒状结构布置以便形成筒状形状盘管的具有恒定横截面的管。盘绕式管的一个端部连接至设备的中空轴，而盘绕式管的另一端部终止于筒状结构的周缘处并且向大气敞开。当筒状结构旋转时，水和空气被交替地允许进入至管的敞开端部并被输送至中空轴。WO2016/080902公开了能效更高的设备，其中，根据实施方式，一个盘绕式流体导管、即压力增大流体导管用于实现第一流体和第二流体的压力的逐渐增大，而一个盘绕式流体导管、即压力减小流体导管用于在实现压力的逐渐减小的同时将第一流体和第二流体返回。似乎仍然存在改进的空间。特别地，将期望提供一种用于将旋转转换成流体流动和/或将流体流动转换成旋转的更紧凑和/或更具成本效益的设备。
技术实现思路
鉴于以上内容，本专利技术的目的是实现旋转向流体流动的改进的转换和/或流体流动向旋转的改进的转换。因此，根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于将旋转转换为流体流动的设备，该设备包括：流体导管，该流体导管绕旋转轴线盘绕，该流体导管具有用于接纳具有第一密度的第一流体的第一入口和用于接纳具有不同于第一密度的第二密度的第二流体的第二入口以及用于输出第一流体的第一出口和用于输出第二流体的第二出口；马达，该马达联接至流体导管以使流体导管绕旋转轴线沿第一角度方向旋转，使得第一流体的第一流体部分和第二流体的第二流体部分被沿着流体导管朝向第一出口输送，同时被加压；以及流体返回装置，该流体返回装置将第二出口和第二入口流体流动连接，从而选择性地允许加压的第二流体从第二出口返回至第二入口，同时使加压的第二流体减压。流体是任何流动的物质。因此，流体例如包括气体、液体、以及例如悬浮在液体中以形成表现出流体特性的颗粒悬浮液的固体颗粒。应当理解，第一入口和第二入口可以设置为不同的单独的入口或者设置为共同入口。类似地，第一出口和第二出口可以设置为不同的单独的出口或者设置为共同出口。流体导管不一定必须是盘绕式管，而可以以许多其他方式构造，只要流体路径是盘绕的使得流体路径的投影形成螺旋即可。当具有不同密度的第一流体和第二流体两者均存在于盘绕式流体导管的内部时，盘绕式流体导管在静止且无压差时的平衡状态将是在第一流体和第二流体的组合质心位于盘绕式流体导管的旋转轴线正下方的情况。当盘绕式流体导管抵抗压头而旋转时，组合质心对应于盘绕式流体导管内部逐渐增加的压力而沿着盘绕式流体导管偏移。压力增大的盘绕式流体导管中的偏移的组合质心将在盘绕式流体导管上施加扭矩。比该质心偏移引起的扭矩更大的具有相反符号的扭矩将需要(通过电动马达)提供给压力增大的盘绕式流体导管以维持旋转。为了将第一流体从第一入口输送至第一出口、同时维持关于第二流体的闭合回路操作，本专利技术人已经认识到，将期望提供一种流体返回装置，该流体返回装置将第二出口和第二入口流体流动连接，并且构造成选择性地允许加压的第二流体返回至第二入口，同时使加压的第二流体减压。流体返回装置构造成选择性地允许加压的第二流体返回应当理解为是指流体返回装置构造成使加压的第二流体的返回优先于加压的第一流体的任何返回。例如，流体返回装置可以构造成将从流体导管在第二出口处传递至流体返回装置的加压的第二流体的体积比例保持在至少80％以上。有利地，流体返回装置可以构造成将该体积比例保持在90％以上。根据各种实施方式，流体返回装置可以包括具有致动器的压力减小装置，该压力减小装置构造成：接纳加压的第二流体；使加压的第二流体在致动器上做功，从而导致致动器的运动，由此使加压的第二流体减压；并且输出经减压的第二流体。流体返回装置可以包括流体返回导管，并且致动器可以布置成因与第二流体相互作用而相对于流体返回导管运动。压力减小装置可以是可以将压降转换为功的任何装置。适合的压力减小装置的示例包括涡轮、泵和活塞。上面提到的致动器可以是线性致动器、比如活塞，或者旋转致动器、比如轴。通过设置压力减小装置，在使加压的第二流体减压时释放的能量可以通过运用致动器的运动来使用。根据实施方式，转换装置可以联接至致动器并且构造成将致动器的运动转换为流体导管沿第一角度方向的旋转。转换装置可以机械地联接至流体导管，或者转换装置可以包括发电机，在该发电机中，上面提到的致动器联接至转子以使发电机产生电力，该电力可以用来帮助驱动流体导管绕旋转轴线沿第一旋转方向的旋转。在一些实施方式中，转换装置可以将致动器机械地联接至流体导管，以使得致动器的运动导致流体导管沿第一角度方向旋转。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于将旋转转换为流体流动的设备，该设备包括：流体导管，该流体导管绕旋转轴线盘绕，该流体导管具有用于接纳具有第一密度的第一流体的第一入口和用于接纳具有不同于第一密度的第二密度的第二流体的第二入口以及用于输出第一流体的第一出口和用于输出第二流体的第二出口，流体导管能够绕旋转轴线沿第一角度方向旋转，使得第一流体的第一流体部分和第二流体的第二流体部分被沿着流体导管朝向第一出口输送，同时被加压；以及流体返回装置，该流体返回装置将第二出口和第二入口流体流动连接，从而选择性地允许加压的第二流体从第二出口返回至第二入口，同时使加压的第二流体减压，其中，流体返回装置包括具有致动器的压力减小装置，该压力减小装置构造成：接纳加压的第二流体；使加压的第二流体在致动器上做功，从而导致致动器的运动，由此使加压的第二流体减压；并且输出经减压的第二流体，其中，设备还包括转换装置，该转换装置联接至致动器并且构造成将致动器的运动转换为流体导管沿第一角度方向的旋转。应当理解，本专利技术不同实施方式的以下描述和解释适用于本专利技术的所有方面。根据实施方式，第一流动控制装置可以布置成对流体通过第二出口在流体导管与流体返回装置之间的流动进行控制。借助于可以是第一可控阀的第一流动控制装置，第二流体可以仅在选定的时间段期间被通过第二出口从流体导管中送出。这可以提供对根据本专利技术的不同方面的设备的更高效的操作。第一流动控制装置可以是可控阀、比如可控止回阀。第一流动控制装置可以是可机械控制的或可电控的。应当指出，第一流动控制装置不是必须布置在第二出口处，而是可以布置在第二出口与第二入口之间的另一位置处，只要该第一流动控制装置是可控的以防止或允许流体流动通过第二出口即可。根据实施方式，第一流动控制装置可以是可电控的流动控制装置；并且设备还可以包括控制电路，该控制电路具有用于接收指示第二出口的角度位置的信号的输入端、以及至少第一输出端，第一输出端用于向流动控制装置提供第一控制信号，以仅在第二出口处于预定的第一角度范围内时才允许通过第二出口从流体导管至流体返本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将旋转转换为流体流动的设备(1；100)，所述设备包括：/n流体导管(3)，所述流体导管绕旋转轴线(5)盘绕，所述流体导管具有用于接纳具有第一密度的第一流体的第一入口(7；107)和用于接纳具有不同于所述第一密度的第二密度的第二流体的第二入口(9a-9b；107)以及用于输出第一流体的第一出口(11；111)和用于输出第二流体的第二出口(11；111)；/n马达(65)，所述马达联接至所述流体导管(3)以使所述流体导管绕所述旋转轴线(5)沿第一角度方向(67)旋转，使得第一流体的第一流体部分和第二流体的第二流体部分被沿着所述流体导管(3)朝向所述第一出口(11；111)输送，同时被加压；以及/n流体返回装置(19；119)，所述流体返回装置将所述第二出口(11；111)和所述第二入口(9a-9b；107)流体流动连接，从而选择性地允许加压的第二流体从所述第二出口(11；111)返回至所述第二入口(9a-9b；107)，同时使所述加压的第二流体减压。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180201 SE 1850116-31.一种用于将旋转转换为流体流动的设备(1；100)，所述设备包括：
流体导管(3)，所述流体导管绕旋转轴线(5)盘绕，所述流体导管具有用于接纳具有第一密度的第一流体的第一入口(7；107)和用于接纳具有不同于所述第一密度的第二密度的第二流体的第二入口(9a-9b；107)以及用于输出第一流体的第一出口(11；111)和用于输出第二流体的第二出口(11；111)；
马达(65)，所述马达联接至所述流体导管(3)以使所述流体导管绕所述旋转轴线(5)沿第一角度方向(67)旋转，使得第一流体的第一流体部分和第二流体的第二流体部分被沿着所述流体导管(3)朝向所述第一出口(11；111)输送，同时被加压；以及
流体返回装置(19；119)，所述流体返回装置将所述第二出口(11；111)和所述第二入口(9a-9b；107)流体流动连接，从而选择性地允许加压的第二流体从所述第二出口(11；111)返回至所述第二入口(9a-9b；107)，同时使所述加压的第二流体减压。


2.根据权利要求1所述的设备(1；100)，其中：
所述流体导管(3)还具有第三出口(13；113)，所述第三出口沿着所述流体导管布置在所述第二入口(9a-9b；107)与所述第二出口(11；111)之间，以用于输出第二流体；并且
所述流体返回装置(19；119)将所述第三出口(13；113)和所述第二入口(9a-9b；107)流体流动连接，以便选择性地允许加压的第二流体从所述第三出口(13；113)返回至所述第二入口(9a-9b；107)，同时使所述加压的第二流体减压。


3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述流体返回装置包括具有致动器的压力减小装置，所述压力减小装置构造成：
接纳所述加压的第二流体；
使所述加压的第二流体在所述致动器上做功，从而导致所述致动器的运动，由此使所述加压的第二流体被减压；并且
输出经减压的第二流体。


4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述流体返回装置包括流体返回导管，
所述致动器布置成因与所述第二流体相互作用而相对于所述流体返回导管运动。


5.根据权利要求3或4所述的设备，还包括转换装置，所述转换装置联接至所述致动器并且构造成将所述致动器的运动转换为所述流体导管沿所述第一角度方向的旋转。


6.根据权利要求5所述的设备，所述转换装置将所述致动器机械地联接至所述流体导管，以使得所述致动器的运动导致所述流体导管沿所述第一角度方向旋转。


7.根据权利要求3至6中的任一项所述的设备，其中，所述压力减小装置包括涡轮、泵和活塞中的至少一者。


8.一种用于将旋转转换为流体流动的设备，所述设备包括：
流体导管，所述流体导管绕旋转轴线盘绕，所述流体导管具有用于接纳具有第一密度的第一流体的第一入口和用于接纳具有不同于所述第一密度的第二密度的第二流体的第二入口以及用于输出所述第一流体的第一出口和用于输出所述第二流体的第二出口，
所述流体导管能够绕所述旋转轴线沿第一角度方向旋转，使得所述第一流体的第一流体部分和所述第二流体的第二流体部分被沿着所述流体导管朝向所述第一出口输送，同时被加压；以及
流体返回装置，所述流体返回装置将所述第二出口和所述第二入口流体流动连接，从而选择性地允许加压的第二流体从所述第二出口返回至所述第二入口，同时使所述加压的第二流体减压，
其中，所述流体返回装置包括具有致动器的压力减小装置，所述压力减小装置构造成：
接纳所述加压的第二流体；
使所述加压的第二流体在所述致动器上做功，从而导致所述致动器的运动，由此使所述加压的第二流体减压；并且
输出经减压的第二流体，
其中，所述设备还包括转换装置，所述转换装置联接至所述致动器并且构造成将所述致动器的运动转换为所述流体导管沿所述第一角度方向的旋转。


9.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述设备还包括第一流动控制装置，所述第一流动控制装置是可控的，以防止或允许流体通过所述第二出口在所述流体导管与所述流体返回装置之间流动。


10.根据权利要求9所述的设备，其中：
所述第一流动控制装置是可电控的流动控制装置；并且
所述设备还包括控制电路，所述控制电路具有用于接收指示所述第二出口的角度位置的信号的输入端以及至少第一输出端，所述第一输出端用于向所述流动控制装置提供第一控制信号，以在所述第二出口处于预定的第一角度范围内时允许通过所述第二出口从所述流体导管至所述流体返回装置的流动。


11.根据权利要求9所述的设备，其中：
所述第一流动控制装置是机械致动的流动控制装置；并且
所述设备还包括致动装置，所述致动装置布置成响应于所述流体导管的旋转而运动，并且布置成与所述第一流动控制装置相互作用以在所述第二出口处于预定的第一角度范围内时允许通过所述第二出口从所述流体导管至所述流体返回装置的流动。


12.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述流体返回装置包括连接至所述第二入口的流体返回导管。


13.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述流体导管(3)还具有第三入口(121)，所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·埃恩贝格，
申请(专利权)人：斯皮拉能源公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE