Обменник давления

1 Настоящее изобретение относится к обменнику давления, предназначенному для передачи энергии давления от текучей среды одной гидравлической системы к текучей среде другой системы, содержащему гильзу, две торцевые крышки с впускным и выпускным отверстиями соответственно для каждой текучей среды и цилиндрический ротор, который размещен в гильзе и выполнен с возможностью вращения вокруг продольной оси и который имеет некоторое количество сквозных каналов с отверстиями на каждом конце, расположенными симметрично вокруг продольной оси, причем каналы ротора расположены с возможностью соединения с впускным и выпускным отверстиями торцевых крышек таким образом, чтобы в течение вращения ротора они поочередно служили в качестве линии для текучей среды,находящейся при высоком давлении, и текучей среды, находящейся при низком давлении, соответствующих гидравлических систем. В патентах Норвегии 161341 и 168548 среди других описан обменник (давления) вышеуказанного типа, предназначенный для передачи энергии давления от одного потока текучей среды к другому. Такой обменник давления содержит корпус, имеющий впускное и выпускное отверстия для прохождения потока каждой текучей среды и ротор, который расположен с возможностью вращения в корпусе вокруг своей продольной оси. Ротор имеет, по меньшей мере,один сквозной канал, который проходит в аксиальном направлении от одного конца ротора к другому концу и поочередно соединяет впускное отверстие и выпускное отверстие для одной текучей среды с выпускным отверстием и впускным отверстием соответственно для другой текучей среды и наоборот в течение вращения ротора. Ротор смонтирован между крышками и в корпусе, который существенно подвергается сжимающему напряжению. При высоких давлениях имеют место упругие деформации, которые оказывают сильное влияние на внутренние зазоры и посадки, состояние которых может быть частично скомпенсировано посредством балансировки давлений торцевыми крышками,как описано в патенте Норвегии 180599, и путем обеспечения соответствующих значительных припусков на размеры корпуса ротора. Для достижения удовлетворительной надежности работы при применении обменника давления с текучими средами, обладающими низкой вязкостью, например с водой, оказалось необходимым использовать керамику. По сравнению с металлами керамика является хрупким материалом со значительно меньшим пределом прочности при растяжении, и при высоком давлении имеется большая опасность разрушения,если материал должен подвергаться динамическим или ударным нагрузкам. 2 Кроме того, обменники давления вышеуказанного типа имеют недостатки, которые затрудняют техническое обслуживание и проведение текущего ремонта, поскольку для получения доступа к их внутренним элементам должны быть открыты соединения трубопровода. Для предотвращения возникновения механических напряжений в соединениях трубопровода,ведущих к упругим критическим деформациям элементов, для сборки требуется дополнительное устройство. Задачей настоящего изобретения является создание обменника давления, который не имел бы вышеуказанных недостатков. Характерные отличительные особенности обменника давления, соответствующего настоящему изобретению, представлены в отличительных частях, приведенных в формуле изобретения. Далее настоящее изобретение будет более подробно описано со ссылкой на чертежи, которые схематически иллюстрируют примеры обменника давления, соответствующего настоящему изобретению. Фиг. 1 - изометрическое изображение варианта осуществления обменника давления,соответствующего настоящему изобретению. Фиг. 2 - изометрическое изображение внутренних элементов обменника давления, иллюстрируемого на фиг. 1, причем некоторые из его элементов находятся в сопряжении. Фиг. 3 - изометрическое изображение элементов обменника давления, причем различные его элементы показаны отделенными друг от друга. Как показано на фиг. 1, обменник давления содержит герметичный корпус 1 с запирающей или верхней крышкой 8 и впускным отверстием 7 для текучей среды высокого давления и выпускным отверстием 5 для текучей среды высокого давления вместе с окном 6 для измерения скорости вращения. Техническое обслуживание и текущий ремонт обменника давления существенно упрощены благодаря тому, что неподвижные элементы отделены от внутренних элементов, которые составляют активный узел обменника давления. Кроме того, монтаж упрощен благодаря тому, что основание 2 с болтовыми отверстиями 9 для крепления и впускное отверстие 3 для текучей среды низкого давления и выпускное отверстие 4 для текучей среды низкого давления образуют отдельную конструкцию основания, которая не дает увеличения механического напряжения или деформаций внутреннего активного узла. На фиг. 2 показаны другие элементы внутреннего активного узла обменника давления,где имеет место изменение давления и которые смонтированы внутри герметичного корпуса 1 для защиты элементов от динамических или ударных нагрузок. Поскольку они размещены внутри ограниченного пространства, которое 3 находится под давлением, создаваемым текучей средой на стороне высокого давления, отпадает необходимость какого-либо существенного увеличения размеров элементов. Ротор 11 смонтирован в гильзе 12, торцевые поверхности которой непосредственно упираются в торцевую крышку 13 повышения давления текучей среды и торцевую крышку 14 сброса давления текучей среды. Гильза 12, имеющая, по меньшей мере,одно отверстие 15, предназначенное для подачи смазывающей жидкости и для измерения скорости вращения, и длину, которая немного больше длины ротора, закреплена между торцевыми крышками 13, 14 центральным болтом 10, который проходит через ротор 11 без существенного уменьшения поперечного сечения потока и который надежно ввинчен в противоположную торцевую крышку. Кроме того, такая конструкция приводит в результате к тому, что стороны торцевых крышек, которые обращены к торцевым поверхностям ротора, подвергаются воздействию статического давления, которое значительно меньше давления на наружной стороне, поскольку высокое давление на стороне ротора, главным образом, ограничено впускным и выпускным отверстиями для высокого давления. Это является преимуществом, поскольку зазор между ротором и торцевыми крышками немного уменьшается при увеличении давления из-за того, что торцевые крышки упруго деформируются по направлению к торцевым поверхностям ротора. Гильза 12 также подвергается сжатию, и соответствующая сила, действующая на торцевые крышки, объединяет или устанавливает положение всех неподвижных элементов, предотвращая взаимное вращение в процессе работы. На фиг. 3 иллюстрируются различные элементы, которые показаны на фиг. 1 и 2, отделенные друг от друга. Внутренняя конструкция поддается доступу через центральную верхнюю крышку 16, который обеспечивается без применения специальных инструментов. Неподвижное уплотнительное кольцо 17 гарантирует уплотнение по внутренней стороне от высокого рабочего давления. Герметичный корпус 1 может быть открыт вручную путем вращения запирающей крышки 8, которая оборудована рукояткой 20, так что центральный болт 21 вывинчивается из верхней крышки. При этом освобождается многосекционное стопорное кольцо 18, которое расположено в соответствующей канавке в герметичном корпусе 1 и закреплено посредством ступенчатого выреза 19 в запирающей крышке 8. Удаляют отдельные сегменты стопорного кольца и снимают запирающую крышку 8, после чего с помощью рукоятки 20 может быть удалена верхняя крышка. На фиг. 3 дополнительно приведена детальная иллюстрация конструкции торцевых крышек 13, 14 и ротора 11, которая обеспечивает предпочтительное разделение впускного и 4 выпускного отверстий со стороны высокого давления и стороны низкого давления соответственно. Первая текучая среда, например жидкость В', которая будет известным способом сбрасывать давление, подается в ротор 11 через впускное отверстие 7, непосредственно соединенное с впускным отверстием 26 в торцевой крышке 13, снабженной уплотнительным кольцом 28 для предотвращения перемешивания с соответствующим потоком жидкости на стороне высокого давления. Для выпуска из ротора 11 другая жидкость, например жидкость В, поступает через выпускное отверстие той же торцевой крышки 13 к внутреннему отверстию, причем поток этой жидкости проходит коаксиально в центре или в канале 25 в роторе 11. Отсюда поток текучей среды подходит к соответствующему центральному внутреннему отверстию в торцевой крышке 14, имеющей на днище выпускное отверстие 23. Торцевая крышка 14 дополнительно предусмотрена с уплотнительным кольцом 22, которое разделяет жидкости с высоким и низким давлением при одновременном воздействии сверху на обменник давления результирующей силы. Канал 31 низкого давления имеет впускное отверстие от отверстия 24 в днище для жидкости F, давление которой будет увеличиваться известным способом. По меньшей мере, одно из указанных впускного и выпускного отверстий предусмотрено для соединения с трубопроводом с уплотнительным кольцом для уплотнения при соединении с соответствующими отверстиями в основании 2 герметичного корпуса посредством патрубков 3, 4 внешнего трубопровода. Сила, возникающая в результате давления жидкости, которая действует на верхнюю часть обменника давления,передается двум штифтам 33 и 34, смонтированным на каждой стороне впускного и выпускного отверстий 35, 36 для соединения с нижней торцевой крышкой 14. Эта торцевая крышка имеет радиальное выпускное отверстие 29 из канала 32 высокого давления для жидкости F' повышенного давления с прямым выходом через патрубок у отверстия 5 внешнего трубопровода. Жидкость F' повышенного давления находится у отверстия 15 для гидростатической подвески ротора в зазоре между герметичным корпусом и торцевой крышкой 14 вместе с гильзой 12. Для получения эффективного оптического измерения скорости вращения ротор 11 имеет отражающую поверхность 30. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Обменник давления, предназначенный для передачи энергии давления от первой текучей среды одной гидравлической системы ко второй текучей среде другой текучей системы,содержащий гильзу (12), две торцевые крышки но) для каждой текучей среды и цилиндрический ротор (11), размещенный в гильзе (12),выполненный с возможностью вращения вокруг продольной оси и имеющий сквозные каналы с отверстиями на каждом конце, расположенными симметрично относительно продольной оси,причем каналы ротора расположены с возможностью соединения с впускным и выпускным отверстиями торцевых крышек таким образом,чтобы во время вращения ротора они поочередно служили в качестве линии для текучей среды высокого давления и текучей среды низкого давления соответствующих гидравлических систем, отличающийся тем, что одна торцевая крышка (13) выполнена с обеспечением выпуска входящей текучей среды через центральный сквозной канал (25) в роторе (11) к противоположной торцевой крышке (14), расположенной с возможностью выпуска первой текучей среды и впуска и выпуска второй текучей среды. 2. Обменник давления по п.1, отличающийся тем, что он размещен в герметичном корпусе (1) для минимального воздействия на элементы растяжения и упругой деформации, а также защиты от воздействия динамических и ударных нагрузок. 3. Обменник давления по п.1 или 2, отличающийся тем, что торцевые крышки установ 6 лены на каждой стороне гильзы с помощью высоконапряженного болта. 4. Обменник давления по любому из пп.1,2 или 3, отличающийся тем, что торцевая крышка (14) предпочтительно имеет, по меньшей мере, одно нижнее отверстие (23), предусмотренное для соединения с трубопроводом с уплотнительным кольцом для уплотнения ввода в соответствующее отверстие (36) в основании (2). 5. Обменник давления по п.1 или 2, отличающийся тем, что он имеет верхнюю крышку,снабженную многосекционным стопорным кольцом (18), выполненным с возможностью крепления посредством центральной запирающей крышки (8), имеющей круглый ступенчатый вырез (19) с внешним диаметром, соответствующим внутреннему диаметру стопорного кольца (18), и которая может быть ввинчена в верхнюю крышку (16) посредством надежно установленного центрального болта (21). 6. Обменник давления по п.1 или 2, отличающийся тем, что впускное и выпускное отверстия (5, 7) для текучей среды высокого давления расположены в стенке герметичного корпуса 1 с сообщением с отверстиями (26, 29) торцевых крышек (13, 14) без уплотняющего взаимодействия.