相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)是2014年8月6日提交的題為“systemandmethodforimprovedductpressuretransferinpressureexchangesystem(用于壓力交換系統(tǒng)中改進(jìn)的管道壓力傳遞的系統(tǒng)和方法)”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第62/034,008號(hào)的正式申請(qǐng)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)參考納入本文。

背景技術(shù)：

這部分意在為讀者介紹可能與以下所描述和/或限定的本主題的各方面相關(guān)的技術(shù)的各方面。相信此討論有助于為讀者提供背景信息以便于更好理解本主題的各方面。因此，應(yīng)理解，這些陳述應(yīng)以此而非作為對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可來(lái)閱讀。

本文中公開(kāi)的主題涉及旋轉(zhuǎn)設(shè)備，更具體地涉及用于改善壓力交換系統(tǒng)中管道壓力傳遞的系統(tǒng)和方法。

諸如旋轉(zhuǎn)流體處理設(shè)備之類的旋轉(zhuǎn)設(shè)備可用于各種應(yīng)用中。在某些應(yīng)用中，上游和/或下游設(shè)備可依賴于旋轉(zhuǎn)設(shè)備的基本連續(xù)和/或基本均勻的運(yùn)行速度。例如，旋轉(zhuǎn)流體處理設(shè)備(例如，泵)可確保從一個(gè)位置至另一位置的連續(xù)流體供應(yīng)。遺憾的是，旋轉(zhuǎn)流體處理設(shè)備在特定應(yīng)用中可能易受到失速工況的影響。例如，旋轉(zhuǎn)流體處理設(shè)備可能不能夠可靠地處理載有顆粒的流體流。由于固體微?？赡苓M(jìn)入旋轉(zhuǎn)流體處理設(shè)備的轉(zhuǎn)子與定子之間的空間，故而失速工況可能更容易發(fā)生在載有顆粒的流體流中。由此，旋轉(zhuǎn)流體處理設(shè)備易受到速度的非期望波動(dòng)、速度逐漸降低、速度快速顯著降低或轉(zhuǎn)子的完全失速的影響。所有這些工況可能導(dǎo)致用于檢查、維修和/或修理的停機(jī)時(shí)間，或?qū)е滦D(zhuǎn)流體處理設(shè)備的完全替換。如果旋轉(zhuǎn)流體處理設(shè)備對(duì)于較大系統(tǒng)的運(yùn)行是重要的，則該停機(jī)時(shí)間可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的停機(jī)時(shí)間，從而導(dǎo)致收益的顯著損失和其它問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

當(dāng)參考附圖閱讀以下的詳細(xì)描述時(shí)，會(huì)更好地理解本主題的各種特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，各附圖中相同字符代表相同的部分，其中：

圖1是帶有液壓能量傳遞系統(tǒng)的壓裂系統(tǒng)的實(shí)施例的原理框圖；

圖2是具有改進(jìn)的管道壓力傳遞的等壓壓力交換器(ipx)的實(shí)施例的原理簡(jiǎn)圖；

圖3是旋轉(zhuǎn)ipx的實(shí)施例的立體分解圖；

圖4是在第一作業(yè)位置的旋轉(zhuǎn)ipx的實(shí)施例的立體分解圖；

圖5是在第二作業(yè)位置的旋轉(zhuǎn)ipx的實(shí)施例的立體分解圖；

圖6是在第三作業(yè)位置的旋轉(zhuǎn)ipx的實(shí)施例的立體分解圖；

圖7是在第四作業(yè)位置的旋轉(zhuǎn)ipx的實(shí)施例的立體分解圖；

圖8是旋轉(zhuǎn)ipx的端蓋(例如，具有用于在轉(zhuǎn)子管道容積的減壓期間改進(jìn)的管道壓力傳遞的端口或開(kāi)口)的實(shí)施例的徑向視圖；

圖9是旋轉(zhuǎn)ipx的端蓋(例如，具有用于在轉(zhuǎn)子管道容積的加壓期間改進(jìn)的管道壓力傳遞的端口或開(kāi)口)的實(shí)施例的徑向視圖；

圖10是旋轉(zhuǎn)ipx的實(shí)施例的局剖視圖，旋轉(zhuǎn)ipx具有端蓋，端蓋具有端口或開(kāi)口，以改善(例如，在轉(zhuǎn)子管道容積的減壓期間的)管道壓力傳遞；

圖11是旋轉(zhuǎn)ipx的實(shí)施例的局剖視圖，旋轉(zhuǎn)ipx具有端蓋，端蓋具有端口或開(kāi)口，以改善(例如，在轉(zhuǎn)子管道容積的加壓期間的)管道壓力傳遞；

圖12是旋轉(zhuǎn)ipx的實(shí)施例的局剖軸向側(cè)視圖，旋轉(zhuǎn)ipx具有端蓋，端蓋具有端口或開(kāi)口，以改善(例如，在轉(zhuǎn)子管道容積的減壓期間的)管道壓力傳遞；

圖13是旋轉(zhuǎn)ipx的實(shí)施例的局剖軸向俯視圖，旋轉(zhuǎn)ipx具有端蓋，端蓋具有端口或開(kāi)口，以改善(例如，在轉(zhuǎn)子管道容積的減壓期間的)管道壓力傳遞；

圖14是旋轉(zhuǎn)ipx的實(shí)施例的局剖軸向側(cè)視圖，旋轉(zhuǎn)ipx具有端蓋，端蓋具有端口或開(kāi)口，以改善(例如，在轉(zhuǎn)子管道容積的加壓期間的)管道壓力傳遞；以及

圖15是旋轉(zhuǎn)ipx的實(shí)施例的局剖軸向俯視圖，旋轉(zhuǎn)ipx具有端蓋，端蓋具有端口或開(kāi)口，以改善(例如，在轉(zhuǎn)子管道容積的減壓期間的)管道壓力傳遞。

具體實(shí)施方式

下面將描述本主題的一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施例。所描述的這些實(shí)施例僅為本主題的示例。此外，在提供這些示例性實(shí)施例的精確描述的努力中，可能不在說(shuō)明書中描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。應(yīng)理解，就像任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目那樣，在任何這樣的實(shí)際實(shí)施方式的開(kāi)發(fā)中，必須制定大量的具體實(shí)施決策，以達(dá)到開(kāi)發(fā)者的具體目標(biāo)，諸如符合在不同實(shí)施中可能有變化的、相關(guān)系統(tǒng)和相關(guān)商業(yè)的限制。此外，應(yīng)理解，這種開(kāi)發(fā)工作可能是復(fù)雜且耗時(shí)的，但對(duì)于能從本發(fā)明中受益的本領(lǐng)域技術(shù)人員卻是設(shè)計(jì)、制作和加工的常規(guī)任務(wù)。

在引入本主題的各實(shí)施例的元件時(shí)，術(shù)語(yǔ)“一”、“一個(gè)”、“這個(gè)”和“所述”意在表示有一個(gè)或多個(gè)元件。術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”和“具有”意在為包含性的并表示可能有除所列元件外的附加元件。

如以下詳細(xì)論述的，壓裂系統(tǒng)(或液壓壓裂系統(tǒng))包括液壓能量傳遞系統(tǒng)，液壓能量傳遞系統(tǒng)在第一流體與第二流體之間傳遞功和/或壓力，第一流體和第二流體諸如是壓力交換流體(例如，基本不含支撐劑的流體)和液壓壓裂流體(例如，載有支撐劑的壓裂流體)。由于液壓能量傳遞系統(tǒng)在阻礙或限制了壓裂流體與各種液壓壓裂設(shè)備(例如，高壓泵)之間的接觸的同時(shí)與另一流體交換功和/或壓力，故而液壓能量傳遞系統(tǒng)還可被描述為液壓保護(hù)系統(tǒng)、液壓緩沖系統(tǒng)或液壓隔離系統(tǒng)。液壓能量傳遞系統(tǒng)可包括液壓壓力交換系統(tǒng)，諸如旋轉(zhuǎn)等壓壓力交換器(ipx)。ipx可包括一個(gè)或多個(gè)腔室(例如，1至100個(gè))，以便于第一流體與第二流體(例如，氣體、液體或多相流體)的體積之間的壓力傳遞和壓力均衡。例如，這些流體(例如，壓裂流體)中的一個(gè)可為多相流體，多相流體可包括氣體/液體流、氣體/固體微粒流、液體/固體微粒流、氣體/液體/固體顆粒流或任何其它多相流。在某些實(shí)施例中，第一流體和第二流體的容積的壓力可能不完全均衡。因而，在某些實(shí)施例中，ipx可能等壓地運(yùn)行，或ipx可能基本等壓地運(yùn)行(例如，其中，各壓力在彼此的約百分之+/-1、2、3、4、5、6、7、8、9或10之內(nèi)均衡)。在某些實(shí)施例中，第一流體(例如，壓力交換流體)的第一壓力可能大于第二流體(例如，壓裂流體)的第二壓力。例如，第一壓力可為約5000kpa至25000kpa之間、20000kpa至50000kpa之間、40000kpa至75000kpa之間、75000kpa至100000kpa之間或大于第二壓力。因而，ipx可用于將壓力從高壓下的第一流體(例如，壓力交換流體)傳遞至低壓下的第二流體(例如，壓裂流體)。在某些實(shí)施例中，ipx可在第一流體(例如，壓力交換流體，諸如不含支撐劑或基本不含支撐劑的第一流體)與可能為高黏性和/或包含支撐劑的第二流體(例如，包含砂、固體顆粒、粉末、碎屑、陶瓷的壓裂流體)之間傳遞壓力。在運(yùn)行中，液壓能量傳遞系統(tǒng)阻礙或限制了包含第二支撐劑的流體與各種壓裂設(shè)備(例如，高壓泵)之間在壓裂運(yùn)行期間的接觸。通過(guò)阻礙或限制各種壓裂設(shè)備與包含支撐劑的第二流體之間的接觸，液壓能量傳遞系統(tǒng)在增加了壽命/性能的同時(shí)減少了各種壓裂設(shè)備(例如，高壓泵)的磨蝕和磨損。此外，液壓能量傳遞系統(tǒng)可使得在壓裂系統(tǒng)中能夠使用較廉價(jià)的設(shè)備，通過(guò)使用不是為磨蝕性流體(例如，壓裂流體和/或腐蝕性流體)所設(shè)計(jì)的設(shè)備(例如，高壓泵)。

圖1是帶有液壓能量傳遞系統(tǒng)12的壓裂系統(tǒng)10的實(shí)施例的原理框圖。在運(yùn)行中，壓裂系統(tǒng)10使得完井作業(yè)能夠增加巖層中油氣的釋放。特別地，壓裂系統(tǒng)10將包含水、化學(xué)物質(zhì)和支撐劑(例如，砂、陶瓷)的組合物的壓裂流體以高壓泵送入井14中。壓裂流體的高壓增加了通過(guò)巖層的裂紋尺寸和裂紋擴(kuò)展，從而釋放更多油氣，同時(shí)支撐劑阻止一旦壓裂流體減壓裂紋就閉合。如所示的，壓裂系統(tǒng)10包括聯(lián)接至液壓能量傳遞系統(tǒng)12(例如，ipx)的高壓泵16和低壓泵18。在運(yùn)行中，液壓能量傳遞系統(tǒng)12在由高壓泵16泵送的第一流體(例如，不含支撐劑的流體)與由低壓泵18泵送的第二流體(例如，包含支撐劑的流體或壓裂流體)之間傳遞壓力。以此方式，液壓能量傳遞系統(tǒng)12阻礙了或限制了對(duì)高壓泵16的磨損，同時(shí)使得壓裂系統(tǒng)10能夠?qū)⒏邏簤毫蚜黧w泵送入井14以釋放油氣。

在使用等壓壓力交換器(ipx)的實(shí)施例中，第一流體(例如，不含支撐劑的高壓流體)進(jìn)入液壓能量傳遞系統(tǒng)12的第一側(cè)，在液壓能量傳遞系統(tǒng)12中，第一流體接觸在第二側(cè)進(jìn)入ipx的第二流體(例如，低壓壓裂流體)。各流體之間的接觸使得第一流體能夠增加第二流體的壓力，從而驅(qū)動(dòng)第二流體離開(kāi)ipx并下到井14中用于壓裂作業(yè)。第一流體類似地離開(kāi)ipx，但在與第二流體交換壓力后以低壓離開(kāi)。

如本文中使用的，等壓壓力交換器(ipx)可被總體限定為這樣一種裝置，該裝置在高壓入口流與低壓入口流之間以大于約50％、60％、70％或80％的效率傳遞流體壓力而不必使用離心技術(shù)。在本文中，高壓指大于低壓的壓力。ipx的低壓入口流可被加壓并以高壓(例如，以大于低壓入口流壓力的壓力)離開(kāi)ipx，且高壓入口流可被減壓并以低壓(例如，以小于高壓入口流壓力的壓力)離開(kāi)ipx。此外，ipx可在各流體之間存在或不存在流體分離件的情況下，通過(guò)高壓流體直接施加力來(lái)加壓低壓流體而運(yùn)行。可用于ipx的流體分離件的示例包括但不限于活塞、囊體、隔膜等。在某些實(shí)施例中，等壓壓力交換器可為旋轉(zhuǎn)裝置。如以下相對(duì)于圖3－7詳細(xì)描述的，諸如由加利福尼亞州圣萊安德羅的能量回收股份有限公司制造的那些旋轉(zhuǎn)等壓壓力交換器(ipx)20，由于在裝置內(nèi)部經(jīng)由轉(zhuǎn)子相對(duì)于端蓋的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)有效的閥動(dòng)作而可不具有任何單獨(dú)的閥。旋轉(zhuǎn)ipx可能設(shè)計(jì)成借助內(nèi)部活塞運(yùn)行，以隔離各流體并傳遞壓力，而相對(duì)地幾乎不混合各入口流體流。往復(fù)運(yùn)動(dòng)的ipx可能包括在氣缸中前后運(yùn)動(dòng)的活塞，用于在各流體流之間傳遞壓力。任何ipx或多個(gè)ipx可用于所公開(kāi)的實(shí)施例中，諸如但不限于，旋轉(zhuǎn)ipx、往復(fù)運(yùn)動(dòng)ipx或其任何組合。此外，ipx可設(shè)置在與流體處理系統(tǒng)的其它部件分離的滑車(skid)上，這在ipx被附加至現(xiàn)有流體處理系統(tǒng)的情況下是所期望的。

流體的固有可壓縮性可引起高速流體射流在ipx內(nèi)的壓力過(guò)渡期間進(jìn)入和離開(kāi)轉(zhuǎn)子管道。在某些情況下，這些射流可能作用為施加反向于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的力。這些射流的力可能隨著壓力增加(例如，在壓裂作業(yè)期間使用的較高壓力下)而增加，且可能引起轉(zhuǎn)子隨著壓力增加而減慢。在某些情況下，可期望的是改進(jìn)管道(例如，轉(zhuǎn)子管道)壓力傳遞，以抵消可能阻礙轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的力并產(chǎn)生力來(lái)促進(jìn)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。因而，在某些實(shí)施例中，ipx中相鄰于的轉(zhuǎn)子的端蓋可能各自包括端蓋表面中的一個(gè)或多個(gè)孔或端口(例如，相鄰于特定的端蓋管道)，以使得能夠在轉(zhuǎn)子管道暴露至端蓋中的大流量之前對(duì)轉(zhuǎn)子管道(例如，轉(zhuǎn)子通道)中的流體加壓和/或使得能夠在大流量通過(guò)端蓋離開(kāi)之前對(duì)轉(zhuǎn)子管道內(nèi)的流體減壓。例如，在低壓端蓋開(kāi)口(例如，低壓管道)之前的端蓋的高壓密封區(qū)域(或過(guò)渡區(qū)域)可包括一個(gè)或多個(gè)孔，和/或在高壓端蓋開(kāi)口(例如，高壓管道)之前的低壓密封區(qū)域(或過(guò)渡區(qū)域)可包括一個(gè)或多個(gè)孔，以改善管道壓力傳遞。在某些實(shí)施例中，端蓋的每個(gè)過(guò)渡區(qū)域可包括一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口或端口。在某些實(shí)施例中，這些孔或端口可成角度，以將能量傳遞用于輔助轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而不是與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相反。雖然關(guān)于ipx來(lái)論述改善管道壓力傳遞的特征，但這些特征可用于任何旋轉(zhuǎn)機(jī)器、往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)器(例如，泵)等等。

圖2是ipx20的實(shí)施例的原理簡(jiǎn)圖，ipx20具有可用于改善管道壓力傳遞的特征。在以下論述中，可能參考相對(duì)于ipx20的旋轉(zhuǎn)軸線的軸向22、徑向24和/或周向26。如圖2中所示，ipx20可具有各種流體連接件28，諸如第一流體入口30、第一流體出口32、第二流體入口34和/或第二流體出口36。在某些實(shí)施例中，第一流體和/或第二流體可包括諸如顆粒、粉末、碎屑等等之類的固體。與ipx20連接的每個(gè)流體連接件28可使用具有法蘭、螺紋的裝配件或其它類型的裝配件制成。ipx20可包括諸如轉(zhuǎn)子38之類的旋轉(zhuǎn)部件，轉(zhuǎn)子38可沿周向26旋轉(zhuǎn)。此外，ipx20的端蓋39(端蓋39與轉(zhuǎn)子38的相應(yīng)端面滑動(dòng)地且密封地接合)可各自包括一個(gè)或多個(gè)端口41或開(kāi)口(例如，一部分端口41或開(kāi)口在圖2中示出)，以便于對(duì)離開(kāi)轉(zhuǎn)子管道的流體減壓或?qū)M(jìn)入轉(zhuǎn)子管道的流體加壓，從而改進(jìn)轉(zhuǎn)子管道的壓力傳遞。

圖3是旋轉(zhuǎn)ipx20的實(shí)施例的分解圖。在所示的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)ipx20可包括大致圓柱形本體部40，本體部40包括套管42和轉(zhuǎn)子38。旋轉(zhuǎn)ipx20還可包括兩個(gè)端結(jié)構(gòu)46和48，端結(jié)構(gòu)46和48分別包括歧管50和52。歧管50包括入口端口54和出口端口56，歧管52包括入口端口60和出口端口58。例如，入口端口54可接收高壓第一流體，出口端口56可用于引導(dǎo)低壓第一流體遠(yuǎn)離ipx20。類似地，入口端口60可接收低壓第二流體，出口端口58可用于引導(dǎo)高壓第二流體遠(yuǎn)離ipx20。端結(jié)構(gòu)46和48分別包括大致平坦的端板或端蓋62和64，端板62和64分別設(shè)置在歧管50和52內(nèi)且適于與轉(zhuǎn)子38液密接觸。轉(zhuǎn)子38可為圓柱形的且設(shè)置在套管42內(nèi)，且布置成圍繞轉(zhuǎn)子38的縱軸線66(例如，旋轉(zhuǎn)軸線)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子38可具有基本縱向地延伸通過(guò)轉(zhuǎn)子38的多個(gè)通道68(例如，轉(zhuǎn)子管道)，通道68在各端具有圍繞縱軸線66布置的開(kāi)口70和72。轉(zhuǎn)子38的開(kāi)口70和72布置成用于與端板62和64以及入口孔74、78和出口孔76、80液壓連通，使得在旋轉(zhuǎn)期間，開(kāi)口70和72交替地將高壓液體和低壓液體液壓地暴露至相應(yīng)的歧管50和52。歧管50和52的入口端口54、60和出口端口56、58在一個(gè)端元件46或48中形成至少一對(duì)高壓液體端口，并在相對(duì)的端元件48或46中形成至少一對(duì)低壓液體端口。端板62和64、入口孔74、78和出口孔76、80可設(shè)計(jì)有呈圓弧或圓形部段形式的垂向流動(dòng)截面。

此外，由于ipx20構(gòu)造為暴露至第一流體和第二流體，故而ipx20的特定部件可由與第一流體和第二流體的成分兼容的材料制成。此外，ipx20的特定部件可構(gòu)造為與流體處理系統(tǒng)的其它部件物理兼容。例如，端口54、56、58和60可包括帶凸緣的連接件，以兼容存在于流體處理系統(tǒng)的管系中的其它帶凸緣的連接件。在其它實(shí)施例中，端口54、56、58和60可包括螺紋連接件或其它類型的連接件。

圖4－7是旋轉(zhuǎn)ipx20的實(shí)施例的分解圖，示出了隨著通道68旋轉(zhuǎn)過(guò)一完整循環(huán)，轉(zhuǎn)子38中單個(gè)通道68的位置順序，這對(duì)于旋轉(zhuǎn)ipx20的理解是有用的。注意到，圖4－7是旋轉(zhuǎn)ipx20的簡(jiǎn)化，示出了一個(gè)通道68，且通道68被示出具有圓形截面形狀。在其它實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)ipx20可包括具有不同截面形狀的多個(gè)通道68。因而，圖4－7是用于示意目的的簡(jiǎn)化，且旋轉(zhuǎn)ipx20的其它實(shí)施例可具有與圖4－7中所示不同的構(gòu)造。如以下詳細(xì)描述的，旋轉(zhuǎn)ipx20通過(guò)使兩個(gè)液體在旋轉(zhuǎn)腔室內(nèi)瞬時(shí)接觸而便于兩個(gè)液體之間壓力的液壓交換。在某些實(shí)施例中，該交換以高速發(fā)生，從而導(dǎo)致非常高的效率，且?guī)缀醪粠в幸后w的混合。

在圖4中，通道開(kāi)口70在轉(zhuǎn)子38的第一旋轉(zhuǎn)位置與端板62中的孔76液壓連通并因而與歧管50液壓連通，相對(duì)的通道開(kāi)口72與端板64中的孔80液壓連通并因而與歧管52液壓連通。如以下所論述的，轉(zhuǎn)子38沿由箭頭90所標(biāo)示的順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。如圖4中所示，低壓第二流體92穿過(guò)端板64并進(jìn)入通道68，在通道68中，低壓第二流體92將第一流體94推出通道68并通過(guò)端板62，因而離開(kāi)旋轉(zhuǎn)ipx20。第一流體92和第二流體94在交界面96處彼此接觸，在交界面96處由于接觸持續(xù)時(shí)間短而發(fā)生最小量的液體混合。由于第二流體92直接地接觸第一流體94，故而交界面96是直接接觸交界面。

在圖5中，通道68已順時(shí)針旋轉(zhuǎn)過(guò)約90度的弧度，出口72被阻塞在端板64的孔78與80之間，通道68的出口70位于端板62的孔74與76之間并因而被阻塞而不與端結(jié)構(gòu)46的歧管50液壓連通。因而，低壓第二流體92被包含在通道68內(nèi)。

在圖6中，通道68已從圖4中所示的位置旋轉(zhuǎn)過(guò)約180度的弧度。開(kāi)口72與端板64中的孔78液壓連通并與歧管52液壓連通，通道68的開(kāi)口70與端板62的孔74液壓連通并與端結(jié)構(gòu)46的歧管50液壓連通。在端結(jié)構(gòu)48的歧管52的壓力下的通道68中的液體將該壓力通過(guò)出口70和孔74傳遞至端結(jié)構(gòu)46，并具有端結(jié)構(gòu)46的歧管50的壓力。因而，高壓第一流體94將第二流體92加壓并排出。

在圖7中，通道68已從圖4中所示的位置旋轉(zhuǎn)過(guò)約270度的弧度，通道68的開(kāi)口70在端板62的孔74與76之間，通道68的開(kāi)口72在端板64的孔78與80之間。因而，高壓第一流體94被包含在通道68內(nèi)。當(dāng)通道68從圖4中所示的位置旋轉(zhuǎn)過(guò)約360度的弧度時(shí)，第二流體92將第一流體94排出，從而重新開(kāi)始循環(huán)。

圖8是旋轉(zhuǎn)ipx20的端蓋100(例如，具有用于在管道容積的減壓期間改進(jìn)的管道壓力傳遞的端口或開(kāi)口41)的實(shí)施例的徑向視圖。具體地，如圖8中所示，端蓋100(例如，低壓入口端蓋)可包括通過(guò)端蓋100的表面109的密封區(qū)域102(例如，高壓密封區(qū)域)、表面或過(guò)渡區(qū)域(例如，沿旋轉(zhuǎn)方向108從高壓出口104至低壓入口106的過(guò)渡區(qū)域)的端口或開(kāi)口41，端口或開(kāi)口41相鄰于低壓入口106或就在低壓入口106前與轉(zhuǎn)子38的端面交界。端蓋100的表面109包括與密封區(qū)域102相對(duì)設(shè)置的過(guò)渡區(qū)域110(例如，從低壓入口106沿方向108過(guò)渡至高壓出口104的過(guò)渡區(qū)域)。端口或開(kāi)口41從端蓋100的中心點(diǎn)112偏置，并與一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子管道或通道68的周向路徑對(duì)齊。在帶有多于一個(gè)端口或開(kāi)口41的那些實(shí)施例中，每個(gè)端口或開(kāi)口41可與一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)轉(zhuǎn)子管道或通道68的相應(yīng)周向路徑對(duì)齊。低壓流體流可經(jīng)由低壓入口106進(jìn)入端蓋100(且隨后進(jìn)入轉(zhuǎn)子38或轉(zhuǎn)子管道68)。在轉(zhuǎn)子38或轉(zhuǎn)子管道68從低壓入口106至高壓出口104的旋轉(zhuǎn)期間，可能對(duì)轉(zhuǎn)子管道68內(nèi)的流體發(fā)生從低壓至高壓的壓力過(guò)渡。轉(zhuǎn)子管道68內(nèi)的一部分流體可經(jīng)由高壓出口104離開(kāi)。隨著轉(zhuǎn)子38或轉(zhuǎn)子管道68沿周向26從高壓出口104旋轉(zhuǎn)至低壓入口106，流體在到達(dá)低壓入口106之前與端蓋100的密封區(qū)域102(例如，高壓密封區(qū)域)交界。一部分流體(高壓流體)可經(jīng)由相鄰于低壓入口106設(shè)置或就設(shè)置在低壓入口106前的端口或開(kāi)口41離開(kāi)轉(zhuǎn)子管道68進(jìn)入端蓋100，且該流體隨后離開(kāi)端蓋100。高壓流體的該部分通過(guò)端口或開(kāi)口41的離開(kāi)可使管道容積能夠在與經(jīng)由低壓入口106進(jìn)入轉(zhuǎn)子管道68的低壓流體交界前減壓。與低壓入口106相鄰地定位或就定位在低壓入口106前的開(kāi)口或端口41的軸線可部分地與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向108相切地定向且沿旋轉(zhuǎn)方向的反向定向，以產(chǎn)生如箭頭112所標(biāo)示的沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的反作用力和動(dòng)量。在某些實(shí)施例中，端口或開(kāi)口41可為成角度的。在某些實(shí)施例中，端口或開(kāi)口41可包括復(fù)合的角度。例如，端口或開(kāi)口41可相對(duì)于轉(zhuǎn)子38的旋轉(zhuǎn)軸線成角度。端口或開(kāi)口41相對(duì)于轉(zhuǎn)子38的旋轉(zhuǎn)軸線在從高壓出口104至低壓入口106的方向a上的角度可在約0至90度的范圍內(nèi)。在方向a上的角度可在約0至45度之間、45至90度之間、15至30度之間、60至75度之間、及其所有子范圍之間。例如，在方向a上的角度可為約0、10、20、30、40、50、60、70、80或90度角或其間的任何其它角度。此外，端口或開(kāi)口41可成角度而使得端口或開(kāi)口41與轉(zhuǎn)子管道68相切。端口或開(kāi)口41在方向b上(例如，從高壓密封區(qū)域至相對(duì)的密封區(qū)域)相對(duì)于轉(zhuǎn)子38的旋轉(zhuǎn)軸線朝向轉(zhuǎn)子38或轉(zhuǎn)子管道68的徑向壁的角度可在約0至90度的范圍內(nèi)。在方向b上的角度可在約0至45度之間、45至90度之間、15至30度之間、60至75度之間、及其所有子范圍之間。例如，在方向b上的角度可為約0、10、20、30、40、50、60、70、80或90度角或其間的任何其它角度。在某些實(shí)施例中，密封區(qū)域102(例如，高壓密封區(qū)域)可包括與低壓入口106相鄰或就在低壓入口106前的多于一個(gè)孔41。在某些實(shí)施例中，端口或開(kāi)口41的截面面積可包括橢圓形(例如，卵形或圓形)。在其它實(shí)施例中，端口或開(kāi)口41的截面面積可為另一形狀(例如，三角形、矩形、星形等等)。端口41的位置、端口41的形狀、端口41的角度和/或端口41的數(shù)量是以壓力、管道幾何形狀、所利用流體的可壓縮性和/或轉(zhuǎn)子38的轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)來(lái)確定的。

圖9是旋轉(zhuǎn)ipx20的端蓋114(例如，具有用于在管道容積的加壓期間改進(jìn)的管道壓力傳遞的端口或開(kāi)口41)的實(shí)施例的徑向視圖。具體地，如圖9中所示，端蓋114(例如，高壓入口端蓋)可包括通過(guò)端蓋114的表面122的密封區(qū)域116(例如，低壓密封區(qū)域)或過(guò)渡區(qū)域(例如，沿旋轉(zhuǎn)方向108從低壓出口118至高壓入口120的過(guò)渡區(qū)域)的端口或開(kāi)口41，端口或開(kāi)口41相鄰于高壓入口120或就在高壓入口120前與轉(zhuǎn)子38的端面交界。端蓋114的表面122包括與密封區(qū)域116相對(duì)設(shè)置的過(guò)渡區(qū)域121(例如，從高壓入口120沿方向108過(guò)渡至低壓出口118的過(guò)渡區(qū)域)。端口或開(kāi)口41從端蓋114的中心點(diǎn)112偏置，并與一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子管道68或通道的周向路徑對(duì)齊。在帶有多于一個(gè)端口或開(kāi)口41的那些實(shí)施例中，每個(gè)端口或開(kāi)口41可與一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)轉(zhuǎn)子管道68或通道的相應(yīng)周向路徑對(duì)齊。高壓流體流可經(jīng)由高壓入口120進(jìn)入端蓋114(且隨后進(jìn)入具有低壓流體流的轉(zhuǎn)子管道68)。隨著轉(zhuǎn)子管道68沿周向26從低壓出口118旋轉(zhuǎn)至高壓入口120，流體在到達(dá)高壓入口120之前與端蓋114的密封區(qū)域116(例如，低壓密封區(qū)域)交界。在到達(dá)高壓入口120之前，一部分流體(高壓流體)可經(jīng)由相鄰于高壓入口120設(shè)置或就設(shè)置在高壓入口120前的端蓋114中的端口或開(kāi)口41進(jìn)入轉(zhuǎn)子管道68，以能夠?qū)D(zhuǎn)子管道68內(nèi)的流體加壓。剩余的高壓流體可經(jīng)由端蓋114的高壓入口120進(jìn)入轉(zhuǎn)子管道68。與高壓入口120相鄰地定位或就定位在高壓入口120前的開(kāi)口或端口41的噴注軸線可部分地與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相切地定向且沿旋轉(zhuǎn)方向108定向，以產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)方向108相切的速度向量(如箭頭124所標(biāo)示)。在某些實(shí)施例中，端口或開(kāi)口41可為成角度的。在某些實(shí)施例中，端口或開(kāi)口41可包括復(fù)合的角度。例如，端口或開(kāi)口41可相對(duì)于轉(zhuǎn)子38的旋轉(zhuǎn)軸線成角度。端口或開(kāi)口41相對(duì)于轉(zhuǎn)子38的旋轉(zhuǎn)軸線在從低壓出口118至高壓入口120的方向c上的角度可在約0至90度的范圍內(nèi)。在方向c上的角度可在約0至45度之間、45至90度之間、15至30度之間、60至75度之間、及其所有子范圍之間。例如，在方向c上的角度可為約0、10、20、30、40、50、60、70、80或90度角或其間的任何其它角度。此外，端口或開(kāi)口41可成角度而使得端口或開(kāi)口41與轉(zhuǎn)子管道68相切。端口或開(kāi)口41在方向d上(例如，從低壓密封區(qū)域116至相對(duì)的密封區(qū)域122)相對(duì)于轉(zhuǎn)子38的旋轉(zhuǎn)軸線朝向轉(zhuǎn)子38或轉(zhuǎn)子管道68的徑向壁的角度可在約0至90度的范圍內(nèi)。在方向d上的角度可在約0至45度之間、45至90度之間、15至30度之間、60至75度之間、及其所有子范圍之間。例如，在方向d上的角度可為約0、10、20、30、40、50、60、70、80或90度角或其間的任何其它角度。在某些實(shí)施例中，密封區(qū)域116(例如，低壓密封區(qū)域)可包括與高壓入口120相鄰或就在高壓入口120前的多于一個(gè)孔41。在某些實(shí)施例中，端口或開(kāi)口41的截面面積可包括橢圓形(例如，卵形或圓形)。在其它實(shí)施例中，端口或開(kāi)口41的截面面積可為另一形狀(例如，三角形、矩形、星形等等)。端口41的位置、端口41的形狀、端口41的角度和/或端口41的數(shù)量是以壓力、管道幾何形狀、所利用流體的可壓縮性和/或轉(zhuǎn)子38的轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)來(lái)確定的。

在某些實(shí)施例中，端蓋100可包括設(shè)置于端蓋100中與高壓出口104相鄰的過(guò)渡區(qū)域110中的(附加于或替代于圖8中描述的端口41的)一個(gè)或多個(gè)端口41，以有助于如圖9中描述的對(duì)管道容積的加壓。在某些實(shí)施例中，端蓋114可包括設(shè)置于端蓋114中與低壓出口118相鄰的過(guò)渡區(qū)域121中的(附加于或替代于圖9中描述的端口41的)一個(gè)或多個(gè)端口41，以有助于如圖8中描述的對(duì)管道容積的減壓。

圖10是旋轉(zhuǎn)ipx20的實(shí)施例的局剖俯視圖，旋轉(zhuǎn)ipx20具有(例如，圖8中所描述的)端蓋100，端蓋100具有端口或開(kāi)口41，以改善(例如，在管道容積的減壓期間的)管道壓力傳遞。具體地，如圖10中所示，端蓋100(例如，低壓入口端蓋)可包括通過(guò)密封區(qū)域102(例如，高壓密封區(qū)域)或過(guò)渡區(qū)域(從高壓出口104至低壓入口106的過(guò)渡區(qū)域)的、與低壓入口106相鄰或就在低壓入口106前的端口或開(kāi)口41。隨著轉(zhuǎn)子管道68沿周向26從高壓出口104旋轉(zhuǎn)至低壓入口106，流體在到達(dá)低壓入口106之前與端蓋100的密封區(qū)域102(例如，高壓密封區(qū)域)交界。一部分流體(高壓(hp)流體)可經(jīng)由相鄰于低壓入口106設(shè)置或就設(shè)置在低壓入口106前的端口或開(kāi)口41的第一部分126離開(kāi)端蓋，且隨后經(jīng)由端口或開(kāi)口41的第二部分128離開(kāi)端蓋100。高壓流體的該部分通過(guò)端口或開(kāi)口41的離開(kāi)可使管道容積能夠在與經(jīng)由低壓入口106進(jìn)入轉(zhuǎn)子管道68的低壓流體交界前減壓。流體可經(jīng)由端口或開(kāi)口41的第二部分128在端蓋100的徑向側(cè)130處離開(kāi)。在其它實(shí)施例中，端口或開(kāi)口41的第二部分128可使流體能夠經(jīng)由端蓋100的后部離開(kāi)。如上所述，與低壓入口106相鄰地定位或就定位在低壓入口106前的開(kāi)口或端口41的第一部分126的軸線可與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相切地定向且沿旋轉(zhuǎn)方向的反向定向，以產(chǎn)生沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的反作用力和動(dòng)量。在某些實(shí)施例中，端口或開(kāi)口41的第一部分126可為成角度的。在某些實(shí)施例中，端口或開(kāi)口可包括復(fù)合的角度。例如，端口或開(kāi)口41可相對(duì)于轉(zhuǎn)子38的旋轉(zhuǎn)軸線成角度。端口或開(kāi)口41相對(duì)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線在從高壓出口104至低壓入口106的方向a(參見(jiàn)圖8)上的角度可在約0至90度的范圍內(nèi)。在方向a上的角度可在約0至45度之間、45至90度之間、15至30度之間、60至75度之間、及其所有子范圍之間。例如，在方向a上的角度可為約0、10、20、30、40、50、60、70、80或90度角或其間的任何其它角度。此外，端口或開(kāi)口41可成角度而使得端口或開(kāi)口41與轉(zhuǎn)子管道68相切。端口或開(kāi)口41相對(duì)于轉(zhuǎn)子38的旋轉(zhuǎn)軸線在朝向轉(zhuǎn)子38或轉(zhuǎn)子管道68的徑向壁的方向b(參見(jiàn)圖8)上的角度可在約0至90度的范圍內(nèi)。在方向b上的角度可在約0至45度之間、45至90度之間、15至30度之間、60至75度之間、及其所有子范圍之間。例如，在方向b上的角度可為約0、10、20、30、40、50、60、70、80或90度角或其間的任何其它角度。

圖11是旋轉(zhuǎn)ipx20的實(shí)施例的局剖俯視圖，旋轉(zhuǎn)ipx20具有(如圖9中所描述的)端蓋114，端蓋114具有端口或開(kāi)口41，以改善(例如，在管道容積的加壓期間的)管道壓力傳遞。具體地，如圖11中所示，端蓋114(例如，高壓入口端蓋)可包括通過(guò)密封區(qū)域116(例如，低壓密封區(qū)域)或過(guò)渡區(qū)域(例如，從低壓出口118至低壓入口120的過(guò)渡區(qū)域)的、與高壓入口120相鄰或就在高壓入口120前的端口或開(kāi)口41。隨著轉(zhuǎn)子管道68沿周向26從低壓出口118旋轉(zhuǎn)至高壓入口120，流體在到達(dá)高壓入口120之前與端蓋114的密封區(qū)域116(例如，低壓密封區(qū)域)交界。在到達(dá)高壓入口120之前，一部分流體(高壓(hp)流體)可經(jīng)由相鄰于高壓入口120設(shè)置或就設(shè)置在高壓入口120前的端蓋114中的端口或開(kāi)口41進(jìn)入轉(zhuǎn)子38或轉(zhuǎn)子管道68，以能夠?qū)D(zhuǎn)子管道68內(nèi)的流體加壓。流體首先從端蓋114的徑向側(cè)134進(jìn)入端口或開(kāi)口41的第一部分132，并隨后穿過(guò)端口或開(kāi)口41的第二部分136而進(jìn)入轉(zhuǎn)子管道68。在某些實(shí)施例中，端口或開(kāi)口41的第一部分132可使流體能夠從端蓋114的后部進(jìn)入。與高壓入口120相鄰地定位或就定位在高壓入口120前的開(kāi)口或端口41的第二部分136的噴注軸線可與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相切地定向且沿旋轉(zhuǎn)方向定向。在某些實(shí)施例中，端口或開(kāi)口的第二部分136可為成角度的。在某些實(shí)施例中，端口或開(kāi)口41的第二部分136可包括復(fù)合的角度。例如，端口或開(kāi)口41的第二部分可相對(duì)于轉(zhuǎn)子38的旋轉(zhuǎn)軸線(和/或端口或開(kāi)口41的第一部分132)成角度。端口或開(kāi)口41的第二部分136相對(duì)于轉(zhuǎn)子38的旋轉(zhuǎn)軸線在從低壓出口118至高壓入口120的方向c(參見(jiàn)圖9)上的角度可在約0至90度的范圍內(nèi)。在方向c上的角度可在約0至45度之間、45至90度之間、15至30度之間、60至75度之間、及其所有子范圍之間。例如，在方向c上的角度可為約0、10、20、30、40、50、60、70、80或90度角或其間的任何其它角度。此外，端口或開(kāi)口41的第二部分136可成角度而使得端口或開(kāi)口41與轉(zhuǎn)子管道68相切。端口或開(kāi)口41的第二部分136相對(duì)于轉(zhuǎn)子38的旋轉(zhuǎn)軸線在朝向轉(zhuǎn)子38或轉(zhuǎn)子管道68的徑向壁的方向d(參見(jiàn)圖9)上的角度可在約0至90度的范圍內(nèi)。在方向d上的角度可在約0至45度之間、45至90度之間、15至30度之間、60至75度之間、及其所有子范圍之間。例如，在方向d上的角度可為約0、10、20、30、40、50、60、70、80或90度角或其間的任何其它角度。

圖12是旋轉(zhuǎn)ipx20的實(shí)施例的局剖軸向側(cè)視圖，旋轉(zhuǎn)ipx20具有端蓋138，端蓋138具有端口或開(kāi)口41，以(例如，在轉(zhuǎn)子管道容積的減壓期間)改善管道壓力傳遞。應(yīng)注意，在圖12中僅示出端口或開(kāi)口41的一部分。如所示的，端口或開(kāi)口41的一部分可為成角度的。在某些實(shí)施例中，端口或開(kāi)口41可包括復(fù)合的角度。例如，端口或開(kāi)口41可相對(duì)于轉(zhuǎn)子38的旋轉(zhuǎn)軸線66成角度。端口或開(kāi)口41相對(duì)于轉(zhuǎn)子38的旋轉(zhuǎn)軸線66在從高壓出口104至低壓入口106的方向a(參見(jiàn)圖8)上的角度可在約0至90度的范圍內(nèi)。在方向a上的角度可在約0至45度之間、45至90度之間、15至30度之間、60至75度之間、及其所有子范圍之間。例如，在方向a上的角度可為約0、10、20、30、40、50、60、70、80或90度角或其間的任何其它角度。

圖13是旋轉(zhuǎn)ipx20的實(shí)施例的局剖軸向俯視圖，旋轉(zhuǎn)ipx20具有端蓋140，端蓋140具有端口或開(kāi)口41，以(例如，在轉(zhuǎn)子管道容積的減壓期間)改善管道壓力傳遞。應(yīng)注意，在圖13中僅示出端口或開(kāi)口41的一部分。此外，端口或開(kāi)口41的一部分可成角度而使得端口或開(kāi)口41與轉(zhuǎn)子管道68相切。端口或開(kāi)口41相對(duì)于轉(zhuǎn)子38的旋轉(zhuǎn)軸線66在朝向轉(zhuǎn)子38或轉(zhuǎn)子管道68的徑向壁的方向b(參見(jiàn)圖8)上的角度可在約0至90度的范圍內(nèi)。在方向b上的角度可在約0至45度之間、45至90度之間、15至30度之間、60至75度之間、及其所有子范圍之間。例如，在方向b上的角度可為約0、10、20、30、40、50、60、70、80或90度角或其間的任何其它角度。

圖14是旋轉(zhuǎn)ipx20的實(shí)施例的局剖軸向側(cè)視圖，旋轉(zhuǎn)ipx20具有端蓋142，端蓋142具有端口或開(kāi)口41，以(例如，在轉(zhuǎn)子管道容積的加壓期間)改善管道壓力傳遞。應(yīng)注意，在圖14中僅示出端口或開(kāi)口41的一部分。如所示的，端口或開(kāi)口41的一部分可為成角度的。在某些實(shí)施例中，端口或開(kāi)口41可包括復(fù)合的角度。例如，端口或開(kāi)口41可相對(duì)于轉(zhuǎn)子38的旋轉(zhuǎn)軸線66成角度。端口或開(kāi)口41相對(duì)于轉(zhuǎn)子38的旋轉(zhuǎn)軸線66在從低壓出口118至高壓入口120的方向c(參見(jiàn)圖9)上的角度可在約0至90度的范圍內(nèi)。在方向c上的角度可在約0至45度之間、45至90度之間、15至30度之間、60至75度之間、及其所有子范圍之間。例如，在方向c上的角度可為約0、10、20、30、40、50、60、70、80或90度角或其間的任何其它角度。

圖15是旋轉(zhuǎn)ipx20的實(shí)施例的局剖軸向俯視圖，旋轉(zhuǎn)ipx20具有端蓋144，端蓋140具有端口或開(kāi)口41，以(例如，在轉(zhuǎn)子管道容積的加壓期間)改善管道壓力傳遞。應(yīng)注意，在圖15中僅示出端口或開(kāi)口41的一部分。此外，端口或開(kāi)口41的一部分可成角度而使得端口或開(kāi)口41與轉(zhuǎn)子管道68相切。端口或開(kāi)口41相對(duì)于轉(zhuǎn)子38的旋轉(zhuǎn)軸線66在朝向轉(zhuǎn)子38或轉(zhuǎn)子管道68的徑向壁的方向d(參見(jiàn)圖9)上的角度可在約0至90度的范圍內(nèi)。在方向d上的角度可在約0至45度之間、45至90度之間、15至30度之間、60至75度之間、及其所有子范圍之間。例如，在方向d上的角度可為約0、10、20、30、40、50、60、70、80或90度角或其間的任何其它角度。

本文通過(guò)附圖中的示例示出了具體實(shí)施例并對(duì)這些具體實(shí)施例做了詳細(xì)描述，而本主題可有各種修改和替代形式。然而，應(yīng)理解本主題不意在限制于所公開(kāi)的具體形式。而是，本主題覆蓋了落入由以下所附權(quán)利要求所限定的本主題的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同物和替代物。