(57)【要約】  高圧流体の流れから低圧流体の流れまでの圧力エネルギーを移送するための加圧移送装置において、略円筒状のハウジング（６１）は、軸線方向に通過する複数の流路（６５）を有し中央のステーター（６７）の回り、即ち、周囲スリーブ（１７３）内を回転するローター（６３）と、そのローターのそれぞれの平坦な端面（６８）と摺動し密封状に連結する一対のエンドカバー（６９、７１）とを含む。エンドカバー（６９、７１）およびこの装置において伴う構成要素は、その複数の流路がローターの各回転中、第１の高圧液体で少なくとも２回充填され、それらの通路が高圧液体で１回のみ充填された場合よりも２倍の体積の第２の加圧液体を吐出することが可能となるように構成される。
2010506089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧された第２の流体をもたらすように第１の高圧流体から第２の低圧の流体に圧力エネルギーを移動するための加圧移送装置において、
一対の相対向する平坦な端面を有し回転自在に取り付けられる円筒状のローターであって、該平坦な端面に配置される開口相互間で軸線方向に貫通する少なくとも２つの流路を有する円筒状のローターと、
軸線方向の内側端面および軸線方向の外側端面を有する一対の相対向するエンドカバーであって、前記ローターの前記各平坦な端面に連結し、摺動し密封状に係合する平坦部をそれぞれ有する前記軸線方向の内側端面を備える一対の相対向するエンドカバーとを含み、
前記エンドカバーは、それぞれ、少なくとも４つの通路が、前記軸線方向の内側端面に開口する２つ以上の吸入通路および２つ以上の吐出通路を有し、
該エンドカバーは、前記ローター内の１つの前記流路が一方の前記エンドカバー内の吸入通路開口と同心とされる場合、前記ローター内の１つの前記流路が前記向かい合わせのエンドカバー内の吐出通路の開口とも同心とされるように整列され、前記エンドカバー内の前記吸入通路の開口および各前記吐出通路の開口が、前記ローターの平坦な端面と前記エンドカバーとの間の境界でシール部によって、作動中、互いに常に密封され、
それによって、前記ローターの回転中、前記流路の開口が、前記ローターの各回転中、少なくとも２回、順次交互に、一方の前記エンドカバー内の吸入通路の開口および向かい合わせの前記エンドカバー内の吐出通路の開口の両方と部分的にまたは完全に同心とされ、
それから、前記一方のエンドカバー内の吐出通路の開口および前記向かい合わせのエンドカバー内の吸入通路開口の両方と部分的にまたは完全に同心とされ、それによって、前記各流路は、前記第１の高圧流体が少なくとも２回供給され、加圧された第２の流体を少なくとも２回吐出する加圧移送装置。
【請求項２】
前記第１の高圧流体が流れる前記一方のエンドカバー内の前記吸入通路は、前記ローターの流路内への方向付けられた流体流出を生み出す前記表面の開口に隣接する斜めの傾斜路を有し、前記同心の排出通路もまた、同様の斜めの傾斜路を有し、その結果、前記ローターが回転される請求項１に記載の加圧移送装置。
【請求項３】
前記一方のエンドカバー内の前記斜めの傾斜路は、前記ローターの前記平坦な端面に対して約７°から４０°までの間の角度で調整される請求項２に記載の加圧移送装置。
【請求項４】
前記向かい合わせのエンドカバー内における吸入通路内の前記斜めの傾斜路は、前記ローターの前記平坦端面に対してさらに大きな角度で調整される請求項３に記載の加圧移送装置。
【請求項５】
前記向かい合わせのエンドカバーにおける前記吸入通路内の前記斜めの傾斜路は、前記ローターの前記平坦端面に対して約２５°から５０°までの角度で調整される請求項４に記載の加圧移送装置。
【請求項６】
前記各エンドカバーは、２つの正反対に位置する吸入通路と２つの正反対に位置する排出通路とを有する請求項１乃至請求項５のうちのいずれかに記載の加圧移送装置。
【請求項７】
前記ローターは、前記両方のエンドカバーと相互連結されるステーターの回りを回転する請求項１に記載の加圧移送装置。
【請求項８】
前記ステーターは、２つの離間された側面にある軸受面を有し、該軸受面相互間に、前記軸受面を潤滑化するための流体の溜めを保持する外周溝を有する請求項７に記載の加圧移送装置。
【請求項９】
供給通路が、前記溝から略半径方向内方に延在し、前記ステーター内の分枝通路が、前記供給通路を高圧流体の部位に連結する請求項８に記載の加圧移送装置。
【請求項１０】
前記ローターは、外接スリーブ内で回転し、このスリーブの両端部が、前記一対のエンドカバーに当接する請求項１に記載の加圧移送装置。
【請求項１１】
加圧された第２の流体をもたらすように第１の高圧流体から第２の低圧流体まで圧力エネルギーを移動するための方法において、
ハウジング内に円筒状のローターであって、一対の相対向する平坦な端面を有するとともに、該平坦な端面に配置される開口相互間で前記ローターを軸線方向に貫通する少なくとも２つの流路を有するローターを回転自在に取り付け、
前記ハウジング内に一対の相対向するエンドカバーであって、軸線方向の内側の端面が前記ローターの前記平坦な端面に連結し、摺動し密封状に係合するように平坦面部を有する軸線方向の内面を有し、複数の吸入通路および前記平坦面部に開口する複数の吐出通路を備えるエンドカバーを配置し、
向かい合う端部で、前記エンドカバー内の前記同心の吐出通路から加圧された第２の流体を同時に吐出しながら、一方のエンドカバー内の前記吸入通路に第１の高圧流体を供給し、
前記ローターをその軸の回りで回転させ、前記流路の開口がそれぞれ、前記ローターの各回転の際に少なくとも２回、一方のエンドカバー内の吸入通路の開口および他方のエンドカバー内の吐出通路の開口と部分的にまたは完全に同心とされ、それにより、各流路が少なくとも２回満たされ、吐出されるので前記ローターの各回転ごと体積増加した加圧された第２の液体が、吐出されることを含む方法。
【請求項１２】
前記ローターの前記回転は、少なくとも前記高圧流体の前記流路内への方向付けられた侵入によって引き起こされる請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記高圧流体が、前記エンドカバー内の少なくとも２つの等角で離間された位置で、前記ローターの一方の端部に侵入せしめられる請求項１１または請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記侵入は、前記エンドカバー内の２つの正反対の位置である請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧下にある第１の流体がローター内で第２の低圧流体に水圧連通し、流体間で圧力を移動して、高圧吐出流の第２の流体を生じさせる、回転式加圧移送装置に関する。より詳細には、本発明は、効率を向上させるようにエンドカバーの設計および関連するローターの構成が改良された、回転式加圧移送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この出願は、２００６年１０月４日に出願された米国特許仮出願第６０／８２８，１７５号明細書の優先権を主張し、該明細書の開示は、参照により本明細書の一部を構成する。
【０００３】
多くの工業プロセス、特に、化学プロセスは、高圧で実施される。これらのプロセスは、流体生成物または放流水を生成するためにガス、液体またはスラリーであってよい高圧流体供給をしばしば必要とする。このような工業プロセスに対して高圧流体の供給を提供する１つの方法は、比較的低圧の流れを供給して加圧移送装置に通し、高圧流と低圧供給流との間で圧力交換を行うというものである。特に効率的なタイプの加圧移送装置は、軸線方向の流路を有するローターを使用し、高圧流体と低圧流体との間の水圧連通が、交互に逐次確立される。
【０００４】
米国特許第４，８８７，９４２号（特許文献１）、米国特許第５，３３８，１５８号（特許文献２）、米国特許第６，５３７，０３５号（特許文献３）、米国特許第６，５４０，４８７号（特許文献４）、米国特許第６，６５９，７３１号（特許文献５）および米国特許第６，７７３，２２６号（特許文献６）は、ある流体から別の流体に圧力エネルギーを移動するための本明細書において説明される一般的なタイプの回転式加圧移送装置を説明している。このタイプの装置の動作は、「ある密閉された流体に加えられた圧力は、減じられることなく流体の各部分に、およびその収容容器の壁部に伝達される」というパスカルの原理をそのまま適応したものである。パスカルの原理により、高圧流体が低圧流体と水圧接触状態になされると、高圧流体の圧力は低下し、低圧流体の圧力は上昇し、このような圧力交換は、混合を最小限に抑えて実現される。当該タイプの回転式加圧移送装置は、交互におよび逐次的に、（１）第１の低圧流体を収容する流路を第２の高圧流体に水圧接触させ、それによって流路内の第１の流体を加圧し、流路内に存在したある量の第１の流体を、高圧の第２の流体によって代わられる体積だけ排出させ、その後に、（２）この流路を、第１の低圧圧力流体の流入してくる流れを収容する第２の進入チャンバに水圧接触させ、その際、これが、この流路内で第２の流体を若干加圧し、さらに第２の低圧流体を排出させることによって、パスカルの原理を適応する。
【０００５】
パスカルの原理により、圧力移動プロセスの最終的な結果として、これら２つの流体の圧力は互いに近づく。例えば、７００〜１２００ポンド／平方インチゲージ（ｐｓｉｇ）（４８２６５００〜８２７４０００パスカル（Ｐａ））などの高圧で実施されることのある海水の逆浸透などの化学プロセスにおいては、一般的には、海水供給は、例えば、大気圧から約５０ｐｓｉｇ（３４４８００Ｐａ）などの低圧で得ることができ、また、このプロセスによる高圧塩水流は、約６５０〜１１５０ｐｓｉｇ（４４８２０００〜７９３００００Ｐａ）でおそらく得ることができる。低圧海水流および高圧塩水流は共に、有利には海水を加圧する一方で、廃塩水を減圧するような回転式加圧移送装置に供給することができる。このような工業プロセスにおける回転式加圧移送装置の有利な最終的効果は、海水供給流を効率的な実施にとって望ましい高圧にまで高めるのに必要とされる高圧ポンピング可能量が、極めて著しく低減することである。しばしば、このことにより、このようなプロセスについて最大６５％のエネルギー削減をもたらすことが可能となり、それに応じて必要とされるポンプのサイズの縮小が可能となり得る。
【０００６】
一般的には、このような回転式加圧移送装置内には、複数の平行な、開口端部を有する流路を有するローターが存在する。このローターは、外部の力により駆動されてもよいが、好ましくは、この技術において知られているように、エンドカバーを通り流路内に方向性をもって進入する流体流により駆動される。回転の際、各流路内に存在する流体は、ローターの一方の端部で、または他方の端部で、交互におよびいずれか一方で吸入通路と水圧連通する。より具体的には、流入する高圧流体は、高圧吸入チャンバからエンドカバーを通り流路に進入し、同時に流路の他方の端部からの排出を生じさせ、次いで、非常に短時間後、この流路は、他方の端部で、吸入チャンバから反対側のエンドカバーを通り進入する流入低圧流体のみと連通状態となる。その結果、流体の軸線方向の向流が、ローターの各流路内で交互に生じ、例えば、非常に上昇した圧力の海水流および非常に低下した圧力の塩水流などの２つの吐出流がもたらされる。
【０００７】
このような回転ローターを有する回転式加圧移送装置においては、ローター内の複数の軸線方向の流路と、２つの流体を収容する両端部の両チャンバとの間に、多数の非常に短時間の水圧連通が生じ、それ以外の時には、これらのチャンバは互いから水圧的に離隔される。流路がそれぞれ、逆方向から進入する流体間の緩衝体または境界部分としての役割を果たす比較的動かない流体の区域を有するので、流路内での混合は最小限に抑えられ、各流体は、ローターの各端部の一方から入出する。その結果、例えば、高圧高塩濃度の塩水流が、著しい混合を伴うことなくその圧力を進入する低圧海水流に移動することが可能となる。
【０００８】
このような従来技術の装置においては、通常は、ローターは、その平坦な端面が対向するエンドカバープレートと滑動的におよび密閉式に連係した状態で、円筒状スリーブ内で回転する。多くの場合、加圧移送装置内のローターは、静圧軸受によって支持され、ローター流路に進入する流体の流れまたはモータによって駆動される。極めて摩擦の低い作動を実現するために、通常は、このような回転式加圧移送装置は、回転シールを用いない。代替として、流体シールおよび流体軸受がしばしば使用され、漏出を最低限に抑えるために極度の精密嵌合が用いられる。
【０００９】
対向するエンドカバーは、それぞれ、吸入開口および吐出開口を有し、これらの開口は、エンドカバーの内面中に正反対の位置に配置され、ローター内の流路は、これらの開口に交互に整列される。通常、エンドカバーは、ローターが内部で回転するスリーブと接触することによって、周囲が支持される。したがって、軸線方向のローター流路は、その一方の端部で、例えば、高圧塩水吸入口と、次いで、塩水吐出口と交互に水圧連絡し、また、同流路は、その他方の端部で、高圧海水吐出口と、次いで、低圧海水吸入口とそれぞれ水圧連通する。これら両方の場合において、供給端部で充填が行われるようになる程度まで、エンドカバー中の吐出開口を通り、流路の反対側の端部から液体が吐出される。ローターが、これらの交互の水圧連通期間どうしの間に回転する際に、流路は、各エンドカバー面中の２つの開口のそれぞれとの連通を、短時間の間、閉鎖される。
【００１０】
この一般的なタイプの回転式加圧移送装置においては、円筒状ローターの回転によりこの装置に流入しこの装置から流出する液体の体積は、このようなローター内の軸線方向の流路の全容積と、液体をこれらの流路に供給しこれらの流路から引き出す能力とによって、少なくとも部分的に決定される。これらの加圧移送装置の効率を高める方法が、絶えず模索されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第４，８８７，９４２号明細書
【特許文献２】米国特許第５，３３８，１５８号明細書
【特許文献３】米国特許第６，５３７，０３５号明細書
【特許文献４】米国特許第６，５４０，４８７号明細書
【特許文献５】米国特許第６，６５９，７３１号明細書
【特許文献６】米国特許第６，７７３，２２６号明細書
【特許文献７】米国特許第７，２０１，５５７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
今日市販されている回転式加圧移送装置は、しばしば、適度に幅広く離間された複数の流路を有するローターと、１つの吸入口および１つの排出口をそれぞれが有する一対の対向するエンドカバーとを使用する。したがって、ローターが一回転すると、各流路は２度、すなわち１度は一方の端部から進入する高圧流体を、および１度は反対側の端部から進入する低圧液体を満たし、同様に２度吐出する。当然ながら、各充填および吐出は、軸線方向流路が、対向するエンドカバー中のそれぞれ整列された対の吸入口および排出口を過ぎて回転する際に、行われる。
【００１３】
ここで、各エンドカバー中に２つ以上の吸入口および２つ以上の排出口を用い、各流路が各端部にて少なくとも２度充填を行うとともに、これに応じて反対側の端部にて少なくとも２度吐出するように、これらの吸入口および排出口を配置することが効果的であることが判明した。その結果、このような回転装置は、各エンドカバー中に単一の吸入口のみを有する同様の従来技術の装置と比較して、各回転の際に少なくとも約２倍多い液体体積を汲み上げる、すなわち約２倍多い液体体積の圧力を上昇させることが可能となる。
【００１４】
１つの特定の態様においては、加圧移送装置が提供されるものであり、加圧された第２の流体をもたらすように第１の高圧流体から第２の低圧の流体に圧力エネルギーを移動するための加圧移送装置において、一対の相対向する平坦な端面を有し回転自在に取り付けられる円筒状のローターであって、該平坦な端面に配置される開口相互間で軸線方向に貫通する少なくとも２つの流路を有する円筒状のローターと、軸線方向の内側端面および軸線方向の外側端面を有する一対の相対向するエンドカバーであって、前記ローターの前記各平坦な端面に連結し、摺動し密封状に係合する平坦部をそれぞれ有する前記軸線方向の内側端面を備える一対の相対向するエンドカバーとを含み、前記エンドカバーは、それぞれ、少なくとも４つの通路が、前記軸線方向の内側端面に開口する２つ以上の吸入通路および２つ以上の吐出通路を有し、該エンドカバーは、前記ローター内の１つの前記流路が一方の前記エンドカバー内の吸入通路開口と同心とされる場合、前記ローター内の１つの前記流路が前記向かい合わせのエンドカバー内の吐出通路の開口とも同心とされるように整列され、前記エンドカバー内の前記吸入通路の開口および各前記吐出通路の開口が、前記ローターの平坦な端面と前記エンドカバーとの間の境界でシール部によって、作動中、互いに常に密封され、それによって、前記ローターの回転中、前記流路の開口が、前記ローターの各回転中、少なくとも２回、順次交互に、一方の前記エンドカバー内の吸入通路の開口および向かい合わせの前記エンドカバー内の吐出通路の開口の両方と部分的にまたは完全に同心とされ、それから、前記一方のエンドカバー内の吐出通路の開口および前記向かい合わせのエンドカバー内の吸入通路開口の両方と部分的にまたは完全に同心とされ、それによって、前記各流路は、前記第１の高圧流体が少なくとも２回供給され、加圧された第２の流体を少なくとも２回吐出するものとされる。
【００１５】
他の特定の態様においては、圧力エネルギーを移動するための方法が提供されるものであり、加圧された第２の流体をもたらすように第１の高圧流体から第２の低圧流体まで圧力エネルギーを移動するための方法において、ハウジング内に円筒状のローターであって、一対の相対向する平坦な端面を有するとともに、該平坦な端面に配置される開口相互間で前記ローターを軸線方向に貫通する少なくとも２つの流路を有するローターを回転自在に取り付け、前記ハウジング内に一対の相対向するエンドカバーであって、軸線方向の内側の端面が前記ローターの前記平坦な端面に連結し、摺動し密封状に係合するように平坦面部を有する軸線方向の内面を有し、複数の吸入通路および前記平坦面部に開口する複数の吐出通路を備えるエンドカバーを配置し、向かい合う端部で、前記エンドカバー内の前記同心の吐出通路から加圧された第２の流体を同時に吐出しながら、一方のエンドカバー内の前記吸入通路に第１の高圧流体を供給し、前記ローターをその軸の回りで回転させ、前記流路の開口がそれぞれ、前記ローターの各回転の際に少なくとも２回、一方のエンドカバー内の吸入通路の開口および他方のエンドカバー内の吐出通路の開口と部分的にまたは完全に同心とされ、それにより、各流路が少なくとも２回満たされ、吐出されるので前記ローターの各回転ごと体積増加した加圧された第２の液体が、吐出されることを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】その軸の回りを回転するローターを用いる一般的なタイプの従来技術とされる加圧移送装置の正面断面図である。
【図２】種々の新規の態様が組み込まれ、中央のステーターの回りを回転するローターを用いるこの一般的なタイプの加圧移送装置における断面で示される斜視図である。
【図３】図２の回転式加圧移送装置において使用される２つのエンドカバー、ローター、ステーターおよびテンションロッドのサブアッセンブリーの拡大した分解斜視図である。
【図４】周囲スリーブを使用し、図３のサブアッセンブリーの代わりとして図２の加圧移送装置において使用し得るローターおよびエンドカバーのサブアッセンブリーにおける代替的な実施例の図３と類似した分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１には、従来技術の一般的なタイプの回転式加圧移送装置１１が図示されており、この回転式加圧移送装置１１は、細長い、略円筒状のハウジングすなわち本体１３を備え、このハウジング、即ち、本体１３の中には、端部間を延在しローターの各端面にて開口した複数の軸線方向の流路１６を有する円筒状のローター１５が配設されている。。ローター１５は、周囲の管状スリーブ内で回転し、それぞれ吸入開口および排出開口を有する２つのエンドカバー１９、２１が、管状スリーブのそれぞれ別の開口端部を閉鎖する。説明の便宜上、これらの構成要素を、図面中における装置の方位に従い上方エンドカバーおよび下方エンドカバーと呼ぶこととする。しかし、これらの呼び方は、単に便宜上用いられるに過ぎず、したがってこの装置は、垂直、水平または他の任意の方位において作動されてよいことを理解されたい。これらの内部構成要素をユニットとして取り扱うことが可能となるように、これらの構成要素は、ローターの軸線方向に配設される細長いチャンバ２５内に配置され、上方エンドカバーおよび下方エンドカバー中の一対の中心線が一致する軸線方向の通路２７、２９を貫通する中心ロッドすなわちシャフト２３を使用することにより、サブアッセンブリーとしてしばしば一体化される。さらに、このねじ山付きテンションロッド２３が、ワッシャ、Ｏリングおよび六角ナットなどによって固定されて、サブアッセンブリーを作る。この集成装置の周囲には、管状スリーブ１７の各端部に近接し接触した状態で２つのエンドカバー２７、２９が配置され、その公差は、ローター１５が水溶液などの間で圧力を移動させるように回転しているとき、ローターの上方端面および下方端面と、上方エンドカバー１９および下方エンドカバー２１の並置された内側端面との間に非常に薄い液体シールが作られるようなものとされる。所望される場合には、エンドカバーが、支持用管状スリーブと正確に同心に確実に保たれるように、短いダウエルピン３１を使用することが可能である。
【００１８】
円筒状外側ハウジング１３は、それぞれに一対の吸入導管および排出導管がそれぞれ固定された上方プレートアセンブリ３５および下方プレートアセンブリ３７によって閉鎖される。例えば、第１の高圧液体が通り進み得る上方プレートアセンブリ３５は、上方エンドカバー１９から離された位置でハウジング内に固定される。吸入エルボ管４３が、このプレートアセンブリ３５に固定され、上方エンドカバーの外側面と上方プレートアセンブリ３５の下面との間に形成される短プレナムチャンバ４５内に注ぐ。低圧直線状吐出導管３９が、ニップル４０などによって、液密の構成で上方エンドカバー１９内の吐出通路４１に連結され、この導管３９は、上方プレートアセンブリを貫通し、さらに吐出配管などに適切に連結される位置まで延在する。この構成の詳細は、参照により本明細書の一部を構成する開示である米国特許第７，２０１，５５７号（特許文献７）に示されている。
【００１９】
同様の構造体が、下方端部に存在し、低圧の第２の吸入流が、下方エンドカバー２１の吸入通路に固定されるニップル５５に接合される直管４９を通り進入する。エルボ吐出管５１が、外側下方プレートアセンブリ３７に固定され、流れは、下方エンドカバー２１と下方プレートアセンブリの内面との間に位置する同様のプレナムチャンバ５３を通りこの外側下方プレートアセンブリ３７に進入する。装置１１において圧力が移動される第２の液体は、ローター流路から、下方エンドカバー中の吐出開口を通り、プレナムチャンバ５３内に吐出され、エルボ管５１を介して排出される。
【００２０】
例えば、作動時には、約３０ｐｓｉｇ（２０６８５０Ｐａ）の低圧海水が、ポンピングなどによって、装置の下方端部の直管４９内に供給され、高圧塩水が、逆浸透操作によって、例えば、約７７０ｐｓｉｇ（５３０９１５０Ｐａ）で、装置の上方端部のエルボ吸入管４３に供給される。エンドカバー１９、２１内の通路は、当技術においてよく知られているように、各端部で流入する液体流により、ローター１５が回転し、この力の殆どが高圧塩水によって供給される状態で、向けられる。高圧塩水は、上方プレナムチャンバ４５を満たし、上方エンドカバー１９内の成形吸入通路５７の中を流れて、引き続いてローターが回転する際にローター内の各流路１６の上方端部に進入し、この流路と連通状態にある間に流路に高圧液体を供給する。これによって、同時に、例えば、海水などの同一量の液体が、ほぼ流入塩水の圧力で、軸線方向の流路の反対側の端部から排出される。加圧された第２の液体（すなわち海水）の吐出流は、下方エンドカバー２１中の排出通路および下方プレナム５３を通って進み、次いでエルボ管排出口５１を介して排出される。次に、流路１６が、下方エンドカバー２１の内面中の吸入通路および上方エンドカバー１９中の排出通路４１と同心にされるとき、低圧海水が、ほぼ同一の体積量で、流路の下方端部内に流入し、装置１１の上方端部から直線状排出管３９を通り減圧された塩水を排出させる。
【００２１】
図２および図３の実施例においては、いくつかの新規の特徴を具現化した加圧移送装置５９が示される。この実施例は、その外側部分において、上方端部および下方端部の単一の大型の軸線方向に配置された導管と、２つの側部導管とを有することにより、図１の従来技術の装置とは本質的に異なり、この２つの側部導管は、前述のプレナムチャンバの１つとそれぞれ連通する。より具体的には、図２に図示される加圧移送装置５９は、ローター６３の平坦な端面６８が、上方エンドカバー６９および下方エンドカバー７１の軸線方向の内面７０における近接した平坦な部分と密封状に連結した状態で複数の軸線方向に延在する流路６５を有するローター６３が、中央のステーター６７の回りでジャーナル軸支（ｊｏｕｒｎａｌｌｅｄ）されてハウジング６１内を回転する略円筒状の外側本体、すなわち、ハウジング６１を含む。中心に配設されるテンションロッド７３により、エンドカバー、ステーターおよびローターはサブアッセンブリーとして一体化され、これが、図３の分解斜視図において図示される。ハウジング６１は、上方閉鎖プレート７５および下方閉鎖プレート７７によってその端部で閉鎖されて、大型上方プレナム７９および大型下方プレナム８１を形成する。スナップリング（図示せず）または他の適切な固定用リング装置が、閉鎖プレート７５、７７を定位置に固定するようにハウジング内の溝８２内に受け止められる。上方の軸線方向に整列された導管８３が、上方端部閉鎖プレート７５中の中央孔を貫通し、この貫通部分は、閉鎖プレートの内面で適切にシールされる。同様の導管８５が、下方端部閉鎖プレート７７を軸線方向に貫通する。上方側部導管８７が、ハウジングの側壁に貫入し、プレート７５とエンドカバー６９との間で上方プレナム７９と連通し、下方側部導管８９が、同様の下方プレナム８１に通じている。
【００２２】
図１の従来技術の実施例とは異なり、図３の分解斜視図において最もよく分かるように、例示の実施例の円筒状ローター６３は、断面が略パイ形状（ｐｉｅ−ｓｈａｐｅｄ）であり中心軸線の回りに均等に離間されている非常に多数の軸線方向の流路６５を用いる。例えば、環状領域において中心軸線の回りに等角間隔に配置される２２個の流路が、示されている。各流路６５は、３６０°のうち約１３〜１４°の環状の一部分を構成する。中央ステーター６７は、例えば、エンドカバーの軸線方向の内面７０内の３つの穴９０およびステーター内の対面する穴の中に受け入れられる短い複数のダウエルピン（図示せず）などによって、エンドカバー６９、７１の一方または両方と適切に嵌めあわされ、ローターのための安定した回転プラットフォームをもたらす。中央のテンションロッド７３は、２つのエンドカバー６９、７１をステーター６７に剛体的に接合させるように、このサブアッセンブリーを一体化する。ローターは、エンドカバーの軸線方向の内面７０間でステーターの周囲を回転する。周囲円筒状ブシュが、適宜、含まれてもよいが、しかしながら、高圧流体によって潤滑化されるステーター６７とローターの内側円筒面との間の流体軸受面９１が、好ましい。流体軸受面は、この構成全体においていくつかの利点を有する。この構造は、図１に示されるものなどの多くの従来技術の回転式加圧移送装置において使用されるような、周囲でスリーブに係合するエンドカバーの基本構成とは異なる。図４を参照として図示され以下に説明されるように、外側スリーブ構造体を代替的に使用されてもよいが、本構造体は、以下に説明される改良されたエンドカバーと共に使用される場合、驚くべき利点を有する。それは、側面に配置される軸線方向に離間された円筒形の軸受面９１、および、リザーバ９２のより小さい外周のために、より効率がよいはずであり、その結果、それは、潤滑流量および漏出量を低減させるはずである。
【００２３】
２つのエンドカバー６９、７１は、概して同様の構造からなり、平坦面７０中の開口に隣接する領域の吸入通路の進入角度をおそらく除けば、実質的に互いに鏡像関係にある。図１に図示される回転式加圧移送装置１１におけるように、２つの通路のみがエンドカバーのそれぞれを横断する代わりに、各エンドカバー６９、７１は、４つの通路を有する。４つの通路は、各エンドカバーにおける軸線方向の内側端面７０内の略インゲンマメ形状の開口９３で終端し、これらの開口は、エンドカバーの中心の周囲に９０°の間隔で均等に離間される。この通路の内部形状の詳細は、前述の米国特許第７，２０１，５５７号（特許文献７）の開示において示されている。例示の実施例においては、エンドカバーを貫通するこれらの通路は、各エンドカバー６９、７１の軸線方向の外面中の４つの円形孔へと開口している。
【００２４】
各エンドカバーにおいて、各一対の正反対の位置にある通路は、吸入通路または吐出通路のいずれかとして、同様の目的を果たす。この配置の結果、ローター６３の各回転中、軸線方向の流路６５は、それぞれ、互いに正反対に位置する２つの開口９３を通じて装置の一方の端部から進入する高圧液体が連続して供給され、従って、反対側のエンドカバー中の２つの整列された吐出開口９３の一方を介して、今、高圧の第２の液体を２回吐出するであろうことは明らかであるはずである。また、この反対側のエンドカバーを通じて低圧液体の再充填が、２回、起こるだろう。したがって、ローター６３の１回転中、高圧液体は、各軸線方向の流路６５から２回吐出されるだろう。これにより、ローターの各回転中、高圧液体を吐出する装置５９の容量は、各エンドカバー中の１つの吸入口と各エンドカバー中の１つの略正反対に位置する排出通路とを用いる従来技術の装置と比較した場合に、実質的に２倍となる。図２、図３および図４において説明され図示されるような回転式加圧移送装置の全体的な作動は、図３に図示される改良されたエンドカバーおよび関連した部品を除き、図１に図示される従来技術の装置と概して同じである。
【００２５】
もっと詳細に見ていくと、図３において分かるように、上方エンドカバー６９および下方エンドカバー７１は、それぞれが２つ以上の吸入通路を有し、それぞれが２つ以上の排出通路を有するように構成される。この実施例においては、各エンドカバー中の４つの通路の全てが、エンドカバー６９、７１の軸線方向の外面の円形開口で終端する。上方エンドカバー６９内の一対の大きな開口９５が、上方端部の閉鎖プレート７５を貫通する軸線方向の導管８３とエンドカバー６９との間に延在する分枝導管９９の各端部を受け入れるように構成される。同様の分枝導管９９が、下方の軸線方向の導管８５を下方エンドカバー７１内のより大きな開口に連結する。各エンドカバーの軸線方向の外面内のより小さな円形通路開口９７は、各高圧プレナムチャンバ７９、８１と直接的に連通し、それら高圧プレナムチャンバ７９、８１を介して、ハウジング６１を貫通するサイドポート８７、８９と連通する。内部においては、エンドカバー中のこれらの通路は、外面内の円形の開口９５、９７と、平坦面９０が、ローター６３の一方の端面６８と並べられる各エンドカバーの平坦内面９０内のほぼインゲンマメ形状をした開口９３との間で円滑に移動される。。エンドカバーについて使用し得る吸入通路のこのような内部形状の詳細は、前述の米国特許第７，２０１，５５７号（特許文献７）に記載されている。４つ全ての吐出通路は、同一に成形され得る。例示の実施例においては、８つ全ての通路が、２つのエンドカバー内の開口９３に隣接する傾斜路１０１を有し、ローター６３を作動させる役割を果たす。
【００２６】
各エンドカバー中の４つ全ての通路を同一に形作られてもよいが、特定の通路の作動効率を促進するために一対の高圧吸入通路および高圧吐出通路を、一対の低圧吸入通路および低圧吐出通路とは異なる形状を有するようにすることが、有利である場合がある。例えば、上方エンドカバー６９中の高圧吸入通路は、ローターを回転させるためのより大きな衝撃力を生み出すように（例えば、平坦面に対して約７°から４０°までの角度で）向けられた傾斜路１０１で終端してもよい。反対側の端部の吐出通路は、概して同様に成形される。他方において、下方エンドカバー７１中の吸入通路からの低圧海水流、およびローター流路内への低圧海水流を方向付ける傾斜路１０１は、所望される場合には、高圧通路内のこれらの傾斜路とは異なるように、およびさらに大きな角度に（例えば平坦面に対して約２５°から５０°の角度に方位されてよい）調整されてよい。このような構成により、乱流および混合の可能性が最小限に抑えられる場合がある。
【００２７】
海水脱塩工場に関連した作動の一例としては、高圧塩水が、サイドポート８７を通りこのような加圧移送装置５９に供給されて、その塩水が、２つの小径の開口９７を介し、上方エンドカバー６９内の吸入通路１０３内に流れ込む吸入プレナムチャンバ７９を満たす。これらの通路において、これらの通路が瞬間的に同心とされる間に、流入液体は、ローター流路６５の上方端部に導かれ、開口９３の斜めの吐出傾斜路１０１を進入し通り過ぎる。高圧塩水のこの方向の進入は、ローター６３を回転させるための主要な動力源として利用され得る。エンドカバー６９内の他の２つの通路１０５は、その過圧（ｓｕｐｅｒａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）の大部分を移動した後、一対の正反対の位置にある出口、即ち、塩水のための吐出通路を構成する。各エンドカバーの内面７０内のインゲンマメ形状の開口９３は、ローター端面内の各流路の開口幅よりも大きな幅のシールを構成するように互いから十分な弧状の距離だけ角配置される。したがって、ローター内の軸線方向の流路６５は、同一のエンドカバー中の吸入通路および排出通路の両方と同時に流体連通することは不可能である。
【００２８】
エンドカバー内に２つ以上の吸入通路および１つの排出通路がある場合には、１つの流路が同時に同一エンドカバー中の吸入通路および排出通路の両方と直接的に流体連通することが不可能となるように空所を設けることが重要である。その結果、インゲンマメ形状開口９３を、外周寸法がさらに大きな円形のエンドカバーの周囲に適度に近接させて配置することが可能であることが重要となる。このような構成は、従来技術において使用される周囲スリーブの厚み部分を省くことを可能にすることによって容易となり、さらにこれによって、さらに大きな径のローターを収容することが可能なスペースが得られる。図３から分かるように、これによって、ローター流路６５を半径方向外方に延在でき、したがって、半径方向外方の端部でさらに幅広な領域を備えることが可能となる。このような構成によって、流路の容積が増加するだけでなく、これを充填することが容易となり、このことは特に、１回転中に、各流路を２度満たす場合には重要となる。さらに、このようなステーター６７が、周囲外側スリーブの代わりとして使用される場合、軸受面９１としての役割を果たす、並置されるアンギュラーウォールサーフェイス（ａｎｇｕｌａｒ  ｗａｌｌ  ｓｕｒｆａｃｅ）は、表面積においてより小さくなり、したがって、回転するローター６３に対して本質的により小さな抗力を働かせる。さらに、驚くべきことには、軸受面をこのように配置することによって、製造公差を一致させることにより装置の組立てを驚くほどさらに容易なものにし、また継続的で十分な潤滑化の確保を容易にすることが判明している。この構成によって、潤滑流体としての役割を果たす高圧液体が、テンションロッド７３と中空ステーター６７の内面との間の環状の隙間９２ｂにリザーバを相互連結するステーター６７の側壁に配置された半径方向の通路９２ａを通じてリザーバ９２に容易に供給することが可能となる。この環状の隙間は、好ましくは、海水が進入し吐出されるエンドカバーである、テンションロッド７３が貫通するエンドカバーの１つの中の拡張通路を介して、高圧液体で満たされた状態に保たれる。したがって、この構成によって、リザーバが高圧下の液体を満たされた状態に保たれて、重要な点であるこれらの軸受面の潤滑化を確保することが確実になされる。
【００２９】
したがって、ローター６３が回転するとき、ローター内のパイ形状の各流路６５は、上方端部にて、例えば、高圧塩水吸入通路１０３のインゲンマメ形状吸入開口９３と同心に移動し、また同時に、下方プレナム８１を経由して高圧海水吐出サイドポート８９に通じる反対側の下方エンドカバー７１中の排出通路１０７へ開いた同様の形状の開口と同心となる。したがって、軸線方向の流路６５の容積の約５０％〜９０％に相当する量の高圧塩水が、流路が平坦な端面７０中の隣接し合う開口９３間のシール領域に達する前に、この流路内に急速に流入する。当然、これによって、反対側の端部から同等体積の加圧された海水が吐出され、これは、プレナム８１内に流入し、次いで側部吐出ポート８９を通り流出する。この流路６５が、エンドカバー６９、７１の内側平坦面中の隣接する２つの同心の開口９３に達するとすぐに、下方軸線方向進入導管８５および分枝導管９９を介して下方エンドカバー７１中の２つの吸入通路１０９へと供給された低圧海水（例えば４０ｐｓｉｇ（２７５８００Ｐａ））が、やはりローター流路６５の容積の約５０％から９０％の間の量だけ、ローター流路６５の反対側の（下方）端部に流入する。これが、今は低圧となった塩水を、上方端部中の排出通路１０５を介して吐出し、分枝した低圧塩水の吐出導管８３に導く。
【００３０】
したがって、ローター６３内の１つの軸線方向の流路６５に対する加圧／ポンピングサイクルが（これまでは、従来技術の装置においてはローターが一周回転する際に１度のみ行われていた）、この場合には約１８０°のみの回転において達成され、それによって、前述の動作は、次の１８０°の回転の際に繰り返され、したがって、ポンピングは、ローターの各回転の際に２度行われることが分かる。その結果、ローター６３の３６０°の各回転の際に、装置５９は、同一サイズの軸線方向の流路内で、実質的に２倍の体積の液体を加圧／ポンピングすることが可能となる。
【００３１】
さらに、図３から分かるように、ローター６３内の流路６５のサイズは、２つ以上の流路が、一方のエンドカバーの中の任意の１つのインゲンマメ形状開口９３と常に位置合わせされた状態になるように設定される。しかし、各エンドカバー６９、７１中の吸入通路１０３、１０９の内部は、液体がこれらの通路を円滑に通り流れるように設定されるので、流路６５における十分な各充填、および、流路６５からの吐出は、それぞれ、各流路が装置の両端部でエンドカバー内の同心の一対の吸入開口および排出開口と整合する短期間に、実現されるということが保証される。したがって、ローター６３の各回転中、加圧された液体を各流路６５に部分的に２回充填し、それから、その加圧された液体を２回吐出するための能力が、実質的にさらに効率的な作動をもたらすことが理解できる。
【００３２】
この発明を実施するための本発明者が現在認識している最良の形態を構成するいくつかの好ましい実施例に関連して、本発明を説明したが、本明細書に添付される特許請求の範囲によって規定されるこの発明の範囲から逸脱することなく、当業者には明らかな種々の変更および修正を行い得ることを理解されたい。例えば、図３のエンドカバーの例示の構成においては、２つの吸入口および２つ排出口のみが示されるが、さらに多数の吸入口および排出口を使用することがまた可能であり、これは、より大きな径のエンドカバーにおいてより容易に実現可能となることを理解されたい。例えば、特にさらに大きな径を有するこのタイプの回転式加圧移送装置に、それぞれがローターの軸の回りに６０°増分された角度で離間された３つの吸入口および３つの排出口を備えることによって、ローターの各回転中、装置の各端部で３回の充填および３回の吐出が可能となる。さらには、前述のように、周囲をローターが回転する軸受面をもたらすように好ましいステーター６７を使用する代わりに、図４に図示されるような構成を利用することが可能である。エンドカバー６９、７１と実質的に同様の一対の複数吸入／複数排出エンドカバーは、図１に図示される構成と同様のローター１６３および周囲スリーブ１７３と共に使用可能とされる。このような構造により、テンションロッド１７５によって、エンドカバー１６９、１７１とスリーブ１７３とがサブアッセンブリーとして一体化され、図１の実施例におけるようにローター１６３が回転する直円柱状チャンバを作る。本発明の特定の特徴が、以下の特許請求の範囲において強調される。
【図１】
2010506089.tif 000003
【図２】
2010506089.tif 000004
【図３】
2010506089.tif 000005
【図４】
2010506089.tif 000006
【国際調査報告】
2010506089.tif 000007