[发明专利]用于混合流体动力－流体静力推力轴承的系统和方法

说明书

一种系统，包括液压能量传递系统，其构造成在第一流体与第二流体之间交换压力，其中，第一流体的压力高于第二流体的压力。液压传递系统包括构造成围绕旋转轴线周向旋转并且具有彼此相对设置的第一端面和第二端面的圆柱形转子，具有与圆柱形转子的第一端面相面对的第一表面的第一端盖，以及构造成抵抗圆柱形转子的轴向位移的混合流体动力－流体静力轴承系统。

背景技术

这部分意在为读者介绍可能与以下所描述和/或要求保护的本发明的各方面相关的技术的各方面。相信此讨论有助于为读者提供背景信息以便于更好理解本发明的各方面。因此，应理解，这些陈述应以此而非作为对现有技术的认可来阅读。

本文公开的主题涉及用于轴向推力轴承系统的系统和方法，该轴向推力轴承系统包括与本文所述的旋转压力交换器一起使用以及用于泵、涡轮和其他旋转机器的混合流体动力－流体静力设计特征。

诸如泵之类的旋转设备能处理各种流体。在某些应用中，轴向压力不平衡(即，两个轴向面之间的平均压力有差异)能在旋转设备的旋转部件上施加相当大的净力。由于旋转部件的重量也可引起轴向力。可使用各种轴承来促进设备的旋转部件的旋转。但是，在需要高压和/或具有挑战性的环境的情况下，旋转设备可能需要额外的或增加的轴承能力和功能。例如，在某些情况下，轴承能力不足的旋转设备会导致旋转部件与静止部件之间发生轴向接触，从而导致失速、磨损、应力，并会缩短设备的使用寿命并导致效率下降。因此，为旋转设备提供具有额外的轴承能力或额外的刚度的特征能是有益的。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种系统。该系统包括液压能量传递系统，该液压能量传递系统构造成在第一流体与第二流体之间交换压力，其中，第一流体的压力高于第二流体的压力。液压传递系统包括：构造成围绕旋转轴线周向旋转并且具有彼此相对设置的第一端面和第二端面的圆柱形转子、具有与圆柱形转子的第一端面相面对的第一表面的第一端盖以及构造成抵抗圆柱形转子的轴向位移的混合流体动力－流体静力轴承系统。

在另一实施例中，提供了一种系统。该系统包括液压能量传递系统，该液压能量传递系统构造成在第一流体与第二流体之间交换压力，其中，第一流体的压力高于第二流体的压力。液压传递系统包括：构造成围绕旋转轴线周向旋转并且具有彼此相对设置的第一端面和第二端面的圆柱形转子、具有与圆柱形转子的第一端面相面对的第一表面的第一端盖以及构造成抵抗圆柱形转子的轴向位移的混合流体动力－流体静力轴承系统。混合流体动力－流体静力轴承系统包括设置在圆柱形转子的第一端面上的流体动压产生特征和设置在第一端盖的第一表面上的流体静压增强特征。流体动压产生特征包括设置在第一端面上的一个或多个槽。流体静压增强特征包括多个端口。

在另一实施例中，提供了一种系统。该系统包括液压能量传递系统，该液压能量传递系统构造成在第一流体与第二流体之间交换压力，其中，第一流体的压力高于第二流体的压力。液压传递系统包括：构造成围绕旋转轴线周向旋转并且具有彼此相对设置的第一端面和第二端面的圆柱形转子具有与圆柱形转子的第一端面相面对的第一表面的第一端盖以及构造成抵抗圆柱形转子的轴向位移的混合流体动力－流体静力轴承系统。混合流体动力－流体静力轴承系统包括设置在第一端盖的第一表面上的流体动压产生特征和设置在第一端盖的第一表面上的流体静压增强特征两者。

附图说明

当参考附图阅读以下的详细描述时，会更好地理解本发明的各种特征、方面和优点，各附图中相同附图标记代表相同的部分，附图中：

图1是具有混合流体动力－流体静力轴承系统的液压能量传递系统的一种实施例的原理框图；

图2是带有液压能量传递系统的压裂系统的实施例的原理框图；

图3是图1的液压能量传递系统的实施例的分解立体图，该液压能量传递系统示出为旋转压力交换器(PX)系统；

图4是在第一作业位置的旋转PX的实施例的分解立体图；

图5是在第二作业位置的旋转PX的实施例的分解立体图；