用于维持稳定的蒸汽腔的多相转子、系统和方法与流程

本发明涉及一种用于维持稳定的蒸汽腔的多相转子、系统和方法。更具体地但非排他地，本发明涉及一种用于移动液体或提供真空源的装置、系统和方法。

背景技术：

1、涉及液体通过设备位移的设备通常被仔细地设计成在特定操作参数内操作，以限制与由于液体而引起的损坏行为有关的问题。例如，已知离心泵容易由于空化而损坏。

2、当压力下降到接近或低于液体的蒸汽压点时，发生空化，其中发生从液体到气体然后回到液体的状态变化(相变)。取决于其精确位置，它可能导致严重的机械损坏和/或不利地影响性能。通常，从液体到气体的变化倾向于不利地影响性能，并且从气体到液体的变化可能导致机械损坏。

3、特征性地，避免空化问题的限制要求设备的设计和操作是特定的。此外，这些设备通常具有窄范围的操作特性。例如，由于液体的空化倾向，传统的离心泵可给予液体的加速能量的量受到限制。当在任何点处所给予的累积张力加速度大于液体的分子间吸引力(即，其蒸汽压)以抵抗所施加的加速力时，这些泵停止有效和/或可持续的操作。

4、在本说明书中，在提及外部信息源的情况下，包括专利说明书和其它文献，这通常是为了提供用于讨论本发明特征的上下文。除非另有说明，否则对这样的信息源的引用不应解释为在任何权限下承认这样的信息源是现有技术或形成本领域公知常识的一部分。

5、为了本说明书，在方法步骤按顺序描述的情况下，除非没有解释该顺序的其它逻辑方式，否则该顺序不一定意味着步骤在该顺序中是按时间顺序排序的。

6、本发明的一个目的是提供一种用于维持稳定的蒸汽腔的装置、系统和方法，其克服或至少部分地改善上述缺点中的一些，或者至少为公众提供有用的选择。

技术实现思路

1、根据第一方面，本发明广泛地包括一种多相转子，该多相转子包括：

2、盘体，转子被配置成是绕旋转轴线可旋转的；

3、入口，该入口将液体接收到转子中；

4、从入口延伸的液体吸入通道；

5、围绕液体吸入通道径向延伸的转子内腔；以及

6、至少一个出口，其被配置成将液体从转子内腔排出；

7、其中通过液体吸入通道和转子内腔在入口和至少一个出口之间提供流动路径；并且

8、其中当转子高于稳定的腔阈值旋转速度旋转时，在转子内腔中形成连续稳定的蒸汽腔。

9、根据另一方面，入口包括入口限制部，该入口限制部被配置成当转子绕旋转轴线旋转时，限制入口处的入口液体团，从而在入口处形成液体密封。

10、根据另一方面，至少一个出口被定位成朝向转子内腔的最外区域或在转子内腔的最外区域处。

11、根据另一方面，至少一个出口包括出口限制部，该出口限制部被配置成当转子绕旋转轴线旋转时，保留朝向出口的出口液体团，从而在出口处形成液体密封。

12、根据另一方面，连续稳定的蒸汽腔形成在出口处的出口液体团和位于入口处的入口液体团之间并将它们分开。

13、根据另一方面，连续稳定蒸汽腔是压力小于外部环境压力的低压蒸汽腔。

14、根据另一方面，转子内腔围绕液体吸入通道形成环。

15、根据另一方面，稳定的腔阈值旋转速度大于最初发生空化的空化阶段阈值旋转速度。

16、根据另一方面，多相转子包括多个出口。

17、根据另一方面，液体密封允许液体通过至少一个出口流出。

18、根据另一方面，其中液体密封防止环境气体通过入口和/或至少一个出口排放到转子中。

19、根据另一方面，出口限制部是出口收缩部，其中出口包括面积减小的区域。

20、根据另一方面，至少一个出口的直径小于入口。

21、根据另一方面，出口的直径约为2mm至6mm。

22、根据另一方面，出口的直径约为4mm。

23、根据另一方面，出口限制部是位于至少一个出口处的液阱特征，以防止环境气体通过出口液体团排放到连续稳定的蒸汽腔中。

24、根据另一方面，液阱特征维持出口液体团，以在稳定的蒸汽腔和环境气体之间的出口处提供密封。

25、根据另一方面，液阱特征包括反向加速布线几何形状。

26、根据另一方面，液阱特征是s型阱。

27、根据另一方面，转子不包括叶片或桨叶。

28、根据另一方面，入口处的液体团流动能力是以下各项的函数：

29、a)连续稳定的蒸汽腔，

30、b)外部环境压力，以及

31、c)入口的尺寸。

32、根据另一方面，出口处的液体团流动能力是以下各项的函数：

33、a)连续稳定的蒸汽腔，

34、b)外部环境压力，

35、c)至少一个出口和/或出口限制部的尺寸，以及

36、d)转子的旋转速度。

37、根据另一方面，入口位于转子的底部。

38、根据另一方面，液体吸入通道从入口垂直向上延伸。

39、根据另一方面，液体吸入通道与旋转轴线同轴。

40、根据另一方面，液体吸入通道包括用于自吸的圆锥形状。

41、根据另一方面，转子内腔在垂直于旋转轴线的平面上。

42、根据另一方面，液体是水。

43、根据另一方面，本发明广泛地包括一种稳定的蒸汽腔形成系统，该系统包括：

44、如前述条款中任一项所述的多相转子；以及

45、液体源。

46、根据另一方面，液体源是液体的容器。

47、根据另一方面，该系统用于泵送液体。

48、根据另一方面，该系统还包括在转子内腔和转子的外部之间延伸的导管，以提供真空源。

49、根据另一方面，该系统还包括在转子内腔和转子的外部之间延伸的流出导管，以为离开转子内腔的液体提供流体流动路径。

50、根据另一方面，流出导管相对于旋转的多相转子是固定的。

51、根据另一方面，流出导管的一端提供通向转子内腔内的液体的通道，流出导管的另一端为转子提供出口。

52、根据另一方面，该系统还包括延伸到转子内腔中的吸入导管，以将液体从液体源引入到转子中。

53、根据另一方面，流入导管和/或流出导管相对于入口和/或转子的旋转轴线是非同轴的。

54、根据另一方面，流入导管和/或流出导管包括圆形、三角形或正方形轮廓。

55、根据另一方面，本发明广泛地包括一种用于维持稳定的蒸汽腔的方法，该方法包括：

56、提供如前述条款中任一项所述的多相转子；

57、将液体通过入口引入转子；以及

58、快速旋转转子。

59、根据另一方面，转子快速旋转以初始填充流体，使得转子自吸。

60、根据另一方面，该方法还包括高于稳定的腔阈值旋转速度快速旋转转子，以在转子内腔中形成稳定的蒸汽腔。

61、根据另一方面，该方法还包括预空化阶段、空化间阶段和后空化阶段，并且在后空化阶段形成并维持稳定的蒸汽腔。

62、根据另一方面，多相转子包括吸入系统和流出系统，该方法还包括快速旋转转子，使得流出系统包括比吸入系统更大的液体团流动能力，以在后空化阶段形成稳定的蒸汽腔。

63、根据另一方面，流出系统和吸入系统包括比在预空化阶段的流出系统更大的液体团流动能力。

64、根据另一方面，在后空化阶段，在平面图中，连续稳定的蒸汽腔形成在液体吸入通道周围，该连续稳定的蒸汽腔包括腔直径。

65、根据另一方面，腔直径随着旋转速度而增加，使得在高旋转速度下的腔直径大于在低旋转速度下的腔直径。

66、根据另一方面，转子在后空化阶段以任何旋转速度提供从至少一个出口喷射的恒定流速的液体。

67、根据另一方面，液体被从液体源引入转子。

68、本发明的其它方面可以从以下仅作为示例并参考附图给出的描述中变得显而易见。

69、如本文所用，术语“和/或”是指“和”或“或”，或两者。

70、如本文所用，名词后面的“(多个(s))”是指名词的复数和/或单数形式。

71、本说明书和权利要求书中使用的术语“包括(comprising)”是指“至少部分由…组成”。当解释本说明书和权利要求书中包括该术语的陈述时，在每个陈述中由该术语开头的特征都需要存在，但也可以存在其它特征。相关术语诸如“包括(comprise/comprised)”将以相同的方式解释。