CN117006270A - 流体分配阀及流体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流体分配阀及流体处理装置，属于离子交换设备技术领域，旋转阀芯和旋转阀盘在传动装置的驱动下实现同轴同步转动；旋转阀盘转动使其内部的流体通道和固定阀盘内部的流体通道相连通；旋转阀芯上设有多对环形流道连通有与旋转阀芯的轴向一致的中间流道；固定套筒上设有多个连接口以及多对与环形流道对应的进料口和出料口；旋转阀芯的转动使环形流道与连接口通过中间流道连通。本发明去除了复杂的转盘机构，实现连续流体进料要求；旋转切换阀和旋转流道连通阀之间的连接管道可根据实际情况进行连接，以实现各种串并反应器的工艺要求；每个环形流道之间避免旋转过程中出现串液现象；传动机构通过伺服电机提供动力，实现了全自动化控制。

Description

流体分配阀及流体处理装置

技术领域

本发明涉及离子交换设备技术领域，具体涉及一种流体分配阀及流体处理装置。

背景技术

离子交换是一种现在的分离手段，被选择性较高，更适合高纯度的分离和净化，其应用范围更广，主要用于生物制药、食品加工、化工冶金、盐湖提锂等多个行业。

目前国内市场连续离子交换设备主要是以转盘式的系统为主，其基础结构如公开号为CN 1849167A的中国发明专利申请《用于进行化学或物理处理的装置》，其主要包括：可以绕中心轴线旋转的转台，该转台底座设有滚轮，转台上固定多个反应的容器；中间设有一组与转台连接的阀体，分为固定阀部件与可旋转阀部件，其旋转阀部件与反应容器通过管道连接，且阀体内部设计有通道；动力机构包括一电机，通过传动装置连接到转台上，以达到旋转阀部件的分度运动。

通过以上机构来实现连续流体进料的目的。由于其配备复杂而庞大的转盘系统，运行时惯性力非常大，这意味着对设备的传动机构有很高的要求，而且占地面积较大，同时后续的维护也更加复杂。所以有必要开发新一代的连续离子交换设备，需舍弃复杂的转盘系统，减小设备的占地面积，并且能够实现全自动化生产的要求。

如上所述，目前国内市场连续离子交换设备主要是以转盘式的系统为主，它的特点是分离单元必须固定在一个转台上随中央分配阀共同转动，通过中央分配阀与转台的分度运动来实现连续流体进料的目的。由于其配备复杂而庞大的转盘系统，运行时惯性力非常大，这意味着对设备的传动机构有很高的要求，而且占地面积较大，同时后续的维护也更加复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种舍弃复杂的转盘系统，并且能够实现全自动化生产要求的流体分配阀及流体处理装置，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一方面，本发明提供一种流体分配阀，包括：

旋转切换阀，包括固定阀盘和旋转阀盘；

所述旋转流道连通阀，包括固定套筒和可转动的设于所述固定套筒内旋转阀芯；

所述旋转阀芯和所述旋转阀盘在传动装置的驱动下实现同轴同步转动；

所述固定阀盘的内部和所述旋转阀盘的内部对应的设有多对流体通道，旋转阀盘转动，可使所述固定阀盘内部的流体通道和所述旋转阀盘内部的流体通道相连通；

所述旋转阀芯上设有多对环形流道；所述环形流道连通有与所述旋转阀芯的轴向一致的中间流道；所述固定套筒上设有多个连接口；所述固定套筒上还设有多对与所述环形流道对应的进料口和出料口；所述旋转阀芯的转动，可使所述环形流道与所述连接口通过所述中间流道连通；

所述旋转阀盘内的流体通道连通所述连接口。

进一步的，还包括固定顶座和固定底座；所述固定顶座上设有传动装置，所述传动装置连接转轴；所述转轴的另一端依次连接旋转阀盘和旋转阀芯后与所述固定底座可转动连接。

进一步的，所述固定阀盘和所述旋转阀盘内的流体通道包括出料流体通道和进料流体通道；所述旋转阀盘转动，使所述固定阀盘内部的出料流体通道和进料流体通道分别对应所述旋转阀盘内部的出料流体通道和进料流体通道。

进一步的，所述固定底座和所述固定阀盘之间设有压紧装置，用于给旋转阀盘和固定阀盘的接触面施加压力，通过调整压力的大小确保接触面的密封性。

进一步的，所述固定套筒和所述旋转阀芯之间设有旋转密封圈。

进一步的，所述传动装置为伺服电机。

进一步的，所述旋转阀盘内的流体通道通过连接管道连通所述连接口。

进一步的，所述压紧装置包括压紧板、调整螺栓、压缩弹簧、底板；所述压紧板的中部为供转轴活动穿过的通孔；调整螺栓为多个，多个调整螺栓均匀分布在压紧板上，调整螺栓的一端连接固定顶座，一端连接压紧板；压紧板的下方均匀连接有多个所述压缩弹簧，多个所述压缩弹簧均匀围绕在转轴的周围，压缩弹簧的下端连接所述底板，所述底板的下表面与固定阀盘固定连接。

进一步的，所述旋转阀盘和所述旋转阀芯的中部均设有通孔，所述转轴穿过通孔与所述旋转阀盘和所述旋转阀芯连接。

第二方面，本发明提供一种流体处理装置，包括：如上所述的流体分配阀和多个反应容器，反应容器上设有料液进口和料液出口；所述固定阀盘上的所有进料流体通道与对应反应容器的料液进口通过管道连接，所有出料流体通道与对应反应容器的料液出口通过管道连接。

本发明有益效果：整个流体分配阀的新型结构，去除了复杂的转盘机构，实现连续流体进料要求；旋转切换阀和旋转流道连通阀之间的管道可根据实际情况进行连接，以实现各种串并反应器的工艺要求；旋转切换阀通过压紧装置密封固定阀盘与旋转阀盘之间的接触面，调节压紧装置来避免接触面的漏液现象；每个环形流道之间安装旋转密封圈，避免旋转过程中出现串液现象；传动机构通过伺服电机来提供动力，来实现全自动化控制。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述的流体分配阀剖视结构图。

图2为本发明实施例所述的流体处理装置结构图。

其中：1-流体分配阀；10-旋转切换阀；101-固定阀盘；1011-出料流体通道；1012-进料流体通道；102-旋转阀盘；1021-进料流体通道；1022-出料流体通道；103-压紧装置；1031-调整螺栓；1032-压紧板；1033-压缩弹簧；1034-底板；1035-凹槽；1036-第一旋转轴承；1037-保护侧板；11-旋转流道连通阀；110-固定套筒；1101-出料口；1102-进料口；111-旋转阀芯；1111-环形流道；1112-旋转密封圈；1113-中间流道；1114-连接口；112-连接管道；12-传动装置；13-转轴；2-反应容器；21-料液进口；22-料液出口；23-固定顶座；24-固定底座；25-三通阀；26-端盖；27-第二旋转轴承。

具体实施方式

下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。

为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。

实施例1

如图1所示，本实施例中，提供了一种流体分配阀，包括：旋转切换阀10，包括固定阀盘101和旋转阀盘102；旋转流道连通阀11，包括固定套筒110和可转动的设于所述固定套筒110内旋转阀芯111；所述旋转阀芯111和所述旋转阀盘102在传动装置12的驱动下实现同轴同步转动；所述固定阀盘101的内部和所述旋转阀盘102的内部对应的设有多对流体通道，旋转阀盘102转动，可使所述固定阀盘101内部的流体通道和所述旋转阀盘102内部的流体通道相连通；所述旋转阀芯111上设有多对环形流道1111；所述环形流道1111连通有与所述旋转阀芯111的轴向一致的中间流道1113；所述固定套筒110上设有多个连接口1114；所述固定套筒110上还设有多对与所述环形流道1111对应的进料口1102和出料口1101；所述旋转阀芯111的转动，可使所述环形流道1111与所述连接口1114通过所述中间流道1113连通；所述旋转阀盘102内的流体通道连通所述连接口1114。

本实施例中，所述的流体分配阀，进一步的还包括固定顶座23和固定底座24；所述固定顶座23上设有传动装置12，所述传动装置12连接转轴13；所述转轴13的另一端依次连接旋转阀盘102和旋转阀芯111后与所述固定底座24可转动连接。

具体的，所述固定底座24的中部设有通孔，底部设有第二旋转轴承27，转轴13穿过通孔后与第二旋转轴承27的内圈固定连接，第二旋转轴承27固定连接在所述固定底座24的底部。所述旋转阀盘102的底部、所述旋转阀芯111的顶部和底部均设有端盖26，端盖26与转轴13的径向端面固定连接，用于将旋转阀盘102、旋转阀芯111与转轴13连接。进一步，在所述旋转阀盘102和所述旋转阀芯111的中部均设有贯穿的通孔，所述转轴13穿过通孔与所述旋转阀盘102和所述旋转阀芯111连接。

具体的，所述固定阀盘101内的流体通道包括上出料流体通道1011和上进料流体通道1012，所述旋转阀盘102内的流体通道包括下出料流体通道1022和下进料流体通道1021；所述旋转阀盘102转动，使所述固定阀盘101内部的上出料流体通道1011和上进料流体通道1012分别对应所述旋转阀盘102内部的下出料流体通道1022和下进料流体通道1021。

所述固定底座24和所述固定阀盘101之间设有压紧装置103，用于给旋转阀盘102和固定阀盘101的接触面施加压力，通过调整压力的大小确保接触面的密封性。

具体的，所述压紧装置103包括压紧板1032、调整螺栓1031、压缩弹簧1033、底板1034。所述压紧板1032的中部为供转轴13活动穿过的通孔，该通孔的直径大于转轴13的直径，以保证转轴13的顺利转动。调整螺栓1031为多个(如4个)，多个调整螺栓1031均匀的连接在压紧板1032上，具体的，压紧板1032上设有多个具有内螺纹的螺纹通孔(图中未示出)，调整螺栓1031的上端固定连接固定顶座23，调整螺栓1031的下端螺纹连接螺纹通孔。压紧板1032的下方均匀连接有多个(如4个)所述压缩弹簧1033，多个所述压缩弹簧1033均匀围绕在转轴13的周围，压缩弹簧1033的下端连接所述底板1034，所述底板1034的下表面与固定阀盘101固定连接。每一个调整螺栓1031均配置有一个螺母，螺母在压紧板1032的上方，旋拧螺母可以调节压紧板下移对压缩弹簧1033进行压缩，进而使压缩弹簧1033提供一定的压力，对底板1034进行压紧，从而确保旋转阀盘102和固定阀盘101之间的密封性。

所述底板1034中部为凹槽1035，该凹槽1035的直径大于转轴13的直径，凹槽1035的底部为第一旋转轴承1036，转轴13穿过第一旋转轴承1036的内圈并与内圈固定连接，第一转轴轴承1036的外圈与凹槽1035的侧壁固定连接。压缩弹簧1033的外围还设有保护侧板1037，保护侧板1037的顶部通过螺栓实现与固定顶座23的可拆卸连接，保护侧板1037的底端可活动的插入底板1034的盲槽(图中未示出)内。当需要调整旋转阀盘102和固定阀盘101之间的密封性时，将保护侧板1037拆下，对调整螺栓1031上的螺母进行旋拧即可，调整完成后再将保护侧板1037安装上。如保护侧板1037的顶部设螺纹孔，固定顶座23上穿设上螺栓，螺栓与螺纹孔螺纹连接即可实现保护侧板1037与固定顶座23之间的可拆卸连接。

进一步的，在所述固定套筒和所述旋转阀芯之间的每个环形流道1111之间设有旋转密封圈1112，避免旋转过程中出现串液现象。

所述传动装置12为伺服电机。通过PLC控制器控制伺服电机的转动速度、转动方向等，实现全自动化控制。

所述旋转阀盘102内的流体通道通过连接管道112连通所述连接口1114。如图1中所示，本实施例中，旋转阀盘102左侧的下进料流体通道通过连接管道112连接固定套筒110左侧的连接口1114，该连接管道又通过设置三通阀25连通第二个连接管道112，该第二个连接管道112的另一端连通旋转阀盘102右侧的下进料流体通道1021；旋转阀盘102右侧的下出料流体通道1022通过第三根连接管道102连通固定套筒110右侧的连接口1114，该第三根连接管道102上同样设置了一个三通阀25连通了第四根连接管道102，该第四根连接管道102的另一端连通旋转阀盘102左侧的下出料流体通道1022。

综上，本实施例1提供的流体分配阀1，包括旋转切换阀10、旋转流道连通阀、传动装置12和刚性转轴13；如图2所示，流体处理装置包括流体分配阀1和反应容器2。旋转切换阀10包括固定阀盘101、旋转阀盘102和压紧装置103，旋转阀盘102位于固定阀盘101下侧，与之同心，并可绕共同中心线旋转；所述的固定阀盘102和旋转阀盘101上均匀分布A对相对应且贯通的流体通道，每对通道包括上出料流体通道1011、下出料流体通道1022和上进料流体通道1012、下进料流体通道1021；压紧装置103给旋转阀盘101和固定阀盘101的接触面施加压力，通过调整压力的大小确保接触面的密封性。旋转切换阀10下面是旋转流道连通阀11，其包括固定套筒110、旋转阀芯111和连接管道112，旋转阀芯111位于固定套筒110内，与之同心，并可绕共同中心线旋转；所述的固定套筒110上设有多对进料口1102和出料口1101；所述的旋转阀芯111上设有B对环形流道1111；所述的环形流道1111与固定套筒110上的进料口1102和出料口1101一一对应且连通；所述的旋转阀芯111内部设有C对中间流道1113，连通环形流道1111与连接口1114，使之一一对应；每条环形流道两侧设有旋转密封圈1112；所述的连接管道112，连通旋转流道连通阀11的连接口1114和旋转阀盘10的流体通道；其上所述A≥2，B≥2，A≥B。传动装置12位于旋转切换阀10上侧，连接位于中心轴线的钢性转轴13；所述的钢性转轴13与旋转阀盘102、旋转阀芯111固定连接；传动装置12通过刚性转轴13同时驱动旋转阀盘102和旋转阀芯111进行旋转。

实施例2

本实施例2中，提供了一种采用如实施例1所述的流体分配阀的流体处理装置，所述的流体处理装置包括流体分配阀1和A个反应容器2，反应容器2上设有料液进口21和料液出口22；所述固定阀盘101上的所有进料流体通道1012与对应反应容器2的料液进口21通过管道连接，所有出料流体通道1011与对应反应容器2的料液出口22通过管道连接。

本实施例2中，以该流体处理装置应用于连续离子交换为例：

在反应容器2里添加离子交换树脂；旋转流道连通阀11上固定套筒110上的不同的出料口1101、进料口1102分别连接料液、解析液、清洗液等；每种液体依次通过进料口1102→环形流道1111→中间流道1113→连接口1114→连接管道112→下进料流体通道1021、上进料流体通道1012→反应容器料液进口21→反应容器料液出口22→上出料流体通道1011、下出料流体通道1022→连接管道112→连接口1114→中间流道1113→环形流道1111→出料口1101实现循环进出料；通过控制传动装置12的运行速率，带动旋转阀盘102和旋转阀芯111共同旋转，进而实现固定阀盘101和旋转阀盘102上对应的流体通道逐一切换，即可在反应容器2内完成连续吸附、水洗、洗脱、再生等步骤，以达到连续离子交换的目的。

本实施例中，进一步的，为了实现该设备适应不同的工需求，可改变连接管道112的串并联来使不同的料液进去不同的反应容器2中，进而实现多个反应器串联或并联反应的目的。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流体分配阀，其特征在于，包括：

旋转切换阀，包括固定阀盘和旋转阀盘；

旋转流道连通阀，包括固定套筒和可转动的设于所述固定套筒内旋转阀芯；

所述旋转阀芯和所述旋转阀盘在传动装置的驱动下实现同轴同步转动；

所述固定阀盘的内部和所述旋转阀盘的内部对应的设有多对流体通道，旋转阀盘转动，可使所述固定阀盘内部的流体通道和所述旋转阀盘内部的流体通道相连通；

所述旋转阀芯上设有多对环形流道；所述环形流道连通有与所述旋转阀芯的轴向一致的中间流道；所述固定套筒上设有多个连接口；所述固定套筒上还设有多对与所述环形流道对应的进料口和出料口；所述旋转阀芯的转动，可使所述环形流道与所述连接口通过所述中间流道连通；

所述旋转阀盘内的流体通道连通所述连接口。

2.根据权利要求1所述的流体分配阀，其特征在于，还包括固定顶座和固定底座；所述固定顶座上设有传动装置，所述传动装置连接转轴；所述转轴的另一端依次连接旋转阀盘和旋转阀芯后与所述固定底座可转动连接。

3.根据权利要求2所述的流体分配阀，其特征在于，所述固定阀盘和所述旋转阀盘内的流体通道包括出料流体通道和进料流体通道；所述旋转阀盘转动，使所述固定阀盘内部的出料流体通道和进料流体通道分别对应所述旋转阀盘内部的出料流体通道和进料流体通道。

4.根据权利要求2所述的流体分配阀，其特征在于，所述固定底座和所述固定阀盘之间设有压紧装置，用于给旋转阀盘和固定阀盘的接触面施加压力，通过调整压力的大小确保接触面的密封性。

5.根据权利要求1所述的流体分配阀，其特征在于，所述固定套筒和所述旋转阀芯之间设有旋转密封圈。

6.根据权利要求1所述的流体分配阀，其特征在于，所述传动装置为伺服电机。

7.根据权利要求3所述的流体分配阀，其特征在于，所述旋转阀盘内的流体通道通过连接管道连通所述连接口。

8.根据权利要求2所述的流体分配阀，其特征在于，所述压紧装置包括压紧板、调整螺栓、压缩弹簧、底板；所述压紧板的中部为供转轴活动穿过的通孔；调整螺栓为多个，多个调整螺栓均匀分布在压紧板上，调整螺栓的一端连接固定顶座，一端连接压紧板；压紧板的下方均匀连接有多个所述压缩弹簧，多个所述压缩弹簧均匀围绕在转轴的周围，压缩弹簧的下端连接所述底板，所述底板的下表面与固定阀盘固定连接。

9.根据权利要求2所述的流体分配阀，其特征在于，所述旋转阀盘和所述旋转阀芯的中部均设有通孔，所述转轴穿过通孔与所述旋转阀盘和所述旋转阀芯连接。

10.一种流体处理装置，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一项所述的流体分配阀和多个反应容器，反应容器上设有料液进口和料液出口；所述固定阀盘上的所有进料流体通道与对应反应容器的料液进口通过管道连接，所有出料流体通道与对应反应容器的料液出口通过管道连接。