CN1415058A - 导液多通旋转阀 - Google Patents

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Abstract

一种用于引导液流的旋转阀(200)，该旋转阀具有一个圆形固定阀头400，所述阀头有至少一个和最好是多个用来与液流相连的主端口和至少一个副端口。所述固定阀头包括多条在其中形成的第一圆形同轴通道(411)以及至少一条第二同轴通道(412)。第一和第二通道分别与主端口和副端口相连。一个旋转阀头(500)具有径向腔室，每个腔室具有用于在第一通道和副端口之间连接的第一和第二端口。该旋转阀头以一种液体密封的方式压靠在固定阀头和通道上旋转。一种可转位驱动装置(900)使旋转阀头转动，以使预定的主通道和副端口相连。根据液流的相关过程转动的定时可以是连续的或间歇的。

Description

导液多通旋转阀
技术领域
本发明涉及一种用于引导多股液流的多通旋转阀，尤其涉及一种用于同时引导多股液流进入和离开用来分离多组分液体混合物的液体-固体接触设备的改进的旋转阀。
背景技术
连续的流体-固体接触系统已经被用来通过利用固体对液体混合物的各个组分的不同亲和力来使多组分液体混合物的各个组分分离。通常，在这种分离过程中液体混合物与固体床接触。当该液体在固体床中进一步向下游行进时，该液体富集了那些只是由固体不牢固保持着的组分。另一方面，由所述固体牢牢保持住的组分是通过将洗提液导入该固体床以使它们脱离固体而被回收的。一般来说，在液相和固相彼此相对地移动时会提高分离的效果。但是，还没有研制出一种其中固相真正与液相相反地移动的有效且容易运行的系统。而是已经使用了一种模拟移动床接触设备，其中进行固相运动的模拟。在这种系统中，将原料和洗提液引入固体床的位置以及从固体床取走富集产品流的位置是沿着液体流动方向顺序且间歇地移动。随着液体引入的位置数量增加，该运行更加接近连续对流移动床。同时，管道系统变得更加复杂，并且阀门的数目按指数律地增加，从而导致高成本。因此，已经在努力设计一种多通旋转阀来代替在模拟移动床中的所有阀，其中通过在该旋转阀中的一些元件的转动以使特定端口与固体床中的适当位置相通，从而将外部液体引导到固体床中的各个位置。例如，授予Dolejs等人的美国专利US4569371公开了一种复杂的单元式轴向多通旋转阀，该阀门包括三段式圆柱形中空固定阀体以及安装在所述固定阀体内的圆柱形旋转阀体。在固定阀体上安装有用来引导原料、洗提液和产品进入和离开该模拟移动床的接头。各种通道形成在旋转阀体内部并且终止在该旋转阀体的圆周表面中，从而可以通过该旋转阀体的旋转而使不同接头相通。为了确保成功的运行，这些阀体的制造必须达到非常高的精密度。虽然如此，也必须在固定阀体和旋转阀体之间设置许多复杂的密封件以防止各种液流相互混合。在该旋转阀体随着使用而被腐蚀时，可以想像由于其复杂性所以必须花费相当大的劳动来修复该阀门。因此，这种阀门造成高投资和高维护成本。
授予Rossiter和Riley的美国专利US5676826公开了一种采用旋转阀来引导液流进入和离开设备的液体-固体接触设备。该发明的液体-固体接触设备包括多个装有固体的腔室，这些腔室安装在旋转的转盘上。所述发明的阀门包括环状固定阀头和环状旋转阀头。管道形成在固定阀头内部并且终止在固定阀头的两个表面上的两组开口中。将外部液体提供给该液体-固体设备，并且通过在固定阀头的圆周表面上的第一组开口带走来自该设备的产品流。从每个腔室的入口和出口端延伸出的液体管道还与精确布置在旋转阀头中的管道的其它部分相通。通过旋转阀头和转盘的同步转动，在该阀头中的管道与固定阀头上的第二组开口对准，从而导致在外部液体管道和选定腔室之间的正确连接。在旋转阀头中形成的管道数目非常大，因为每个腔室设有两条管道：一条通向其入口端并且一条通向其出口端。因此，为了确保在旋转阀头中的这么多管道和在固定阀头中的第二组开口之间的完全对准，这种阀门的制造需要非常高的精密度，因此造成高成本。另外，这种旋转阀的运行需要阀门的旋转阀头和腔室的转盘同步转动。由于运行的规模以及每个腔室的尺寸增加，所以该运行变得昂贵或者甚至是不切实际的。
因此，本发明的目的在于提供一种用于同时引导多股液流进入和离开用来分离多组分液体混合物的液体-固体接触设备的改进的旋转阀，该阀门没有现有技术阀门的那些缺点。本发明的另一个目的在于提供一种旋转阀，它具有更少的移动件并且具有比现有技术旋转阀更简单的结构。通过阅读下面公开的内容将会了解本发明的其它优点。
发明内容
概括地说，本发明提供一种多通旋转阀，该旋转阀具有带有至少一个与液流相连的主端口和至少一个副端口的固定圆形阀头。实际上例如最好具有多个用来与液体分离设备相连的主、副端口。
可以包括多个作为组成组件的端口的固定阀头包括一条形成在其中与主端口相连的圆形通道以及至少一条与一个副端口或多个副端口相连的第二同轴圆形通道。
旋转阀头设有至少一个径向腔室，该径向腔室包括用于与第一通道中的至少一条以及第二端口中的一个连接的第一和第二端口。
该旋转阀包括可转位(indexable)驱动装置，用来使旋转阀头在预选定的主、副端口之间转动。
在当前优选实施方案中，旋转阀设有多个用来与多个外部液体运送管道相连的端口以根据预定的循环引导装在这些管道中的液流进入和离开包括多个用于分离该多组分液体混合物的分离区的液体-固体接触设备。该旋转阀允许液体运送管道与至多一条其它液体运送管道连接，并且在这些液体流经该设备期间能防止装在不同液体运送管道中的液体相互混合。在预定时间之后，通过旋转阀的元件的运动，使任意两条相互连接的液体运送管道中的一条由一条不同的液体运动管道代替，从而将液体引导进入或离开在液体-固体接触设备内的不同位置。以同样的方式，根据预定的循环旋转阀顺序通过其不同的位置前进或转位。
该旋转阀的优选实施方案包括多个协同运行的组件：具有第一和第二相对表面的圆形旋转阀头组件以及至少一个具有第一和第二相对表面的固定阀头组件。所述旋转和固定阀头组件具有直径基本上相同的圆形形状。旋转阀头设置在固定阀头组件的一个固定表面附近从而使这些组件的中心基本上重合(coincide)，并且该旋转阀头绕着垂直于这些组件的圆形表面并且穿过它们基本上重合的中心延伸的旋转轴旋转。该旋转阀头组件通过施加在与固定阀头组件相对的旋转阀头的表面上的力而被推压在固定阀头组件上。
在旋转阀头附近的第二固定表面中形成有多个同轴的圆形通道。在相对于旋转阀头组件的固定阀头组件的表面上设有多个主接头，通过该主接头液体被引导进入或离开整个液体-固体接触设备。每个主接头与圆柱形主孔道相通，该主孔道延伸穿过其上设有这些主接头的固定阀头组件的厚度并且终止在同一固定阀头组件的一条同轴圆形通道中。多个副接头在与这些圆形通道同轴的圆上均匀分布并且连接在同一或另一个固定阀头组件上，而且形成有一组接头，用来在液体-固体接触设备内使代表一个分离区的末端的位置和另一个分离区的开始端相互连接。每个副接头与单独的圆柱形副孔道相通，该副孔道延伸穿过其上连接着该孔道的固定阀头的厚度并且与所述副接头对准。副接头的数目等于液体-固体接触设备的分离区数目，从而每个分离区在适当的时间与一个副接头连接。
在旋转阀头组件的厚度范围内形成有多个径向腔室，从而使得主接头和每个副接头之间能够相通。径向腔室的数目等于同轴圆形通道的数目。每个径向腔室使与选定的副接头相通的圆柱形副孔道与通过其中一条圆形通道与其中一个主接头相通的圆柱形主孔道连接，从而使得在主接头处的液体能够被引导给分离区或者使得来自另一个分离区的液体能够被引导给另一个主接头。在预定时间时，旋转阀头组件转动并且前进到下一个位置或转位从而液体可以顺序被引导进入和离开下一个分离区。这样，每个分离区进行规定时间的液体组分分离，随后用洗提液处理，从而恢复该固体的分离能力以便用来进行相同规定时间的下一次分离。
固体在其分离能力已经恢复到以下程度时通常被认为已经再生了，即它在与多组分液体混合物再次接触时可以用来进行分离。旋转阀头组件的旋转还可以在来自分离区的液体混合物的组分浓度到达预定程度时启动。该液体混合物的组分的分离是通过旋转阀头组件的旋转而连续且无休止地进行的。通过结合附图阅读下面当前优选实施方案的详细说明将可以更了解本发明的其它优点。
附图说明
图1为用于多组分液体混合物的分离的多区液体-固体接触设备的示意图；
图2为采用了活塞作为加力装置的本发明旋转阀的第一实施方案的剖视图；
图3为在活塞和活塞外壳之间的密封机构的放大的剖视图；
图4为采用了加压压力囊作为加力装置的本发明旋转阀的第一实施方案的剖视图；
图5为本发明旋转阀的第一实施方案的固定阀头组件的俯视图；
图6为本发明旋转阀的第一实施方案的旋转阀头的俯视图；
图7为本发明旋转阀的第二优选实施方案的剖视图，它包括两个固定阀头组件和一个转动阀头组件；
图8为本发明旋转阀门的第二优选实施方案的第一固定阀头组件的俯视图；
图9为本发明旋转阀门的第二优选实施方案的第二固定阀头组件的俯视图；
图10为本发明旋转阀门的第二优选实施方案的旋转阀头的俯视图。
具体实施方式
现在结合一种液体-固体接触设备来对本发明多通旋转阀的当前优选实施方案进行展示和说明，在该设备中借助液体混合物的各个组分对于固体的不同亲和力使多组分液体混合物的各个组分分离。在该实施方案中，液体混合物的组分根据它们对于固体的亲和力而不同程度地保持在固体上。较不牢固保持的组分被液流带走并且在原料液体混合物被引入到固体床的位置的下游处聚集。术语“残液”或“残液流”在这里用来表示含有较不牢固保持的组分的液流。更牢固保持的组分聚集在固体上并且借助使它们可逆地从固体上脱离的洗提液来回收。术语“提取”或“提取液流”在这里用来表示含有牢牢保持地组分的液流。为了使该分离过程连续地进行，将原料液体混合物引入固体床的位置和从固体床中提取残液和提取液的那些位置必须按液流方向沿着固体床周期地移动。因此，该固体床看起来像以一种模拟的方式与液体相反地移动。
参照图1，与本发明的导液旋转阀结合使用的模拟固体移动床100包括多个彼此串连的单元填料床1至8。在该图中单元填料床的数目只是用来对本发明的运行进行举例说明，但是可以采用四个或四个以上任意数目的床。一个单元填料床的出口端连接在下一个下游单元填料床的入口端以形成一种环形循环回路。每个单元填料床都起一个分离区的作用，在该分离区中，在液体混合物朝该单元填料床的出口端流动时，该液体混合物富集了较不牢固保持的组分。同时，该液体混合物的更牢固保持的组分逐渐从液体中被除去并且保持在固体中。或者，这些分离区可以装在单个容器中但是通过适当的分隔装置例如屏板或者液体分布装置而彼此分开，所述液体分布装置可以使得液体在该分离区的横断面上基本上均匀地分布。在后一种结构中，固体装在容器中并且液体分布装置用作为两个相邻分离区之间的分界线。通过本发明的旋转阀200并且通过通向单元填料床5的入口端的液体导管5a将原料液流20引入模拟移动床100。利用从单元填料床6的出口端引出的液体导管6b通过旋转阀200从模拟移动床100中排走残液流21。通过旋转阀200并且通过导向单元填料床1的入口的液体导管1a将洗提液流22引入模拟移动床100。利用从单元填料床2的出口端引出的液体导管2b通过旋转阀200从模拟移动床100中排走提取液流23。液体移动装置300例如泵使液体通过串列的单元填料床连续重复循环。
图2显示出本发明的旋转阀的剖视图。该旋转阀200包括两个主要组件：固定阀头组件400和旋转阀头组件500；这两个组件都是具有基本上相同直径的圆形并且具有相对的表面。固定阀头组件400的固定表面401设置在旋转阀头500的旋转表面501附近。固定阀头优选由耐腐蚀性强并且在化学上与液体混合物的组分兼容的聚合材料制成；这种聚合材料可以选自高密度聚乙烯、超高密度的聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯(FEP)、全氟烷氧基烷(PFA)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚氯乙稀(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚醚醚酮(PEEK)以及它们的衍生物。固定阀头组件还可以由可与所要分离的液体混合物组分兼容的可机加工金属制成，并且该金属可以选自黄铜；青铜；碳钢；不锈钢；蒙乃尔镍基合金；镍；钛；锆；镍、铬和铁的合金；以及镍、铁和钼的合金。固定阀头组件可以任选由两块连接或紧固在一起的板制成，一块板比另一块板稍微大一点，从而例如在这块较大板的圆周周围能具有用来将阀组件连接在固定的支撑件上的位置。旋转阀头组件优选由可与所要分离的液体混合物组分兼容的可机加工金属制成，并且该金属可以选自黄铜；青铜；碳钢；不锈钢；蒙乃尔镍基合金；镍；钛；锆；镍、铬和铁的合金；以及镍、铁和钼的合金。旋转阀头组件还可以由耐腐蚀性强并且在化学上与液体混合物的组分兼容的聚合材料制成，这种聚合材料可以选自高密度聚乙烯、超高密度的聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯(FEP)、全氟烷氧基烷(PFA)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚氯乙稀(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚醚醚酮(PEEK)以及它们的衍生物。旋转阀头组件与固定阀头组件毗邻设置，从而其旋转表面501与固定阀头组件的固定表面401协同配合在一起并且这些组件的中心基本上重合，该旋转阀头组件绕着垂直于这些组件的圆表面并且穿过它们的基本上重合的中心延伸的旋转轴600旋转。具有圆形形状以及至少一个平面701的活塞外壳700设置在与固定阀头组件相对的旋转阀头组件上，从而活塞外壳的平面701靠近旋转阀头组件。环状圆柱形凹陷702形成在活塞外壳里面并且远离旋转阀头组件500。活塞外壳700紧固在旋转阀头组件500上从而它们两个同时旋转。环状活塞703安装在环状圆柱形凹陷702内并且通过密封装置704例如金属环、由聚合材料制成的0形环或能够在活塞和活塞外壳的圆柱形表面之间形成紧密密封的其它可压缩环状物而密封在活塞外壳700上。图3显示出这种密封件的实施例，它包括金属或塑料耐磨环710以及由聚合材料制成的可压缩环711。活塞703没有完全穿过环形圆柱形凹陷702的深度，从而在它们之间留下空间705。通过接头706将压缩气体或液压流体输送进该空间705中，从而向旋转阀头组件500上施加力，通过该力旋转阀头组件500被推压在固定阀头组件400上从而在旋转阀头组件500和固定阀头组件400之间提供密封作用。固定支撑板800邻近地设置并且紧固在活塞703上。固定支撑板800还紧固在固定阀头组件上从而为整个阀门组件提供稳定性。可以采用其它用于在旋转阀头组件上施加力的装置来以基本上类似的方式执行相同的功能并且实现基本上相似的结果。例如，代替活塞，可以设置加压压力囊来实现相同的目的。图4示出本发明的这个可选实施方案。固定压力囊外壳750具有圆形形状，并且在旋转阀头组件500附近设有至少一个与固定阀头组件400相对的平面751。止推轴承752设置在旋转阀头组件500和压力囊外壳组件750之间用来在转动时为旋转阀头组件提供相当大的稳定性。压力囊外壳750装有至少一个环状压力囊753，它们位于形成为压力囊外壳750的环形通道754中。通过接头755将压缩气体或液压流体输送进该压力囊753中，从而向止推轴承752和旋转阀头组件500上施加力，通过该力旋转阀头组件500被推压在固定阀头组件400上。固定支撑板800邻近地设置并且紧固在压力囊外壳750上。固定支撑板800还紧固在固定阀头组件400上从而给整个阀门组件提供稳定性。还可能有加力装置的其它实施方案。例如，活塞外壳700和活塞703的组合可以由设置在旋转阀头组件700和固定支撑板800之间并且紧固在固定支撑板800上的固定板代替。穿过支撑板800设有多个固定紧固件，用来向旋转阀头组件500施加力。这些固定紧固件可以经常调节以在旋转阀头组件500上保持基本上恒定的力。
多个共轴圆形通道例如411、412、413和414形成在固定阀头的固定表面401中。因此在该通道中的任何地方都可以得到从圆形通道中的任意位置处进入圆形通道的流体。同轴圆形通道的数目等于所要被引导进入和离开该液体-固体接触设备的液流数目。因此，在要引入两条输入液流(一股原料液体混合物以及一股洗提液)和要从液体-固体接触设备引出两条输出液流(一股残液以及一股提取液)的典型分离中，需要四条同轴圆形通道。在需要两种以上产品、一种以上的原料液或一种以上的洗提液的其它情况中，则同轴通道的数目将大于四条，但是总是等于输入和输出液流数目的总数。为了防止流体在两条相邻圆形通道之间的泄漏或者流体从阀门中泄漏出，在两条相邻通道之间或者在固定阀头组件的边缘附近设有圆形排液槽430。排液孔431从每个排液槽穿过固定阀头组件的厚度以便排走任何泄漏进排液槽中的流体。另外，借助设置在固定阀头组件400的固定表面401上的每个排液槽430的每一侧上的可膨胀圆形密封件可以进一步防止流体的泄漏。每个这种可膨胀圆形密封件包括设置在由聚合材料制成的外壳内的弹簧，并且位于形成在表面401的圆形密封槽中。弹簧和加力装置的相对作用消除了由于在旋转阀头组件和固定阀头组件之间可能存在的任何不希望的间隙而导致的任何泄漏。
多个主接头例如421、422、423和424设置成穿过与旋转阀头组件相对的固定阀头组件的固定表面404，通过这些主接头可以将流体导入或导出液体-固体接触设备。因此，主接头的数目等于被导入液体-固体接触设备的输入液流数目和被导出液体-固体接触设备的输出液流数目的总和，并且可以大于四。这些主接头中的每一个都与延伸穿过固定阀头的厚度并且终止在其中一条同轴圆形通道中的圆柱形主孔道相通。一组副接头425均匀地分布在与这些通道同轴的圆上并且穿过固定阀头组件的固定表面404。每个单元填料床的入口端通过单独的液体管道与一个这种副接头相通。因此，副接头的数目等于单元填料床的数目。每个副接头425与延伸穿过固定阀头的厚度并且终止在固定表面401的开口中的圆柱形副孔道435相通。图5示出固定阀头组件的俯视图，并且示出了不应看到的主接头421、422、423和424以及副接头425的位置。图5还示出同轴通道411、412、413和414；每条通道与主接头421、422、423和424相通。虽然当前优选实施方案显示出副接头425组布置在具有中间直径的圆上，但是该圆的直径可以大于最大圆形通道的直径或者小于最小圆形通道的直径，并且本发明的运行不会受到影响。主接头421例如用来将残液流输送离开移动床液体-固体接触设备。主接头422例如用作将洗提液导入液体-固体接触设备的位置。主接头423例如用作将原料液体导入液体-固体接触设备的位置。主接头424例如用作将提取液输送离开移动床液体-固体接触设备。图6示出本发明旋转阀的第一实施方案的旋转阀头组件的俯视图。多个U形洞穴切削成形于旋转阀头组件内。这种U形洞穴的数目等于主接头的数目或者同轴通道的数目。在该图中，代表性地示出四个这种U形洞穴并且从俯视图看是不应看到的。要理解的是，在导入和导出液体-固体接触设备的液流总数大于4时可以设置四个以上的U形洞穴。每个U形洞穴提供一种用来在固定阀头组件中的其中一条同轴通道和在该组件中不同的副接头之间实现连通的手段，从而使同轴通道中的液体通过副接头通向不同的单元填料床，反之亦然。U形洞穴451将最外面的圆形通道411连接在第一副接头425a上。通过该洞穴、圆形通道411和副接头425a连通，从而可以从液体-固体接触设备中排走来自与副接头425a连接的单元填料床的残液流。U形洞穴452将圆形通道412连接在第二副接头425b上。通过该洞穴、圆形通道412和主接头422连通，从而可以将洗提液导入第二单元填料床。U形洞穴453将圆形通道413连接在第三副接头425c上。通过该洞穴、圆形通道413和主接头423连通，从而可以将原料液流导入液体-固体接触设备。U形洞穴454将圆形通道414连接在第四副接头425d上。通过该洞穴、圆形通道414和主接头424连通，从而可以引导提取液流离开液体-固体接触设备。副接头425a、425b、425c和425d的相对位置取决于该移动床液体-固体接触设备用来进行的具体分离。例如，影响在副接头425a、425b、425c和425d中任意两个的位置之间串联的单元填料床的数目的因素包括但不限于固体填料的类型、固体对于液体混合物的每种组分的亲和力、液体混合物穿过这些床的流速、液体混合物的温度以及洗提液的类型。现在将结合图1的模拟移动床液体-固体接触设备来对本发明旋转阀的功能进行进一步说明。通过主接头423、圆形通道413、U形洞穴453以及副接头425c将包含至少一种相对较弱地保持在单元填料床的固体填料上的组分以及至少一种相对牢固地保持在同一固体上的组分的多组分原料液体混合物送进模拟移动床液体-固体接触设备中。在图1中，例如，外接头425c通过液体管道5a连接在单元填料床5的入口上。该液体混合物流经串联的单元填料床5和6而没有穿过旋转阀。在液体混合物流经单元填料床时，它富集了较不牢固地保持在固体上的组分。该富集液流可以在连接单元填料床6的出口端和单元填料床7的入口端的管道6b中得到。借助旋转阀将这个液流的一部分作为残液流排出液体-固体接触设备。该液流从管道6b流到外接头425a，穿过洞穴451流到圆形通道411并且通过主接头421离开该设备。在一些单元填料床的下游处将洗提液送进该液体-固体接触设备以使液体混合物中的更牢固保持的组分脱离所述固体。例如，在图1中，通过液体管道1a将洗提液送进单元填料床1的入口。来自设备外面的洗提液被送进旋转阀的固定阀头上的主接头422，进入圆形通道412、洞穴452、副接头425b并且通过流体管道1a进入单元填料床1的入口端。在洗提液流经串联的单元填料床时，它富集了液体混合物的更牢固保持的组分。在洗提液导入位置的下游某一位置处将一部分该液流作为提取液流排出液体-固体接触设备。例如，在图1中，该洗提液流经串联的单元填料床1和2。该提取液流从液体管道2b被排到旋转阀的固定阀头组件上的副接头，穿过洞穴454，进入圆形通道414并且通过主接头424离开液体-固体接触设备。在预定时间之后，或者当残液和提取液流中的组分浓度到达预定水平时，旋转阀头沿着图4中的箭头方向转动到下一个位置或者分度上，从而U形洞穴451、452、453和454中的每一个都分别与串联的下一个单元填料床相通。这样就可以连续且循环地进行分离。
本发明旋转阀200的旋转阀头组件500由任意合适的驱动装置900驱动，例如马达和齿轮或同步皮带的组合、气动往复活塞和棘齿臂的组合、或者其它能够在旋转阀头组件上施加转动的装置。最后，将固定阀头、旋转阀头、压板组件以及加力装置装配在一起并且连接在固定的支座上。
图7示出本发明第二优选实施方案的剖视图。该旋转阀1200包括三个主要组件：第一固定阀头组件1400、第二固定阀头组件1450以及旋转阀头组件1500；所有这些阀头都是圆形的。每个固定阀头组件具有两个相对的固定表面。旋转阀头组件具有两个相对的旋转表面。固定阀头组件优选由耐腐蚀性强并且在化学上与液体混合物的组分兼容的聚合材料制成；这种聚合材料可以选自高密度聚乙烯、超高密度的聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯(FEP)、全氟烷氧基烷(PFA)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚氯乙稀(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚醚醚酮(PEEK)以及它们的衍生物。固定阀头组件还可以由可与所要分离的液体混合物组分兼容的可机加工金属制成，并且该金属可以选自黄铜；青铜；碳钢；不锈钢；蒙乃尔镍基合金；镍；钛；锆；镍、铬和铁的合金；以及镍、铁和钼的合金。第一固定阀头组件可以任选由两块连接或紧固在一起的板制成，一块板比另一块板稍微大一点，从而例如在这较大板的圆周上形成用来将阀组件连接在固定的支撑件上的位置，旋转阀头组件优选由可与所要分离的液体混合物组分兼容的可机加工金属制成，并且该金属可以选自黄铜；青铜；碳钢；不锈钢；蒙乃尔镍基合金；镍；钛；锆；镍、铬和铁的合金；以及镍、铁和钼的合金。旋转阀头组件还可以由耐腐蚀性强并且在化学上与液体混合物的组分兼容的聚合材料制成，这种聚合材料可以选自高密度聚乙烯、超高密度的聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯(FEP)、全氟烷氧基烷(PFA)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚氯乙稀(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚醚醚酮(PEEK)以及它们的衍生物。旋转阀头组件设置在第一和第二固定阀头组件之前，从而其第一圆形旋转表面1501与第一固定阀头组件的圆形固定表面1401协同配合在一起，并且其第二圆形旋转表面1502与第二固定阀头组件的圆形固定表面1451协同配合在一起，从而这些组件的中心基本上重合，并且该旋转阀头组件绕着垂直于这些组件的圆表面并且穿过它们的基本上重合的中心延伸的旋转轴1600旋转。在压力囊外壳1750内形成有一个空间或多个空间1702，并且在该空间或这些空间1702中设有一个和多个加压压力囊。通过接头1755将压缩气体或液压流体输送进每个压力囊中，从而向第二固定阀头组件1450和旋转阀头组件1500施加力，通过该力第二固定阀头组件1450和旋转阀头组件1500被推压在第一固定阀头组件1400上。第二固定阀头组件1450紧固在第一固定阀头组件1400上，以给整个阀门组件提供稳定性。还可能有如上所述的加力装置的其它实施方案。
多个同轴圆形通道例如1411、1412、1413和1414形成于固定接头的固定表面1401上。因此在圆形通道中的任意位置处进入圆形通道的流体在该通道中的任何地方都可以得到。同轴圆形通道的数目等于所要被引导进入并且离开该液体-固体接触设备的液流数目。因此，在要引入两条输入液流(一股原料液体混合物以及一股洗提液)并且从液体-固体接触设备要引出两条输出液流(一股残液以及一股提取液)的典型分离中，需要四条同轴圆形通道。在需要两种以上产品、一种以上的原料或一种以上的洗提液的其它情况中，则同轴通道的数目将大于四条，但是总是等于输入和输出液流数目的总和。为了防止流体在两条相邻圆形通道之间的泄漏或者流体从阀门中泄漏出，在两条相邻通道之间或者在固定阀头组件的边缘附近设有圆形排液槽1430。排液孔道1431从每个排液槽穿过固定阀头组件的厚度以便排走任何泄漏进排液槽中的流体。另外，通过设置在固定阀头组件1400的固定表面1401上的每个排液槽1430的每一侧上的可膨胀圆形密封件可以进一步防止流体的泄漏。每个这种可膨胀圆形密封件包括设置在由聚合材料制成的外壳内的弹簧并且位于形成在表面1401的圆形密封槽中。弹簧和加力装置的相对作用消除了由于在旋转阀头组件和固定阀头组件之间可能存在的任何未料到的间隙而导致的任何泄漏。
形成的多个主接头例如1421、1422、1423和1424都穿过与旋转阀头组件相对的第一固定阀头组件的固定表面1404，通过这些接头可以将流体导入或导出液体-固体接触设备。因此，主接头的数目等于被导入液体-固体接触设备的输入液流数目和被导出液体-固体接触设备的输出液流数目的总和，并且可以大于四。这些主接头中的每一个都与延伸穿过第一固定阀头的厚度并且终止在其中一条同轴圆形通道中的圆柱形主孔道相通。一组副接头1425均匀地分布在与这些通道同轴的圆上并且穿过与旋转阀头组件相对的第二固定阀头组件的固定表面1452。每个单元填料床的入口端通过单独的液体管道与一个这种副接头相通。因此，副接头的数目等于单元填料床的数目。每个副接头1425与延伸穿过第二固定阀头的厚度并且终止在平面1451上的开口中的圆柱形第二孔道1435相通。图8示出固定阀头组件的俯视图，并且示出了不应看到的主接头1421、1422、1423和1424以及同轴通道1411、1412、1413和1414的位置；每条通道与主接头1421、1422、1423或1424相通。图9为第二阀头组件1450的俯视图，示出一组副接头1425。副接头的数目等于在液体-固体接触设备中的单元填料床的数目。在图9中所示的副接头的数目只是用来进行举例说明并且用来方便其理解，而不是限制本发明。主接头1421例如用来将残液流输送离开移动床液体-固体接触设备。主接头1422例如用作为将洗提液导入液体-固体接触设备的位置。主接头1423例如用作为将原料液体导入液体-固体接触设备的位置。主接头1424例如用作为将提取液输送离开移动床液体-固体接触设备。图10示出旋转阀头组件的底视图。多个U形洞穴形成在旋转阀头组件中。这种U形洞穴的数目等于主接头的数目或者同轴通道的数目。在图10中，代表性地显示出四个这种U形洞穴并且从底视图看是不应看到的，除了每个洞穴的开口，该开口用来与在第一固定阀头组件中的每条同轴通道相同。要理解的是，在导入和导出液体-固体接触设备的液流总数大于4时可以设置四个以上的U形洞穴。每个洞穴提供一种用来在固定阀头组件中的其中一条同轴通道和在该组件中不同的副接头之间连通的手段，从而在同轴通道中的液体可以通过副接头通向不同的单元填料床，反之亦然。洞穴1451将圆形通道1412连接在第一副接头1425a上。通过该洞穴、圆形通道1412和副接头1425a连通，从而可以通过主接头1421从液体-固体接触设备中排走来自与副接头1425a连接的单元填料床的残液流。洞穴1452将圆形通道1411连接在第二副接头1425b上。通过该洞穴、圆形通道1411和主接头1422连通，从而可以将洗提液导入第二单元填料床。在图10中，洞穴1452仅仅被显示为一条穿越旋转阀头组件的厚度的笔直孔道。洞穴1453将圆形通道1413连接在第三副接头1425c上。通过该洞穴、圆形通道1413和主接头1423连通，从而可以将原料液流导入液体-固体接触设备。洞穴1454将圆形通道1414连接在第四副接头1425d上。通过该洞穴、圆形通道1414和主接头1424连通，从而可以引导提取液流离开液体-固体接触设备。副接头1425a、1425b、1425c和1425d的相对位置取决于该移动床液体-固体接触设备用来进行的具体分离。例如，影响在副接头1425a、1425b、1425c和1425d中任意两个的位置之间串联的单元填料床的数目的因素包括但不限于固体填料的类型、固体对于液体混合物的每种组分的亲和力、液体混合物穿过这些床的流速、液体混合物的温度以及洗提液的类型。该旋转阀头组件1500可以由任意合适的驱动装置例如上面列举的那些装置或它们的等同装置来驱动。
虽然上面已经描述了本发明的优选实施方案以及运行模式，但是应该理解的是在不脱离由下面权利要求所限定的本发明范围的情况下可以对本发明的这些实施方案以及运行模式做出许多等同方案。

Claims (18)

1.一种用于引导液流的多通旋转阀，包括：
(a)圆形固定阀头，它具有：至少一个用来与液流相连的主端口和至少一个副端口；至少一条形成在所述固定阀头中与所述主端口相连的第一圆形通道和至少一条形成在所述固定阀头中与副端口相连的同轴的第二通道；
(b)具有至少一个径向腔室的圆形旋转阀头，所述径向腔室具有彼此隔开的第一第二端口，用来在其中的至少一条第一通道和一个所述副端口之间形成连接，所述旋转阀头与所述固定阀头以及第一和第二通道形成流体密封；以及
(c)可转位驱动装置，用来使所述旋转阀头转动以使选定的主通道和具有所述径向腔室的副端口相互连接。
2.如权利要求1所述的多通旋转阀，其特征在于：所述至少一条第二圆形通道中的一条包括多个相连的副端口。
3.如权利要求2所述的多通旋转阀，其特征在于：所述固定阀头包括多条第一同轴通道，所述通道中的每一条具有主端口；且所述旋转阀头中的径向腔室的数目等于所述第一通道或副端口的数目中的较大的数目。
4.如权利要求1所述的多通旋转阀，包括用于将所述固定阀头和旋转阀头推动成相互密封接触的装置。
5.如权利要求1所述的多通旋转阀，其特征在于：所述固定阀头包括多条第二通道，每条通道具有相连的副端口。
6.一种用于引导液流进入和离开液体-固体接触设备的多通旋转阀，所述多通旋转阀包括：
(a)至少一个具有第一和第二相对的固定表面的固定阀头，所述至少一个固定阀头包括：
(i)多个主接头，连接在所述第一固定表面上并且用作为将多组分原料液体混合物和洗提液导入所述液体-固体接触设备的位置和作为从所述液体-固体接触设备中除去富集产品的位置；
(ii)多个副接头，连接在所述至少一个固定阀头组件的所述第一固定表面上或者连接在第二固定阀头组件的固定表面上，并且用作为在所述旋转阀与在所述液体-固体连接设备中的各个位置之间的连通装置；
(iii)多条形成在所述至少一个固定阀头组件的所述第二固定表面中的同轴圆形通道；并且
(iv)多个孔道，穿过所述至少一个固定阀头组件的厚度，每个所述孔道与所述主接头和副接头中的一个相通；
(b)具有第一和第二相对的表面的旋转阀头，所述第一旋转表面与所述至少一个固定阀头组件的所述第二固定表面毗邻设置，从而使所述至少一个固定阀头组件和所述旋转阀头组件的中心基本上重合，所述旋转阀头组件包括：
(i)多个径向腔室，它们形成在所述旋转阀头组件内并且具有在所述旋转表面中的至少一个上的开口，所述径向腔室中的每一个将所述至少一个固定阀头的所述圆形通道中的一个连接在预选定的副接头上；
(c)加力装置，用来向所述旋转阀头均匀地施加力以将所述旋转阀头推压在所述固定阀头上；以及
(d)驱动装置，用来使所述旋转阀头组件绕着垂直于所述至少一个固定阀头组件以及所述旋转阀头组件的所述基本上重合的中心轴延伸的旋转轴旋转。
7.一种用于引导液体流进入和离开液体-固体接触设备的多通旋转阀，所述多通旋转阀包括：
(a)第一固定阀头组件，其具有第一和第二相对的固定表面，所述第一固定阀头组件包括：
(i)多个主接头，所述主接头连接在所述第一固定表面上并且用作为将多组分原料液体混合物和洗提液导入所述液体-固体接触设备的位置，并且作为从所述液体-固体接触设备中除去富集产品的位置；
(ii)多条形成在所述第一固定阀头组件的所述第二固定表面中的同轴圆形通道；以及
(iii)多个主孔道，该主孔道穿过所述第一固定阀头组件的厚度，所述主孔道中的每一个与所述主接头中的一个相通；
(b)第二固定阀头组件，包括：
(i)多个副接头，连接在其上并且导向远离所述主接头；以及
(ii)多个副孔道，穿过所述第二固定阀头组件的厚度，每个所述副孔道与所述副接头中的一个相通；
(c)设置在所述第一和第二固定阀头之间并且具有第一和第二相对的旋转表面的旋转阀头，所述第一旋转表面与所述第一固定阀头组件的所述第二固定表面毗邻设置，从而所述第一和第二固定阀头组件和所述旋转阀头的中心基本上重合，所述旋转阀头包括：
(i)多个径向腔室，它形成在所述旋转阀头组件内并且在每一个所述旋转表面上具有一个开口，所述径向腔室的每一个将第一固定阀头的其中一条所述圆形通道连接在选定的副接头上；
(d)加力装置，用来向所述第二固定阀头和所述旋转阀头组件均匀地施加力以将所述第二固定阀头和所述旋转阀头推压在所述第一固定阀头上；以及
(e)驱动装置，用来使所述旋转阀头组件绕着垂直于所述第一和第二固定阀头组件以及所述旋转阀头组件的所述基本上重合的中心轴延伸的旋转轴旋转。
8.如权利要求6或7所述的多通旋转阀，其特征在于：所述加力装置包括有：活塞外壳，它设置在旋转阀头组件的第二旋转表面附近从而活塞外壳、至少一个固定阀头组件和旋转阀头组件的中心基本上重合；以及活塞，它位于旋转阀头对面的活塞外壳内形成的环状圆柱形凹陷中；所述活塞和活塞外壳一起限定所述凹陷内的空间，该空间充注有选自包括压缩气体和液压流体在内的物质，以便朝着至少一个固定阀头推动旋转阀头。
9.如权利要求6或7所述的多通旋转阀，其特征在于：所述加力装置包括：压力囊外壳，该外壳设置在旋转阀头的一个侧面上并且与一个固定阀头相对，从而使所述压力囊外壳、所述固定阀头和所述旋转阀头的中心基本上重合；位于环状圆柱形凹陷中的压力囊，该凹陷形成于所述旋转阀头相对的所述压力囊外壳中；以及设置在所述压力囊外壳和所述旋转阀头组件之间的止推轴承，所述压力囊充注有选自包括压缩气体和液压流体在内的物质，以便朝着至少一个固定阀头推动旋转阀头。
10.如权利要求6或7所述的多通旋转阀，其特征在于：所述加力装置包括设置在所述旋转阀头的第二表面附近的固定板以及邻接设置在所述固定板上并且与所述旋转阀头相对的固定压板；所述固定板和所述固定压板通过多个固定紧固件而紧固在一起，这些紧固件可以经常调节以在所述旋转阀头组件上保持基本上恒定的力。
11.如权利要求1、6或7所述的多通旋转阀，其特征在于：所述驱动装置的转动在预定时间终止时启动。
12.如权利要求1、6或7所述的多通旋转阀，其特征在于：所述液体-固体接触设备包括串联布置的分离区，从而一个分离区的出口端在所述串联中与液流方向上与接下来的另一个分离区的入口端连接，还包括液体移动装置，用来在所述串连内连续且循环地引导所述液体。
13.如权利要求12所述的多通旋转阀，其特征在于：所述分离区在共同的容器中串连分开布置，并且所述液体移动装置将所述液体从所述容器的一端引导到所述容器的另一端。
14.如权利要求1、6或7所述的多通旋转阀，还包括多个排液槽，在两个圆形通道之间形成的所述排液槽中的至少一个防止所述圆形通道之间的液体泄漏，且至少另外一个排液槽形成在最外面圆形通道和所述固定阀头边缘之间。
15.如权利要求14所述的多通旋转阀，其特征在于：还包括排液孔道，该孔道从所述排液槽中的每一个延伸到所述固定阀头组件的第一固定表面上。
16.如权利要求15所述的多通旋转阀，其特征在于：还包括多个可膨胀的圆形密封件，所述密封件中的至少一个设置在密封槽中，该密封槽邻近所述固定阀头内一个所述排液槽而形成，用来防止所述圆形通道之间的液体泄漏，并且至少另外一个所述可膨胀圆形密封件位于最外面的圆形通道与所述固定阀头边缘之间形成的另一个密封槽中。
17.如权利要求1所述的多通旋转阀，其特征在于：至少一个所述固定阀头由选自高密度聚乙烯、超高密度的聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯(FEP)、全氟烷氧基烷(PFA)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚氯乙稀(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚醚醚酮(PEEK)以及它们的衍生物的聚合材料或者由选自黄铜；青铜；碳钢；不锈钢；蒙乃尔镍基合金；镍；钛；锆；镍、铬和铁的合金；以及镍、铁和钼的合金的金属制成。
18.如权利要求1所述的多通旋转阀，其特征在于：所述旋转阀头由选自高密度聚乙烯、超高密度聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯(FEP)、烷氧基烷(PFA)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚氯乙稀(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚醚醚酮(PEEK)以及它们的衍生物的聚合材料或者由选自黄铜；青铜；碳钢；不锈钢；蒙乃尔镍基合金；镍；钛；锆；镍、铬和铁的合金；以及镍、铁和钼的合金的金属制成。
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