CN1759267A - 附件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于液体通道转换的附件(1)，尤其是用于带有设有交替流过的管腔的压力交换器的设备，其中在一个外壳(2)之内布置有一个可回转的闭锁机构，外壳(2)具有多个连接管路的接口(3、4)，外壳(2)与一个第一管路系统，并且与至少一个压力交换器各自的一个端面相连接。此外压力交换器各自的另一个端面在其它附件的转接下与一个第二管路系统相连接，并且闭锁机构备有一个电机驱动的传动轴(14)。在外壳(2)之内布置有一个带有多个溢流通道(17、18、27)的分流器，溢流通道(17、18、27)的汇合处布置在分流器(7)的两个轴向端面(10、11)和圆周上，并且在分流器(7)的每个端面密封地布置有一个回转的盘形控制部件(12、13)。
Description
本发明涉及一种附件，尤其是用于带有设有交替流过的管腔的压力交换器的设备，其中在外壳之内布置有一个可回转的闭锁机构，外壳具有多个连接管路的接口，外壳与第一管路系统，并且与至少一个压力交换器各自的一个端面相连接，其中压力交换器各自的另一个端面在其它附件的转接下与第二管路系统相连接，并且闭锁机构备有电机驱动的传动轴。
反渗透方法经常用于水的处理。其中待纯化的高压液体流受压通过膜系统，在液体流量大时，膜系统要由大量的膜组件组成。因为总是只有待纯化液体的一部分能流过薄膜，在这种膜组件中，通过薄膜可实现纯水和积聚的浓缩物的分离。流过的部分作为纯水，或者也可以作为在薄膜另一侧的渗透物，作为可利用部分溢出。未流过的部分作为盐液，一种带有盐和矿物质浓缩物的液体，作为一种不能利用的并且处在高压下的部分离开膜组件。在大约65巴的膜组件入口压力下，这个压力大概在2巴。
通过US5306428一种反渗透设备已是众所周知的，其中为了能源再生使用了在管腔形式下的压力交换器。借助于它的帮助，由膜组件中流出的、富含能量的较高的压力的盐液传递到待纯化的液体上。因此为了产生对于反渗透方法必需的高压，随着压力提高的程度，对于供给的液体需要较小的泵驱动功率。
用于控制和/或者转换进入和来自压力交换器的盐液的液体通道，除了其它的附件以外，还有一个带有一个回转的闭锁机构的附件。借助于它的帮助，实现用由膜组件溢出的盐液，对压力交换器管腔的交替加载。回转的闭锁机构构成滚筒形，其中按照一个三通旋塞的形式布置连接通道。在转换过程中实现所有流体通道的彻底关闭。为了避免在这类转换过程中的压力冲击，在滚筒内布置有压力平衡通道。
依赖于膜的使用寿命，它的分离能力下降，因此待纯化的液体必须相应地在膜组件内逗留更长的时间。由于这一原因，在现有技术下借助于一个伺服马达来影响滚筒的转换时间。然而这种附件只适合于小的反渗透设备，因为在附件内的流经横截面几乎与待注入管道的流经横截面一样大。在大型设备中，并且在其中移动的液体柱，以及由此产生的力，产生很大的附件的几何尺寸问题。
本发明的任务是，尤其是对于大型的反渗透和类似的设备开发一种转换装置，借助于它的帮助，以简单的方式大量的液体流可以无干扰地在不同的压力交换器之间分配。
这一问题的解决方案是，在外壳内布置一个带有多个溢流通道的分流器，溢流通道的汇合处布置在分流器的两个轴向端面和圆周上，并且在分流器的每个端面密封地布置一个可回转的盘形控制部件。因此在这种待控制的、周期性的改变方向的液体流中可实现一个无压力冲击的转换。
本发明的方案是，在外壳之内分流器的端面区与管腔相连接，其中借助于交替的液体流实现压力交换。在附件的外壳上，在分流器的圆周区，并且在外壳上各布置有一个高压液体供给接口和一个低压液体排出接口。通过高压液体的接口，例如从反渗透膜组件，一种处在高压下的所谓的盐液，也称为HPB，流向附件。在压力传递后，盐液然后作为所谓的LPB，在减压的形式下，通过低压流体排出口从外壳中流出。
在分流器中布置有流动通道，借助于它的帮助实现具有不同压力的流体的分配。其中在分流器内，两个外部的流动通道与一个高压侧相连接，而在其间布置的中间流动通道与一个低压侧相连接。为了在持续交替的压力负荷时保证长期运转的可靠性，可以附加地在一个或者多个流动通道中，布置一个或者多个加固件。它依赖于分流器的空间结构和所使用的材料。
分流器可以是外壳整体的组成部分，其中当分流器构成外壳部件的一部分时，则更加有利。因此而简化了外壳的加工，并且在外壳上的密封位置的数量也可以减少。同样当分流器由陶瓷的、或者(陶瓷)涂层的部件构成时，考虑到磨损特性表明其更加有利性。
控制部件在有利的方式下，可以回转分配阀的形式构成，其中除了容易制造以外，还有可靠的密封功能。借此至今为止熟知的连接环通过控制部件代替，它只在回转运动期间作为暂时的连接环起作用。控制部件通过它的溢流通道，在分流器上以交替的方式控制流量，用此保证可靠的和有效的流动转换。此外控制部件设有相互成对的面对面的控制开口，以此方式在小的空间下可达到较大的流量。
借助于本方案，控制部件的控制开口相对于另一个控制部件的控制开口各自可相互最大错开90°布置，以简单的方法在控制部件回转移动期间，实现对于连接在外壳上的管腔的流动方向的交替转换。
因为控制部件在运行时提供交替负荷，它在背向分流器的一侧设有加强肋。同样控制部件可以在它的圆周上设有加强肋。它可以是附加的材料堆积、装入件、支承件、张紧件和这一类的东西。它依赖于所使用的材料。
为了降低在分流器和控制部件之间的力，在分流器的端面上布置一个或者多个用于形成狭长支撑面的凹槽。这项措施避免了整个表面积的结构受到较高的摩擦力的限制。因此可以构成狭长的结构表面，它同时也可实现较好的密封。
为了分隔在外壳内空间的不同的压力区，在背向分流器的一侧，密封件紧贴在控制部件上。它可以按照转动环密封的结构形式构成。因此除了容易加工的可能性以外，还有熟知的可靠的密封作用的优点。此外轴布置在一个由密封件防护的和与低压侧LPB相连接的外壳区。因此轴通过外壳壁向外的穿透，以有利的方式只要通过一个对于低压布置的通常的轴的密封件来密封。与这种轴的穿越相对高压侧HPB密封来比较，它的费用较低。并且在附件内部，通过这种方式对于轴的穿越不需要附加的密封。
其它的方案是，控制部件驱动的一个轴穿过分流器，并且控制部件与轴传力连接。它简化了支承和控制部件的驱动。控制部件由陶瓷的或者涂层的部件来构成，由此得到高的耐磨损性和对待控制液体流的高的耐侵蚀性。
当分流器、轴和控制部件作为外壳插入件来构成时，可明显减轻安装和保养工作。因此在最短的时间内可保证其功能性。并且通过在流入口和流出口之间，在分流器的圆周上密封区的布置，避免了在这两个区之间的过流。
为了实现柔和换向，压力转换器的管腔在回转分配阀移动期间瞬时地通过控制开口的位置和大小互相连接。在作为回转分配阀构成的控制部件上，控制开口的位置和大小使得无压力冲击的流动转换成为可能，因为它始终保证了与高压液体流入口的同时连接。一个连接管腔控制开口的关闭同时与前面关闭的一个其它管腔的另一个控制开口的打开相连系，并且反过来也是一样。由于扩大的控制开口，或者确切的说通过它在控制部件上的位置，实现了与在分流器上固定布置的流动开口的重合。其中这种重合对由此所影响的流动液体柱的换向和状态产生有利地作用。
依赖于压力转换器的流量，控制开口的位置以连续的和/或者不连续的速度变化。以此影响管腔的装满程度。不连续速度的应用使得在整个开口断面都充分利用的情况下，可通过控制开口实现较长的流动开口的保持时间。采用不连续移动可在较短的时间内实现大量的通道注入，并且因此可保证可能流量的最大值。这可以借助于一个相应装备的驱动马达实现。在使用通常的采用控制部件的连续移动回转驱动时，同样的装置也可用于较小的设备，因为以此转换的是较小的流量。反过来采用控制部件的不连续移动，在给定的流量时，装置的结构体积可以减小。借助于控制部件的可调节的转换时间，依赖于确定的压力差可影响通过流量。
在附图中描绘了本发明的方案，并且接下来将进一步详述。如图所示：
图1a和1b是在一个第一种工作状态下，各自在流入口和流出口平面上，附件的两个交错90°的剖面图，
图2a和2b是在一个第二种工作状态下，附件的两个交错90°的剖面图，其中相对于图1a和1b控制部件各自旋转90°绘出，
图3a是分流器的一个透视图，
图3b是分流器的一个透视图，其中为了使能看见流动通道，分流器的四分之一被切去，
图4a是在一个第一种工作状态下，与两个控制部件相连接的分流器的一个透视图，其中为了清楚地说明流动方向，上面的部分被切去，
图4b是在一个第二种工作状态下，与两个控制部件相连接的分流器的一个透视图，其中相对于图4a控制部件各自旋转90°绘出。
在图1a中是表示附件1的一个剖面。外壳2具有两个接口3、4，借助于它实现从压力交换系统到未图示的管腔的连接。通过接口3、4实现流体的交替的交换，它在高压下流过去，并在较低的压力下流回来。箭头5、6表示了各自存在的流动方向。在接口3、4之间的距离根据在其上连接的管腔的之间的距离来选择。这一接口3、4在外壳2上的集成避免了不必要的附加密封位置。
分流器7布置在外壳2之内，它在图示的实施例中作为单独的部件构成。它与外壳2的构成就像一个整体部件一样那么好。这里作为部件构成的分流器7借助于密封8相对于外壳2密封。在分流器7的圆周区布置有一个空腔9，它用于排除减压的流体。各有一控制部件12、13密封地紧贴在端面10、11上，并借助于一个未图示的电机驱动的轴14带动其回转。在轴14和控制部件12、13之间的力的传递通过支承部件15实现。它可以多边形、四边形或者以其它方式构成传力和形状连接。轴14在外壳2的内部支承在它的一端，并且在处于面对面的一侧支承在封闭外壳2的盖板16上，并且被密封。
旋转的控制部件12、13，它是按照回转分配阀的类型构成的，具有加强肋12.1到13.2。这些加强肋改善了在转换过程中控制部件12、13的交替弯曲负荷。根据使用的材料，即金属或者陶瓷或者它们组合，加强肋可以材料堆积、板、环、肋或者这一类的形式构成。
如图1中所示，处在高压下的流体，例如高压的盐液HPB由两个T形流动通道17、18，通过控制部件13的相互成对地处于面对面的控制开口19、20，流入外壳2的端面区21，并且从那通过接口4流入管腔。在同一时刻，通过接口3，处在低压下的流体，例如低压的盐液LPB，从一个管腔流入外壳2的端面区22。
紧贴在每个控制部件12、13上的密封件23防止了与其它外壳区的流体交换。密封件23按照转动环密封的形式来构成，在外壳2上保持扭转可靠，并且在弹簧24的压力下密封地紧贴在控制部件12、13上。
图1b从控制部件目前与分流器的相对位置相应于图1a的实施例。然而在图1b中所示的是旋转了90°的剖面。在这里可以看出，成对布置的控制开口25、26，由控制部件12流动连接流动通道27，它布置在分流器7的中间。为用LPB表示的低压流体的流出布置的中间流动通道27布置在两个用于一个高压流体HPB布置的流动通道17、18之间。为了可靠地控制交替出现的力，在流动通道27中布置了一个横肋型的加固件29。它使在分流器7内产生有利的力线。
通过接口3导入外壳2的一个低压流体通过控制开口25、26流入流动通道27，并且从那经过在分流器7中的开口28和作为低压流体的排出口30排出外壳。在外壳2上与排出口30处于相对位置布置的是用于供给高压流体HPB到外壳2中的一个接口31。借助于在分流器7圆周上布置的空腔32，高压流体被导入两个T形流动通道17和18。借助于面对面布置的低压空腔9，通过排出口30，低压流体排出外壳2。
图2a和2b表示了如图1a和1b所示附件的相同的剖面，然而是在第二种工作状态下。这里通过轴14和支承部件15，控制部件12和13被各自继续旋转了90°。通过高压接口31和空腔32流入流动通道17、18的流体HPB，这时通过控制开口25、26导入空腔22，从那通过接口3到达一个(未图示的)管腔。同时低压流体LPB通过接口4从一个第二管腔流入空腔21，通过控制开口19、20流入在分流器7中的中间流动通道27，并且从那通过开口28、空腔9和接口30排出附件。通过部件12、13、14和15继续旋转90°，那么重又达到在图1a和1b中所示的第一种工作状态。
图3a表示了一个带有一个中间流动通道27的分流器7的透视图，并且图3b通过部分剖面表示了在分流器7中，处于其中的外面的流动通道17和18的位置。在中间流动通道27中有一个加强肋29，其上有用于轴14通过的开孔。此外在分流器7的端面11上带有多个凹槽33，以使在端面11上形成狭长的支承表面34。它减小了在相互滑动的零件之间的摩擦力，并且同时改善了密封效果。通过在T形流动通道17、18中的变化，以最简单的方式保证了通过在其上交替滑过的控制开口19、20、25、26，高压流体可交替排出到各自连接的管腔中。通过开口28，流体从中间流动通道27，通过排出口30向外排出外壳2。
图4a和4b所示是以附件1的分流器7、控制部件12、13，轴14和支承部件15的部分剖面的形式下的功能件的透视布置。其中图4a表示的是第一种工作状态，而图4b表示的是第二种工作状态，带有相对于分流器7各自扭转90°的部件12、13、14和15。在图4a中清楚地表明，如在第一种工作状态下，高压流体HPB通过流动通道17、18和控制开口19、20流到在这个视图中的前面。同时在另一侧或者这里是在背面通过成对布置的过流开口25、26，其中最后一个被遮住了，通过中间流动通道27到开口28的通道是敞开的。
在图4b中所示的是第二种工作状态，所表示的是在相反状态下的情况。为此控制部件12、13，借助于轴14和支承部件15，相对于分流器7扭转90°度绘出。在这个附图的视图中，高压流体HPB通过控制部件12的流动开口25、26向后流出。同时从附图视图的前面，通过同样成对布置的流动开口19、20(19通过部分剖面表示被切去)，减压的低压流体LPB到达中间流动通道27，并且从那通过开口28从附件中流出。
通过这个带有在分流器7两侧布置的控制部件12、13的方案实现了一种具有高运行可靠性的、十分紧凑的转换附件。同时对于这种附件，必需的密封位置和管路接口数量可以减少到最小。
Claims (29)
1.用于液体通道转换的附件(1)，尤其是用于带有设有交替流过的管腔的压力交换器的设备，其中在一个外壳(2)之内布置有一个可回转的闭锁机构，外壳(2)具有多个连接管路的接口(3、4)，外壳(2)与一个第一管路系统，并且与至少一个压力交换器各自的一个端面相连接，其中压力交换器各自的另一个端面在其它附件的转接下与一个第二管路系统相连接，并且闭锁机构备有电机驱动的传动轴(14)，其特征在于，在外壳(2)之内布置有一个带有多个溢流通道(17、18、27)的分流器(7)，溢流通道(17、18、27)的汇合处布置在分流器(7)的两个轴向端面(10、11)和圆周上，并且在每个分流器(7)的端面密封地布置有一个回转的盘形控制部件(12、13)。
2.根据权利要求1所述的附件，其特征在于，所述分流器(7)的端面区(10、11)与管腔相连接。
3.根据权利要求1或者2所述的附件，其特征在于，在所述外壳(2)上，在分流器(7)的圆周区，布置有高压流体(HPB)的供给(31)接口和低压流体(LPB)的流出口(30)各一个。
4.根据权利要求1、2或者3所述的附件，其特征在于，在所述分流器(7)中至少布置有三个流动通道(17、18、27)。
5.根据权利要求4所述的附件，其特征在于，在所述分流器(7)之内至少两个外部流动通道(17、18)与一个高压侧(HPB)相连接，并且至少一个在其中间布置的中间流动通道(27)与一个低压侧(LPB)相连接。
6.根据权利要求4或者5所述的附件，其特征在于，在一个或多个溢流通道(17、18、27)中，布置有一个或多个加固件(29)。
7.根据权利要求4、5或者6所述的附件，其特征在于，所述外部流动通道(17、18)具有T型变化。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的附件，其特征在于，所述分流器(7)构成外壳部件的一部分。
9.根据权利要求8所述的附件，其特征在于，所述分流器(7)是一个密封布置的、可更换的部件。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的附件，其特征在于，所述分流器(7)做成陶瓷的或者涂层的部件。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的附件，其特征在于，所述控制部件(12、13)是回转分配阀。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的附件，其特征在于，所述控制部件(12、13)设有相互成对处于面对面的控制开口(19、20；25、26)。
13.根据权利要求12所述的附件，其特征在于，所述一个控制部件(13)的控制开口(19、20)相对于另一个控制部件(12)的控制开口(25、26)各自可相互最大错开90°布置。
14.根据权利要求11、12或者13中任一项所述的附件，其特征在于，所述控制部件(12、13)在它背向分流器(7)的一侧设有加强肋(12.1、12.2、13.1、13.2)。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的附件，其特征在于，所述控制部件(12、13)在圆周上设有加强肋。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的附件，其特征在于，在所述分流器(7)的端面(10、11)上布置一个或者多个用于形成狭长支撑面(34)的凹槽(33)。
17.根据权利要求1至17中任一项所述的附件，其特征在于，所述控制部件(12、13)在背向分流器(7)的一侧紧贴在密封件(23)上。
18.根据权利要求17所述的附件，其特征在于，所述密封件(23)做成转动环密封的结构形式。
19.根据权利要求17或18所述的附件，其特征在于，所述轴(14)布置在由密封件(23)防护的并且与低压侧(LPB)相连接的外壳区。
20.根据权利要求17、18或者19所述的附件，其特征在于，所述密封件(23)在弹簧(24)的压力下密封地紧贴在控制部件(12、13)上。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的附件，其特征在于，一个驱动控制部件(12、13)的轴(14)穿过分流器(7)。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的附件，其特征在于，所述控制部件(12、13)与轴(14)传力连接。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的附件，其特征在于，所述控制部件(12、13)做成陶瓷的或者涂层的部件。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的附件，其特征在于，分流器(7)、轴(14)和控制部件(12、13)做成外壳插入件。
25.根据权利要求3、8或者24所述的附件，其特征在于，在所述分流器(7)的圆周上在流入口(31)和流出口(30)之间布置有密封区。
26.根据权利要求1至25中一项或多项所述的附件，其特征在于，所述压力转换器的管腔在控制部件(12、13)移动期间瞬时地通过分流器(7)的控制开口(19、20；25、26)的位置和大小互相连接。
27.根据权利要求26所述的附件，其特征在于，所述控制开口(19、20；25、26)的位置和大小使得无压力冲击的流动转换成为可能。
28.根据权利要求26或27所述的附件，其特征在于，一个管腔控制开口(19、20；25、26)的关闭同时与前面关闭的另一个管腔的控制开口(19、20；25、26)的打开相连系，并且反过来也是一样。
29.根据权利要求1至28中一项或多项所述的附件，其特征在于，依赖于所述压力转换器的流量，控制开口(19、20；25、26)的位置以连续的和/或者不连续的速度变化。
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