DE2444740C3 - Vorrichtung für die Steuerung des Konzentratstromes in Energierückgewinnungs-Aggregaten zum Einsatz in die nach der umgekehrten Osmose arbeitenden Trennanlagen - Google Patents
Vorrichtung für die Steuerung des Konzentratstromes in Energierückgewinnungs-Aggregaten zum Einsatz in die nach der umgekehrten Osmose arbeitenden TrennanlagenInfo
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- DE2444740C3 DE2444740C3 DE19742444740 DE2444740A DE2444740C3 DE 2444740 C3 DE2444740 C3 DE 2444740C3 DE 19742444740 DE19742444740 DE 19742444740 DE 2444740 A DE2444740 A DE 2444740A DE 2444740 C3 DE2444740 C3 DE 2444740C3
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Description
35:
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Steuerung des Konzentratstromes in Energierückgewinnungs-Aggregaten
zum Einsatz in die nach der umgekehrten Osmose arbeitenden Trennanlagen.
Energierückgewinnungs-Aggregate und ihre Steuerungen
haben den Zweck, über eine Senkung der Energiekosten beim Betrieb der Trennanlagen die Gestehungskosten
des gewünschten Trennprodukts zu senken.
Trennverfahren mit Energie-Rückgewinnung bzw. Trennanlagen mit Energierückgewinnungs-Aggregaten
sind bekannt. Bei der Energie-Rückgewinnung wird dem Konzentratstrom durch arbeitsleistende Entspannung
Energie entzogen und diese dem frischen Produktstrom wieder zugeführt.
So wird von C. Y. Cheng, S. W. Cheng und L. S. Fan, AICHE-Joumal 13, 1967, 438, eine Vorrichtung
zur Energie-Rückgewinnung diskutiert. Diese Vorrichtung, dort »flow work exchanger« genannt, die
sich aus einer Anordnung zur Druckübertragung (»displacement vessel«) und aus deren Steuerung, bestehend
aus vier Ventilen und zwei Pumpen, zusammensetzt, überträgt Druckenergie vom Konzentratstrom
auf einen Teil des Produktstromes.
Es ist weiterhin eine Vorrichtung für die Rückgewinnung von Strömungsenergie zum Einsatz in die
nach der umgekehrten Osmose arbeitenden Trennaniagen (P 2442 740.5) bekannt, die aus einer Plungerpumpe
mit doppeltwirkendem Stufenkolben besteht. Ein Teil des Stufenkolbens ist der den Produktstrom
komprimierende Arbeits-, der andere der vom Konzentratstrom antreibend beaufschlagte Antriebskolben.
Die Steuerung des Konzentrat- bzw. Produktstromes erfolgt über insgesamt vier Ventile, wobei zwei Ventile
zu einem Doppelventil zusamme»! gefaßt sind.
Die bisher aus der Literatur bekannten Energierückgewinnungs-Aggregate
haben dem Nachteil, daß ihre Steuerungen aufwendig sind, Die von Fan und Mitarbeitern
vorgeschlagene Lösung erfordert beispielsweise für einen »flow work exchanger« vier Ventile und
zwei zusätzliche Pumpen. Das in der Patentanmeldung P 2442 740-5 vorgestellte Energierückgewinnungs-Aggregat
kommt zwar mit einem Minimum an Steuerungselementen aus, die Steuerung des Antriebszylinder-Austrittskanals
über ein translatorisch arbeitendes z. B. über Nocken gesteuertes Ventil ist allerdings verbssserungsfähig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine als Energierückgewinnungs-Aggregat in bekannter
Weise arbeitende doppeltwirkende Drei-Plunger-Pumpe eine Steuerung zu schaffen, mit deren Hilfe in
einfachster Weise der Konzentratstrom so gesteuert werden kann, daß mit ihm die Antriebskolben im Antriebszylinder
der Pumpe treibend beaufschlagt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Steuerkolben, der von der K urbelwelle der
Drei-Plunger-Pumpe unmittelbar angetrieben wird und mi» Steuerkolben-Kanälen für die drei Antriebszylinder
versehen ist, in einem Gehäuse drehbar gelagert ist. Die Steuerkolben-Kanäle sind 120° gegeneinander versetzt
und haben jeweils eine Öffnung an den Stirnseiten des Steuerkolbens. Eine weitere Öffnung mündet in die
entsprechende Ringkammer des Gehäuses. Die gesteuerte Verbindung zwischen Steuerkolben-Kanal und
Eintritts- bzw. Austrittskammer erfolgt über eine Einlaß- bzw. Auslaß-Steuerscheibe mit nierenförmiger
Einlaß- bzw. Auslaßöffnung. Einlaß- und Auslaß-Steuerscheibe arbeiten durch ihre konstruktive Ausbildung
und Materialbeschaffenheit auf den Stirnflächen des Steuerkolbens wie Gleitringe. Die Dichtkräfte resultieren
aus der Druckdifferenz im Konzentrat zwischen Eintritts- und Austrittskammer Die Abdichtung der
Ringkammern gegeneinander in Verbindung mit dem sich drehenden Steuerkolben erfolgt durch Dichtringe.
Die Einlaß- bzw. Auslaß-Steuerscheibe ist im Gehäuse fest montiert und mit einem Dichtring gegen dieses
abgedichtet. Der durch den einzigen Konzentrat-Eintritt in die Eintrittskammer des Gehäuses eintretende,
unter hohem Druck stehende Konzentratstrom wird nun über die Einlaß-Steuerscheibe in Verbindung mit
dem im Steuerkolben befindlichen Steuerkolben-Kanal auf die einzelnen Antriebszylinder der Drei-Plunger-Pumpe
verteilt und treibt in diesen den Antriebskolben an. Beim Ausschiebehub decken sich jeweils die
Steuerkolben-Kanäle und die nierenförmige Auslaßöffnung der Auslaß-Steuerscheibe, »0 daß der entspannte
Konzentratstrom von dein AntriebszyÜndem
über die Gehäusebohrungen in due Ringkammer ond
von da aus durch die Steuerkolben-Kanäle und die Auslaläöffnung der Auslaß-Steuerscheibe in die Austrittskammer des Gehäuses gelangen kann. Der aus den drei
Antriebszylindern in der Austrittskammer gesammelte Konzentratstrom verläßt über den einzigen Konzentrat-Austritt
das Gehäuse.
Der mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß die Steuerung
des Konzentratstromes für die drei Antriebszylinder der Drei-Plunger-Pumpe über einen einzigen
drehbaren Steuerkolben ohne weitere bewegliche Teile erfolgt.
Wirkungsweise und Ausführung der Erfindung sollen nachstehend an Hand der vier Figuren der Zeichnungen
näher erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 die Wirkungsweise der Vorrichtung für die Steuerung des Konzentratstroaies,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung
für die Steuerung des Konzentratstromes,
Fig. 3 einen Schnitt B-C durch die Einlaß-Steuerscheiöe
der Vorrichtung für die Steuerung des Konzentratstromes,
Fig. 4 einen Schnitt G-Hdurch den Steuerkolben der
Vorrichtung für die Steuerung des Konzentratstromes.
In Fig. 1 ist die Wirkungsweise der Vorrichtung für die Steuerung des Konzentratstromes dargestellt Sie
wird von der Kurbelwelle der Drei-Plunger-Pumpe unmittelbar über die Antriebskraft fangetrieben. Über
den Konzentrat-Eintritt El gelanj-t das Konzentrat in
das Gehäuse I und wird von hier über die Gehäusebohrungen
Γ, ΙΓ und IH' auf die Antriebszylinder I, II und III der Drei-Plunger-Pumpe so verteilt, daß die
Antriebskolben treibend beaufschlagt werden. Beim Ausschieben des Konzentrats aus den Antriebszylindern
I, II und 111 fließt dieses über die Bohrungen Γ, ΙΓ
und III* in das Gehäuse 1 zurück, wird in diesem gesammelt und fließt aus dem Konzentrat-Austritt A 2 ab.
Produktseitig saugen die Antriebszylinder der Drei-Plunger-Pumpe in bekannter Weise über den Eintritt
£1 an und schieben das Produkt ur.ter hohem Druck über den Austritt A 1 aus.
In Fig. 2 ist die Vorrichtung für die Steuerung des Konzentratstromes schematisch dargestellt. Das Konzentrat
gelangt über den Konzentrat-Eintritt El in die Eintrittskammer 1 α des Gehäuses 1. Das Gehäuse 1
besteht weiterhin aus drei Ringkammern 1 ft, 1 c und 1 d mit ihren Gehäusebohrungen ΙΙΓ, ΙΓ und Γ und
einer Austrittskammer 1 e mit ihrem Konzentrat-Austritt Al. Im Gehäuse 1 ist der Steuerkolben 2, an dessen
Stirnseiten sich die zu Gleitringen ausgebildeten Einlaß-Steuerscheibe 3 und Auslaß-Steuerscheibe 4 anpressen,
drehbar gelagert. Der Steuerkolben 2 ist mit Steuerkolben-Kanälen la, Ib und Ic versehen, die
unter 120° gegeneinander versetzt sind und in die entsprechende
Ringkarnmer I b, I c bzw. 1 d münden. Die
Stcuerkolben-Kanale 2a, Ib und 2 c haben jeweils eine
Öffnung zu den Stirnseiten des Steuerkolbens 2. Einlaß- und Auslaß-Steuerscheibe 3 und 4 sind mit einer
nierenförmigen Einlaß- bzw. Auslaßöffnung 3 a bzw. 4 a versehen. Die stirnseitigen Öffnungen der Steuerkolben-Kanäle
la. Ib bzw. Ic im Steuerkf-lben 2 sind
zusammen mit der nierenförmigen Finlaß- bzw. Auslaßöffnung
der Steuerscheiben auf einem Teilkreisdurchmesser angeordnet. Die Ringkammern 1 b, 1 c
und 1 d sind gegeneinander in Verbindung mit dem Steuerkolben 2 durch Dichtringe f b und Sr gedichtet
Die im Gehäuse 1 fest montierte Einlaß- bzw. Auslaß-Steuerscheibe
3 b/w 4 ist gegen dieses durch den Dichtring 5 a bzw. 5 d gedichtet. Die Abdichtung des
Steuerkolbens 2 im Gehäusedurchtritt 1/übernimmt Dichtung 5 e.
In den Fig. 3 bzw. 4 ist der Schnitt B-C bzw. G-H durch die Einlaß-Steuerscheibe 3 bzw. den Steuerkolben
2 dargestellt Die Länge der nierenförmigen Einlaß- bzw. Auslaßöffnung 3 α bzw. 4 α auf dem Lochkreis-Durchmesser
ist so gewählt, daß der Steuerkolben-Kanal 2 a, 2 b oder 2 c zur Austrittskammer 1 e
erst dann durch die Auslaßöffnung Aa der Auslaß-Steuerscheibe
4 geöffnet wird, wenn sich dieser nicht mehr mit der Einlaßöffnung 3 σ der Einlaß-Steuerscheibe
3 deckt
In der in Fig. 2 dargestellten Steuerkolben-Stellung strömt Konzentrat über den Konzentrat-Eintritt El in
die Eintrittskammer 1 α des Gehäuses 1, gelangt über die nierenförmige Einlaßöffnung 3 α der Einlaß-Steuerscheibe
3 in den Steuerkolben-Kanal la, in die Ringkammer 1 b und aus dieser über die Gehäusebohrung
ΙΙΓ in den Antriebszylinder III der Drei-Plunger-Pumpe. Hier wird der Antriebskolben treibend bis zu
seinem oberen Totpunkt beaufschlagt. In den Antriebszylindern II bzw. 1 erfolgt gerade das Ausschieben des
Konzentratstromes über die Gehäusebohrungen ΙΓ bzw. Γ in die Ringkammern 1 cbzw. 1 d des Gehäuses 1.
Von da aus gelangt das Konzentrat über die Steuerkolben-Kanäle Ib bzw. 2c, die nierenförmige Auslaßöffnung
4 α der Auslaß-Steuerscheibe 4 in die Austrittskammer 1 e und weiter über den Konzentrat-Austritt
A1 aus dem Gehäuse 1 heraus. Sobald der Kolben
im Antriebszylinder III der Drei-Plunger-Pumpe den oberen Totpunkt erreicht hat, wird der Steuerkolben-Kanal
la zur Eintrittskammer la über die Einlaß-Steuerscheibe
3 verschlossen. Das Ausschieben des Konzentrats erfolgt durch die Gehäusebohrung ΙΙΓ in
die Ringkammer 1 b, von da aus durch den Steuerkolben-Kanal
la über die Auslaßöffnung Aa der Auslaß-Steuerscheibe
4 in die Austrittskammer 1 e und weiter durch den Konzentrat-Austritt A 2 aus dem Gehäuse
1 heraus. Der Steuerkolben-Kanal la wird mit der nierenförmigen Auslaßöffnung 4 a in der Auslaß-Steuerscheibe
4 erst dann zur Deckung gebracht, wenn sich der Steuerkolben-Kanal 2a und die Einlaßöffnung
3 a der Einlaß-Steuerscheibe 3 nicht mehr überlappen. Das Beschicken des Antriebszylinders Il bzw. I
mit Konzentrat erfolgt über den entsprechenden Steuerkolben-Kanal 2 b bzw. 2 c in Verbindung mit der
nierenförmigen Einlaßöffnung 3 a der Einlaß-Steuerscheibe 3. Das Ausschieben des Konzentrats aus dem
Antriebszylinder II bzw. I erfolgt durch die Gehäusebohrung ΙΓ bzw. Γ in die Ringkammer 1 c bzw. 1 d, von
da aus durch den Steuerkolben-Kanal lh bzw. Ic und
die Auslaßöffnung 4 a der Auslaß-Steuerscheibe 4 in die AustrittskuiTimer 1 e und weiter durch die Konzentrat-Λ
ustrittsbohrung .12 aus dem Gehäuse 1 heraus.
Hierzu ?. Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Vorrichtung für die Steuerung des Konzentratstromes in Energierückgewinnungs-Aggregaten zum Einsatz in die nach der umgekehrten Osmose arbeitenden Trennanlagen, wobei das Energierückgewinnungs-Aggregat beispielsweise aus einer Drei-Plunger-Pumpe mit doppeltwirkendem Stufenkolben besteht, mit dem Arbeitskolben für das Ansaugen und Komprimieren des Produktstromes und mit dem Antriebsiolben für die arbeitsleistende Entspannung des zur energetischen Nutzung anstehenden Konzentratstromes, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung des Konzcntratstromes auf die Antriebszylinder und die Sammlung des Konzentratstromes von den Antriebszylindern des Energierückgewinnungs-Aggregates durch einen drehbar im Gehäuse (1) gelagerten und über die Kurbelwelle des Energierückgewinnungs- io. Aggregates direkt angetriebenen Steuerkolben (2) mit seinen Steuerkolben-Kanälen (2 α, 2 b, 2 c; erfolgt, wobei diese eine ständige Verbindung am Umfang des Steuerkolbens (2) zu den Ringkammern (Ib, ic, Id) mit den Gehäusebohrungen (Hl', II', Γ) und eine gesteuerte Verbindung zu der Eintritts- bzw. Austrittskammer (1 α) bzw. (Ϊ e) über die als Gleitring ausgebildete und mit einer nierenförmigen Einlaß- bzw. Auslaßöffnung (3 a) bzw. (4 a) versehene Einlaß- bzw. Auslaß-Steuerscheibe (3) bzw. (4) besitzen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742444740 DE2444740C3 (de) | 1974-09-19 | Vorrichtung für die Steuerung des Konzentratstromes in Energierückgewinnungs-Aggregaten zum Einsatz in die nach der umgekehrten Osmose arbeitenden Trennanlagen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19742444740 DE2444740C3 (de) | 1974-09-19 | Vorrichtung für die Steuerung des Konzentratstromes in Energierückgewinnungs-Aggregaten zum Einsatz in die nach der umgekehrten Osmose arbeitenden Trennanlagen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2444740A1 DE2444740A1 (de) | 1976-04-01 |
DE2444740B2 DE2444740B2 (de) | 1976-07-29 |
DE2444740C3 true DE2444740C3 (de) | 1977-03-31 |
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