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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft einen Drehverteiler.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Bei
vielen Prozessen ist es notwendig, verschiedene Zuführungsleitungen
und Ablaufleitungen mit Prozesskammern oder Ausrüstung sequentiell zu verbinden.
Die übliche
Herangehensweise besteht darin, eine Vielzahl von Leitungen und
Ventilen zu verwenden, um die gewünschte Fluidverteilung zwischen
den verschiedenen Kammern zu erreichen. Da jedoch die Anzahl an
Zuführungs-
und Ablaufleitungen und/oder die Anzahl an Prozesskammern angestiegen
ist, stellt sich die Verwendung von üblichen Rohrleitungen und Ventilen
als sehr umständlich
dar. Obwohl die Anzahl an Ventilen durch die Verwendung von Mehrfachanschluss-Ventilen
in jeder Prozesskammer verringert werden kann, verbleibt trotzdem
die Komplexität
der Rohrleitungsanordnung.
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Ein
alternatives Verfahren liegt darin, die Prozesskammern auf ein rotierendes
Karussell zu montieren, und einen Drehverteiler zu verwenden, der
sequentiell die verschiedenen Zuführungsleitungen und Ablaufleitungen
mit den Prozesskammern verbindet. Obwohl dieses Verfahren zahlreiche
Vorteile hat und auf dem Gebiet des Ionenaustauschs häufig verwendet
wird, liegt der hauptsächliche Nachteil
darin, dass alle Prozesskammern auf einem rotierenden Karussell
befestigt sein müssen.
In den Patenten
US 4,522,726 und
US 5,676,824 sind rotierende
Karussells beschrieben.
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Ein
alternativer Ansatz liegt darin, einen Drehverteiler vorzusehen,
in dem die Zuführungsleitungen,
die Ablaufleitungen und die Prozesskammern stationär bleiben.
Jedoch werden diese Drehverteilerventile aus zahlreichen Gründen in
der Praxis nicht häufig
verwendet.
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In
dem Patent
US 3,192,954 von
Gerhold et al. wird ein Drehverteiler-Ventil beschrieben. Dieses Ventil
umfasst ein zylindrisches Ventilgehäuse mit einer Vielzahl von
Anschlüssen,
die sich durch das Gehäuse
hindurch erstrecken. Ein zylindrischer stabförmiger Stecker ist innerhalb
des Gehäuses
drehbar. In dem Gehäuse
oder in dem Stecker sind kreisförmige Nut
angeordnet. Eine Leitung steht mit jeder der kreisförmigen Nuten
steht eine Leitung in Kommunikation und erstreckt sich durch die
Gehäusewand
in das Äußere des
Gehäuses.
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Entlang
des Umfangs des Steckers sind Vertiefungen entlang des Umfangs zueinander
beabstandet angeordnet, die hinsichtlich ihrer Anzahl den kreisförmigen Nuten
entsprechen. Die Anschlüsse sind
um den Rand des Gehäuses
mit Abständen
angeordnet, so dass jeder der Anschlüsse mit jeder der Vertiefungen
bei Rotation des Steckers an einem gewissen Punkt in Kommunikation
ist. Durch den Stecker hindurch erstrecken sich Durchgänge, die
hinsichtlich ihrer Anzahl den kreisförmigen Nuten entsprechen. Jeder
Durchgang verbindet eine der Vertiefungen in dem Stecker kontinuierlich
mit einem der kreisförmigen
Nuten.
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Das
Patent
US 4,625,763 von
Schick et al. beschreibt ein scheibenaxiales Mehrfachanschluss-Ventil,
welches eine feststehende Statoranordnung umfasst, mit der Prozessfluidleitungen
verbunden sind. Innerhalb des feststehenden Stators ist ein Rotor
drehbar angeordnet. Ein feststehender Verteiler ist mit dem feststehenden
Stator verbunden. Mit dem feststehenden Verteiler sind Prozesskammern verbunden.
Die Prozesskammern werden sequentiell, während der Rotor innerhalb des
feststehenden Stators rotiert, mit Prozessfluid versorgt.
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Das
Patent
US 5,478,475 von
Morita et al. beschreibt eine Fluidverteilervorrichtung, die aus
einem oberen Fluidverteiler und einem unteren Fluidverteiler mit
einer Vielzahl an Prozesskammern besteht, die zwischen dem oberen
und dem unteren Fluidverteiler gehalten werden und befestigt sind. Diese
Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass sie zwei Verteiler erfordert
und schwierig herzustellen ist, insbesondere durch die komplexe
Form einiger der Durchgänge.
Das Drehventil weist interne Durchgänge auf, wobei dies bedeutet,
dass die Größe des Ventils
mit zunehmender Anzahl der mit ihm verbundenen Prozessgefäßen ansteigt.
Wenn ferner die Prozesskonfiguration der Prozessgefäße geändert wird, kann
es notwendig sein, die Durchgänge
in dem Verteiler zu ändern.
Daher kann die Anordnung nicht einfach angepasst werden, um einer
anderen Prozesskonfiguration zu entsprechen.
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Das
Patent
US 4,263,937 von
Rudenko beschreibt einen Drehverteiler mit einem inneren Rotor mit
Verteilerkanälen
und einem feststehenden äußeren Stator
mit Leitungen, der die Verteileranschlüsse mit Verteileranschlüssen einer
feststehenden „Indizierungseinheit" bzw. „Schalteinheit" verbindet. Dieses
Dokument wird als der nächstliegende
Stand der Technik betrachtet.
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ABRISS DER
ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung
umfasst der Drehverteiler:
ein feststehendes inneres Verteilerglied
mit einer inneren Kanalzone;
ein rotierbares äußeres Verteilerglied,
das um das feststehende innere Verteilerglied rotierbar ist;
eine
Vielzahl von Fluidverteilerkammern, die zwischen dem feststehenden
inneren Verteilerglied und dem rotierenden äußeren Verteilerglied angeordnet sind;
wobei
jede Fluidverteilerkammer einen feststehenden Anschluss im feststehenden
inneren Verteilerglied umfasst, an welches ein feststehender Versorgungs-
oder Rücklaufkanal
für ein
Fluid während
des Betriebs verbunden werden kann, und zumindest einen Verteileranschluss
im rotierbaren äußeren Verteilerglied;
zumindest
eine Schaltanordnung, die ein rotierbares Schaltglied und ein feststehendes
Schaltglied enthält;
eine
Vielzahl von Durchgängen,
die sich durch jedes der rotierbaren und feststehenden Schaltglieder
erstrecken, wobei die Vielzahl der Durchgänge jeweils Schaltanschlüsse aufweist
und Verbindungsanschlüsse,
wobei die Schaltanschlüsse
mit einer Schaltoberfläche
verbunden sind; und
die Verbindungsanschlüsse des rotierbaren Schaltgliedes
im Betrieb mit den Verteileranschlüssen der Verteilerkammern durch
Verbindungskanäle
verbunden sind und die Verbindungsanschlüsse des feststehenden Schaltglieds
im Betrieb mit Prozesskammern durch feststehende Kanäle verbunden
sind,
so dass im Betrieb, wenn das rotierbare äußere Verteilerglied,
das rotierbare Schaltglied und die Verbindungskanäle rotiert
werden, Fluid, das einer Fluidverteilerkammer zugegeben wird, nacheinander
den Prozesskammern zugegeben wird und von den Prozesskammern an
andere Fluidverteilerkammern zurückgeführt wird,
die die Schaltanschlüsse
des rotierbaren Schaltglieds bezüglich
der Schaltanschlüsse des
feststehenden Schaltglieds schalten.
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In
der bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist das feststehende innere Verteilerglied mit dem
feststehenden Schaltglied fest verbunden und das rotierbare äußere Verteilerglied
ist fest mit dem rotierbaren Schaltglied verbunden, wobei das rotierbare äußere Verteilerglied
und das rotierbare Schaltglied um eine gemeinsame Achse rotierbar
sind.
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Vorzugsweise
hat jedes Schaltglied zwei konzentrische Ringe von Durchgängen, die
eine Vielzahl von Paaren an Durchgängen definieren, wobei jedes
Paar an Durchgängen
aus einem Versorgungsdurchgang und einem Rücklaufdurchgang besteht. In einer
alternativen Ausführung
der Erfindung weist jedes Schaltglied einen einzelnen Ring auf.
In dieser alternativen Ausführung
der Erfindung können
zwei Schaltanordnungen vorgesehen sein, wobei jeweils eine an jedem
Ende des Verteilerglieds angeordnet ist.
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Ein
Druckkammergehäuse
kann für
eine Druckkammer vorgesehen sein, so dass im Betrieb der Druck des
Fluids in der Druckkammer die Schaltoberfläche des rotierbaren Schaltglieds
mit der Schaltoberfläche
des feststehenden Schaltglieds in Kontakt hält.
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Die
Druckkammer ist vorzugsweise zwischen dem rotierbaren Schaltglied
und dem rotierbaren äußeren Verteilerglied
angeordnet, und das Druckkammergehäuse ist vorzugsweise zusammen mit
dem rotierbaren Schaltglied und dem rotierbaren äußeren Verteilerglied rotierbar
um eine gemeinsame Achse vorgesehen.
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Die
Schaltoberfläche
des feststehenden Schaltglieds kann die Oberfläche einer Schaltplatte sein.
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Die
Fluidverteilerkammern erstrecken sich vorzugsweise umlaufend um
das feststehende innere Verteilerglied. Vorzugsweise sind mindestens
zwei Fluidversorgungsverteilerkammern und zumindest eine Fluidrücklaufverteilerkammer
vorgesehen.
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Vorzugsweise
sind zwischen dem feststehenden inneren Verteilerglied und dem rotierbaren äußeren Verteilerglied
Dichtungen vorgesehen, um die Fluidverteilerkammern voneinander
abzudichten. Die Dichtungen sind vorzugsweise an und rotierbar mit
dem rotierbaren äußeren Verteilerglied
befestigt.
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Es
können
Mittel zum Drehen des rotierbaren äußeren Verteilerglieds und zum
Drehen des rotierbaren Schaltglieds vorgesehen sein. Die Mittel zum
Rotieren können
eine Sperrrasteranordnung umfassen, die mittels eines Kolbens und
einer Zylinderanordnung arbeitet. In einer weiteren Ausführung der
Erfindung können
die Mittel zum Drehen ein Ringgetriebe umfassen, welches direkt
an dem drehbaren äußeren Verteilerglied
oder an dem drehbaren Schaltglied befestigt ist, sowie einen Motor
zum Drehen des Ringgetriebes.
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In
einer Ausführung
der Erfindung ist eine einzelne Fluidverteilerkammer mit einer Vielzahl
von Verbindungsanschlüssen
in dem drehbaren Schaltglied verbunden, so dass ein spezifisches
Versorgungsfluid in einer Versorgungsleitung an eine Vielzahl von
Prozesskammern verteilt werden kann.
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In
einer weiteren Ausführung
der Erfindung kann ein Verbindungsanschluss des rotierbaren Schaltglieds
mit einer Vielzahl verschiedener Fluidverteilerkammern verbunden
sein, so dass verschiedene Fluide gemischt werden können, bevor
diese in das drehbare Schaltglied eintreten, oder so dass das Mischen
verschiedener Fluide, welche aus einem einzelnen rotierbaren Verteileranschluss
treten, verhindert werden kann. Die Verbindung kann mittels eines
Flusssteuerungsventils oder eines Mehrfachanschluss-Ventils, beispielsweise
ein Dreiwegeventil, vorgesehen sein.
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Die
innere Leitungszone des feststehenden inneren Verteilerglieds kann
einen hohlen Kern umfassen, in den sich die Leitungen hinein erstrecken können. Alternativ
kann die innere Leitungszone den Kern des feststehenden inneren
Verteilerglieds umfassen, in dem Leitungen ausgebildet sind.
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Der
Begriff „Schalten" umfasst hinsichtlich seiner
Bedeutung die kontinuierliche Drehung und die unterbrochene Drehung.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Drehverteilers gemäß der Erfindung;
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2 ist
eine Querschnitts-Seitenansicht entlang der Linie II – II der 1;
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3 ist
eine Querschnitts-Seitenansicht eines äußeren Verteilerglieds der Vorrichtungen
der 1 und 2;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht des äußeren Verteilerglieds der 3;
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5 ist
eine Querschnittsansicht eines rotierbaren Schaltglieds der Vorrichtungen
der 1 und 2;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht des rotierbaren Schaltglieds der 5;
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7 ist
eine Querschnitts-Seitenansicht eines feststehenden Schaltglieds
der Vorrichtung der 1 und 2;
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8 ist
eine perspektivische Ansicht des feststehenden Schaltglieds der 7;
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9 ist
eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einer
weiteren Ausführung
der Erfindung, mit Ausnahme der Schaltglieder, jedoch einschließlich der
zahlreichen Fluidverteilerkammern;
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10 ist
eine Seitenansicht der 9;
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11 ist
eine Querschnitts-Seitenansicht entlang der Linien XI-XI der 10;
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12 ist
eine Draufsicht entlang der Linie XII-XII der 10;
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13 ist
eine perspektivische Ansicht, die der von 9 gleicht,
jedoch einschließlich
des rotierbaren Schaltglieds;
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14 ist
eine Querschnitts-Seitenansicht des Teils der Vorrichtung, der in
den 9 bis 13 dargestellt ist;
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15 ist
eine Querschnitts-Seitenansicht einer alternativen Ausführung des
feststehenden Schaltglieds;
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16 ist
eine perspektivische Ansicht des feststehenden Schaltglieds der 15;
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17 ist
eine Querschnitts-Seitenansicht einer weiteren Ausführung der
Vorrichtung;
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18 ist
ein Flussdiagramm, welches von der Vorrichtung implementiert wird,
um den Betrieb des Drehverteilers darzustellen;
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19 ist
ein Flussdiagramm eines Prozesses, der von der Vorrichtung implementiert
wird, um den Betrieb der Vorrichtung darzustellen, wobei in dem
Flussdiagramm die Vorrichtung aus Gründen der Klarheit als ausgeprägte Ausbildung
dargestellt ist;
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20 ist
ein Flussdiagramm, welches von einer Vorrichtung gemäß einer
weiteren Ausführung der
Erfindung implementiert wird, welche zwei Paar Schaltelemente mit
einzelnen Durchgängen
aufweist;
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21 ist
ein Flussdiagramm, welches von einer Vorrichtung gemäß einer
weiteren Ausführung der
Erfindung implementiert wird, welche Schaltglieder mit zwei Paaren
doppelter Durchgänge
aufweist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Zunächst wird
Bezug auf die 1 bis 8 genommen,
in denen ein Drehverteiler 10 ein feststehendes inneres
Verteilerglied 12 mit einem leitungsaufnehmenden Kern 14 umfasst.
Ein rotierbares äußeres Verteilerglied 16 umgibt
das feststehende innere Verteilerglied 12. Das drehbare äußere Verteilerglied 16 ist
außerhalb
drehbar um das feststehende innere Verteilerglied 12 vorgesehen.
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Zwischen
dem feststehenden inneren Verteilerglied 12 und dem rotierbaren äußeren Verteilerglied 16 sind
Fluidverteilerkammern 18 angeordnet.
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Jede
Fluidverteilerkammer 18 hat einen feststehenden Anschluss 20 im
feststehenden inneren Verteilerglied 12 und eine Vielzahl
von Verteileranschlüssen 22 in
dem drehbaren äußeren Verteilerglied 16.
Es ist ersichtlich, dass eine Vielzahl feststehender Anschlüsse 20 und
ein einzelner Verteileranschluss 22 in bestimmten Fällen vorgesehen
werden kann.
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Eine
Schaltanordnung 24 für
die Fluidverteilerkammern 18 besteht aus einem drehbaren
Schaltelement 26 und einem feststehenden Schaltelement 28.
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Das
drehbare Schaltelement 26 weist Paare von Durchgängen 30 und 32 auf,
die sich durch dieses hindurch erstrecken. Die Durchgänge 30 und 32 haben
Verbindungsanschlüsse 30.1 und 32.1 in
einer äußeren Oberfläche 34 des
rotierbaren Schaltglieds 26, sowie Schaltanschlüsse 30.2 und 32.2 in
einer Schaltoberfläche 36 des
rotierbaren Schaltglieds 26.
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Das
feststehende Schaltglied 28 weist Paare von Durchgängen 38 und 40 auf,
die sich durch dieses hindurch sowie durch eine Schaltplatte 42 hindurch
erstrecken. Die Schaltplatte 42 ist mit dem feststehenden
Schaltglied 28 fest verbunden. Die Durchgänge 38 und 40 weisen
Verbindungsanschlüsse 38.1 und 40.1 zur
Verbindung mit Prozesskammern (nicht dargestellt) auf, sowie Schaltanschlüsse 38.2 und 40.2 in
der Schaltplatte 42, um das Schalten mit den Schaltanschlüssen 30.2 und 32.2 des
drehbaren Schaltglieds 26 vorzusehen.
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Das
feststehende innere Verteilerglied 12 ist an dem feststehenden
Schaltglied 28 mittels eines kreisförmigen zylindrischen Erweiterungsglieds 44 befestigt,
welches eine Bohrung 14.1 aufweist. Die Bohrung 14.1 ist
kontinuierlich mit der Bohrung 14 des feststehenden inneren
Verteilerglieds 12 ausgebildet.
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Aus
der 2 ist ersichtlich, dass das feststehende innere
Verteilerglied 12 exakt kreisförmig ist und aus identischen
ineinander eingreifenden feststehenden Segmenten 48 besteht,
die jeweils eine innere feststehende Seitenwand einer Fluidverteilerkammer 18 ausbilden.
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Aus
der 2 ist ferner ersichtlich, dass das rotierbare äußere Verteilerglied 16 aus
ineinander greifenden rotierbaren Segmenten 50 besteht,
die jeweils einen äußeren Abschnitt 52 und
einen sich nach innen erstreckenden dichtungsaufnehmenden Abschnitt 54 aufweisen.
Der äußere Abschnitt 52 bildet
eine äußere rotierbare
Seitenwand einer Fluidverteilerkammer 18. Der sich nach
innen erstreckende dichtungaufnehmende Abschnitt 54 bildet
eines der Enden einer Fluidverteilerkammer 18, und weist Vertiefungen 56 für ein Paar
zirkular-zylindrischer Dichtungen 58 auf, welche benachbarte
Fluidverteilerkammern 18 voneinander sowie von der Bohrung 14 des
inneren feststehenden Verteilerglieds 12 abdichten.
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Bezug
nehmend auf die 3 und 4 ist eines
der rotierbaren Segmente 50 detaillierter dargestellt.
Der äußere Abschnitt 52 hat
umfänglich
und beabstandet zueinander angeordnete Verteileranschlüsse 22,
eine sich umfänglich
erstreckende Lippe 62 an einem seiner Enden und eine sich
umfänglich
erstreckende Stufe 64 an dem anderen seiner Enden. Aus
der 2 ist ersichtlich, dass die Lippe 62 eines
rotierbaren Segments 50 innerhalb einer Stufe 64 eines
benachbarten drehbaren Segments 50 eingreift. Obwohl dies
nicht dargestellt ist, sind die rotierbaren Segmente 50 miteinander
oder alle zusammen mittels Bolzen verriegelt und durch Dichtungen
voneinander abgedichtet. Die feststehenden Abschnitte 48 sind
ebenso über
Bolzen miteinander oder alle zusammen verbunden, und durch Dichtungen
voneinander abgedichtet.
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Aus
der 2 ist ersichtlich, dass das rotierbare äußere Verteilerglied 16,
welches aus den Segmenten 50 besteht, die aufeinander gestapelt
sind, um eine Längsachse 66 des
feststehenden inneren Verteilerglieds 12 rotieren kann,
wobei das feststehende innere Verteilerglied 12 aus Segmenten 48 besteht,
welche aufeinander gestapelt sind.
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Bezug
nehmend auf die 2, 5 und 6 ist
das rotierbare Schaltglied 26 eine ringförmige Scheibe
mit einer Bohrung 68, durch die sich das Erweiterungsglied 44 des
feststehenden Schaltglieds 28 erstreckt, wobei das drehbare
Schaltglied 26 um dieses Erweiterungsglied 44 rotierbar
ist. Das rotierbare Schaltglied 26 weist eine Druckkammeroberfläche 70 auf.
Die Druckkammeroberfläche 70 hat
eine sich umfänglich
erstreckende Lippe 71, um mit einem Druckgehäuse 72 ineinanderzugreifen.
Eine dichtungsaufnehmende Stufe 74 ist in der Bohrung 68 für eine Dichtung
für eine
Druckkammer 76 vorgesehen. Im Betrieb hält der Druck eines Fluids,
welches beispielsweise Luft oder Stickstoff sein kann, die Schaltoberfläche 36 des
rotierbaren Schaltglieds 26 in der Druckkammer 76 in
Kontakt mit einer Schaltoberfläche 36.1 des
feststehenden Schaltglieds 28.
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Obwohl
dies nicht dargestellt ist, sind das Druckkammergehäuse 72 und
das drehbare Schaltglied 26 mittels Bolzen miteinander
verriegelt und voneinander abgedichtet. Das Druckgehäuse 72 ist über Bolzen
mit dem rotierbaren äußeren Verteilerglied 16 verbunden.
Daher sind das rotierbare Schaltglied 26, das rotierbare
Druckgehäuse 72 und
das rotierbare äußere Verteilerglied 16 alle
miteinander durch Bolzen verbunden und um eine gemeinsame Achse
rotierbar, wobei dies die Längsachse 66 ist.
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Bezug
nehmend auf die 2, 7 und 8 weist
das feststehende Schaltglied 28 eine sich umfänglich erstreckende
Stufe 78 zum Ineinandergreifen mit einem benachbarten feststehenden Segment 48 des
feststehenden inneren Verteilerglieds 12 auf. Eine sich
umfänglich
erstreckende Lippe 80 ist vorgesehen, um die Schaltplatte 42,
(welche zum Zwecke der Klarheit nicht dargestellt ist) in Position
zwischen dem Erweiterungsglied 44 und der Lippe 80 zu
platzieren. Durch das Erweiterungsglied 44 erstreckt sich
ein Durchgang 82 hindurch, um eine feststehende, unter
Druck stehende Luftleitung (nicht dargestellt), die sich in die
Bohrung 46 hineinerstreckt, mit der Druckkammer 76 zu
verbinden. Wie aus den 7 und 8 ersichtlich
ist, sind zahlreiche Paare an Durchgängen 38 und 40 in
radial beabstandeter Beziehung in dem feststehenden Schaltglied 28 vorgesehen.
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Bezug
nehmend auf die 9 bis 13, in denen
die gleichen Teile wie in den 1 und 2 mit
den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, weist ein Drehverteiler 10.1 feststehende
Versorgungs- und Rücklaufleitungen
bzw. -Kanäle 84.1 und 84.2 auf,
die sich in die Bohrung 14 des feststehenden inneren Verteilerglieds 12 erstrecken,
sowie feststehende Versorgungs- und Rücklaufleitungen 84.1 und 84.2,
die sich in die Bohrung 14.1 des feststehenden Schaltglieds 28 hinein
erstrecken. Die feststehenden Versorgungs- und Rücklaufkanäle 84.1 und 84.2 sind
mit feststehenden Anschlüssen 20 der Verteilerkammern 18 verbunden.
Wenn ein Versorgungskanal 84.1 mit einem feststehenden
Anschluss 20 einer Verteilerkammer 18 verbunden
ist, wird diese Kammer hier als Versorgungskammer 18 bezeichnet.
Wenn ein Rücklaufkanal 84.2 mit
einem feststehenden Anschluss 20 einer Verteilerkammer 18 verbunden
ist, wird die Verteilerkammer hier als Rücklaufkammer 18 bezeichnet.
Im Allgemeinen sind eine Vielzahl von Versorgungs- oder Rücklaufkammern 18 vorgesehen.
Jede Kammer 18 kann mehr als einen Versorgungs- und Rücklaufkanal
aufweisen, wenn die Fluidflussrate dies erfordert. Jedoch ist im
Allgemeinen nur ein Versorgungs- oder Rücklaufkanal mit einem feststehenden
Anschluss 20 einer bestimmten Fluidverteilerkammer 18 verbunden.
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Ein
oder mehrere Verteileranschlüsse 22 einer
Fluidverteilerkammer 18 sind über externe Kanäle in Form
von Rohren 86 mit Verbindungsanschlüssen 30.1 oder 32.1 des
rotierbaren Schaltglieds 26 verbunden. Die externen Rohre 86 rotieren
zusammen mit dem rotierbaren äußeren Verteilerglied 16 und
dem rotierbaren Schaltglied 26 um die Längsachse 66.
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Die
Durchgänge 30 und 32 in
dem rotierbaren Schaltglied 26 bestehen aus einem Versorgungsdurchgang 30 und
einem Rücklaufdurchgang 32.
Daher ist eine Versorgungskammer 18 für ein bestimmtes Versorgungsfluid über die
externen Rohre 86 mit den Versorgungsdurchgängen 30 verbunden,
und entsprechende Rücklaufdurchgänge 32 sind
mit einer Rücklaufkammer 18 für dieses
bestimmte Versorgungsfluid über
andere externe Rohre 86 verbunden.
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In
den 9 bis 12 sind die rotierbaren Schaltglieder 26 und
das feststehende Schaltglied 28 zum Zwecke der Klarheit
nicht dargestellt. Jedoch umfasst die 13 das
rotierbare Schaltglied 26. In den 9 bis 13 sind
die externen Rohre 86 derart dargestellt, dass sie sich
nur von einigen der Fluidverteilerkammern 18 erstrecken,
wobei dies wiederum der Klarheit dienen soll. Wie aus der 13 ersichtlich
ist, sind zahlreiche externe Rohre 86 mit einer einzelnen
Fluidverteilerkammer 18 verbunden.
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Bezug
nehmend auf die 14 ähnelt der Drehverteiler 10.1 ähnlich der
Vorrichtung 10, bis auf die Tatsache, dass die Segmente 48 des
feststehenden Veteilerelements 12 sich nach außen erstreckende
Abschnitte 54.1 umfassen und die Segmente 50.1 des
rotierbaren Verteilerglieds 16 linear sind. Die Vorrichtung 10.1 weist
den Nachteil auf, dass zwischen den Abschnitten 54.1 und
den Segmenten 50.1 Dichtungen mit größerem Durchmesser erforderlich
sind.
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Bezug
nehmend auf die 15 und 16 ähnelt das
feststehende Schaltglied 28.1 dem feststehenden Schaltglied 28 bis
auf die Tatsache, dass die Durchgänge 38 und 40 Anschlüsse 38.1 und 40.1 in
der Seite des feststehenden Schaltglieds 28.1 aufweisen,
wobei in jedem Durchgang eine rechtwinklige Biegung vorgesehen ist.
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Bezug
nehmend auf die 17 ähnelt die rotierbare Verteilervorrichtung 10.2 der
Vorrichtung 10, bis auf die Tatsache, dass die Schaltglieder 26 und 28 jeweils
eine einzelne Reihe an Durchgängen
aufweisen.
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Bezug
nehmend auf die 18 ist ein Fluidversorgungstank 88,
der ein bestimmtes Prozessfluid 90 enthält, über einen feststehenden Versorgungskanal 84.1 mit
einem feststehenden Versorgungsanschluss 20.1 einer Fluidversorgungskammer 18.1 verbunden.
Ein Versorgungsverteileranschluss 22.1 der Versorgungskammer 18.1 ist über einen
externen Kanal 86.1 mit einem Versorgungsverbindungsanschluss 32.1 in
dem drehbaren Schaltglied 26 verbunden. Durch einen Versorgungsdurchgang 32 fließt Versorgungsfluid
an den Versorgungsschaltanschluss 32.2 und in den Schaltanschluss 40.2 des feststehenden
Schaltglieds 28. Von da aus fließt das Versorgungsfluid durch
eine Versorgungspassage 40 und aus einem Versorgungsverbindungsanschluss 40.1 in
einen feststehenden Versorgungskanal 92, der mit einer
Prozesskammer oder mit einem -gefäß 94 verbunden ist.
Das Fluid fließt
durch die Prozesskammer 94 und tritt aus der Prozesskammer 94 als Rücklauffluid
in einen feststehenden Rücklaufkanal 96 ein.
Das Rücklauffluid
fließt
durch den feststehenden Rücklaufkanal 96 in
einen Rücklaufverbindungsanschluss 38.1 des
feststehenden Schaltglieds 28. Daraufhin fließt das Rücklauffluid
durch einen Rücklaufdurchgang 38 und
aus einem Rücklaufschaltanschluss 38.2 des
feststehenden Schaltglieds 28 und in einen Rücklaufschaltanschluss 30.2 des
drehbaren Schaltglieds 26. Daraufhin fließt das Rücklauffluid
durch einen Rücklaufdurchgang 30 und
aus einem Rücklaufverbindungsanschluss 30.1 des
rotierbaren Schaltglieds 26 in einen externen Rücklaufkanal 86.2.
Daraufhin tritt das Rücklauffluid
in die Rücklaufkammer 18.2 über einen
Rücklaufanschluss 22.2 ein. Das
Rücklauffluid
tritt durch einen feststehenden Rücklaufanschluss 20.2 aus
der Rücklaufkammer 18.2 aus
und fließt
in einen feststehenden Rücklaufkanal 84.2,
und wird in den Fluidversorgungstank 90 zurückgeführt. Dieses
Beispiel stellt lediglich einen typischen Flussweg durch den Drehverteiler
dar. Tatsächlich
würde das
Rücklauffluid
in einen getrennten Tank zurückgeführt werden,
oder als Abfall verworfen werden.
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Es
ist ersichtlich, dass verschiedene Versorgungskammern 18.1 eine
gemeinsame Rücklaufkammer 18.2 haben
können.
Abhängig
von den Eigenschaften des Prozessversorgungsfluids kann dessen Rücklauffluid
in den Abfall und nicht in den feststehenden Versorgungstank 90 zurückgeführt werden.
Zum Zwecke der Klarheit ist in der 18 nur
eine Versorgungskammer und nur eine Rücklaufkammer dargestellt. Es
ist jedoch ersichtlich, dass die Vorrichtung 10 zumindest
zwei Versorgungskammern und zumindest zwei verschiedene Prozessfluide
aufweisen würde.
Die Vorrichtung 10 kann eine Anzahl n verschiedener Prozessfluide
mit einer Anzahl m Verteilerkammern 18 verbinden. Im Allgemeinen
ist die Anzahl m der Verteilerkammern 18 größer als
die Anzahl n an Prozessfluiden.
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Ein
beispielhafter Prozess, in dem die Vorrichtung 10 verwendet
wird, ist die Entfärbung
von Zuckersaft bzw. Zuckerrübensaft.
In einem solchen Prozess ist eine Anzahl von Prozessgefäßen vorgesehen,
die jeweils ein Harz enthalten, welches Farbmoleküle aus dem
Zuckerrübensaft
entfernen kann. Das Harz in jedem Verarbeitungsgefäß muss periodisch
aufgefrischt werden, indem eine Regenerationschemikalie über das
Harz läuft.
Das Flussdiagramm der 19 zeigt einen solchen Prozess.
Zum Zwecke der Klarheit sind die Wasserspülungsschritte vor und nach
der Regeneration in dem Flussdiagramm nicht dargestellt. Über einen
feststehenden Zuführungskanal 84.1 wird
Zuckerrübensaft
an eine Versorgungskammer 18.1 geliefert. Der Zuckerrübensaft
wird von der Versorgungskammer 18.1 über zwei externe Rohre 86.1 dem
rotierbaren Schaltglied 26, daraufhin dem feststehenden
Schaltglied 28, und daraufhin über zwei feststehende Kanäle 92.1 zwei feststehenden
Prozessgefäßen 94.1 und 94.2 zugeführt. Der
Zuckerrübensaft
fließt
durch die Prozessgefäße 94.1 und 94.2 und
wird an eine Rücklaufkammer 18.2 über zwei
feststehende Kanäle 96.1,
das feststehenden Schaltglied 28, das rotierbaren Schaltglied 26 und
ein Paar externer Rohre 86.2 zurückgeführt. Über eine feststehende Leitung 84.2 wird
der Zuckerrübensaft
aus der Rücklaufkammer 18.2 entfernt.
Gleichzeitig wird eine Regenerationschemikalie in eine Regenerationschemikalien-Versorgungskammer 18.3 über einen
feststehenden Kanal 84.3 zugeführt und an ein feststehendes
Prozessgefäß 94.3 geliefert,
um das Harz in dem Prozessgefäß 94.3 aufzufrischen.
Die Regenerationschemikalie wird dem Prozessgefäß 94.3 ausgehend von
der Regenerationschemikalie-Rücklaufkammer 18.3 über ein
feststehendes Rohr 86.3 an das drehbare Schaltglied 26, daraufhin
in das feststehende Schaltglied 28, und von dort über eine
feststehende Leitung 92.2 in das Prozessgefäß zurückgeführt.
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Die
Regenrationschemikalie wird an eine Regenerationschemikalie-Rücklaufkammer 18.4 über ein
feststehendes Rohr 96.2 an das feststehende Schaltglied 28,
daraufhin an das rotierbare Schaltglied 26, und von dort über ein
externes Rohr 86.4 an die Regenerationschemikalie-Rücklaufkammer 18.4 zurückgegeben.
Die Regenerationschemikalie wird über einen feststehenden Kanal 84.4 aus
der Regenerationschemikalie-Rücklaufkammer 18.4 entfernt. Wenn
das rotierbare Schaltelement 26 gedreht wird, so wird die
Regenerationschemikalie sequenziell den verbleibenden zwei Prozessgefäßen zugeführt, und der
Zuckerrübensaft
wird gleichzeitig an die zwei anderen Prozessgefäße geliefert, die nicht mit
der Regenerationschemikalie versorgt werden. In dem feststehenden
Kanal 86.4 kann ein Dreiwegeventil 87 vorgesehen
sein. Das Ventil 87 ist mit dem feststehenden Kanal 86.2 verbunden,
so dass, während
der Zuckerrübensaft
aus dem Prozessgefäß 94.3 fließt, wenn
Zuckerrübensafts
in dem Prozessgefäß 94.3 durch
die Regenerationschemikalie ersetzt wird, der Zuckerrübensaft
in die Zuckerrübensaft-Rücklaufkammer 18.2 über einen
rotierenden Bypass-Kanal 86.5 fließt, anstatt in die Regenerationschemikalie-Rücklaufkammer 18.4 zu
fließen,
wo dieser mit der Regenerationschemikalie gemischt würde. Das Dreiwegeventil 86.5 könnte beispielsweise
mittels eines Timers betrieben werden, so dass es Zuckerrübensaft
durch den Bypass-Kanal 86.5 für die Zeit leitet, die notwendig
ist, um den Zuckerrübensaft
aus dem Prozessgefäß 94.3 zu
entfernen, wonach das Dreiwegeventil umschaltet und die Regenerationschemikalie
in die Regenerationschemikalien-Rücklaufkammer 18.4 über das verbleibende
externe Rohr 86.4 leitet. Statt eines Timers kann eine
fluidempfindliche Vorrichtung verwendet werden, die in dem Kanal 86.4 angeordnet
ist. Die fluidempfindliche Vorrichtung kann dann den Betrieb des
Dreiwegeventils steuern.
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In
der 19 ist die gemeinsame Längsachse, um die die rotierbaren
Komponenten der Vorrichtung 10 rotieren durch die Linie 66 dargestellt,
und die feststehenden Komponenten weisen benachbarte schraffierte
Linien auf.
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Bezug
nehmend auf 20 weist ein Drehverteiler 10.3 ein
unteres Paar Schaltglieder 26 und 28 zum Versorgen
von Prozessgefäßen 94 mit
Fluid sowie ein oberes Paar Schaltglieder 26 und 28 zur Rückführung des
Fluids aus den Prozessgefäßen 94 auf.
Zum Zwecke der Klarheit werden in der 20 die
gleichen Bezugszeichen verwendet, wie in 18. Die
Vorrichtung 10.3 hat den Vorteil, dass alle zu den Prozessgefäßen 94 laufenden
Versorgungskanäle 92 in
dem unteren Bereich angeordnet werden können, und alle von den Prozessgefäßen 94 ausgehenden
Rücklaufkanäle in einem
oberen Bereich angeordnet sein können.
Dadurch kann auf die Versorgungs- und Rücklaufkanäle 92 und 96 zu
Wartungszwecken einfach zugegriffen werden.
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Bezug
nehmend auf die 21 weist der Drehverteiler 10.4 ein
unteres Paar Schaltglieder 26 und 28 sowie ein
oberes Paar Schaltglieder 26 und 28 auf. Jedes
Schaltglied hat zwei konzentrische Ringe an Durchgängen. Wiederum
werden zum Zwecke der Klarheit in der 21 die
gleichen Bezugszeichen wie in der 18 verwendet.
Die Vorrichtung 10.4 weist den Vorteil auf, dass das Fluid
an zwei Gruppen von Prozesskammern 94 zugeführt werden kann
und von diesen zurücklaufen
kann.
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Es
ist ersichtlich dass zahlreiche Modifikationen oder Variationen
der Erfindung möglich
sind, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen, wie er durch
die beigefügten
Ansprüche
definiert ist.