ES2318024T3 - Elementos de separacion. - Google Patents
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Abstract
Un elemento de separación que tiene un primer extremo y un segundo extremo que comprende: un cuerpo permeable de separación (12) que define un canal (22) de elemento penetrante en un primer lado del cuerpo permeable de separación y un canal (16) de elemento retenido en un segundo lado del cuerpo permeable de separación; un tubo (18) de elemento penetrante que se extiende a lo largo de un eje entre los extremos primero y segundo en comunicación de fluidos con el canal de elemento penetrante; y tapas de extremo primera y segunda (34) dispuestas respectivamente alrededor de los extremos primero y segundo del tubo de elemento penetrante y que tienen entre ellas el cuerpo permeable, en el que cada tapa de extremo comprende un cubo interno (36) que define una superficie (38) de extremo de cubo interno; un cubo externo (48) que define una superficie (50) de cubo externo; una pluralidad de nervios (42) que se extienden entre el cubo interno y el cubo externo; y una estructura de bloqueo dispuesta en la superficie del cubo externo; la superficie de extremo de cubo interno de la primera tapa de extremo está adaptada para comprimir axialmente un miembro de obturación entre la superficie de extremo de cubo interno de la primera tapa de extremo y la superficie de extremo de cubo interno de la segunda tapa de extremo, y la estructura de bloqueo de la primera tapa de extremo está adaptada para acoplarse de manera liberable con la estructura de bloqueo de la segunda tapa de extremo para comprimir axialmente, por tanto, un miembro de obturación (90) entre la superficie de extremo de cubo interno de la primera tapa de extremo y la superficie de extremo de cubo interno de la segunda tapa de extremo.
Description
Elementos de separación.
El presente invento se refiere a la separación
de elementos útil para separar varios componentes de fluidos. Más
específicamente, el presente invento se refiere a una estructura de
obturación para obturar elementos de separación adyacentes.
El uso de sistemas de separación de fluidos
impulsados por presión es bien conocido. En tales sistemas, se hace
pasar una mezcla de fluidos a través de la superficie de una
membrana adaptada para actuar como una barrera selectiva, lo que
permite que algunos componentes de la composición de fluidos pasen a
través más fácilmente que otros.
Las disposiciones de membrana enrollada en
espiral y fibra hueca son usadas comúnmente en procedimientos
comerciales de separación de fluidos. El uso de membranas
enrolladas en espiral es ventajoso porque permite una gran área de
contacto de membrana a la vez que se permite una vasija de
contención bastante pequeña en general. Una manera estándar de
suministrar membranas enrolladas en espiral para uso comercial es en
forma de elementos de membrana que comprenden una sección de un
conducto o tubo de penetración alrededor del cual se enrolla la
membrana. Estos elementos de membrana pueden ser usados entonces
individualmente o ser unidos juntos en serie interconectando sus
secciones de conducto de penetración. La manera usual de usar
elementos de membrana enrollados en espiral es contenerlos, bien
individualmente o de manera múltiple en recipientes contenedores
para formar módulos de separación de fluidos. Los módulos pueden, a
su vez, ser usados individualmente o pueden ser interconectados
convenientemente en disposiciones en serie y/o en paralelo para
proporcionar el tratamiento
deseado.
deseado.
Las membranas enrolladas en espiral están
formadas típicamente envolviendo una o más láminas de material de
membrana alrededor de un conducto central que contiene agujeros para
la recuperación de una corriente central de elemento penetrante.
Se pueden usar separadores u otros dispositivos para mantener
canales de alimentación-elemento retenido a través
de los cuales pasa la mezcla de entrada y es separada en el
componente retenido o componentes penetrantes que pasan a través de
la superficie de la membrana. Ejemplos de elementos enrollados en
espiral se proporcionan en las patentes de EEUU números 5.538.642 y
5.681.467.
Cuando se usan elementos de membrana múltiples
en serie en un módulo individual, es deseable obturar elementos
adyacentes entre sí y, particularmente, los tubos de penetración
correspondientes adyacentes para evitar el flujo de fluido entrante
en el tubo de penetración. Típicamente, esto se consigue usando una
disposición de retén deslizante tal como la descrita en la patente
de EEUU número 5.851.267 para Schwartz. En tal disposición de retén
deslizante, un tubo o tubería de interconexión es recibido dentro de
los extremos de tubos de penetración adyacentes de elementos de
separación adyacentes. El tubo de interconexión define un par de
ranuras separadas en sus extremos que cada una recibe y retiene un
anillo tórico. Los anillos tóricos están dispuestos para separar
los fluidos de elemento penetrante y elemento retenido aplicando
presión radial entre los extremos externos del tubo de
interconexión y la superficie interna de tubos de penetración
respectivos en cuña.
La patente de EEUU número 5.581.267 describe
además un par de tapas de extremo situadas en los extremos
respectivos de la membrana de separación. Cada tapa de extremo
define una abertura interna para recibir el tubo de penetración del
elemento de separación y un anillo externo de bloqueo para fijar
juntos elementos de separación adyacentes. Un anillo tórico es
retenido en el anillo de bloqueo para proporcionar una obturación en
la periferia radial externa de las tapas de extremo. El retén está
entre tapas adyacentes de extremo y proporciona una obturación para
evitar que la corriente de entrada o corriente de elemento retenido
fluya a lo largo de la pared del recipiente de presión entre
elementos de separación adyacentes.
Estructuras adicionales de tapa de extremo se
muestran en la publicación japonesa número 11207156 en la que la
tapa de extremo incluye un tubo integral de interconexión que tiene
una estructura de obturación dispuesta en cada extremo para la
inserción dentro de un tubo de penetración adyacente. Una estructura
similar se muestra en la patente de EEUU número 6.224.767. La
publicación japonesa número 11267467 muestra también un tubo de
interconexión que tiene retenes en cada uno de sus extremos.
Otro método de interconectar tubos se muestra en
la patente japonesa número 2000015064. En este conjunto, se usa un
tubo de interconexión que tiene una variedad de diámetros internos
para controlar la pérdida de presión en el tubo de elemento
retenido
Cada uno de estos métodos requiere una tubería
de interconexión de algún tipo que tenga un diámetro relativamente
menor que el tubo de penetración. Las tuberías de interconexión son
insertadas dentro de los extremos de tubos de penetración
adyacentes, lo que da lugar a una pérdida de presión. Además, tras
la inserción de las tuberías de interconexión, los anillos tóricos
son sometidos a deformación o se desencajan de la ranura, lo que da
lugar a una obturación ineficiente. En determinadas instalaciones
de las tuberías de interconexión de este tipo, se ha sabido que
añadir un lubricante al anillo tórico facilita la instalación. El
lubricante puede suponer un problema de contaminación en la
corriente de elemento penetrante.
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De acuerdo al presente invento, se proporciona
un elemento de separación que tenga un primer extremo y un segundo
extremo que comprenden:
- un cuerpo de separación permeable (12) que define un canal (22) de elemento penetrante en un primer lado del cuerpo de separación permeable y un canal (16) de elemento retenido en un segundo lado del cuerpo permeable de separación;
- un tubo (18) de elemento penetrante que se extiende a lo largo de un eje entre los extremos primero y segundo en comunicación de fluidos con el canal de elemento penetrante; y
- tapas primera y segunda (34) de extremo dispuestas respectivamente alrededor de los extremos primero y segundo del tubo de elemento penetrante y que tienen entre ellas el cuerpo permeable,
- en el que
- cada tapa de extremo comprende un cubo interno (36) que define una superficie (38) de extremo de cubo interno; un cubo externo (48) que define una superficie (50) de cubo externo; una pluralidad de nervios (42) que se extienden entre el cubo interno y el cubo externo; y una estructura de bloqueo dispuesta en la superficie del cubo externo;
- la superficie de extremo de cubo interno de la primera tapa de extremo está adaptada para comprimir axialmente un miembro de obturación entre la superficie de extremo de cubo interno de la primera tapa de extremo y la superficie de extremo de cubo interno de la segunda tapa de extremo, y
- la estructura de bloqueo de la primera tapa de extremo está adaptada para acoplarse de manera liberable con la estructura de bloqueo de la segunda tapa de extremo para comprimir axialmente, por tanto, un miembro de obturación (90) entre la superficie de extremo de cubo interno de la primera tapa de extremo y la superficie de extremo de cubo interno de la segunda tapa de extremo.
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En otra realización, el presente invento es un
par de elementos de separación que comprenden:
- un cuerpo permeable de separación (12) que define un canal (22) de elemento penetrante en un primer lado del cuerpo de separación permeable y un canal (16) de elemento retenido en un segundo lado del cuerpo permeable de separación;
- un tubo (18) de elemento penetrante que se extiende a lo largo de un eje entre los extremos primero y segundo del elemento de separación en comunicación de fluidos con el canal de elemento penetrante;
- tapas primera y segunda (34) de extremo soldadas por disolvente o por rotación a los extremos primero y segundo del tubo de elemento penetrante y que tienen el cuerpo permeable entre ellas, teniendo cada tapa un cubo interno (36), un cubo externo (48) y nervios (42) que se extienden desde el cubo interno al cubo externo; y
- superficies de obturación (84, 86) conectadas al tubo de elemento penetrante adaptadas para comprimir axialmente un miembro de obturación entre la superficie de obturación de un elemento de separación y la superficie de obturación del otro elemento de separación, y
- al menos un miembro de obturación (90),
- en el que cada tapa tiene una estructura de bloqueo (52) y la estructura de bloqueo de una tapa de extremo está adaptada para acoplarse de forma liberable con la estructura de bloqueo de la otra tapa de extremo para comprimir por tanto axialmente el miembro de obturación entre las superficies de obturación respectivas para formar una obturación apropiada, los elementos de separación están situados extremo con extremo, el miembro de obturación está situado entre las superficies de obturación de extremos adyacente de los elementos de separación, y las estructuras de bloqueo respectivas de las tapas de extremo de los extremos adyacentes de los elementos de separación están acopladas, por tanto comprimiendo axialmente el miembro de obturación entre las superficies de obturación respectivas para formar una obturación apropiada.
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El elemento de separación está adaptado para ser
unido a un elemento de separación adyacente para la colocación en
un módulo de separación. El elemento de separación comprende un
cuerpo de separación permeable que define un canal de elemento
penetrante en comunicación de fluidos con un primer lado de dicho
cuerpo de separación para recoger el elemento penetrante. El
elemento de separación comprende además un tubo de elemento
penetrante en comunicación de fluidos con el canal de elemento
penetrante. El tubo de elemento penetrante se extiende entre
extremos primero y segundo. Un elemento de separación comprende
además un canal de elemento retenido en un segundo lado del cuerpo
de separación permeable. El elemento de separación comprende además
una superficie de obturación conectada con el tubo y adaptada para
acoplarse a un miembro de obturación y comprimir axialmente el
miembro de obturación entre las superficies de obturación y una
superficie de obturación de uno adyacente de entre los elementos de
separación. Esto evita el flujo de fluido desde el canal de elemento
retenido dentro del tubo de elemento penetrante en el extremo del
tubo de elemento penetrante.
Correspondientemente, es un objeto del presente
invento proporcionar una estructura de obturación entre elementos
de separación adyacentes que reduzca el número de superficies de
obturación, reduciendo por tanto el riesgo de contaminación en la
corriente de elemento penetrante.
Es otro objeto del presente invento proporcionar
una estructura de obturación entre elementos de separación
adyacentes conectados al tubo de elemento penetrante que está
comprimido axialmente para proporcionar una conexión hermética a
fluidos entre los tubos de elemento penetrante de elementos de
separación adyacentes.
Es otro objeto del presente invento proporcionar
una estructura de obturación que elimine el retorcimiento o
deslizamiento de la estructura de obturación durante la instalación
de los elementos de separación dentro del módulo de separación.
Es otro objeto del presente invento proporcionar
una estructura de obturación que reduzca la posibilidad de
deformación de la estructura de obturación durante la instalación de
los elementos de separación dentro del módulo de separación.
Es otro objeto del presente invento fijar la
posición de la estructura de obturación para evitar la abrasión de
la estructura de obturación debido al movimiento del módulo de
separación o la estructura de obturación durante el
funcionamiento.
Es otro objeto del presente invento proporcionar
una estructura de obturación que no restrinja el flujo de fluido en
el tubo de elemento penetrante.
Es otro objeto del presente invento proporcionar
una estructura de obturación que no reduzca la longitud efectiva de
los elementos de separación.
Es otro objeto del presente invento proporcionar
una disposición de bloqueo entre elementos de separación adyacentes
que fije los elementos de separación y proporcione una cantidad
predeterminada de compresión axial en la estructura de
obturación.
Es otro objeto del presente invento eliminar la
necesidad de un lubricante en la estructura de obturación para
facilitar la instalación de los elementos de separación, eliminando
por tanto una potencial contaminación en la corriente de elemento
penetrante.
Es otro objeto del presente invento proporcionar
una estructura de obturación que aumente la vida útil de la
estructura de obturación.
Es otro objeto de al menos una realización del
presente invento proporcionar una disposición de bloqueo entre
elementos de separación adyacentes que proporcione una indicación
audible o táctil de que los elementos están completamente
bloqueados juntos.
Es otro objeto de al menos una realización del
presente invento rebajar la superficie de obturación para proteger
la superficie de obturación durante el manejo de los elementos de
separación, antes de la instalación.
Es otro objeto de al menos una realización del
presente invento proporcionar una ranura para recibir y retener la
estructura de obturación para evitar pérdidas involuntarias de la
estructura de obturación.
Es otro objeto de una realización del presente
invento proporcionar un adaptador de interfase permeable que
incluya la misma estructura de obturación usada entre elementos de
separación adyacentes.
Otros objetos y ventajas del presente invento
serán apreciados fácilmente cuando los mismos se vayan entendiendo
mejor haciendo referencia a la siguiente descripción detallada
cuando se consideren con relación a los dibujos que se acompañan,
en los que:
La figura 1 es una vista en sección transversal
de un módulo de separación separado parcialmente de una realización
preferida del presente invento;
La figura 2 es una vista en despiece ordenado de
una tapa de extremo preferida acorde con el presente invento y que
muestra el tubo de elemento penetrante;
La figura 3 es una vista en perspectiva que
muestra otra realización preferida de la tapa de extremo;
La figura 4 es una vista en perspectiva,
parcialmente fragmentada, que muestra otro grupo preferido de tapa
de extremo;
La figura 5 es una vista en sección transversal
parcialmente fragmentada que muestra una disposición preferida de
la estructura de obturación;
La figura 6 es una vista de extremo de una
realización preferida de un grupo de tapa de extremo; y
La figura 7 es una vista en perspectiva
parcialmente en despiece ordenado de un elemento de separación
preferido.
En la figura 1 se muestra de forma genérica en
10 un módulo de separación. El módulo 10 incluye una pluralidad de
elementos de separación indicados de forma general como 12. El
elemento de separación 12 puede proporcionar cualquier elemento de
separación bien conocido que tiene una superficie permeable a un
componente en una corriente de fluido e impermeable a otro
componente en la corriente de fluido. Elementos de separación
adecuados 12 pueden usar cualquier tipo de material de separación
efectivo en cualquier disposición que proporcione un canal o
canales adecuados para el paso del fluido que contiene los
componentes permeables e impermeables a lo largo de un lado del
material de separación y un canal o canales para la recogida de los
componentes permeables desde un lado opuesto del material de
separación. Canales adecuados para elemento penetrante y elemento
retenido pueden tener configuración radial, espiral u otras de
forma que pueda pasar el fluido que contiene los fluidos permeable
e impermeable axialmente dentro y axialmente fuera del elemento de
separación o recoger el fluido de elemento penetrante y hacerlo
pasar axialmente fuera del elemento de separación. Ejemplos de
realizaciones aplicables incluyen configuraciones de fibra hueca y
enrollada en espiral.
El flujo a través del elemento de separación
está dispuesto preferiblemente de tal manera que hay un flujo
coaxial con el flujo de elemento penetrante en la parte central (es
decir, a lo largo del eje A, como se muestra en la figura 7) del
elemento. Las flechas en la figura 1 muestran el sentido de flujo de
los fluidos respectivos. Sin embargo, el presente invento puede ser
usado con elementos de separación en los que uno o ambos flujos se
hacen pasar axialmente a través del elemento desde lumbreras de
entrada y salida desplazadas del centro. Elementos de separación
adecuados de este tipo son bien conocidos en una variedad de
configuraciones por los expertos en la técnica.
Tal y como se ve mejor en la figura 7, las
disposiciones más preferidas para los elementos de separación
comprenden un elemento 12 enrollado en forma de espiral que tiene
una pluralidad de hojas 14 de membrana. Una lámina 16 de canal de
elemento retenido separa cada hoja 14 de membrana. La lámina 16 de
canal de elemento retenido comprende una lámina de malla, como se
conoce bien en la técnica, para proporcionar separación entre hojas
14 adyacentes. La lámina 16 de canal de elemento retenido define el
canal de elemento retenido. Cada uno de los canales de elemento
retenido está en comunicación de fluidos con el canal de elemento
retenido de un elemento de separación adyacente 12.
Cada una de las hojas 14 está enrollada
alrededor de un tubo 18 de elemento penetrante. El tubo 18 de
elemento penetrante incluye una pluralidad de agujeros 20 a través
de él. Los agujeros 20 son para recibir el elemento penetrante y
permitir que el elemento penetrante entre en el tubo 18 de elemento
penetrante.
La parte radial más externa de los elementos de
separación, sobre las hojas 14, pueden incluir una cubierta o
envoltorio. La cubierta puede comprender una capa impermeable que
inhibirá que cualquier alimentación o material de elemento retenido
pase al exterior del elemento de separación 12 y entre al elemento
de separación 12 y el recipiente a presión 24. La cubierta puede
comprender cualquier revestimiento adecuado, tal como fibra de
vidrio, epoxy o cualquier otra capa suficiente de material
impermeable alrededor del exterior de las hojas 14. Otras cubiertas
aplicables incluyen las descritas en la patente de EEUU número
6.066.254.
Cada una de las hojas 14 define un canal de
elemento penetrante en comunicación de fluidos con el primer lado
de la hoja 14. El canal de elemento penetrante está definido por
una lámina 22 de canal de elemento penetrante dispuesta en el
interior de la hoja 14. La lámina 22 de canal de elemento
penetrante comprende una lámina de malla, como se conoce bien en la
técnica para proporcionar separación de la hoja 14. Cada hoja 14
está plegada alrededor de la lámina 22 de canal de elemento
penetrante de una manera ordinaria bien conocida y está fijada al
tubo 18 de elemento penetrante. El extremo abierto de la hoja 14
está fijado al tubo 18 de elemento penetrante alrededor de los
agujeros 20. Por tanto, la lámina 22 de canal de elemento
penetrante que define el canal de elemento penetrante está en
comunicación de fluidos con los agujeros 20 para permitir que el
fluido de elemento penetrante fluya dentro del canal de elemento
penetrante para fluir a través del canal de elemento penetrante y a
través de los agujeros 20 dentro del tubo 18 de elemento penetrante.
Un ejemplo de un elemento de separación que tiene esta estructura
general está disponible comercialmente de FilmTec Corporation
"BW30-400".
Los canales de elemento penetrante recogen
elemento penetrante separado para el paso a través del canal de
elemento penetrante y los canales de elemento penetrante distribuyen
o recogen elemento retenido para la comunicación con los canales de
elemento retenido. El canal de elemento penetrante se comunica con
los agujeros 20 que permiten el flujo dentro del tubo 18 de
elemento penetrante.
Como se ve mejor en la figura 1, el módulo 10
incluye además un recipiente a presión 24. Cada uno de los
elementos de separación 12 está contenido dentro del recipiente a
presión 24. Más específicamente, el recipiente a presión 24 define
una abertura interna 25. Los elementos de separación 12 están
situados en la abertura interna 25. Mientras puede haber solo un
elemento 12 en el recipiente a presión 24, puede haber hasta siete
u ocho elementos de separación 12 conectados en serie dentro de un
recipiente a presión típico 24. El recipiente a presión 24 está
cerrado con placas 26 de apoyo o extremo. Ambos extremos del
recipiente a presión 24 incluyen una placa de extremo 26. Como se
muestra en la figura 1, la placa de extremo 26 es preferiblemente
circular e incluye una abertura de alimentación 28 conectada a un
tubo de alimentación 30. También, la placa 26 de extremo incluye
una abertura o lumbrera 32 de elemento penetrante. La placa 26 de
extremo en el otro extremo del recipiente a presión 24 incluye una
abertura (no mostrada) de descarga de elemento retenido que es
similar a la abertura 30 de alimentación. Las aberturas de
descarga de elemento retenido permiten que el elemento retenido
salga del recipiente a presión 24. También, ambas placas 26 de
extremo están equipadas con una salida de elemento penetrante.
Típicamente, la segunda de las dos salidas de elemento penetrante
está tapada para permitir que el flujo de elemento penetrante salga
solo de un extremo del recipiente a presión 24 como se muestra en
la figura 1.
Como se ha descrito antes, es común en los
recipientes a presión 24 del tipo descrito en esta memoria que
tengan una salida de elemento retenido y una entrada de
alimentación. Sin embargo, se apreciará que se pueden usar varias
entradas de alimentación, varias salidas de elemento retenido y
varias salidas de elemento penetrante.
Cada uno de los elementos de separación 12
incluye una tapa de extremo indicada generalmente como 34 en cada
extremo. Cada tapa 34 de extremo incluye un cubo interno indicado
generalmente como 36. El cubo interno 36 define una superficie 38
de extremo de cubo interno. La superficie 38 de extremo de cubo
interno es preferiblemente una superficie plana. El cubo interno 36
tiene también una abertura anular 40 a través de él. La abertura
anular 40 es para recibir el tubo 18 de elemento penetrante.
Mientras que la abertura anular 40 puede ser cilíndrica, en
determinadas realizaciones el diámetro interno de la abertura anular
40 se estrecha para facilitar la conexión de la tapa 34 de extremo
con el tubo 18 de elemento penetrante, como se describirá con más
detalle más adelante. Además, la abertura anular y el tubo 18 de
elemento penetrante, aunque preferiblemente tiene una sección
transversal circular, pueden tener cualquier configuración
geométrica adecuada.
Como se ve mejor en las figuras
2-4 y 6, una pluralidad de nervios o radios 42 se
extienden radialmente hacia fuera desde el cubo interno 36. Los
nervios 42 actúan como una estructura anti-plegable.
Específicamente, los nervios 42 se acoplan a los extremos de las
hojas 14 para evitar que las hojas 14 se plieguen o muevan con
relación entre sí. Así, los nervios 42 confinan a las hojas 14
entre ellos. Los nervios 42 dejan también un recorrido de flujo
suficiente para que la alimentación o elemento retenido salgan de un
elemento de separación 12 y entren en un elemento adyacente.
En una realización preferida, como se muestra en
las figuras 3 y 6, cada nervio puede incluir un reborde 44 en él.
Un saliente 46 se extiende hacia fuera desde el reborde 44. El
saliente 46 es para pasar sobre un nervio 42 de una tapa de extremo
adyacente como se muestra en la figura 6. Más específicamente, cada
nervio puede definir un canal o rebaje 47 en su superficie externa
de borde. El saliente 46 pasa por una superficie que se extiende
hacia fuera del nervio 42 y dentro del canal 47. El saliente 46 es
retenido así en el canal 47. Como muchos de los salientes 46 pasan
simultáneamente dentro de canales respectivos 47 se puede observar
una indicación audible además de física para proporcionar
información de que las tapas respectivas de extremo están
bloqueadas en su posición como se describirá más adelante.
La tapa 34 de extremo incluye además un cubo
externo indicado generalmente como 48. El cubo externo 48 define
una superficie 50 de cubo externo en él. Una estructura de bloqueo
indicada generalmente como 52 está dispuesta adicionalmente en la
tapa 34 de extremo. La estructura de bloqueo 52 está adaptada para
fijar la tapa 34 de extremo con una tapa 34 de extremo de un
elemento de separación adyacente 12 se muestra en la figura 1. La
estructura de bloqueo 52 está dispuesta preferiblemente en la
superficie 50 de cubo externo. La superficie de bloqueo 52
comprende una pluralidad de salientes y receptáculos dispuestos
alrededor de la superficie 50 del cubo externo. Los salientes y
receptáculos pueden tener cualquiera de otras varias formas. Como se
muestra en la figura 2, los salientes comprenden una pluralidad de
palas 54. Cada pala 54 tiene una sección interna 56 relativamente
delgada y un parte 58 de cabeza externa. La parte 58 de cabeza
tiene un espesor mayor que el de la sección interna 56.
Los receptáculos comprenden aberturas 60 en la
superficie 50 del cubo externo. Como se muestra, las aberturas 60
tienen una zona central 62. La zona central 62 es suficientemente
grande como para permitir que la cabeza 58 de la pala 54 pase
dentro de la abertura 60. Hay formado un canal bajo la superficie
externa 50 del cubo para recibir la cabeza 58 de la pala 54. La
abertura 60 incluye secciones laterales 64. Las secciones laterales
64 tienen una anchura menor que la de la zona central 62. Las
secciones laterales 64 permiten que la sección interna 56 de la
pala 54 pase a través, pero no permiten que la cabeza 58 pase a
través.
Por tanto, para bloquear las tapas de extremo de
este tipo, tapas adyacentes de extremo están alineadas de tal
manera que las cabezas 58 de las palas 54 estén alineadas con las
zonas centrales 62 de las aberturas 60 de la tapa adyacente 34 de
extremo. Las tapas 34 de extremo son empujadas juntas hasta que se
acoplen las superficies respectivas 50 del cubo externo. Las tapas
34 de extremo son giradas entonces con relación entre sí bien en
sentido horario o antihorario hasta que las secciones internas 56 de
las palas 54 toquen fondo en el extremo de cualquiera de las
secciones laterales 64 de las aberturas 60. Una vez en esta
posición, las tapas de extremo no pueden ser movidas axialmente una
con respecto a otro. El desmontaje de esta conexión de las tapas 34
de extremo se consigue simplemente girando relativamente las tapas
34 de extremo en sentido opuesto hasta que las cabezas 58 se
alinean con la zona central 62 de la abertura. Las tapas 34 de
extremo, cuando están en esta posición, pueden ser movidas
axialmente una con respecto a otra para desmontar un elemento de
separación 12 del elemento de separación 12 adyacente. También, la
tapa 34 de extremo de la figura 2 de elementos de separación
adyacentes 12 tiene la estructura de bloqueo idéntica 52. Así, una
tapa 34 de extremo que tiene la estructura de bloqueo idéntica 52
es colocada en ambos extremos del elemento de separación 12.
Una estructura de bloqueo alternativa 52 se
muestra en la figura 4. Como se muestra en la figura 4, los
salientes comprenden una pluralidad de enganches con forma de L 66.
Los enganches con forma de L 66 permiten que haya una ranura 68
entre ellos. Las ranuras 68 comprenden el receptáculo para recibir
las patas más externas de los enganches con forma de L 66. Así, la
pata externa del enganche con forma de L 66 es recibida por detrás
de la ranura 68 para así bloquear axialmente tapas adyacentes 34 de
extremo una con relación a otra.
Como se ve mejor en la figura 4, una de las
tapas 34 de extremo incluye un reborde anular externo 70. El
reborde anular externo 70 sobresale axialmente hacia fuera desde la
tapa de extremo más allá de la superficie 50 de cubo externo. El
reborde 70 protege la obturación de tubo de elemento penetrante de
daños durante el manejo del elemento de separación 12. La otra de
las tapas 34 de extremo en el conjunto mostrado en la figura 4
incluye un rebaje anular externo 72. El rebaje anular externo 72 es
para recibir el reborde anular externo 70 de la tapa opuesta 34 de
extremo. Como se muestra en la figura 1, una o más de las patas de
los enganches con forma de L 66 en una tapa 34 de extremo puede
incluir un saliente 74. Similarmente, la pata opuesta externa de
los enganches con forma de L 66 en la tapa adyacente 34 de extremo
puede incluir rebajes pequeños 76 para recibir los salientes 74.
La finalidad del saliente es asentarse en el rebaje 76 cuando las
tapas 34 de extremo están bloqueadas para proporcionar información
física y audible de que las tapas 34 de extremo están en la
posición completamente bloqueada.
La superficie 50 de cubo externo de una de las
tapas 34 de extremo (la de la izquierda) que tiene el reborde
anular externo 70 en ella, se extiende ligeramente hacia delante de
la superficie más externa de los nervios 42. La tapa adyacente 34
de extremo incluye una muesca 78 en cada uno de los nervios cerca
del extremo más externo. La muesca 78 permite que la superficie 50
del cubo externo de la tapa adyacente 34 de extremo se asiente en
ella. Es decir, la muesca 78 proporciona holgura para la superficie
50 de cubo externo de la tapa adyacente 34 de tapa.
Para montar tapas 34 de extremo de esta
configuración, los elementos de separación 12 deben ser construidos
teniendo una tapa de extremo del tipo descrito que tiene un reborde
anular externo 70 en un extremo, y una tapa 34 de extremo del tipo
que tiene el rebaje anular externo 72 en el otro extremo. Elementos
de separación adyacentes 12 están alineados axialmente y son
empujados juntos de tal manera que la pata externa del enganche con
forma de L 66 se acople en la ranura 68. Las tapas de extremo son
giradas una con relación a otra (en sentido horario como se muestra
en la figura 4) hasta que el enganche con forma de L 66 toca fondo
en la ranura 68. En determinadas realizaciones, el saliente 74 se
acoplará en el rebaje 76 proporcionando una indicación física y
audible de que las tapas de extremo están bloqueadas una con
relación a la otra. En otras realizaciones determinadas, como se
muestra en las figuras 3 y 6, el saliente 46 (solo se ve en la
figura 3) en el reborde 44 del nervio 42 se acopla al canal 47
definido por los nervios 42 de una tapa adyacente de extremo, como
se muestra en la figura 6, para proporcionar una información física
y audible de que las tapas 34 de extremo están bloqueadas.
La conexión entre tapas adyacentes 34 de extremo
se muestra mejor en la figura 1. Con las tapas respectivas 34 de
extremo en la posición bloqueada, el reborde anular 70 rodea el
rebaje anular 72. De esta manera, el reborde anular 70 proporciona
apoyo añadido a la conexión entre tapas adyacentes de extremo y
ayuda a evitar la flexión de los dos elementos de separación
adyacentes uno con relación al otro, particularmente durante la
instalación de los elementos de separación en el recipiente a
presión 24.
Aunque se proporcionan dos estructuras de
bloqueo preferidas 52, se apreciará que se puede usar cualquier
estructura adecuada para bloquear las tapas respectivas 34 de
extremo. Por ejemplo, conectores de tipo de empuje que tienen una
cabeza alargada que se estrecha pueden ser insertados en agujeros en
una tapa adyacente de extremo. Alternativamente, se pueden
incorporar dedos que se extiendan axialmente en la pata de extremo
que se doblen radialmente sobre los salientes o resaltes de la tapa
adyacente de extremo. Las tapas de extremo bloqueadas juntas cuando
los salientes o resaltes de los dedos se enganchan por detrás de los
correspondientes resaltes de la tapa de extremo adyacente. Incluso
otra alternativa recae en conjuntos individuales o múltiples de
surcos y ranuras en espiral opuestos para bloquear juntos los
elementos de una manera típica roscada. Se prefiere que la
estructura de bloqueo sea de tal manera que pueda proporcionar una
fuerza mínima predeterminada en la estructura de obturación entre
tubos adyacentes 18 de elemento penetrante como se describirá más
adelante. Preferiblemente, la estructura de bloqueo permitirá
también que la fuerza de obturación aumente en respuesta a fuerzas
axiales a los elementos de separación 12 por el flujo axial del
fluido a través del módulo 10. Tales fuerzas surgen naturalmente
debido a la caída de presión inducida por flujo dentro de la lámina
16 de canal de elemento retenido del elemento de separación.
Como se muestra en la figura 1, las tapas de
extremo pueden incluir también una ranura externa 80 de anillo
tórico para recibir un anillo tórico 82. El anillo tórico 82
proporciona una obturación entre la superficie más externa de la
tapa 34 de extremo y la superficie interna del recipiente a presión
24. La obturación 84 evita que el flujo de alimentación y fluido de
elemento retenido pase la tapa de extremo en la zona de la
obturación. El anillo tórico 82 se muestra en la superficie externa
de la tapa 34 de extremo. Se apreciará, sin embargo, que el anillo
tórico 82 puede proporcionar una obturación entre las superficies
respectivas 50 de cubo de tapas adyacentes de extremo. Si la
obturación de anillo tórico se proporciona en la superficie del
cubo externo, el fluido de elemento retenido y alimentación serán
imposibilitados para fluir desde el exterior del elemento de
separación 12 a través de la tapa en la superficie externa del cubo.
En tal caso, el anillo tórico 82 entre la tapa de extremo y el
recipiente a presión puede ser usado o no. Se apreciará también que
el anillo tórico es de una de muchas configuraciones de obturación
adecuadas. La copa en V y la obturación con seis lóbulos, tal como
la Multiseal de Precision Associates, Inc. son alternativas
probadas.
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Un rasgo importante de la presente invención es
proporcionar una obturación mejorada entre los tubos 18 de elemento
penetrante de elementos de separación adyacentes 12. Es deseable
proporcionar una obturación fiable entre los tubos 18 de elemento
penetrante de elementos de separación adyacentes 12 para evitar que
cualquier contaminación del flujo de alimentación o fluido de
elemento retenido entre al tubo 18 de elemento penetrante en la
conexión.
La estructura de obturación comprende una
superficie de obturación que está conectada con el tubo 18 de
elemento penetrante y un retén. La superficie de obturación está
adaptada para acoplarse con un miembro de obturación y comprime
axialmente el miembro de obturación entre la superficie de
obturación de un primer elemento de separación 12 y la superficie
de obturación de uno adyacente de dichos elementos de separación 12.
Tal como se usa en esta memoria, la superficie de obturación puede
estar conectada al tubo de elemento penetrante, bien siendo un
elemento integral del propio tubo, o puede ser un segundo miembro,
tal como el cubo interno de la tapa 34 de extremo que está
directamente junto al tubo 18 de elemento penetrante y que puede ser
conectado a él. La conexión también puede ser fijada en
determinadas realizaciones, tal como cuando el cubo interno está
soldado por rotación o con disolvente al tubo de elemento
penetrante. La conexión también puede no estar fijada, de tal
manera que cuando el cubo interno se acopla con un segundo miembro
de obturación (no mostrado) en la interfase entre el tubo de
elemento penetrante y la abertura interna de cubo.
Una disposición preferida de la estructura de
obturación, como se muestra en las figuras 2 y 5, la estructura de
obturación comprende superficies primera 84 y segunda 86 de extremo
de tubos de elemento penetrante. Es decir, el tubo 18 de elemento
penetrante se extiende entre sus superficies primera 84 y segunda 86
de extremo. Las superficies primera 84 y segunda 86 de extremo son
anulares, preferiblemente de sección transversal circular. Cada una
de las superficies primera 84 y segunda 86 de extremo son
generalmente planas.
Al menos una de las superficies primera 84 y
segunda 86 de extremo incluye una ranura anular 88. Como se ve en
las figuras 2 y 5, la ranura anular está en la primera superficie 84
de extremo. La ranura anular 88 es para recibir y retener en ella
un miembro de obturación. Preferiblemente, como se muestra en una
vista en despiece ordenado en la figura 2, el miembro de obturación
comprende un anillo tórico 90. La anchura de la ranura 88 es
ligeramente menor que la sección transversal del anillo tórico 90.
De esta manera, el anillo tórico 90 estará ligeramente comprimido
dentro de la ranura 88. Alternativamente, el diámetro interior del
anillo tórico es ligeramente menor que el diámetro interior de la
ranura 88. De esta manera, el anillo tórico se estirará
ligeramente sobre la ranura. Así, se proporcionará una fijación por
fricción para retener el anillo tórico 90 en la ranura 88.
También, la profundidad de la ranura 88 es ligeramente menor que la
sección transversal del anillo tórico 90. Esto permite que el
anillo tórico 90 sobresalga de la ranura 88 para acoplarse a la
segunda superficie 86 de extremo del elemento de separación
adyacente 12. Aunque se prefiere una ranura 88 para retener el
anillo tórico 90 en la orientación apropiada, se apreciará que
dentro del alcance del presente invento, el miembro de obturación
puede ser retenido en una posición apropiada usando métodos
alternativos, tales como por ejemplo, el uso de un adhesivo
adecuado. En este caso, la ranura 88 puede ser eliminada y ambas
superficies 84, 86 de extremo serán planas por toda la superficie.
El anillo tórico 90 puede ser fijado entonces a una de las
superficies 84, 86 de extremo. Alternativamente, se pueden emplear
pequeñas nervios que sobresalen de las paredes laterales de la
ranura para crear zonas en las que la anchura efectiva de la ranura
es menor que la sección transversal del anillo tórico 90.
Adicionalmente, aunque un anillo tórico 90 es el miembro de
obturación preferido, se apreciará que dentro del alcance del
invento se puede emplear cualquier estructura de obturación
adecuada, tal como por ejemplo un retén o un retén de compresión con
una sección no circular. Retenes de sección transversal no circular
incluyen retenes de cuatro lóbulos, tal como el retén Par4 de Parker
Hannifin Corporation, el retén de seis lóbulos, tal como el
Multiseal de Precision Associates, Inc, el Tetraseal, de Goshen
Rubber Company, el retén
Press-In-Place, de Parker Hannifin
Corporation y otros retenes bien conocidos como el
copa-U y copa-V.
Como se muestra en la figura 5, las tapas 34 de
extremo son fijadas en los tubos respectivos 18 de elemento
penetrante para permitir que la primera superficie 84 de extremo del
primer tubo 18 de elemento penetrante haga contacto con la segunda
superficie 86 de extremo del segundo tubo de elemento penetrante. En
esta disposición, no es crítica una obturación hermética a fluidos
entre el cubo interno 36 y la superficie externo del tubo 18 de
elemento penetrante. Así, el cubo interno 36 está fijado a la
superficie externa del tubo de elemento penetrante por soldadura
por rotación o soldadura por disolvente.
En la realización preferida, las tapas 34 de
extremo, están formadas unitariamente de un material capaz de ser
soldado por rotación o soldado por disolvente al tubo de elemento
penetrante o el tubo de interfase de elemento penetrante, como se
establece después. Tales materiales pueden incluir, ABS
(acrilonitrilo-butadieno-estireno)
o cualquier otro plástico térmico por ejemplo, polisulfone PVC o
similar. Materiales adecuados adicionales incluirán cualquier
componente moldeado por reacción de dos partes o termoendurecido tal
como uretanos o epoxis.
Para perfeccionar el retén del tipo descrito
antes entre tubos 18 de elemento penetrante de elementos de
separación 12, se obtienen dos elementos 12. La primera superficie
84 de extremo del tubo 18 de elemento penetrante del primer
elemento 12 de separación comprende la superficie generalmente plana
y tiene la ranura 88 en él. El anillo tórico 90 es ligeramente
comprimido y situado en la ranura 88. Los elementos de separación
12 primero y segundo están situados uno junto a otro de tal manera
que las tapas respectivas de extremo se alinean para permitir que
la estructura de bloqueo actúe conjuntamente como se ha descrito
antes.
El anillo tórico 90 está comprimido axialmente
entre las superficies respectivas primera 84 y segunda 86 de
extremo de tubos adyacentes 18 de elemento penetrante. La
estructura de bloqueo 52 asegura las tapas adyacentes 34 de extremo
y por tanto los elementos de separación adyacentes 12. El anillo
tórico 90 evita que cualquier fluido en las corrientes de elemento
retenido o alimentación entre al tubo 18 de elemento penetrante en
la unión entre elementos de separación adyacentes 12. Colocando
apropiadamente las tapas 34 de extremo en los tubos 18 de elemento
penetrante, se puede colocar una fuerza axial predeterminada en el
anillo tórico 90 para proporcionar una obturación apropiada entre
tubos adyacentes 18 de elemento penetrante.
En una realización alternativa preferida, como
se muestra en las figuras 1, 3 y 4, las superficies 38 de extremo
del cubo interno en las tapas 34 de extremo proporcionan la
superficie de obturación. Como se ha descrito antes, las
superficies 30 de extremo del cubo interno en las tapas 34 de
extremo son superficies generalmente planas. Una de las superficies
38 de extremo del cubo interno en una tapa 34 de extremo incluye
preferiblemente una ranura 92 para recibir un anillo tórico 94.
Cuando se usa esta disposición, se debe perfeccionar la obturación
hermética a fluidos entre el cubo interno 36 y la superficie externa
del tubo 18 de elemento penetrante. Más específicamente, la
abertura anular 40 del cubo interno 36 debe ser conectada con la
superficie externa y ser obturado con ella del tubo 18 de elemento
penetrante. Esta disposición hermética al fluido es necesaria para
evitar que el flujo de fluido de elemento retenido o alimentación
entre el cubo interno 38 y la superficie externa del tubo 18 de
elemento penetrante. El método preferido para perfeccionar esta
disposición hermética a fluidos es soldar por rotación el cubo
interno 36 al tubo 18 de elemento penetrante. Para facilitar esta
conexión, la abertura anular 40 del cubo interno 36 puede ser usada.
Métodos adicionales para proporcionar la conexión hermética a
fluidos entre el cubo interno 36 y el tubo 18 de elemento penetrante
están dentro del alcance del presente invento. A modo de ejemplo,
el cubo interno 36 puede ser soldado por disolvente al tubo de
elemento penetrante. Alternativamente, se pueden usar adhesivos
adecuados. Además, una obturación impermeable a fluidos puede ser
mejorada usando un miembro de obturación adecuado entre el cubo
interno 36 y el tubo 18 de elemento penetrante. Cualquier método
de obturación adecuado puede ser usado así para proporcionar una
obturación entre el cubo interno 36 y el tubo 18 de elemento
penetrante.
Como antes, aunque se prefiere una ranura 92
para retener el anillo tórico 94 con orientación apropiada, se
apreciará que dentro del alcance del presente invento, el miembro de
obturación puede ser retenido en una posición apropiada usando
métodos alternativos, tal como por ejemplo el uso de un adhesivo
adecuado. En este caso, la ranura 92 puede ser eliminada y ambas
superficies adyacentes 38 de extremo de cubo interno serán planas
por toda la superficie. El anillo tórico 94 puede ser fijado
entonces a una de las superficies 38 de extremo del cubo interno.
Adicionalmente, aunque un anillo tórico 94 es el miembro de
obturación preferido, se apreciará que cualquier miembro de
obturación adecuado, tal como por ejemplo un retén de compresión,
puede ser usado dentro del alcance del presente
invento.
invento.
Para perfeccionar el retén del tipo descrito
antes entre tubos 18 de elemento penetrante de elementos de
separación 12, se obtienen dos elementos 12. Las superficies 38 de
extremo del cubo interno de las tapas 34 de extremo de elementos de
separación adyacentes comprenden las superficies generalmente
planas. Una de las superficies 38 de extremo del cubo interno
incluye en ella la ranura 92. Las tapas 34 de extremo están fijadas
en los tubos respectivos 18 de elemento penetrante para
proporcionar la conexión hermética a fluido entre las tapas 34 de
extremo y los tubos 18 de elemento penetrante. Preferiblemente, las
tapas 34 de extremo están soldadas por rotación al tubo respectivo
18 de elemento penetrante. El anillo tórico 94 está comprimido
ligeramente y situado en la ranura 92. Los elementos de separación
12 primero y segundo están situados uno junto a otro de tal manera
que las tapas respectivas 34 de extremo se alinean para permitir que
la estructura de bloqueo actúe conjuntamente como se ha descrito
antes. Las tapas 34 de extremo están fijadas en los tubos
respectivos 18 de elemento penetrante de manera que permita que la
superficie 38 de extremo de cubo interno de la primera tapa 34 de
extremo haga contacto con la superficie 38 de extremo de cubo
interno de la tapa 34 de extremo para hacer contacto con la
superficie 38 de extremo de cubo interno de la tapa 34 de extremo,
como se ve mejor en la figura 1.
El anillo tórico 94 está comprimido axialmente
entre la superficie 38 de extremo de cubo interno de la primera
tapa 34 de extremo y la superficie 38 de extremo de cubo interno de
la segunda tapa adyacente 34 de extremo. La estructura de bloqueo
52 fija las tapas adyacentes 34 de extremo y por tanto los elementos
de separación adyacentes 12. De nuevo, colocando apropiadamente las
tapas 34 de extremo en los tubos 18 de elemento penetrante, puede
colocarse una fuerza axial predeterminada en el anillo tórico 94
para proporcionar una obturación apropiada entre superficies
adyacentes 38 de extremo de cubo interno. La combinación del anillo
tórico 94 que obtura superficies adyacentes 38 de extremo de cubo
interno junto con la conexión hermética a fluido entre los cubos
internos 36 y tubos 18 de elemento penetrante evita que cualquier
fluido en las corrientes de elemento retenido y alimentación entre
en el tubo 18 de elemento penetrante en la unión entre elementos de
separación adyacentes 12.
Proporcionando la obturación entre las
superficies 38 de extremo de cubo interno de las tapas 34 de extremo
de elementos de separación adyacentes 12, se obtienen determinadas
ventajas. Primero, las tapas 34 de extremo pueden ser colocadas en
los tubos de elemento penetrante de tal manera que las superficies
84, 86 de extremo de tubos adyacentes de elemento penetrante no
tengan que hacer contacto entre si. Segundo, las superficies 38 de
extremo de cubo interno proporcionan una mayor superficie en la que
se colocar el miembro de obturación. Finalmente, la coincidencia
axial de la superficie 86 de extremo de tubo con relación a la
estructura de bloqueo 52 se hace menos crítica.
Se apreciará que medios de obturación descritos
en esta memoria pueden ser usados en combinación con otros para
mejorar adicionalmente la integridad del módulo.
El módulo 10 incluye también un adaptador de
interfase de elemento, indicado generalmente como 96. El adaptador
96 de interfase está conectado en la tapa externa 34 de extremo del
elemento de separación 12 más externo en el recipiente a presión 24
como se ve mejor en la figura 1. El adaptador 96 de interfase es
para proporcionar una obturación hermética al fluido entre los
tubos 18 de elemento penetrante del primero y en algunas
realizaciones los últimos elementos de separación 12 en el
recipiente a presión 24 y un tubo 98 de interfase de elemento
penetrante. Esta conexión permite que el elemento penetrante salga,
y en determinadas realizaciones entre en el recipiente a presión
sin contaminarse del fluido de elemento retenido o alimentación en
el interior del recipiente a presión 24.
El adaptador 96 de interfase comprende una tapa
34 de extremo que tiene cualquiera de las configuraciones como las
establecidas antes y como se muestra por ejemplo en las figuras
1-4. La tapa 34 de extremo incluye la estructura de
bloqueo 52 como se ha descrito antes. La tapa 34 de extremo está
conectada a un tubo 98 de interfase de elemento penetrante. El
tubo 98 de interfase de elemento penetrante del adaptador 96 de
interfase no tiene ningún agujero a través como hacen los tubos 18
de elemento penetrante descritos antes. El tubo 98 de interfase de
elemento penetrante además no tiene ninguna hoja 14 conectada a él.
El tubo 98 de interfase de elemento penetrante está conectado al
cubo interno 36 de la tapa de extremo de cualquier manera
establecida antes para conectar el tubo 18 de elemento penetrante
con el cubo interno 36.
En una realización preferida, como se muestra en
la figura 1, el tubo 98 de interfase de elemento penetrante está
conectado de una manera adecuada hermética a fluidos con el cubo
interno 36 de la tapa 34 de extremo, tal como por soldadura por
rotación. De nuevo, como se ha establecido antes, el cubo interno 36
puede ser usado para facilitar el procedimiento de soldadura por
rotación. La superficie 38 de extremo del cubo interno es
preferiblemente plana. La superficie 38 de extremo de cubo interno
se acopla a un anillo tórico 94 contenido en una ranura 92 en una
superficie 38 de extremo del cubo interno de una tapa adyacente 34
de extremo. Las tapas 34 de extremo son bloqueadas entonces en la
manera establecida antes. De esta manera, el anillo tórico 94 entre
la tapa 34 de extremo del último elemento de separación 12 y la tapa
34 de extremo del adaptador de interfase es mantenido en compresión
axial. Esto proporciona una relación hermética a fluidos entre el
tubo 18 de elemento penetrante del último elemento de separación 12
y el tubo 18 de interfase de elemento penetrante.
Aunque la superficie 38 de extremo de cubo
interno de la tapa 34 de extremo del adaptador 96 de interfase se
muestra siendo plano en toda la superficie, se apreciará que esta
superficie de extremo de cubo interno puede incluir también una
ranura en él para recibir el anillo tórico. En tal caso, se prefiere
que la superficie 38 de extremo de cubo interno de la tapa
adyacente 34 de extremo del elemento de separación 12 sea plana.
Además, aunque como se muestra en la figura 1, la obturación es
mejorada entre superficies respectivas 38 de extremo de cubo
interno de tapas adyacentes 34 de extremo, se apreciará que la
obturación pueda ser mejorada entre una de las superficies 84, 86
de extremo del tubo 18 de elemento penetrante, y la superficie 100
de extremo del tubo 98 de interfase de elemento penetrante. Esto se
consigue proporcionando una ranura en una de las superficies 84, 86
de extremo del tubo 18 de elemento penetrante o en la superficie 100
de extremo del tubo 98 de interfase de elemento penetrante. La
obturación es mejorada entonces de una manera establecida antes
proporcionando una obturación directamente entre las superficies 84,
86 de extremo de tubos 18 de elemento penetrante de elementos de
separación adyacentes 12.
Un conector de elemento penetrante se indica
generalmente como 102. El conector 102 de elemento penetrante se
extiende a través de la lumbrera o abertura 32 de elemento
penetrante en la placa 26 de extremo. El conector 102 de elemento
penetrante incluye una primera sección 104 tubular. La primera
sección tubular 104 tiene un diámetro interno que se adapta
estrechamente al diámetro externo del tubo 98 de interfase de
elemento penetrante. La superficie interna de la primera sección
tubular 104 incluye una ranura anular 106 para recibir un anillo
tórico 108. El anillo tórico 108 proporciona una obturación
hermética a fluidos entre la superficie interna de la primera
sección tubular 104 y la superficie externa del tubo 98 de interfase
de elemento penetrante. De esta manera, se evita que el fluido de
elemento retenido o alimentación entre en el tubo 98 de interfase
de elemento penetrante en esta conexión.
El conector 102 de elemento penetrante incluye
además una segunda sección tubular 110. La segunda sección tubular
110 es integral con la primera sección tubular 104 y tiene un
diámetro relativamente menor que la primera sección tubular 104.
Una pared 112 conecta las secciones tubulares primera 104 y segunda
110. La segunda sección tubular 110 se extiende a través de la
abertura 32 de elemento penetrante en la placa 26 de extremo. La
segunda sección tubular 110 incluye además una abertura 114 con
rosca. La abertura 114 con rosca es para recibir un tubo con rosca
para llevar el elemento penetrante fuera del recipiente a presión
24.
Una tapa 34 de extremo del tipo que tiene el
tubo 98 de interfase de elemento penetrante se usa preferiblemente
en ambos extremos del módulo 10. Es decir, la primera tapa 34 de
extremo en el primer elemento 12 incluye un tubo 98 de interfase de
elemento penetrante que se extiende desde él, y la última tapa 34 de
extremo en el último elemento incluye, como se muestra en la figura
1, un tubo 98 de interfase de elemento penetrante que se extiende
desde ella. Cuando solo se va a usar un módulo 10, el tubo de
interfase de elemento penetrante en el primer extremo, no mostrado,
es insertado en un conector 102 de elemento penetrante que está
fijado con un tubo o tapón con rosca en la abertura 114. El segundo
extremo es como se muestra en la figura 1. Esta disposición
permite que la alimentación o elemento retenido fluya a través de
las hojas 14 en el sentido de las flechas en la figura 1. El
elemento penetrante fluye a través del tubo 18 de elemento
penetrante en el sentido de la flecha de la figura 1. Cuando la
alimentación y elemento retenido pasan más a través del módulo 10,
la concentración de impurezas se concentra en la corriente. Así, un
elemento retenido relativamente concentrado sale del módulo 10 en el
extremo opuesto al que tiene la abertura de alimentación 28.
En determinadas realizaciones o procesos, puede
ser deseable realizar una separación adicional en el elemento
retenido. En tal caso, el elemento retenido que sale del módulo 10
puede ser dirigido hacia el tubo 30 de alimentación de un módulo
adyacente 10. En tal caso, también puede ser deseable conectar los
tubos de elemento penetrante de los módulos primero y segundo. Para
conseguir esto, las placas 26 de extremo del primer módulo incluyen
ambos aberturas de elemento retenido. Cada extremo del elemento de
separación 12 más externo contendrá un tubo 98 de interfase de
elemento penetrante conectado con un conector 102 de elemento
penetrante. Uno de los conectores 102 de elemento penetrante del
primer módulo 10 se conectará con el conector de elemento penetrante
del siguiente módulo adyacente 10 con un tubo adecuado conectado a
la abertura con rosca. Si se van a usar dos módulos 10, el conector
102 más extremo puede ser taponado como se ha descrito antes. En
este caso, el elemento penetrante fluirá fuera de los módulos
conectados solo desde un extremo.
Para construir un solo módulo 10, se proporciona
un recipiente a presión. Se obtiene un primer elemento de
separación 12. Una tapa 34 de extremo del primer elemento de
separación 12 está conectada a otra tapa 34 de extremo que tiene un
tubo 98 de interfase de elemento penetrante. Este conjunto es
deslizado después dentro de la abertura 25 del recipiente a presión
24 hasta que el primer elemento de separación 12 está apoyado
suficientemente en el recipiente a presión 24. Un segundo elemento
de separación es fijado entonces al primer elemento de separación
12, girando el segundo elemento de separación 12 con relación al
primer elemento de separación 12. Preferiblemente, se proporciona
información física o audible para indicar que las tapas respectivas
34 de extremo están bloqueados juntos. Este bloqueo perfecciona
también una obturación entre tubos adyacentes 18 de elemento
penetrante. Este proceso es repetido hasta que el último elemento
de separación ha sido colocado en la abertura 25 del recipiente a
presión 24. Después, una tapa de extremo que tiene otro tubo 98 de
interfase de elemento penetrante está fijada en la tapa 34 de
extremo del último elemento de separación 12. La placa 26 de
extremo que tiene el conector 102 de elemento penetrante dispuesto
en la lumbrera 32 de elemento penetrante es unida después al
recipiente a presión 24 de una manera bien conocida. La primera
sección tubular 104 del conector 102 de elemento penetrante está
dispuesta alrededor de la superficie externa del tubo 98 de
interfase de elemento penetrante y el anillo tórico 108 proporciona
una obturación entre estos componentes. En el primer extremo del
recipiente, la abertura 114 está fijada con un tapón con rosca y un
tubo de elemento retenido está conectado a la abertura 28 de
elemento retenido. En el segundo extremo del recipiente, un tubo
116 está roscado en la abertura 114 y un tubo 30 de alimentación
está conectado a la abertura 28 de alimentación.
Con la conexión entre elementos adyacentes 12 y
con el adaptador 96 de interfase de elemento hecho de esta manera,
se puede proporcionar una obturación más fiable en las conexiones de
tubo de elemento penetrante. El número de retenes necesitados para
hacer la conexión también se reduce. Además, la compresión axial de
los retenes por la estructura de bloqueo 52 proporciona una
disposición de obturación más fiable. Finalmente, la compresión
axial del retén es mejorada por la fuerza que ocurre naturalmente
que surge de la caída de presión inducida por el flujo en la lámina
16 de canal de elemento retenido.
Las realizaciones descritas son representativas
de formas preferidas actualmente del invento, pero están destinadas
a ser ilustrativas en vez de definitivas de él. Obviamente, muchas
modificaciones y variaciones del presente invento son posibles a la
luz de las técnicas anteriores.
Claims (13)
1. Un elemento de separación que tiene un primer
extremo y un segundo extremo que comprende:
- un cuerpo permeable de separación (12) que define un canal (22) de elemento penetrante en un primer lado del cuerpo permeable de separación y un canal (16) de elemento retenido en un segundo lado del cuerpo permeable de separación;
- un tubo (18) de elemento penetrante que se extiende a lo largo de un eje entre los extremos primero y segundo en comunicación de fluidos con el canal de elemento penetrante; y
- tapas de extremo primera y segunda (34) dispuestas respectivamente alrededor de los extremos primero y segundo del tubo de elemento penetrante y que tienen entre ellas el cuerpo permeable,
- en el que
- cada tapa de extremo comprende un cubo interno (36) que define una superficie (38) de extremo de cubo interno; un cubo externo (48) que define una superficie (50) de cubo externo; una pluralidad de nervios (42) que se extienden entre el cubo interno y el cubo externo; y una estructura de bloqueo dispuesta en la superficie del cubo externo;
- la superficie de extremo de cubo interno de la primera tapa de extremo está adaptada para comprimir axialmente un miembro de obturación entre la superficie de extremo de cubo interno de la primera tapa de extremo y la superficie de extremo de cubo interno de la segunda tapa de extremo, y
- la estructura de bloqueo de la primera tapa de extremo está adaptada para acoplarse de manera liberable con la estructura de bloqueo de la segunda tapa de extremo para comprimir axialmente, por tanto, un miembro de obturación (90) entre la superficie de extremo de cubo interno de la primera tapa de extremo y la superficie de extremo de cubo interno de la segunda tapa de extremo.
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2. El elemento de separación de la
reivindicación 1, en el que al menos una tapa de extremo tiene una
ranura anular (92) en la superficie de extremo de cubo interno para
recibir y retener en ella un miembro de obturación.
3. El elemento de separación de la
reivindicación 2 que comprende además una obturación de anillo
tórico para la colocación en la ranura.
4. El elemento de separación de cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3, en el que la estructura de bloqueo de
cada tapa de extremo incluye una pluralidad de salientes (54) y
receptáculos (60) dispuestos alrededor del cubo externo, los
salientes del cubo externo están adaptados para acoplarse de manera
liberable que corresponden a receptáculos en la otra tapa de
extremo.
5. El elemento de separación de cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3, en el que la estructura de bloqueo de
cada tapa de extremo comprende una pluralidad de enganches (66) con
forma de L y ranuras (68), las ranuras de cada tapa de extremo
están adaptadas para recibir las patas más externas de los enganches
con forma de L de la otra tapa de extremo.
6. El elemento de separación de la reclamación 4
ó 5, que incluye además un saliente (46) en la estructura de
bloqueo o los nervios de una tapa de extremo, el saliente está
adaptado para acoplarse con un rebaje (76) o canal (47)
correspondiente, respectivamente, en la tapa de extremo para
proporcionar información de que la estructura de bloqueo está
fijada.
7. El elemento de separación de la
reivindicación 4, en el que cada nervio tiene un reborde (44) y cada
reborde tiene un saliente (46) capaz de acoplarse a un nervio en la
otra tapa de extremo, cada nervio de la otra tapa de extremo tiene
un canal (47), de manera que el reborde es doblado y liberado cuando
el saliente pasa sobre un nervio en el canal de nervio de la otra
tapa de extremo durante el bloqueo para proporcionar información
para indicar que la estructura de bloqueo está fijada.
8. El elemento de separación de cualquiera de
las reivindicaciones anteriores que comprende además un anillo
tórico (82) en la superficie del cubo externo de al menos una tapa
de extremo.
9. El elemento de separación acorde con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tubo de
elemento penetrante está soldado por rotación a al menos una tapa de
extremo.
10. El elemento de separación acorde con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el cuerpo
de separación permeable comprende una membrana enrollada en
espiral.
11. Un par de elementos de separación, cada
elemento de separación comprende:
- un cuerpo permeable de separación (12) que define un canal (22) de elemento penetrante en un primer lado del cuerpo permeable de separación y un canal (16) de elemento retenido en un segundo lado del cuerpo permeable de separación;
- un tubo (18) de elemento penetrante que se extiende a lo largo de un eje entre los extremos primero y segundo del elemento de separación en comunicación de fluidos con el canal de elemento penetrante;
- tapas primera y segunda (34) de extremo soldadas por disolvente o por rotación a los extremos primero y segundo del tubo de elemento penetrante y que tienen el cuerpo permeable entre ellas, teniendo cada tapa un cubo interno (36), un cubo externo (48) y nervios (42) que se extienden desde el cubo interno al cubo externo; y
- superficies de obturación (84, 86) conectadas al tubo de elemento penetrante adaptadas para comprimir axialmente un miembro de obturación entre la superficie de obturación de un elemento de separación y la superficie de obturación del otro elemento de separación, y
- al menos un miembro de obturación (90),
- en el que cada tapa tiene una estructura de bloqueo (52) y la estructura de bloqueo de una tapa de extremo está adaptada para acoplarse de forma liberable con la estructura de bloqueo de la otra tapa de extremo para comprimir por tanto axialmente el miembro de obturación entre las superficies de obturación respectivas para formar una obturación apropiada, los elementos de separación están situados extremo con extremo, el miembro de obturación está situado entre las superficies de obturación de extremos adyacente de los elementos de separación, y las estructuras de bloqueo respectivas de las tapas de extremo de los extremos adyacentes de los elementos de separación están acopladas, comprimiendo por tanto axialmente el miembro de obturación entre las superficies de obturación respectivas para formar una obturación apropiada.
12. El par de elementos de separación acordes
con la reivindicación 11, en el que la superficie de obturación
comprende las superficies de extremo primera y segunda de tubo de
elemento penetrante.
13. El par de elementos de separación de la
reivindicación 11 ó 12, en el que el retén define un conducto
encerrado que tiene un diámetro interno igual o mayor que el
diámetro interno del tubo de elemento penetrante.
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