FI127605B - Käänteisosmoosilaitteen rejektiventtiili - Google Patents

Käänteisosmoosilaitteen rejektiventtiili Download PDF

Info

Publication number
FI127605B
FI127605B FI20175650A FI20175650A FI127605B FI 127605 B FI127605 B FI 127605B FI 20175650 A FI20175650 A FI 20175650A FI 20175650 A FI20175650 A FI 20175650A FI 127605 B FI127605 B FI 127605B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
flow
cone
valve
pressure
channel
Prior art date
Application number
FI20175650A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20175650A1 (fi
Inventor
Heikki Pohjola
Original Assignee
Solar Water Solutions Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to FI20175650A priority Critical patent/FI127605B/fi
Application filed by Solar Water Solutions Oy filed Critical Solar Water Solutions Oy
Priority to PCT/FI2018/050438 priority patent/WO2019008223A1/en
Priority to AU2018296695A priority patent/AU2018296695A1/en
Priority to US16/623,597 priority patent/US11524908B2/en
Priority to KR1020197037655A priority patent/KR20200031568A/ko
Priority to EP18828097.8A priority patent/EP3648872A4/en
Priority to CN201880040910.9A priority patent/CN110799258A/zh
Priority to SG11201912478RA priority patent/SG11201912478RA/en
Priority to JP2019569734A priority patent/JP2020525264A/ja
Priority to PE2019002603A priority patent/PE20200437A1/es
Priority to MX2019015574A priority patent/MX2019015574A/es
Priority to CA3068119A priority patent/CA3068119A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FI127605B publication Critical patent/FI127605B/fi
Publication of FI20175650A1 publication Critical patent/FI20175650A1/fi
Priority to PH12019502884A priority patent/PH12019502884A1/en
Priority to CL2019003753A priority patent/CL2019003753A1/es
Priority to IL271699A priority patent/IL271699A/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/08—Apparatus therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/10—Accessories; Auxiliary operations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/36—Valve members
    • F16K1/38—Valve members of conical shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
    • F16K15/02—Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/06—Check valves with guided rigid valve members with guided stems
    • F16K15/063—Check valves with guided rigid valve members with guided stems the valve being loaded by a spring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/025—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side and remaining open after return of the normal pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/06—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with special arrangements for adjusting the opening pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/20—Excess-flow valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • F16K31/1221—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston one side of the piston being spring-loaded
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K47/00—Means in valves for absorbing fluid energy
    • F16K47/04—Means in valves for absorbing fluid energy for decreasing pressure or noise level, the throttle being incorporated in the closure member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K47/00—Means in valves for absorbing fluid energy
    • F16K47/08—Means in valves for absorbing fluid energy for decreasing pressure or noise level and having a throttling member separate from the closure member, e.g. screens, slots, labyrinths
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/024—Controlling the inlet pressure, e.g. back-pressure regulator
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/04—Control of fluid pressure without auxiliary power
    • G05D16/10—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger
    • G05D16/103—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger the sensing element placed between the inlet and outlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/18—Specific valves
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002—Construction details of the apparatus
    • C02F2201/005—Valves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Safety Valves (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Check Valves (AREA)

Abstract

Käänteisosmoosilaitteen rejektiventtiili, joka soveltuu erityisesti murtoveden käänteisosmoosilaitteisiin jotka edellyttävät pientä, alle 15bar järjestelmäpainetta. Venttiili pitää systeemipaineen olennaisen vakiona etukäteen määritetyllä rejektivolyymin alueella. Tulovirtauskanavan (13) suuruutta säätää jousitoiminen kartio (4) joka ei koskaan kokonaan sulje kanavaa (13), joka muodostaa vakiokuristuksen siihen asti kunnes tulovirtauksen paine on noussut noin kolmeen neljäsosaan jousen (6) avulla järjestetystä rejektivirtauksen maksimivolyymilla vallitsevasta paineesta. Tämä toiminta on järjestetty rakenteellisesti siten, että kartion (4) varteen (7) on kiinteästi tuettu poikittainen, rungon (1) sisäseinämää sivuava levy (5), joka puristusjousen (6) painamana tukeutuu rungon (1) päätyyn liitetyn elementin (13) päätyyn jolloin kartio on alimassa asemassaan. Levyssä (5) on virtauksen salliva kanava (2). Virtauksen paine kohdistuu kaikissa tilanteissa lähes koko kartioneulan (4,5,7) pintaan ja kartio (4) liikkuessaan säätää virtauskanavaa dynaamisesti siten, että paine käänteisosmoosimoduulissa pysyy olennaisen vakiona.

Description

Rejektventil fören omvänd osmos- anordning, vilken rejektventil är särskilt lämplig för omvänd osmos- anordningar för brackvatten, som kräver ett litet, under 15 bars systemtryck. Ventilen halier systemtrycket väsentligen konstant pä omrädet av en pä förhand definierad rejektvolym. Storleken av inströmningskanalanen (13) justeras av en med fjäder fungerande kon (4) som aldrig stänger kanalen (13) helt, som bildar en konstant strypning tills det att inströmningens tryck har stigit tili ungefärtre fjärdedelar avtrycket som räder pä det med hjälp av fjädern (6) anordnade rejektströmningens maximivolym. Denna funktion har anordnats strukturellt sä att man i konens (4) skaft (7) har fast stött en tvärställd skiva (5) som tangerar stommens (1) inre vägg, vilken skiva tryckt av tillhällarfjädern (6) stödjer sig mot ett i stommens (1) ände anslutet elements (1) ände varvid konen befinnersig i dess lägsta position. Skivan (5) uppvisar en kanal (2) som tilläterströmningen. Strömningens tryck riktarsig i alla situationertill nästan hela kartioneulan (4,5,7) yta och konen (4) vid sin rörelse justerar strömningskanalen dynamiskt sä att trycket i omvända osmos- modulen hälls väsentligen konstant.
KÄÄNTEISOSMOOSILAITTEEN REJEKTIVENTTIILI
20175650 prh 07-05- 2018
Käänteisosmoosilaitteen rejektiventtiili, joka kuristaa rejektivirtauksen ja ylläpitää systeemi paineen ennalta säädetyllä tasolla ja olennaisen vakiona.
On tunnettua että käänteisosmoosimoduulista rejektinä poistuvan virtauksen kuristuksella voidaan säätää moduulissa vallitsevaa painetta silloin kun samanaikaisesti korkeapainepumpulla syötetään moduuliin vettä. Moduulilla tarkoitetaan tavanomaista, standardoitua putkimaista paineastiaa sekä sen sisällä sijaitsevaa käänteisosmoosimembraania. Suolaisen veden virtauksen kulkiessa moduulin läpi membraani erottaa siitä makeaa vettä. Jäljelle jäävää konsentraattia, josta makea vesi on erotettu, sanotaan rejektiksi.
Julkaisut WO 2010098621 A2, US 4174731 A, US 3365061 ja EP 0995482 A2 edustavat yleistä tekniikan tasoa.
Käänteisosmoosiyksikössä voi olla useita moduuleja kytkettynä sarjaan ja/tai rinnan, mutta systeemin rejekti poistuu yhden kanavan kautta, jolloin tämän rejektiventtiili n aikaansaamalla kuristuksella voidaan määrätä järjestelmän paine ja tämän seurauksena myös syöttöpumpun vastapaine.
Käänteisosmoosijärjestelmässä membraanityyppi määrittää syöttövirta uksen volyymin raja-arvot. Rejektin virta usvolyymi on aina pienempi kuin syöttövirta uksen volyymi. Näiden suhde riippuu syöttövirta uksen volyymista, moduulien määrästä, syöttöveden suolaisuudesta, systeemi paineesta ja lämpötilasta. Mitä suurempi on veteen liuenneiden kiintoaineiden, lähinnä suolojen pitoisuus (TDS = total dissolved solids), niin sitä suurempi on veden osmoottinen paine. Jotta membraani erottaa suolaisesta vedestä makeaa vettä, on moduulissa vallitsevan paineen oltava suurempi kuin moduulin läpi virtaavan konsentraatin osmoottinen paine.
Membraanin erottamaa makeaa vettä sanotaan sen tuotoksi.
Jos rejektipuolella käytetään vakiokuristusta, kuten virtauksen kuristavaa reikää, niin systeemipaine muuttuu jos moduulien määrää muutetaan, mutta syöttövirta uksen volyymi pysyy ennallaan. Samoin käy jos veden suolaisuus muuttuu. Tämä johtuu siitä, että näissä tilanteissa membraanien tuotto ja vastaavasti rejektin volyymi muuttuu.
Vakiokuritus sopii ainoastaan tilanteeseen jossa syöttövirta uksen volyymi on vakio ja jossa membraanien tuotto pysyy vakiona. Ongelmaksi vakiokuristuksessa
20175650 prh 07-05- 2018 muodostuu myös se, että membraanin tuotto muuttuu veden lämpötilan vaihdellessa ja tuotto myös heikkenee membraanin ikääntyessä, jolloin vastaavasti rejektin volyymi suhteessa syöttövirtaukseen suurenee.
Pienissä käänteisosmoosilaitteissa, jotka on tarkoitettu vähäsuolaiselle murtovedelle (engl. brackish water) ja joiden tuotto on muutama kymmen litraa tunnissa, käytetään rejektivirtausta kuristavana venttiilinä yleensä manuaalisesti säädettävää neulaventtiiliä joka säädetään halutulle kuristustasolle kun systeemi on käynnistetty. Käytännön ongelma on, että membraanin tuotto alkaa tasaantua vasta kun systeemiä on jonkin aikaa käytetty. Kuristusventtiiliin saattaa myös kertyä io suolakivettymää joka muuttaa sen virtauspoikkipintaa.
Käytännössä manuaalinen kuristusventtiili edellyttää alituista käänteisosmoosin systeemi paineen tarkkailua ja paineen säätöä.
Keksinnön mukainen rejektiventtiili ratkaisee edellä mainitun ongelman. Se soveltuu erityisen hyvin vähäsuolaiselle vedelle (TDS < 10.000 mg/litra) ja alle 15bar systeemipaineille. Venttiili toimii automaattisesti ja dynaamisesti pitäen systeemi paineen halutulla, ennalta määrätyllä tasolla etukäteen määritetyllä rejektivirtauksen volyymialueella. Tästä ominaisuudesta johtuen venttiili mahdollistaa sen, että käänteisosmoosiyksikön korkeapainepumpun sähkömoottoria voidaan käyttää invertterin kautta myös aurinko- tai tuulienergialla, ilman akkuja, jolloin syöttöpumpun kierrosluku ja vastaavasti syöttövirta uksen volyymi vaihtelee saadun energian mukaisesti, minkä seurauksena systeemin aikayksikössä tuottaman makean veden ja rejektin volyymit vastaavasti vaihtelevat.
Rakenteellisesti kaikki jousitoimiset venttiilit, kuten paineenalennusventtiili, varaventtiili, ohivirtausventtiili ja takaiskuventtiili muistuttavat toisiaan, mutta niiden toimintaperiaatteet ja käyttö ovat erilaiset. Läheisimmin keksinnön mukainen venttiili muistuttaa tavanomaista takaiskuventtiiliä (engl. check valve) Fig.l ja ohivirtausventtiiliä (engl. by-pass valve) Fig.2. TakaiskuventtiiIissä on putkimaisen rungon sisällä virtauksen katkaiseva seinämä ja siinä pyöreä virtausreikä jonka sulkee kartiomainen elementti. Runkoon toisesta päästään tuettu puristusjousi painaa kartiota reiän kehään vasten. Jousi pitää kartion paikallaan kunnes tulovirtauksen paineen kartioon kohdistama voima kasvaa yhtä suureksi kuin kartiota paikallaan pitävä jousivoima (engl. cracking force). Takaiskuventtiilille on ominaista, että kanava aukeaa hypähdyksenomaisesti. Tämä johtuu siitä, että kartion pinta johon virtauksen paine kohdistuu venttiilin ollessa suljettu, kasvaa
20175650 prh 07-05- 2018 välittömästi kanavan avauduttua, koska paineellinen virtaus sivuaa nyt koko kartiota. Sen jälkeen kartioon kohdistuva painevoima laskee. Takaiskuventtiilin toiminnan kannalta on oleellista, että tulovirtauksen volyymi on riittävän suuri, koska venttilin avauduttua virtauksen paine kartion ympärillä nopeasti laskee ja jousivoima painaa kartion takaisinpäin, mikä taas johtaa paineen kasvuun. Kun tulovirtauksen volyymi on pieni, kartio alkaa hakata reikään. Takaiskuventtiilin kartion kärkikulman on oltava suuri, mieluusti tylppä, jotta venttiilin ollessa suljettuna kartio ei jousen painamana jää jumiin virtau saukkoon. Taka isku venttiili soveltuu erittäin huonosti paineen säätöön ja sen tarkoituksena on vastustaa tulovirtausta mahdollisimman vähän sekä sulkea kanava kun virtaus kääntyy takaisinpäin.
Ohivirtausventtiili puolestaan avautuu silloin, kun paine tulopuolella kasvaa yli sille säädetyn rajan. Ohivirtaus hukkaa painepumpun energiaa.
Kuten takaiskuventtiilille, niin myös keksinnön mukaiselle rejektiventtiilille on ominaista rungon suora, putkimainen rakenne, jonka toisesta päädystä johdetaan virtaus sisään ja toisesta päädystä ulos ja rungon sisällä on kartio jolla puristusjousen avulla vaikutetaan virtauskanavan poikkipintaan. Runko liitetään virtauksen tulo- ja poistoputkiin kierreliitoksilla. Muutoin se poikkeaa edellä mainituista venttiileistä olennaisesti käyttötarkoitukseltaan, rakenteeltaan ja toimintaperiaatteeltaan. Virtauskanavan läpivirtauksen suuruus saadaan likimäärin kaavasta Q = CD A (2g H)1/2, missä Q [m3/s]; CD kanavan muodosta riippuva vakio; A [m2]; g on 9.81 m/s2 ja H on painekorkeus metreissä, jolloin lObar vastaa 100m. Laadut laskelmissa on tosin muutettava cm3 ja mm2 tasolle. Kaavasta ilmenee, että vakiokuristuksella, kun virtausvolyymi nousee esimerkiksi neljäkymmentä prosenttia, niin paine nousee sata prosenttia. Toisaalta vastaavasti jos kanavan poikkipinta suurenisi neljäkymmentä prosenttia, niin paine pysyisi vakiona. Kartion ja reiän muodostama rengasmainen virtauspoikkipinta kasvattaa prosentuaalisesti virtauspoikkipintaa sitä vähemmän suhteessa kartion nousuun, mitä korkeammalle kartio on alkutilanteesta noussut.
Fig.l ja Fig.2 kuvaavat tunnettua tekniikan tasoa.
Fig.l on keksintöä rakenteeltaan lähinnä muistuttava tavanomainen takaiskuventtiili.
20175650 prh 07-05- 2018
Fig.2
Fig.3- Fig.5
Fig.3
Fig.4
Fig.5 on keksintöä lähinnä muistuttava ohivirtausventtiili.
kuvaavat keksinnön mukaisen venttiilin rakennetta ja toimintaperiaatetta.
on venttiilin poikkileikkaus aksiaalisessa suunnassa ja se kuvaa venttiilin perusrakennetta.
kuvaa kuinka venttiili on kytketty toimintaympäristöönsä, kuvaa venttiiliä sen säätäessä dynaamisesti virtausta.
Seuraavassa keksintöä ja rejektiventtiilin rakennetta selostetaan havainnollisesti, viittaamalla oheisiin kuvioihin Fig.3 - Fig.5.
Kuviossa Fig.3 on rejektiventtiilin poikkileikkaus aksiaalisessa suunnassa. Rungon 1 sisällä on vapaasti liikkuva kartioneula 4, 5, 7, jonka varteen 7 on kiinteästi tuettu levymäinen elementti 5 (seuraavassa rajoitinlevy), joka läheisesti sivuaa rungon 1 sisäseinämää. Rajoitinlevyn 5 kartion 4 puoleisella reunalla on rengasmainen prikka 9 tai vastaava korotus. Ohjainlevy 8 on irrallinen ja sivuaa kehältään läheisesti rungon 1 sisäseinämää. Siinä on keskellä reikä jonka kehä sivuaa läheisesti kartion 4 vartta 7 ja siinä on vastaavanlainen prikka 10. Nämä prikat 9,10 muodostavat kiinteän osan levyjä 5 ja 8. Varren 7 ympärillä rajoitinlevyn 5 ja ohjainlevyn 8 välissä on puristusjousi 6. Levyt 5,8 ohjaavat kartion liikettä aksiaalisessa suunnassa. Tämä on venttiilin perusrakenne.
Kuviossa Fig.4 venttiilin runko 1 on päädyistään kierteellä liitetty standardi putkiliittimiin 11,12. Näissä liittimissä on poikkipinnaltaan standardoidut kanavat 13, 14 joita on valittavana erisuuruisia. Venttiilin runko 1 ja kartio 4 mitoitetaan valittuihin liittimiin sopivaksi. Kun liittimet 11,12 asennetaan paikalleen runoon 1, niin jousi 6 puristuu levyjen 5,8 väliin, jolloin levyt 5,8 tukeutuvat jousen 6 painamana liittimien 11,12 päätyyn. Samalla kartio 4 sulkee liittimen 11 virtauskanavan 13 etukäteen määrätyssä määrin, rajoitinlevyn 5 estäessä kartiota 4 menemästä syvemmälle kanavaan 13. Tässä tilanteessa kartio 4 on alimmassa asennossaan, mutta ei sulje kanavaa 13 täysin, vaan sallii aina läpivirtauksen määrättyyn virtausvolyymiin asti. Seuraavassa, kun puhutaan kartion 4 olevan alimmassa asennossaan, tarkoitetaan juuri mainittua tilannetta, mikä on myös venttiilin vakiokuristustilanne. Rajoitinlevyn 5 jalaksen 9 korkeudella ja kartiokulman suuruudella voidaan määrätä tulovirtauskanavan virtauksen salliva
20175650 prh 07-05- 2018 minimipoikkipinta. Rajoitinlevyyn 5 on järjestetty yksi tai useampi virtauksen salliva kanava 2, jonka poikkipinta on olennaisesti kartion 4 säätämän kanavan maksimaalista virtauspoikkipintaa suurempi. Ohjainlevyssä 8 on vastaava kanava 2.
Se seikka, että rejektiventtiili sallii aina läpivirtauksen, on myös käänteisosmoosijärjestelmän kannalta edullinen, koska korkeapainepumpun käynnistyessä paine systeemissä nousee hitaammin, mikä on membraaneille edullista, eikä myöskään niin sanottua vesi-iskua pääse tapahtumaan. Moduuleihin ei systeemin pysähtyessä myöskään jää painetta, mikä seikka vähentää moduulien pinnalle tapahtuvan suolakertymän (engl. scaling) mahdollisuutta.
Läpivirtauksen volyymin aiheuttama paine, juuri ennen kun kartio 4 alkaa avata virtauskanavaa suuremmaksi, on edullisessa tapauksessa 75% +/-20% systeemin rejektivirtauksen maksimipaineesta. Maksimipaine puolestaan saavutetaan rejektin maksimivolyymilla, eli silloin kun syöttövirtauksen volyymi on maksimissaan. Syöttövirtauksen maksimivolyymi puolestaan on syöttöpumpulle ominainen suure.
Rejektin maksimivolyymi riippuu syöttövirtauksen volyymin lisäksi systeemipaineesta, lämpötilasta, membraanityypistä ja veden suolaisuudesta. Kartion 4 ja kanavan 13 muodostaman virtauskanavan poikkipinta rejektin maksimivolyymille voidaan määrittää kartion 4 ja jousen 6 avulla siten, että tulovirtauksen paine on mitoitusolosuhteissa olennaisesti halutun systeemipaineen suuruinen. Koska venttiili sallii aina virtauksen, niin se pinta-ala johon tulovirtauksen paine koko kartioneulassa 4,5,7 kohdistuu, ei olennaisesti muutu joten kartion 4 liike virtausvolyymin kasvaessa on suhteellisen pieni ja hyvin tasainen ja kartioneula 4, 5, 7 ei hakkaa edestakaisin pienilläkään virtausvolyymeilla.
Kuvio Fig.5 kuvaa venttiiliä sen säätäessä dynaamisesti virtausta.
Kun pumpun syöttövirtaus kasvaa riittävästi, niin kartio 4 alkaa liikkua ja jousi 6 alkaa puristua jousivoiman vastaavasti kasvaessa. Kartio 4 nousee maksimiinsa kun tulovirtaus on maksimissaan. Tällöin käänteisosmoosimoduulissa on tavoiteltu toiminnallinen paine.
Venttiilin jousivoiman suuruus määrätään siten, että käänteisosmoosijärjestelmässä syöttöpumpun tuottamalla maksimivirtauksella ja sen seurauksena maksimaalisella rejektivirtauksella, jolloin jousi 6 on maksimaalisesti puristunut, rengasmaisen virtauskanavan suuruus on sellainen, että kuristus aiheuttaa virtauksen syöttöpuolelle halutun suuruisen paineen. Tämän kanavan suuruus voidaan laskea matemaattisesti likimäärin, mutta käytännössä vain kokeellisen testauksen tuloksena saadaan juuri halutun suuruinen jousivoima suhteessa rejektivirtauksen volyymiin. Kokeellisesti voidaan määrätä myös se rejektivirtauksen volyymialue, millä yksi ja sama venttiili antaa tavoitellun systeemi paineen riittävällä tarkkuudella. Venttiilin erityinen rakenne mahdollistaa myös sen, että kartion 4 kärjen kulma voi olla terävä, jolloin kartion 4 virtausta dynaamisesti säätävä ominaisuus on hyvä sen liikkuessa virtausaukossa. Kartion 4 liike on vähäinen sen noustessa alimmasta asemastaan maksimiinsa, minkä seurauksena jousivoiman muutos on vähäinen ja paine systeemissä pysyy olennaisen vakiona.

Claims (2)

  1. Patenttivaatimukset
    20175650 prh 07-05- 2018
    1. Käänteisosmoosilaitteen rejektiventtiili, joka kuristaa rejektivirtauksen ja ylläpitää systeemi paineen ennalta säädetyllä tasolla ja olennaisen vakiona, johon venttiiliin
    5 kuuluu suora putkimainen runko (1) jonka toisesta päädystä johdetaan virtaus sisään ja toisesta päädystä ulos ja rungon (1) sisällä on kartiomainen elementti (4) (seuraavassa kartio), jolla vaikutetaan virtauksen tulokanavan (13) poikkipinta-alaan kartion (4) varren (7) ympärillä olevan jännitteellisen puristusjousen (6) avulla, jousen (7) ollessa kartion (4) vastaisesta päädystään tuettu välillisesti runkoon (1) tunnettu io siitä, että kartio (4) ei koskaan täysin sulje virtauksen tulokanavaa (13), joka on rungon (1) ensimmäiseen päätyyn kierteellä liitetyn ensimmäisen elementin (11) keskireikä ja tämä on järjestetty siten, että kartion (4) varteen (7) on kiinteästi tuettu rajoitinlevy (5) joka tukeutuu ensimmäisen elementin (11) päätyyn puristusjousen (6) painamana ja rajoitinlevy (5) estää kartiota (4) menemästä syvemmälle kanavaan (13)
    15 ja rajoitinlevyyn (5) on järjestetty virtauskanava (2) joka sallii myös tässä tilanteessa virtauksen ja on poikkipinnaltaan suurempi kuin kartion (4) säätämä kanava maksimissaan ja jousivoima on säädetty siten, että rejektivirtauksella on vakiokuristus siihen asti kunnes virtauksen paine saavuttaa 75% +/-20% jousen (6) avulla määritetystä systeemin maksimipaineesta jolloin kartio (4) alkaa liikkua ja säätää
    20 dynaamisesti kanavan virtauspoikkipintaa virtauksen volyymin muutoksen mukaisesti.
  2. 2. Kohdan 1 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että kartion (4) vartta (7) ohjaa rungon (1) sisäseinää läheisesti sivuava ohjainlevy (8) jonka keskellä olevan, kartioneulan vartta (7) läheisesti sivuavan reiän läpi varsi (7) pääsee vapaasti liikkumaan, ohjainlevyn (8)
    25 tukeutuessa jousen (6) painamana rungon (1) toiseen päätyyn kierteellä liitettyyn toiseen elementtiin (12) ja ohjainlevyyn (8) on järjestetty virtauskanava (5).
FI20175650A 2017-07-05 2017-07-05 Käänteisosmoosilaitteen rejektiventtiili FI127605B (fi)

Priority Applications (15)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20175650A FI127605B (fi) 2017-07-05 2017-07-05 Käänteisosmoosilaitteen rejektiventtiili
MX2019015574A MX2019015574A (es) 2017-07-05 2018-06-12 Valvula de rechazo de un dispositivo de osmosis inversa.
US16/623,597 US11524908B2 (en) 2017-07-05 2018-06-12 Reject valve of reverse osmosis device
KR1020197037655A KR20200031568A (ko) 2017-07-05 2018-06-12 역삼투압 장치의 배출 밸브
EP18828097.8A EP3648872A4 (en) 2017-07-05 2018-06-12 REJECT SLIDER FOR REVERSE OSMOSIS DEVICE
CN201880040910.9A CN110799258A (zh) 2017-07-05 2018-06-12 反渗透装置的排出阀
PCT/FI2018/050438 WO2019008223A1 (en) 2017-07-05 2018-06-12 REVERSE OSMOSIS DEVICE RELEASE VALVE
JP2019569734A JP2020525264A (ja) 2017-07-05 2018-06-12 逆浸透装置のリジェクト弁
PE2019002603A PE20200437A1 (es) 2017-07-05 2018-06-12 Valvula de rechazo de un dispositivo de osmosis inversa
AU2018296695A AU2018296695A1 (en) 2017-07-05 2018-06-12 Reject valve of reverse osmosis device
CA3068119A CA3068119A1 (en) 2017-07-05 2018-06-12 Reject valve of reverse osmosis device
SG11201912478RA SG11201912478RA (en) 2017-07-05 2018-06-12 Reject valve of reverse osmosis device
PH12019502884A PH12019502884A1 (en) 2017-07-05 2019-12-19 Reject valve of reverse osmosis device
CL2019003753A CL2019003753A1 (es) 2017-07-05 2019-12-19 Válvula de rechazo del dispositivo de ósmosis inversa.
IL271699A IL271699A (en) 2017-07-05 2019-12-24 Valve for a reverse osmosis device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20175650A FI127605B (fi) 2017-07-05 2017-07-05 Käänteisosmoosilaitteen rejektiventtiili

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI127605B true FI127605B (fi) 2018-10-15
FI20175650A1 FI20175650A1 (fi) 2018-10-15

Family

ID=63787507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20175650A FI127605B (fi) 2017-07-05 2017-07-05 Käänteisosmoosilaitteen rejektiventtiili

Country Status (15)

Country Link
US (1) US11524908B2 (fi)
EP (1) EP3648872A4 (fi)
JP (1) JP2020525264A (fi)
KR (1) KR20200031568A (fi)
CN (1) CN110799258A (fi)
AU (1) AU2018296695A1 (fi)
CA (1) CA3068119A1 (fi)
CL (1) CL2019003753A1 (fi)
FI (1) FI127605B (fi)
IL (1) IL271699A (fi)
MX (1) MX2019015574A (fi)
PE (1) PE20200437A1 (fi)
PH (1) PH12019502884A1 (fi)
SG (1) SG11201912478RA (fi)
WO (1) WO2019008223A1 (fi)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3062191B1 (fr) * 2017-01-25 2020-11-13 Saipem Sa Soupape de pression differentielle pour conduite sous-marine de transport de fluides et piece de jonction a bride de limitation de propagation d'ecrasement comprenant une telle soupape
JP7031060B2 (ja) * 2019-03-28 2022-03-07 三菱電機株式会社 逆止弁および空気調和装置、ならびに逆止弁の製造方法
KR102382684B1 (ko) * 2020-06-18 2022-04-14 한국전력공사 가스 차단 장치
FI129890B (fi) * 2021-04-13 2022-10-31 Solar Water Solutions Oy Nestevirtauksen kuristusventtiili
CN113251230A (zh) * 2021-05-26 2021-08-13 扬中市众成管路配件有限公司 一种可用于高压管路的防爆型三通结构
CN113443683B (zh) * 2021-06-28 2023-09-26 同济大学 一种用于高盐废水的交变式叠联处理系统
CN115468034B (zh) * 2022-09-24 2023-10-13 江苏丰禾机械制造股份有限公司 一种锥形阀防震软硬唇型密封管道的调节方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1767538A (en) * 1928-06-11 1930-06-24 Nat Supply Co Back-pressure valve for drill pipes
US2638582A (en) * 1950-05-10 1953-05-12 Mccord Corp Indicating check valve
US2750958A (en) * 1953-04-27 1956-06-19 Baker Oil Tools Inc Drill pipe float valve
FR86078E (fr) * 1964-05-13 1965-12-03 Source Perrier Robinet à soupape perfectionné pour le remplissage de bouteilles avec des boissons et plus spécialement avec des boissons gazeuses à forte teneur en pulpe
US3365061A (en) * 1965-10-04 1968-01-23 Gulf General Atomic Inc Portable reverse osmosis apparatus
US4174731A (en) * 1977-11-21 1979-11-20 The Hansen Manufacturing Company Excess flow limiting valve
FR2559872B1 (fr) * 1984-02-17 1990-08-17 Bucchi Domenico Soupape unidirectionnelle de retenue de fluides
US4595497A (en) * 1984-07-23 1986-06-17 Burrows Bruce D Purified water reverse osmosis reservoir
JPH0442631Y2 (fi) * 1987-02-06 1992-10-08
JPH04137794U (ja) * 1991-06-14 1992-12-22 株式会社共立 造水装置
US5425397A (en) * 1994-06-02 1995-06-20 Mackal; Glenn H. In line oral inflation valve
JP4363703B2 (ja) * 1998-10-20 2009-11-11 日東電工株式会社 造水方法
JP4123350B2 (ja) * 2002-06-28 2008-07-23 株式会社ニフコ 逆流防止バルブ
CN102333980B (zh) * 2009-02-26 2014-06-18 熊津豪威株式会社 用于调节水量的阀
US9644356B1 (en) * 2012-01-06 2017-05-09 Joelex, Inc. Apparatuses for managing fluids through a pipe
JP6204738B2 (ja) * 2013-07-23 2017-09-27 Ｋｙｂ株式会社 制御バルブ

Also Published As

Publication number Publication date
US11524908B2 (en) 2022-12-13
SG11201912478RA (en) 2020-01-30
CA3068119A1 (en) 2019-01-10
AU2018296695A1 (en) 2020-01-16
WO2019008223A1 (en) 2019-01-10
PH12019502884A1 (en) 2020-12-07
FI20175650A1 (fi) 2018-10-15
EP3648872A4 (en) 2021-04-07
US20210139349A1 (en) 2021-05-13
CN110799258A (zh) 2020-02-14
CL2019003753A1 (es) 2020-11-06
MX2019015574A (es) 2020-07-20
EP3648872A1 (en) 2020-05-13
JP2020525264A (ja) 2020-08-27
PE20200437A1 (es) 2020-02-28
KR20200031568A (ko) 2020-03-24
IL271699A (en) 2020-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI127605B (fi) Käänteisosmoosilaitteen rejektiventtiili
EP1577267B1 (en) Method and apparatus to flush a reverse osmosis system
EP2234701B1 (en) Batch-operated reverse osmosis system
CN102515311B (zh) 水净化系统和方法以及用于该系统的切向过滤装置
US9616388B2 (en) Reverse osmosis system with an automated modulated bypass
EP3135366A1 (en) Reverse osmosis membrane filter having fluid channel formed on side surface thereof
CN103816807A (zh) 一种无废水ro净水器
CN105377405B (zh) 具有反冲洗功能的使用终端过滤系统
EP2045494A3 (en) Electronic bypass system for a fluid treatment system
CN103328077A (zh) 反渗透处理装置
CN102179097B (zh) 过滤器脉冲式反冲洗装置
RU2671323C1 (ru) Система очистки жидкости
JP6010466B2 (ja) 海水淡水化システムおよびエネルギー回収装置
US7419587B2 (en) Water purification device
CN107198903B (zh) 获知净水装置的主过滤模块状态的方法以及净水装置
US10471390B1 (en) Pump-assisted water filtration system
JP6033118B2 (ja) 逆浸透膜装置
FI128363B (fi) Käänteisosmoosijärjestelmän rejektiventtiili
CN209835852U (zh) 水处理系统及净水设备
KR20190078762A (ko) 정수기
RU72013U1 (ru) Клапан обратный
CN206692453U (zh) 一种组合式二级反渗透造水机
RU104997U1 (ru) Дроссельное устройство
CN201587876U (zh) 一种防止水泵频繁起停的反渗透纯水机
CN2922442Y (zh) 抗堵滴灌带

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 127605

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B