FI128363B - Käänteisosmoosijärjestelmän rejektiventtiili - Google Patents

Käänteisosmoosijärjestelmän rejektiventtiili Download PDF

Info

Publication number
FI128363B
FI128363B FI20195229A FI20195229A FI128363B FI 128363 B FI128363 B FI 128363B FI 20195229 A FI20195229 A FI 20195229A FI 20195229 A FI20195229 A FI 20195229A FI 128363 B FI128363 B FI 128363B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
cone
flow
valve
pressure
channel
Prior art date
Application number
FI20195229A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20195229A1 (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
Application filed by Solar Water Solutions Oy filed Critical Solar Water Solutions Oy
Priority to FI20195229A priority Critical patent/FI128363B/fi
Priority to PCT/FI2020/050102 priority patent/WO2020193844A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FI128363B publication Critical patent/FI128363B/fi
Publication of FI20195229A1 publication Critical patent/FI20195229A1/fi

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
    • 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
    • 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
    • B01D61/08—Apparatus therefor
    • 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
    • F16K15/025—Check valves with guided rigid valve members the valve being loaded by a spring
    • F16K15/026—Check valves with guided rigid valve members the valve being loaded by a spring the valve member being a movable body around which the medium flows when the valve is open
    • 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
    • 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
    • F16K21/00—Fluid-delivery valves, e.g. self-closing valves
    • F16K21/02—Fluid-delivery valves, e.g. self-closing valves providing a continuous small flow

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Safety Valves (AREA)

Abstract

Käänteisosmoosijärjestelmän rejektiventtiili, joka kuristaa rejektivirtauksen ja ylläpitää järjestelmän paineen ennalta määrätyllä tasolla siihen pumpatun virtauksen volyymista riippumatta. Rejektiventtiiliin rungossa (1) on sylinterimäinen virtauskanava (2). Kartiomainen elementti (5) sulkee ja avaa virtauskanavan (2). Venttiilin ollessa suljettu kartio (5) tukeutuu vaipastaan virtauskanavan (2) ulosvirtauspäätyyn (3). Rungon (1) ja kartion (5) varteen (4) tuetun tukilevyn (9) välissä on esijännitetty puristusjousi (6). Kun venttiiliin tulevan virtauksen paine kohdistaa kartioneulaan (5,4) voiman, joka ylittää jousen (6) siihen kohdistaman vastakkaissuuntaisen voiman, niin kartioneula (5,4) alkaa liikkua virtauksen suuntaan, avaten venttiilin virtauskanavan (2). Virtauskanavan (2) ulosvirtauspäätyyn (3) on tehty uramaiset pienet kanavat, jotka sallivat aina virtauksen, muodostaen vakioreiän. Virtauskanavan (2) halkaisija on vähintään 2.2 x varren (4) halkaisija ja kartion (5) kylkikulma on 13–20 astetta.

Description

Käänteisosmoosijärjestelmän rejektiventtiili
Käänteisosmoosijärjestelmän rejektiventtiili, joka ylläpitää järjestelmän paineen ennalta määrätyllä tasolla rejektivirtauksen volyymin vaihtelusta riippumatta.
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. Jäljellejäävää konsentraattia, josta makea vesi on erotettu, sanotaan rejektiksi.
Käänteisosmoosijärjestelmässä membraanien lukumäärä ja tyyppi määrittää syöttövirtauksen volyymin raja-arvot.
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 vähintään yhtä suuri kuin moduulin läpi virtaavan konsentraatin osmoottinen paine. Membraanin erottamaa makeaa vettä sanotaan sen tuotoksi. Tuoton ja rejektin volyymien summa on sama kuin syöttövirta uksen volyymi.
Jos rejektipuolella käytetään vakiokuristusta, kuten virtauksen kuristavaa reikää, niin ongelmaksi muodostuu se, että paine järjestelmässä muuttuu, kun veden suolaisuus muuttuu. Myös käsiteltävän veden lämpötila vaikuttaa merkittävästi membraanien tuottoon, jolloin vastaavasti rejektin volyymi muuttuu. Ongelmaksi vakiokuristuksessa muodostuu myös se, että membraanien tuotto heikkenee niiden ikääntyessä, jolloin rejektin volyymi suhteessa syöttövirta uksen volyymiin suurenee. Vakiokuritus sopii ainoastaan tilanteeseen, jossa syöttövirta uksen volyymi on vakio ja jossa membraanien tuotto pysyy vakiona.
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 järjestelmän painepumppu on käynnistetty. Käytännön ongelma näissä laitteissa on, että membraanin tuotto alkaa tasaantua vasta kun systeemiä on jonkin aikaa käytetty. Kuristusventtiiliin saattaa myös kertyä suolakivettymää, joka muuttaa sen virtauspoikkipintaa.
Erityisesti jos käänteisosmoosijärjestelmää halutaan käyttää aurinkopaneeleista saatavalla energialla, ilman välissä olevia akkuja, niin rejektiventtiilin manuaalinen säätötarve olisi jatkuvaa. Tämä johtuu siitä, että aurinkopaneeleista saatava teho muuttuu auringon säteilyn intensiteetin kW/m2 (engl. irradiance) vaihdellessa. Tällöin myös järjestelmän invertteriohjatun syöttöpumpun kierrosluku vaihtelee ja sen seurauksena järjestelmän syöttövolyymi ja rejektivolyymi vaihtelevat.
Keksinnön mukainen rejektiventtiili ratkaisee käänteisosmoosijärjestelmän rejektiventtiilin säätöön liittyvän ongelman. Se ylläpitää järjestelmässä vakiopaineen rejektin virtausvolyymin vaihtelusta huolimatta. Venttiili on jousitoiminen.
Rakenteellisesti kaikki tunnetut jousitoimiset venttiilit, kuten takaiskuventtiili, paineena lennusventtiili, varoventtiili ja ohivirtausventtiili muistuttavat toisiaan, mutta niiden toimintaperiaate ja käyttötarkoitus on erilainen.
Keksinnön mukainen venttiili muistuttaa rakenteeltaan läheisesti takaiskuventtiiliä (engl. checkvalve), mutta ei kuitenkaan ole toiminnaltaan eikä käyttötarkoitukseltaan takaiskuventtiili, ei paineenalennusventtiili (engl. pressure relief valve), eikä myöskään muu edellä mainituista venttiileistä. Se on venttiili, jonka virtauspoikkipinta säätyy dynaamisesti tulovirtauksen volyymin vaihtelun mukaisesti. Tätä eivät muut edellä mainitut venttiilit tee.
Julkaisussa JP 3079258U on kuvattu takaiskuventtiili, joka rakenteeltaan läheisesti muistuttaa keksinnön mukaista venttiiliä. Siinä jousi puristaa venttiilin sulkevaa kartiota kartiomaisen istukan (engl. valve seat) seinämää vasten. Kartio on syvällä istukassa ja kartion ympärille on asennettu tiivisterengas. Venttiilin käyttötarkoitus on se, että suljettuna ollessaan se ei päästä yhtään virtausta tulovirtaukselle vastakkaisesta suunnasta. Koska kartio on pääosin istukassa, niin tulovirtauksen venttiiliä avaamaan pyrkivä paine kohdistuu lähinnä sen varren päätyyn ja hyvin vähän itse kartioon. Kun tulovirtauksen paineen kartioon ja sen varteen kohdistama voima kasvaa suuremmaksi kuin jousen kartioon kohdistama vastakkainen voima (engl. cracking force), niin kartio nousee hypähdyksenomaisesti avaten kanavan. Tällöin virtauksen paine kartion ja sen kartiomaisen istukan välissä putoaa välittömästi lähes nollaan. Tämä johtuu siitä, että virtauksen nopeus kasvaa toisiaan lähellä olevien seinämien välissä suureksi. Fig.5 ja Fig.6 valaisevat asiaa. Fig.5 kuvaa virtauksen paineen ja nopeuden muutosta kuristusreiän läpi (engl. choke). Julkaisun tyyppisessä venttiilissä tulovirtauksen paine kohdistuu hyvin vähän itse kartioon Fig.6, joten venttiilin avauduttua jousivoima vetää kartion takaisin istukkaan. Jotta näin ei tapahtuisi on tulovirtauksen volyymin oltava riittävän suuri ja jousivoiman pieni, muuten kartio alkaa hakata istukkaan. Mitä suurempi kartioon kohdistuva jousivoima on, sitä pahempi tämä hakkaamisilmiö on. Jousen onkin tarkoitus olla mahdollisimman löysä ja ainoastaan palauttaa kartio istukkaan virtauksen loputtua. Käytännössä tällainen takaiskuventtiili on aina maksimaalisesti avoin tai sitten kokonaan suljettu. Kyseisen takaiskuventtiilin rakenne ei sovellu tulovirtauksen paineen vakiona pitämiseen virtauksen volyymin vaihdellessa.
Julkaisussa WO2014168768 on kuvattu venttiili, joka rakenteeltaan muistuttaa keksinnön mukaista venttiiliä. Se on tarkoitettu meren syvyydessä korkeapaineisessa ympäristössä tapahtuvaan järjestelmän sisäisen kaasunpaineen äkilliseen pudottamiseen (pressure relief) paineen järjestelmässä jostain syystä noustessa. Sitä ei ole tarkoitettu nestevirtaukselle eikä tulovirtauksen paineen ylläpitoon. Nestevirtauksessa sitä koskisivat samat ongelmat kuin edellä mainitussa julkaisussa kuvattua takaiskuventtiiliä.
Keksinnön mukainen venttiilin toimintaperiaate on se, että sen virtauskanavan suuruus säätyy automaattisesti tulovirtauksen volyymin mukaisesti, eli volyymin kasvaessa kanavan virtauspoikkipinta suurenee ja volyymin vähetessä se vastaavasti pienenee. Tällä tavoin venttiili pitää järjestelmän tulovirtauksen puoleisen paineen ennalta määrätyllä tasolla etukäteen määritetyllä tulovirtauksen volyymialueella.
Edellä mainitusta ominaisuudesta johtuen venttiili mahdollistaa sen, että käänteisosmoosiyksikön korkeapainepumpun sähkömoottoria voidaan käyttää suoraan aurinkopaneeleista saatavalla sähköllä invertterin kautta, jolloin moottorin kierrosluku ja vastaavasti syöttövirtauksen volyymi vaihtelee aurinkopaneeleista saadun energian mukaisesti. Moottorin kierrosluvun vaihtelun seurauksena käänteisosmoosijärjestelmän aikayksikössä tuottaman makean veden ja vastaavasti rejektin volyymi vaihtelee.
Seuraavassa kuvataan keksinnön mukaisen venttiilin rakennetta ja toimintaa yksityiskohtaisemmin viittaamalla kuvioihin 1-7.
Kuvio 1 kuvaa tunnettua tekniikan tasoa olevaa takaiskuventtiiliä, jossa venttii- 1 ikartio tukeutuu kartiomaiseen istukkaan.
Kuvio 2 kuvaa keksinnön mukaisen venttiilin rakennetta.
Kuvio 3 kuvaa keksinnön mukaisen venttiilin kartion ohi kulkevaa virtausta venttiilin ollessa suljettuna.
Kuvio 4 kuvaa keksinnön mukaisen venttiilin kartiota sen ollessa avoinna ääriasennossaan rejektivirtauksen maksimivolyymilla.
Kuvio 5 kuvaa graafisesti virtauksen paineen ja nopeuden muutosta virtauksen kulkiessa kuristusreiän läpi.
Kuvio 6 kuvaa graafisesti virtauksen paineen ja nopeuden muutosta virtauksen kulkiessa kuviossa 1 kuvatun takaiskuventtii li n läpi.
Kuvio 7 kuvaa graafisesti virtauksen paineen ja nopeuden muutosta virtauksen kulkiessa keksinnön mukaisen venttiilin läpi.
Kuviossa 2 on keksinnön mukaisen rejektiventtiilin poikkileikkaus. Venttiilin perusrakenne on aksiaalisesti liitetty rejektivirtauksen tuloputkeen 11. Putken 11 pituus on sellainen, että ventti il ikanavan 2 sulkevan kartion 5 varsi 4 ja putken 11 seinämää läheisesti sivuava tukilevy 9 pääsevät vapaasti liikkumaan putken 11 sisällä. Runkoon 1 tuetun vartta 4 ohjaavan liukuelimen 7 sekä tukilevyn 9 väliin on tuettu jännitteellinen puristusjousi 6 jonka aiheuttama voima, venttiilin ollessa suljettu, puristaa kartion 5 virtauskanavan 2 ulosvirtauksen puoleiseen päätyä 3 vasten. Puristusjousi 6 on varren 4 ympärillä ja jousen 6 uikohalkaisija on valittu niin että se läheisesti sivuaa putken 11 seinämää, jolloin jousi 6 ei pääse putkessa vääntyilemään.
Liukuelimessä 7 on virtauksen sallivat kanavat 8 ja myös tukilevy 9 sallii läpivirtauksen.
Kanavan 2 ulosvirtauspäätyyn 3 tukeutuessaan kartio 5 ei koskaan täysin sulje ulosvirtauskanavaa 2 vaan sallii aina osittaisen läpivirtauksen, mikä on järjestetty ulosvirtauskanavan 2 ulosvirtauspäädyn 3 kehälle tehtyjen virtausurien 10 avulla, jotka kartion 5 ollessa tukeutuneena ulosvirtauspäädyn 3 kehälle vastaavat vakioreikää, jonka kautta juuri ennen kuin kartion 5 liike alkaa avata ulosvirtauskanavaa 2, eli silloin kun tavoiteltu järjestelmäpaine on saavutettu, pääsee rejektiventtiiIin läpi virtaus, joka on volyymiltaan 20^0 % rejektivirtauksen maksimivolyymista. Fig.3. Voidaan ajatella, että kanavan 2 vieressä olisi erillinen vakioreikä, mutta paitsi että se olisi työstöteknisesti hankala toteuttaa, niin suolainen rejektikonsentraatti tukkisi sen nopeasti huonon huuhtelun takia. Etenkin aurinkoenergialla toimivissa laitteistoissa, jotka seisovat yöaikaan, reikään kehittyisi suolakertymää. Kartion 5 virtausta säätävän toiminnan kannalta on myös edullista, että tuIovirtauksen koko volyymi kulkee sen ympärillä.
Sylinterimäinen tulovirtauskanava 2 ja kartion 5 varsi 4 on mitoitettu siten, että kanava 2 on halkaisijaltaan vähintään 2.2 kertainen varren 4 halkaisijaan nähden, jolloin kartio 5 on kaikissa virtaustilanteissa niin syvällä sylinterimäisessä kanavassa 2, että tulopuolen virtauksen paine kohdistaa kartioon 5 venttiilin paineensäätötoiminnan kannalta riittävän voiman myös silloin, kun venttiili on avautunut mutta virtauksen volyymi on vielä alle 45 % maksimivirtausvolyymista. Fig.3, Fig.4 ja Fig.7.
Kun järjestelmän pumpun aikaansaama virtausvolyymi kasvaa 20-40 prosenttiin maksimivolyymistaan, edullisessa tapauksessa 25-35 prosenttiin, kasvaa virtauksen tulopuolen paine ennalta määrättyyn järjestelmäpaineeseen, mikä tarkoittaa sitä, että myös rejektivirtaus kasvaa 20^t0 prosenttiin maksimivolyymistaan. Tämä tarkoittaa myös sitä, että juuri ennen kuin kartio 5 alkaa liikkua, niin kanavan 10 kautta virtaa 20-40 % rejektin maksimivolyymista.
Kartion 5 edullinen geometrinen kylkikulma on 13-20 astetta, edullisessa tapauksessa 14-18 astetta. Silloin kartio 5 ei siihen kohdistuvan jousivoiman johdosta pääse jumittumaan virtauskanavan päätyyn 3 siihen tukeutuessaan ja koska d/D < 4.5 niin kartio 5 on venttiilin toiminnan kannalta kaikissa virtaustilanteissa riittävän
20195229 prh 17-01- 2020 syvällä virtauskanavassa 2. Olennaista venttiilin rakenteelle on, että kartio 5 tukeutuu sylinterimäisen kanavan 2 päätyyn. Venttiili, jossa on kartiomainen istukka ei toimi keksinnön mukaisessa käyttötarkoituksessa, minkä graafinen kuvio 6 selkeästi osoittaa.
Kun kartio 5 avaa venttiilin, niin kanavan 2 päädyn virtauspoikkipinta kasvaa ja jousi alkaa puristua. Mitä pitempää jousta 6 käytetään, sitä vähäisempi on sen puristumisen aiheuttama voiman muutos. Jotta jousi 6 säätää kartion 5 liikettä virtauksen volyymin muutoksen mukaisesti, on jousen 6 syytä olla suora ja riittävän pitkä puris10 tusjousi. Koska venttiili muodostaa esiasennetun kokonaisuuden kuvio 2, niin sen runkoon 1 voidaan liittää kierreliitoksella minkä mittainen putki 11 hyvänsä.
Suoritusesimerkissä kanavan 2 halkaisija D on 20 mm ja kartion 5 kylkikulma 17 astetta ja puristusjousen 6 vapaa pituus on 200 mm. Selvyyden vuoksi tässä esimer15 kissä ei huomioida kanavan 10 poikkipintaa.
Jousi on esijännitetty 170 mm mittaiseksi. Tämä tarkoittaa sitä, että kun kartio 5 on liikkunut 1 mm matkan avaten kanavaa 2 niin rengasmaisen virtauspoikkipinnan ala on kasvanut nollasta arvoon 19 mm2 ja jousen 6 kartioon 5 kohdistama voima on 20 kasvanut 0.6 %. Kun virtauksen volyymi on kasvanut niin paljon, että kartio 5 on liikkunut 5 mm kanavaa 2 avaten, niin rengasmainen virtauspoikkipinta on kasvanut arvoon 87 mm2. Tämä tarkoittaa virtauspoikkipinnan 460 % kasvua edelliseen asentoon nähden, mikä tarkoittaa myös virtausvolyymin vastaavaa kasvua. Jousen kartioon kohdistama voima sen sijaan on kasvanut ainoastaan 2.4 %. On todettava, että 25 87 mm2virtauskanava vastaa halkaisijaltaan 10.5 mm putkea. Tämä suoritusesimerkki todistaa, että jousen 6 kartioon 5 kohdistama voima pysyy olennaisen vakiona rejektin virtausvolyymin kasvaessa.
Jousen 6 jousivoima on määrätty siten, että rejektiventtiilin tulopuolen virtauksen 30 paineen noustessa 95 +/- 5 prosenttiin etukäteen määrätystä järjestelmäpaineesta kartio 5 alkaa liikkua avaten ulosvirtauskanavaa 2.
Kartion varsi 4 läpäisee aksiaalisesti venttiilin virtauskanavan 2. Varren 4 halkaisija on d ja kanavan 2 halkaisija D. Olennaista venttiilille on, että d/D < 0.45 sillä
20195229 prh 17-01- 2020 muutoin venttiili ei säädä hyvin virtausta, koska se kartion 5 pinta-ala johon tulovirtauksen paine kohdistuu, olisi liian pieni Fig.3, Fig.4 ja Fig.7.
Venttiilin ollessa avoin virtauksen paine muuttuu ulosvirtauskanavan 2 päädyn 3 kohdalla pääosin nopeudeksi Fig.7. Virtauksen nopeus vl kanavan 2 päädyn koh5 dalla saadaan yhtälöstä v = Co(2gH)1/2. Tässä painekorkeus H vastaa paine-eroa Δρ = (pl - p2) ulosvirtauskanavan päädyn eri puolilla.
Venttiilin poikkileikkaukseltaan pyöreän virtauskanavan 2 läpivirtauksen suuruus saadaan likimäärin kaavasta Q = CD-A (2g H)1/2, missä Q [m3/s]; Cd kanavan muo10 dosta riippuva vakio; A [m2] on kanavan poikkipinta; g on 9.81 m/s2 ja H on painekorkeus metreissä. Laadut laskelmissa on tosin muutettava cm3 ja mm2tasolle. Kaavasta ilmenee, että vakiokuristuksella, kun virtausvolyymi nousee esimerkiksi neljäkymmentä prosenttia, niin tulopaine nousee sata prosenttia. Toisaalta jos virtauksen volyymi kasvaa neljäkymmentä prosenttia ja myös virtauskanavan poikkipinta suure15 nee neljäkymmentä prosenttia, niin tulovirtauksen paine pysyy vakiona. Keksinnön mukainen venttiili säätää virtauspoikkipintaa virtausvolyymin mukaisesti juuri siten, että paine pysyy vakiona.
Venttiilin vakioreikäominaisuuden seurauksena käänteisosmoosijärjestelmän paine, sen korkeapainepumpun käynnistyessä ja kierrosluvun noustessa, ei nouse äkillisesti, koska myös kanavan 10 kautta tapahtuva läpivirtauksen volyymi järjestelmän paineen noustessa kasvaa. Toisaalta järjestelmän ollessa pysähtyneenä moduuleihin ei jää painetta, mikä edesauttaa paineen vähittäistä nousua, kun järjestelmä uudelleen käynnistetään. Jos moduuleihin jäisi korkea paine, kun järjestelmä pysähtyy, niin tämä aiheuttaisi myös kalvojen tukkeutumista suoloilla koska huuhtelua ei silloin ole. Jatkuvasta virtauksesta kanavan 10 kautta on myös se erityinen etu, että kartio 5 ei avaa kanavaa 2 hypähdyksenomaisesti kun järjestelmäpaine saavutetaan, vaan virtausvolyymin kasvun mukaisesti tasaisella liikkeellä. Näin ollen kanavasta 10 on paljon etua.
Rejektiventtiili, jonka ulosvirtauskanava 2, kartio 5 ja varsi 4 ovat mitoitetut toisiinsa nähden niin, että venttiilin ollessa auki, tulovirtauksen kartioon 5 ja sen varteen 4 kohdistama voima pysyy aina yhtä suurena kuin jousen 6 kartioon 5 kohdistama vastakkaissuuntainen voima, minkä seurauksena kartio 5 säätää dynaamisesti ulosvirtauskanavan 2 ulosvirtauspäädyn 3 poikkipintaa virtausvolyymin vaihtelun mukaisesti ja paine järjestelmässä pysyy ennalta määrätyllä tasolla.

Claims (5)

Patenttivaatimukset
1. Käänteisosmoosijärjestelmän rejektiventtiili, joka ylläpitää järjestelmän paineen ennalta määrätyllä tasolla rejektivirtauksen volyymin vaihtelusta riippumatta, johon rejektiventtiiliin kuuluu runko (1), rungossa (1) oleva sylinterimäinen ulosvirtauskanava (2), ulosvirtauskanavan (2) sulkeva kartio (5) johon on aksiaalisesti tuettu pitkänomainen varsi (4), joka yhdessä kartion (5) kanssa muodostaa kartioneulan (5, 4), ja varteen (4) kartion (5) vastaiseen päätyyn on tuettu tukilevy (9) ja rungon (1) ja tukilevyn (9) väliin on tuettu jännitteelUnen puristusjousi (6) joka kohdistaa kartioneulaan (5, 4) voiman, joka venttiilin ollessa suljettu puristaa kartion (5) vasten ulosvirtauskanavan (2) ulosvirtauspäätyä (3) ja kun venttiiliin tulevan tul ovitta uksen paine kohdistaa kartioneulaan (5,4) voiman, joka ylittää jousen (6) siihen kohdistaman vastakkaissuuntaisen voiman, niin kartion (5) liike alkaa avata ulosvirtauskanavaa (2) tunnettu siitä, että kanavan (2) ulosvirtauspäätyyn (3) tukeutuessaan kartio (5) ei koskaan täysin sulje ulosvirtauskanavaa (2) vaan sallii aina osittaisen läpivirtauksen, mikä on järjestetty ulosvirtauskanavan (2) ulosvirtauspäädyn (3) kehälle tehtyjen virtausurien (10) avulla, jotka kartion (5) ollessa tukeutuneena ulosvirtauspäädyn (3) kehälle vastaavat vakioreikää, jonka kautta juuri ennen kuin kartion (5) liike alkaa avata ulosvirtauskanavaa (2), eli silloin kun tavoiteltu järjestelmäpaine on saavutettu, pääsee rejektiventtiUin läpi virtaus, joka on volyymiltaan 20-40 % rejektivirtauksen maksimivolyymista.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rejektiventtiili, tunnettu siitä, että jousen (6) jousivoima on määrätty siten, että rejektiventti il in tulopuolen virtauksen paineen noustessa 95 +/- 5 prosenttiin etukäteen määrätystä järjestelmäpaineesta kartio (5) alkaa liikkua avaten ulosvirtauskanavaa (2).
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen rejektiventtiili, tunnettu siitä, että kartion (5) kylkikulma on suuruudeltaan 13-20 astetta.
4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen rejektiventtiili, tunnettu siitä, että sylinterimäinen ulosvirtauskanava (2) ja kartion (5) varsi (4) on mitoitettu siten, että ulosvirtauskanavan (2) halkaisija on vähintään 2.2 x varren (4) halkaisija, jolloin kartio (5) on kaikissa virtaustilanteissa niin syvällä sylinterimäisessä ulosvirtauskanavassa (2), että tulopuolen virtauksen paine kohdistaa kartioon (5) venttiilin paineensäätötoiminnan kannalta riittävän voiman myös silloin, kun venttiili on avautunut, mutta virtauksen volyymi on vielä alle 45 % maksimivirtausvolyymista.
5. Yhden tai useamman patenttivaatimuksen 1-4 mukainen rejektiventtiili, tun-
5 nettu siitä, että ulosvirtauskanava (2), kartio (5) ja varsi (4) ovat mitoitetut toisiinsa nähden niin, että venttiilin ollessa auki, tulovirtauksen kartioon (5) ja sen varteen (4) kohdistama voima pysyy aina yhtä suurena kuin jousen (6) kartioon (5) kohdistama vastakkaissuuntainen voima, minkä seurauksena kartio (5) säätää dynaamisesti ulosvirtauskanavan (2) ulosvirtauspäädyn (3) poikkipintaa virtausvolyy10 min vaihtelun mukaisesti ja paine järjestelmässä pysyy ennalta määrätyllä tasolla.
FI20195229A 2019-03-26 2019-03-26 Käänteisosmoosijärjestelmän rejektiventtiili FI128363B (fi)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20195229A FI128363B (fi) 2019-03-26 2019-03-26 Käänteisosmoosijärjestelmän rejektiventtiili
PCT/FI2020/050102 WO2020193844A1 (en) 2019-03-26 2020-02-18 Reject valve of reverse osmosis system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20195229A FI128363B (fi) 2019-03-26 2019-03-26 Käänteisosmoosijärjestelmän rejektiventtiili

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI128363B true FI128363B (fi) 2020-04-15
FI20195229A1 FI20195229A1 (fi) 2020-04-15

Family

ID=70166945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20195229A FI128363B (fi) 2019-03-26 2019-03-26 Käänteisosmoosijärjestelmän rejektiventtiili

Country Status (2)

Country Link
FI (1) FI128363B (fi)
WO (1) WO2020193844A1 (fi)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI129890B (fi) * 2021-04-13 2022-10-31 Solar Water Solutions Oy Nestevirtauksen kuristusventtiili

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3079258U (ja) * 2001-01-29 2001-08-10 株式会社リガルジョイント 逆止弁
US7444990B1 (en) * 2007-12-12 2008-11-04 Robert Bosch Gmbh Fuel line check valve
CN106164552B (zh) * 2014-04-17 2018-10-26 株式会社鹭宫制作所 节流装置以及具备该节流装置的冷冻循环系统

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020193844A1 (en) 2020-10-01
FI20195229A1 (fi) 2020-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200031568A (ko) 역삼투압 장치의 배출 밸브
US20080105617A1 (en) Two pass reverse osmosis system
KR20140092836A (ko) 해수 담수화 플랜트용 부피 측정 압력 교환기와 담수화 플랜트
FI128363B (fi) Käänteisosmoosijärjestelmän rejektiventtiili
US20190300394A1 (en) Desalination system
CN105736733A (zh) 一种调节球阀
JP6584420B2 (ja) システム内の流体流圧を事前設定された略一定レベルで維持する方法および装置
RU2282064C2 (ru) Струйный аппарат
FI129890B (fi) Nestevirtauksen kuristusventtiili
US20120186683A1 (en) Adjustable fluid pressure amplifier
JP5648179B2 (ja) 流量調節弁装置
JP2003067057A (ja) 減圧送水装置
US88620A (en) Improvement in steam-pumps
RU2307385C2 (ru) Устройство регулирования давления и расхода рабочей среды
RU2581195C1 (ru) Устройство для регулирования уровня грунтовых вод
JP6970781B2 (ja) エネルギー回収装置
KR102640724B1 (ko) 선박에서 전력을 생산하는 장치
EP4348383A1 (en) Pressure stabilising valve especially for reverse osmosis filtration plants
RU2011095C1 (ru) Устройство для регулирования потока жидкой и газообразной сред
RU1814857C (ru) Водовыпуск
SU1363158A1 (ru) Регул тор давлени
KR200395576Y1 (ko) 수압 조절 장치를 구비한 이온수 생성기용 급수 밸브
CN110425318A (zh) 一种水用减压阀
JPS62202208A (ja) 水圧制御バルブ
GB115725A (en) Improvements in or relating to Float-valves for Boiler-feed Apparatus.

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 128363

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B