KR900003517B1 - Axial multiport rotary valve - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도는 미합중국 특허 제 4,402,832 호(게르호울드) 공정의 단일단계와 각각 연관되는 두개의 다른 유체유동 배열과 함께 6개의 분리영역을 도해형태로 도시한 도식도.1 is a schematic representation of six separation zones with two different fluid flow arrangements associated with a single step of a United States Patent No. 4,402,832 (Gerhold) process, respectively.
제 2 도는 제 1 도 공정에 의하여 요구되는 바와같이 그 사용에 의하여 상호 연결된 밸브 및 도관의 도식도.2 is a schematic of valves and conduits interconnected by their use as required by the FIG. 1 process.
제 3 도는 제 1 도 공정에 따라 타이 파이프 및 라벨과 함께 축방향 다중포오트 회전밸브를 도시한 것으로서 편의상 도면의 몇몇 부분이 생략되어 있는 개략도.3 is a schematic illustration of an axial multiport rotary valve with tie pipes and labels in accordance with the FIG. 1 process, with some parts of the figure omitted for convenience.
제 4 도는 고정자 단부요소의 일부, 회전자 단부요소의 일부 및 시일링 종동자를 포함하여 제 3 도 밸브의 좌단부의 부분단면도.4 is a partial cross-sectional view of the left end of the FIG. 3 valve including part of the stator end element, part of the rotor end element and the sealing follower.
제 5 도는 0-링이 생략된 회전 시일링의 도면.5 is a view of a rotating seal ring with the zero ring omitted.
제 6 도는 회전자 및 고정자 단부 요소의 중앙요소부분을 포함하는 제 3 도 밸브의 부분 단면도.6 is a partial cross-sectional view of the third degree valve including a central element portion of the rotor and stator end elements.
제 7 도는 고정자 단부요소 및 중앙시일요소와 함께 고정자 중앙요소를 도시하는 도면.7 shows the stator center element with the stator end element and the center seal element.
제 8 도는 제 3 도 밸브에 사용된 중앙요소의 화살표 35를 따라 취한 단면도.8 is a cross-sectional view taken along
제 9 도는 제 10 도에서 화살표 9를 따라 취한 중앙시일요소의 단면도.9 is a cross-sectional view of the central seal element taken along arrow 9 in FIG.
제 10 도는 제 9 도 중앙시일요소의 평면도.10 is a plan view of the central seal element of FIG.
제 11 도는 층과 축방향 다중포오트 회전밸브를 연결하는 도관과 공정에 유입 및 유출되는 유체류를 위한 도관과 함께 다수의 층을 포함하는 용기를 도시하는 브라우톤 공정(미합중국 특허 제2,985,589호)의 도해도.FIG. 11 is a Blauton process (US Pat. No. 2,985,589) showing a vessel comprising a plurality of layers with a conduit connecting the bed and the axial multiport rotary valve and a conduit for fluid flow in and out of the process. Even if.
제 12 도는 제 11 도 공정에 따라 라벨되며 제 11 도와 동일한 방법으로 도관배열을 도시한 축방향 다중포오트 회전밸브의 도면.FIG. 12 is an illustration of an axial multiport rotary valve, labeled according to the FIG. 11 process and showing the conduit arrangement in the same manner as FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 고정자 중앙요소 12,13 : 고정자 단부요소11:
17,18 : 회전자 단부요소 19,21 : 샤프트17,18: rotor end element 19,21: shaft
37,38,166,167 : 채널 39 : 단부 시일링37,38,166,167 Channel 39 End sealing
40 : 회전 시일링 43 : 고정 시일링40: rotating seal ring 43: fixed sealing ring
53 : 시일 경계영역 55 : 시일링 면53: seal boundary area 55: sealing surface
F : 공급류 D : 방출류F: feed flow D: discharge flow
E : 추출류 R : 추출 찌꺼기류E: extracts R: extractables
본 발명은 여러위치들 사이에서 다수의 유체류를 이동시키기 위한 장치에 관한 것으로, 특히, 소정의 주기적인 순서를 따라 다수 도관을 동시 상호연결시킬 수 있는 단일체의 축방향 다중포오트 회전밸브에 관한것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a device for moving a plurality of fluid flows between different locations, and more particularly, to a monolithic axial multiport rotary valve capable of simultaneously interconnecting multiple conduits in a predetermined periodic order. will be.
미합중국 특허 제3,040,777호(카아슨 등) 및 제 13,422,848호(리이브만 등)에는 본원에 명세될 미합중국 특허 제2,985,589호(브라우톤 등)의 공정 및 다른 유사한 공정을 수행하는데에 사용되는 다중포오트 회전 원반 밸브가 설명되어 있다. 그러나, 하기에 기재될 미합중국 특허 제4,402,832호에 기술된 것과 같은 공정의 수행에 있어서는 이들 인용예의 밸브는 사용될 수 없다. 카아슨 및 리이브만의 밸브와 유사한 용도를 갖는 밸브가 미합중국 특허 제3,192,954(게르호울드 등)에 기재되며, 이러한 밸브는 제 8 도에 예시된 바와같이 주변 고정자내에 원통형 회전자를 사용한다.US Pat. Nos. 3,040,777 (Carson et al.) And 13,422,848 (Leaveman et al.) Include multiports used to perform the processes of US Pat. No. 2,985,589 (Browton, et al.) And other similar processes. Rotary disk valves are described. However, the valves of these cited examples cannot be used in the performance of a process as described in US Pat. No. 4,402,832, which will be described below. Valves having applications similar to Carson and Ribman's valves are described in US Pat. No. 3,192,954 (Geherford et al.), Which uses a cylindrical rotor in the peripheral stator as illustrated in FIG.
본 발명은 소정의 주기에 따라 여러위치 사이에서 다수의 여러 유체류를 이동시키는데 유용한, 축방향 다중포오트 밸브이다. 상기 유체류는 상기 밸브에 의하여 연결되는 도관들에 수용된다. 임의의 한 도관은 임의의 한 사이클 단계에서 즉, 밸브인덱스 위치에서 단지 하나의 다른 도관과 연결된다. 상호 연결될 도관들은 각각 원통형인 세개의 요소로 구성되는 중공의 고정자 조립체에 연결된다.The present invention is an axial multiport valve, useful for moving a number of different fluid streams between different locations along a predetermined period. The fluid flow is received in the conduits connected by the valve. Any one conduit is connected with only one other conduit at any one cycle step, ie at the valve index position. The conduits to be interconnected are connected to a hollow stator assembly consisting of three elements each cylindrical.
고정자 조립체의 내측에 위치되는 회전몸체, 다시말해 회전자 조립체내에는 유체류 채널이 있다. 상기 회전자 조립체는 사이클 단계에 따라 여러가지 위치를 취하여 각 사이클 단계마다 다른 방법으로 상기 밸브로 들어가고 나오는 유체를 분배한다. 상기 회전자 및 고정자 조립체 사이의 공간에는 누출방지 및 흐름통로를 한정하기 위한 시일링 수단이 들어있다.There is a rotating body located inside the stator assembly, ie a fluid flow channel in the rotor assembly. The rotor assembly takes various positions depending on the cycle stage and distributes the fluid entering and exiting the valve in different ways for each cycle stage. The space between the rotor and the stator assembly contains sealing means for preventing leakage and for defining a flow passage.
유체류를 하나의 시간 주기동안 어느 한 위치로 이어서 다른 시간 주기에 대해서는 다른 위치로 순환시키는 방식으로 여러 위치에 대해 순환시켜줄 필요성이 있는 경우가 많다. 소정의 사이클 즉 주기적인 순서로 단일 유체를 여러위치로 단일 순환시키는 비교적 간단한 문제는 다중회전 플러그 밸브와 같은 하나이상의 밸브로 쉽게 해결할 수 있다. 그러나, 하나이상의 유체를 여러 목적지로 동시에 순환시킬 필요성이 있는 경우에 있어서, 전술한 카아슨 특허(미합중국 특허 제3,040,777호)에 기재된 바와같이, 다수의 개별적 밸브보다는 단일 장치를 사용하는 것이 매우 바람직하다. 축방향 다중포오트 회전밸브가 이와같은 기구이다.There is often a need to circulate fluids over multiple locations in such a way that the fluid flow is circulated to one location for one time period and then to another location for another time period. The relatively simple problem of circulating a single fluid into multiple locations in a predetermined cycle, ie in a periodic order, can be easily solved with more than one valve, such as a multiturn plug valve. However, where there is a need to circulate one or more fluids simultaneously to multiple destinations, it is highly desirable to use a single device rather than a plurality of individual valves, as described in the Carson patent (US Pat. No. 3,040,777). . An axial multiport rotary valve is such a mechanism.
따라서, 본 발명의 목적은 소정의 사이클에 따라 다수의 도관들을 동시에 상호 연결시킬 수 있으며, 임의의 도관은 밸브인덱스 위치에서 단지 하나의 다른 도관과 연결되도록된 단일체 기계밸브를 마련하는 것이 본 발명의 목적이다. 본 발명의 다른 목적은 종래기술의 밸브보다 크기가 적고, 적은 유지조건을 갖는 밸브를 제공하는 것이다. 본 발명의 광의의 실시예는 (a) 중공형 내부를 가지며, 각각 원통형 외부형상을 갖는, 중앙요소, 제 1 단부요소, 및 제 2 단부 요소를 포함하는 고정자 조립체 : (b) 각각원통형인, 중앙요소, 제 1 단부 요소 및 제 2 단부 요소를 포함하며, 상기 회전자 제 1 단부 요소와 상기 고정자 제 1 단부 요소사이에 제 1 환상공간이 형성되고, 상기 회전자 제 2 단부요소와 상기 고정자 제 2 단부요소 사이에 제 2 환상공간이 형성되고, 상기 회전자 중앙요소와 상기 고정자 중앙요소 사이에 중앙환상공간이 형성되도록 상기 고정자 조립체의 내부 중공형 내부에 거의다 위치되며, 소정의 사이클에 따라 다양한 밸브인덱스 위치로 회전자 및 고정자 조립체의 종축인 회전축 주위를 회전하며, 상기 유체통로 사이에 유체를 전달하기 위하여 상기 환상공간내에 형성된 유체통로 사이를 연통하는 다수의 내부채널을 갖는 회전자 조립체 ; (c) 상기 고정자 조립체에 위치되어 상기 고정자 조립체 내의 상기 환상공간과 도관 사이에 유체 진행로를 제공하도록 상기 도관들을 상기 밸브에 연결시키는 다수의 노즐 : (d) 외부 누출의 방지, 상기 유체통로의 한정 및 밸브를 통해 흐르는 유체의 혼합방지를 위하여 다른 쌍의 노즐이 상기 소정의 사이클에 따라 각 밸브인텍스 위치에서 연통하도록 되며 노즐에 의해 공급된 유체가, 밸브를 통해 유출되도록 다른 노즐로 유입되기 전에 상기 환상공간 유체통로, 회전자 조립체 통로 및 또다른 상기 환상공간 유체통로를 통해 순서대로 유통되도록된 상기 환상공간내의 시일링 수단을 포함하는 밸브이다.It is therefore an object of the present invention to provide a monolithic mechanical valve which is capable of interconnecting multiple conduits simultaneously according to a given cycle, and wherein any conduit is connected to only one other conduit at the valve index position. Purpose. Another object of the present invention is to provide a valve which is smaller in size than the valve of the prior art and has a low holding condition. A broad embodiment of the invention comprises: (a) a stator assembly comprising a central element, a first end element, and a second end element, each having a hollow interior, each having a cylindrical outer shape: (b) each cylindrical; A central annulus, a first end element and a second end element, wherein a first annular space is formed between the rotor first end element and the stator first end element, the rotor second end element and the stator A second annular space is formed between the second end elements, and is located almost inside the internal hollow of the stator assembly such that a central annular space is formed between the rotor center element and the stator center element, and according to a predetermined cycle. A fluid cylinder formed within the annular space for transferring fluid between the fluid passages, rotating around the longitudinal axis of the rotor and stator assembly in various valve index positions. A rotor assembly having a plurality of internal channels for communication between; (c) a plurality of nozzles located in the stator assembly that connect the conduits to the valve to provide a fluid path between the annular space and the conduit in the stator assembly: (d) prevention of external leakage, of the fluid passage In order to limit and prevent mixing of the fluid flowing through the valve, another pair of nozzles is allowed to communicate at each valve index position according to the predetermined cycle, and the fluid supplied by the nozzle is introduced into the other nozzles so as to flow out through the valve. And a sealing means in the annular space adapted to flow in sequence through the annular space fluid passage, the rotor assembly passage and another annular space fluid passage.
본 발명 특정 실시예의 특징은 본원에서 타이 파이프(tie pipe)로 언급되는 유체 유동통로와 중앙 고정자 요소 통로이다. 이들 유체 유동통로는 축방향 다중포오트 회전밸브의 가요성을 증진시켜서 다수 도관의 연결을 필요로 하는 여러 공정 배열에 적합하게 한다. 타이 파이트는 회전자 및 고정자 단부요소사이에 형성된 환상공간 사이에 연통된다. 중앙고정자 요소통로는 유체가 고정자 중앙요소에 부착된 노즐을 통해 밸브로 유입되어 고정자 중앙요소에 부착된 또 다른 한 노즐을 통해 유출되도록 함으로서 밸브의 단부 요소를 바이패스하도록 한다.Features of certain embodiments of the present invention are a fluid flow passage and a central stator element passage, referred to herein as a tie pipe. These fluid flow passages enhance the flexibility of the axial multiport rotary valves, making them suitable for many process arrangements that require the connection of multiple conduits. Tie fights communicate between annular spaces formed between the rotor and stator end elements. The stator element passages allow fluid to flow into the valve through a nozzle attached to the stator central element and out through another nozzle attached to the stator central element to bypass the end element of the valve.
흡수체 유도층 시뮬레이션을 사용하여 선택흡수를 통해 여러가지 물질을 분리하는 것은 축방향 다중포오트 회전밸브를 사용하는 공정의 한 본보기이다. 한 시뮬레이션 유동 흡수성은 전술한 미합중국 특허 제2,985,589호(브라우톤 등)에 기재되어 있다. 제 11 도는 상기 특허의 공정 및 장치를 도시한다. 상기의 공정으로 실시하는데 있어서 공급류를 일련의 층들에 먼저 제1층 그 다음에 제2층등의 방법으로 그 수가 대개12 내지 24사이인 여러층들에 차례로 연결시켜줄 필요가 있다. 상기와 같은 층들은 시뮬레이션된 이동을 갖는 단일의 큰 층의 부분들로 고려될 수 있다. 상기 공급류의 목적지가 변경될 때마다, 역시 상기 공급류와 같이 상기 층으로 유입되거나 혹은 층으로 부터 유출되는 적어도 다른 세 유체류의 목적지 또는 근원지 또한 변경될 필요가 있다. 상기 시뮬레이션 유동층에는 상기 층을 일련의 고정층으로 분할하고, 유입및 유출지점을 경유하여 층을 이동시키는 대신, 상기 유체류를 유입 및 유출하는 지점들을 일련의 고정층등을 넘어 이동시키는 것으로 간략하게 설명될 수 있다. 브라우톤 공정에 사용된 회전밸브는 별도 두개군의 도관을 동시 상호 연결하는 것이다.Separation of various materials by selective absorption using absorber induced bed simulation is an example of a process using axial multiport rotary valves. One simulated flow absorbency is described in the above-mentioned US Pat. No. 2,985,589 (Browton et al.). 11 shows the process and apparatus of the patent. In carrying out the above process, it is necessary to connect the feed stream to a series of layers firstly and then to several layers, usually in the
시뮬레이션 유동층 공정에는 상이한 유동설계와 그에 따른 회전밸브 설비장치의 변화를 가져오게 하는 많은 여러 공정요구조건이 있다. 예를들면, 브라우톤 등의 미합중국 특허 제2,985,589호 개재된 네개의 기본적인 유체류에 덧붙여서, 하나이상의 도관을 세정하는 하나이상의 유체류를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 세정류는 성분이 불필요하게 혼합되는 것을 방지하는데에 사용된다. 세정물질은 세정중인 또는 세정이 완결된 후에 도관으로 유입되는 주 유체류중의 하나와 혼합하는데 바람직한 것이 선택된다. 브라우톤등의 미합중국 특허 제2,985,589호의 공정에 적용되는 세정도관에 대한 정보를 위해 미합중국 특허 제3,201,491호(스타인 등)를 참조할 수 있다. 유체를 상기 층을 통해 정상적인 흐름으로부터 역방향으로 통과시키는 것이 바람직할 수 있다. 이와같은 것은 일반적으로 미합중국 특허 제4,319,292호(픽켈)에서 취급된 바와 같이 역세정으로 알려져 있다. 다양한 배열의 다중포오트 회전원판밸브가 미합중국 특허 제4,313,051흐(브라우톤), 제4,157,267호(오다와라 등), 제4,182,633호(이시가와 등) 및 제4,409,033호(리로이)에 기제되어 있다.Simulation fluidized bed processes have many different process requirements that result in different flow designs and hence variations in rotary valve equipment. For example, in addition to the four basic fluid streams disclosed in US Pat. No. 2,985,589 to Brownton et al., It may be desirable to use one or more fluid streams to clean one or more conduits. The washings are used to prevent the components from mixing unnecessarily. The cleaning material is selected to be preferred for mixing with one of the main fluid streams being cleaned or entering the conduit after the cleaning is completed. See US Pat. No. 3,201,491 (Stine et al.) For information on cleaning conduits applied to the process of US Pat. No. 2,985,589 to Brownton et al. It may be desirable to pass fluid through the bed in a reverse direction from normal flow. Such is generally known as backwashing as handled in US Pat. No. 4,319,292 (Pickel). Multi-port rotary disc valves of various arrangements are based on U.S. Pat.
전술한 미합중국 특허 제3,040,777호 및 제3,422,848호에 명세된 장치의 다중 회전 디스크 밸브는 4와 1/2피이트(1.37m) 직경의 회전자를 이용하는 밸브까지 갖가지 크기로 제작된다. 상기와 같은 밸브는 7개의 동심인 원주흠, 즉 트랙과 고정자 원주주위에 이격 배치되는 24개의 포오트를 갖는다. 이러한 크기의 단일체 밸브는 대략 26,000파운드의 무게이며, 약 15파이트(4.6m)의 전체높이를 갖고 그리고 대략 8++피이트(2.6×2.6m)의 평면적을 차지한다. 상기와 같은 밸브들은 상기 밸브 본체에 수력 구동식 작동기를 설치한 형태로 사용되는 별개의 수력장치를 포함하지 않는다. 동일한 기능을 수행하면서도 체적 및 중량이 덜 요구되는 장치를 사용하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있는데, 본 발명은 이와같이 보다 적은 회전밸브를 마련해준다. 두개군으로 도관의 상호연결을 수행할 수 있으며 다음절에 기술된 바와같이 보다 많은 유용성을 갖는다.The multi-rotational disc valves of the devices described in the aforementioned U.S. Patent Nos. 3,040,777 and 3,422,848 are manufactured in various sizes up to valves using rotors of 4 and 1/2 feet (1.37m) diameter. Such a valve has seven concentric circumferential grooves, i.e., twenty-four pots spaced apart around the track and stator circumference. Monolithic valves of this size weigh approximately 26,000 pounds, have an overall height of approximately 15 feet (4.6m) and approximately 8+ It occupies a plane area of + pit (2.6 x 2.6m). Such valves do not include a separate hydraulic device used in the form of installing a hydraulically driven actuator in the valve body. It can be seen that it is desirable to use an apparatus that performs the same function but requires less volume and weight, and the present invention thus provides for fewer rotary valves. The two groups can perform interconnection of conduits and have more utility as described in the next section.
카아슨의 미합중국 특허 제3,040,777호에 다중포오트 회전원판 밸브가 별도 두개군인 도관의 동시 상호연결을 위하여 만족할만한 설계를 마련하였지만, 3개군의 도관이 동일한 방법으로 동시에 연결되어야 할 때에는 적절하지 않다. 브라우톤의 특허를 참조하면, 상기 특허의 도면배열이 사용될 때 상호연결되는데 필요한 도관은 단지 두개군임을 알 수 있다. 제1군은 시뮬레이션된 유동층 흡착제 시스템을 통해 유입 및 유출되는 유동류 즉, 공급류와 같이 층을 경유하는 유동류를 제공하는 도관으로 아루어진다. 제2군은 각 층과 연결되어 층으로 부터 유체를 공급 및 취출하는 도관으로 이루어지며, 일 도관은 각 두층 사이에 연결된다. 제2군의 각 도관은 공급 및 취출의 2중 기능을 수행하여 유체를 취출하기 위한 도관외에 별도로 유체를 공급하기 위한 도관을 구비할 필요가 없도록 되어 있다.Carson's US Pat. No. 3,040,777 provides a satisfactory design for the simultaneous interconnection of two separate conduit conduit valves, but is not appropriate when the three conduits must be connected simultaneously in the same manner. Referring to Braunton's patent, it can be seen that there are only two groups of conduits required for interconnection when the drawing arrangement of the patent is used. The first group consists of conduits that provide flow through and through the bed, such as feed flow, which flows in and out through the simulated fluid bed adsorbent system. The second group consists of conduits connected to each layer to supply and withdraw fluid from the layers, with one conduit connected between each two layers. Each conduit of the second group does not need to have a conduit for supplying the fluid separately in addition to the conduit for taking out the fluid by performing a dual function of supply and withdrawal.
소정의 사이클에 따라 세개군의 도관을 동시에 상호 연결할 필요가 있을 때, 본 발명의 장치가 사용된다.세개의 도관군을 포함하는 공정의 본보기가 하기에 기술되는 미합중국 특허 제4,402,832호(게르호울드)에 기재되어 있다. 전술한 바와같이, 단일체의 장치를 사용하여 그에의해 동시에 작동되어야 할 많은 별개의 밸브와 관련된 문제점을 해결하는 것은 매우 바람직한 일이다.The apparatus of the present invention is used when it is necessary to interconnect three groups of conduits simultaneously according to a predetermined cycle. An example of a process involving three groups of conduits is described in US Pat. ). As mentioned above, it is highly desirable to solve the problems associated with many separate valves that must be operated simultaneously by using a unitary device.
이하, 본 발명의 실시예를 제 1 도 내지 10도를 참조하여 설명한다. 그러나 이 실시에는 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이다. 그러므로 본 발명의 요소는 다른 실시예들을 형성하기 위해 장치될 수 있고, 그리고 상기의 도면들에 도시된 갯수 이상이나 그 이하의 도관이 사용될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10. However, this embodiment is not intended to limit the scope of the present invention but merely to aid in understanding the present invention. Therefore, the elements of the present invention may be arranged to form other embodiments, and more or less than or equal to the number of conduits shown in the figures above may be used.
제 1 도는 본 발명을 기술하는데에 사용될 예시적인 공정계통을 도시한다. 이러한 공정계통은 상술된 미합중국 특허 제4,402,832(게르호울드)에 완전히 기재되어 있으며, 본원에서는 본 발명의 이해를 돕기위하여 기술된 것이며 유체유동배열 및 계통은 상기 특허로부터 보다 상세하게 얻어질 것이다. 제 1 도에 도시한 바와같이, 도면번호 1 내지 6으로 지시한 6개의 별도의 분리영역이 존재한다. 공정계통으로 유입되는 두개의유체류와 공정계통으로 부터 유출되는 두개의 유체류인 네개의 유체류, 즉 공급류, 추출류, 방출류, 추출찌꺼기류(raffinate)를 운반하는 도관이 있다. 이들 네개의 유체류를 공정류라 부르기도 한다. 몇몇 유체류를 운반하는 도관에 의하여 분리단위를 연결하는 방법은 유체류와 동일한 방향으로 분리단위를 시뮬레이션하기 위하여 변화한다.1 illustrates an exemplary process system that will be used to describe the present invention. Such a process system is fully described in the above-mentioned U.S. Patent No. 4,402,832 (Gerhould), which has been described herein for the purpose of understanding the present invention and fluid flow arrangements and systems will be obtained in more detail from the patent. As shown in FIG. 1, there are six separate separation regions indicated by
완전 사이클에는 밸브에 의하여 지정되는 6개의 다른 연결배열이 존재한다. 그중 두 단계는 제 1 도에 도시되며, 이들 두 단계로부터 다른 네단계가 용이하게 이해될 수 있다. 밸브가 사이클의 각 단계를 통해 인덱스됨에 따라서 유체류가 다른 분리단위로 이동된다. 유체류는 분리단위의 이동을 우측으로 시뮬레이션 하기 위하여 제 1 도에서 좌측으로 이동되는 것으로 도시된다. 제 1 도의 1단계에서 도시한 바와같이 제1단계중에 공급류가 단위 1로 공급되며, 불순 추출류가 단위 1로 부터 입구로 순환되며, 방출류가 단위 4 로 공급되며, 희석추출찌꺼기류가 단위4의 하부로 부터 단위5의 상부로 유동되며, 불술추출찌꺼기를 단위6에서 순환한다. 제1단계의 말기에서 밸브는 제2단계위치로 회전하여, 공급류가 단위6으로 공급되며, 제 1 도의 2단계에 나타난 바와같이 불순추출류가 단위6으로 부터 추출되어 단위1로 유동하게 된다. 제3단계에서, 공급류가 단위5로 유입될 것이며 대응하는 변화가 다른 유체류의 근원지 및 목적이에서 이루어질 것이다. 제6단계중에 공급류는 단위2로 유입되고 다음 단계에서 단위1로 복귀되어 행정이 무한히 반복될 것이다.There are six different arrays of connections specified by the valve in the complete cycle. Two of them are shown in FIG. 1, and from these two steps, the other four steps can be easily understood. As the valve is indexed through each stage of the cycle, the fluid flow is moved to different separation units. The fluid flow is shown to be moved to the left in FIG. 1 to simulate the movement of the separation unit to the right. As shown in
제 2 도는 블록으로 밸브를 도시한 것이며, 제 1 도의 유체류가 밸브로 유입되고 유출되는 것을 화살표로서 도시하였다. 각 화살표는 도관을 표시한 것이며 유동방향은 도시한 바와같다. 이리하여, 각각이 각 분리단위 출구와 연통되는 밸브로 유체를 전달하는 6개의 도관과, 각각이 각 분리단위의 입구와 연통하는 밸브로부터 유체를 유출시키는 6개의 도관이 존재한다. 또한, 상술된 공정류와 대응하는 네개의 도관이 존재한다.밸브의 연결된 도관은 세개의 군 즉, 공정류, 단위유입류 및 단위유출류로 분류된다.FIG. 2 shows the valve as a block, and the flow of fluid in FIG. 1 into and out of the valve is shown as an arrow. Each arrow represents a conduit and the flow direction is as shown. Thus, there are six conduits for delivering fluid to the valves, each of which communicates with the outlet of each separation unit, and six conduits, each for draining fluid from the valve, each of which communicates with the inlet of each separation unit. In addition, there are four conduits corresponding to the above-described process flows. The connected conduits of the valves are classified into three groups: process flows, unit inflows and unit outflows.
제 3 도에서, 중공의 고정자 조립체는 중앙요소(11), 단부요소(12) 및 단부요소(13)를 포함한다. 본 발명의 상기 실시예에 있어, 고정자 조립체의 단부요소는 중앙요소에 보울트 연결된다. 도면의 간략화를 위해 보울트는 도시되지 않음). 또한 중앙요소와 두개의 단부요소를 포함하는 회전자 조립체는 대체로 고정자 조립체의 중공의 내측에 위치한다. 회전자 또는 고정자 조립체는 본원에 사용된 용어에 관계없이 부분품으로 분리될 수 있으며, 요소라는 단어의 사용은 조립체가 세개의 요소로 분리되어야 하는 것을 의미하는 것은 아니다. 각 회전자 및 고정자 요소들은 원통형이다. 이러한 실시예에서, 중앙요소는 단부요소의 직경보다크지만 다른 실시예에서는 반드시 그러한 것은 아니다. 크기는 밸브를 통해 유동하는 유체류의 수, 방향, 크기 및 역학적 관계를 고려하여 결정된다. 제 3 도에는 각 회전자 요소의 일부만이 도시된다. 회전자 단부요소(17)은 고정자 단부요소(12)로 부터 돌출하고, 회전자 단부요소(18)은 고정자 단부요소(13)으로 부터 돌출한다. 회전자에는 샤프트(19,21)가 부착되며 회전자는 베어링 조립체(22,23)에 지지된다. 회전자 조립체를 회전축 둘레로 회전시키기 위한 수단이 도면번호 20으로 도시된다. 회전축은 샤프트(19,21)의 신장된 중앙선 즉, 두 조립체의 종축이다. 특정실시예에서, 회전자는 60。증분으로 회전하며, 회전자의 6개의 정지위치는 밸브인덱스 위치로 정의되며 단일의 사이클 단계중에 회전자 위치를 지시한다. 샤프트를 인덱스하기위한, 또는 완전회전보다 보통작은 증분으로 회전시키기 위한 수단은 공지되어 있으며, 수력식, 전기식, 또는 전자기계식이 있다. 회전수단의 예시는 미합중국 특허 제2,948,168호(펄스 등)에 공지되어 있다.In FIG. 3, the hollow stator assembly comprises a central element 11, an
각 고정자 단부는 플랜지(14)를 가지며, 플랜지(14)에는 보울트(16)에 의하여 시일링 피동체(15)가 부착된다. 시일링 피동체(15)의 기능은 후술된다. 다수의 노즐(26,27)이 고정자에 부착되어 노즐에 연결되는 도관과 고정자 내부사이에 유체통로를 마련한다. 노즐(26)은 고정자 단부조립체, 본 경우에는 좌측에 도시된 단부요소상에 위치하는 제1군내의 노즐들을 대표한다. 노즐(28)은 제 3 도 우측에 위치하는 또 다른 고정자 단부요소상의 제2군의 노즐들을 대표한다. 제3군의 노즐이 좌측고정자 단부요소에 인접하는 중앙고정자요소에 설치되며 노즐(27)을 포함한다. 노즐(29)는 우측고정자 단부요소에 인접하는 중앙고정자 요소에 부착된 제4군의 노즐을 대표한다. 마찬가지로, 고정자 타이파이프(31)는 노즐(36,78)을 연결하여 두 노즐 사이에 유체통로를 마련한다. 마찬가지로, 고정자 타이파이프(30)은 노즐(26)과 노즐(64)사이에 유체유동을 위한 통로를 마련한다. 화살표(35)는 제 8 도가 취해지는 방법을 도시한 것이다.Each stator end has a flange 14, to which the sealing driven
제 3 도의 부호는 제 1 도, 2도 및 제 8 도의 그것과 동일하다. 모든 도관은 제 1 도 및 2도와 관련하여 기재되었으며, 16개의 도관이 노즐에 의하여 고정자 조립체에 연결되지만 제 3 도에는 전체가 도시되어 있지는않다. 3군에는 노즐(27)을 포함하는 6개의 노즐이 있다. 제 3 군 노즐중의 둘은 제 3 도에는 도시되어 있지 않는데, 고정자 중앙요소의 이면에 위치한다. 제3군의 노즐은 고정자 중앙요소 주위에 60°간격으로 동일하게 배치되며, 그 중앙선은 모두 회전축에 법선인 단일평면에 위치한다. 제4군의 노즐이 제3군과 동일한 방법으로 배치되며, 제 3 도에는 이들중 3개만이 도시되어 있다.Reference numerals in FIG. 3 are the same as those in FIGS. 1, 2 and 8. All conduits have been described with reference to FIGS. 1 and 2, and 16 conduits are connected to the stator assembly by nozzles, but not all are shown in FIG. There are six nozzles in the third group including the
제 1 도, 3 도 및 8 도를 보면, 부호 1T 내지 6T 및 1B 내지 6B는 특정분리 단위 및 이 단위에 고착된 도관이 노즐과 분리단위 1의 상부 사이를 연통시키는 것을 지시하며, 3B는 노즐에 고착된 도관이 노즐과 분리단위 3위 하부사이를 연통시키는 것임을 의미한다. 용어 "상부" 및 "하부"는 단지 편의상 사용될 뿐이며, 분리기구에 대한 입구는 도면의 상부에 도시된다.1, 3 and 8, reference numerals 1T through 6T and 1B through 6B indicate that the specific separation unit and conduit fixed to the unit communicate between the nozzle and the top of
제 4 도를 보면, 제 3 도에 사용된 참조번호가 사용되는데, 회전자 단부요소(17)은 고정자 단부요소(12)의내측에 위치하며, 제 3 도의 노즐(26,36)이 제 4 도에 도시된다. 두개의 내부채널(37,38)이 회전자 단부요소(17)내에 보여진다. 회전자 단부요소(17)내에는 도시되지 않은 두개의 부가적인 통로가 있어서 모두 네개의 통로가 존재하며, 이들이 제1군을 형성하면서 회전자 중앙요소(제 4 도에는 도시되지 않음)내로 신장한다. 채널(37)은 노즐(26)과 연통하며 채널(38)은 노즐(36)과 연통한다. 고정자 단부요소(12)는 회전자 단부요소(17)의 외부직경보다 큰 직경을 가져서 이들 요소사이에 환상의 공간을 형성한다. 제 4 도에 도시한 바와같이, 환상공간은 시일링으로 채워진다. 환상 공간내로 돌출하는 시일링 피동체(15)부분에 단부 시일링(39)가 접촉한다. 단부 시일링(39)에 인접하여 회전 시일링(40)이 위치하며 그 다음에는 고정 시일링(43)이 위치한다. 또 다른 일회전 시일링(40)이 반대측에서 고정 시일링(43)에 인접한다. 제 5 도는 단일회전 시일링(40)을 도시한다. 동일한 방법으로, 환상의 공간이 회전자 단부요소(18)과 고정자 단부요소(13)사이 및 회전자 중앙요소와 고정자 중앙요소사이에 형성된다.Referring to FIG. 4, reference numerals used in FIG. 3 are used, wherein the rotor end element 17 is located inside the
모든 노즐은 회전자 조립체와 고정자 조립체 사이의 환상공간과 연통한다. 시일링은 단부요소 환상공간내의 유체통로가 형성되는 수단이며, 환상공간내의 유체혼합 및 외부누출을 방지한다. 예를들면, 채널(37) 및 노즐(26)내로 유동하는 유체는 시일링에 의하여 채널(38) 및 노즐(36)내의 유체로 부터 분리된다. 회전 시일링(40)은 회전자 단부요소 주위에서 원주방향으로 신장하며 고정자 및 회전자 단부요소 사이와, 고정자단부요소의 내측벽 및 링(40) 위 외부표면 사이의 환상공간일부에 환상통로(44)가 형성되도록 배열된다. 제 5 도는 전체 시일링을 도시한다. 제 5 도에 도시된 시일링의 내부표면에는 0-링(52)가 생략되었다. 제 5 도에 도시된 회전 시일링(40)내의 구멍(45)는 채널(37)과 연결되어 채널(37)과 환상통로(44) 사이에 유체 유동을 허용한다. 환상통로(44)는 회전자 조립체 주위를 360°신장하는 원주상이며, 항상 노즐(26)과 연통하여노즐(26)과 채널(37)이 연결되도록 한다. 마찬가지로 좌측회전자 단부요소의 각각의 다른 통로는 항상 좌측회전자 단부요소에 고착된 특정노즐과 연통한다. 제 4 도에 도시한 바와같이, 링(40)의 각 측면에 0-링(52)가 배치되어 구멍(45) 및 환상통로(44)로 부터의 유체가 단부요소의 외부표면 및 링(40)의 내부표면을 따라회전축에 평행인 종축방향으로 흐르는 것을 방지하도록 한다.All nozzles communicate with the annular space between the rotor assembly and the stator assembly. The sealing is a means by which a fluid passage in the end element annular space is formed and prevents fluid mixing and external leakage in the annular space. For example, fluid flowing into channel 37 and nozzle 26 is separated from fluid in channel 38 and nozzle 36 by sealing. The rotary seal ring 40 extends circumferentially around the rotor end element and has an annular passage in a portion of the annular space between the stator and the rotor end element and between the inner wall of the stator end element and the outer surface on the ring 40. 44) is arranged to form. 5 shows the entire sealing. The zero ring 52 is omitted from the inner surface of the seal ring shown in FIG. A hole 45 in the rotating seal ring 40 shown in FIG. 5 is connected to the channel 37 to allow fluid flow between the channel 37 and the annular passage 44. The annular passage 44 is circumferentially extending 360 ° around the rotor assembly and is always in communication with the nozzle 26 so that the nozzle 26 and the channel 37 are connected. Likewise each other passage of the left rotor end element always communicates with a particular nozzle fixed to the left rotor end element. As shown in FIG. 4, a 0-ring 52 is disposed on each side of the ring 40 so that fluid from the hole 45 and the annular passage 44 can be transferred to the outer surface and the ring 40 of the end element. To prevent it from flowing in the longitudinal direction parallel to the axis of rotation along the inner surface of the
단부 시일링(39)는 회전하지 않으며 고정자 요소의 벽을 통해 삽입되어 공동(42)로 돌출하는 고정나사(8)에 의하여 적소에 유지된다. 회전 시일링(40)이 회전자에 고착되어 함께 회전한다. 고착은 각 회전 시일링(40)내의 홈(41)에 의하여 성취된다. 각 시일링(40)에 대한 단부요소상에 홈을 결합시키는 설부(tongue)(도시되지 않은)가 존재한다. 설부 및 홈부의 결합에 의해 시일링이 정위치에 잠겨진다. 고정시일링(43)은 단부시일링(39)와 동일한 방법으로 고정나사에 의하여 회전되는 것이 방지된다. 0-링(52)는 전술한 바와같이 상기 회전자 단부요소와 회전시일링(40) 사이에서 액체가 누출되는 것을 방지하고, 동일한 방법으로 상기 고정자 단부요소와 고정시일링(43) 또는 단부시일링(39)사이에서의 유체누출을 방지한다. 누출은 고정자의 벽과 회전시일링(40) 사이에서 발생한다. 이러한 누출은 윤활제 구실을 하며, 상기 회전자 단부요소 주위를 60°돌아 연장되며 상기 회전축에 수직한 평면의 시일계면(53)에 함유된다. 계면(53)에서의 시일링 표면으로는 고정시일면에 의해 회전시일면을 받치는 경우에 있어 잘알려진 재료를 사용할 수 있다. 예를들면, 일반적인 한쌍의 시일면의 재료로 탄소와 텅스텐이 있다. 시일링(40)은 완전히 텅스텐으로만 제조하고, 링(39,43)은 완전히 탄소만으로 제조하거나 탄소 및 텅스텐이 다른 베이스 링 재료에 적용될 수 있다.The end sealing ring 39 is not rotated and held in place by a set screw 8 which is inserted through the wall of the stator element and projects into the cavity 42. Rotating seal ring 40 is fixed to the rotor to rotate together. Fixation is achieved by the grooves 41 in each rotating seal ring 40. There is a tongue (not shown) that engages the groove on the end element for each sealing ring 40. The sealing is locked in place by engagement of the tongue and groove. The fixing seal ring 43 is prevented from being rotated by the fixing screw in the same manner as the end sealing ring 39. The zero ring 52 prevents liquid from leaking between the rotor end element and the rotary seal ring 40 as described above, and in the same manner the stator end element and the fixed seal ring 43 or end seal. Prevents fluid leakage between the rings 39. Leakage occurs between the wall of the stator and the rotary seal ring 40. This leak serves as a lubricant and is contained in the seal interface 53 in a plane extending around 60 ° around the rotor end element and perpendicular to the axis of rotation. As the sealing surface at the interface 53, a material well known in the case of supporting the rotating sealing surface by the fixing sealing surface can be used. For example, common pairs of seal face materials include carbon and tungsten. The seal ring 40 may be made entirely of tungsten, and the rings 39 and 43 may be made entirely of carbon only, or carbon and tungsten may be applied to other base ring materials.
이하 상기 좌측 회전자 단부요소의 전장치를 설명한다. 회전 시일링(40)은 고정자 단부요소(12)의 4개의 노즐 각각에 위치된다. 회전 시일링 사이에는 고정 시일링(43)이 위치한다. 각각의 단부요소에는 3개의 고정링이 있고, 상기 좌측 단부요소에 의해 형성된 상기 환상공간의 각 단부에는 단부시일링(39)이 있다. 제 3 도의 우측에 도시된 회전자 단부요소도 상기와 동일한 방법으로 배열된다. 제 4 도에는 단부요소 사이의 환상공간의 오직 한 단부만이 도시되어 있고, 나머지 다른 단부는 제 6 도에 도시되어 있는데, 시일링의 조립체가 쇼울더에 의해 회전자 슬리이브(51)에 이웃한 상기 회전자 단부요소 위에 보유됨을 알 수 있다. 바깥 단부에서, 상기 링 조립체는 시일 피동체(15)에 의하여 정위치에 고정된다. 또한, 시일 피동체(15)에 의하여 계면에 시일을 위한 힘이 적용된다. 몇개의 볼트(16)에는 각각 스프링(25)이 제공된다. 스페이서(24)는 보울트(16)의 회전에 의해 스프링(25)을 압박하여 그에 따라 시일 피동체(15)를 상기 고정자 중앙요소로 밀어, 그에 의해 시일을 위한 힘을 제공한다.Hereinafter, the entire apparatus of the left rotor end element will be described. Rotating seal ring 40 is located at each of the four nozzles of
제 6 도는 고정자 요소(12)의 다른 단부와 회전자 단부요소(17) 및 고정자 중앙요소(11)의 일부와 회전자 중앙요소(46)의 일부가 도시되어 있다. 회전자 중앙요소(46) 및 회전자 단부요소(17)은 보울트(47)등에 의하여 함께 고착된다. 회전자 슬리이브(51)은 고정자요소(12)와 회전자요소(17)사이에 간격을 마련하여 베어링으로 사용된다. 채널(37,38)은 회전자 중앙요소(46)과 고정자 중앙요소(11)사이의 환상공간과 연통한다. 유체는 노즐(27)과 채널(37)사이 및 노즐(50)과 채널(38) 사이로 유동한다. 중앙요소 환상공간 내에서의 이들 유체류와 기타 유체류와의 혼합방지 및 유체통로의 한정은 회전자 시일요소(48)에 의하여 성취된다. 제 9 도는 단일 회전자 시일요소(48)의 단면도이다. 제 10 도는 시일표면을 포함하는 회전자 시일요소(48)의 평면도를 도시한 것이다.6 shows the other end of the
제 7 도는 몇몇 시일요소(48)을 구비한 회전자 중앙요소(46)을 도시한다.7 shows a rotor center element 46 with several seal elements 48.
제 3 도 밸브의 좌측부의 배열이 자세히 도시되며, 회전자 및 고정자 단부요소로 이루어지는 밸브의 우측부와 회전자 및 고정자 중앙요소의 우측부는 유사하다. 제 4 도 및 6 도는 밸브 우측부를 도시한 것이다.3 shows an arrangement of the left side of the valve in detail, the right side of the valve consisting of the rotor and stator end elements and the right side of the rotor and stator center elements are similar. 4 and 6 show the right side of the valve.
이하, 제 6 도, 7 도, 9 도 및 10 도를 참조로 하여 설명하겠다. 회전자 시일요소가 회전자 중앙조립체내 각 채널(후술됨)의 각 단부와 각 통로의 중앙요소 단부에 배치된다. 이들 시일요소는 유체통로를 확정하여 중앙환상공간 내에서 유체가 혼합되는 것을 방지한다. 이러한 실시예에서는, 채널에 8개 및 통로에 4개, 즉 총 12개의 회전사 시일요소(48)이 존재한다. 도면번호 60은 유체 채널을 지시한다. 회전자 시일요소(48)의 신장된 원통부로 이루어지는 원통형 도관이 채널(37)의 일부내에 배치된다. 채널(37)의 이 부분은 통로의 다른 부분보다 큰 직경을 가져서 쇼울더가 형성되어 스프링(49)를 유지하도록 한다. 개개의 회전자 시일요소는 그의 외부 원주둘레에 0-링(59)를 구비하여 환상공간과 통로벽 사이의 누출을 방지하도록 한다. 만곡된 대략 직각 평판부가 원통형부에 고착되어 회전자 시일요소 시이트(56)에 의해 덮혀진다.Hereinafter, description will be given with reference to FIGS. 6, 7, 9 and 10. Rotor seal elements are disposed at each end of each channel (described below) in the rotor center assembly and at the end of the central element of each passage. These seal elements establish a fluid passage to prevent mixing of the fluid in the central annular space. In this embodiment, there are eight rotary yarn seal elements 48 in the channel and four in the passageway, a total of twelve. Reference numeral 60 designates a fluid channel. A cylindrical conduit consisting of an elongated cylindrical portion of the rotor seal element 48 is disposed within a portion of the channel 37. This portion of the channel 37 has a larger diameter than the other portions of the passageway so that the shoulder is formed to hold the spring 49. Each rotor seal element has a 0-ring 59 around its outer circumference to prevent leakage between the annular space and the passage wall. The curved approximately right angle plate is secured to the cylindrical portion and covered by the rotor seal element sheet 56.
스프링(49)은 누출을 방지하도록 매끈하게 마무리된 고정자 중앙요소(11)의 내면에 대해 시일링면(55)을 압박한다. 상기 시일링면(55)는 연한 탄성재료로 형성된 회전자 시일요소 시이트(56)의 일부이다. 회전자 시일요소 시이트(56)은 두개의 리테이너(57)과 네개의 나사(58)에 의하여 접속에 유지된다. 회전자 조립체의 회전은 고정자 중앙요소 내벽둘레와 그의 외면과의 운동을 일으켜 시일면(55)의 마모를 가져온다. 스프링(49)는 시일을 위한 힘을 제공하며, 마모발생시 시일을 유지할 수 있도록 하지만, 주기적으로 회전자 요소시이트(56)를 교체해 줄 필요성이 있다. 채널(37)의 확대된 부분내에서의 회전자 시일요소(48)의 운동은 비교적 적으므로 상기와 같은 운동은 0-링(59)의 시일링 능력에 영향을 마치지 않는다.The spring 49 urges the sealing surface 55 against the inner surface of the stator central element 11 which is smoothly finished to prevent leakage. The sealing surface 55 is part of the rotor seal element sheet 56 formed of a soft elastic material. The rotor seal element sheet 56 is held in connection by two retainers 57 and four screws 58. Rotation of the rotor assembly causes movement of the inner wall circumference of the stator central element and its outer surface resulting in wear of the seal surface 55. The spring 49 provides a force for the seal and allows to maintain the seal in the event of abrasion, but there is a need to replace the rotor element sheet 56 periodically. Since the movement of the rotor seal element 48 in the enlarged portion of the channel 37 is relatively small, such movement does not affect the sealing ability of the 0-ring 59.
제 4 도 및 6 도를 보면, 채널(37,38)이 세개의 부분을 포함하는 것이 도시된다. 한 부분은 회전축에 수직이며 완전히 회전자 단부 요소에 위치한다. 한 부분은 축에 팽행이며 회전자 단부요소 및 회전자 중앙요소에 위치한다. 한 부분은 축에 평행이며 완전히 회전자 중앙요소에 위치한다. 본 실시예의 다른 6개의 채널(총 8개의 채널)는 유사하다.4 and 6, the channels 37 and 38 are shown to comprise three parts. One part is perpendicular to the axis of rotation and completely located at the rotor end element. One part is parallel to the axis and is located at the rotor end element and the rotor center element. One part is parallel to the axis and is located completely at the rotor center element. The other six channels (eight channels in total) of this embodiment are similar.
제 8 도에서, 3및 4군의 모든 노출이 도시된다.In FIG. 8 all exposures in groups 3 and 4 are shown.
노출 1B 내지 6B는 단면도로서 도시되며 만일 평면에서 고정자 중앙요소(11) 주위에서 매 60°마다 균일하게 배치된다. 도관에 의하여 분리영역 즉 분리단위의 상부에 연결되는 노즐 1T 내지 6T는 제 1 도에 도시한 것과 동일한 방법으로 배치되지만 제3군의 노즐로부터는 30°씩 편향된다. 이러한 실시예에서 30。를 편향시키는 이유는 도관을 고정자 중앙요소에 연결시키는 데에 있어서의 편의성을 제공하며, 노즐이 30°씩 편향되지 않고 나란히 위치할 경우에 비하여 중앙요소를 짧게할 수 있기 때문이다. 예를들어 노즐(29,50)이 모두 하부에 위치할 때, 노즐(29)에서의 배관 플렌지가 노즐(50)에서의 플랜지와 간섭할 수 있다. 회전자조립체의 회전방향은 화살표(62)로 도시된다.Exposures 1B to 6B are shown in cross section and are arranged uniformly every 60 ° around the stator central element 11 in the plane. The nozzles 1T to 6T, which are connected to the separation region, that is, the upper portion of the separation unit by conduits, are arranged in the same manner as shown in FIG. 1, but are deflected by 30 ° from the nozzles of the third group. The reason for deflecting 30 ° in this embodiment is to provide convenience in connecting the conduit to the stator center element, since the center element can be shortened as compared with the nozzles positioned side by side without being deflected by 30 °. to be. For example, when both the nozzles 29 and 50 are located below, the pipe flanges at the nozzle 29 may interfere with the flanges at the nozzle 50. The direction of rotation of the rotor assembly is shown by arrow 62.
이제 완전한 유체 전달 경로가 이해될 수 있을 것이다.The complete fluid delivery path will now be understood.
예를들면 6단계 행정의 제1단계에서 추출찌꺼기류는 노즐(32)에 의하여 공정계통으로부터 유출되며, 분리단위(5)의 하부에 도관에 의하여 연결되는 노즐(5B)에 의하여 밸브로 유입되어 채널(61)을 통해 노즐(32)를 통과한다. 공정의 제2단계에서, 추출찌꺼기류는 분리단위(4)로부터 노즐(4B)를 통하여 밸브로 유입된다. 회전자는 제1단계로부터 제2단계까지 60°로 인덱스 되기 때문에, 노즐(4B)는 채널(61)과 정렬되어 추출찌꺼기류가 채널(61)로부터 노즐(32)로 유동하게 된다. 제3, 4, 5 및 6단계에서, 추출찌꺼기류는 상술한 바와 마찬가지의 방법으로 유동한다.For example, in the first step of the six-stage stroke, the extraction residue flows out of the process system by the nozzle 32 and flows into the valve by the nozzle 5B connected to the lower part of the separation unit 5 by a conduit. Pass the nozzle 32 through the channel 61. In the second step of the process, the extract residues flow into the valve from the separating unit 4 through the nozzle 4B. Since the rotor is indexed at 60 ° from the first stage to the second stage, the nozzle 4B is aligned with the channel 61 so that the extract residue flows from the channel 61 to the nozzle 32. In the third, fourth, fifth and sixth stages, the extract residues flow in the same manner as described above.
노즐과 채널(61)의 각 단부 사이에서 추출찌꺼기류가 환상의 공간으로 유동되며 하나는 중앙요소 사이로, 하나는 단부 요소 사이로 유동된다. 유체류는 수용되어서 상술된 시일수단에 의하여 밸브를 통해 흐르는 다른 유체류와 혼합되는 것이 방지된다.Between the nozzle and each end of the channel 61, the extract residues flow into the annular space, one between the central element and one between the end elements. The fluid stream is received and prevented from mixing with other fluid streams flowing through the valve by the sealing means described above.
밸브를 통한 유체 유동경로의 또다른 예로써, 분리단위(6)의 하부로부터 불순추출찌꺼기류가 노즐(27)을 통해 밸브로 유입되어(제 1 도,1단계) 채널(37)을 경유하여 노즐(26)으로 유동된다(제 3 도). 노즐(26)으로부터 추출찌꺼기류는 고정자 타이파이프(30)을 경유하여 노즐(64)로 유동한다(제 3 도). 타이파이프는 본원에서는 밸브의 두 노즐 사이를 연통하는 도관을 의미하는 것으로 사용된다. 그런연후에 불순추출찌꺼기류가우측 회전자 단부요소 및 회전자 중앙요소의 우측부내의 통로를 경유하여 노즐(64)로부터 노즐(65)로 유동된다. 노즐(65)는 분리단위(6)의 상부로 유체류를 전달하는 도관에 연결된다. 사이클의 제2단계에서 회전자는 분리단위(5)로부터의 불순추출찌꺼기류가 채널(37)로 유동하도록 인덱스된다.As another example of the fluid flow path through the valve, impurity extraction residue from the lower part of the separation unit 6 is introduced into the valve through the nozzle 27 (FIG. 1, step 1) via the channel 37. Flow to the nozzle 26 (FIG. 3). Extraction residue from the nozzle 26 flows to the nozzle 64 via the stator tie pipe 30 (FIG. 3). Tie pipe is used herein to mean a conduit communicating between two nozzles of a valve. After that, the impurity extraction debris flows from the nozzle 64 to the nozzle 65 via a passage in the right side of the right rotor end element and the rotor center element. The nozzle 65 is connected to a conduit that delivers a fluid stream to the top of the separation unit 6. In the second stage of the cycle, the rotor is indexed such that the impurity extraction debris from the separating unit 5 flows into the channel 37.
제 1 세트의 노즐은 제1그룹내의 채널, 단부요소 사이 좌측 환상공간내의 통로 및 중앙 환상공간내의 통로에 의하여 제3세트의 노즐과 연통하는 것을 알 수 있다. 제2세트의 노즐은 유사한 방법으로 제4세트의 노즐과 연통하며, 유체경로는 제2그룹의 채널내의 채널을 포함한다.It can be seen that the first set of nozzles communicates with the third set of nozzles by a channel in the first group, a passage in the left annular space between the end elements and a passage in the central annular space. The second set of nozzles communicates with the fourth set of nozzles in a similar manner, and the fluid path includes channels in the second group of channels.
제 1 도에 있어서, 분리단위(1)의 바닥으로부터의 불순추출물을 포함하는 도관은 분리단위 2를 제공하는 도관과 연결된다. 이와같은 것은 회전자 중앙요소내의 통로(66)에 의하여 성취된다. 제 8 도 제1단계를 설명하면, 통로(66)은 회전자 중앙요소내에 전적으로 위치하여 노즐(67)과 노즐(68)을 연결한다. 통로(66)은 세부분으로 이루어진다. 제1단부는 제 8 도 제1단계에 도시한 바와같이 노즐(67)과 연결된다. 제2단부는 제 8 도에 도시되지 않지만 배열상으로는 제1단부와 유사하며 노즐(68)과 연결된다. 통로(66)의 제3부는 상기 두단부와 유사하며 노즐(68)과 연결된다. 통로(66)의 제3부는 상기 두단부와 연결되며, 그들에 수직이다. 제3부는 회전자 중앙요소의 일면으로부터 드릴 가공되어 단부요소가 중앙요소로부터 해체된 다음 중앙요소의 단부에 인접하는 드릴 가공된 구멍의 제 1 부가 폐색되게 된다. 회전자 시일요소(48)이 통로단부에서와 같은 방법으로 통로(66)의 단부 및 환상공간내에 사용될 수 있다. 행정의 제2단계에서, 통로(66)은 노즐(27)과 노즐(69) 사이에 유동경로를 마련하며, 다른 행정단계에 대하여도 마찬가지이다. 마찬가지로, 통로(70)은 제1단계 등에서 분리단위 4 및 5 사이에 유로를 마련한다. 통로(66,70)은 제3세트의 노즐이 제4세트의 노즐과 연동하도록 한다.In FIG. 1, the conduit containing the impurity extract from the bottom of the
이와같은 실시예에서는, 공정을 통해 흐르는 유체는 액체이어서 일정 장소에 펌프가 요구된다. 예를들어, 제 1 도 1단계를 참조하면 단위 6의 하부로부터 단위 6의 상부로 희석 추출류를 전달하는 데에 펌프가 필요하다. 이러한 펌프는 타이파이프(30)내에 위치한다. 제 1 도에 도시된 바와같이 행정의 제2단계에서 이와 동일한 펌프가 5B와 5T 사이에 액체를 전달하기 위하여 사용될 수 있다. 마찬가지로, 단일의 펌프가 각 컬럼에 연결되어 그 컬럼에 연관된 유체류를 압송할 필요가 있을 때에만 사용될 수 있다. 유체를 전달하는데에 사용되는 펌프 및 압축기와 같은 장치는 이러한 장치가 요구될 때에는 화학공정에 사용되는 것과 같은 것이 사용될 수 있기 때문에 더 이상 언급하지 않는다.In such an embodiment, the fluid flowing through the process is a liquid, requiring a pump at some location. For example, referring to FIG. 1,
제 11 도 및 12 도는 밸브가 다수의 도관을 2군으로 연결하는 데에 사용되는 실시예를 도시한 것이다. 도시된 공정은 브라우톤 특허(미합중국 특허 제2,985,589호)의 공정이다. 공정설명은 상술되었으며 다음절에 보충 설명하겠다. 이와같은 실시예의 설명은 본 발명의 기본원리가 상술된 실시예로부터 제시되었으므로 상술된 실시예만큼 상세할 필요는 없을 것이다. 이러한 실시예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 용기(71)내에는 12개의 층이 존재하며 1개의 층(72)가 제 11 도에 단면도로서 도시되어 있다. 층(72)는 원추형 부분의 하부에서 층지지수단에 의하여 유지된다. 액체는 투공평판인 분배기(73)에 의하여 층의 상부에 균일하게 배분된다. 층을 통해 유동하는 액체는 저장소(74)에 수집된다. 액체가 저장소(74)로부터 취출되면, 저장소와 도관(106) 사이를 연동시키는 내부도관(75)를 통하여 용기(71) 외부로 유출된다. 도관(106)은 밸브로 액체를 전달한다. 액체가 취출되지 않으면 유동경로는 밸브에서 폐색되며 액체는 저장소로부터 넘쳐흘러 강수관(downcomer)(77)을 통해 또다른 분배기(73)에 의하여 다음 하층으로 배분된다. 액체가 첨가되면, 밸브로부터 도관(106)을 통해 흘러 층(72)를 통해 흐르는 액체와 동일한 방법으로 다음 하층으로 배분된다.11 and 12 illustrate embodiments in which valves are used to connect multiple conduits in two groups. The process shown is the process of the Braunton patent (US Pat. No. 2,985,589). The process description is detailed above and will be further explained in the next section. The description of such an embodiment will not need to be as detailed as the above-described embodiment since the basic principles of the present invention have been presented from the above-described embodiment. These examples do not limit the scope of the invention. There are twelve layers in the container 71 and one layer 72 is shown in cross section in FIG. Layer 72 is held by layer support means at the bottom of the conical portion. The liquid is evenly distributed on top of the layer by a distributor 73 which is perforated. Liquid flowing through the bed is collected in the reservoir 74. Once the liquid is withdrawn from the reservoir 74, it flows out of the container 71 through an inner conduit 75 that links between the reservoir and the conduit 106. Conduit 106 delivers the liquid to the valve. If no liquid is withdrawn, the flow path is blocked at the valve and the liquid overflows from the reservoir and is distributed to the next lower layer by another distributor 73 through downcomer 77. Once the liquid is added, it is distributed from the valve through the conduit 106 to the next lower layer in the same way as the liquid flowing through the layer 72.
용기(71)과 층에 대한 연결점이 각 행정단계마다 변화하는 네개의 기본유체류가 존재한다. 12개의 층이 있기 때문에 액체는 매 3사이클 단계마다 소정의 층으로 유동한다. 예를들면, 액체는 매 3단계마다 도관(106)내로 유동하며 다른 두단계 중에는 모든 유체는 강수관(77)을 통해 유동한다. 층은 용기(71)의 상부로부터 시작하여 B1 내지 B12로 분류된다. 층(72)는 B6이다.There are four basic fluid streams whose junction points to the container 71 and the bed vary with each administration step. Since there are twelve layers, the liquid flows into a given layer every three cycle steps. For example, liquid flows into conduit 106 every three stages and all fluid flows through downcomer 77 during the other two stages. The layers are classified from B1 to B12 starting from the top of the container 71. Layer 72 is B6.
12개의 도관은 용기와 밸브를 연결시켜야 한다. 이와같은 것은 밸브를 표시하는 블록의 확대중앙부에 연결된 101 내지 112로 부시된 12개의 도관에 의하여 도시되며, 확대중앙부는 고정자 중앙 요소를 지시한다. 행정 제1단계에서 공급류는 층 B6로 유동한다.Twelve conduits should connect the vessel and the valve. This is illustrated by twelve conduits bushed by 101-112 connected to the enlarged central portion of the block representing the valve, with the enlarged central portion indicating the stator central element. In the first stage of administration, the feed stream flows to bed B6.
그런연후에, 추출찌꺼기류가 층 B9로부터 유동하며 방출류는 층 B12로 유동하며, 추출류가 B3로부터 유동한다. 제2단계 중에 공급류는 B7로 유동하며, 추출찌꺼기류는 B10으로부터, 방출류는 B1으로 그리고 추출류는 B4로부터 유동한다. 유체류는 행정의 12단계의 나머지를 통해 동일한 방법으로 반복하여 유동한다.After that, the extract residue flows from layer B9 and the discharge flows to layer B12, and the extract flows from B3. During the second stage the feed stream flows to B7, the extract residues from B10, the discharge stream to B1 and the extract streams from B4. The fluid flows repeatedly in the same way through the remainder of
12개의 도관 101 내지 112는 본원에 제시된 상술된 실시예와 동일한 배열로 고정자 중앙요소에 부착된 12개의 노즐에 연결된다. 실시예에서와 같이, 도관의 5개는 제 12 도에 도시된 전체 밸브의 도면에서는 도시되지 않는다. 제 12 도의 노즐은 10l 내지 106 및 112로 분류되어 그들에 연결된 도관을 지시한다. 즉, 층 B6는 도관(106)에 연결된다. 이러한 실시예와 게르호울드공정(미합중국 특허 제4,402,832호)과 관련된 상술된 실시예와는 상당한 차이가 있다. 회전자 중앙요소에는 통로(66,70) 같은 것은 없으며, 타이파이프 또한 필요하지 않다. 세번째 차이점은 이러한 실시예의 회전자 조립체가 12사이클 단계와 부합하기 위하여 30°씩 회전한다는 점이다.The twelve conduits 101-112 are connected to twelve nozzles attached to the stator central element in the same arrangement as the embodiments described above presented herein. As in the embodiment, five of the conduits are not shown in the diagram of the entire valve shown in FIG. The nozzles of FIG. 12 are categorized into 10 l through 106 and 112 to indicate conduits connected to them. That is, layer B6 is connected to conduit 106. There is a significant difference between this embodiment and the above-described embodiment associated with the Ger-Hold process (US Pat. No. 4,402,832). There is no such thing as the passages 66 and 70 in the rotor central element, and no tiepipes are required. The third difference is that the rotor assembly of this embodiment rotates by 30 ° to conform to the 12 cycle steps.
게르호울드 공정의 예로써, 각 회전자 단부요소에는 네개의 노즐이 고착된다. 네개 기본 유체류의 각각은 각 단부요소로 지향된다. 예를들면 도관(120) 내의 유체류는 도관(120)으로부터 분기되는 도관(121,122)에 의하여 각 단부 요소로 공급된다. 사이클 제1단계에서 공급류는 노즐(124)를 통해 밸브로 유입되어 노즐(106)을 통해 밸브로부터 유출된다.As an example of the Ger-Hold process, four rotors are fixed to each rotor end element. Each of the four basic fluid streams is directed to each end element. For example, fluid flow in conduit 120 is supplied to each end element by
사이클 제1단계에서, 노즐(123)을 통하여 밸브로 유입되는 공급류는 회전자 및 고정자 중앙요소 사이의 환상 공간내의 시일 요소보다 더 유동하지는 않는데, 그 이유는 중앙요소 노즐이 우측회전자 단부요소내의 네개 채널의 어느 것과도 정렬되지 않기 때문이다. 사이클 제2단계에서, 회전자 조립체는 30°로 인덱스되며, 공급류는 회전자 중앙요소의 측부 및 우측 단부 회전자내의 통로를 통하여 노즐(123)으로 유입되며 도관(107)(제 11 도)이 고착되는 노즐에 의하여 밸브로부더 유출된다. 도관(107)은 층 B7에 공급류를 제공한다.In the first stage of the cycle, the feed stream entering the valve through the
제 2 단계중에 노즐(124)를 통하여 밸브로 유입되는 공급류는 제1단계에서와 같은 방법으로 폐색된다. 즉, 회전자 중앙요소의 좌측부내의 채널단부는 고정자 중앙요소벽에 의하여 폐색된다. 다른 기본 유체류 즉, 방출류, 추출류 및 추출찌꺼기류가 마찬가지의 방법으로 유동한다. 본 실시예에서는 제 8 도에 도시한 통로는 존재치 않아서 다른 네개의 노즐이 정렬되어도 중앙요소 우측부상의 2개의 노즐과 좌측부상의 2개의 노즐은 항상 어떤 채널과도 정렬되지 않도록 한다.The feed stream entering the valve through the nozzle 124 during the second stage is blocked in the same way as in the first stage. That is, the channel end in the left side of the rotor center element is closed by the stator center element wall. Other basic fluid streams, i.e., discharge streams, extract streams and extract residues, flow in a similar manner. In this embodiment, the passage shown in FIG. 8 does not exist so that even if the other four nozzles are aligned, the two nozzles on the right side of the center element and the two nozzles on the left side are not always aligned with any channel.
이리하여, 사이클 단계중에 중앙요소 두 측면중 일측면상에 있는 노즐중 아무것도 채널과 연통되지 않으며 다른 일측면상의 6노즐 중 4개만이 채널과 연통하여 4개 노즐에서만 유체가 유동할 수 있도록 된다.Thus, during the cycle phase, none of the nozzles on one side of the two sides of the central element are in communication with the channel, and only four of the six nozzles on the other side are in communication with the channel so that fluid can flow only at the four nozzles.
상기 시일링과는 다른 시일수단이 사용될 수 있다. 단부요소 사이의 환상공간은 통상의 샤프트 패킹으로 채워지며 시일링피동체(15)와 유사한 수단에 의하여 압축된다. 고정 랜턴링이 회전시일링의 적소에 사용되어 환상통로(44)와 동일한 유체 통로를 마련한다. 상술된 시일링의 립(lip)형 시일이 사용될 수도 있다. 이와같은 것은 단독으로 사용되거나 유체통로를 확정하는 데에 조력이 되도록 샤프트를 따라 이격된 링과함께 사용될 수도 있다.Sealing means other than the above sealing may be used. The annular space between the end elements is filled with a conventional shaft packing and compressed by means similar to the sealing driven
이때, 링은 플랫와셔(flat washer)와 그 형태에 있어서 동일하다. 마찬가지로, 회전자 시일요소(48)에 자기 윤활 특성이 있는 플라스틱 라이너 또는 립형 시일과 같은 것이 대체될 수도 있다. 라이너는 보강 또는 비보강의 테트라 플루오로 에틸렌으로 이루어질 수 있으며, 유체유동을 허용하도록 적절한 장소에 구멍을 갖는다. 견고한 유지 수단이 여러 위치에 마련되어 라이너가 "클리이핑"되는 경향이 감소된다.The ring is then identical in form to a flat washer. Similarly, a plastic liner or lip seal with self-lubricating properties on the rotor seal element 48 may be replaced. The liner may be made of reinforced or unreinforced tetrafluoro ethylene and has holes in appropriate places to allow fluid flow. Robust holding means are provided at various locations to reduce the tendency for the liner to "clip".
상기 각 실시예에서, 제1 및 제2 세트의 노즐에는 각각 4개의 노즐이 있으며, 제3 및 4 세트에는 6개의 노즐이 있다. 물론, 좀더 많거나 또는 적은 도관들을 수용하도록 다른 갯수의 노즐을 갖는 밸브를 설계할 수도 있다. 특정공정에 요구되는 유동 형태에 따라 여러군의 노즐을 연결시키기 위하여, 타이파이프의 수를 변화시킬 수도 있다. 타이파이프가 사용될 경우에는, 밸브를 통해 흐르는 고온 유체에 의해 야기되는 팽창으로 인한 누출 및 밸브에 대한 손상을 방지하도록 타이파이프내에 파이프 팽창조인트가 배치될 필요가 있다.In each of the above embodiments, there are four nozzles in each of the first and second sets of nozzles, and six nozzles in the third and fourth sets. Of course, it is also possible to design valves with different numbers of nozzles to accommodate more or fewer conduits. The number of tiepipes may be varied to connect several groups of nozzles depending on the type of flow required for a particular process. If a tiepipe is used, a pipe expansion joint needs to be placed in the tiepipe to prevent leakage due to expansion caused by the hot fluid flowing through the valve and damage to the valve.
상기와 같이 세정유체를 이용하는 것이 바람직하며, 노즐 및 채널이 이러한 목적에 적합하다. 회전밸브가 인덱스되었다는 것은 회전자 조립체가 작동중인 것을 의미한다. 밸브 인덱스 위치는 고정적이며 개구가 연통되어 있는 회전자 조립체의 위치를 가리키는 것이다. 본 발명의 구성 성분은 금속 및 플라스틱과 같은 적당한 재료로 제작된다. 유체통로의 크기는 여러가지 표준방법 중 하나에 따라 쉽게 책정될 수 있다.It is preferable to use a cleaning fluid as described above, and nozzles and channels are suitable for this purpose. Indexing of the rotary valve means that the rotor assembly is in operation. The valve index position refers to the position of the rotor assembly that is fixed and in which the opening is in communication. The components of the present invention are made of suitable materials such as metals and plastics. The fluid passage can be easily sized according to one of several standard methods.
밸브 치수를 나타낸 예로 6개의 분리 단위를 가지며, 1과 1/2인치(38.1mm) 직경의 채널을 필요로 하는 감속된 유동율을 갖는 상술된 게르호울드 공정에 사용하기에 적절한 밸브에 대한 회전자 조립체는 42인치(1.07m)의 전체길이와, 단부요소에서 5인치(127mm)의 직경, 중앙요소에서 10인치(254mm)의 직경을 가지며, 구동기구를 포함한 밸브 전체의 길이는 약 7피이트(2.13m) 정도이다.An example of a valve dimension is a rotor for a valve that has six separate units and is suitable for use in the above described Gerhould process with reduced flow rates requiring channels of 1 and 1/2 inch (38.1 mm) diameter. The assembly has a total length of 42 inches (1.07 m), a diameter of 5 inches (127 mm) at the end element and a diameter of 10 inches (254 mm) at the central element, and the entire valve including the drive mechanism is about 7 feet in length. (2.13m) or so.
적당한 압력하에 유체를 동작시키기 위해 네개의 4인치(102mm) 직경의 채널을 갖는 회전자 단부요소는 14인치(355.6mm)의 직경을 가질 수 있다.The rotor end element with four 4 inch (102 mm) diameter channels to operate the fluid under moderate pressure may have a diameter of 14 inch (355.6 mm).
상기의 실시예에 있어서, 노즐은 상기 밸브에 의해 상호 연결되는 도관들에 연결되도록 고정자 조립체에 부착되며 플랜지를 갖는 짧은 길이의 도관으로 도시되어 있다. 그러나, 노즐이란 용어는 넓게는 도관들과 환상 공간 사이를 연결시키는 수단을 표시하는 것으로 사용된다.In the above embodiment, the nozzle is shown as a short length conduit with a flange and attached to the stator assembly to be connected to the conduits interconnected by the valve. However, the term nozzle is broadly used to denote a means for connecting the conduits and the annular space.
예를들어, 용접에 의해 밸브에 도관을 연결시키는 것이 바람직할 경우, 노즐이란 용어는 용접될 도관들을 수용하는 형상의 상기 고정자 조립체 벽내의 개구를 가리킬 수 있다.For example, where it is desirable to connect a conduit to a valve by welding, the term nozzle can refer to an opening in the stator assembly wall shaped to receive the conduits to be welded.
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