MX2012014839A - Valvula de cartucho hueco lineal. - Google Patents

Valvula de cartucho hueco lineal.

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Todd Alan Anderson
Manoj Ramprasad Shah
Philip Paul Beauchamp
Rammohan Rao Kalluri
Suma Memaria Narayana Bhat
Hareesh Kumar Reddy Kommepalli
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Gen Electric
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Abstract

Se proporciona un sistema (200) de válvula para tubos de intercambio de presión de un sistema (100) de recuperación de energía. El sistema de válvula incluye un alojamiento (304) de válvula, un distribuidor (310) de flujo, un cartucho hueco (302) y un sistema de sellado, el alojamiento de válvula puede comprender un juego de puertos (306) de alta presión y un juego de puertos (308) de baja presión. El distribuidor de flujo permite el flujo desde y hacia el juego de puertos de alta presión y el juego de puertos de baja presión dentro del alojamiento de válvula. El cartucho hueco puede estar configurado para moverse en forma recíproca axialmente en una holgura radial entre el alojamiento de válvula y el distribuidor de flujo. El cartucho hueco puede conectarse con el tubo de intercambio de presión en comunicación de fluidos con los puertos de alta presión y los puertos de baja presión. El sistema de sellado puede ser provisto dentro del alojamiento de válvula para impartir un balance esencialmente hidráulico al cartucho hueco.

Description

VÁLVULA DE CARTUCHO HUECO LINEAL Campo de la Invención Las modalidades de la presente invención se relacionan con un sistema de recuperación de energía. Más en particular, las modalidades de la presente invención se relacionan con un sistema de válvula para el sistema de recuperación de energía.
Antecedentes de la Invención Un sistema de recuperación de energía es un dispositivo que utiliza una corriente de fluido a una presión más alta para presurizar otro fluido a una presión más baja. Los sistemas de recuperación de energía por lo general se utilizan en plantas de destilación para presurizar una corriente de alimentación con el uso de un concentrado de alta presión.
Un sistema de recuperación de energía puede incluir un tubo de intercambio de presión y un pistón que realizar un movimiento recíproco entre el tubo de intercambio de presión. Además, un sistema de válvula puede controlar el flujo del agua de alimentación dentro del tubo de intercambio de presión y el concentrado fuera del tubo de intercambio de presión. Una forma del sistema de recuperación de energía puede incluir dos o más tubos de intercambio de presión. Los diferentes sistemas de válvula son bien conocidos en la técnica, por ejemplo, sistemas de válvula giratoria y sistemas de válvula lineal.
Por lo general, los sistemas de válvula están conectados con dos tubos de intercambio de presión y sincronizados con el movimiento de dos pistones. Tales sistemas de válvula usualmente son complicados, pesados, caros y más susceptibles a la falla. Además, la operación independiente de los tubos de intercambio de presión puede no ser posible.
Durante la operación, los sistemas de válvula se someten a varias cargas hidráulicas, por ejemplo, cargas radiales y cargas axiales. Algunas de las cargas hidráulicas pueden no estar balanceadas y pueden oponerse a una carga de activación aplicada. En consecuencia, la energía de activación más alta puede ser necesaria para operar el sistema de válvula. Esto puede incrementar el costo de la activación del sistema de válvula y también puede reducir la eficiencia del sistema de recuperación de energía. También, las cargas no balanceadas pueden reducir la vida útil del sistema de sellado.
Además, algunos de los tubos de intercambio de presión conocidos y los sistemas de válvula se pueden activar por varios medios, electromagnético, hidráulico, neumático y sus similares. En el caso de un medio hidráulico o neumático, una o más flechas tendrán que penetrar dentro de los tubos de intercambio de presión y los sistemas de válvula a través de un sistema de sellado separado. Esto puede incrementar el costo y la complejidad del sistema de recuperación de energía. El sistema de sellado en si puede ser vulnerable a la fuga.
Por lo tanto, existe la necesidad de un sistema de válvula para tubos de intercambio de presión de un sistema de recuperación de energía, que supera estos y otros problemas relacionados.
Breve Descripción de la Invención La presente invención proporciona un sistema de válvula para tubos de intercambio de presión de un sistema de recuperación de energía que supera las anteriores desventajas. El sistema de válvula permite la activación apropiada de puertos de alta presión y de puertos de baja presión que permiten el intercambio de presión.
De conformidad con un aspecto de la presente invención, el sistema de válvula incluye un alojamiento de válvula, un distribuidor de flujo, un cartucho hueco y un sistema de sellado. El alojamiento de válvula puede comprender un juego de puertos de alta presión y un juego de puertos de baja presión. El distribuidor de flujo permite el flujo desde y hacia el juego de puertos de alta presión y hacia los puertos de baja presión dentro del alojamiento de válvula. El cartucho hueco puede estar configurado para moverse en forma recíproca axialmente en una holgura radial entre el alojamiento de válvula y el distribuidor de flujo. El cartucho hueco puede conectar el tubo de intercambio de presión en comunicación de fluidos con los puertos de alta presión o con los puertos de baja presión. El sistema de sellado puede estar configurado para proporcionar un balance hidráulico sustancial al cartucho hueco. Debido al balance hidráulico axial, se puede requerir menor fuerza de activación para controlar el movimiento del cartucho hueco. De conformidad con esto, una baja fuerza de activación puede permitir el uso de un cartucho hueco activado en forma externa, el cual supera los retos de los activadores que penetran los tubos de intercambio de presión o el cuerpo de la válvula.
Estos y otras ventajas y características serán evidentes al leer la siguiente descripción detallada de las modalidades de la invención que es provista en conexión con los dibujos acompañantes.
Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 ilustra un esquema de un sistema de recuperación de energía, de conformidad con una modalidad de la presente invención.
La Figura 2 ilustra una vista en sección en perspectiva de un sistema de válvula, de conformidad con una modalidad de la presente invención.
La Figura 3 ¡lustra una vista en sección del sistema de válvula con un cartucho hueco en una primera posición axial, de conformidad con una modalidad de la presente invención.
La Figura 4 ilustra una vista en sección del sistema de válvula con el cartucho hueco en una tercera posición axial, de conformidad con una modalidad de la presente invención.
La Figura 5 ilustra una vista en sección del sistema de válvula con el cartucho hueco en una segunda posición axial, de conformidad con una modalidad de la presente invención.
Descripción Detallada de la Invención Las diferentes modalidades de la presente invención serán descritas con detalle al hacer referencia a los dibujos acompañantes. Sin embargo, será evidente que estas modalidades se pueden practicar sin ciertos o todos los detalles específicos. En otros casos, los pasos o elementos bien conocidos no serán descritos con detalles con el fin de no confundir la descripción de la invención. Las siguientes modalidades ejemplifícativas y sus aspectos son descritos e ¡lustrados junto con los aparatos, métodos y sistemas que tienen la intención de ser ilustrativos, no limitantes de la invención.
La invención proporciona un sistema de válvula para tubos de intercambio de presión de un sistema de recuperación de energía. El sistema de recuperación de energía es un dispositivo que utiliza una corriente de desecho de un sub-sistema para reducir al mínimo la entrada de energía para todo el sistema por el intercambio de energía desde un sub-sistema a otro. En sistemas de desalineación, el sistema de recuperación de energía se puede utilizar para transferir la presión entre el flujo entrante y saliente de un sistema de osmosis invertido. Más específicamente, la presión se puede extraer de una solución concentrada a alta presión y se transfiere al agua de alimentación de baja presión que resulta en mayor eficiencia de energía del sistema de desalinizacíón. De este modo, el costo de producción de agua potable se puede reducir al emplear el sistema de recuperación de energía La Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema 100 de recuperación de energía de conformidad con las diferentes modalidades de la presente invención. El sistema 100 de recuperación de energía puede incluir dos tubos 102 y 104 de intercambio de presión, como se ilustra en la Figura 1. Un tubo de intercambio de presión por lo general, se utiliza para intercambiar la presión hidráulica desde una corriente de fluido a una presión relativamente alta a un corriente de fluido a una presión relativamente baja. Además, los pistones 106 y 108 pueden estar dispuestos respectivamente dentro de los tubos 102 y 104 de intercambio de presión en un arreglo deslizable y de sellado con las paredes de los tubos. Los pistones 106 y 108 se pueden adaptar para moverse en forma longitudinal dentro de cada uno de los tubos 102 y 104 de intercambio de presión. Los pistones 106 y 108 pueden activarse por varios medios de activación, por ejemplo, medios electromagnéticos, medios neumáticos y medios hidráulicos. Las personas experimentadas en la técnica podrán apreciar que se pueden limitar los medios de activación y los ejemplos mencionados son un grupo no limitantes. Los medios neumáticos pueden involucrar el uso de una flecha con un sello para activar los pistones 106 y 108. El sistema 100 de recuperación de energia puede también incluir cuatro válvulas 110, 112, 114 y 116 (dos para cada uno de los tubos 102 y 104 de intercambio de presión) para controlar el flujo de fluido dentro y fuera de los tubos 102 y 104 de intercambio de presión. Además, un alojamiento (no mostrado) de cada una de las válvulas puede incluir dos puertos de alta presión y dos puertos de baja presión. El sistema 100 de recuperación de energia puede tener uno o más tubos de intercambio de presión arreglados en diferentes configuraciones.
En una modalidad ejemplificativa de la presente invención, el sistema 100 de recuperación de energia se puede emplear en una planta de desalinización. En un sistema de desalinización, el sistema 100 de recuperación de energia se puede utilizar para alcanzar un intercambio de presión entre la solución concentrada de descarga (a una presión relativamente alta) y agua de alimentación (a una presión relativamente baja). Con referencia a la Figura 1, en un lado de los tubos 102 y 104 de intercambio de presión, una línea puede estar conectada con una linea de solución concentrada a través de las válvulas 110 y 112 y la otra linea se puede conectar con un drenaje. En el otro lado de los tubos 102 y 104 de intercambio de presión, una línea se puede conectar con la linea de agua de alimentación y la otra linea se puede conectar con el lado de alta presión de un sub-sistema de osmosis invertida. La operación del tubo 102 de intercambio de presión en un ciclo de intercambio de presión se explica abajo con referencia a la Figura 1.
Inicialmente, el pistón 106 puede estar en la posición extrema izquierda dentro del tubo 102 de intercambio de presión y todos los puertos de las válvulas 110 y 114 pueden estar cerrados. En esta posición, el tubo 102 de intercambio de presión se llena con la solución concentrada. Los puertos de baja presión de las válvulas 110 y 114 pueden estar abiertos. Debido a la apertura de los puertos de baja presión de la válvula 110, el agua de alimentación (a una presión relativamente baja) puede arrastrarse dentro del tubo 102 de intercambio de presión. El agua de alimentación empuja el pistón 106 desde el lado izquierdo y drena la solución concentrada. El pistón 106 así, se mueve hasta la extrema derecha y el tubo 102 de intercambio de presión ahora se llena con el agua de alimentación. Cuando el pistón 106 alcanza la posición extrema derecha, los puertos de baja presión de las válvulas 110 y 114 se cierran. Esto completa la primera mitad de un ciclo de intercambio de presión que involucra el movimiento del pistón 106 desde su posición extrema izquierda a la posición extrema derecha.
En la segunda mitad del ciclo de intercambio de presión, los puertos de alta presión de la válvula 110 pueden estar abiertos. La solución concentrada puede empujar el pistón 106 hacia la izquierda con una alta presión. Debido el agua de alimentación no se puede comprimir, la presión en el agua de alimentación en el tubo 102 de intercambio de presión puede incrementar la presión de la solución concentrada. Los puertos de alta presión de la válvula 114 entonces se pueden abrir. Un impulso adicional puede ser provisto al pistón 106 por una fuerza electromagnética. La solución concentrada (a una presión relativamente alta) junto con un impulso adicional puede arrastrar el agua de alimentación fuera de los puertos de alta presión de la válvula 114, lo que resulta en el movimiento del pistón 106 hacia la posición extrema izquierda. El movimiento del pistón 106 desde la posición extrema derecha hacia la posición extrema izquierda define la segunda mitad del ciclo de intercambio de presión. La presión entonces se intercambia desde la solución concentrada de alta presión al agua de alimentación de baja presión. Además, estos pasos se pueden repetir para alcanzar el intercambio de presión en cada ciclo. El tubo de intercambio de presión 104 se puede operar en una manera similar al tubo 102 de intercambio de presión.
Para mantener un flujo continuo del agua de alimentación fuera del sistema 100 de recuperación de energía, los pistones 106 y 108 de los tubos 102 y 104 de intercambio de presión respectivamente, se pueden sincronizar en forma operativa para moverse con una diferencia de fase de aproximadamente 180 grados. Específicamente, el pistón 106 y el pistón 108 se puede activar con una diferencia de fase de 180 grados.
La Figura 2 ¡lustra una vista en perspectiva de un sistema 200 de válvula para el sistema 100 de recuperación de energía de conformidad con una modalidad de la presente invención. El sistema 200 de válvula se puede utilizar en un sistema de desalinización. Las bobinas 202 se pueden enrollar alrededor del tubo 102 de intercambio de presión del sistema 100 de recuperación de energía. Además, se puede usar un controlador para controlar la corriente eléctrica suministrada a las bobinas 202. En una modalidad de la presente invención, un medio de activación electromagnética se puede utilizar para controlar el pistón 106. El pistón 106, dispuesto dentro del tubo 102 de intercambio de presión puede consistir de imanes 204 permanentes enrollados alrededor de la circunferencia del pistón 106. De este modo, el pistón 106 puede experimentar una fuerza axial generada por la interacción de las bobinas 202 que llevan la corriente eléctrica y el campo magnético de los imanes 204 permanentes. La corriente eléctrica aplicada en las bobinas 202 se puede controlar para controlar el movimiento del pistón 106 dentro del tubo 102 de intercambio de presión. En otras modalidades de la presente invención, un medio de activación de movimiento lineal, tal como un medio neumático y medio hidráulico se puede usar para controlar el movimiento del pistón 106. Además, un sello 206 puede ser provisto para sellar el pistón 106 con las paredes del tubo 102 de intercambio de presión para reducir al mínimo el mezclar la corriente de fluido de baja presión y la corriente de fluido de alta presión. El sello 206 puede también llevar otras cargas tal como peso, fricción y cargas misceláneas mientras el pistón 106 se desliza dentro del tubo 102 de intercambio de presión.
En una modalidad de la presente invención, el sistema 200 de válvula puede incluir un activador 208 de válvula para controlar la apertura/cierre de la válvula. Además, se puede usar un sensor para detectar la posición del pistón 106. El activador 208 de válvula puede controlar la apertura/cierre de la válvula dependiendo de la segunda posición del pistón 106. Específicamente, el tiempo en que el pistón 106 llega a su posición extrema (en cualquier extremo del tubo 102 de intercambio de presión) y la apertura/cierra de la válvula se pueden controlar por el activador 208 de válvula. Con referencia a la Figura 1, el sistema 200 de válvula se puede implementar para por lo menos una de las válvulas 110, 112, 114 y 116 para el sistema 100 de recuperación de energía. El sistema 200 de válvula correspondiente al tubo de intercambio de presión se puede controlar independiente de un sistema de válvula similar para el tubo 104 de intercambio de presión. La construcción y funcionamiento del sistema 200 de válvula en varias configuraciones se explica con detalle junto con las Figuras 3, 4 y 5. Específicamente, el funcionamiento del sistema 200 de válvula que involucra un cartucho hueco en una primera, segunda y tercera posiciones axiales se explica con referencia a las Figuras 3, 5 y 4, respectivamente.
La Figura 3 ilustra una vista en sección de un sistema 200 de válvula con un cartucho 302 hueco en una primera posición acial, de conformidad con una modalidad de la presente invención. El sistema 200 de válvula incluye un alojamiento 304 de válvula. El alojamiento 304 de válvula puede tener una forma tubular y está conectado con el tubo de intercambio de presión. Además, el alojamiento 304 de válvula puede incluir un juego de puertos 306 de alta presión y un juego de puertos 308 de baja presión. El juego de puertos 306 de alta presión puede incluir por lo menos dos puertos de alta presión radiales. La separación circunferencial entre los dos puertos de alta presión radiales puede ser de aproximadamente 360/(número de puertos de alta presión) grados. En forma similar, el juego de puertos 308 de baja presión puede incluir por lo menos dos puertos de baja presión radiales separados circunferencialmente aproximadamente a 360/(numero de puertos de baja presión) grados. Con referencia a la Figura 3, el alojamiento 304 de válvula puede incluir dos puertos 306 de alta presión separados circunferencialmente aproximadamente a 180 grados y dos puertos 308 de baja presión separados circunferencialmente aproximadamente a 180 grados.
Aunque la Figura 3 ilustra una implementación particular, se debe apreciar que la posición de los puertos de alta presión y los puertos de baja presión se puede intercambiar. Específicamente, los puertos 306 pueden ser puertos de baja presión y los puertos 308 pueden ser puertos de alta presión.
Como se muestra en la Figura 3, el sistema de válvula puede incluir un distribuidor 310 de flujo. El distribuidor 310 de flujo puede ser tubular y hueco y está ubicado dentro del alojamiento 304 de válvula. El distribuidor 310 de flujo se puede configurar para distribuir el flujo desde y hacia los puertos 306 de alta presión y los puertos 308 de baja presión., En una modalidad de la presente invención, el distribuidor 310 de flujo puede incluir un primer juego de aberturas 312 circunferenciales que están alineadas en forma axial con los puertos 306 de alta presión y un segundo juego de aberturas 314 circunferenciales (mostradas en la Figura 5) que están alineadas en forma axial con los puertos 308 de baja presión. En una modalidad alternativa de la presente invención, el distribuidor 310 de flujo puede tener solamente un juego de aberturas circunferenciales que se extienden desde los puertos 306 de alta presión hasta los puertos 308 de baja presión. Las aberturas 312 y 314 circunferenciales pueden facilitar el flujo desde y hacia los puertos 306 de alta presión y los puertos 308 de baja presión.
Con referencia a la Figura 3, el sistema de válvula también incluye un cartucho 302 hueco. En varias modalidades de la presente invención, el cartucho 302 hueco puede estar configurado para moverse en forma recíproca axialmente una holgura radial entre el alojamiento 304 de válvula y el distribuidor 310 de flujo. El cartucho 302 hueco puede conectarse, en forma selectiva, con el tubo de intercambio de presión en comunicación de fluidos con los puertos 306 de alta presión o con los puertos 308 de baja presión. En la primera posición axial, el cartucho 302 hueco puede estar alineado axialmente en una forma que permite la comunicación de fluidos entre los puertos 306 de alta presión y el tubo de intercambio de presión. Específicamente, el cartucho 302 hueco puede estar alineado axialmente para así proporcionar la comunicación de fluidos entre los puertos 306 de alta presión y las aberturas 312 circunferenciales, como se muestra en la Figura 3. De este modo, la corriente de fluido de alta presión puede fluir dentro del tubo de intercambio de presión a través de los puertos 306 de alta presión. Además, en la primera posición axial, el cartucho 302 hueco puede también impedir la comunicación de fluidos entre los puertos 308 de baja presión y el tubo de intercambio de presión En otras palabras, el cartucho 302 hueco puede estar alineado axialmente para impedir la comunicación de fluidos entre los puertos 308 de baja presión y las aberturas 314 circunferenciales. El cartucho 302 hueco puede tener aberturas radiales cerca de los extremos axiales, que pueden proporcionar el balance hidráulico sustancial al cartucho 302 hueco. La separación circunferencial a 180 grados entre los dos puertos de los puertos 306 de alta presión o los puertos 308 de baja presión puede permitir el balance de fuerza radial mecánica del cartucho 302 hueco.
El activador 208 de válvula puede controlar el movimiento del cartucho 302 hueco. En una modalidad de la presente invención, el activador 208 de válvula incluye un alojamiento 316 del activador, un pistón 318 del activador y una flecha 320 del activador. El alojamiento 316 del activador puede tener forma tubular y se conecta con el alojamiento 304 de válvula. Las bobinas 322 del activador pueden estar enrolladas alrededor del alojamiento 316 del activador. Además, el pistón 318 del activador puede realizar un movimiento reciproco dentro del alojamiento 316 del activador. El pistón 318 del activador puede tener forma hueca. Además, la flecha 320 del activador se puede conectar con el pistón 318 del activador con el cartucho 302 hueco para controlar el movimiento del cartucho 302 hueco. El cartucho 302 hueco puede tener un miembro de conexión en un extremo para recibir la flecha 320 del activador. Además, el distribuidor 310 de flujo puede tener una abertura para permitir que el miembro de conexión del cartucho 302 hueco realice un movimiento reciproco entre las diferentes posiciones (entre la primera posición axial y la segunda posición axial) del cartucho 302 hueco. Un medio de activación puede ser usado para controlar el movimiento del pistón 318 del activador. El medio de activación puede incluir por ejemplo, medios electromagnéticos, medios neumáticos, medios hidráulicos, y sus similares. Las personas experimentadas en la técnica podrán apreciar que se pueden limitar los medios de activación y los ejemplos mencionados no son limitantes.
El medio de activación puede usar la posición del pistón que se desliza dentro del tubo de intercambio de presión para controlar la apertura/cierre del sistema 200 de válvula. Un sensor se puede utilizar para obtener la posición del pistón. La posición detectada se puede utilizar para controlar la apertura/cierre de los puertos 306 de alta presión y los puertos 308 de baja presión. La posición detectada del pistón se puede utilizar por el medio de activación para controlar el movimiento del pistón 318 de activación de modo que el tiempo en que el pistón llega a su posición extrema en cualquier extremo del tubo de intercambio de presión y la apertura/cierre de los puertos 306 de alta presión y los puertos 308 de baja presión se puede sincronizar.
Además, el sistema 200 de válvula puede incluir un sistema de sellado provisto dentro del alojamiento 304 de válvula. En una modalidad de la presente invención, el sistema de sellado puede incluir sellos 326 axiales en ambos extremos del distribuidor 310 de flujo, como se muestra en la Figura 3. Los sellos 326 axiales pueden reducir al mínimo el área de contacto y reducir el desequilibrio hidráulico del cartucho 302 hueco. También, el sistema de sellado puede incluir sellos 328 radiales con o sin sellos 326 axiales. Los sellos 328 radiales pueden reducir al mínimo el flujo de fluido entre el juego de puertos 306 de alta presión y el juego de puertos 308 de baja presión cuando el cartucho 302 hueco está en la primera posición axial o en la segunda posición axial. Además, los sellos 328 radiales pueden evitar esencialmente la comunicación de fluidos entre los puertos 306 de alta presión y los puertos 308 de baja presión. Los sellos 328 radiales pueden incluir uno o más anillos de sellado. Además, los sellos 328 radiales pueden incluir un anillo 339 guía junto con los anillos de sellado. El sistema de sellado pueden balancear hidráulicamente el cartucho 302 hueco en la dirección axial.
La Figura 4 ilustra una vista en sección del sistema 200 de válvula con el cartucho 302 hueco en la tercera posición axial, de conformidad con una modalidad de la presente invención. En la tercera posición axial, el cartucho 302 hueco bloquea los puertos 306 de alta presión y los puertos 308 de baja presión. En la tercera posición axial, el cartucho hueco puede ser balanceado hidráulicamente en la dirección axial a través de la comunicación de fluidos entre las caras de extremo a través del centro del cartucho 302 hueco. El cartucho 302 hueco puede moverse hacia la izquierda desde la primera posición axial para alcanzar la tercera posición axial. El cartucho 302 hueco en la tercera posición axial puede impedir la comunicación de fluidos entre los puertos 306 de alta presión y el tubo de intercambio de presión, y también entre el tubo de intercambio de presión y los puertos 308 de baja presión. Específicamente, el cartucho 302 hueco puede estar alineado axialmente para así impedir la comunicación de fluidos entre los puertos 306 de alta presión y las aberturas 312 circunferenciales y también entre los puertos 308 de baja presión y las aberturas 314 circunferenciales. El cartucho 302 hueco puede entonces moverse hacia la izquierda desde la tercera posición axial para alcanzar la segunda posición axial. La tercera posición axial puede estar esencialmente entre la primera y la segunda posición axial del cartucho hueco. La tercera posición axial puede estar en una posición dentro del intervalo de posición entre la primera posición axial y la segunda posición axial, de modo que el cartucho 302 hueco bloquea los puertos 306 de alta presión y los puertos 308 de baja presión.
La Figura 5 ilustra una vista en sección del sistema 200 de válvula con el cartucho 302 hueco en la segunda posición axial, de conformidad con una modalidad de la presente invención. En la segunda posición axial, el cartucho 302 hueco puede estar alineado axialmente en tal forma que permite la comunicación de fluidos entre los puertos 308 de baja presión y el tubo de intercambio de presión. Específicamente, el cartucho 302 hueco puede estar alineado axialmente para proporcionar la comunicación de fluidos entre los puertos 308 de baja presión y las aberturas 314 circunferenciales, como se muestra en la Figura 5. De este modo, la corriente de fluido de baja presión fluye fuera del tubo de intercambio de presión a través de los puertos 308 de baja presión. Además, en la segunda posición axial del cartucho 302 hueco puede impedir la comunicación de fluidos entre los puertos 306 de alta presión y el tubo de intercambio de presión. En otras palabras, el cartucho 302 hueco puede quedar alineado axialmente para así proporcionar la comunicación de fluidos entre los puertos 306 de alta presión y las aberturas 312 circunferenciales. De este modo, el cartucho 302 hueco puede moverse en forma reciproca entre la primera posición axial y la segunda posición axial. En una modalidad de la presente invención, la holgura radial entre el cartucho 302 hueco y el alojamiento 304 de válvula tubular puede reducirse al mínimo con el fin de reducir esencialmente el flujo de fluido entre los puertos 306 de alta presión y los puertos 308 de baja presión, cuando el cartucho 302 hueco cambia desde la primera posición axial a la segunda posición axial o viceversa.
En una modalidad de la presente invención, el cartucho 302 hueco puede tener aberturas radiales cerca de los extremos axiales, lo cual puede proporcionar el balance hidráulico sustancial al cartucho hueco 320 cuando el cartucho 302 hueco está en la primera posición axial o en la segunda posición axial. Una trayectoria de fuga puede ser provista entre los puertos 306 de alta presión y los puertos 308 de baja presión. La trayectoria de fuga puede permitir el mezclado de la corriente de fluido de alta presión y la corriente de fluido de baja presión para proporciona el balance hidráulico al cartucho 302 hueco. La presencia de una trayectoria de fuga puede proporcionar el balance hidráulico al cartucho 302 hueco en esencialmente todas las posiciones del cartucho 302 hueco. Aunque se permite la comunicación de fluido para balancear las fuerzas en cada extremo del cartucho 302 hueco, con fuga fuera y dentro de los puertos 306 de alta presión y los puertos 308 de baja presión pueden reducirse a través del sistema de sellado. Los sellos 328 radiales pueden reducir el flujo de fluido entre el juego de puertos 306 de alta presión y el juego de puertos 308 de baja presión cuando el cartucho 302 hueco está en la primera posición axial o en la segunda posición axial.
En varias modalidades de la presente invención, el sistema 200 de válvula ha sido explicado junto con el sistema 100 de recuperación de energía, con los pistones 106 y 108 configurados para impulsar la presión del agua de alimentación. Sin embargo, las personas experimentadas en la técnica podrán apreciar que el sistema 200 de válvula se pueden utilizar en cualquier sistema de osmosis invertida, por ejemplo, sistemas de osmosis invertida que tienen sistemas de recuperación de energía con tubos de intercambio de presión pasivos y que utilizan bombas de impulsión.
La presente invención ha sido descrita en términos de varias modalidades solamente con el propósito de ¡lustrar. Las personas experimentadas en la técnica podrán reconocer a partir de la descripción, que la invención no está limitada a las modalidades descritas, más bien se puede practicar con modificaciones y alteraciones limitadas por el espíritu y el alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims (21)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de válvula para un sistema de recuperación de energía que tiene por lo menos un tubo de intercambio de presión, el 5 sistema de válvula está caracterizado porque comprende: un alojamiento de válvula tubular conectado con el tubo de intercambio de presión, el alojamiento de válvula tubular comprende: un juego de puertos de alta presión que comprende por lo menos dos puertos de alta presión radiales separados circunferencialmente por I0 aproximadamente 3607(Número de puertos radiales) grados; y un juego de puertos de baja presión que comprenden por lo menos dos puertos de baja presión radiales separados circunferencialmente por aproximadamente 360/(número de puertos radiales) grados: un distribuidor hueco tubular de flujo ubicado dentro del alojamiento 15 de válvula tubular y configurado para distribuir el flujo desde y hacia el juego de puertos de alta y baja presión dentro del alojamiento de válvula tubular; un cartucho hueco configurado para moverse en forma recíproca en forma axial en la holgura radial entre el alojamiento de válvula tubular y el 20 distribuidor hueco tubular de flujo para conectar selectivamente por lo menos un tubo de intercambio de presión en comunicación de fluidos con uno del juego de puertos de alta presión y el juego de puertos de baja presión, en donde el cartucho hueco está balanceado esencialmente en forma hidráulica durante la operación del sistema de recuperación de energía; y un sistema de sellado provisto dentro del alojamiento de válvula tubular que balancea esencialmente en forma hidráulica el cartucho hueco en la dirección axial en todas las posiciones del cartucho hueco.
2. El sistema de válvula de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el cartucho hueco está configurado para moverse en forma reciproca entre una primera posición axial y una segunda posición axial.
3. El sistema de válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque en la primera posición axial el cartucho hueco está alineado en forma axial para impedir un flujo de fluido entre el juego de los puertos de baja presión el por lo menos un tubo de intercambio de presión, y permiten el flujo de fluido entre el juego de puertos de alta presión y el por lo menos un tubo de intercambio de presión.
4. El sistema de válvula de conformidad con la rei indicación 2, caracterizado porque en la segunda posición axial el cartucho hueco está alineado axialmente para impedir un flujo de fluido entre el juego de puertos de alta presión y el por lo menos un tubo de intercambio de presión, y permitir un flujo de fluido entre el juego de los puertos de baja presión y el por lo menos un tubo de intercambio de presión.
5. El sistema de válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque en la tercera posición axial el cartucho hueco está alineado axialmente para impedir el flujo de fluido entre los puertos de alta presión y el por lo menos un tubo de intercambio de presión y entre el por lo menos un tubo de intercambio de presión y el juego de puertos de baja presión y en donde la tercera posición axial está entre la primera posición axial y la segunda posición axial.
6. El sistema de válvula de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el distribuidor hueco tubular de flujo comprende uno 5 o más juegos de aberturas circunferenciales alineadas en forma axial con el juego de puertos de alta presión y el juego de puertos de baja presión.
7. El sistema de válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque en la primera posición axial el cartucho hueco queda alineado en forma axial para impedir el flujo de fluido entre el juego de I0 puertos de alta presión y el primer juego de aberturas circunferenciales.
8. El sistema de válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque en la segunda posición axial el cartucho hueco queda alineado en forma axial para impedir el flujo de fluido entre el segundo juego de aberturas circunferenciales y el juego de puertos de baja presión. 15
9. El sistema de válvula de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque en la tercera posición axial, el cartucho hueco queda alineado en forma axial para impedir el flujo de fluido entre el juego de puertos de alta presión y el primer juego de aberturas circunferenciales, y entre el segundo juego de aberturas circunferenciales y el juego de 20 puertos de baja presión y en donde en la tercera posición axial está entre la primera posición axial y la segunda posición axial.
10. El sistema de válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la holgura radial entre el cartucho hueco y el alojamiento tubular de válvula se reduce al mínimo con el fin de reducir 25 sustancialmente el flujo de fluido entre el juego de puertos de alta presión 11 y el juego de puertos de baja presión, cuando el cartucho hueco cambia desde la primera posición axial hasta la segunda posición axial o viceversa.
11. El sistema de válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el cartucho hueco comprende aberturas radiales cerca de los extremos radiales para balancear esencialmente hidráulicamente el cartucho hueco cuando el cartucho hueco está en la primera posición axial o en la segunda posición axial.
12. El sistema de válvula de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de sellado comprende sellos axiales en ambos extremos del alojamiento tubular de válvula.
13. El sistema de válvula de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de sellado comprende sellos radiales que impiden esencialmente el flujo de fluido entre el juego de puertos de alta presión y el juego de puertos de baja presión.
14. El sistema de válvula de conformidad con la rei indicación 1, caracterizado porque además comprende un activador de válvula y en donde el activador de válvula comprende: un alojamiento tubular del activador conectado con el alojamiento tubular de la válvula; un pistón de activador que realiza un movimiento reciproco dentro del alojamiento tubular del activador; y una flecha del activador para conectar el pistón del activador con el cartucho hueco.
15. El sistema de válvula de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el pistón del activador se activa con medios electromagnéticos.
16. El sistema de válvula de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el pistón del activador es activado por un medio neumático.
17. El sistema de válvula de conformidad con la rei indicación 14, caracterizado porque el pistón del activador es activado por un medio hidráulico.
18. El sistema de válvula de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el cartucho hueco también comprende un miembro de conexión para recibir la flecha del activador.
19. El sistema de válvula de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el distribuidor hueco tubular de flujo comprende por lo menos una abertura para permitir que el miembro de conexión del cartucho hueco se mueva en forma reciproca entre la primera posición axial y la segunda posición axial.
20. Un sistema de válvula para un sistema de recuperación de energía que tiene por lo menos un tubo de intercambio de presión, el sistema de válvula está caracterizado porque comprende: un alojamiento tubular hueco conectado con el tubo de intercambio de presión; un distribuidor hueco tubular de flujo ubicado dentro del alojamiento tubular de válvula; un cartucho hueco configurado para moverse en forma reciproca axialmente en una holgura radial entre el alojamiento tubular de válvula y el distribuidor tubular hueco de flujo, y un activador de válvula que comprende: un alojamiento tubular del activador conectado con el alojamiento tubular de válvula; 5 un pistón del activador que realiza un movimiento reciproco dentro del alojamiento tubular del activador; y una flecha del activador para conectar el pistón del activador con el cartucho hueco.
21. El sistema de válvula para un sistema de recuperación de lU energía de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema de válvula está configurado para un sistema de desalinización. 15
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