TWI460367B - 固定一密封片至一旋轉閥之轉子 - Google Patents

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Description

固定一密封片至一旋轉閥之轉子
本發明係關於旋轉閥，且特定之態樣係關於將一密封片於該密封片與一轉子板之鄰接表面處固定至該轉子板之方式。用於此目的之代表性錨固總成具有轉子板表面配接區域，其直接鄰接該轉子板，以提供高整體性(例如，金屬至金屬)接觸。
本申請案主張於2011年5月10日申請之美國申請案第13/104,429號之優先權。
旋轉閥具有廣泛的工業用途，且尤其適合於需要同時改變製程流運送之初始位置及目的位置之製程。此等製程中最顯著的是化合物之吸附分離，此等化合物相對於一非純淨混合物中之其他化合物會被一固態顆粒吸附劑優先吸收，該吸附劑通常係包含於具有吸附劑床一或多個固定柱中。藉由改變製程流輸入點及輸出點而模擬吸附劑之移動。除了待純化之該進料或非純淨混合物，脫吸劑係提供至該等吸附劑柱之一輔助主製程輸入流，該脫吸劑能夠使該非純淨混合物之經優先吸收之化合物自該吸附劑移位或解吸。同樣地，自該(該等)柱提取多股製程輸出流。在此等製程輸出流中，相對於進料，萃取物流及萃餘物流分別實質上或多或少地富集於相對於其他進料化合物被優先吸收之化合物中。藉由使該萃取物流及該萃餘物流蒸餾，可輕易地將脫吸劑自該非純淨混合物之化合物分離，因此自 該萃取物流提取所要之組分，一般具有高純淨度。藉由該萃取物及萃餘物之蒸餾而還原之脫吸劑可再次用於分離程序中。
將對二甲苯自包含正二甲苯及偏二甲苯之C8 芳香族化合物之一混合物分離係在模擬移動床製程中使用選擇性吸附劑執行之吸附分離之一重要商業實例。亦可使用其他若干類型之模擬移動床吸附分離，其中一般地經選擇性吸收之化合物與非選擇性吸附之化合物每個分子具有相同數目之碳原子且亦具有極其類似之沸點，因此使得基於相對揮發性(即，使用蒸餾)或其他差異進行分離不切實際。
在模擬移動床製程中，藉由使製程輸入流之引入點及製程輸出流之撤出點週期且連續地前進(一般沿該等吸附劑柱之軸向長度)達成該(該等)吸附劑柱中之吸附區、脫吸區及隔離區之逐漸且漸增移動。對於在相對均勻間隔點之間之每一前進，多個區之邊界亦移動。主輸入流進入該吸附劑柱之點及主輸出流撤出該柱之點通常係由並不用於一輸入製程流或一輸出製程流之至少兩個或兩個以上之潛在流體運送點分離。例如，該進料流可於一點進入該吸附劑柱中且流動繞過7個或7個以上潛在引入點/撤出點(且通過7個分流器/收集器)，之後到達用於一製程流之下一實際流體引入點或流體撤出點，例如，移除萃餘物流之點。因此，引入點及撤出點之連續移動並不影響該等主區之主要部分之性能。
可透過使用一個多口旋轉閥(藉由一中央控制器調節)達 成流體流在一吸附劑柱之許多不同位置之間之連續切換。US 2,985,589、US 2,957,485、US 3,040,777、US 3,192,954、US 3,201,491、US 3,291,726、US 3,732,325、US 4,633,904、US 6,004,518、US 6,063,161、US 6,712,087、US 7,160,367、US 7,276,107、US 2007/0028971及共同待審之美國專利序號第12/878,149號中描述了模擬移動吸附劑床及較佳之旋轉閥之操作之進一步細節。
一種廣泛使用類型之旋轉閥具有一平面圓形組態，其中一平坦埠轉子在一平坦埠定子上同軸地旋轉，使得根據製程流如何被佈置於任何給定之閥位置或分度，該定子與該轉子中之口以一預定之週期序列對準或被阻擋。該定子與轉子之間之密封一般係由一平坦密封片提供。該密封片於一轉子板(尤其是固定軌道板)處緊固至該轉子之基部，且在定子面之平坦表面上滑動。在製作平坦之配接表面時需要高度之精確性，以防止該定子與該轉子之間發生洩漏。該密封片之整體性及其至該轉子之附接亦對於確保該旋轉閥之良好之機械操作至關重要。一個複雜之因素是用於製作該密封片之材料，該材料必須具有充分之可撓性以維持該轉子與該定子之間之合適密封，同時仍可承受在高溫及高壓力下之運作。在操作過程中，密封片材料必須可防止表面發生任何永久變化，若變化發生，則可損及該密封。通常使用非金屬聚合物，因此不同材料(例如，金屬及非金屬)之平坦表面之間可發生密封。對該旋轉閥且明確而言該密封片由於發生故障及/或磨損進行維護將導致因發 生製程停工期而大幅度增加成本。此等維護最終限制該旋轉閥在給定之時段內之總處理能力且因此限制該等模擬移動床製程可產生之收益。
因此，上述目的係關於改良該密封片之性能且使與密封片故障關聯之製程停工時間最短。
本發明係關於即使在變化之操作條件(例如，壓力及溫度)下將一旋轉閥之密封片固定至轉子板以維持良好之附接之方式。本發明之態樣係關於優越於習知旋轉閥之改良，其中將諸如一墊圈之一密封片固持元件嵌入該密封片材料中，且不直接接觸該轉子板。在以本文所述之方式固定該密封片之旋轉閥操作中，可顯著降低密封片錨固總成發生故障，且明確而言該故障係指將該密封片樁定或固定至該轉子板之螺釘或其他轉子板接合構件失效(或「回退」(backing out))之可能性。因此，本發明解決當該閥自一個閥位置分度或旋轉至下一閥位置時當經增壓流體連續地按路徑運送至不同之旋轉閥入口及旋轉閥出口口時密封該等經增壓流體期間與該密封片之嚴格之操作容差關聯之重大商業問題。密封片由於密封片錨固總成或其組件(例如，一螺釘及一按鈕墊圈)鬆脫或完全脫離而發生故障因而導致流操作時間延長且製作成本增加之可能性減小。
不受限於理論，據信所觀察到之密封片錨固總成之故障係由於該密封片自身之特性導致，該密封片必須具有充分之可撓性，以提供連接金屬部件之間之流體密封，且必須 在變化之操作壓力及溫度下維持此可撓性及密封特性(即，作為一襯墊材料)。將一密封片錨固總成之組件(例如，諸如一墊圈之一密封片固持元件)嵌入或凹進該密封片中，且使此等元件不與鄰接之轉子板之表面接觸之實踐可使整個密封片錨固總成適應不同的力矩要求。發生此情形之原因在於，在高操作溫度及不斷變化之操作壓力下，一般由諸如Teflon(聚四氟乙烯)之聚合物製成之該密封片之硬度及壓縮性會發生變化。
為了解決此問題，本發明之態樣係關於提供至少一些區域，即，一「轉子板表面配接區域」，在該區域上，該密封片錨固總成可直接鄰接與該密封片接觸之該轉子板表面之一些部分。此有利地在該密封片錨固總成(或其組件中之一者)與該轉子板之間提供一直接接觸區域，且鄰接表面係由在正常操作之條件下不發生實質變形、壓縮或軟化之始終保持剛性之材料(例如，諸如碳鋼之金屬)界定。因此，該錨固總成具有不僅與面對相對軟性之密封片之表面，且亦面對相對剛性之轉子板(即，在該轉子板表面配接區域處)之表面接觸之表面。因此，以此方式將該密封片錨固總成且因此該密封片自身固定至該轉子板，且整體性改良。因此可顯著減小或實質上消除與操作條件對該密封片材料之性質之影響關聯之不斷變化之力矩要求而造成故障之可能性。重要的是，該密封片可藉由在變化之操作條件下如需依形於旋轉之金屬部件而發揮自身之密封(或襯墊)功能，且不會影響該密封片錨固總成之鄰接之表面 之間之接觸(通常為金屬至金屬)之整體性。對密封片錨固總成之力矩要求保持恆定，因此解決與習知旋轉閥之工業操作關聯之可能發生之此等總成或其組件有害鬆脫及/或共同回退至該旋轉閥外側之問題。
本發明之實施例係關於一種旋轉閥，其包括一轉子板及一密封片，可使用至少一個密封片錨固總成(且較佳複數個此總成)將其固定於鄰接之第一轉子板表面及第一密封片表面處。該轉子板及密封片可相對於一固定軌道板旋轉。將該密封片錨固總成緊固(例如，對於螺釘，則使用鑽入該表面中之螺紋)至該第一轉子板表面中(或下方)。有利的是，如上所述，該密封片錨固總成(例如，此總成之一組件，諸如，一密封片固持元件)具有鄰接該第一轉子板表面之一轉子板表面配接區域。
特定之實施例係關於此等旋轉閥，其進一步包括(a)一定子，其具有一固定軌道板，其在與鄰接該轉子板之該第一密封片表面相對置之一第二密封片表面處與該密封片達成面對面密封接觸，及(b)一轉子，其包括該轉子板且進一步包括交叉管件，其係用於將來自該定子之一周邊上之多個流體口中之任一者之流體運送至一軌道板之若干軌道中之各者。
進一步之實施例係關於一密封片錨固總成，其包括(a)一轉子板表面配接區域，其用於以一鄰接關係提供與一第一轉子板表面之金屬至金屬接觸，(b)鄰接該密封片之一密封片配接區域，及(c)一中央緊固元件，其自該轉子板表面配 接區域之平面之上方或下方延伸，以緊固至該第一轉子板表面之上方或下方。進一步之實施例係關於一種將一密封片(例如，包括諸如聚合材料之一非金屬)固定至一轉子板(例如，包括一金屬)之方法。該方法包括將此錨固總成緊固至該第一轉子板表面中，以使該轉子板表面配接區域鄰接該第一轉子板表面且亦使該密封片配接區域鄰接該密封片。該密封片錨固總成可為單件或包括多件(例如，一密封片固持元件及一轉子板接合構件)。
進一步之實施例係關於一種密封片固持元件，其包括(a)一轉子板表面配接區域，其用於以一鄰接關係提供與一第一轉子板表面之金屬至金屬接觸，及(b)一密封片配接區域，其用於以一鄰接關係提供與一密封片之金屬/非金屬接觸。因此，根據該密封片固持元件之正常功能，轉子板表面配接區域及該密封片配接區域分別鄰接該轉子板及該密封片。一般而言，該轉子板表面配接區域及該密封片配接區域在實質上水平平面(例如，處於不同高度之實質上平行之平面)中係環形區域，且明確而言，係具有垂直於此等平面之一共同中央軸線之同軸環形區域。
本發明之其他實施例係關於一種吸附分離程序，其包括使進料及脫吸劑連續地流動至一旋轉閥中且到達固態吸附劑之一床，且使萃取物及萃餘物自該吸附劑床連續地流動且流出該旋轉閥。特定之製程包含將對二甲苯自包括正二甲苯及偏二甲苯及對二甲苯之一混合物的一進料分離。在此情形下，相對於該進料，該萃取物在對二甲苯中富集且 萃餘物在對二甲苯中耗乏。該旋轉閥有利地具有上述特徵，包含一密封片錨固總成或此總成之組件，其具有在該第一轉子板表面之至少一部分處鄰接之一轉子板表面配接區域。藉由此等特徵，可將該錨固總成及該密封片(一般係由一不同之材料(例如，比該錨固總成之可撓性聚合物材料更柔軟且可撓性更大之材料)製成)牢固地固定至該轉子板。
本發明之進一步實施例係關於一種密封片錨固總成，其包括一轉子板表面配接區域。此區域有利地提供與該轉子板之一第一表面(或者此表面之至少一部分，即，面對該密封片之表面)達成金屬至金屬表面接觸。該密封片錨固總成亦可包含鄰接該密封片之一密封片配接區域，及一緊固元件，其一般係該密封片錨固總成或此總成之組件之延伸進入該轉子板中之一部分(例如，一具有螺紋之部分)。例如，該緊固元件一般自該轉子平面表面之平面延伸(例如，且延伸至該平面之下方)，用於緊固至該第一轉子板表面(例如，以藉由在該轉子板中鑽出內孔，將該錨固總成或此總成之組件緊固或附接至該轉子板)。
自下文詳盡描述可輕易理解與本發明關聯之此等及其他態樣及實施例。
應理解，圖1至圖4呈現對本發明及/或所涉及到之原理之圖解。在多個圖中，相同之參考數字用於指示相同之元件。為了幫助瞭解本發明，圖1至圖4中之所示之特徵並不 一定按比例繪示，且未展示對此理解並非至關重要之一些特徵。一般熟悉此項技術者可輕易理解，本發明之多個其他實施例包含使用具有其組態及組件係部分由該等實施例之特定用途所決定之密封片錨固總成之旋轉閥。
圖1中繪示使用旋轉閥200之一簡化之吸附分離系統100。系統100包含用於承載製程流之複數個管線110；包含於至少一個吸附劑容器164內之一合適之吸附劑，以實施所要之分離；及旋轉閥200。「流」(stream)或「製程流」(process stream)係指一種流動之流體，一般為液體，其包括諸如碳氫化合物之有機組分。模擬移動床吸附分離程序使用一或多個吸附劑柱及連續之吸附劑床區(其中該等吸附劑柱分割於該等床區之間)，可使用一旋轉閥將此等流添加至該等床區或自該等床區移除。代表性製程包含將乙苯或對二甲苯自包含正二甲苯及偏二甲苯之C8 芳香族化合物之一混合物分離；將不飽和脂肪酸自飽和脂肪酸分離；將非環烯烴自非環鏈烷分離；將正鏈或直鏈脂肪族碳氫化合物自支鏈脂肪族碳氫化合物分離；將正醇自支鏈醇或環狀醇分離；將每個分子包含至少四個碳原子之直鏈醛自支鏈及環鏈醛分離；將直鏈酮自支鏈酮分離；將直鏈脂肪酸自支鏈或環酸分離；及將油酸自其支鏈異構體分離。吸附分離之一常見應用在於將一類特定之碳氫化合物自具有兩類碳氫化合物之沸點範圍大之混合物提取。一實例是將C10 -C14 正鏈烷烴自亦包含C10 -C14 異烷烴之一混合物分離。例如，在US 2,985,589中描述使用一旋轉閥之一示例 性吸附分離系統。一般而言，所選擇之吸附劑之類型(例如，包括諸如沸石X或沸石Y之一沸石的一吸附劑)係取決於待分離之組分，且尤其是該等組分之分子尺寸。
圖1中示意性地繪示旋轉閥200，且未展示任何細節，而是僅僅展示該旋轉閥200在分離系統100內之相對放置。如圖1中所示，管線114、118、122及126與旋轉閥200連通，該旋轉閥200轉而透過管線132、136、142及146與吸附劑容器164連通。吸附劑容器164內之吸附劑通常被分割至吸附劑床中，例如，第一床174、第二床178、第三床184及第四床188。一般地，吸附劑容器164係用於具有一管線168之一模擬移動床製程中，該管線168將「泵循環」材料自該一連串吸附劑床之頂部運送至底部，以促進操作。
因此管線114、118、122及126可同時提供一進料流及一脫吸劑流，且自旋轉閥200提取一產品(萃取物)流及一萃餘物流。類似地，管線132、136、142及146可同時提供該進料流及該脫吸劑流至吸附劑容器164內之特定之吸附劑床且自其他吸附劑床提取該產品及萃餘物流。接受多種製程流之特定吸附劑床及自其提取多種製程流之特定吸附劑床係取決於旋轉閥200之位置(或分度)。儘管出於簡明之目的，圖解用於將製程流運送至該等吸附劑床且自床提取之四個實際管線132、136、142及146，一般地，可在吸附劑容器164與旋轉閥200之間使用遠遠多於四個(例如，20至30)之潛在管線，以將製程流提供至及提取自對應之吸附劑床。因此，在任何給定之旋轉閥 之分度處，可將管線114、118、122及126中之諸如進料流、脫吸劑流、萃取物流及萃餘物流之流運送至該等更大數目(例如，20至30)之可行之吸附劑床中之任何四者及自該等四者移除。此外，可將額外之製程流提供至旋轉閥或自旋轉閥移除，因此需要圖1中圖解之管線114、118、122及126之外之管線。
圖2進一步詳細繪示一示例性旋轉閥200。旋轉閥200可包含殼體或圓頂室210，其可密封地封閉轉子220，該轉子220包括轉子板222，且固定至密封片230。在使旋轉閥220分度之後，轉子板222及密封片230兩者旋轉一圈之若干分之一。更明確而言，分度係指使轉子板22及密封片230相對於定子240漸增地旋轉，該定子240包括一固定軌道板245，其於相鄰之密封表面處與密封片230面對面地接觸。因此，密封片230在軌道板245與轉子板230之配接表面之間產生一液體密封，因此確保對於一既定之閥分度，流體僅在轉子220與定子240之對準之口之間流動，且因此防止流體洩漏至在該分度處並不對準之其他口，或與該等口發生交叉污染。
轉子板222、密封片230及軌道板245均可具有一圓形幾何形狀，且具有一共同中心軸線。轉子220之交叉管件235係用於根據旋轉閥200之分度或位置將流體運送至定子240之周邊上之多個(例如，20至30個)流體口中之任一者或將流體從多個流體口中之任一者運送至軌道板245之若干軌道中之各者。組合使用定子240之流體口及軌道(在軌道板 245中)與轉子220之交叉管件235，可使流體經由例如分別與第一口242及第二口246連通之管線244及248而流動至該旋轉閥200及自該旋轉閥200流回。因此轉子220之交叉管件235可形成一連串不同之通道，其用於對應於轉子板222之不同旋分度置之不同分度位置及因此不同之口對準之穿過該旋轉閥200之流體流徑。儘管繪示兩個口242、246，但可根據運送至吸附劑容器(在圖1中為164)且自該吸附劑容器運回之流體之數目而存在額外之口。因此，轉子222及軌道板245可協作而界定與複數個口242、246連通之複數個槽孔、開口或通道。明確而言，該複數個口242、246相隔開而使得該轉子板222之角旋轉可對準進出旋轉閥200之入口與出口之不同組合，因此允許在旋轉閥200與圖1中所示之吸附劑容器164之間交換不同之流體。例如，US 3,040,777及US 4,633,904中揭示通過一轉子之通道之示例性旋轉閥。
在旋轉閥200分度之後，通常使用操作地聯結至一缸軸桿、棘輪臂及棘爪之馬達或液壓缸之裝置使轉子板222及密封片230旋轉，且該裝置係與一分度控制器電連通。「分度」係指旋轉閥之漸增旋轉，需要使往返閥之固定部分(定子)的進入之流體及排出之流體之口於下一連續位置與閥之旋轉部分(轉子)之(例如，交叉管件之)口對準。固定部分與旋轉部分之對準可例如利用旋轉部分上之交叉管件達成，交叉管件係根據閥分度或位置使與軌道板之一特定軌道對準的一特定流體進入口或排出口置放於閥之固定部 分上。在代表性實施例中，20至30個可行之流體進入口及排出口可分隔該旋轉閥之圓周，使得分度需要總共旋轉12度至18度。例如，此等口可設置圍繞該閥之該固定部分之一外周邊，而該軌道板之軌道可同心地設置於此固定部分之一內周邊內。
在圖2中所示之實施例中，旋轉閥200亦包含驅動軸桿250、分度控制器260、連通連桿270、馬達280及感測器284。驅動軸桿250用於使轉子板222及密封片230二者旋轉，轉子板222與密封片230係於其面對之表面(例如，該第一轉子板表面及該第一密封片表面)處固定，下文參考圖3及圖4予以更詳盡描述及圖解。因此，在並不鄰接或面對轉子板222之該密封片表面(例如，一第二密封片表面)處，密封片230與定子240之一實質上平坦安座表面形成密封關係。明確而言，密封片230密封軌道板245之介於軌道之間之水平之平坦部分，該等部分鄰接第二密封片表面。轉子板222(可呈碟之形式)係固定至具有一共同中央軸線之驅動軸桿250。馬達280能夠漸增地旋轉驅動軸桿250，且因此漸增地旋轉轉子220及轉子板222(例如，如上所述自12°至18°)，視旋轉閥200分度所需。漸增旋轉可藉由液壓、電氣或機電裝置達成。
殼體或圓頂室210圍繞轉子板222及密封片230之與面對定子240之側相對置之側封閉空間225。空間225中之經增壓流體係用於控制密封片230上之安座壓力，且可通過圓頂室210中之一開口添加，以在密封片230與軌道板245之 間達成一可接受之密封。因此，「安座壓力」係指該閥之該旋轉之部分(一般為該轉子板及該密封片)上之維持該旋轉之密封片與該定子之該固定之軌道板之配接表面之間之有效密封所需之壓力，如上文所述。通常使用製程流體(諸如作為被優先吸附之化合物(對二甲苯)之一脫吸劑之製程流體)作為經增壓流體或密封流體來維持且控制該安座壓力，其中萃取物富集且萃餘物耗乏。經增壓流體存在於圍繞該密封片之一側(例如，該密封片上方之側)之一封閉空間中。可將經增壓流體添加至封閉該轉子板且密封地固定(例如，螺栓)至該定子之一圓頂室且自該圓頂室移除。因此，在許多情形下，該安座壓力亦被稱為該旋轉閥之「圓頂室壓力」(dome pressure)。
為了確保該密封片對該軌道板產生一正密封力(一般而言，該安座壓力減去軌道板壓力)，在操作期間，最小之安座壓力一般為2 psig(0.14 kg/cm2 )至比該軌道板中的流體之最高軌道壓力高出20 psig(0.28 kg/cm2 )。在操作期間，最大安座壓力可自75 psig(5/3 kg/cm2 )至比該軌道板中的流體之最高軌道壓力高出150 psig(10.5 kg/cm2 )。在該旋轉閥係如上所述用於吸附分離中之情形下，最高軌道壓力通常為脫吸劑製程流，其承載能夠使該純淨進料流之組分(例如，混合之二甲苯異構物)之混合物之經優先吸收之化合物(例如，對二甲苯)移位或解吸之脫吸劑。
控制且維持一安座壓力之其他可能性包含使用彈簧。例如，可添加一軸環至驅動軸桿250，以固持圍繞該驅動軸 桿250且壓迫轉子220之頂部之一圓柱形彈簧。可使用壓迫於轉子220之頂部上之複數個彈簧，且可藉由將彈簧之其他端固定至該驅動軸桿250或至該定子240而固持。
如上所述，本發明之實施例係關於可將一旋轉閥之該密封片固定至該轉子板以減小或防止下列情形發生之方式：(i)密封片錨固總成之鬆脫及/或遺失之可能性，(ii)密封片自該轉子板分離之可能性，及/或(iii)密封片發生故障，任一情形均需要停止該旋轉閥之操作(例如，在一模擬移動床吸附分離程序中)。圖3及圖4明確圖解密封片錨固總成之用途，根據本發明之態樣，其係用於將該轉子板與該密封片於其鄰接之表面附接或固定。圖3及圖4中之該轉子板及該密封片之相對垂直位置與圖2中所示之位置相反，其中該轉子板係定位於該密封片之上方。在圖3及圖4中所示之實施例中，轉子板222及密封片230之鄰接之表面即第一轉子板表面2及第一密封片表面4。如上所述，轉子板22及密封片230可繞一固定軌道板(圖2中之245)旋轉。
在該密封片之該第一側(例如，鄰近該轉子或轉子板之側)上，通常使用維持於至少一最小安座壓力下之一控制系統控制安座壓力或圓頂室壓力。跨該密封片之壓力差係該安座壓力或圓頂室壓力與(例如，自該定子之該固定軌道板)施加於該密封片之第二側上之反作用壓力之間之差。因此，該軌道板一般係位於該密封片之一第二側上，該第二側與其上之安座壓力得以控制之該第一側相對。除了維持於至少一最小安座壓力下之外，控制該安座壓力之 該控制系統亦維持於至多一最大安座壓力下。例如，在操作期間，該最大安座壓力可為自最大安座壓力可自75 psig(5.3 kg/cm2 )至比該軌道板中的流體之最高軌道壓力高出150 psig(10.5 kg/cm2 )。
圖3提供根據本發明之一實施例之一密封片錨固總成之特寫圖，該密封片錨固總成係用於將轉子板222及密封片230於第一轉子板表面2及鄰接之第一密封片表面4處固定。該密封片錨固總成包括兩個組件，即，轉子板接合構件6及密封片固持元件8，且根據此實施例，該轉子板接合構件6延伸穿過該密封片固持元件8。藉由一緊固元件10(即，該轉子板接合構件6之一螺紋部分)將轉子板接合構件6緊固至第一轉子板表面2中或下方。該密封片錨固總成之緊固元件10延伸進入轉子板222中之一合適內孔深度，以將此錨固總成(包含轉子板接合構件6及密封片固持元件8)緊固至轉子板222。如上所述，本發明之態樣係關於與錨固總成關聯之優點，該錨固總成具有鄰接第一轉子板表面2之轉子板表面配接區域12，以相較通常用於密封片230之更為軟性之材料，在一般由剛性材料界定之此等表面之間提供直接接觸。因此，雖然密封片230一般為非金屬(諸如Teflon之聚合物)，然而，轉子板表面配接區域12可鄰接第一轉子板表面2，以提供金屬至金屬接觸，此確保抵靠與密封片230表面不同之表面達成剛性錨固，該等表面在旋轉閥運行中通常發生之高壓力及高溫下不易於發生變形、壓縮及/或軟化。
因此，接觸發生在該錨固總成之剛性表面(例如，金屬表面)(例如，在圖3中所圖解之實施例中此總成之密封片固持元件8)與第一轉子板表面2在轉子板表面配接區域12處之接觸。此接觸以可允許密封片230充分地變形、壓縮及/或軟化而不會負面地影響該密封片錨固總成之力矩要求及/或導致此總成易於回退之方式將密封片230固定至轉子板222。因此，此組態提供優越於習知旋轉閥之優點，其中用完全嵌入該密封片材料中之組件(例如，墊圈)固定該密封片，且該密封片不具有鄰接該轉子板之任何表面。
因此，轉子板表面配接區域12可為一環形區域，轉子板接合構件6(且通常為緊固元件10)延伸穿過該轉子板表面配接區域12。無論轉子板表面配接區域12是否為環形，緊固元件10可延伸穿過此區域之中心，使得其軸線與延伸穿過此區域之中心且垂直於此區域之平面之一線條實質上重合。為了獲得所要之密封片錨固總成之高整合性功能，該轉子板表面配接區域(例如，一環形區域)較佳佔用於如上所述之將該錨固總成緊固於第一轉子板表面2中之該內孔面積之一大比率且通常超過該內孔面積。此內孔面積即緊固元件10之橫截面面積(例如，一螺紋部分)。根據本發明之特定實施例，該轉子板表面配接區域面積與此內孔面積之比率一般為至少0.5：1(例如，在自0.5：1至50：1之範圍)，且通常為至少1：1(例如，在1：1至25：1之範圍內)。此外，藉由使用密封片配接區域14(藉由密封片錨固總成(例如，此總成之密封片固持元件8)及密封片230之鄰接之表面界定) 至少部分實現密封片230至轉子板222之附接。如圖3中之實施例所示，作為該密封片錨固總成之一組件，密封片固持元件8具有鄰接密封片230之密封片配接區域14。密封片配接區域14相對於第二密封片表面16凹進，以密封一固定軌道板(圖2中之245)。也就是說，第二密封片表面16與鄰接轉子板222之第一密封片表面4相對。
在此實施例中，轉子板表面配接區域12及密封片配接區域14均為環形區域(例如，分別為同軸之環形內區域及環形外區域)，但亦可使用具有開口中央區段之其他幾何形狀，包含橢圓形及多角形(例如，正方形)幾何形狀。術語「同軸的」(coaxial)係指穿過該轉子板表面配接區域12及該密封片配接區域14之中心，且垂直於此等區域之平面(通常實質上平行)之一共同軸線。此外，轉子板表面配接區域12及密封片配接區域14二者可處於實質上平行之平面中，例如，在如圖3之實施例中所示之水平面中。一般使該密封片配接區域面積與該內孔面積之比率在上述之關於該轉子板表面配接區域與該內孔面積之比率之相同範圍內來達成密封片230至轉子板222之緊固附接。如圖3之實施例中所示，該密封片錨固總成，且明確而言，密封片固持元件8及轉子板接合構件6具有曝露之表面18a、18b(即，當該轉子板與該軌道板分離時曝露之表面)，其與第二密封片表面16實質上齊平。根據一些實施例，轉子板接合構件6之曝露表面18b可相對於第二密封片表面稍微凹陷。在密封片230磨損之情形下，此防止通常構造轉子板接合構 件6之一相對堅硬之金屬與該固定軌道板(圖2中之245)直接接觸，若直接接觸，則該固定軌道板會產生劃痕或其他形式之瑕疵，因此負面地影響該固定軌道板之性能。相反地，固持元件8通常係由相對軟性之金屬或金屬合金(諸如，黃銅)構造，其對固定軌道板之表面之損壞性較小。因此，根據圖3之實施例之兩片式密封片錨固總成有利地允許密封片固持元件8與轉子板接合構件6由不同之材料構造，且訂製以達成此等組件中各者之功能。轉子板接合構件6之相對堅硬之金屬經由緊固元件10提供與轉子板222之一緊固附接。根據特定之實施例，轉子板接合構件接合構件6及轉子板222係由碳鋼構造。
根據圖3之一特定密封片錨固總成包括一螺釘(作為轉子板接合構件)，及一經改良墊圈，其具有平行於該轉子板接合構件或平行於緊固元件10延伸之一肩部20，使得肩部20可提供轉子板表面配接區域12，且明確而言，該密封片錨固總成與該轉子板之間所要之金屬至金屬接觸。一般地，根據本發明之實施例之旋轉閥包括複數個本文所述之錨固總成，該等錨固總成中之各者可具有單組件或單件，或者具有多個組件或多個部件(例如，一密封片固持元件及一轉子板接合構件)，且一重要之考量在於此等錨固總成提供用於與並不包含該密封片之表面接觸之表面之一轉子板配接區域12。因此，根據特定實施例，示例性旋轉閥包括複數個密封片錨固總成，其係緊固至該第一轉子板表面中且具有鄰接該第一轉子板表面之轉子板表面配接區 域。
圖4繪示一代表性實施例，其中錨固總成25係為單件，並不包含分離之密封片固持元件(圖3中之20)及轉子板接合構件(圖3中之6)。然而，此等錨固總成25可提供密封片配接區域14及轉子板表面配接區域12，正如在圖3中繪示之實施例中。轉子板表面配接區域12可鄰接第一轉子板表面2，以例如提供金屬至金屬接觸。根據圖4中所示之實施例，密封片錨固總成25可包含緊固元件10，其以與上文關於圖3中所示之實施例所述類似之方式發揮功能。因此，緊固元件10可相對於密封片錨固總成25設置於中央且可自該轉子板表面配接區域12之平面(例如，上方或下方)延伸，以緊固至第一轉子板表面2中(例如，上方或下方)。上述之密封片錨固總成之特性，諸如該轉子板表面配接區域面積與該內孔面積之比率及該密封片配接區域與該內孔面積之比率亦可適用於圖4中所示之實施例。類似地，上文關於包括一轉子板接合構件及一密封片固持元件之密封片錨固總成(而非單件)所述之其他特徵適應於根據圖4中所示之實施例之此情形。因此，轉子板表面配接區域12及密封片配接區域14可為環形，且密封片配接區域14可凹進第二密封片表面16中，與第一密封片表面4相對。用於與一固定軌道板達成密封之第二密封片表面16可與該密封片錨固總成25之曝露表面18實質上齊平。根據圖4中所示之實施例，緊固元件10可螺旋至密封片錨固總成25且與該該錨固總成25整合，而非一分離之轉子板接合構件(圖3中之6)之 延伸穿過一分離之密封片固持元件(圖3中之8)之一部分。因此，此等組件(圖3中之6及8)基本上組合(或熔合)成圖4之實施例中所繪示之單件密封片錨固總成25。
根據上述實施例中任一者之密封片錨固總成(例如圖3及圖4中所示之錨固總成)可用於以剛性之方式將一密封片(例如，諸如聚合物之非金屬材料)緊固至一轉子板，以提供上述之優點。較佳的是，使用複數個此密封片錨固總成，且較佳的是，此等片及轉子板係併入如上所述之旋轉閥中。代表性旋轉閥包括(a)一定子，其包括一固定之軌道板，其在與鄰接該轉子板之該第一密封片表面相反之一第二密封片表面處與該密封片達成面對面密封接觸，及(b)一轉子，其包括該轉子板且進一步包括用於將流體自該定子之周邊上之多個流體口中之任一者運動至該軌道板之若干軌道中之各者的一交叉管件。然而，儘管圖1及圖2中繪示旋轉閥200，應理解，本文所揭示之實施例可應用至將複數個流運送至沿包含複數個吸附劑床之一吸附劑容器之軸向長度之若干位置或者將流體自該等位置運送的其他閥。
總而言之，本發明之態樣係關於一種密封片錨固總成，其包一轉子板表面配接區域，因此以一鄰接關係提供與一第一轉子板表面之金屬至金屬接觸。如上所述，此等錨固總成可進一步包括鄰接該密封片之一密封片配接區域及/或自該轉子板表面配接區域之平面延伸之一緊固元件，以緊固至該第一轉子板表面中。本發明之其他態樣係關於一種密封片固持元件，其包括一轉子板表面配接區域，因而 以一鄰接關係提供與一第一轉子板表面之金屬至金屬接觸。該密封片固持元件亦可包括一密封片配接區域，因而以一鄰接關係提供與一密封片之金屬至非金屬(例如，金屬至聚合物)接觸。
鑑於本發明，可見可達成若干優點且達成其他優勢結果。受益於本發明之教示，熟悉此項技術者將認識到，在不脫離本發明之範疇之基礎下，可對上述方法做出各種改變。用於解釋理論性或所觀察到之現象或結果之機構應被解讀為僅具闡釋性且決不限制附加申請專利範圍之範疇。
2‧‧‧第一轉子板表面
4‧‧‧第一密封片表面
6‧‧‧轉子板接合構件
8‧‧‧密封片固持元件
10‧‧‧緊固元件
12‧‧‧轉子板表面配接區域
14‧‧‧密封片表面配接區域
16‧‧‧第二密封片表面
18a‧‧‧表面
18b‧‧‧表面
20‧‧‧肩部
25‧‧‧錨固總成
100‧‧‧吸附分離系統
110‧‧‧管線
114‧‧‧管線
118‧‧‧管線
122‧‧‧管線
126‧‧‧管線
132‧‧‧管線
136‧‧‧管線
142‧‧‧管線
146‧‧‧管線
164‧‧‧吸附劑容器
168‧‧‧管線
174‧‧‧第一床
178‧‧‧第二床
184‧‧‧第三床
188‧‧‧第四床
200‧‧‧旋轉閥
210‧‧‧殼體或圓頂室
220‧‧‧轉子
222‧‧‧轉子板
225‧‧‧圍繞轉子板222之空間
230‧‧‧密封片
235‧‧‧交叉管件
240‧‧‧定子
242‧‧‧第一口
244‧‧‧管線
245‧‧‧固定軌道板
246‧‧‧第二口
248‧‧‧管線
250‧‧‧驅動軸桿
260‧‧‧控制器
270‧‧‧連通聯結
280‧‧‧馬達
284‧‧‧感測器
圖1係一示例性分離系統之一示意圖。
圖2係一旋轉閥之一截面圖，且以陰影繪示一軸桿之一部分。
圖3係圖解使用一錨固總成而固定之一旋轉閥之該密封片之一截面圖。
圖4係圖解使用一不同類型之單件式錨固總成固定之一旋轉閥之該密封片之一截面圖。
100‧‧‧吸附分離系統
110‧‧‧管線
114‧‧‧管線
118‧‧‧管線
122‧‧‧管線
126‧‧‧管線
132‧‧‧管線
136‧‧‧管線
142‧‧‧管線
146‧‧‧管線
164‧‧‧吸附劑容器
168‧‧‧管線
174‧‧‧第一床
178‧‧‧第二床
184‧‧‧第三床
188‧‧‧第四床
200‧‧‧旋轉閥

Claims (10)

  1. 一種旋轉閥，其包括一轉子板及一密封片，使用至少一個密封片錨固總成將該密封片固定在鄰接之第一轉子板表面與第一密封片表面，其中該轉子板及該密封片可繞一固定軌道板旋轉，且其中該密封片錨固總成係固定至該第一轉子板表面中且具有鄰接該第一轉子板表面之一轉子板表面配接區域，且該第一轉子板表面係與該密封片表面接觸。
  2. 如請求項1之旋轉閥，其中該轉子板表面配接區域面積與用於將該錨固總成緊固至該第一轉子板表面中之一內孔面積之比率為至少0.5：1。
  3. 如請求項1或2之旋轉閥，其中該密封片錨固總成具有鄰接該密封片之一密封片配接區域。
  4. 如請求項3之旋轉閥，其中該密封片配接區域凹進一第二密封片表面中，以抵靠一固定軌道板達成密封。
  5. 如請求項1或2中任一項之旋轉閥，其中該密封片錨固總成包括一轉子板接合構件，其穿過一密封片固持元件。
  6. 如請求項5之旋轉閥，其中該轉子板接合構件包括具有螺紋之一緊固元件。
  7. 如請求項1或2中任一項之旋轉閥，其中該轉子板表面配接區域鄰接該第一轉子板表面以提供金屬至金屬接觸。
  8. 一種吸附分離程序，其包括：(a)使進料及脫吸劑連續地流動至如請求項1之旋轉閥中且到達一固態吸附劑床，及 (b)使萃取物及萃餘物自吸附劑床連續地流動且流出該旋轉閥。
  9. 一種密封片固持元件，其包括：(a)一轉子板表面配接區域，其用於以一鄰接關係提供介於一第一轉子板表面與該密封片固持元件間之金屬至金屬接觸；及(b)一密封片配接區域，其用於以一鄰接關係提供介於一密封片與該密封片固持元件間之金屬至非金屬接觸。
  10. 一種密封片錨固總成，其包括：(a)一轉子板表面配接區域，其用於以一鄰接關係提供與一第一轉子板表面及該密封片錨固總成之金屬至金屬接觸；(b)一密封片配接區域，其鄰接一密封片；及(c)一緊固元件，其自該轉子板表面配接區域之平面延伸，以緊固至該第一轉子板表面中。
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