具有用于薄膜蒸发的涂抹器和用于移除沉积物的刮除器的蒸馏器的制造方法

具有用于薄膜蒸发的涂抹器和用于移除沉积物的刮除器的蒸馏器的制造方法
【专利说明】具有用于薄膜蒸发的涂抹器和用于移除沉积物的刮除器的蒸馏器
[0001 ] 本申请是申请日为2011年7月19日、国际申请号为:PCT/US2011/044497、国家申请号为:201180045349.1、名称为“具有用于薄膜蒸发的涂抹器和用于移除沉积物的刮除器的蒸馏器”的进入中国国家阶段的国际申请的分案申请。
[0002]相关申请
[0003]本申请要求2010年7月21日提交的美国临时申请N0.61/366，448的利益。所述申请的全部教导通过引用合并在此。
技术领域
[0004]本申请涉及一种蒸馏器。
【背景技术】
[0005]用于纯化例如水的液体的现有技术蒸馏器通过加热将液体蒸发成蒸气，并接着通过冷却凝结蒸气以获得蒸馏物。历史上，用于蒸发和凝结的现有技术蒸馏器的能量需求非常巨大，使其相对于水纯化的其他方法(例如反渗透)不具有竞争力。

【发明内容】

[0006]本发明可以提供一种蒸馏器，所述蒸馏器可以能量有效方式蒸馏液体，使得蒸馏器可以更加成本有效，相对于其他纯化方法具有竞争力，并因此可用于比现有技术蒸馏装置更多的应用中。蒸馏器包括具有用于将液体蒸发成蒸气的至少一个蒸发表面的蒸发器。具有涂抹施加器的至少一个可动的液体施加器组件可在所述至少一个蒸发表面之上运动，以便在用于蒸发的至少一个蒸发表面上涂抹和施加薄的均匀液体膜。
[0007]在特别的实施方式中，至少一个液体施加器组件可包括用于在通过涂抹施加器施加薄的均匀液体膜之前从至少一个蒸发表面刮除残留物的刮除器。刮除器和涂抹施加器可分别包括刮除器构件和涂抹器构件。刮除器构件和涂抹器构件可定位在液体供应导管的相对侧上。至少一个蒸发表面、刮除器构件和涂抹器构件和液体供应导管可以直立取向地延伸。至少一个蒸发表面可包括彼此面对的至少两个隔开的相对的蒸发表面。至少一个可动的施加器组件可具有一对刮除器构件和一对涂抹器构件，以便刮除残留物并同时将液体施加到至少两个相对的蒸发表面。至少两个隔开的相对的蒸发表面可彼此面对，并且可以通过至少两个同心细长圆筒形成，至少一个可动液体施加器组件能够在圆形路径内在两者之间运动。成对的刮除器构件和成对的涂抹器构件可将液体供应导管定位在至少两个隔开的相对的蒸发表面之间。液体供应导管可在至少两个相对的蒸发表面之间并与其隔开地竖直延伸。液体供应导管可包括用于在液体供应导管和至少两个相对的蒸发表面之间分布液体的至少一个开口，由此涂抹器构件随后将液体涂抹和施加成薄的均匀液体膜。液体供应导管可沿着长度包括一系列间断开口，以便分布用于施加的液体。刮除器构件和涂抹器构件可包括定位在从液体供应导管的相对侧延伸的保持结构的相应细长凹部内的细长刀片。刮除器刀片和涂抹器刀片和相应的细长凹部可以成形为使刮除器刀片和涂抹器刀片沿着相应的接触线贴靠至少一个蒸发表面运动。刮除器刀片和涂抹器刀片和细长凹部还可以具有弯曲表面，弯曲表面的形状和尺寸设置成允许刮除器刀片和涂抹器刀片摆动运动，以优化接触线。至少一个涂抹器构件可贴靠至少一个蒸发表面形成接触线。涂抹器构件可具有间断开口，间断开口沿着接触线设置的尺寸和间隔能允许液体经过，从而提供希望的膜厚度。蒸馏器还可包括具有至少一个凝结器表面的凝结器，以便将蒸气凝结成蒸馏物。
[0008]本发明还提供一种蒸馏器，其包括具有彼此面对的至少两个隔开的相对的蒸发表面的蒸发器以便将液体蒸发成蒸气。至少一个可动液体施加器组件可在至少两个隔开的相对的蒸发表面之间运动。至少一个液体施加器组件可具有在液体供应导管的前部定位在液体供应导管的相对侧上的一对刮除器构件和在液体供应导管的后部定位在液体供应导管的相对侧上的一对涂抹器构件。刮除器构件可从至少两个隔开的相对的蒸发表面同时刮除残留物，而涂抹器构件可随后在用于蒸发的至少两个隔开的相对的蒸发表面上将由液体供应导管提供的液体同时涂抹和施加成薄的均匀膜。
[0009]本发明还可提供一种蒸馏器，其包括用于接收蒸气并具有用于将蒸气凝结成蒸馏物的至少一个凝结表面的凝结器。具有至少一个刮除器的至少一个提取器组件可在至少一个凝结表面之上运动，并从至少一个凝结表面刮除蒸馏物以便收集。
[0010]在特别的实施方式中，凝结器可包括彼此面对的至少两个隔开的相对的直立凝结表面，直立凝结表面被密封以便在直立凝结表面之间形成至少一个凝结器间隙。至少一个凝结器间隙可具有密封底端和位于上端的开口。压缩机可在压力下将蒸气引入上端并向下引入至少一个凝结器间隙。蒸气可在直立凝结表面上作为蒸馏物凝结。至少一个提取器组件可以是直立的，并能够在至少一个凝结器间隙内运动，以便从至少一个凝结器间隙移除蒸馏器。至少一个涂抹器可从直立凝结表面刮除蒸馏物，从而在至少一个凝结器间隙的底端处收集。至少一个提取器组件还可包括具有位于至少一个凝结器间隙的底端附近的进入开口的蒸馏物提取槽道，用于蒸馏物的进入，从而从凝结器移除。进入至少一个凝结器间隙的蒸气的压力能够迫使蒸馏物向上经过提取槽道并离开凝结器。至少两个隔开的相对的直立凝结表面可通过至少两个同心细长圆筒形成，在其之间形成环形凝结器间隙。提取器组件可在圆形路径中在环形凝结器间隙内运动。至少一个提取器组件可包括不能凝结气体提取槽道，该不能凝结气体提取槽道具有位于至少一个凝结器间隙的底端附近的进入开口，用于不可凝结气体的进入，从而从凝结器移除。进入至少一个凝结器间隙的蒸气的压力能够迫使不能凝结气体向上经过不能凝结气体提取槽道并离开凝结器。栗可在蒸馏物提取槽道上形成抽取，以有助于蒸馏物从凝结器移除。至少一个提取器组件可具有两个直立刮除器，以便从隔开的相对的凝结表面同时刮除蒸馏物。刮除器可包括刮除器构件。刮除器构件可包括定位在至少一个提取器组件的细长凹部内的细长刀片。细长刀片和细长凹部可成形为使刮除器刀片沿着相应的接触线贴靠隔开的相对的凝结表面运动。刮除器刀片和细长凹部可具有弯曲表面，该弯曲表面的形状和尺寸设置成允许刮除器刀片摆动运动，以优化接触线。蒸馏器还可包括蒸发器以便将液体蒸发成蒸气。
[0011]本发明还可提供一种蒸馏器，其包括用于接收和凝结蒸气的凝结器，凝结器具有彼此面对的至少两个隔开的相对的直立凝结表面，直立凝结表面被密封以便在直立凝结表面之间形成至少一个凝结器间隙。至少一个凝结器间隙可具有密封的底端和位于上端的开口。压缩机可在压力下将蒸气引入上端并向下引入至少一个凝结器间隙。蒸气可在直立凝结表面上作为蒸馏物凝结。至少一个直立的提取器组件可在至少一个凝结器间隙内运动，以便从至少一个凝结器间隙移除蒸馏物。至少一个提取器组件可具有至少一个刮除器，用于从直立凝结表面刮除蒸馏物以便在至少一个凝结器间隙的底端处收集的。具有位于至少一个凝结器间隙的底端附近的进入开口的蒸馏物提取槽道可允许蒸馏物的进入以便从凝结器移除。进入至少一个凝结器间隙的蒸气的压力能够迫使蒸馏物向上经过蒸馏物提取槽道并离开凝结器。
[0012]本发明还可提供一种蒸馏器中的转动装置，其包括固定的轴，该固定的轴具有用于接收蒸馏物润滑剂的内部空腔。转子可通过至少一个轴承构件可转动地安装到轴。至少一个轴承构件能够围绕轴的外表面转动。轴可具有至少一个通道，该通道从内部空腔延伸到轴的外表面以便在轴的外表面和至少一个轴承之间提供一定量的蒸馏物润滑剂，从而在其之间形成蒸馏物润滑剂的薄膜。
[0013]在特别的实施方式中，轴可以是中空的并竖直取向。蒸馏物润滑剂可在轴的上部处引入到中空轴的内部空腔中。至少一个通道可在轴的下部处从内部空腔延伸到轴的外表面。提供给至少一个轴承的蒸馏物润滑剂可以向上流动到通过转动装置驱动的栗以便循环返回到中空轴的内部空腔。转动装置可以是蒸气压缩蒸馏器中的压缩机马达，并且蒸馏物润滑剂可以是蒸馏水。至少一个轴承可以是套筒轴承，并且在一些实施方式中，至少一个轴承可以包括两个套筒轴承。轴可以由陶瓷材料形成，并且至少一个轴承可以由例如陶瓷材料和复合材料的材料形成。
[0014]本发明还可提供一种用于蒸馏器的逆流热交换器。蒸馏器可接收流入液体并将流入液体蒸馏成用于排出的蒸馏液体和浓缩液体。热交换器可具有用于输送蒸馏液体的螺旋蒸馏液体流动槽道，其由以螺旋构型构造的第一管形成，以及用于输送浓缩液体的螺旋浓缩液体流动槽道，其由螺旋构型构造的第二管形成。螺旋蒸馏液体流动槽道和螺旋浓缩液体流动槽道可以容纳在壳体内。螺旋蒸馏液体流动槽道和螺旋浓缩液体流动槽道可以在其之间提供螺旋间隙的构型相对彼此定位在壳体内，螺旋间隙形成用于邻近螺旋蒸馏液体流动槽道和螺旋浓缩液体流动槽道地输送流入液体的螺旋流入液体流动槽道，以便热交换。流入液体流动槽道可具有与蒸馏液体流动槽道和浓缩液体流动槽道相反的流动方向。
[0015]在特别的实施方式中，蒸馏液体流动槽道和浓缩液体流动槽道可由平管形成。蒸馏液体流动槽道和浓缩液体流动槽道的平管的边缘可以对接在一起和密封。每个螺旋流动槽道可以围绕竖直轴线盘绕。流入液体可以在径向向外定位入口处进入流入液体流动槽道，并且在径向向内定位出口处离开流入液体流动槽道。在一些实施方式中，热交换器可以是第一热交换器，并且第二热交换器可以串联地流体连接到第一热交换器。
[0016]本发明还可提供一种用于接收流入液体并通过蒸发器和凝结器蒸馏液体以形成蒸馏液体和浓缩液体的蒸馏器。蒸馏器可包括密封壳体，该密封壳体壳体的底部具有存储器以便收集用于蒸馏的流入液体。至少一个转动部件可定位在壳体内以便使液体和气体中的至少一种在蒸馏器内运动。至少一个转动部件可具有略微泄漏液体的非接触的动态密封件。蒸馏器可被构造成将泄漏的液体从密封件引导到存储器。存储器内的一些液体可被引导到蒸发器以便蒸馏，并且存储器内的一些液体可被移除，从而移除浓缩液体。
[0017]在特别的实施方式中，蒸馏器可以是蒸气压缩蒸馏器。至少一个转动部件可包括在水润滑轴承上转动的压缩机。至少一个转动部件可包括存储器循环栗、浓缩液体移除栗和蒸馏液体移除栗。至少一个转动部件可围绕竖直轴线转动。壳体可以是圆柱形形状，并相对于竖直轴线同心地以竖直取向定位。
[0018]本发明还提供一种蒸馏器，其包括用于加热和蒸发流入液体的蒸发器。已经蒸发成蒸馏液体的流入液体可以通过凝结器凝结。具有内壁和外壁的杜瓦瓶可容纳蒸发器和凝结器。杜瓦瓶可具有开口。逆流热交换器可靠近和横跨杜瓦瓶的开口定位在杜瓦瓶内。逆流热交换器可具有流入液体入口，所述流入液体入口定位在杜瓦瓶的内壁附近且流入液体经由延伸经过杜瓦瓶的开口的导管进入所述内壁中。流入液体流动槽道可连接到流入液体入口并向内延伸以便加热流入液体。蒸馏物流动槽道可邻近流入液体流动槽道，以使蒸馏液体在与流入液体流动槽道中的流入液体流动的相反方向上流动，以便进行热交换，并相对于从流入液体入口延伸离开流入流体入口的流入液体流动槽道形成增加的温度梯度。
[0019]在特别的实施方式中，杜瓦瓶可以是具有开口端的大致圆柱形形状。逆流热交换器可以是螺旋热交换器，并且蒸馏器可以是蒸气压缩蒸馏器。杜瓦瓶的开口内的部件可具有向内运动到杜瓦瓶内的增加的温度梯度。
[0020]本发明还可提供一种包括蒸发凝结器的蒸馏器，蒸发凝结器具有相对于彼此同心定位的至少三个直立圆柱形构件，以便形成具有形成蒸发表面的相对壁的至少一个环形蒸发槽道和具有形成凝结表面的相对壁的至少一个环形凝结槽道。至少一个环形蒸发槽道可以在底端处开放并在上端处密封，并且至少一个环形凝结槽道可以在底端处密封，并在上端处开放。
[0021]在特别的实施方式中，存储器可以定位在至少一个环形蒸发槽道的开放底端的下方。存储器可容纳用于施加在用于蒸发的蒸发表面的液体。圆柱形壳体可以容纳蒸发凝结器。存储器可定位在壳体的底部处。壳体可包括用于隔离蒸馏器的杜瓦瓶。圆柱形壳体可围绕蒸发凝结器延伸，从而在其之间形成环形蒸发间隙。压缩机可定位在蒸发凝结器的最内部的圆柱形构件内。压缩机可从至少一个环形蒸发槽道的蒸发表面抽吸蒸气，并将蒸气输送到至少一个环形凝结槽道的凝结表面。压缩机可包括通过马达驱动的涡轮。压缩机能够提供压力蒸气，该压力以水柱高度测量，并大于至少一个环形凝结槽道的高度。
[0022]液体施加器组件可相对于蒸发凝结器的圆柱形构件同心地在至少一个环形蒸发槽道内转动。液体提取器组件可相对于圆柱形构件在至少一个环形凝结器槽道内转动。连接构件可将液体施加器组件轴向连接到液体提取器组件。传动装置可转动地驱动液体施加器组件和液体提取器组件。一个组件可具有驱动环齿轮，所述驱动环齿轮驱动具有穿过分隔壁的行星轴的至少一个驱动行星齿轮，以便驱动至少一个从动行星此和从动环齿轮，从而驱动其他组件。至少三组驱动和从动的行星齿轮彼此均匀隔开，通过利用该成组的行星齿轮作为滚子相对于彼此对中环齿轮和组件。行星齿轮可通过来自于蒸馏器的蒸馏物润滑。液体提取器组件可驱动液体施加器组件，并且水马达可驱动液体提取器组件。
[0023]本发明还可提供一种通过蒸馏器进行蒸馏的方法，该方法包括提供具有用于将液体蒸发成蒸气的至少一个蒸发表面的蒸发器。可以通过具有在至少一个蒸发表面之上运动的涂抹施加器的至少一个可动液体施加器组件在用于蒸发的至少一个蒸发器上涂抹和施加薄的均匀液体膜。
[0024]在特别的实施方式中，在通过涂抹施加器施加薄的均匀液体膜之前，可通过包含在至少一个液体施加器组件内的刮除器从至少一个蒸发表面刮除残留物。通过刮除器和涂抹施加器刮除和涂抹可分别使用刮除器构件和涂抹器构件进行。刮除器构件和涂抹器构件可定位在液体供应导管的相对侧上。至少一个蒸发表面、刮除器构件和涂抹器构件和液体供应导管可在直立取向上延伸。至少一个蒸发表面可设置彼此面对的至少两个隔开的相对的蒸发表面。通过具有一对刮除器构件和一对涂抹器构件的至少一个可动液体施加器组件，残留物可被刮除并且同时液体可被施加到至少两个相对的蒸发表面。彼此面对的至少两个隔开的相对的蒸发表面可以通过至少两个同心的细长圆筒形成。至少一个可动液体施加器组件可在圆形路径内在其之间运动。液体供应导管可以通过成对的刮除器构件和成对的涂抹器构件定位在至少两个隔开的相对的蒸发表面之间。液体供应导管可在至少两个相对的蒸发表面之间并与其隔开地竖直延伸。液体可经由至少一个开口通过液体供应导管分布在液体供应导管和至少两个隔开的相对的蒸发表面之分布间。液体可随后通过涂抹器构件涂抹和施加成薄的液体膜。用于施加的液体可经由沿着长度的一系列间断开口通过液体供应导管分布。刮除器构件和涂抹器构件可设置有细长刀片，细长刀片可定位在从液体供应导管的相对侧延伸的保持结构的相应细长凹部内。刮除器刀片和涂抹器刀片和相应的细长凹部的形状可以设置成使得刮除器刀片和涂抹器刀片沿着相应的接触线贴靠至少一个蒸发表面运动。刮除器刀片和涂抹器刀片和相应的细长凹部可以构造由弯曲表面，弯曲表面的形状和尺寸设置成允许刮除器刀片和涂抹器刀片摆动运动，以优化接触线。至少一个涂抹器构件可贴靠至少一个蒸发表面形成接触线。涂抹器构件可设置有间断开口，间断开口沿着接触线设置尺寸和间隔，以允许液体经过，从而提供希望的膜厚度。蒸馏器中的蒸气可以通过具有至少一个凝结器表面的凝结器凝结成蒸馏物。
[0025]本发明还可提供一种通过蒸馏器进行蒸馏的方法，该方法包