用于切换流体路径的配件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于切换流体路径的配件(28)，尤其涉及用于带有压力交换器(29)的设备的配件。压力交换器有在交变的方向上流经的管道(30)。配件的壳体(11)包括入口件(2)、出口件(3)以及用于管道(30)的联接件(1)。配件具有至少一个闭塞体(17,18)，其与调整驱动器(8,10)相连接。调整驱动器(8,10)与控制装置处于连接中，该控制装置设立成在入口件(2)与联接件(1)之间或在联接件(1)与出口件(3)之间建立流体流。在入口件(2)中和在出口件(3)中相应布置有闭塞体(17,18)。闭塞体(17,18)可沿轴向移动以改变流通开口的大小。
【专利说明】用于切换流体路径的配件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于切换流体路径的配件(Armatur)，尤其用于带有压力交换器的设备的配件，该压力交换器有在交变的方向上流经的管道，该配件带有壳体，该壳体包括入口件(EinlassstUck)、出口件(AuslassstUck)以及用于管道的联接件,其中，配件具有至少一个闭塞体(Absperri^rper)，其与调整驱动器相连接，该调整驱动器与控制装置处于连接中，该控制装置设立成在入口件与联接件之间或在联接件与出口件之间建立流体流。
【背景技术】
[0002]这种配件使用在压力交换器中，该压力交换器例如使用在根据反渗透法的海水脱盐设备中。在此将海水流在高压下引向膜组件。纯净的水被压过膜片，而溶解在水中的盐被挡住。流经的部分被称为渗透流，被挡住的部分被称为滞留流。
[0003]滞留流富含盐并且仍然具有很高的压力。借助于压力交换器来利用该压力。压力交换器包括至少两个管路。在管道的内部中可布置有可移动的分隔体(Trennk^rper)。在开始循环时，第一管道利用海水来填充。分隔体位于管道的端部处。现在供给高压滞留物。海水和高压滞留物由分隔体分开。高压滞留物将海水压出管道并且将海水引向膜组件。在此，高压滞留物输出其压力并且变成低压滞留物。
[0004]在在第一管道中进行该过程期间，在第二管道中发生下列的过程:首先以低压滞留物填充第二管道。然后将海水引向第二管道。海水和低压滞留物由分隔体分开。海水将低压滞留物压出第二管道。
[0005]因此，在周期性的变化中，高压滞留物流向一管道，而海水流向另一管道。
[0006]切换过程利用对其提出有特别的要求的这种类型的配件来实现。联接件在交变的流动方向上运行，其中，在第一循环期间高压流体通过入口件流入并且朝联接件流动，而在第二循环期间低压流体通过联接件流入并且朝出口件流动。
[0007]这种切换过程(在其中，联接部在交变的流动方向上运行)不可利用传统的多通路配件(例如其在文件WO 2010/091988 Al中说明的那样)来保证。传统的多通路配件由于其切换逻辑和其结构上的构造不可使用在海水脱盐设备中的压力交换器中。在文件WO2010/091988 Al中说明了一种带有由塑料制成的壳体的配件。该配件使用在咖啡机中，其中，流量为400mL/min,而工作压力为2.5bar。配件具有一个进入通道和三个离开通道。通过激活电磁阀来连接进入通道与离开通道。
[0008]而在文件 WO 2004/080576 Al中说明了一种适合于使用在海水脱盐设备中的压力交换器中的配件。在该配件中在壳体内部布置有可旋转的控制元件，其经由驱动轴由马达来驱动。
[0009]在切换流体流时出现损伤反向渗透设备的膜片的压力冲击。
[0010]在文件DE 103 10 662 Al中说明了一种用于以很少的压力冲击进行切换的设备。在配件的壳体内部存在分流器。在分流器的每个端侧处布置有回转的盘状的控制元件。
[0011]文件WO 2010/141013 Al说明了一种带有压力交换器(在其中，将盘形阀使用为分流器)的反向渗透设备。
[0012]这种配件结构上非常复杂且相应成本很高。此外，仅压力交换器的偶数数量的管道可利用该配件来运行。
[0013]此外，由文件JP 2010253344 A已知一种反向渗透设备，在其中，在管线中布置有引向或引离压力交换器的相应纯粹的开关阀，其实施为盘形阀。
【发明内容】
[0014]基于该技术上的背景，本发明的目的在于提供一种带有开头所说明的特征的配件，其成本有利并且能够实现以很少的压力冲击切换流体流。在压力交换器中奇数数量的管道也应可利用该配件来运行。此外应在很少的维护花费的情况下保证可靠的运行。此外应还可在很高的背压的情况下轻易地操纵闭塞体。通过使用该配件应保证用于反向渗透设备的压力交换器的清楚的和紧凑的结构类型。
[0015]根据本发明，该目的由此来实现，即，在入口件中和在出口件中相应布置有闭塞体，其可沿轴向移动以改变流通开口的大小。
[0016]根据本发明，配件联接到压力交换器的一侧处，该配件在壳体内部具有可沿轴向移动的两个闭塞体。优选地，每个闭塞体与单独的调整驱动器相连接。
[0017]切换过程通过沿轴向移动布置在壳体的入口件和出口件中的闭塞体来实现。与回转式的切换系统相比，根据本发明的配件明显构造得更有层次并且因此可成本有利地来制造。此外实现特别很少的压力冲击的切换过程。附加地，该配件很大程度上无故障地来工作，从而仅需要很低的维护花费。还可利用根据本发明的配件来运行带有奇数数量的管道的压力交换器。
[0018]根据本发明，该配件不是纯粹的切换配件(在其中，仅在状态完全打开或完全关闭之间区分)，而是为调节配件，其除了纯粹的切换之外还能够实现调节流体流。由此显著降低压力冲击。
[0019]在本发明的一特别有利的实施方案中，壳体为单件式的零件，尤其为铸件，其包括入口件、出口件以及联接件。在此，优选地涉及模制到壳体处的接管。入口接头、出口接头以及联接接头与壳体构造成一体。
[0020]配件以周期性的循环来运行。
[0021]在第一循环中，在出口件中的流通开口完全关闭。在第一阶段期间打开在入口件中的闭塞体。在入口件中的流通开口变大，直至其完全打开。在第二阶段期间，在入口件中的流通开口保持完全打开。在第三阶段期间，在入口件中的闭塞体关闭。在入口件中的流通开口的大小变小。
[0022]在第二循环中，在入口件中的流通开口完全关闭。在第一阶段期间打开出口件的闭塞体。在出口件中的流通开口变大。在第二阶段期间，出口件的流通开口完全打开。在第三阶段期间，出口件的闭塞体关闭。在出口件中的流通开口变小。
[0023]在本发明的一特别有利的实施方式中，调整驱动器由控制装置如此操控，S卩，在打开和/或关闭流通开口时，调整速度首先以可预定的梯度上升并且然后以恒定的调整速度来进行调整。由此降低压力冲击。
[0024]在本发明的一有利的实施方式中，构件联接到入口件处。在壳体的入口件与构件之间形成有流通开口。闭塞体在其轴向移动时由壳体和/或构件来引导。在关闭和打开时，流体垂直于闭塞体的运动流动。
[0025]补充或备选于此还可将构件附加到出口件处。流通开口形成在构件与壳体的出口件之间。优选地，该构件承载闭塞体的调整驱动器。通过闭塞体的轴向移动来改变流通开口的大小，其中，闭塞体在其轴向移动时由壳体和/或构件来引导。流体关于移动方向沿径向流动，从而闭塞体垂直于流体流运动。
[0026]在入口件中的闭塞体优选构造成柱状。联接到入口件处的构件包括空心柱状的引导元件，其伸入到入口件中。引导元件朝流入方向关闭，从而引导元件构造成杯状。柱状的闭塞体在打开和关闭时在空心柱状的引导元件中移动。
[0027]如果闭塞体闭合在入口件中的流通开口，那么滞留物垂直地作用到柱状的闭塞体的外侧面上。这使得打开变得容易，因为与传统的配件相比没有力在闭塞体的运动方向上起作用，而是垂直于此起作用。
[0028]在出口件中，空心柱状的引导元件由壳体本身形成。闭塞体同样构造成柱状并且在空心柱状的引导元件中运动。引导元件朝流入方向上关闭，从而引导元件构造成杯状。构件联接到出口件处。闭塞体借助于调整驱动器来操纵。
[0029]如果闭塞体闭合出口件，那么滞留物垂直于柱状的闭塞体的外侧面起作用。这使得闭塞体的打开变得容易，因为与传统的配件相比没有力在闭塞体的运动方向上起作用，而是垂直于此起作用。
[0030]入口件和出口件优选以彼此成90°的角度来取向。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]从借助于附图的实施例的说明中和从附图本身中得到本发明的其他的特征和优点。其中:
图1显示了配件的透视性的图示，其中，考虑到了联接件，
图2显示了配件的透视性的图示，其中，考虑到了出口件的调整驱动器，
图3显示了配件的俯视图，
图4显示了配件的正视图，
图5显示了沿着根据图4的线B — B的截面，
图6显示了海水脱盐设备的示意性的图示，
图7a显示了海水脱盐设备的压力交换器的侧视图，
图7b显示了海水脱盐设备的压力交换器的俯视图，
图8显示了配件的透视性的截面图示，
图9显示了根据图8的图示的出口件的经放大的图示。
【具体实施方式】
[0032]图1和图2显示了用于切换流体流的配件28的透视图。带有控制装置的这种配件28使用来切换流体路径，例如使用在根据反向渗透法的海水脱盐设备的压力交换器29中。
[0033]图6显示出压力交换器29包括管道30，其中，在周期性的变化中使高压滞留物流向至少一个管道30,而使海水流向至少一个另一管道30。
[0034]每个管道30在一端部处经由联接件I与配件28相连接。离开膜组件33的高压滞留物通过入口件2来供给。在流体已经传递其压力之后，其作为低压滞留物通过出口件3引出。
[0035]图1和图2显示出构件4经由凸缘连接联接到入口件2处。构件5包括凸缘6，在该凸缘处焊接有90°曲管7。曲管7承载液压的调整驱动器8，其借助于保持组件9来固定。保持组件9焊接到曲管7处。
[0036]另一液压的调整驱动器10经由保持组件12直接固定在壳体11处。
[0037]在图3中示出了配件28的俯视图。流体通过构件4的开口 13流动到入口件2中。在联接件I的凸缘14处联接有压力交换器29的管道30，其在交变的流动方向上运行。
[0038]图4显示了切换设备的正视图。压力交换器29的管道30中的一个固定在联接件I的凸缘14处。
[0039]高压流体通过构件4和入口件2流动到配件28中。
[0040]在第一循环期间，高压滞留物从联接件I的开口 15中从配件28中流出。在第二循环期间，低压滞留物通过联接件I的开口 15流入到配件28中。调整驱动器10的调节杆16在壳体11的流动腔中伸延。
[0041]在图5中示出了沿着根据图4的线B — B的截面。根据本发明的配件28包括壳体11，其包括入口件2、出口件3以及联接件I。联接件I在交变的流动方向上运行。在入口件2中和在出口件3中相应布置有闭塞体17，18。闭塞体17，18相应与调整驱动器8，10相连接。调整驱动器8，10可通过控制装置来操纵。在此，或者在入口件3与联接件I之间实现流体流，或者在联接件I与出口件3之间实现流体流。根据本发明，可通过闭塞体17，18的轴向移动改变流通开口的大小。
[0042]根据本发明的装置的核心件为壳体11，其包括入口件2、出口件3以及联接件I。在此涉及一件式的组织，其在本实施例中制成为铸件。
[0043]在入口件2中布置有闭塞体17，其经由调节杆16与调整驱动器10相连接。在出口件3中布置有闭塞体18，其经由调节杆19与调整驱动器8相连接。闭塞体17，18构造成柱状。在本实施例中涉及空心柱体，其在一端部处是闭合的且因此构造成杯状。
[0044]可借助于控制装置操纵调整驱动器8，10。在此，两个调整驱动器8，10与共有的控制装置相关联。在此，优选地涉及一种可编程的(speicherprogrammierbar)控制系统。通过至少一个闭塞体17，18的轴向移动来改变流通开口的大小。
[0045]构件4附加到入口件2处,该构件包括引导元件20。引导元件20为空心柱体,柱状的闭塞体17在打开和关闭时在该空心柱体中运动。闭塞体17在其轴向移动时垂直于流体流运动。空心柱状的引导元件20的内径稍微大于空心柱状的闭塞体17的外径。
[0046]在柱状的闭塞体17的侧壁与空心柱状的引导元件20的内面之间布置有密封件21。引导元件20朝流入方向关闭并且因此构造成杯状。
[0047]在本实施例中，柱状的闭塞体17构造为空心柱体并且具有带有开口 22的底部，包围在闭塞体17与引导元件20之间的流体可在打开过程中通过该开口漏出。
[0048]如果闭塞体17向上行驶，那么在构件4的空心柱状的引导元件20与壳体11之间的流通开口变大。桥接件23从闭塞体17凸出到流通开口中。对于在图5中的图示，截面穿过桥接件23。
[0049]出口件3包括引导元件24。引导元件24为空心柱体。引导元件24由壳体11的出口件3形成。柱状的闭塞体18在柱状的引导元件24中运动。空心柱状的引导元件24的内径稍微大于空心柱状的闭塞体18的外径。闭塞体18在其轴向移动时垂直于流体流运动。引导元件24朝流入方向关闭且因此构造成杯状。
[0050]在杯状的闭塞体18的侧壁与空心柱状的引导元件24的内面之间布置有密封件25。杯状的闭塞体18在其底部设有开口 26，包围在闭塞体18与引导元件24之间的流体在打开过程中可通过该开口漏出。
[0051]构件5附加到出口件3处，该构件包括凸缘6。在打开过程中，在空心柱状的引导元件24与凸缘6之间的流通开口变大。引导元件24为壳体11的一部分。凸缘6为构件5的一部分。因此，流通开口形成在壳体11与构件5之间。桥接件27从闭塞体18凸出到流通开口中。对于在图5中的图示，截面穿过桥接件27。
[0052]配件28以周期性的循环运行。在第一循环中实现从入口件2到联接件I的流体流。在第二循环中实现从联接件I到出口件3的流体流。
[0053]在第一循环中，在出口件3中的流通开口完全关闭。在第一阶段期间，在入口件2中的闭塞体17打开。在入口件2中的流通开口变大，直至其完全打开。在第二阶段期间，在入口件2中的流通开口保持完全打开。在第三阶段期间，在入口件2中的闭塞体17关闭，其中，在入口件2中的流通开口的大小变小。
[0054]在第二循环中，在入口件2中的流通开口完全关闭。在第一阶段期间，出口件3的闭塞体18打开。在出口件3中的流通开口变大。在第二阶段期间，出口件3的流通开口完全打开。在第三阶段期间，出口件3的闭塞体18关闭。在出口件3中的流通开口变小。
[0055]图6显示了用于根据反向渗透法进行海水脱盐的设备，其带有压力交换器29，该压力交换器包括三个管道30。在压力交换器29中使用有三个配件28。因此可通过使用根据本发明的装置实现运行带有奇数数量的管道30的压力交换器29。每个管道30在一端部处设有根据本发明的配件28，并且在另一端部处设有止回配件31，其在本实施例中实施为止回阀。
[0056]下面借助于图6来说明在使用了根据本发明的配件28的情况下用于进行海水脱盐的反向渗透法的功能。
[0057]将海水的进料流从贮存器32中输送给膜片单元33。海水在其存储在贮存器32中之前或者在输送至膜片单元33之前被清除掉可损伤或污染半透性的膜片的成分。
[0058]在膜片单元33中发生反向渗透，在其中在高压下将海水压过膜片。在此必须克服渗透压力。半透性的膜片例如可包括带有5 X 10 — 7mm至5 X 10 — 6mm的孔径的聚酰胺、聚四氟乙烯或硫化共聚物。膜片可让水通过且挡住盐。膜片单元33将进料流分成渗透流和滞留流。渗透流为很大程度无盐的纯净水。滞留流具有比所输送的进料流更高的盐浓度。
[0059]滞留物流在膜片单元33之后在高压下相应通过配件的入口件2流向根据本发明的配件28。
[0060]图6示出了瞬间情况，在其中，配件28的闭塞体17，18占据这样的位置，在该位置中将低压滞留物压出中间的和下部的管道30。在此，闭塞体17闭合下侧的和中间的配件28的入口件2，而在该两个配件28的出口件3中的闭塞体18占据打开的位置。[0061 ] 同时，在图6中示出的状态中，下侧的和中间的管道30填充有来自贮存器32的新鲜的海水。海水由泵34吸取。海水的一部分在分叉处通过止回配件31流动到下侧的和中间的管道30中。
[0062]同时在该过程中将海水压出上部的管道30。在联接到上部的管道30处的配件28中，入口件2打开，而出口件3关闭。海水通过止回配件31和泵35流向膜片单元33。附加地，进料流由通过泵36输送的流供给。在将海水从上部的管道30压出期间，该上部的管道30同时以来自膜片单元33的高压滞留物来填充。
[0063]一旦从管道30中完全压出海水就对管道的配件28进行切换，从而入口件2关闭，而出口件3打开。低压滞留物被压出出口件3。在此保证连续的、无脉冲的运行，而没有发生新鲜的海水与滞留物的混合。
[0064]在本实施例中，海水和滞留物在压力交换器29的管道30中并未由分隔体分开。
[0065]图7a和7b从不同的角度显示了压力交换器29。其包括三个管道30。每个管道30在一端部处设有根据本发明的配件28，且在另一端部处设有止回配件31。该配件28通过联接件I与管道30相连接。
[0066]高压滞留物通过配件28的入口件2进入到管道30中。低压滞留物通过配件28的出口件3离开。
[0067]每个止回配件31具有入口 37 (海水通过其流入到所属的管道30中)和出口38 (通过其将位于管道30中的海水向外输送)。
[0068]图8显示了配件28的透视的截面图示。在入口件2中的闭塞体17可沿轴向移动地来引导并且借助于调节杆16来操纵。
[0069]调整驱动器8，10可借助于控制装置来操纵。在此，两个调整驱动器8，10与共有的控制装置相关联。在此优选涉及可编程的控制系统。通过至少一个闭塞体17，18的轴向移动来改变流通开口的大小。
[0070]构件4附加到入口件2处,该构件包括引导元件20。引导元件20为空心柱体，闭塞体17在该空心柱体中运动。闭塞体17在其轴向移动时垂直于流体流运动。
[0071]在柱状的闭塞体17的侧壁与空心柱状的引导元件20的内面之间布置有密封件21。杯状的闭塞体17在其底部设有开口 22，包围在闭塞体17与引导元件20之间的流体在打开过程中可通过该开口漏出。
[0072]如果闭塞体17向上行驶，那么在构件4的空心柱状的引导元件20与壳体11之间的流通开口变大。桥接件23从闭塞体17凸出到流通开口中。
[0073]如果闭塞体17闭合入口件2的流通开口，那么滞留物垂直地作用到空心柱状的闭塞体17的外侧面上。这使得闭塞体17的打开变得容易，因为与传统的配件相比，没有力在闭塞体17的运动方向上起作用，而是垂直于此起作用。
[0074]如果在入口件2中的闭塞体17位于打开的位置中，那么流体沿径向流入且沿轴向流出。
[0075]图9显示了配件28的出口件3的经放大的图示。在出口件3中的柱状的闭塞体18可沿轴向移动地来引导并且通过调节杆19来操纵。出口件3的引导元件24为空心柱体。闭塞体18在空心柱状的引导元件24中运动。闭塞体18在其轴向移动时垂直于流体流运动。[0076]构件5附加到出口件3处，该构件包括凸缘6。在打开过程中，在空心柱状的引导元件24与凸缘6之间的流通开口变大。引导元件24为壳体11的一部分。凸缘6为构件5的一部分。因此流通开口形成在壳体11与构件5之间。桥接件27从闭塞体18凸出到流通开口中。
[0077]在出口件3中，引导元件由壳体本身形成。闭塞体18同样构造成空心柱状并且在空心柱状的引导元件24中运动。如果闭塞体18闭合在出口件3的流通开口，那么滞留物垂直于杯状的闭塞体18的外侧面起作用。这使得流通开口的打开变得容易，因为与传统的配件相比，没有力在闭塞体18的运动方向上起作用，而是垂直于此起作用。
[0078]如果在出口件3中的闭塞体18位于打开的位置中，那么流体关于闭塞体18的移动方向沿径向流入并且然后轴向继续流动。
[0079]参考标号列表 I联接件
2入口件 3出口件 4构件 5构件 6凸缘 7曲管
8调整驱动器 9保持组件 10调整驱动器 11壳体 12保持组件 13开□
14凸缘 15开口 16调节杆 17闭塞体 18闭塞体 19调节杆 20引导元件 21密封件 22开口 23桥接件 24引导元件 25密封件 26开口 27桥接件 28配件29压力交换器30管道31止回配件32贮存器33膜片单元34泵35泵36泵37入口38 出口。
【权利要求】
1.一种用于切换流体路径的配件，尤其用于带有压力交换器(29)的设备的配件，该压力交换器(29)具有在交变的方向上流经的管道(30)，该配件带有壳体(11)，该壳体包括入口件(2)、出口件(3)以及用于所述管道(30)的联接件(I)，其中，所述配件(28)具有至少一个闭塞体(17，18)，其与调整驱动器(8，10)相连接，该调整驱动器与控制装置处于连接中，该控制装置设立成在所述入口件(2)与所述联接件(I)之间或在所述联接件(I)与所述出口件(3)之间建立流体流，其特征在于，在所述入口件(2)与所述出口件(3)之间相应布置有闭塞体(17，18)，其可沿轴向移动以改变流通开口的大小。
2.根据权利要求1所述的配件，其特征在于，每个闭塞体(17，18)与单独的调整驱动器(8，10)相连接。
3.根据权利要求1或2所述的配件，其特征在于，至少一个构件(4，5)附加到所述入口件(2)和/或所述出口件(3)处，其中，至少一个流通开口形成在所述壳体(11)与所述构件(4，5)之间。
4.根据权利要求3所述的配件，其特征在于，至少一个闭塞体(17，18)在其轴向移动时由所述壳体(11)和/或所述构件(4，5)来引导。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的配件，其特征在于，至少一个闭塞体(17，18)在其轴向移动时垂直于所述流体流运动。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的配件，其特征在于，所述闭塞体(17，18)中的至少一个构造成空心柱状或柱状。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的配件，其特征在于，所述闭塞体(17，18)中的至少一个在空心柱状的引导元件(20，24)中运动。
8.根据权利要求7所述的配件，其特征在于，所述引导元件(20，24)朝流入方向关闭。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的配件，其特征在于，所述入口件(2)和所述出口件(3)以彼此成90°的角度来取向。
10.一种用于运行根据权利要求1至9中任一项所述的配件的方法，带有下列的周期性重复的循环: -第一循环:在出口件(3)中的流通开口完全关闭， —第一阶段:闭塞体(17)打开在入口件⑵中的流通开口， -第二阶段:在所述入口件(2)中的流通开口完全打开， —第三阶段:闭塞体(17)关闭在所述入口件⑵中的流通开口， -第二循环:在所述入口件(2)中的流通开口完全关闭， -第一阶段:闭塞体(18)打开在所述出口件(3)中的流通开口， -第二阶段:在所述出口件(3)中的流通开口完全打开， -第三阶段:闭塞体(18)关闭在所述出口件(3)中的流通开口。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在打开和/或关闭所述流通开口中的至少一个时，调整速度首先以可预定的梯度上升并且然后以恒定的调整速度来进行调整。
【文档编号】F16K3/24GK103797287SQ201280029536
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年6月13日 优先权日:2011年6月17日
【发明者】R.迪德里希, W.科哈诺夫斯基, S.舍费尔, G.施瓦茨, P.哈特曼 申请人:Ksb 股份公司