專利名稱：用來承載由壓力容器的尺寸變化造成的減小的力矩的方法和歧管；具有閥座的可移除插 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來制造和控制對于工業(yè)壓力容器的連接的方法、裝置以及系統(tǒng)。在一個(gè)例子中，本發(fā)明涉及一種用于閥歧管的可移除插入件，該閥歧管連接至壓力容器。另一個(gè)例子涉及一種閥歧管，該閥歧管將壓力施加到閥的關(guān)閉部分上，從而幫助閥抵靠基座關(guān)閉。另一個(gè)例子涉及一種歧管連接件，該歧管連接件減小壓力容器的一部分或連接至壓力容器的部分的尺寸變化，或者防止這些尺寸變化將力或力矩傳遞至噴嘴連接件。在某些例子中，以上提到的裝置涉及在變壓吸附(PSA)設(shè)備中的使用。
背景技術(shù)：
早期PSA系統(tǒng)通常使用并聯(lián)操作的四個(gè)吸附劑容器。這種PSA系統(tǒng)的例子在授予Wagner的美國專利N0.3, 430, 418中描述。對于Wagner的過程的以后改進(jìn)添加了輔助的壓力平衡步驟，同時(shí)保持四個(gè)吸附劑床(參見授予Batta的美國專利N0.3，564，816)，并且隨后將甚至更多的壓力平衡步驟添加到七個(gè)或更多床上(參見授予Fuderer等人的美國專利N0.3，986，849)。壓力平衡步驟的數(shù)目和吸附劑容器的數(shù)目的這些增加被實(shí)施以增大產(chǎn)品回收率和吸附劑生產(chǎn)率。性能的提高也典型地伴隨有操作系統(tǒng)所需的閥的數(shù)目的一致性的增加。例如，Wagner的系統(tǒng)利用了至少三^ 個(gè)閥，Batta的系統(tǒng)利用了至少三十三個(gè)閥，而Fuderer等人的系統(tǒng)利用了至少四十四個(gè)閥。一些PSA系統(tǒng)常常是單失效點(diǎn)系統(tǒng)，值得注意的例外是在授予De Meyer等人的美國專利N0.4，234，322和授予Lomax Jr.的美國專利N0.6，699，307中揭示的過程，這些專利的每個(gè)的全部內(nèi)容通過參引包括在這里。甚至在以上提到的過程中，PSA設(shè)備也典型地停機(jī)，以對于故障元件進(jìn)行維修。這樣的停機(jī)是不希望的，因?yàn)樗鼈儗τ谡麄€(gè)過程設(shè)施而言可引起生產(chǎn)時(shí)間的損失。
`
由授予Lomax Jr.等人的美國專利N0.6，918，953提出了一種變壓吸附系統(tǒng)，該變壓吸附系統(tǒng)在操作的同時(shí)可被修理，該專利的全部內(nèi)容通過參引包括在這里。這種系統(tǒng)通過實(shí)施PSA模塊解決了停機(jī)擔(dān)憂，這些PSA模塊提供多余的操作，從而允許為了維修而使單個(gè)的模塊脫機(jī)，而不使整個(gè)PSA系統(tǒng)脫機(jī)。每個(gè)模塊包括頂部和底部歧管，該頂部和底部歧管包含內(nèi)部流動(dòng)通路，該內(nèi)部流動(dòng)通路用于在進(jìn)料、產(chǎn)品、提余液之間的連通以及用于歧管中的每個(gè)容器之間的平衡流動(dòng)。另一種PSA模塊的一個(gè)例子在授予Lomax Jr.等人的美國專利N0.6，755，895中描述，該專利的全部內(nèi)容通過參引由此包括。盡管模塊式PSA設(shè)計(jì)減小了傳統(tǒng)PSA設(shè)計(jì)的單失效點(diǎn)性質(zhì)，但它仍然具有大量的運(yùn)動(dòng)部件，這些運(yùn)動(dòng)部件可能需要維修。PSA閥典型地循環(huán)頻繁，并因此這些閥可能發(fā)生磨損，該磨損可潛在地導(dǎo)致閥中的泄漏。當(dāng)座或閥部件(也稱作盤)損壞從而導(dǎo)致產(chǎn)生氣體在兩者之間流動(dòng)路徑時(shí)，發(fā)生內(nèi)部泄漏。這可影響PSA分離的純度，因而任何泄漏的閥需要被迅速修理。
如圖12所示，示出了傳統(tǒng)變壓吸附設(shè)備，該傳統(tǒng)變壓吸附設(shè)備具有壓力容器和連接至壓力容器的歧管。歧管經(jīng)由剛性連接部分而連接至壓力容器。在這個(gè)背景技術(shù)圖中，剛性連接部分是借助于頸部上的螺紋連接的部分，該頸部從連接至壓力容器的底板突出。頸部使閥歧管中的充氣腔與布置在壓力容器內(nèi)的噴嘴流體連通。因而，來自吸附材料的氣體流動(dòng)可經(jīng)由噴嘴通到充氣腔中，并且充氣腔內(nèi)的氣體可在壓力容器內(nèi)通過，以便接觸內(nèi)部的吸附材料。通路將充氣腔與各通道連接。通路可經(jīng)由在閥歧管中的端口中布置的閥而打開或關(guān)閉。以上提到的布置之所以提供某些益處，是因?yàn)殚y歧管減少了管路連接的總量，這些管路連接必須制成，以便正確地用管路來連接變壓吸附系統(tǒng)。管路連接的上述減少降低了系統(tǒng)的重量、降低了系統(tǒng)的成本并提高了系統(tǒng)的可靠性。然而，關(guān)于在圖12中描述的系統(tǒng)存在某些缺點(diǎn)。例如，當(dāng)壓力容器受壓時(shí)，壓力容器與閥歧管之間的剛性連接可導(dǎo)致應(yīng)力從壓力容器轉(zhuǎn)移到閥歧管。換句話說，當(dāng)壓力容器受壓時(shí)，板和因此板底部上的頸部將趨向于在朝閥歧管的方向上移動(dòng)。在一些情況下，位移可達(dá)到0.20英寸。這種位移可引起制成給閥歧管的連接件的應(yīng)力。在某些情況下，由于通過壓力容器內(nèi)的壓力引起的位移，泄漏或裂紋可能發(fā)生在連接至閥歧管的管路連接中。另外，如圖12所示，將閥直接連接至閥歧管，并且閥的密封件(例如墊片)將坐置在閥座上，該閥座布置在閥歧管本身上。對于以上提到布置的一個(gè)潛在問題是，如果閥座(該閥座是閥歧管的一部分)被劃傷或損傷，則它難以重新加工或檢修。在一些情況下，如果閥座大范圍地?fù)p壞，則僅僅因?yàn)殚y座泄漏就會(huì)使整個(gè)閥歧管不得不更換。對于在圖12中描述的系統(tǒng)的另一個(gè)潛在缺點(diǎn)是，閥優(yōu)選地偏壓到常閉位置。換句話說，在沒有其它因素的情況下，閥將默認(rèn)設(shè)置成密封充氣腔與通道之間的通路。這種優(yōu)選設(shè)置部分地歸因于安全擔(dān)憂。在一些實(shí)例中，充氣腔內(nèi)的壓力比在通道內(nèi)的壓力高。對于多個(gè)閥歧管，在閥中的偏壓由諸如彈簧之類的偏壓裝置形成。當(dāng)通路的整個(gè)敞開面積比較小時(shí)，暴露于壓力的閥的密封組件部分的表面面積也比較小，并且偏壓機(jī)構(gòu)(例如彈簧)足夠強(qiáng)以克服施加到閥的底部的壓力。在這種情況下，閥由于由偏壓裝置產(chǎn)生的偏壓力將保持關(guān)閉。然而，在足夠大的閥歧管中 ，通路變得如此之大，從而提供當(dāng)在充氣腔內(nèi)的壓力比在通道內(nèi)的壓力高時(shí)將把閥保持在關(guān)閉狀態(tài)下的偏壓機(jī)構(gòu)困難或者禁止地復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種可插入閥座組件，即“插入件”，該可插入閥座組件可用在PSA閥歧管中，以簡化閥的修理和更換。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，PSA產(chǎn)品、平衡以及清洗流動(dòng)控制閥在每個(gè)PSA容器的頂部處與歧管成一體。進(jìn)給氣體和廢氣流動(dòng)控制閥在每個(gè)PSA容器的底部處與歧管成一體。插入件典型地包括閥座，因而如果閥座被損壞，則閥座可迅速地移除和更換，從而使包含損壞的閥的模塊的停機(jī)時(shí)間最短。另外，插入件包括按如下方式將閥帽連接至插入件的裝置，即，按允許閥體容易地移除以便修理盤或更換整個(gè)閥體的方式。在優(yōu)選實(shí)施例中，將閥體擰入到插入件中。在優(yōu)選實(shí)施例中使用柱塞閥，然而，可使用球型閥、針型閥或其它類型的閥。插入件通過形成相對于大氣的可容易移除的密封的任何傳統(tǒng)手段而直接附接至閥歧管。在優(yōu)選實(shí)施例中，將插入件擰入到歧管中，并且相對于大氣的密封由徑向0形圈密封件、杯形密封件、唇形密封件或其它徑向密封件形成。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，使用用于形成徑向密封件的兩個(gè)O形圈來限制泄漏。有時(shí)也使用更多的O形圈、或在O形圈之間采用比過程壓力小或比過程壓力大的通氣或清洗，以提高密封質(zhì)量和降低將過程氣體泄漏到大氣的危險(xiǎn)。歧管中的端口由任何傳統(tǒng)手段分隔，這些傳統(tǒng)手段允許除去插入件。在優(yōu)選實(shí)施例中，分隔由徑向O形圈密封件進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)閥被關(guān)閉時(shí)，過程氣體位于盤的頂部上并且起作用以便將盤壓到座中并且形成更好的密封。這通過將在閥座與帽連接之間的插入件的分段進(jìn)行開孔而實(shí)現(xiàn)。開孔可以成形為圓孔、成形為槽、或擴(kuò)展的網(wǎng)眼。用于流動(dòng)控制的開孔的某些例子在授予Lomax Jr.等人的美國專利申請n0.11/330，084中描繪,該專利申請的全部內(nèi)容通過參引全部包括在這里。當(dāng)致動(dòng)閥時(shí)，盤提升到座上方，從而允許通過通路和開孔而在充氣腔和通道之間形成流體連通?？煽刂瓶椎某叽?、形狀及數(shù)量，以便影響通過閥端口的流量。這在平衡和清洗流動(dòng)路徑中是有幫助的，因?yàn)槭芸氐牧髁渴窍Ｍ?，以防止PSA吸收劑床的流化。對于流動(dòng)的進(jìn)料、產(chǎn)品及廢氣節(jié)流可不利地影響PSA性能，并且降低產(chǎn)品氣體的回收率。
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種將閥歧管連接至壓力容器的方法和布置，從而將閥歧管與壓力容器的機(jī)械移位至少部分地隔離。本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供一種閥歧管布置，其中，在閥歧管中的閥座是可更換的，例如，具有包括閥座的插入件并且該插入件接收在閥歧管中。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一種在閥歧管內(nèi)的布置，其中，在充氣腔內(nèi)的壓力幫助將盤抵靠閥座而坐置。換句話說，在充氣腔內(nèi)的壓力提供傾向于將閥的盤朝向閥座而不是遠(yuǎn)離閥座推動(dòng)的力。本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種變壓吸附系統(tǒng)，該變壓吸附系統(tǒng)包括壓力容器、噴嘴板、墊板以及歧管，該噴嘴板聯(lián)接至容器并且相對于壓力容器密封，該墊板支撐噴嘴板，該歧管包括充氣腔并且經(jīng)由頸部聯(lián)接至噴嘴板，從而充氣腔與壓力容器的內(nèi)部流體連通。本發(fā)明的這個(gè)方面提供了:頸部經(jīng)由可動(dòng)密封表面而相對于噴嘴板密封。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一種變壓吸附系統(tǒng)，該變壓吸附系統(tǒng)包括壓力容器和噴嘴板，該噴嘴板聯(lián)接至容器并且相對于壓力容器密封。該方面包括墊板和歧管，該墊板支撐噴嘴板，該歧管包括充氣腔，該充氣腔經(jīng)由頸部聯(lián)接至噴嘴板，從而充氣腔與壓力容器的內(nèi)部流體連通。歧管包括至少一個(gè)閥，該至少一個(gè)閥構(gòu)造成用于打開和關(guān)閉歧管中的通路，從而分別使充氣腔與歧管中的通道流體連通以及阻塞充氣腔與歧管中的通道流體連通?？梢瞥迦爰㈤y聯(lián)接至歧管并且包括第一表面，該第一表面構(gòu)造成靠接布置在閥上的可動(dòng)第二表面。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一種進(jìn)行變壓吸附的方法。這種方法包括提供壓力容器和閥歧管。閥歧管包括至少一個(gè)充氣腔，該至少一個(gè)充氣腔流體連通地連接到容器的開口，從而充氣腔與容器的內(nèi)部流體連通。閥歧管也包括通道和通路，該通路將通道流體連通地連接至所述腔。所述方法包括將閥連接至通路。所述閥構(gòu)造成選擇性地容許和限制經(jīng)由通路而在通道與腔之間的流動(dòng)。所述閥包括第一表面和第二表面，該第二表面與第一表面相對，從而當(dāng)閥限制在通道與腔之間的流動(dòng)時(shí)，第一表面布置成與閥歧管內(nèi)布置的坐置表面直接接觸。所述方法包括:通過將比施加到通道上的壓力大的壓力施加到充氣腔上，而朝坐置表面驅(qū)策第一表面。


本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)由結(jié)合附圖所作的本發(fā)明的示范實(shí)施例的如下詳細(xì)描述將變得更明顯并且更容易理解，其中:圖1A-1B描繪了 PSA系統(tǒng)的例子的各種視圖，該P(yáng)SA系統(tǒng)包括八個(gè)容器；圖2描繪了 PSA系統(tǒng)，該P(yáng)SA系統(tǒng)包括四個(gè)容器；圖3A-3C分別描繪了在分解視圖中的容器、詳細(xì)示出的歧管以及組裝后容器的等軸測圖；圖4是PSA容器的截面圖，該P(yáng)SA容器具有附接到PSA容器的頂部部分和底部部分的歧管；圖5A是PSA容器的底部部分的詳細(xì)截面圖，該P(yáng)SA容器的底部部分具有附接的歧管；圖5B是PSA容器的頂部部分的詳細(xì)截面圖，該P(yáng)SA容器的頂部部分具有附接的歧管；圖6A是歧管的側(cè)視圖；圖6B是歧管的仰視圖；圖6C是在圖6A和6B中所示的閥歧管的等軸測
圖7A是在側(cè)視圖中得到的歧管的截面圖；圖7B是沿歧管的不同側(cè)得到的歧管的截面圖；圖7C是在圖7A和7B中示出的歧管的立體圖；圖7D是在圖7A中示出的歧管的一部分的詳細(xì)視圖；圖7E是歧管的側(cè)視圖；圖8A是歧管的另一個(gè)例子的側(cè)視圖；圖8B-8D是在圖8A中示出的歧管的截面圖；圖8E是在圖8A中示出的歧管的立體圖；圖9A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的插入件的立體圖；圖9B-9D是在圖9A中示出的插入件的俯視圖、截面圖以及側(cè)視圖；圖9E-9G是在圖9A中示出的插入件的詳細(xì)視圖；圖10A-10G是根據(jù)本發(fā)明的插入件的另一個(gè)實(shí)施例的對應(yīng)的視圖，這些視圖相對于插入件的較早實(shí)施例的、在圖9A-9G中示出的那些插入件相對應(yīng)；圖1lA是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的擴(kuò)散器的等軸測圖；圖1lB是在圖1lA中示出的擴(kuò)散器的俯視圖；圖1lC是在圖1lA中示出的擴(kuò)散器的截面圖；圖1lD是在圖1lC中示出的擴(kuò)散器的一部分的詳細(xì)視圖；及圖12是背景技術(shù)圖，示出了連接到歧管上的傳統(tǒng)壓力容器，該歧管包括兩個(gè)閥。
具體實(shí)施例方式圖1A-1B描繪了 PSA系統(tǒng)的各種視圖，該P(yáng)SA系統(tǒng)在每一側(cè)上包括四個(gè)容器(總共八個(gè))。如圖1B所示，各個(gè)容器均包括歧管10，該歧管10經(jīng)由流體連接器32連接。容器20典型地包括在頂部上和在底部上的歧管10。這些歧管10依據(jù)PSA系統(tǒng)的使用可相同地或不同地開端口。圖2描繪了四個(gè)吸附劑容器20，這些吸附劑容器20形成PSA系統(tǒng)。在圖3中，每個(gè)閥歧管10設(shè)有兩個(gè)閥31。然而,可以使用具有三個(gè)、四個(gè)或更多個(gè)閥的布置。閥歧管例如可以通過機(jī)加工、鑄造、鍛造、或粉末冶金而制造。用于歧管10的典型材料是碳鋼或不銹鋼，但可以使用其它材料。每個(gè)流體通道可經(jīng)由流體連接器32與每個(gè)其它的容器連通。流體連接器32可以是這里所示的剛性管，或者可以是柔順的、柔性的管。另外，流體連接器可永久地、或者經(jīng)由可移除連接器而連接到歧管10上。換句話說，在一些實(shí)施例中，流體連接器32是固定組件(solid assemblies),使歧管10整體地彼此連接。通過觀察附圖可認(rèn)識到，與流體連接器32結(jié)合的每個(gè)流體通道在每個(gè)吸附劑容器的充氣腔和閥之間形成連續(xù)的流體路徑。因而，用于在PSA循環(huán)中的不同點(diǎn)處操作的容器之間的流體交換的任何循環(huán)可以借助于歧管實(shí)施。如果如此希望，則歧管可以集成為一個(gè)或多個(gè)更大的歧管，這些更大的歧管與兩個(gè)或更多個(gè)單個(gè)的吸附劑容器連通。這種集成歧管可以減少或消除流體連接器32的使用。集成歧管典型地通過鑄造、模壓、機(jī)加工和/或其它工藝以及工藝的組合而制造。因?yàn)榧善绻艿某叽缗c吸附劑容器的大小相關(guān)，所以歧管的優(yōu)選表現(xiàn)形式取決于每個(gè)系統(tǒng)的詳細(xì)可行性和經(jīng)濟(jì)性。因而，對于具有比較大的容器直徑的系統(tǒng)，獨(dú)立的歧管可能是優(yōu)選的，而對于小直徑的容器，與兩個(gè)或更多個(gè)容器連通的集成歧管可能是優(yōu)選的。如以上討論的那樣，PSA系統(tǒng)可以使用整體式歧管和容器，這些整體式歧管和容器全部可以可選擇地形成在單個(gè)元件中、或者形成在多個(gè)元件中，其中，獨(dú)立的閥元件與吸附劑容器以這樣一種方式連通，以便在PSA循環(huán)的不同階段期間實(shí)際上實(shí)施實(shí)現(xiàn)在用于流體交換的容器之間的并聯(lián)連接的任何PSA循環(huán)。盡管圖2示出了利用氣動(dòng)致動(dòng)的活塞閥，但其它類型的閥是可用的。閥可以氣動(dòng)地、電磁地、液壓地或者經(jīng)由機(jī)械驅(qū)動(dòng)而由凸輪軸、齒輪系或其它裝置致動(dòng)。直接機(jī)械致動(dòng)在具有整體式歧管的小系統(tǒng)中是優(yōu)選的，這些整體式歧管與多個(gè)吸附劑容器連通； 因?yàn)檫@樣的系統(tǒng)自身適于經(jīng)由機(jī)械驅(qū)動(dòng)的成功操作所需的緊密機(jī)械公差。其中運(yùn)動(dòng)軸線與閥端口相平行的閥是優(yōu)選的。其中運(yùn)動(dòng)軸線與閥端口和閥座都同心的閥是特別優(yōu)選的。圖3A描繪了容器20的分解視圖。如圖3A所示，閥歧管10包括頸部6，該頸部6保持0形圈13。頸部6經(jīng)由孔IlA穿過墊板11。頸部6也穿過擴(kuò)散器噴嘴7，該擴(kuò)散器噴嘴7在圖3A中描繪成碟形板。擴(kuò)散器噴嘴7典型地支撐殼體0形圈14，這些殼體0形圈14的數(shù)目可以是一個(gè)或多個(gè)。殼體0形圈14在擴(kuò)散器噴嘴的外徑與容器20的內(nèi)徑之間形成密封。頸部6典型地由噴霧器101找準(zhǔn)。在一些例子中，噴霧器101經(jīng)由螺紋與頸部6附接。例如，噴霧器101可起螺母的作用，其中頸部6起帶螺紋的螺栓的作用。在噴霧器101上方布置有開孔板41。開孔板41典型地支撐布置在容器20內(nèi)的吸附材料。板41中的開孔允許氣體從噴霧器101通到吸附材料中。類似布置設(shè)置在容器20的頂部部分上，在該處，將開孔板41布置在第二噴霧器109下方。第二噴霧器109連接至桿或第二頸部5，該桿或第二頸部5穿過上部擴(kuò)散器噴嘴8中的孔8A。桿5連接至上部歧管110。如以上討論的那樣，上部歧管110與歧管10可以是相同的，或者可具有不同的布置，該歧管10布置在容器20的底部上。如圖3B所示，歧管10可接收一個(gè)或多個(gè)閥31。如在圖3B中進(jìn)一步示出的那樣，將頸部6以增大或減小間隙的尺寸的方式附接至歧管10。這種附接可經(jīng)由螺紋連接、焊接、粘合劑、或其它方法進(jìn)行，但必須在于頸部6與歧管10之間形成良好密封的情況下進(jìn)行。如圖4所示，歧管10控制氣體進(jìn)入容器20中的流動(dòng)。如最好在圖5A中最佳示出的那樣，間隙G典型地布置在墊板11與歧管10之間。間隙G允許墊板11相對于歧管10的運(yùn)動(dòng)。典型地，將歧管10與其它的歧管連接，并因此，如果歧管10與設(shè)置在其它容器20上的其它歧管之間的連接是剛性連接，那么如果迫使歧管10與墊板11 一致地運(yùn)動(dòng)，則墊板11的運(yùn)動(dòng)可引起歧管之間的剛性連接中的應(yīng)力。因而，假設(shè)歧管10沒有剛性地固定至墊板11，間隙G允許用于墊板11膨脹、收縮以及移位的空間，同時(shí)使得歧管10之間的連接部上具有比較小的應(yīng)力。如在圖5A中進(jìn)一步示出的那樣，0形圈13布置在頸部6與下部擴(kuò)散器板7之間。下部擴(kuò)散器板又經(jīng)由殼體0形 圈14相對于殼體20密封。歧管10、墊板11以及下部擴(kuò)散器噴嘴7典型地由碳鋼或不銹鋼制成，但可以使用其它材料。類似地，容器20典型地由某種形式的鋼合金制成，如不銹鋼或能夠容納加壓流體的另一種材料。在一些實(shí)施例中，墊板11經(jīng)由系桿(未示出)與第二墊板連接，該第二墊板布置在容器20的頂部側(cè)上。然而，可以使用墊板11與容器20之間的其它形式的連接。如進(jìn)一步在圖5A中示出的那樣，吸附材料120布置在開孔板41的頂部上。然而，可以使用其中吸附劑材料受到不同地支撐的其它布置。圖5B示出了具有閥31的上部歧管110，該上部歧管110布置在第二墊板11的頂部上。上部擴(kuò)散器噴嘴8用作在圖5A中示出的下部擴(kuò)散器噴嘴7的對等部分。第二噴霧器109布置在位于吸附材料120上方的開孔板41上方。在圖5B中，示出了密封裝置(gland)，這些密封裝置環(huán)繞上部擴(kuò)散器噴嘴8的周緣。這些密封裝置將典型地接收一個(gè)或多個(gè)殼體0形圈，如在圖5A中示出的殼體0形圈14。圖5B也示出了充氣腔51，該充氣腔51與上部閥歧管110內(nèi)的兩個(gè)通道71流體連通。圖5A也示出了類似的充氣腔51。充氣腔51分別經(jīng)由桿5和頸部6與容器20的內(nèi)部流體連通。如由圖4、5A以及5B顯然的那樣，歧管10和第二歧管110至少部分地與相應(yīng)的墊板11的軸向運(yùn)動(dòng)(在圖4、5A以及5B中的上下運(yùn)動(dòng))相隔離。這是因?yàn)椋试S桿和頸部經(jīng)由它們的相應(yīng)0形圈密封件而相對于噴嘴板7和8滑動(dòng)。另外，噴嘴板7和8可經(jīng)由它們的相應(yīng)0形圈密封件而相對于殼體20滑動(dòng)。如以前討論的那樣，這種布置的一個(gè)益處是，歧管10和110將墊板的比較小的移位轉(zhuǎn)移到連接這些歧管的管路連接裝置上，如在圖1B中示出的管路連接裝置32上。因此，連接歧管的管路連接裝置比傳統(tǒng)PSA布置開裂和泄漏的風(fēng)險(xiǎn)更小。因而，以上提到的布置提供一種便利的方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備用來傳送由壓力容器20中的尺寸變化造成的減小的力矩負(fù)載。相反，在圖12中示出的傳統(tǒng)裝置中的端部件的布置將閥歧管剛性地連接至相應(yīng)的墊板。這種布置響應(yīng)墊板的移位可引起閥歧管的軸向移位，并因此可引起管路連接裝置中的潛在開裂或泄漏，該管路連接裝置連接各個(gè)閥歧管。本公開的第二方面涉及歧管10 (和在某些情況下歧管11)的細(xì)節(jié)。如以上討論的那樣，在傳統(tǒng)歧管中，閥歧管本身的一部分將用作座，該座抵靠密封件或墊片而密封，該密封件或墊片布置在與閥歧管連接的閥上。有時(shí)，座的表面被劃傷或損傷，并且難以檢修，因?yàn)樵撟陂y歧管內(nèi)部，并且不是可移除的。圖6A-6C是閥歧管10的各種視圖，該閥歧管10與自動(dòng)閥31組裝在一起。充氣腔51也在圖6C中示出。圖7C-7E示出了閥31與歧管10的連接的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。圖7A是截面圖，示出了擰到插入件200中的閥31，該插入件200又?jǐn)Q到歧管10中。插入件200典型地由碳鋼或不銹鋼形成、機(jī)加工、或模壓。然而，可使用能夠支撐閥并經(jīng)受顯著大的壓力的其它材料。如圖7D所示(圖7D是圖7A的詳細(xì)視圖)，當(dāng)閥31在關(guān)閉狀態(tài)下時(shí)，密封件220鄰接并抵靠座222，該密封件220典型地附接至閥31。如圖7A所示，充氣腔51與閥31的密封組件224的一側(cè)流體連通。因而，來自充氣腔51的壓力推壓密封組件224的后側(cè)，并且將密封件或墊片220壓向座222。如以前討論的那樣，為了安全原因，優(yōu)選的是，在沒有來自控制器的正輸入的情況下，將閥31默認(rèn)設(shè)置為關(guān)閉位置。例如，典型控制器可以包括可編程邏輯控制器(PLC)或計(jì)算機(jī)。這樣的控制器典型地將電信號發(fā)送到先導(dǎo)閥，這些先導(dǎo)閥又將氣動(dòng)、液壓、電氣、或其它信號發(fā)送到閥31，以便打開或關(guān)閉這些閥。如果PLC或其它控制器失效，則優(yōu)選的是，將閥31默認(rèn)設(shè)置成“常閉”位置。在描繪的例子中，將插入件200擰到閥歧管10中。為了在插入期間保護(hù)插入件和布置在歧管中或在插入件本身上的任何0形圈，插入件包括第一錐形引入部210、第二錐形引入部216，并且歧管10典型地包括另一個(gè)錐形引入部，如第三錐形引入部215。因而，在插入件200的插入期間，用戶將相·對容易地把插入件200放置在歧管10中，因?yàn)樵摬迦爰⒂行У卣业狡溥M(jìn)入歧管10中的開口內(nèi)的路徑。各種密封裝置225、226以及227可布置在插入件200上，并且構(gòu)造成接收一個(gè)或多個(gè)0形圈(未示出)，以便相對于閥歧管10密封插入件200。在可選擇實(shí)施例中，密封裝置225、226以及227可放置在閥歧管10本身上。此外，依據(jù)用戶的喜好，密封裝置的一個(gè)或多個(gè)可以放置在閥歧管上，而一個(gè)或多個(gè)其它密封裝置可以放置在插入件上。然而，典型優(yōu)選的是，將密封裝置放置在插入件200本身上，因?yàn)閷?形圈繞凸出部分布置常常比將0形圈放置在端口內(nèi)的密封裝置中容易。如以上描述的那樣，插入件200是可移除的，并且典型地?cái)Q到歧管10中。然而，將插入件200附接到閥歧管10上的其它方法是可得到的。例如，插入件可經(jīng)由卡環(huán)、螺栓連接、夾具、或其它這樣的連接而連接至閥歧管10。圖8A-8E示出了插入件200的另一個(gè)例子，該插入件200布置在閥歧管10內(nèi)。圖SB和SC示出了處于關(guān)閉位置中的閥31，并且閥的密封件放置成與插入件的座相接觸。以上提到布置的一個(gè)益處是，從歧管10可移除的插入件可被更換，而不用丟棄或修理整個(gè)歧管10。換句話說，座222可從歧管10除去。因此，座222的修理或座222的更換比當(dāng)座222是閥歧管10本身的構(gòu)成整體的組成部分時(shí)容易得多。圖9A-10G示出了插入件200的各種視圖，包括截面圖。如圖9A-10D所示，插入件200可以包括便于插入件擰到歧管10中的六邊形部分。因而，插入件可起螺栓的作用，因?yàn)椴迦爰?00到歧管10中的擰入使插入件200軸向運(yùn)動(dòng)到歧管10中。這種軸向運(yùn)動(dòng)幫助用戶克服阻力，當(dāng)將插入件200布置在閥歧管10內(nèi)時(shí)，在插入件200上或在閥歧管10內(nèi)布置的任何0形圈可以形成該阻力。圖1IA-1ID示出了擴(kuò)散器噴嘴的各種視圖，如在圖3A中示出的擴(kuò)散器噴嘴7和8。如圖7A所示，充氣腔51與閥31的密封組件224的后側(cè)流體連通。因而，當(dāng)座222從密封組件224的、與來自充氣腔51的壓力將力施加到密封組件224的那側(cè)相對的一側(cè)上與密封件或墊片220相接觸時(shí)，來自腔51的壓力幫助閥31關(guān)閉。這是因?yàn)?，?dāng)跨過密封組件224出現(xiàn)相對壓力差時(shí)，密封組件將傾向于朝較低壓力的區(qū)域運(yùn)動(dòng)。如以前討論的那樣，充氣腔51與容器20的內(nèi)部流體連通。因而，當(dāng)容器20內(nèi)的壓力大于通道71中的壓力時(shí)，閥31將通過容器內(nèi)的壓力幫助關(guān)閉通路61，在容器內(nèi)的該壓力與在充氣腔51內(nèi)的壓力相同。因而，為了形成這種布置中的“常閉”閥31，較小剛性的偏壓部件(如相對弱的彈簧)可以用在閥31內(nèi)，以便將密封組件部分224推向座222。盡管以上提到的描述將座222與插入件200相關(guān)聯(lián)，但插入件的某些實(shí)施例將密封件設(shè)置在插入件200上，并且將座放置在閥上。換句話說，座和密封件或墊片在位置方面相顛倒。盡管以上僅詳細(xì)描述了本發(fā)明的某些實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地認(rèn)識至IJ，多種修改在示范實(shí)施例中是可能的，而實(shí)質(zhì)上不脫離本發(fā)明的新穎的教導(dǎo)和優(yōu)點(diǎn)。相應(yīng)地，所有這樣的 修改旨在包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種變壓吸附系統(tǒng)，包括: 壓力容器； 噴嘴板，所述噴嘴板聯(lián)接至所述壓力容器并且相對于所述壓力容器密封； 墊板，所述墊板支撐所述噴嘴板 '及 歧管，所述歧管包括充氣腔并且經(jīng)由頸部聯(lián)接至所述噴嘴板，從而所述充氣腔與所述壓力容器的內(nèi)部流體連通， 其中，所述頸部經(jīng)由可動(dòng)密封表面而相對于所述噴嘴板密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述可動(dòng)密封表面包括至少一個(gè)徑向密封件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述徑向密封件包括至少一個(gè)唇形密封件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述徑向密封件包括至少一個(gè)杯形密封件。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述徑向密封件包括至少一個(gè)O形圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述O形圈至少部分地布置在位于所述噴嘴板上的密封裝置內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓吸附系統(tǒng)，還包括間隙，所述間隙布置在所述歧管與所述墊板之間并且由所述頸部橋接，從而所述墊板沿所述壓力容器的縱向軸線的移位影響所述間隙的長度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述墊板的移位不導(dǎo)致所述歧管的移位。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述歧管包括至少一個(gè)通道，所述至少一個(gè)通道構(gòu)造成經(jīng)由至少一個(gè)通路與所述充氣腔流體連通地連接，并且至少一個(gè)閥連接至所述歧管并構(gòu)造成用于打開和關(guān)閉所述通路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)閥經(jīng)由至少一個(gè)可動(dòng)插入件聯(lián)接至所述歧管。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)可動(dòng)插入件布置在所述閥與所述歧管之間，并且包括構(gòu)造成靠接所述閥的可動(dòng)部分的表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述表面是閥座，并且所述閥的可動(dòng)部分是密封件。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述密封件包括聚合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述聚合物包括含氟聚合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述含氟聚合物包括聚四氟乙烯。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述通道經(jīng)由流體連接器與至少第二歧管流體連通地聯(lián)接。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述流體連接器是剛性管。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述頸部焊接至所述歧管。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述噴嘴板經(jīng)由至少一個(gè)徑向密封件而相對于所述容器密封。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)徑向密封件包括至少一個(gè)杯形密封件。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)徑向密封件包括至少一個(gè)唇形密封件。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)徑向密封件包括至少一個(gè)O形圈。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)O形圈至少部分地布置在位于所述噴嘴板上的至少一個(gè)密封裝置中。
24.—種變壓吸附系統(tǒng)，包括: 壓力容器； 噴嘴板，所述噴嘴板聯(lián)接至所述壓力容器并且相對于所述壓力容器密封； 墊板，所述墊板支撐所述噴嘴板 '及 歧管，所述歧管包括充氣腔并且經(jīng)由頸部聯(lián)接至所述噴嘴板，從而所述充氣腔與所述壓力容器的內(nèi)部流體連通；所述歧管包括: 至少一個(gè)閥，所述至少一個(gè)閥構(gòu)造成打開和關(guān)閉所述歧管中的通路，從而分別使得所述充氣腔與所述歧管中的通道流體連通以及阻塞所述充氣腔與所述歧管中的通道流體連通,和 可移除插入件，所述可移除插入件 將所述閥聯(lián)接至所述歧管并且包括第一表面，所述第一表面構(gòu)造成靠接布置在所述閥上的可動(dòng)第二表面。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述可移除插入件經(jīng)由第一螺紋連接部而聯(lián)接至所述歧管。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述閥經(jīng)由第二螺紋連接部而聯(lián)接至所述可移除插入件。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述第一表面是閥座，所述閥座包括第一材料，而所述第二表面是密封件，所述密封件包括與第一材料不同的第二材料。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述第二材料比所述第一材料軟。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述第二材料包括聚合物。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述聚合物是含氟聚合物。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的變壓吸附系統(tǒng)，其中，所述第一材料是金屬。
32.一種進(jìn)行變壓吸附的方法，包括: 提供壓力容器； 提供閥歧管，所述閥歧管包括: 至少一個(gè)充氣腔，所述至少一個(gè)充氣腔流體連通地連接至所述壓力容器的開口，從而所述充氣腔與所述壓力容器的內(nèi)部流體連通， 通道， 通路，所述通路將所述通道流體連通地連接至所述充氣腔； 將閥連接至所述通路，所述閥構(gòu)造成選擇性地容許和限制經(jīng)由所述通路而在所述通道與所述充氣腔之間的流動(dòng)，所述閥的密封組件包括第一表面和第二表面，所述第二表面與所述第一表面相對，從而當(dāng)所述閥限制所述通道與所述充氣腔之間的流動(dòng)時(shí)，所述第一表面布置成與布置在所述閥歧管內(nèi)的坐置表面直接接觸， 通過將比施加到所述通道的壓力大的壓力施加到所述充氣腔，而朝所述坐置表面驅(qū)策所述第一表面。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述閥歧管包括至少一個(gè)附加閥，所述至少一個(gè)附加閥構(gòu)造成控制流體從所述充氣腔到連接至另一個(gè)容器的通道的流動(dòng)。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的 方法，還包括在所述壓力容器內(nèi)提供吸附材料。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，還包括利用所述吸附材料和所述歧管進(jìn)行變壓吸附。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括將所述閥歧管聯(lián)接至包括所述坐置表面的可移除插入件。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，還包括經(jīng)由螺紋將所述可移除插入件聯(lián)接至所述閥歧管。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，還包括經(jīng)由螺紋將所述可移除插入件聯(lián)接至所述閥。
全文摘要
一種變壓吸附系統(tǒng)，包括壓力容器；噴嘴板，所述噴嘴板聯(lián)接至容器上并且相對于壓力容器密封；墊板，該墊板支撐噴嘴板；及歧管，所述歧管包括充氣腔并且經(jīng)由頸部聯(lián)接至噴嘴板，從而充氣腔與壓力容器的內(nèi)部流體連通。頸部經(jīng)由可動(dòng)密封表面相對于噴嘴板密封。提供一種方法，在該方法中，來自充氣腔的壓力幫助關(guān)閉閥，該閥聯(lián)接至歧管上。將可移除插入件提供給歧管，以提供可移除密封表面，閥抵靠該可移除密封表面關(guān)閉。
文檔編號B01D53/047GK103228337SQ201080037224
公開日2013年7月31日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月29日
發(fā)明者F·D·洛馬克斯, H·阿布拉莫維茨, E·T·麥卡洛 申請人:魯姆斯技術(shù)公司