專(zhuān)利名稱(chēng)：用于壓力變動(dòng)吸附的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)的閥組件。
背景技術(shù)：
壓力變動(dòng)吸附(PSA)是一種用于分餾氣體混合物以提供至少一種凈化的產(chǎn)品氣體和殘余副產(chǎn)品混合物的技術(shù)。PSA已成功地用于從其它氣體分離氫氣、從空氣分離氧氣和氮?dú)猓瑥奶烊粴夥蛛x氦氣等。
早期PSA系統(tǒng)一般使用并聯(lián)運(yùn)行的四個(gè)吸附容器。這種PSA系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例在授予Wagner的美國(guó)專(zhuān)利第3,430,418號(hào)中描述。后來(lái)對(duì)Wagner的方法的改進(jìn)增加了一個(gè)附加的壓力平衡步驟，而保留了四個(gè)吸附床(見(jiàn)授予Batta的美國(guó)專(zhuān)利第3,564,816號(hào))其后對(duì)七個(gè)或更多的床增加了甚至更多的壓力平衡步驟(見(jiàn)授予Fuderer等人的美國(guó)專(zhuān)利第3,986,849號(hào))。這種壓力平衡數(shù)量和吸附容器數(shù)量的增加被進(jìn)行以提高產(chǎn)品的回收和吸附生產(chǎn)率。不幸的是，性能的提高也伴隨著操作這種系統(tǒng)所需要的閥的數(shù)目的相應(yīng)的增加。例如，Wagner的系統(tǒng)使用了至少31個(gè)閥，Batta的系統(tǒng)使用了至少33個(gè)閥。Fuderer等人的系統(tǒng)使用了至少44個(gè)閥。
吸附容器及PSA系統(tǒng)中閥的數(shù)目的增加不利地增加制造及運(yùn)行成本。已經(jīng)有人提出許多改進(jìn)的循環(huán)，使PSA系統(tǒng)中使用的吸附床和/或閥的數(shù)目更為經(jīng)濟(jì)。在授予McCombs的美國(guó)專(zhuān)利第3,738,087號(hào)中描述了這種系統(tǒng)的一個(gè)出色的實(shí)例，在授予McCombs的美國(guó)專(zhuān)利第4,194,890號(hào)中描述了一種更后的方法。這些專(zhuān)利描述了具有少至兩個(gè)吸附容器的PSA系統(tǒng)，但是，產(chǎn)品的連續(xù)供應(yīng)通常是不可能的，或者，只有在降低的壓力下才能夠?qū)崿F(xiàn)。另外，一般認(rèn)為這些種類(lèi)的循環(huán)提供低的產(chǎn)品氣體回收及在給定的輸送條件下的吸附利用。在授予Stcker的美國(guó)專(zhuān)利第4,761,165號(hào)和授予Duhayer等人的美國(guó)專(zhuān)利第6,146,450號(hào)中描述了比Wagner，Batta及Fuderer等人的專(zhuān)利更為復(fù)雜的具有更少閥的循環(huán)或至少更為簡(jiǎn)單的管系布置(Plumbing arrangements)，同時(shí)保持其高的性能。
已有人提供了幾種PSA系統(tǒng)，這些系統(tǒng)為了降低復(fù)雜度通過(guò)組合以前方法的許多閥的功能，通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥裝置的實(shí)施而降低了機(jī)械復(fù)雜度。這種系統(tǒng)的實(shí)例包括授予Sayder的美國(guó)專(zhuān)利第4,272,265號(hào)，授予Rabenau等人的美國(guó)專(zhuān)利第4,925,464號(hào)及授予Keefer等人的美國(guó)專(zhuān)利第6,063,161號(hào)，在每種情形中都采用了帶有閥功能的一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)組件以替代一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的閥。雖然這些方法與傳統(tǒng)的獨(dú)立閥管系相比較有利地降低了管系的復(fù)雜度，但是，它們具有幾個(gè)不合乎需要的特點(diǎn)。首先，它們固定了各種PSA循環(huán)步驟的相對(duì)持續(xù)時(shí)間，因而不能對(duì)流動(dòng)狀態(tài)作出反應(yīng)，以便借助進(jìn)料成份、溫度、壓力或流動(dòng)速率的可變性使操作最佳化。Keefer等人描述了在其旋轉(zhuǎn)閥增設(shè)特殊的次級(jí)閥，以便精細(xì)調(diào)整PSA循環(huán)，這樣就不利地增加了復(fù)雜度，并且在操作中不能調(diào)節(jié)。第二，所有的旋轉(zhuǎn)閥都依靠滑動(dòng)密封表面來(lái)使凈化的產(chǎn)品與不純的進(jìn)氣或廢氣分開(kāi)。Keefer等人的確精心構(gòu)想了克服這種對(duì)于產(chǎn)品純度潛在局限所需要的機(jī)械步驟。與簡(jiǎn)單的沒(méi)有滑動(dòng)的接觸式密封件相比，滑動(dòng)密封件更難于保養(yǎng)，提供的密封較差且更容易由于顆粒的污染而損壞。最后，旋轉(zhuǎn)閥裝置使很復(fù)雜的循環(huán)難于執(zhí)行，這是由于對(duì)這種執(zhí)行來(lái)說(shuō)，旋轉(zhuǎn)閥的孔道布置很復(fù)雜。因此，這些閥主要用于執(zhí)行簡(jiǎn)單的循環(huán)，與本專(zhuān)業(yè)最先進(jìn)的循環(huán)相比較，具有相對(duì)較低的產(chǎn)品回收和吸附利用。
在本專(zhuān)業(yè)的許多PSA循環(huán)中存在的一個(gè)附加特征是采用借助凈化的產(chǎn)品氣體的吸附容器的逆流吹風(fēng)。在早期的循環(huán)如Batta或Fuderer等人的循環(huán)中，這是通過(guò)提供一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品氣體多歧接頭完成的，該多歧接頭通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥或節(jié)流裝置保持在低壓下，為了每個(gè)吸附容器設(shè)有一個(gè)獨(dú)立的控制閥。在授予McCombs的美國(guó)專(zhuān)利第4,194,890號(hào)中描述了這種方法的一個(gè)實(shí)例。這種簡(jiǎn)化的方法的缺點(diǎn)在于，產(chǎn)品氣體通過(guò)容器的流動(dòng)不能被獨(dú)立地控制，與傳統(tǒng)方法相比，這可導(dǎo)致產(chǎn)品回收的下降。使用定比控制閥的第二種改進(jìn)方法是由Stcker提出的。雖然產(chǎn)品供應(yīng)閥的定比控制方法相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)確實(shí)有利地減少了管道連接，并提供了在循環(huán)中某些階段完全停止流動(dòng)的能力，但是，定比閥可能的缺陷是比截止閥可靠性低而成本高。
本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)確定，上述各專(zhuān)利中描述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)都沒(méi)有提出與使用單獨(dú)連接的閥的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)有基本機(jī)械差別的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明人已經(jīng)確定，采用獨(dú)立連接的閥是很不合乎需要的，這是由于每個(gè)閥需要至少兩個(gè)管路連接。這些連接往往是使用昂貴的接頭形成的，或者通過(guò)焊接來(lái)保證產(chǎn)品的純度或防止有毒的或可燃的工藝氣體的泄漏。這種接頭的增設(shè)不利地增加了制造成本，增大了包裝系統(tǒng)的體積并且由于泄露的可能性而降低了安全性和可靠性。
管系的增加，以及包裝所需的附屬體積，由于需要提供對(duì)吸附容器的機(jī)械支承而更加復(fù)雜了。管系及閥，由于其相對(duì)大的質(zhì)量，可對(duì)壓力容器施加相當(dāng)大的力，除非所有結(jié)構(gòu)都精心設(shè)計(jì)及受到良好的支承。這種支承的提供可引起系統(tǒng)的質(zhì)量、體積及制造成本的不利的增加。另外，吸附容器承受壓應(yīng)力周期性引起的疲勞失效，如果不進(jìn)一步增加其重量以補(bǔ)償高的局部應(yīng)力，固有地很難提供結(jié)構(gòu)支承。
發(fā)明內(nèi)容
在清除與上述吸附容器(PSA)系統(tǒng)有關(guān)的問(wèn)題的努力中，本發(fā)明提供一種可靠的、有成本效益的壓力變動(dòng)吸附，這將在下面詳述。
本發(fā)明有利地提供PSA的改進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，與傳統(tǒng)方式相比，它可降低機(jī)械復(fù)雜度，而不管所使用的吸附床的數(shù)量或基礎(chǔ)循環(huán)的復(fù)雜度如何。本發(fā)明可降低機(jī)械復(fù)雜度而不犧牲獨(dú)立控制閥功能的操作便在運(yùn)行中使系統(tǒng)的控制最佳化的能力。另外，本發(fā)明可降低機(jī)械復(fù)雜度而無(wú)需滑動(dòng)密封或旋轉(zhuǎn)閥。
另外，本發(fā)明有利地提供一種改進(jìn)的方法，用于借助純凈的產(chǎn)品氣體對(duì)吸附容器進(jìn)行逆流吹風(fēng)，以及使用具有通斷功能的單一的控制閥的并流(co-current)產(chǎn)品輸送。本發(fā)明也提供一種用于實(shí)施產(chǎn)品氣流控制的改進(jìn)的方法的新穎設(shè)備。
本發(fā)明有利地提供一種新穎設(shè)備，用于直接對(duì)于吸附容器增設(shè)(manifolding)獨(dú)立控制閥。
本發(fā)明提出，新穎的多歧接頭設(shè)備(manifolding apparatus)也可以有利地用作要安裝傳感器、檢修孔、通風(fēng)閥、安全閥和其它為了利于PSA循環(huán)工作的而設(shè)置的其它輔助構(gòu)件的位置。本發(fā)明也提出，新穎的多歧接頭設(shè)備可用于具體支承吸附容器。本發(fā)明進(jìn)一步有利地提出，結(jié)構(gòu)支承可適應(yīng)容器的熱及壓力循環(huán)而不致在容器上施加有害的彎矩。
本發(fā)明有利地提供一種改進(jìn)的設(shè)備，它可以用來(lái)實(shí)施四床的壓力變動(dòng)吸附，只使用16個(gè)具有通斷功能的控制閥進(jìn)行兩個(gè)壓力平衡及逆流產(chǎn)品換氣。
參閱下面的具體對(duì)照附圖的詳細(xì)說(shuō)明，可容易地理解本發(fā)明更全面的評(píng)價(jià)及其附隨的優(yōu)點(diǎn)。
圖1表示按照本發(fā)明的閥多歧接頭，無(wú)法直接看到的特征用虛線(xiàn)表示，圖2表示帶有按照本發(fā)明的兩個(gè)多歧接頭組件的吸附容器；圖3表示使用本發(fā)明的多歧接頭特征用于操縱四吸附容器壓力變動(dòng)吸附循環(huán)的設(shè)備；圖4表示裝有三個(gè)閥且具有一螺柱固定凸緣特征的本發(fā)明的一個(gè)替代多歧接頭設(shè)備；圖5a表示一個(gè)吸附容器，它帶有安裝在支承結(jié)構(gòu)上的兩個(gè)多歧接頭組件，圖5b和5c是圖5a的放大區(qū)域；圖6a和6b是流體流動(dòng)圖，表示使用一個(gè)控制閥控制產(chǎn)品輸送和逆流換氣的改進(jìn)的方法；圖7，8和9表示用于實(shí)施圖6b所示方法的設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的橫剖圖，其中閥設(shè)備以三個(gè)不同的操作方式表示。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在下面的描述中，具有基本相同的功能和布置的構(gòu)件用相同的附圖標(biāo)記表示，并且只在必要時(shí)才進(jìn)行重復(fù)的描述。
圖1表示本發(fā)明的閥多歧接頭10的三維立體圖。閥多歧接頭10設(shè)有至少一個(gè)送氣腔(plenum cavity)，該送氣腔與一個(gè)吸附容器20(見(jiàn)圖2)連通。多歧接頭10還設(shè)有至少一條流體通道2，該流體通道具有至少一個(gè)流體進(jìn)口3。送氣腔1通過(guò)內(nèi)部通道或流體通路4與流體通道2連通。應(yīng)注意的是、多歧接頭10包括一條或多條通道2，所述通道借助一條或多條通路4連接于一個(gè)或多個(gè)送氣腔1?；诒菊f(shuō)明書(shū)的描述，本專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員顯然可理角各種不同的構(gòu)造。
通過(guò)通路4的流體流量可有利地借助安裝在閥口5上的、放置在閥座6上的一個(gè)閥控制。在閥1的多歧接頭中設(shè)有一個(gè)閥，該閥具有一個(gè)與閥口5基本同心的座。通常稱(chēng)為活塞閥、柱塞閥、針閥及球形閥的那些種類(lèi)的閥具有這種線(xiàn)性關(guān)系。雖然其它種類(lèi)的閥也可用作本發(fā)明的多歧接頭，但是，推薦使用具有與閥口同心的座的閥。特別推薦整個(gè)閥體以整體方式安裝的閥。這種閥的實(shí)例是柱塞閥、活塞閥、針閥及某種類(lèi)型的球形閥。特別推薦使用活塞閥。
從圖1可以看出，在閥多歧接頭10內(nèi)可設(shè)有一條以上流體通道2。實(shí)際上，在閥多歧接頭10的閥體內(nèi)可設(shè)有任意數(shù)目的流體通道。另外，每條流體通道可設(shè)有一個(gè)或多個(gè)流體口3，并且每條流體通道可設(shè)有附加特征或口以接納傳感器、儀表、壓力安全閥或其它認(rèn)為對(duì)PSA循環(huán)的運(yùn)行必要的配件。另外，多歧接頭的其它區(qū)域可設(shè)有這種直接與送氣腔1或壓力容器20的內(nèi)部連通的特征。也許需要設(shè)置用于保養(yǎng)從閥座下面組裝的閥如許多種球形閥的檢修口。
如圖1所示的閥多歧接頭10可以通過(guò)鑄造，機(jī)加工、粉末治全、鍛造或任何本專(zhuān)業(yè)公知的方法的組合來(lái)制造。另外，閥多歧接頭10可以是適于所述循環(huán)的工作條件的任何材料的。
圖1所示的閥多歧接頭10具有兩條平行的流體通道2，其中兩條流體通道2都設(shè)在送氣腔1的相同側(cè)。流體通道2可以設(shè)置在相對(duì)于送氣腔1的任何利于適當(dāng)發(fā)揮通路及閥功能的位置上，流體通道2的位置可以由整個(gè)吸附床封裝(packaging)、PSA循環(huán)構(gòu)造、閥通路、結(jié)構(gòu)支承或其它因素來(lái)確定。
圖1的閥多歧接頭10具有兩條平行的流體通道，這兩條流體通道平行地連通于一個(gè)公共送氣腔1，該送氣腔與吸附容器20連通。因此，這種閥多歧接頭形成了一種能夠適當(dāng)執(zhí)行在Wagner、Batta、Fuderer等人及Stcker的專(zhuān)利的PSA循環(huán)中所述的吸附床進(jìn)口功能的構(gòu)造。但是，本發(fā)明的閥多歧接頭10顯然每個(gè)吸附容器只需要4個(gè)相互連接來(lái)完成該項(xiàng)任務(wù)而不是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中所需要的至少7個(gè)連接。另外，本發(fā)明的閥多歧接頭10的內(nèi)部容積，與現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)的管連接相比較，有利地得以減小。這種容積的減小可改善PSA循環(huán)中的產(chǎn)品回收。
圖1的閥多歧接頭10設(shè)有至少一個(gè)安裝凸起部12。安裝凸起部12能夠在低應(yīng)力區(qū)域中連接于吸附容器，因而比其它支承方法，容器壁可制得更薄，這是有利的。安裝凸起部可設(shè)置在結(jié)構(gòu)中以維修用閥通路，封裝的緊湊性、多歧接頭制造的方便性及其它考慮因素為基礎(chǔ)來(lái)考慮認(rèn)為是方便的任何位置上。
圖1的閥多歧接頭10最好設(shè)有用于將多歧接頭10連接在吸附容器20上的安裝裝置11。在圖1中，安裝裝置11適于通過(guò)焊接、銅焊、軟焊、粘接來(lái)連接。
圖2表示在每個(gè)端部上設(shè)有本發(fā)明的多歧接頭10的一個(gè)吸附容器20。多歧接頭10可通過(guò)焊接、銅焊、軟焊、粘接或通過(guò)其它類(lèi)似手段來(lái)安裝?；蛘?，多歧接頭10也可以借助螺栓固定的凸緣、螺紋連接、閂鎖連接、彈簧環(huán)或借助各種其它非永久裝置來(lái)連接。這種可卸式連接有利地比永久連接能夠更容易地檢查吸附劑或被卸除，但是也可能不利地增加容器的尺寸、重量及制造成本，因而并不明確地推薦兩者中的任一種方法。
如圖所示，圖2的吸附容器設(shè)有在接合部23上連接于一圓筒形部分22的圓蓋21。這個(gè)實(shí)施例并不是想以任何方式來(lái)限制本發(fā)明。吸附容器20可以具有任何橫截面形狀。結(jié)合部23可以借助焊接、銅焊、粘接或其它方法來(lái)形成，或者可以設(shè)有凸緣或其它可卸式連接。另外，整個(gè)吸附容器20可以通過(guò)型鍛、鍛造、鑄造、絲纏繞(filament winding)，或者借助其它類(lèi)似的手段制成一個(gè)整體。吸附容器也可以機(jī)械地連接于其它的吸附容器、緩沖罐、中間吸附容器、結(jié)構(gòu)或其它特征以形成一個(gè)復(fù)合容器。因此，吸附容器的形成并不以任何方式限制本發(fā)明的實(shí)施。
圖3表示構(gòu)成一個(gè)PSA系統(tǒng)的四個(gè)吸附容器20。在圖3中，每個(gè)閥多歧接頭10設(shè)有兩個(gè)閥31。每條流體通道可借助流體連接件32連接于所有其它容器。流體連接件可以是如圖所示的剛性管，或者也可以是柔順的、撓性管路。實(shí)際上，相互連接的流體連接件的功能的形成并不以任何方式限制本發(fā)明的實(shí)施，可以根據(jù)有關(guān)工藝條件加以選擇。另外，流體連接件可以永久地或通過(guò)可卸式連接方式連接于多歧接頭10。
從附圖可以看出，每條流體通道與流體連接件組合起來(lái)構(gòu)成在閥和每個(gè)吸附容器的送氣腔之間的連續(xù)的流體流路。因此，在PSA循環(huán)中不同點(diǎn)上工作的容器之間預(yù)期有流體互換的任何循環(huán)都可采用本發(fā)明的多歧接頭。如果需要這樣的話(huà)，多個(gè)多歧接頭可結(jié)合成一個(gè)或多個(gè)較大的多歧接頭，與兩個(gè)或更多個(gè)獨(dú)立的吸附容器連通。這種組合多歧接頭可以完全消除流體連接件32。組合多歧接頭可以通過(guò)鑄造、模制、機(jī)加工及其它技術(shù)或技術(shù)的組合來(lái)制造。由于組合多歧接頭的實(shí)際范圍涉及到吸附容器的尺寸，因而多歧接頭的優(yōu)選的表現(xiàn)形式取決于每個(gè)系統(tǒng)的詳細(xì)的可行性和經(jīng)濟(jì)性。因此，對(duì)于相對(duì)較大容器直徑的系統(tǒng)可優(yōu)選獨(dú)立的多歧接頭，而對(duì)小直徑的容器可優(yōu)選與兩個(gè)或更多個(gè)容器連通的組合多歧接頭。
因此，本發(fā)明特別預(yù)期帶有組合多歧接頭和容器的PSA系統(tǒng)，所有組合多歧接頭和容器可被形成一個(gè)單一構(gòu)件或形成許多功能構(gòu)件，其中獨(dú)立的閥件與吸附容器連通，實(shí)質(zhì)上執(zhí)行在PSA循環(huán)的不同階段中用于流體互換的容器間預(yù)期平行連接的任何PSA循環(huán)，雖然圖3表示帶有氣壓傳動(dòng)的活塞閥，但是，這里也預(yù)期其它類(lèi)型的閥。閥可以按照氣動(dòng)方式、電磁方式、液壓方式或通過(guò)凸輪軸、齒輪系的機(jī)械驅(qū)動(dòng)或其它裝置來(lái)啟動(dòng)。在帶有許多吸附容器連通的組合多歧接頭的小型系統(tǒng)中可優(yōu)選直接的機(jī)械啟動(dòng)；這種系統(tǒng)可通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)，使其具有緊密的機(jī)械公差以實(shí)現(xiàn)成功的操作。優(yōu)選運(yùn)動(dòng)軸線(xiàn)平行于閥口的閥，特別優(yōu)選運(yùn)動(dòng)軸線(xiàn)與閥口及閥座同心的閥。
圖4表示本發(fā)明多歧接頭的另一實(shí)施例，它適于實(shí)施帶有使用產(chǎn)品氣體的逆流換氣或吹風(fēng)的循環(huán)如Wagner、Batta、Fuderer等人的循環(huán)。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，一條或多條流體通道2與一個(gè)第一閥口5連通，以便在PSA循環(huán)的吸附階段中供應(yīng)純的產(chǎn)品，并與一個(gè)第二閥口41連通。以便控制來(lái)自產(chǎn)品多歧接頭的逆流換氣或吹風(fēng)。在圖4中，閥口5和41被畫(huà)成具有相同的尺寸；但是，這兩個(gè)閥口也可以具有不同的尺寸，以便接受不同尺寸和/或類(lèi)型的閥，從而實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品流量性能。圖4的實(shí)施例可有利地采用活塞閥，所述活塞閥帶有可調(diào)的行程止動(dòng)器，行程止動(dòng)器用于調(diào)節(jié)活塞閥的流量特性，以便實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)腜SA循環(huán)性能。
圖4也畫(huà)出一個(gè)傳感器口46，它可用來(lái)接受一個(gè)在PSA系統(tǒng)的運(yùn)行和保養(yǎng)中使用的傳感器。圖4中所示的傳感器口46連接于送氣腔1。但是，傳感器口也連接于流體通道2和/或通路4，這取決于在PSA系統(tǒng)中進(jìn)行的具體測(cè)量。
圖4的閥多歧接頭也體現(xiàn)出一個(gè)螺栓固定的凸緣界面42，凸緣界面42通過(guò)螺紋連接如螺栓或雙頭螺栓將閥多歧接頭連接于吸附容器20。這種連接有利于閥多歧接頭的拆卸，從而有利于吸附劑的檢查或更換。雖然在圖中畫(huà)出的是螺栓固定的凸緣，但是，本發(fā)明也可采用其它類(lèi)型的可卸式連接如組合式螺紋連接、閂鎖連接、彈簧環(huán)及其它類(lèi)似的裝置。
在圖4中畫(huà)出的一個(gè)附加優(yōu)選特征是一個(gè)帶有銷(xiāo)軸頸43的結(jié)構(gòu)支承凸起部。銷(xiāo)軸頸43提供了一種通過(guò)銷(xiāo)連接支承容器的手段。連接件如銷(xiāo)軸頸43支承負(fù)荷而非力矩。通過(guò)提供在吸附容器20每端上的銷(xiāo)連接，容器可以借助一個(gè)或多個(gè)架或桿式連接(bar linkages)安裝在一個(gè)支承結(jié)構(gòu)上。容器的一端最好借助銷(xiāo)連接安裝在支承結(jié)構(gòu)上，而容器的第二端借助架或桿式連接安裝，因此，吸附容器20(見(jiàn)圖2和3)構(gòu)成一個(gè)三桿聯(lián)動(dòng)構(gòu)件。
圖5a，5b和5c表示一個(gè)吸附容器20，該吸附容器在其兩端具有閥多歧接頭10，圖5b表示吸附容器20一端的放大圖，其中一閥多歧接頭10通過(guò)一銷(xiāo)軸頸43連接于一個(gè)剛性聯(lián)桿48，聯(lián)桿49連接于一個(gè)支承結(jié)構(gòu)47。銷(xiāo)軸頸43借助銷(xiāo)49a可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于支承結(jié)構(gòu)47。圖5c表示吸附容器20的相反端的放大圖，其中一閥多歧接頭10借助一個(gè)銷(xiāo)軸頸直接連接于支承結(jié)構(gòu)47。圖5c中的多歧接頭10通過(guò)銷(xiāo)49c可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于支承結(jié)構(gòu)47。因此，圖5a、5b和5c中所示的吸附容器20構(gòu)成了一個(gè)三桿聯(lián)動(dòng)構(gòu)件。
三桿聯(lián)動(dòng)構(gòu)件能夠通過(guò)容器轉(zhuǎn)動(dòng)適應(yīng)容器長(zhǎng)度的改變。這種連接類(lèi)型可提供超過(guò)通過(guò)焊接或螺栓固定的剛性支承的若干優(yōu)點(diǎn)。首先，這種優(yōu)選的三桿聯(lián)動(dòng)安裝方式可適應(yīng)由于容器壓力和/或溫度循環(huán)造成的容器長(zhǎng)度的改變。這種長(zhǎng)度的改變是PSA系統(tǒng)中不能避免的，并且在容器和剛性支承裝置中不利地產(chǎn)生反作用負(fù)荷。本發(fā)明的這種三桿結(jié)構(gòu)支承的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，在容器和支承件之間不傳遞力矩。因此，由于容器重量、風(fēng)力負(fù)荷、地震或其它因素施加在容器和/或結(jié)構(gòu)上的負(fù)荷不會(huì)導(dǎo)致容器或多歧接頭的彎曲。這種構(gòu)造有利地減小了容器和多歧接頭上的應(yīng)力，減小了容器和多歧接頭所需的強(qiáng)度和剛度，并且簡(jiǎn)化了容器、多歧接頭和支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
圖6a是表示在Wagner、Batta和Fuderer等人的方法中來(lái)自吸附容器產(chǎn)品端的凈化的、加壓的產(chǎn)品氣體的控制的流體流動(dòng)圖。在PSA循環(huán)的吸附階段中，凈化的產(chǎn)品從PSA容器的產(chǎn)品端通過(guò)導(dǎo)管51及通過(guò)一個(gè)閥52流至一個(gè)出口53。圖中閥52是一個(gè)單通道、常閉、氣驅(qū)動(dòng)的閥，但是，也可采用其它類(lèi)型的閥。在已經(jīng)構(gòu)想的吸附階段后的PSA方法的其它階段中，常常發(fā)生的情形是，凈化的產(chǎn)品氣本可以有利地用來(lái)在一個(gè)逆流流動(dòng)步驟中凈化吸附容器，在現(xiàn)有技術(shù)中，這通常是采用壓力調(diào)節(jié)器54將產(chǎn)品壓力調(diào)至中間壓力，然后使這種經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的氣流通過(guò)一個(gè)第二閥55而完成的，在這種系統(tǒng)中，每個(gè)容器設(shè)有兩個(gè)相應(yīng)于圖6a中的閥52和55的兩個(gè)閥，該系統(tǒng)設(shè)有一個(gè)調(diào)節(jié)閥54。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中三個(gè)閥的設(shè)置不利地增加了管路的復(fù)雜度和成本，也增加了控制系統(tǒng)的復(fù)雜度，控制系統(tǒng)必須設(shè)置驅(qū)動(dòng)這些閥的額外的能力。Stcker通過(guò)提供一個(gè)單一的調(diào)節(jié)閥解決了這種關(guān)于復(fù)雜度的問(wèn)題，但是，調(diào)節(jié)閥比截止閥要貴得多，因而對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是不利的，因?yàn)殚y的成本很高。
圖6b表示本發(fā)明的一種替代的產(chǎn)品氣動(dòng)流動(dòng)控制系統(tǒng)，在這種改進(jìn)的方法中的吸附階段中，產(chǎn)品氣體流過(guò)進(jìn)口51及一個(gè)與計(jì)量孔57并聯(lián)的止回閥56。然后，產(chǎn)品通過(guò)被啟動(dòng)的截止閥58流至產(chǎn)品出口53。在圖中止回閥被畫(huà)成一個(gè)彈簧復(fù)位閥，不過(guò)也可以采用任何類(lèi)型的止回閥。在循環(huán)的逆流流動(dòng)階段中，截止閥58被打開(kāi)，產(chǎn)品多歧接頭中的產(chǎn)品氣體從點(diǎn)53通過(guò)打開(kāi)的截止閥58、通過(guò)計(jì)量孔57并通過(guò)點(diǎn)51流入吸附容器，該吸附容器處于比產(chǎn)品多歧接頭低的壓力下。止回閥56不允許逆向流動(dòng)，因而逆流氣體的流動(dòng)速率可由計(jì)量孔57完全控制。在這種組件的第三工作狀態(tài)中，截止閥58被關(guān)閉，各吸附容器之間不發(fā)生流動(dòng)，這與其相對(duì)的壓力無(wú)關(guān)。
止回閥56和計(jì)量孔57的功能可被組合在一個(gè)單一構(gòu)件如流動(dòng)控制閥中。流動(dòng)控制閥和截止閥的組合比其它系統(tǒng)可提供較小的啟動(dòng)復(fù)雜度、較少的相互連接及較低的成都市本。用一個(gè)固定的孔來(lái)替代圖6b中所示的可變孔的特征，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的簡(jiǎn)化。
本發(fā)明的改進(jìn)的產(chǎn)品流動(dòng)控制可以有利地與本發(fā)明的多歧接頭設(shè)備組合起來(lái)而形成一種高度簡(jiǎn)化了的控制產(chǎn)品氣體流動(dòng)的設(shè)備，在這種構(gòu)造中，使用相同類(lèi)型的截止閥，但是，在流體通道2和送氣腔1之間必須設(shè)置一個(gè)止回閥，它與吸附容器20連通，在現(xiàn)有技術(shù)中公知若干類(lèi)型適當(dāng)?shù)木o湊的止回閥，包括片簧式閥及筒式閥。圖7表示包括止回閥的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例的本發(fā)明的閥多歧接頭組件的剖面圖，如圖7的剖面圖所示，截止閥31被插入閥口5中。以簡(jiǎn)化形式表示的閥桿及密封件61與閥座62接觸。在這個(gè)位置上，閥密封件和閥座可防止在流體通道2和送氣腔1之間通過(guò)內(nèi)部通路4的流動(dòng)，本發(fā)明特別優(yōu)選的止回閥包括一個(gè)密封杯63及一個(gè)密封彈簧64，所述密封杯回繞閥座61，所述密封彈簧將密封杯偏壓在座的區(qū)域上。
圖8表示圖7所示多歧接頭的另一橫剖圖，包括在吸附步驟中本發(fā)明的止回閥，加壓的、凈化的產(chǎn)品氣體從送風(fēng)腔1通過(guò)通路4流入流體通道2。在這種結(jié)構(gòu)中，截止閥密封組件61已被閥驅(qū)動(dòng)器抬起，密封杯63已被流體壓力抬離了座的區(qū)域62。密封彈簧64被壓力壓縮。密封彈簧的選擇決定組件的流動(dòng)阻力，因此，決定了通過(guò)組件的壓力降。具有低剛度的密封彈簧被優(yōu)選以便使止回閥組件具有低的壓力降。
圖9表示圖7和8所示多歧接頭的另一橫剖面圖，包括處于PSA循環(huán)的逆流流動(dòng)步驟中的本發(fā)明的止回閥。在該步驟中，在流體通道2中的產(chǎn)品壓力高于送氣腔1內(nèi)的壓力，因此，不存在反抗彈簧64將密封杯63抬離座的區(qū)域62的壓力。截止閥密封件61被其驅(qū)動(dòng)器抬離座的區(qū)域。一個(gè)流量計(jì)量孔65設(shè)置在密封杯63中，以便使產(chǎn)品能夠從流體通道2流至送氣腔1。流量計(jì)量孔65可形成一個(gè)或多個(gè)口的形狀，如圖7-9所示，或者，流量計(jì)量孔也可以通過(guò)在閥桿和密封杯之間形成間隙或通過(guò)在密封杯和座的區(qū)域的接合部提供間隙、孔或其它特征而構(gòu)成。按照本發(fā)明，上述構(gòu)造的任何組合也可用作流量計(jì)量孔。圖示的特別優(yōu)選的止回閥實(shí)施例具有的特別優(yōu)點(diǎn)是只使用兩個(gè)零件，每個(gè)零件具有簡(jiǎn)單的形狀并易于制造。
應(yīng)注意的是，本發(fā)明的閥被構(gòu)制成并不限制沿通道的流動(dòng)，并不限制在腔內(nèi)的流動(dòng)。這些閥被構(gòu)制成只是控制腔和流道之間通過(guò)通路的流體的流動(dòng)。因此，如果任意的閥失效，那么，如果需要的話(huà)，沿通道的流動(dòng)及在腔中的流動(dòng)可以被維持。
使用上述各實(shí)施例中的任一個(gè)與Wagner、Batta、Fuderer等人的技術(shù)方案及其它的PSA系統(tǒng)相比較，本發(fā)明的用于控制產(chǎn)品流動(dòng)的方法可有利地減少控制閥的數(shù)量，這閥數(shù)量的減少可降低成本和復(fù)雜度，同時(shí)提高可靠性，也可減少PSA控制系統(tǒng)的復(fù)雜度。
本發(fā)明的多歧接頭設(shè)備在許多方面重大地改善了PSA系統(tǒng)。首先，在一定的操作條件下的產(chǎn)品回收被增加，這是由于在閥之間的管路和多歧接頭中手死容積顯著減少的緣故。第二，閥組件的機(jī)械復(fù)雜度被降低，相應(yīng)地降低了制造的難度及泄漏的可能性。第三，閥門(mén)及管路的質(zhì)量及容積的減少降低了PSA系統(tǒng)的占地區(qū)域及質(zhì)量，導(dǎo)致作用在吸附容器的機(jī)械負(fù)荷及對(duì)支承結(jié)構(gòu)的需要的減少。另外，多歧接頭組件提供一種結(jié)構(gòu)支承裝置，其采用了銷(xiāo)連接，這樣可消除支承結(jié)構(gòu)和吸附容器之間的力矩，力矩的消除有利地減少了容器上的應(yīng)力，從而降低了為實(shí)現(xiàn)足夠的壽命所需的容器用料量。
本發(fā)明的多歧接頭設(shè)備組合了用于一個(gè)以上的容器的流動(dòng)導(dǎo)管特征和閥口設(shè)置，這種多歧接頭設(shè)備的使用與其它系統(tǒng)相比較可進(jìn)一步降低總體復(fù)雜度、容量及質(zhì)量。另外，這種組合多歧接頭使得通過(guò)機(jī)械裝置如凸輪軸或齒輪系的閥驅(qū)動(dòng)成為可行的方案，從而進(jìn)一步降低了控制系統(tǒng)的復(fù)雜度及成本，在本發(fā)明的采用帶有密封件和座之間的線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)的閥的多歧接頭設(shè)備優(yōu)選實(shí)施例中，可提供上述優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)消除了在旋轉(zhuǎn)閥系統(tǒng)中采用的滑動(dòng)密封件，滑動(dòng)密封件的消除有利于改善產(chǎn)品回收及純度，以及可提高可靠性，另外，如果閥門(mén)是獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的，本發(fā)明的PSA系統(tǒng)對(duì)于在工作中改變輸送條件是可以最佳化的。
當(dāng)本發(fā)明的改進(jìn)的產(chǎn)品流動(dòng)控制方法與本發(fā)明的多歧接頭設(shè)備被組合起來(lái)時(shí)，PSA系統(tǒng)被進(jìn)一步改善。這些改善包括減少了控制閥的使用，降低了控制系統(tǒng)的復(fù)雜度，增加了可靠性，顯著降低了系統(tǒng)的制造復(fù)雜度及成本。
本發(fā)明的方法及設(shè)備的最突出的特征是其可廣泛應(yīng)用在幾乎所有的PSA系統(tǒng)上，另外，本發(fā)明的方法及設(shè)備可有利地應(yīng)用在任何生產(chǎn)能力的PSA系統(tǒng)中，2000年6月29日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第60/214,737號(hào)、2000年6月7日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第09/588,575號(hào)、2000年8月21日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第09/642,008號(hào)、2001年8月14日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)09/928,437號(hào)、2002年3月15日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10/097,745號(hào)及由Franklin D.Lomax，Jr與本申請(qǐng)同時(shí)提交的題為“具有降低的復(fù)雜度的高回收PSA循環(huán)及設(shè)備”的專(zhuān)利申請(qǐng)中的每一篇的全部公開(kāi)內(nèi)容被結(jié)合在本文中以其全文用作參考。
應(yīng)當(dāng)注意的是，這里圖示和描述的典型實(shí)施例用來(lái)閘述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不是用來(lái)以任何方式限制權(quán)利要求書(shū)的范圍。
按照上述技術(shù)內(nèi)容可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行許多修改和變化，因此，本發(fā)明顯然可以按照與這里具體描述的不同方式來(lái)實(shí)施而并不超出權(quán)利要求書(shū)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于具有至少一個(gè)壓力容器的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)的閥多歧接頭，所述閥多歧接頭包括一個(gè)本體，該本體具有一個(gè)第一腔、一條第一通路和一條第一通道，所述第一腔適于流體連接于所述至少一個(gè)壓力容器，所述第一通路將所述第一通道連接于所述第一腔；以及一個(gè)設(shè)置在所述第一通路內(nèi)的第一閥，所述第一閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第一通道和所述第一腔之間通過(guò)所述第一通路的流動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的閥多歧接頭，其特征在于所述本體具有一條第二通路和一條第二通道，所述第二通路將所述第二通道連接于所述第一腔；以及所述閥多歧接頭包括一個(gè)設(shè)置在所述第二通路內(nèi)的第二閥，所述第二閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制所述第二通道和所述第一腔之間的流體流動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的閥多歧接頭，其特征在于所述第一通道和所述第二通道被構(gòu)制成至所述第一腔的平行的流動(dòng)連接。
4.如權(quán)利要求2所述的閥多歧接頭，其特征在于所述第一通道和所述第二通道連接于所述第一腔的相同側(cè)。
5.如權(quán)利要求1所述的閥多歧接頭，其特征在于所述本體具有一條將所述第一通道連接于所述第一腔的第二通路；以及所述閥多歧接頭還包括一個(gè)設(shè)置在所述第二通路內(nèi)的第二閥，所述第二閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第一通道和所述第一腔之間通過(guò)所述第二通路的流體流動(dòng)。
6.如權(quán)利要求5所述的閥多歧接頭，其特征在于所述本體具有一條第二通道和一條第三通路，所述第三通路將所述第二通道連接于所述第一腔；以及所述閥多歧接頭還包括一個(gè)設(shè)置在所述第三通路內(nèi)的第三閥，所述第三閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第二通道和所述第一腔之間通過(guò)所述第三通路的流體流動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的閥多歧接頭，其特征在于還包括一個(gè)在所述本體內(nèi)的、適于流體連接于另一壓力容器的第二腔，所述本體具有將所述第一通道連接于所述第二腔的一條第二通路；以及一個(gè)設(shè)置在所述第二通路內(nèi)的第二閥，所述第二閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第一通道和所述第二腔之間的流動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述的閥多歧接頭，其特征在于所述本體具有一條第三通路和一條第四通路，所述第三通路將所述第二通道連接于所述第一腔，所述第四通路將所述第二通道連接于所述第二腔；所述閥多歧接頭還包括一個(gè)設(shè)置在所述第三通路內(nèi)的第三閥，所述第三閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第二通道和所述第一腔之間的流動(dòng)；以及所述閥多歧接頭還包括一個(gè)設(shè)置在所述第四通路內(nèi)的第四閥，所述第四閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第二通道和所述第二腔之間的流動(dòng)。
9.如權(quán)利要求8所述的閥多歧接頭，其特征在于所述第一通道和所述第二通道被構(gòu)制成提供一個(gè)在所述第一腔和第二腔之間的平行流動(dòng)連接。
10.如權(quán)利要求1所述的閥多歧接頭，其特征在于所述第一閥被構(gòu)制成不限制沿所述第一通道的流動(dòng)。
11.如權(quán)利要求1所述的閥多歧接頭，其特征在于所述第一閥被構(gòu)制成不限制在所述腔內(nèi)的流動(dòng)。
12.如權(quán)利要求1所述的閥多歧接頭，其特征在于所述本體還包括一個(gè)連接于所述腔的傳感器口。
13.如權(quán)利要求1所述的閥多歧接頭，其特征在于所述本體還包括一個(gè)連接于所述第一通路的傳感器口。
14.如權(quán)利要求1所述的閥多歧接頭，其特征在于所述本體還包括一個(gè)連接于所述第一通道的傳感器口。
15.如權(quán)利要求1所述的閥多歧接頭，其特征在于所述閥多歧接頭適于剛性地連接于所述至少一個(gè)壓力容器；以及所述閥多歧接頭還包括一個(gè)安裝凸起部，該安裝凸起部具有一個(gè)適用于連接于一支承結(jié)構(gòu)的銷(xiāo)軸頸。
16.如權(quán)利要求1所述的閥多歧接頭，其特征在于所述第一通路包括一個(gè)閥座和一個(gè)接納所述第一閥的閥口。
17.如權(quán)利要求16所述的閥多歧接頭，其特征在于所述閥座與所述閥口同心。
18.如權(quán)利要求1所述的閥多歧接頭，其特征在于所述第一閥包括一個(gè)閥密封料，該閥密封料被構(gòu)制成有選擇地在一個(gè)與所述第一通路內(nèi)的一個(gè)閥座密封接觸的位置和一個(gè)與所述閥座不接觸的位置之間被驅(qū)動(dòng)，在所述密封接觸的位置上，所述第一通道被密封于所述第一腔，所述第一閥還包括一個(gè)具有一計(jì)量孔的副密封構(gòu)件。
19.如權(quán)利要求1所述的閥多歧接頭，其特征在于所述第一閥包括一個(gè)止回閥；一個(gè)與所述止回閥并聯(lián)設(shè)置的計(jì)量孔；以及一個(gè)與所述止回閥和所述計(jì)量孔串聯(lián)設(shè)置的截止閥。
20.如權(quán)利要求19所述的閥多歧接頭，其特征在于所述止回閥包括一個(gè)密封杯，該密封杯被構(gòu)制成在其內(nèi)接納所述截止閥；所述計(jì)量孔穿過(guò)所述密封杯設(shè)置；以及所述密封杯被彈簧偏壓向一個(gè)設(shè)置在所述第一通路內(nèi)的一個(gè)閥座。
21.如權(quán)利要求19所述的閥多歧接頭，其特征在于所述第一閥包括一個(gè)動(dòng)力裝置，該動(dòng)力裝置被構(gòu)制成線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)所述截止閥以移入或移出與設(shè)置在所述第一通路內(nèi)的一個(gè)閥座的接觸。
22.一種用于具有至少一個(gè)壓力容器的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)的閥多歧接頭，所述閥多歧接頭包括一個(gè)本體，該本體具有一個(gè)腔、一條通路和一條通道，所述腔適于流體連接于所述至少一個(gè)壓力容器，所述通路將所述通道連接于所述腔；以及用于有選擇地允許和限制在所述流體通道和所述腔之間的流體流動(dòng)的裝置。
23.一種壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)具有一第一開(kāi)口的第一壓力容器；以及一個(gè)第一閥多歧接頭，該第一閥多歧接頭包括一個(gè)第一本體，該第一本體具有一個(gè)第一腔、一條第一通路和一條第一通道，所述第一腔被流體連接于所述第一壓力容器的所述第一開(kāi)口；所述第一通路將所述第一通道連接于所述第一腔；以及一設(shè)置在所述第一通路內(nèi)的第一閥，所述第一閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第一通道和所述第一腔之間通過(guò)所述第一通路的流動(dòng)。
24.如權(quán)利要求23所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一本體具有一條第二通路和一條第二通道，所述第二通路將所述第二通道連接于所述第一腔；以及所述第一閥多歧接頭還包括一個(gè)設(shè)置在所述第二通路內(nèi)的第二閥，所述第二閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第二通道和所述第一腔之間的流體流動(dòng)。
25.如權(quán)利要求24所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一通道和所述第二通道被構(gòu)制成提供至所述第一腔的平行的流動(dòng)連接。
26.如權(quán)利要求24所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一通道和所述第二通道被連接于所述第一腔的相同側(cè)。
27.如權(quán)利要求23所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一本體具有一條將所述第一通道連接于所述第一腔的第二通路；以及所述第一閥多歧接頭還包括一個(gè)設(shè)置在所述第二通路內(nèi)的第二閥，所述第二閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第一通道和所述第一腔之間通過(guò)所述第二通路的流體流動(dòng)。
28.如權(quán)利要求27所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一本體具有一條第三通道和一條第三通路，所述第三通路將所述第三通道連接于所述第一腔；以及所述第一閥多歧接頭還包括一個(gè)設(shè)置在所述第三通路內(nèi)的第三閥，所述第三閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第二通道和所述第一腔之間通過(guò)所述第三通路的流體流動(dòng)。
29.如權(quán)利要求23所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于還包括一個(gè)具有一第二開(kāi)口的第二壓力容器，其中所述第一閥多歧接頭還包括一個(gè)在所述第一本體內(nèi)、被流體連接于所述第二壓力容器的所述第二開(kāi)口的第二腔，所述第一本體具有一條將所述第一通道連接于所述第二腔的第二通路；以及一個(gè)設(shè)置在所述第二通路內(nèi)的第二閥，所述第二閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第一通道和所述第二腔之間的流動(dòng)。
30.如權(quán)利要求29所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一本體具有一條第二通道、一條第三通路和一條第四通路；所述第三通路將所述第二通道連接于所述第一腔，所述第四通路將所述第二通道連接于所述第二腔；所述第一閥多歧接頭還包括一個(gè)設(shè)置在所述第三通路內(nèi)的第三閥，所述第三閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第二通道和所述第一腔之間的流動(dòng)；以及所述第一閥多歧接頭還包括一個(gè)設(shè)置在所述第四通路內(nèi)的第四閥，所述第四閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第二通道和所述第二腔之間的流動(dòng)。
31.如權(quán)利要求30所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一通道和第二通道被構(gòu)制成提供在所述第一腔和所述第二腔之間的平行流動(dòng)連接。
32.如權(quán)利要求29所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一閥被構(gòu)制成不限制沿所述第一腔的流動(dòng)；所述第一閥被構(gòu)制成不限制沿所述第一通道的流動(dòng)；所述第二閥被構(gòu)制成不限制沿所述第二腔的流動(dòng)；以及所述第二閥被構(gòu)制成不限制沿所述第一通道的流動(dòng)。
33.如權(quán)利要求23所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于還包括一個(gè)具有一第二開(kāi)口的第二壓力容器；以及一個(gè)第二閥多歧接頭，包括一個(gè)第二本體，該第二本體具有一個(gè)第二腔、一條第二通路和一條第二通道，所述第二腔被流體連接于所述第二壓力容器的所述第二開(kāi)口，所述第二通路將所述第二通道連接于所述第二腔，所述第二通道被流體連接于所述第一通道；以及一個(gè)設(shè)置在所述第二通路內(nèi)的第二閥，所述第二閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第二通道和所述第二腔之間通過(guò)所述第二通路的流動(dòng)。
34.如權(quán)利要求33所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一本體具有一條第三通道和一條第三通路，所述第三通路將所述第三通道連接于所述第一腔；所述第一閥多歧接頭還包括一個(gè)設(shè)置在所述第三通路內(nèi)的第三閥，所述第三閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第三通道和所述第一腔之間的流動(dòng)；所述第二本體具有一條第四通道和一條第四通路，所述第四通路將所述第四通道連接于所述第二腔，所述第四通道被流體連接于所述第三通道；以及所述第二閥多歧接頭還包括一個(gè)設(shè)置在所述第四通路內(nèi)的第四閥，所述第四閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第四通道和所述第二腔之間的流動(dòng)。
35.如權(quán)利要求34所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于在所述第一和第二通道之間的所述流體連接，以及在所述第三和第四通道之間的所述流體連接被構(gòu)制成在所述第一腔和所述第二腔之間的平行的流體連接。
36.如權(quán)利要求33所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一閥被構(gòu)制成不限制沿所述第一腔的流動(dòng)；所述第一閥被構(gòu)制成不限制沿所述第一通道的流動(dòng)；所述第二閥被構(gòu)制成不限制沿所述第二腔的流動(dòng)；以及所述第二閥被構(gòu)制成不限制沿所述第二通道的流動(dòng)。
37.如權(quán)利要求33所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于還包括一個(gè)具有一第三開(kāi)口的第三壓力容器；以及一個(gè)第三閥多歧接頭，包括一個(gè)第三本體，該第三本體具有一個(gè)第三腔、一條第三通路和一條第三通道，所述第三腔被流體連接于所述第三壓力容器的所述第三開(kāi)口，所述第三通路將所述第三通道連接于所述第三腔，所述第三通道被流體連接于所述第一通道和所述第二通道；以及一個(gè)設(shè)置在所述第三通路內(nèi)的第三閥，所述第三閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第三通道和所述第三腔之間通過(guò)所述第三通路的流動(dòng)。
38.如權(quán)利要求37所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一閥被構(gòu)制成不限制沿所述第一腔的流動(dòng)；所述第一閥被構(gòu)制成不限制沿所述第一通道的流動(dòng)；所述第二閥被構(gòu)制成不限制沿所述第二腔的流動(dòng)；所述第二閥被構(gòu)制成不限制沿所述第二通道的流動(dòng)；所述第三閥被構(gòu)制成不限制沿所述第三腔的流動(dòng)；以及所述第三閥被構(gòu)制成不限制沿所述第三通道的流動(dòng)。
39.如權(quán)利要求23所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一閥被構(gòu)制成不限制沿所述第一通道的流動(dòng)。
40.如權(quán)利要求23所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一閥被構(gòu)制成不限制沿所述第一腔的流動(dòng)。
41.如權(quán)利要求23所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一本體還包括一個(gè)連接于所述第一腔的傳感器口。
42.如權(quán)利要求23所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一本體還包括一個(gè)連接于所述第一通路的傳感器口。
43.如權(quán)利要求23所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一本體還包括一個(gè)連接于所述第一通道的傳感器口。
44.如權(quán)利要求23所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一閥多歧接頭剛性地連接于所述第一壓力容器；以及所述第一閥多歧接頭還包括一個(gè)第一安裝凸起部，該第一安裝凸起部具有一個(gè)適于連接于一個(gè)支承結(jié)構(gòu)的銷(xiāo)軸頸。
45.如權(quán)利要求23所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一壓力容器具有一個(gè)第二開(kāi)口，所述壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)還包括一個(gè)第二閥多歧接頭，包括一個(gè)第二本體，該第二本體具有一個(gè)第二腔、一條第二通路和一條第二通道，所述第二腔被流體連接于所述第一壓力容器的所述第二開(kāi)口，所述第二通路將所述第二通道連接于所述第二腔，所述第二通道流體連接于所述第一通道；以及一個(gè)設(shè)置在所述第二通路內(nèi)的第二閥，所述第二閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述第二通道和所述第二腔之間通過(guò)所述第二通路的流動(dòng)。
46.如權(quán)利要求45所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一閥多歧接頭剛性地連接于所述第一壓力容器；所述第一閥多歧接頭還包括一個(gè)第一安裝凸起部，該第一安裝凸起部具有一個(gè)適于樞軸式連接于一支承結(jié)構(gòu)的銷(xiāo)軸頸；所述第二閥多歧接頭剛性地連接于所述第一壓力容器；以及所述第二閥多歧接頭還包括一個(gè)第二安裝凸起部，該第二安裝凸起部具有一個(gè)樞軸式連接于一聯(lián)動(dòng)裝置的銷(xiāo)軸頸，該聯(lián)動(dòng)裝置適于樞軸式連接于一支承結(jié)構(gòu)。
47.如權(quán)利要求23所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一通路包括一個(gè)閥座和一個(gè)接納所述第一閥的閥口。
48.如權(quán)利要求47所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述閥座與所述閥口同心。
49.如權(quán)利要求23所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一閥包括一個(gè)閥密封件，該閥密封件被構(gòu)制成有選擇地在一個(gè)與所述第一通路內(nèi)的一個(gè)閥座的密封接觸位置和一個(gè)與所述閥座的不接觸位置之間被驅(qū)動(dòng)，在所述密封接觸位置上，所述第一通道被密封于所述第一腔，所述第一閥還包括一個(gè)具有一計(jì)量孔的副密封構(gòu)件。
50.如權(quán)利要求23所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一閥包括一個(gè)止回閥；一個(gè)與所述止回閥并聯(lián)設(shè)置的計(jì)量孔；以及一個(gè)與所述止回閥和所述計(jì)量孔串聯(lián)設(shè)置的截止閥。
51.如權(quán)利要求50所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述止回閥包括一個(gè)密封杯，該密封杯被構(gòu)制成在其內(nèi)接納所述截止閥；所述計(jì)量孔穿過(guò)所述密封杯設(shè)置；以及所述密封杯被彈簧偏壓向在所述第一通路內(nèi)設(shè)置的一個(gè)閥座。
52.如權(quán)利要求50所述的壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，其特征在于所述第一閥包括一個(gè)動(dòng)力裝置，該動(dòng)力裝置被構(gòu)制成線(xiàn)性地驅(qū)動(dòng)所述截止閥移入及移出與所述第一通路內(nèi)設(shè)置的一閥座的接觸。
53.一種壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)，包括一個(gè)具有一開(kāi)口的壓力容器；以及一個(gè)閥多歧接頭，包括一個(gè)本體，該本體具有一個(gè)腔、一條通路和一條通道，所述腔被流體連接于所述壓力容器的所述開(kāi)口，所述通路將所述通道連接于所述腔；以及用于有選擇地允許和限制在所述通道和所述腔之間的流體流動(dòng)。
54.一種進(jìn)行壓力變動(dòng)吸附的方法，該方法包括以下步驟提供一個(gè)閥多歧接頭、一個(gè)腔、一條通路和一條通道，所述腔被流體連接于吸附容器的一個(gè)開(kāi)口，所述通路將所述通道連接于所述腔，其中所述閥多歧接頭包括一個(gè)設(shè)置在所述通路內(nèi)的閥，所述閥被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述通道和所述腔之間通過(guò)所述通路的流動(dòng)，所述閥包括一個(gè)止回閥，一個(gè)計(jì)量孔與所述止回閥并聯(lián)設(shè)置，一個(gè)截止閥與所述止回閥和所述計(jì)量孔串聯(lián)設(shè)置，其中產(chǎn)品氣體在吸附階段中通過(guò)所述止回閥、所述計(jì)量孔和所述截止閥從吸附容器流出，其中產(chǎn)品氣體在逆流流動(dòng)階段中通過(guò)所述截止閥、所述計(jì)量孔流動(dòng)并進(jìn)入吸附容器，以及其中當(dāng)所述截止閥被閉合時(shí)向著和背離吸附容器的流動(dòng)停止。
55.如權(quán)利要求54所述的方法，其特征在于所述閥多歧接頭包括至少兩個(gè)閥，所述閥被構(gòu)制成控制從所述腔向連接于另一吸附容器的通道的流體流動(dòng)。
56.如權(quán)利要求54所述的方法，其特征在于所述止回閥包括一個(gè)密封杯，該密封杯被構(gòu)制成在其內(nèi)接納所述截止閥；所述計(jì)量孔穿過(guò)所述密封杯設(shè)置；以及所述密封杯被彈簧偏壓向設(shè)置在所述通路內(nèi)的一個(gè)閥座。
57.如權(quán)利要求54所述的方法，其特征在于所述截止閥被線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)移入和移出與設(shè)置在所述通路內(nèi)的一閥座的接觸。
全文摘要
一種壓力變動(dòng)吸附系統(tǒng)包括一個(gè)具有一開(kāi)口的壓力容器(20)和一個(gè)閥多歧接頭(10)，該閥多歧接頭包括一本體，該本體具有一個(gè)流體連接于所述開(kāi)口的第一腔。所述本體包括一條通路(4)和一條通道(2)，通路(4)將通道(2)連接于所述腔(1)。閥多歧接頭(10)包括一個(gè)設(shè)置在通路(4)內(nèi)的閥(31)。所述閥(31)被構(gòu)制成有選擇地允許和限制在所述通道(2)和所述腔(1)之間通過(guò)所述通路(4)的流動(dòng)。
文檔編號(hào)B01D53/04GK1646206SQ03808039
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2003年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月9日
發(fā)明者小弗蘭克林·D·洛馬克斯, 邁克爾·S·斯特里克斯 申請(qǐng)人:H2Gen 創(chuàng)新公司