專利名稱：旋轉(zhuǎn)閥的制作方法
麟閥
駄領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)閥，特別地，本發(fā)明涉及一種用于變壓吸附系統(tǒng)的旋 轉(zhuǎn)閥。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)閥廣泛應(yīng)用于加工工業(yè)，用來在可重復(fù)進(jìn)行的循環(huán)工藝步驟中將流體 從一個(gè)或多個(gè)加工源頭引導(dǎo)至一個(gè)或多個(gè)加工目的地。這些閥，也被稱為麟
順序閥，用于循環(huán)或可重復(fù)進(jìn)行的工藝中，例如 :變壓吸附或變溫吸附 行氣體分離、艦變濃度吸附鄉(xiāng)彌體分離、，鵬微析離相色齢析、
再生催虹藝、氣動(dòng)^MEJIW^制系統(tǒng)以及其它循環(huán)工藝。
廣泛應(yīng)用類型的旋轉(zhuǎn)閥具有平坦的圓形結(jié)構(gòu)，其中平的且?guī)в虚_口的轉(zhuǎn)子 在平的且?guī)в虚_口的定子上面同軸地旋轉(zhuǎn)，從而使得定子和轉(zhuǎn)子上的開口 (pons)以預(yù)先確定的循環(huán),或，齊或是被阻斷。一mm:平的轉(zhuǎn)子表面 在平的定子表面上的直^M配合來JI^封。偉i臘這，的表面需要高的加 工精度以便防止在,面上產(chǎn)生過多泄漏。剛性材料例如金屬、陶，減M 常用雅些轉(zhuǎn)子和定子，但是因?yàn)轶H弓l起的部件磨損或扭曲變形會(huì)導(dǎo)驗(yàn)面 形bt的改變，由此會(huì)導(dǎo)致^M表面之間形成的密封件上面產(chǎn)生泄漏。
具有平的圓形旋轉(zhuǎn)密封結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)閥對(duì)變壓吸附(psa)系統(tǒng)特別有用，
psa系^^用多^F行的以包皿料、壓力均衡、 、吹掃和再增壓步驟的 ^#循環(huán)步^行的吸附床。在一種典 用中，具有多個(gè)開口的定子用^!i 用多，附床的進(jìn)料端一起連^^料氣體和0，，同時(shí)也連接多個(gè)吸附床 的產(chǎn)品端以,壓力均衡、吹掃和其它床與床t間的傳遞步驟。具有多個(gè)開口 的轉(zhuǎn)子在定子上密封麟，從而使敏轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)從而引導(dǎo)氣 動(dòng)用以進(jìn)行所
需的psa工藝循環(huán)步驟時(shí)，定子表面上的開口 ji(W地與轉(zhuǎn)子表面上的開口對(duì)齊。 在一種典型的psa循環(huán)中，麟閥的內(nèi)部鵬鄉(xiāng)行psa循環(huán)時(shí)具有不同 的壓力。當(dāng)psa循環(huán)包括IEJE和負(fù)壓工藝步驟時(shí)，如果閥口之間發(fā)生泄漏，那 么由連接至多個(gè)吸附床的進(jìn)料端和產(chǎn)品端的多個(gè)閥口之間的壓差產(chǎn)生的泄漏可能導(dǎo)致出現(xiàn)多,作問題。
旋轉(zhuǎn)順序閥，其中平的且?guī)в虚_口的轉(zhuǎn)子在平的且?guī)в虚_口的定子上面同 軸地旋轉(zhuǎn)，這樣定子和轉(zhuǎn)子上的開口以1^fe確定的循環(huán)順序或^f齊或是被阻 斷，臓旋轉(zhuǎn)順序闊棚于在具有多個(gè)可重復(fù)步驟的循環(huán)工藝中弓l導(dǎo)流體。在
此鄉(xiāng)弓閱作為參考的2005年5月8日敬的美國^l抻請(qǐng)11/197,859 (在下 i^iB為，859申請(qǐng))公開了一種雙轉(zhuǎn)子/定子旋轉(zhuǎn)閥系統(tǒng)，其采用單鋪向?qū)?準(zhǔn)彈魏幫助接合轉(zhuǎn)子表面和定子表面以幫助轉(zhuǎn)子表面和定子表面相互密封， 并防止定子開口和轉(zhuǎn)子開口之間的泄漏。轉(zhuǎn)子開口位于轉(zhuǎn)子表面不同的圓周位 置并在不同的壓力下運(yùn)行。
'859申請(qǐng)中公開的現(xiàn)有fe^中的旋轉(zhuǎn)閥運(yùn)行期間，開口之間的壓差產(chǎn)生了 一個(gè)穿過轉(zhuǎn)子和定子配合面的一幽向力。當(dāng)需要高的運(yùn)行壓力時(shí)，需要大的彈 簧力來密封轉(zhuǎn)子和定子以防止泄漏。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子所必須的力的大小將與彈簧向定 子壓縮轉(zhuǎn)子的力的大/J嗜直接關(guān)系。如果在轉(zhuǎn)子和定子之間需要大的彈簧力以 防止泄漏，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子就需要大的力。鵬大的力增大了轉(zhuǎn)子的磨損，需要駄 的轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，并增大了轉(zhuǎn)，承磨損。
例如，859申請(qǐng)中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)有技術(shù)旋轉(zhuǎn)閥1的1布置的分解圖如圖1所 示。在實(shí)際的運(yùn)行中，閥1的各部件相互劍蟲。如同圖1中看到的，現(xiàn)有技術(shù) 中的旋轉(zhuǎn)閥1包^t料定子10、進(jìn)料轉(zhuǎn)子20、產(chǎn)品轉(zhuǎn)子30、產(chǎn)品定子40和壓 縮彈簧50。現(xiàn)有技術(shù)的這^例性實(shí)施例中，如圖1麻，進(jìn)料轉(zhuǎn)子20和產(chǎn)品 轉(zhuǎn)子30被容納在由進(jìn)料定子10和產(chǎn)品定子40形成的殼體中。
在鄉(xiāng)吸附(PSA)工藝中，吸附床(標(biāo)出)驗(yàn)到進(jìn)料定子10的開口 lla、 llb、 llc、 11d和產(chǎn)品定子40的開口41a、 41b、 41c、 41d。各吸附床(未 示出)的進(jìn)料端通常ii^到進(jìn)料定子10的開口lla、 Ub、 llc、 lld，各吸附床 (未示出)的產(chǎn)品端通常^到產(chǎn)品定子40的相應(yīng)開口41a、 41b、 41c、 41d。
從圖1中可看出，進(jìn)料轉(zhuǎn)子20和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子30被構(gòu)造為互相接合并互鎖。 鵬彈簧50布置^a料轉(zhuǎn)子20和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子30之間。JB1S彈簧50朝難料定 子10壓縮進(jìn)料轉(zhuǎn)子20以相對(duì)進(jìn)料定子10密封進(jìn)料轉(zhuǎn)子20。 JBH彈簧10同樣 朝著產(chǎn)品定子40 M產(chǎn)品轉(zhuǎn)子30以相對(duì)產(chǎn)品定子40密封產(chǎn)品轉(zhuǎn)子30。
已公知的閥1還包括倉辦 料轉(zhuǎn)子20和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子30旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)軸60。 驅(qū)動(dòng)軸60包括主動(dòng)驅(qū)動(dòng)端62，，主動(dòng)驅(qū)動(dòng)端被構(gòu)造為與進(jìn)料轉(zhuǎn)子20上的配^P件(未示出)接合，其接合方式為當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸60旋轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)料轉(zhuǎn)子20和產(chǎn) 品轉(zhuǎn)子30同樣繞垂直于轉(zhuǎn)子表面的軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)料轉(zhuǎn)子20和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子30內(nèi)的各 個(gè)槽和進(jìn)料定子10和產(chǎn)品定子40內(nèi)的^h開口分別對(duì)準(zhǔn)，以 工藝線路的 預(yù)定連接。
已公知的旋轉(zhuǎn)閥1包括多個(gè)流體開口和通道，這些開口和通道的作用已 在'859申請(qǐng)中更加充，公開。不需要全部解釋具體循環(huán)工藝?yán)鏟SA的運(yùn) 行來離閥的運(yùn)行，本領(lǐng)域駄人員條理解這一點(diǎn)。通常，工徵作包括改 變已公知的閥1的進(jìn)料轉(zhuǎn)子20和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子30的,位置以允許 ^^循環(huán) 的流 。下面將對(duì)現(xiàn)有M中J辦閥1的運(yùn) ^^描述。
當(dāng)進(jìn)料轉(zhuǎn)子20和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子30旋轉(zhuǎn)到預(yù)定位置，轉(zhuǎn)T^面上的開口與它們 各自定子對(duì)齊，允許流體M31預(yù)定的連接路徑^A和離開閥1。用這樣的方式， 作為均衡、吹掃或其它循環(huán)工藝步驟所必需的，流體可以在連接到進(jìn)料定子10 和產(chǎn)品定子40的各床之間流動(dòng)。
在PSA工藝中，各床中的壓力在高壓和低壓之間交替改變，以此分別發(fā)生 吸附和解吸。在工藝操作期間，^^槽中的壓力施加j力^^^轉(zhuǎn)子20和產(chǎn) 品轉(zhuǎn)子30，促使它們分別離開進(jìn)料定子10和產(chǎn)品定子40。由于這個(gè)原因，需 要MI彈簧50相對(duì)進(jìn)料定子10保^S料轉(zhuǎn)子20和相)^產(chǎn)品定子40保持產(chǎn)品 轉(zhuǎn)子30以防止泄漏。因?yàn)閺椈闪筒蹆?nèi)的壓力相對(duì)轉(zhuǎn)子的中心，轉(zhuǎn)不對(duì)稱， 轉(zhuǎn)子上的合成力并不位^t料轉(zhuǎn)子20和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子30的中心。這個(gè)非，力載
荷導(dǎo)致需要增大的彈簧力來維持轉(zhuǎn)子/定子的,，以及需要增大的a^動(dòng)閥
和轉(zhuǎn)動(dòng)軸60。
圖2A、 2B和2C顯示了在典型的PSA循環(huán)工藝中作用,轉(zhuǎn)閥的轉(zhuǎn)子200 上的力的簡化圖。轉(zhuǎn)子200的旋轉(zhuǎn)中心軸用垂直的虛線A'^。彈簧力F，， 簧(未示出)在它向定子(未示出)推動(dòng)轉(zhuǎn)子200時(shí)施加到轉(zhuǎn)子200的力。壓
力F2絲自多個(gè)開口的壓力的合成力。反作用力F3,簧力R和壓力F2之間
的差。F3也是轉(zhuǎn)子200和定子(未示出)之間的 *力。反作用力F3不是作用 在單個(gè)點(diǎn)。反作用力F3以某種誠髓轉(zhuǎn)子200分布，娜配合面的平面度、 力的大小和由于施加載荷導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子200的輕微娜，該分布方式非常復(fù)雜。 盡管如此，為了簡單，這個(gè)分布力可以被分解為單一的合成反作用力F3。如果 轉(zhuǎn)子200和定子(未示出)皿,就必須總有—一零的反作用力F3。如果反作用力F3為零鞭小，將會(huì)開始膝子分離轉(zhuǎn)子200,并在轉(zhuǎn)子和定子(標(biāo)出) 的多個(gè)開口之間發(fā)生泄漏。承擔(dān)轉(zhuǎn)子和定子之間的摩^矩的是反作用力F3， M它的大小和定位，來確定轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子200所必需的艦大小。
圖2A示出了如果壓力F2位于轉(zhuǎn)子200的中心作用在轉(zhuǎn)子200上的力。在 這^h^子中，所有的力都是共線的，反作用力F3是彈簧力Fi和壓力R的差。 只有當(dāng)壓力F2是圍繞轉(zhuǎn)子200的對(duì)稱平衡壓力的合^Bt^會(huì)發(fā)生這種結(jié)果。 因?yàn)樵诘湫偷腜SA工藝操作期間轉(zhuǎn)子的多個(gè)槽內(nèi)的壓力不會(huì)產(chǎn)生作用在轉(zhuǎn)子 200中心的最終壓力，因jifc^種對(duì)稱分布并，在。
圖2B示出了發(fā)生在典型PSA工藝操作期間，當(dāng)壓力不位于轉(zhuǎn)子200中心 時(shí)作用在轉(zhuǎn)子200上的力的分布。與上面圖2A的討論類似，反作用力F3， 簧力F,和壓力&之間的差，但是現(xiàn)在，為了維持轉(zhuǎn)子200的均衡以 平衡，反作用力F3也必須從轉(zhuǎn)子200的中心,到離開轉(zhuǎn)子中心的徑向位置。 反作用力F3的位置和大小 于彈簧力F,和壓力F2的位置和大小。而且，因 為彈簧力R必須等于壓力F2和反作用力F3的和，所以彈簧力F,必須總是大于 壓力F2，無論何時(shí)彈簧力Ft和壓力F2都不是共線的。
當(dāng)彈簧力R和壓力F2不共線時(shí)，它們?cè)谵D(zhuǎn)子200內(nèi)引起圖2B中用虛驗(yàn) 示的彎矩210。如，，殊的轉(zhuǎn)子材料和厚度，力具有足夠的大小，彎矩210 就可能會(huì)勝子200變形。^^鄉(xiāng)中，M3i利用更硬,料或增大轉(zhuǎn)子厚 度而使得轉(zhuǎn)子更^^將這種變形抑制到足夠小以防止泄漏。對(duì)于較大的轉(zhuǎn)子， 這可肖蹴不切實(shí)際了。另外，F(xiàn)3的偏移將增大虹藝操作期間轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子200所 需的扭矩。
因此，要求如圖2C麻的那1TOB離旋轉(zhuǎn)A，的中心軸一領(lǐng)定徑向距離的 ^S重置彈簧力F!， ^壓力F2相對(duì)，以消除轉(zhuǎn)子200的彎矩。反作用力F3 M作用&E力F2的同樣CT。這種布置使得所需要的彈簧力F,和反作用力F3 最小以及,轉(zhuǎn)子200所需的,較小。
即iffl彎矩和撓曲不是M點(diǎn)關(guān)注的應(yīng)用M， M電動(dòng)機(jī)和使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 所需要的,也可能是需要重點(diǎn)關(guān)注的，特別是當(dāng)轉(zhuǎn)子開口內(nèi)有高壓時(shí)。通常 地，要求麟該艦最小，這是因?yàn)闇p小的^E減小了尺寸和減增加了糊轉(zhuǎn)
子必須的電動(dòng)Wo齒輪驅(qū)動(dòng)器的a。
因此，需要一種能夠無泄漏運(yùn)行并具有使閥轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)所需鄉(xiāng)減小的旋轉(zhuǎn)閥。
本發(fā)明提供了一種倉辦在不產(chǎn)生大量泄漏的條件下運(yùn)行并具有轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子所
需的最小扭矩的旋轉(zhuǎn)閥。接^M3i例殊圖解說明本發(fā)明的原理的相應(yīng)附圖， 其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將從雌鄉(xiāng)例的更詳細(xì)說明中顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種具有處于密^h滑動(dòng)旋^i動(dòng)的轉(zhuǎn)子和定子的旋轉(zhuǎn)閥。該旋轉(zhuǎn)閥 包括ffi^縮彈簧，其形成為,子旋轉(zhuǎn)的扭^4減小同時(shí)防止泄漏。該閥可用在 包括PSA工藝的循環(huán)工藝中，在可重復(fù)的循環(huán)工藝步驟中把流體從一個(gè)或多個(gè) 加工源頭弓l導(dǎo)到一個(gè)或多個(gè)加工目的地。
公開的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于執(zhí)行循環(huán)工藝操作的旋轉(zhuǎn)閥， 其包括具有進(jìn)料定子配合面、進(jìn)f4定子背面和多，接^S茅斗定子配合面和背
面之間的開口的進(jìn)料定子；鄰,料定子的進(jìn)料轉(zhuǎn)子，^有進(jìn)料轉(zhuǎn)子配合面、
進(jìn)料轉(zhuǎn)子背面以及布置在進(jìn)料轉(zhuǎn)子配合面上、用來弓l導(dǎo)流^a料定子的多個(gè) 定子開口之間流動(dòng)的多個(gè)開口，進(jìn)料轉(zhuǎn)子繞垂直《料轉(zhuǎn)子表面的軸旋轉(zhuǎn)；與 進(jìn)料轉(zhuǎn)子接合的產(chǎn)品轉(zhuǎn)子，其具有產(chǎn)品轉(zhuǎn)子配合面、產(chǎn)品轉(zhuǎn)子背面、產(chǎn)品出口 以及布置在配合面上用來引導(dǎo)流體在產(chǎn)品定子的多個(gè)開口之間流動(dòng)的多個(gè)開
口，產(chǎn)品轉(zhuǎn)子可繞垂直于產(chǎn)品轉(zhuǎn)子表面的軸旋轉(zhuǎn)；鄰近產(chǎn)品轉(zhuǎn)子的產(chǎn)品定子， 包括產(chǎn)品定子配合面、產(chǎn)品定子背面、連接在產(chǎn)品定子配合面和產(chǎn)品定子背面
之間的多個(gè)開口；以及布置^a料轉(zhuǎn)子和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子之間的至少一個(gè)壓縮彈簧，
其形成為在進(jìn)料轉(zhuǎn)子背面和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子背面施加一個(gè)具有力心的彈簧力-該彈簧 力形成為在閥運(yùn)行時(shí)鵬動(dòng)進(jìn)料轉(zhuǎn)子和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子所需的扭矩最小化。
旋轉(zhuǎn)閥的進(jìn)料轉(zhuǎn)子和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子形成為繞旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)，彈簧力力心位于 離旋轉(zhuǎn)軸的距離大于零的一，，離的位置。
該旋轉(zhuǎn)閥還進(jìn)一步包括，料轉(zhuǎn)子背面布置的至少一個(gè)彈簧定位部件，其 與在進(jìn)料轉(zhuǎn)子背面上布置的至少一個(gè)彈簧定位部件相沐這些彈簧定位部件形 成為在一個(gè)固定位置固定和定位進(jìn)料轉(zhuǎn)子和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子之間的至少一個(gè)壓縮彈 簧。"^le說，樹可驢的彈簧定位部件可位^ffi料轉(zhuǎn)子背面上，與產(chǎn)品轉(zhuǎn)子 背面上類似的結(jié)構(gòu)相對(duì)。
公開的本發(fā)明另一個(gè) 例皿了一種用于執(zhí)行循環(huán)工藝操作的旋轉(zhuǎn)閥，包括具有多個(gè)開口的定子殼體，包括多個(gè)開口和背面的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子相對(duì)于旋 轉(zhuǎn)中心軸與定子殼 面可旋轉(zhuǎn)地接觸，至少一個(gè)壓縮彈簧，其彈簧力力
心體在轉(zhuǎn)子背面和推力滑塊(他rust runner)之間；布置在推力滑塊和定子 殼體之間的止推軸承。該旋轉(zhuǎn)閥皿一步包括至少一個(gè)壓縮彈簧，該壓縮彈簧 施加的彈簧力被形成為在閥運(yùn)行時(shí)對(duì)M定的彈簧力轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子所需的扭矩最小 化。
旋轉(zhuǎn)閥進(jìn)一步包括使得彈簧力力心位于離旋轉(zhuǎn)軸的距離大于零的一賴定 距離動(dòng)位置，轉(zhuǎn)子背面具有用來定，少一個(gè)壓,簧的至少一個(gè)彈簧定位部 件。旋轉(zhuǎn)閥還可進(jìn)一步包括使得轉(zhuǎn)子背面的兩個(gè)或多個(gè)彈簧定位部件與推力滑 塊上類似布置的兩個(gè)或多個(gè)彈簧定位部件相對(duì)，以在固定位置固定和定^t料 轉(zhuǎn)子和推力滑塊之間的兩個(gè)或多個(gè)iBll彈簧。
公開的本發(fā)明的另一實(shí)施例,了一種變壓吸附系統(tǒng)，包括多個(gè)吸附自 具有一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)閥，該旋轉(zhuǎn)閥連接到多個(gè)吸附床并形成為在變壓吸 附工藝中把流體弓l導(dǎo)至多個(gè)吸附床。
旋轉(zhuǎn)閥包括一個(gè)或多個(gè)形成為繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；和至少一個(gè)形成為對(duì) 一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子施加具有力心的彈簧力的壓縮彈簧，，使得施加的彈簧力轉(zhuǎn) 動(dòng)一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子所需的ffl^4最小化。
變壓吸附系統(tǒng)還可包繊料定子，其具有進(jìn)料定子配合面、進(jìn)料定子背面 以及多個(gè)連接 料定子配合面和進(jìn)料定子背面之間的進(jìn)料定子開口、 一個(gè)或 多條子，其包括與產(chǎn)品轉(zhuǎn)子接合的進(jìn)料轉(zhuǎn)子。進(jìn)料轉(zhuǎn)賴繊料轉(zhuǎn)子配合面、 進(jìn)料轉(zhuǎn)子背面以及M^料轉(zhuǎn)子配合面上方布劉以弓l導(dǎo)流條多^ffi料定子口 之間流動(dòng)的多，料轉(zhuǎn)子開口， ^*1斗轉(zhuǎn)子形成為^直 1斗轉(zhuǎn)，面的, 軸旋轉(zhuǎn)。產(chǎn)品轉(zhuǎn)^&括產(chǎn)品轉(zhuǎn)子配合面、產(chǎn)品轉(zhuǎn)子背面、產(chǎn)品出口和多個(gè)從配 合面上方布置用以引導(dǎo)流體在多個(gè)產(chǎn)品定子開口之間流動(dòng)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)子開口 。產(chǎn) 品轉(zhuǎn)子形成為繞垂直于產(chǎn)品轉(zhuǎn)子表面的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。產(chǎn)品定^括產(chǎn)品定子配 合面、產(chǎn)品定子背面和多個(gè)開口，皿多個(gè)開口iSi在產(chǎn)品定子配合面和與產(chǎn) 品轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地,的產(chǎn)品定子背面之間。
布置在進(jìn)料轉(zhuǎn)子和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子之間的至少一個(gè)壓縮彈簧在進(jìn)料轉(zhuǎn)子背面和產(chǎn) 品轉(zhuǎn)子背面上施加一個(gè)具有力心的彈簧力，這樣當(dāng)閥運(yùn)行時(shí)彈簧力形成轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn) 子的最小扭矩。彈簧力的力心位于離旋轉(zhuǎn)軸距離大于零的預(yù)定距離的位置。布
10置在iffi茅斗轉(zhuǎn)子背面的至少一個(gè)彈簧定位部件與相)^布置在產(chǎn)品轉(zhuǎn)子背面的至少 一個(gè)彈簧定位部件對(duì)^#列。這些彈簧定位部件形成為在一個(gè)固定位置固定和 定位進(jìn)茅斗轉(zhuǎn)子和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子之間的壓縮彈簧。變壓吸附系統(tǒng)還可進(jìn)一步包括與推 力滑塊上類似布置的兩個(gè)或多個(gè)彈簧定位部件相對(duì)的轉(zhuǎn)子背面的兩個(gè)或多個(gè)彈 簧定位部件，以在一個(gè)固定位置固定和定位進(jìn)料轉(zhuǎn)子和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子之間的兩個(gè)或 多個(gè)壓縮彈簧。
可^#3&，變壓吸附系統(tǒng)可以包括具有多個(gè)開口的定子殼體；包括多個(gè)開 口和背面的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心軸在接觸面與定子殼體可旋轉(zhuǎn) 的接觸；與定子殼體接觸的止推軸承；與止推軸承接觸的推力滑塊；和 布置在轉(zhuǎn)子背面和推力滑塊之間的至少一個(gè)壓縮彈簧。所述至少一個(gè)壓 縮彈簧形成為在轉(zhuǎn)子上施加一個(gè)具有力心的彈簧力，這樣對(duì)于給定的彈 簧力在閥運(yùn)行時(shí)使轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子的扭矩最小化。所述彈簧力力心位于離旋轉(zhuǎn) 軸的距離大于零的一個(gè)預(yù)定距離的位置。
布置在產(chǎn)品轉(zhuǎn)子背面的至少一個(gè)彈簧定位部件，其與在推力滑塊上的至少 一個(gè)彈簧定位部件相對(duì)并對(duì)齊。這些彈簧定位部件形成為在固定位置固定和定 ^t料轉(zhuǎn)子和推力渭訣之間的壓縮彈簧。
在此公開了本發(fā)明方法的更多方面。通過舉例的方式，結(jié)合圖解說明本發(fā)
明原理的相應(yīng)附圖，本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將從im實(shí)施例的以下更詳細(xì)的
說明中顯而易見。


圖1示出了一種示例性的現(xiàn)有fe^旋轉(zhuǎn)閥的，視圖。
圖2A圖解說明了當(dāng)壓力和彈簧力都設(shè)置在轉(zhuǎn)子中心時(shí)作用在^N^例性 轉(zhuǎn)子上的作用力的簡化視圖。
圖2B圖解說明了當(dāng)沒有對(duì)到轉(zhuǎn)子中心施加壓力時(shí)作用在示例性轉(zhuǎn)子上的作 用力的簡化視圖。
圖2C圖解說明了當(dāng)彈簧力OT在轉(zhuǎn)子上與壓力相同的位置時(shí)作用在示例 性轉(zhuǎn)子上的作用力的簡化視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)閥的示例性實(shí)施例的放大頂視圖。 圖4是根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)閥的示例性實(shí)施例的放大底視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)閥的單個(gè)轉(zhuǎn)子 例的截面示意圖。 圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例14S料轉(zhuǎn)子的進(jìn)料轉(zhuǎn)子表面的視圖。 圖7是根據(jù)本發(fā)明的示例性產(chǎn)品轉(zhuǎn)子的產(chǎn)品轉(zhuǎn)子表面的視圖。 圖8是 本發(fā)明的示出了彈簧力力心的徑向定位與,轉(zhuǎn)子以獲得不同 彈簧力所需ffl^之間的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)驗(yàn)式
以下將參考附圖更加全面地描述本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的一個(gè)，實(shí) 施例。盡管如此，本發(fā)明可以具有不同的形式，》能看作是局限在此陳述的 具體實(shí)施例；相反地，這些具體實(shí)施例是為了公開的充分和完全而提供的，并
將對(duì)本領(lǐng)^^人員充分^ii本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明的具體實(shí)施例著手于可以用于ffi3i在旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)部使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而循環(huán) 運(yùn)轉(zhuǎn)的，吸附系統(tǒng)(PSA)的,閥的運(yùn)轉(zhuǎn)。PSA系統(tǒng)包括具有超大氣壓的 壓力或低于大氣壓的壓力或者超大氣壓、低于大氣壓兩者組合的混合壓力的 PSA系統(tǒng)。本發(fā)明的具體鄉(xiāng)例為改善的麟閥設(shè)計(jì)和SSfi—個(gè)能砂轉(zhuǎn)動(dòng)旋
轉(zhuǎn)閥所需,的旋轉(zhuǎn)閥的方、;^m準(zhǔn)備。
ffl3i圖3、 4所示的兩^子、兩個(gè)定子旋轉(zhuǎn)閥300對(duì)本發(fā)明的具#^￡例 進(jìn)斗，釋說明。旋轉(zhuǎn)閥300可以用于例如在PSA系統(tǒng)中從利用四層吸附床的空 氣中回收氧和用于PSA循環(huán)，在0M循環(huán)中，W5Sl附床依皿行如下步驟(1) 制^品，(2)進(jìn)料席斷品和ll^產(chǎn)品再增壓氣體，(3)壓力均衡下降，(4) 提供吹掃，(5)排空，(6)接收吹掃，(7)壓力均衡上升，以及(8)接收產(chǎn)品 再增壓氣體。旋轉(zhuǎn)閥300的針開口與在此全部弓閱作為參考的，859申請(qǐng)類似 M^到PSA系統(tǒng)。并且，PSA系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，包括閥300的運(yùn)轉(zhuǎn)，將與在此全 部弓間作為參考的，859申請(qǐng)^l^似。
圖3、 4示出了概本發(fā)明旋轉(zhuǎn)閥300的示例性鄉(xiāng)例的俯圖的總圖。圖 3是麟閥300的頂部透視圖，圖4是閥300的底部透視圖。旋轉(zhuǎn)閥300包繊 料定子310、進(jìn)料轉(zhuǎn)子320、產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330、產(chǎn)品定子340和兩個(gè)jBi彈簧350。 該旋轉(zhuǎn)閥300具有中心軸A。
進(jìn)料定子310包括配合面312和背面314。進(jìn)料定子310還包^M3i不同線 路(未示出)連接到工藝床(未示出)進(jìn)料端的多個(gè)開口 316。進(jìn)料定子310
12還包括原料進(jìn)給口319。原料a^口319將,到進(jìn)料管(^出)以 氣體^^料定子310。原料皿口 319還允許驅(qū)動(dòng)軸(未示出)穿過進(jìn)料定子 310到iiS料轉(zhuǎn)子320。進(jìn)料定子310還包^Si到真空管線(未示出)的廢料 口317。廢料口317連接到環(huán)狀槽318。
進(jìn)料轉(zhuǎn)子320包括配合面321和背面322。進(jìn)料轉(zhuǎn)子320的配合面321與進(jìn) 料定子310的配合面312可旋^k,。進(jìn)料轉(zhuǎn)T^包括排出/吹掃口 323、進(jìn) 料口 324和在配合面321上的開口 325。進(jìn)料定子310的原料進(jìn)給口 319 ,原 料氣體給開口325，其經(jīng)由內(nèi)部逝直(標(biāo)出)連接到進(jìn)料口324。開口325還 允許穿過進(jìn)料定子310的原料ffl^口 319的驅(qū)動(dòng)軸(未示出)穿進(jìn)料轉(zhuǎn)子320 的內(nèi)部并M31， 328接合。應(yīng)該注意到，原料進(jìn)口 319和開口 325應(yīng)該在具 有驅(qū)動(dòng)軸(未示出)的情況下具有允許原3^氣 經(jīng)口 319和開口 325的尺寸。
排出/吹掃口 323被設(shè)置為總是與進(jìn)料定子310的環(huán)狀槽318流體超通。當(dāng) 排出/吹掃口 323位，料定子310內(nèi)的多個(gè)口 316中的一個(gè)的上方時(shí)，來自床 (標(biāo)出)的氣鵬衄口316， SA排出/吹掃口 323，然;g^AJf狀槽318， 最MfflA廢料口317,雜氣體M:真空系統(tǒng)(未示出);!A^^4口排出。進(jìn)料轉(zhuǎn) 子背面322包括驅(qū)動(dòng)凸緣326。驅(qū)動(dòng)凸緣326傳illffl矩給產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330。進(jìn)料轉(zhuǎn) 子320被設(shè)置為利用來自接合在，328內(nèi)的驅(qū)動(dòng)軸的扭矩傳遞，料轉(zhuǎn)子320 而鰂A麟。
如圖3、 4際，在該具體鄉(xiāng)例中，進(jìn)料轉(zhuǎn)子320具有位于與產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330 上的6個(gè)彈簧定位器361相對(duì)的6 ，簧定位器327。位^^料轉(zhuǎn)子320上的所 述6個(gè)彈簧定位器327由3個(gè)定位部件為一組的2組組成，其中每組的各定位 部件相對(duì)于穿過旋轉(zhuǎn)軸的~^￥面 定位。位于產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330的彈簧定位器 361與進(jìn)料轉(zhuǎn)子320上的彈簧定位器327相對(duì)并類l!^k布置。通常，,布置的 ^r數(shù)量的彈簧定位部件都可用TOi,需要的彈簧力和在所要求的地點(diǎn)合成 彈簧力的要求隨。
彈簧定位器327在固定位置固定ffit料轉(zhuǎn)子320和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330之間的至 少一^hM彈簧上。如同在本 例中^ ，兩個(gè)彈簧350 MM料轉(zhuǎn)子320 上的兩個(gè)彈簧定位器327相對(duì)于產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330上的兩個(gè)彈簧定位器361定位。 進(jìn)料轉(zhuǎn)子320的兩個(gè)彈簧定位器相對(duì)^13 轉(zhuǎn)軸線的一^面對(duì)稱布置。相 應(yīng)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330上相對(duì)的兩個(gè)彈簧定位器也類似布置。通常，應(yīng)該可以M樹可數(shù)量的定位部件327、 361 fimr布置在轉(zhuǎn)子320、 330上以允許圍繞中心軸 A的彈簧350具有不同M和位移。而且，具有己公知彈^f力的,數(shù)目的彈 簧350都可以^ffl并布置在定位部件327、 361，只要它們達(dá)到所要求的總彈 簧力和力的合成中心以最小化,轉(zhuǎn)子320、 330所需要的,，同時(shí),一個(gè) 力來密封轉(zhuǎn)子320、 330與各自的定子310、 340，以防止縫閥泄漏。另外，當(dāng) 麻定位部件327、 361為凸起部件時(shí)，也可以翻凹型鵬它能朝著軒背面 定位和布置彈簧350的皿。
進(jìn)料定子310和進(jìn)料轉(zhuǎn)子320被設(shè)置為如圖3、 4所示的接合。當(dāng)接合時(shí)， 進(jìn)料定子配合面312與進(jìn)料轉(zhuǎn)子配合面321在彈簧350的力作用下可旋,接 觸和密封。進(jìn)料定子配合面312和進(jìn)料轉(zhuǎn)子配合面321之間的密封允許閥300 ^S料定子310和進(jìn)料轉(zhuǎn)子320之間基本不泄漏;^行。此處以及本說明書其 它地方所用的用語" ^泄漏",欲包括小的和運(yùn)行上可接受的泄漏量。例如， 小于1%的流體泄漏就可以 ^運(yùn)行上被接受，同時(shí)小于5%的流#^漏可以 在不同的運(yùn)行餅下鵬受。
如在圖3、 4中可以看到地，M:,料轉(zhuǎn)子320繞軸A旋轉(zhuǎn)，進(jìn)料氣體可 以 ^ 料定子310的進(jìn)料口 319并經(jīng)由中心進(jìn)料口 325和進(jìn)料轉(zhuǎn)子320的 進(jìn)料口 324分mSM^擇的進(jìn)料定子310內(nèi)的(一個(gè)或多個(gè))口 324。在 示 例性PSA循環(huán)中的針閥運(yùn)行不再進(jìn)一步解釋，^jJfc鄉(xiāng)弓間參考的，859申
請(qǐng)中,了f ^g行。
產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330包括配合面331和背面332。產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330進(jìn)一步包括供^: 掃口333，接收吹掃口334，平衡上行口335，產(chǎn)品再增壓口336，產(chǎn)品口337, 和平衡下行口 338。產(chǎn)品口 337通過內(nèi)部fflM(未示出)連接到中心腔(未示出)， 臓中心腔連接到產(chǎn)品出口339。不同的口 (333, 334， 335, 336， 337， 338)
布置在配合面331上并M:中間M3i (未示出)彼jtfc^i和/^^接到產(chǎn)品出口
339，如同在作為參考全部引用的'859申請(qǐng)中公開的那樣。
產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330的背面332包括驅(qū)動(dòng)凸緣360和彈簧定位器361。產(chǎn)品轉(zhuǎn)子 330的驅(qū)動(dòng)凸緣360具有如圖3、4中所示與進(jìn)料轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)凸緣326接合的機(jī)構(gòu)。 ^g^a料轉(zhuǎn)子320的驅(qū)動(dòng)凸緣326傳g產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330的驅(qū)動(dòng)凸緣360,， 使產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330 ■ A旋轉(zhuǎn)。其它的驅(qū)動(dòng)凸緣幾何皿可以用于^a料轉(zhuǎn)子320 接合到產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330。背面332還包括環(huán)部件362，用于當(dāng)進(jìn)料轉(zhuǎn)子320和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330接合時(shí)，進(jìn)料轉(zhuǎn)子320的，328。
產(chǎn)品定子340包括配合面342和背面344。產(chǎn)品定子進(jìn)一步包^^在配合 面342和背面344之間的口 346。 口 346連接至產(chǎn)品管線(未示出)，其連接到 本領(lǐng)域已公知的吸附床(未示出)的產(chǎn)品端。產(chǎn)品定子340還包括具有接^ 品轉(zhuǎn)子330的產(chǎn)品出口 339的結(jié)構(gòu)的中心開口 348。
產(chǎn)品定子340和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330構(gòu)成為如圖3、 4ff^的接合。當(dāng)接合時(shí)，產(chǎn) 品定子配合面342 ilii^簧350的作用力與產(chǎn)品轉(zhuǎn)子配合面331可^te, 并密封。產(chǎn)品定子配^^面342和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子配合面331之間的密封允許閥300在 產(chǎn)品定子340和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330之間基本無泄漏皿行。從圖3、 4可以看出，當(dāng) 產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330旋轉(zhuǎn)時(shí)，不同的產(chǎn)品轉(zhuǎn)子口 (333, 334， 335, 336, 337， 338) 與定子產(chǎn)品口 346對(duì)齊以集中產(chǎn)品、吹掃或向在此作為參考全部引用的'859 申請(qǐng)中描述的那樣給吸收床(未示出)再增壓。
閥300可安驗(yàn)誠的殼體(未示出)中，臓殼體可以是本領(lǐng)職術(shù)人 員辦的能支持、連接和密封閥300的鍋。進(jìn)料轉(zhuǎn)子320和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子330適 于在殼體(未示出)內(nèi),A同軸旋轉(zhuǎn)?？蛇x擇地，可M6Wt^^定子310 和減產(chǎn)品定子340形成殼體來構(gòu)成閥室，對(duì)本領(lǐng)m^人員來說這同樣可以理 解。驅(qū)動(dòng)軸(未示出)穿過密封的殼體并軸向糊穿3i^料定子310以及4鎖 ,^a料轉(zhuǎn)子320， ^^以于圖1所示的布置。驅(qū)動(dòng)軸(未示出)可以被電動(dòng) 機(jī)(未示出)驅(qū)動(dòng)以皿料轉(zhuǎn)子320旋轉(zhuǎn)。
進(jìn)料轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)凸緣326與產(chǎn)品轉(zhuǎn)子配合凸緣360接合以^a料轉(zhuǎn)子310的 旋^g動(dòng)^ftiiS產(chǎn)品轉(zhuǎn)子320。驅(qū)動(dòng)凸緣326和配合凸緣360也在轉(zhuǎn)子之間, 角對(duì)準(zhǔn)，雜當(dāng)進(jìn)料定子口316^t料轉(zhuǎn)子320覆蓋和^a^時(shí)，適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品 定子口 346同時(shí)也被定子轉(zhuǎn)子330,^^。驅(qū)動(dòng)凸緣326和配合凸緣360
的特殊布置不是必需的，其它布置方法和同軸驅(qū)動(dòng)都是可能的，例如，通過合 適的銷和/^i孔。對(duì)準(zhǔn)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成為從一個(gè)轉(zhuǎn)子到另一，子傳,^
動(dòng)，維持轉(zhuǎn)賴分之間的角對(duì)準(zhǔn)，并允許各轉(zhuǎn)子相互之間軸向移動(dòng)，雜它們 與各自的定子皿密封。
如圖5 ， 一個(gè)具體 例中可選的旋轉(zhuǎn)閥500具W^子510和定子殼 體520。在該鄉(xiāng)例，鵬閥500既可用^S料也可用于產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)閥。轉(zhuǎn)子510 的口 (未示出)和定子殼體520的口 (未示出)可形成為與圖3、 4中^以及如上，的當(dāng)用于PSA系統(tǒng)工藝時(shí)相應(yīng)的進(jìn)料和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子和定子口相同或相 似。對(duì)鵬，口可以形鵬轉(zhuǎn)子510和定子殼體520的配合面(未示出)，與圖 3、 4所示的旋轉(zhuǎn)閥300的轉(zhuǎn)子和定子的配合面相同^似。
旋轉(zhuǎn)閥包括目彈簧530，其可以ffl3a力'm 540相對(duì)轉(zhuǎn)子510固定就位。 推力,540皿銷560連接到軸550?？蛇x,，銷560可用于把推力, 540 到轉(zhuǎn)子510。在推力m^和定子殼體520之間OT止推軸承570以允許 推力滑塊540在軸550旋轉(zhuǎn)時(shí)以軸B旋轉(zhuǎn)。當(dāng)允i佛力、微540以最小量的摩 擦旋轉(zhuǎn)時(shí)，止糊承570承載彈簧530的彈簧力。
彈簧530 了在轉(zhuǎn)子510和定子殼體520之間在,面515維^S4的 彈簧力。轉(zhuǎn)子510在,面515與定子殼體520可旋轉(zhuǎn)地,棘封。彈簧力 應(yīng) 閥500運(yùn)行時(shí)足以防止在,面515從轉(zhuǎn)子和定子口 (未示出)的 ; 泄漏。彈簧530定位在定位部件(未示出)，這與，的旋轉(zhuǎn)閥300相類似。 在該 例，示出了布置在轉(zhuǎn)子510和推力,540之間的具有不同彈簧力的 兩個(gè)彈簧530。
以下11 定合成彈簧力的大小和位置以使糊轉(zhuǎn)子所需要的艦最小化 的示例性方法。當(dāng)彈簧力位于轉(zhuǎn)子的中心軸時(shí)糊轉(zhuǎn)子所需的扭矩由公式1給 出
ffl^E=2/3//FR，其中-(1)
// =摩擦系數(shù)
F-轉(zhuǎn)子和定子之間的^力(圖2中的F3) R,子雜
而且，可以表明，當(dāng)轉(zhuǎn)子和定子之間的,力位于轉(zhuǎn)子,時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子
需要的扭矩將是/^FR。
為了簡化定義，假定轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子所需要的扭矩是轉(zhuǎn)子和定子間的接觸力位置
舉徑的線性函數(shù)，基于這，定，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子所需的,由公式2給出 扭矩^F (2R/3+r/3) - (2)
f,反作用力的判5
由這些分析，很明顯看出要使轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子所需的,最小化，反作用力應(yīng)該 位于轉(zhuǎn)子中心。盡管如此，因?yàn)檗D(zhuǎn)子上的合成壓力由于轉(zhuǎn)子上不同高壓口和低 壓口的皿并^于轉(zhuǎn)子的中心，,反作用力也 于中心。因此，在具有已公知合成壓力的0f^循環(huán)工藝中為了確定能最小化,同 時(shí)防止泄漏的彈簧力的大小和位置，使用下面的方法
(a) 提供一個(gè)旋轉(zhuǎn)閥，其包括一個(gè)或多個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)彈簧定位部件的 轉(zhuǎn)子；
(b) 確定作用在用^^擇的變壓吸附工藝的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子的具有大小和 錢的合鵬力；
(c) 選擇一個(gè)大小足以在變壓吸附工藝中密封一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子而不泄漏的
彈簧力；
(d) 為施加在一個(gè)或多條子上的力的彈簧中心選擇一個(gè)位置；
(e) 計(jì)算合成機(jī)力和^#簧力和合腿力的腿；
(f) 用公式2計(jì)^^一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子的^^子所需要的,；
(g) 將,一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子的^W子所需的,相加確定總扭矩；
(h) 重復(fù)步驟(d)到(g)來找到那些導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)或多^子所需的總 ,最低的力的彈簧中心的，；
(i)把一個(gè)或多個(gè)彈簧布置在彈簧定位部件上，這樣總的彈簧力等于在(c) 中皿的彈簧力，并 簧力心如在(h)中，的定位；
(j)如果在變壓吸附工藝中，彈簧力不足以密封一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子而發(fā)生泄 漏，回到(c)并逐鵬鄉(xiāng)簧力直到旋轉(zhuǎn)閥沒有^M漏鵬行。
下面,計(jì)算彈簧位置的例子，其中^#簧的隨能使驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)PSA工 藝操作釗牛下運(yùn)行的示例14^轉(zhuǎn)子/定子旋轉(zhuǎn)閥所需的扭矩最小。在PSA工藝中 多種槽壓力選為典型操作壓力。
圖6示出了一個(gè)具# 例的進(jìn)料轉(zhuǎn)子600，其具有在面630上的進(jìn)3N^f 610和一個(gè)排出敗掃槽620。轉(zhuǎn)子600具有半徑R。例如，半徑R可以大約為1 英寸。進(jìn)料轉(zhuǎn)子600具有中心軸C，當(dāng)在工徵作運(yùn)行期間被轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)料軒 600將以軸C旋轉(zhuǎn)。中心軸C與閥中心軸A (圖3、 4)對(duì)齊。在PSA工藝中， 進(jìn)f灘610以7磅凍寸(psig)的平均高jBg行，排出/糊槽620以一7磅/英 寸的平均低壓運(yùn)行。進(jìn)茅4 610中的壓力、排出/吹掃槽620內(nèi)的壓力和其， 子表面上的壓力結(jié)果形成使轉(zhuǎn)子600與定子(未示出)分離的大約6.8磅的壓力。 這個(gè)力作用在圖6中指示的位置FP1，該位置大概從中心軸A偏移的距離大約 為0.5英寸。， 有供給吹掃口733，接收吹掃 口734、均衡上行口735、產(chǎn)品再增壓口736、產(chǎn)品口 737和均衡下行口 738以 及容納轉(zhuǎn)賴柳產(chǎn)品出口的中心孔739。各槽733 , 734 ， 735， 736， 737, 738， 739內(nèi)和其它轉(zhuǎn)子表面的壓力形^C約9J磅的壓力，該壓力起作用使得產(chǎn)品700 從產(chǎn)品定子(未示出)分離。如圖7中顯示，施加在產(chǎn)品轉(zhuǎn)子700的力作用在 從中心軸C偏移的距離為大約0.3英寸的位置Fr2。產(chǎn)品槽737和中心孔739具 有最高的平均運(yùn)行壓力，大約7磅凍寸，后面^^著的是產(chǎn)品再增壓口 736、 均衡下行口 738、均衡上行口 735、皿吹掃口 733和接收吹掃口 734內(nèi)的較低 壓力。產(chǎn)品轉(zhuǎn)子700具有虹藝運(yùn)行期間其敏旋轉(zhuǎn)的中心軸C。中心軸C與 閥中心軸A (圖3、 4)對(duì)齊。
圖8示出了因?yàn)椴煌瑥椈闪土Φ膹椈芍行?COF)，范圍而確定的使 進(jìn)料轉(zhuǎn)子600 (圖6)和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子700 (圖7)旋轉(zhuǎn)所需要的TO結(jié)果。水平軸 是彈簧力施力位置的半^^偏心距。垂直軸是轉(zhuǎn)動(dòng)兩，子所需要的,。每 條曲線代表圖示的不同彈簧力。
所需要的彈簧力的確定皿首先確定作用在各轉(zhuǎn)子上的壓力來執(zhí)行。壓力 的確定因?yàn)椴煌脑蚨煌５谝?，作為吸附床?nèi)的壓力改變和轉(zhuǎn)子位置改 變的結(jié)果，轉(zhuǎn)子口內(nèi)的工藝壓力是連續(xù)變化的。第二，當(dāng)往復(fù)泵用于給系統(tǒng)提 供原料氣體和真空時(shí)，在轉(zhuǎn)子口壓力可能會(huì)產(chǎn)生其它波動(dòng)，這可能^些口引 起壓力脈動(dòng)。第三，非閥口位置處的轉(zhuǎn)子面上部分的壓力分布是基于轉(zhuǎn)子面和 定子面之間的,模式估算的，兩個(gè)都不是非常的平坦。這種不平坦可能會(huì)允 許部分壓力泄漏到轉(zhuǎn)子面上并改變壓力發(fā)生作用的面積。由于這些原因，戰(zhàn) 行中難以確定實(shí)際需要什么樣的彈簧力。理論上，彈簧力只需要?jiǎng)偤么笥趬毫?和,力的總和以,轉(zhuǎn)子和定子SM。實(shí)際上，皿的彈簧力稍微比壓力和 ,力的總和大幾磅，此時(shí)閥會(huì)被觀察到泄漏。如果閥的泄漏皿本申請(qǐng)可接 受的量，縦,大彈簧力1JIJ大部分的泄漏被消除。因此，fflii利用圖8，當(dāng) 彈簧力增加，合成彈簧力的腿就會(huì)被調(diào)整以維持糊轉(zhuǎn)子所需要的最小鵬。
圖8中每條曲線的端點(diǎn)f^在該點(diǎn)在其中一，子的,上會(huì)出現(xiàn)反作用 力。在這些端點(diǎn)以外，不可膨隹持轉(zhuǎn)子的靜針衡，因?yàn)閴毫﹂_始將轉(zhuǎn)子/定子 對(duì)中的一個(gè)分離。圖8表明，對(duì)于一僧定的彈簧力，具有一傾優(yōu)的徑向定 位，在該皿應(yīng)用該彈簧力可以使轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子所需要的扭矩最小化。對(duì)于最小的
18,的徑向定位不是固定的，而是隨著應(yīng)用的彈簧力發(fā)生變化。如圖8所示， 布置彈簧力的最適合判5隨著彈簧力的增大而減小。對(duì)于前面描述的彈^^擇 方法，體增大彈簧力直到閥泄漏已被消除，從圖8中能找到對(duì)辨定彈簧力 的力的彈簧中心的ft^合^S。
可以選擇不同力的彈^fefe到預(yù)先確定的總彈簧力和位置。例如，轉(zhuǎn)子可 以具有布置在不同位置的彈簧定位器，這樣允許 隨后確定的，來確定力 的彈簧中心。
本發(fā)明的一般實(shí)施例包括旋轉(zhuǎn)閥，其具有增壓的原料氣體、排氣聯(lián)管的真 空廢氣管和產(chǎn)品出口，以及用于連接多個(gè)吸附，料端和產(chǎn)品端的多個(gè)開口。 在可重復(fù)的循環(huán)工藝步驟中，所述閥可用于,工序以把流體從一個(gè)或多個(gè)加 工源頭引導(dǎo)到一個(gè)或多個(gè)加工目的地。
盡管通過雌實(shí)施例闡述了本發(fā)明，m本領(lǐng)域駄人員來說應(yīng)該理解， 在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，各種改變和同等物可以用于,其中的元件。 另外，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)范圍的情況下，在本發(fā)明的啟示下，可以作出許多 改變以適應(yīng)特定情況。因此，本發(fā)明不能被限定為意圖執(zhí)行本發(fā)明的作為最優(yōu) 模式公開的特定實(shí)施例，本發(fā)明包括所，入所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有實(shí) 施例。
權(quán)利要求
1、一種執(zhí)行循環(huán)工藝操作的旋轉(zhuǎn)閥，包括進(jìn)料定子，所述進(jìn)料定子包括進(jìn)料定子配合面、進(jìn)料定子背面和連接在進(jìn)料定子配合面和進(jìn)料定子背面之間的多個(gè)開口；鄰近所述進(jìn)料定子的進(jìn)料轉(zhuǎn)子，所述進(jìn)料轉(zhuǎn)子包括進(jìn)料轉(zhuǎn)子配合面、進(jìn)料轉(zhuǎn)子背面和布置在進(jìn)料轉(zhuǎn)子配合面上用來引導(dǎo)流體在進(jìn)料定子的多個(gè)定子開口之間流動(dòng)的多個(gè)開口，所述進(jìn)料轉(zhuǎn)子能夠繞垂直于進(jìn)料轉(zhuǎn)子表面的軸旋轉(zhuǎn)；與進(jìn)料轉(zhuǎn)子接合的產(chǎn)品轉(zhuǎn)子，所述產(chǎn)品轉(zhuǎn)子包括產(chǎn)品轉(zhuǎn)子配合面、產(chǎn)品轉(zhuǎn)子背面、產(chǎn)品出口以及布置在配合面上用來引導(dǎo)流體在產(chǎn)品定子的多個(gè)開口之間流動(dòng)的多個(gè)開口，產(chǎn)品轉(zhuǎn)子能夠繞垂直于產(chǎn)品轉(zhuǎn)子表面的軸旋轉(zhuǎn)；鄰近產(chǎn)品轉(zhuǎn)子的產(chǎn)品定子，所述產(chǎn)品定子包括產(chǎn)品定子配合面、產(chǎn)品定子背面、連接在產(chǎn)品定子配合面和產(chǎn)品定子背面之間的多個(gè)開口；和布置在進(jìn)料轉(zhuǎn)子和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子之間的至少一個(gè)壓縮彈簧，所述壓縮彈簧被構(gòu)造用以施加力心在進(jìn)料轉(zhuǎn)子背面和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子背面上的彈簧力，該彈簧力用于在閥運(yùn)行時(shí)使轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)料轉(zhuǎn)子和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子所需的扭矩最小化。
2、 如權(quán)利要求1 g的旋轉(zhuǎn)閥，其中0Ma料轉(zhuǎn)子和0f^產(chǎn)品轉(zhuǎn)子被構(gòu)造用以繞旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)。
3、 如權(quán)利要求1 TO的鵬閥，其中彈簧力辦iMi于離旋糊的距離大于 零的預(yù)頓離腿。
4、 如權(quán)利要求1節(jié)悉的旋轉(zhuǎn)閥，進(jìn)一步包括布置在進(jìn)料轉(zhuǎn)子背面上的至少一個(gè)彈簧定位部件，其與布置在產(chǎn)品轉(zhuǎn)子背面上的至少一個(gè)彈簧定位部件相對(duì)，0M彈簧定位部件被構(gòu)造用以在固定位置固定和定^a料轉(zhuǎn)子和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子之間 的至少一個(gè)壓縮彈費(fèi)。
5、 如權(quán)利要求1折悉的旋轉(zhuǎn)閥，其中在進(jìn)料轉(zhuǎn)子背面上兩個(gè)或更多彈簧定 位部件相對(duì)于穿過旋,的平面對(duì)稱定位，這與類似形，產(chǎn)品轉(zhuǎn)子背面上的 兩個(gè)#多彈簧定位部件相對(duì)，用以在固定位置固定和定位 料轉(zhuǎn)子和產(chǎn)品 轉(zhuǎn)子之間的兩個(gè)^S多壓縮彈簧。
6、 一種執(zhí)擺環(huán)工藝操作的旋轉(zhuǎn)閥，包括 具有多個(gè)開口的定子殼體；包括多個(gè)開口和背面的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子會(huì)辦相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心軸與定子殼,,面可麟地,；至少一個(gè)ra彈簧，其彈^^力心，在轉(zhuǎn)子背面和推力m^i之間； 布置在推力滑塊和定子殼體之間的止推軸承；0MM少一個(gè)ra彈簧被構(gòu)娜以施加力心在轉(zhuǎn)子背面上的彈簧力，對(duì)于給定的彈簧力來說使驗(yàn)閥運(yùn)行時(shí)糊轉(zhuǎn)子所需的鄉(xiāng)最小化。
7、 如權(quán)利要求6臓的旋轉(zhuǎn)閥，其中彈簧力力A啦于離旋,的距離大于 零的預(yù)^E離位置。
8、 如權(quán)利要求6臓的旋轉(zhuǎn)閥，進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)子背面上的至少一個(gè)彈簧定 位部件。
9、 如權(quán)利要求6臓的旋轉(zhuǎn)閥，其中至少一個(gè)彈簧定位部件的鏡像對(duì)相對(duì) 于穿過旋,的平面 位于轉(zhuǎn)子背面上。
10、 一種鄉(xiāng)吸附系統(tǒng)，包括 多^NW床；和具有一個(gè)或多條子的麟閥，織轉(zhuǎn)閥連接到多個(gè)吸附床上并且被構(gòu)造 用以在，吸附工藝中把流體弓I導(dǎo)至多個(gè)吸附床； 其中^^閥包括一個(gè)或多，^A旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子;和至少一^"被構(gòu)造用以對(duì)一個(gè)或多 偉子施加彈簧力的臓彈簧，該彈簧力的力心使得糊一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子 的彈簧力所需的,量最小化。
11、 如權(quán)利要求10臓的艦吸附系統(tǒng)，^^轉(zhuǎn)閥進(jìn)一步包括 進(jìn)料定子，包括進(jìn)料定子配合面； 進(jìn)料定子背面；和多4Si接,料定子配合面和進(jìn)料定子背面之間的進(jìn)料定子開口 ； 一個(gè)或多怖子，包括與產(chǎn)品轉(zhuǎn)子接合的進(jìn)料轉(zhuǎn)子；其中0Mit料轉(zhuǎn)，^^^轉(zhuǎn)子配合面、^^轉(zhuǎn)子背面和被布置 料轉(zhuǎn)子配合面上用以引導(dǎo)流,多，料定子開口之間流動(dòng)的多 料轉(zhuǎn)子開口，進(jìn)料轉(zhuǎn)子被構(gòu)造用以^直^^料轉(zhuǎn)子表面的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；并且其中產(chǎn)品轉(zhuǎn)T^括產(chǎn)品轉(zhuǎn)子配合面、產(chǎn)品轉(zhuǎn)子背面、產(chǎn)品出口和被布 置在配合面上用以弓l導(dǎo)流條多個(gè)產(chǎn)品定子開口之間流動(dòng)的多個(gè)產(chǎn)品 轉(zhuǎn)子開口，產(chǎn)品轉(zhuǎn)子被構(gòu)造用以,直于產(chǎn)品轉(zhuǎn)子表面的旋,旋轉(zhuǎn); 產(chǎn)品定，括產(chǎn)品定子配合面、產(chǎn)品定子背面和多^Hi接在產(chǎn)品定子配合面和產(chǎn)品定子背面之間的開口，產(chǎn)品定子背面與產(chǎn)品轉(zhuǎn)子可旋^,;并且 其中至少一個(gè)目彈費(fèi)被布置在進(jìn)料轉(zhuǎn)子和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子之間。
12、 如權(quán)利要求10臓的變壓吸附系統(tǒng)，其中0f^轉(zhuǎn)閥包括 具有多個(gè)開口的定子殼體；包括多個(gè)開口和背面的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心軸在,面與定子殼 體可旋 ;與定子殼#@觸的止 ^承； 與止推軸承,的推力滑塊；和至少一個(gè)ra彈簧，皿體在轉(zhuǎn)子背面和推力滑塊之間。
13、 如權(quán)利要求10臓的頓吸附系統(tǒng)，其中彈簧力力心位于離鵬軸的距離大于零的預(yù)頓離緣
14、 如權(quán)利要求11臓的變壓吸附系統(tǒng)，進(jìn)一步包括布置ffit料轉(zhuǎn)子背面 上的至少一個(gè)彈簧定位部件，^在產(chǎn)品轉(zhuǎn)子背面上布置的至少一個(gè)彈簧定位 部件相對(duì)，這^#簧定位部件被構(gòu)翻以在固定隨固定進(jìn)料轉(zhuǎn)子和產(chǎn)品轉(zhuǎn)子 之間的 彈簧。
15、 如權(quán)利要求12臓的頓吸附系統(tǒng)，進(jìn)一步包括布置在轉(zhuǎn)子背面上的 多個(gè)彈簧定位部件，其與布置在推力m^上的多個(gè)彈簧定位部件對(duì)齊，被構(gòu)造 用以固定轉(zhuǎn)子和推力m^之間的JBg彈簧。
全文摘要
公開了一種旋轉(zhuǎn)閥，所述旋轉(zhuǎn)閥具有轉(zhuǎn)子和定子，所述旋轉(zhuǎn)閥利用至少一個(gè)壓縮彈簧在轉(zhuǎn)子和定子之間提供接觸。彈簧被構(gòu)造用以對(duì)抗使轉(zhuǎn)子和定子分開的壓力，并減小閥內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子所需要的扭矩大小，同時(shí)防止轉(zhuǎn)子和定子之間產(chǎn)生泄漏。所述彈簧可通過彈簧定位部件布置在閥內(nèi)。
文檔編號(hào)F16K11/06GK101446361SQ200810184268
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者G·P·瓦格納 申請(qǐng)人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司