一種旋轉(zhuǎn)熱交換器制造技術(shù)

一種蒸餾液體比如水的蒸發(fā)器和冷凝器單元（１０６），包括旋轉(zhuǎn)熱交換器板（２１０），其具有多個折疊或打褶（４０４，４０６）。折疊板的相鄰板（４０８）的相對板面之間形成空間，這些空間交替構(gòu)成蒸發(fā)腔（５０４）和冷凝腔（５０６）。蒸發(fā)腔在外直徑折疊處相連的相鄰板之間形成。而冷凝腔在內(nèi)直徑折疊處相連的相鄰板之間形成。因此蒸發(fā)腔在其外直徑端部（５０４ａ）封閉，內(nèi)直徑端部（５０４ｂ）打開。而冷凝腔在其內(nèi)直徑端部（５０６ｂ）封閉，外直徑端部（５０６ａ）打開。（*該技術(shù)在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種蒸餾系統(tǒng)，具體地，涉及一種用于蒸發(fā)壓縮蒸餾器的改進的高效旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器和冷凝器。
技術(shù)介紹
蒸餾是一種都知道的從不安全的水源(如海水或污染的地表水)生產(chǎn)飲用水的方法。通過蒸餾，水加熱到沸騰，收集產(chǎn)生的蒸汽(水蒸汽)進行冷凝，得到冷凝水。水源中的許多污染物在水轉(zhuǎn)變成氣相時留了下來。傳統(tǒng)的小型蒸餾器一般結(jié)合電加熱器件來使容器中的水沸騰。安裝在容器上方的冷凝蛇形管收集蒸汽進行冷凝。冷凝的水然后輸送到收集器或收集單元。這些蒸發(fā)器型的蒸餾器要求相當多的電能來生產(chǎn)較少的蒸餾水，并具有相當?shù)偷男剩⒅挥糜谏a(chǎn)少量的蒸餾水。生產(chǎn)過程非常慢，需要化幾個小時來生產(chǎn)數(shù)加侖的蒸餾水。因此，蒸發(fā)器型的蒸餾器未得到廣泛的接受或使用。除了蒸發(fā)器型的蒸餾器外，已提出薄膜蒸餾器。例如，Petrek等人的美國專利No.4,402,793，名稱為Multiple Effect Thin Film Distillation System and Process，其涉及到一種太陽能薄膜蒸餾器。在專利4,402,793的蒸餾器中，多個平行的間隔開的板設(shè)置成面對太陽。進行蒸餾的水供應(yīng)到板的頂部，受引導向下流到各個板的背面。輻射到第一板前面的陽光加熱板，使一部分水流到相對側(cè)面進行蒸發(fā)。蒸汽沿下一個相鄰板的前面冷凝，將熱量傳遞到在相反側(cè)面流動的水等。沿板的前面產(chǎn)生的冷凝液單獨收集到板的底部。還知道一種蒸汽壓縮蒸餾器，比傳統(tǒng)的蒸餾器更有效率。蒸汽壓縮蒸餾器的基本原理是，通過提高蒸汽(即水蒸氣)的壓力，其飽和溫度也提高。在蒸汽壓縮蒸餾器中，蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽流動、壓縮(提高其飽和溫度)和提供到冷凝器，在此進行冷凝，產(chǎn)生冷凝液。此外，當蒸汽(具有提高的飽和溫度)冷凝時放出的汽化熱用于加熱(并使其蒸發(fā))進行蒸餾的液體。使用強大的離心壓縮機的大規(guī)模蒸汽壓縮蒸餾器每小時可產(chǎn)生數(shù)百加侖的蒸餾水。為了提高效率，用于蒸汽壓縮蒸餾器的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器也已經(jīng)設(shè)計出。例如，Porter等人的名為蒸發(fā)器(Evaportator)的美國專利No.4,731,159，涉及到一種旋轉(zhuǎn)型蒸發(fā)器，具有多個設(shè)置在殼體中的水平層疊環(huán)形板，固定成可繞中心軸轉(zhuǎn)動。交替的成對板的端部密封，形成密封空間。各密封的空間包括兩個互相面對的內(nèi)板表面和兩個與各內(nèi)表面相對的外表面。密封的空間此外還通過一組設(shè)置在相鄰的外板表面之間的孔和墊圈互相連接。進行蒸餾的液體引入旋轉(zhuǎn)的環(huán)形板疊層，通過入口端口進入各個密封空間。當液體進入空間時，沿空間的相對的內(nèi)表面流動。進行冷凝的蒸汽進入殼體，圍繞板的外表面自由流動。蒸汽不能進入密封的空間。由于密封空間中的液體的溫度比蒸汽低，蒸汽沿板的外表面冷凝。冷凝液從旋轉(zhuǎn)板甩出，收集到殼體的內(nèi)側(cè)，并從位于殼體底部的出口端口排出。蒸汽的冷凝還將熱量通過板傳遞到液體，使密封空間中的一部分液體蒸發(fā)。蒸汽通過液體入口端口離開密封空間和從殼體的頂部排出。留在空間中未蒸發(fā)的液體沿密封空間通過相應(yīng)的孔/墊圈向上流動，也從蒸發(fā)器的頂部排出。盡管具有某些優(yōu)點，專利No.4,731,159的設(shè)計存在冷凝物被蒸發(fā)液體污染的很大危險，因此不適合于生產(chǎn)飲用的蒸餾水。換句話，對于專利No.4,731,159的蒸發(fā)器，不安全的水經(jīng)過蒸餾后可能與污染物或餾出物混合。例如，密封空間的泄漏可使液體從密封空間進入殼體，與收集的餾出物混合。發(fā)生這種情況的可能性很大，因為某些水源存在腐蝕性，以及提供專利No.4,731,159的蒸發(fā)器的各個密封空間之間的流體連通要求設(shè)置大量的孔和墊圈。旋轉(zhuǎn)板蒸發(fā)器，如專利No.4,731,159公開的蒸發(fā)器，其制造費用比較高，很大部分是因為材料不能充分使用。具體地，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，如專利No.4,731,159的蒸發(fā)器，的環(huán)形板一般從矩形的片狀銅料沖壓而成。這常常會產(chǎn)生大量廢銅料(如矩形片的剩余部分)。雖然這些廢銅料可作為廢物出售，但銅廢料的價格要比銅原始價格低很多。因此，這些費用一定會反映到蒸餾器的最終產(chǎn)品價格。
技術(shù)實現(xiàn)思路
簡單地，本專利技術(shù)涉及一種蒸發(fā)器和冷凝器單元，可用于蒸餾液體比如水。所述蒸發(fā)器和冷凝器單元包括具有多個折疊或打摺的旋轉(zhuǎn)熱交換器板。具體地，對原始形式最好是矩形的板進行前后折疊，類似手風琴，并將兩端連接起來，提供具有中間開口空間的一般為圓形或環(huán)型的形式。折疊板的相鄰板在其相對表面之間形成空間，這些空間設(shè)置成交替的蒸發(fā)和冷凝腔。蒸發(fā)腔在外直徑折疊處相連的相鄰板之間形成。而冷凝腔在內(nèi)直徑折疊處相連的相鄰板之間形成。因此蒸發(fā)腔封閉其外直徑端部，內(nèi)直徑端部打開。而冷凝腔在其內(nèi)直徑端部封閉，外直徑端部打開。在圖示的實施例中，儲水件圍繞并稍間隔開蒸發(fā)腔的密封外直徑端部。所述折疊的熱交換器板固定在上和下端板之間，將所述蒸發(fā)腔與所述冷凝腔互相密封和密封在外壁內(nèi)。熱交換器板，上和下端板，以及外壁可轉(zhuǎn)動地固定到殼體內(nèi)，殼體具有容納待蒸餾液體的儲槽。下端板設(shè)置成可使蒸發(fā)腔與儲槽流體連通。圍繞折疊的熱交換器板的外直徑邊延伸的密封環(huán)將冷凝腔與儲槽密封開。作為外壁一部分的旋轉(zhuǎn)件形成至少部分延伸到儲槽中的液體提取通道。第一靜止杓管從折疊板的中間開口空間延伸到液體提取通道。上端板包括至少一個冷凝端口或通道，其與冷凝腔流體連通。第二靜止杓管延伸到位于相對折疊的熱交換器板的上端板附近的冷凝液收集空間。壓縮機的入口連接到殼體的與蒸發(fā)腔流體連通的部分，壓縮機的出口連接到殼體的與冷凝腔流體連通的部分。操作中，折疊的熱交換器板繞軸線轉(zhuǎn)動，使旋轉(zhuǎn)件形成旋轉(zhuǎn)的液體環(huán)形池，將液體送入第一靜止杓管，并送到蒸發(fā)腔的打開的內(nèi)直徑端。由于熱交換器板的旋轉(zhuǎn)，液體加速并受到向外力。液體沿著蒸發(fā)腔的相鄰板的相對表面流動，至少一部分液體蒸發(fā)。蒸汽流過蒸發(fā)腔的打開的內(nèi)直徑端，進入中間開口空間。從中間空間蒸汽流入壓縮機入口。其余未蒸發(fā)的液體收集到蒸發(fā)腔密封的外邊流回到儲槽中。受到壓縮的蒸汽通過壓縮機出口輸送到冷凝腔，在冷凝腔沿各個板面的相對表面進行冷凝。旋轉(zhuǎn)板產(chǎn)生的離心力使冷凝液流到冷凝腔的外直徑端部。至少一些冷凝液進入圍繞蒸發(fā)腔的密封外直徑邊并間隔開的儲水件。很快冷凝液溢出儲水件，溢出的冷凝液收集到外壁的內(nèi)表面。冷凝液沿外壁相對儲槽向上流動，通過一個或多個冷凝端口進入冷凝液收集空間。從冷凝液收集空間，冷凝液通過第二靜止杓管排出。附圖說明下面參考附圖對本專利技術(shù)進行介紹，附圖中圖1是根據(jù)本專利技術(shù)的蒸汽壓縮蒸餾系統(tǒng)的高度示意圖；圖2是圖1的蒸發(fā)和冷凝單元的截面圖；圖3是圖2的蒸發(fā)和冷凝單元的部分分解圖；圖4是根據(jù)本專利技術(shù)的熱交換器板的透視圖；圖5A是圖2的蒸發(fā)和冷凝單元的沿剖面5-5的部分頂視圖；圖5B更詳細地顯示了圖5A的蒸發(fā)和冷凝單元外端部的一部分； 圖6A是蒸發(fā)和冷凝單元的外端部的部分透視圖；圖6B是蒸發(fā)和冷凝單元的外端部的部分頂視圖；圖7是蒸發(fā)和冷凝單元的部分頂視圖，更詳細地顯示了流體端口。具體實施例方式圖1是根據(jù)本專利技術(shù)的蒸汽壓縮蒸餾系統(tǒng)100的高度示意圖。一般地，系統(tǒng)100包括熱交換器，比如逆流熱交換器102，用于加熱待蒸餾的液體，如不能飲用的水，熱交換器102通過第一管路104接受待蒸餾的水。加熱的水從逆流熱交換器102通過輸入管108傳遞到蒸發(fā)器和冷凝器單元106。馬達110連接到蒸發(fā)器和冷凝器單元106，用于提供旋轉(zhuǎn)動本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種用于蒸餾液體的蒸發(fā)器和冷凝器單元，所述蒸發(fā)器和冷凝器單元包括：具有入口和出口的殼體，和熱交換器板，設(shè)置在所述殼體中，其結(jié)構(gòu)可繞軸線轉(zhuǎn)動，所述熱交換器板具有多個折疊和兩個相對的邊，所述邊連接到一起使所述折疊板具有圓形狀，折 疊形成多個間隔開的具有對應(yīng)表面的板，在相對的板表面之間形成交替的蒸發(fā)和冷凝腔，其中，所述蒸發(fā)腔和冷凝腔包括相對旋轉(zhuǎn)軸線的內(nèi)和外邊；所述蒸發(fā)腔通過所述熱交換器板進行的相應(yīng)折疊，在外邊處封閉，在內(nèi)邊處打開，并與所述出口流體連通， 以便提供蒸汽；所述冷凝腔通過所述熱交換器板進行的相應(yīng)折疊，在外邊處打開，在內(nèi)邊處封閉，并與所述入口流體連通，以便接納蒸汽；和所述蒸發(fā)腔和冷凝腔互相密封。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：WH澤布爾，
申請(專利權(quán))人：贊阿夸科，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]