CN106763910B - 一种旋转装置及气体分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种旋转装置及气体分离装置，涉及机械设备领域。该旋转装置包括转动部件和非转动部件，非转动部件套设于转动部件上，非转动部件上设置有多个与外部管路连通的第一流道，转动部件内部设置有与多个第一流道配合的多个第二流道，多个第一流道与多个第二流道之间形成连通管网，转动部件具有多个转动状态，转动部件由一种转动状态移动至另一种转动状态时，多个第一流道与多个第二流道由一种连通状态转换成另一种连通状态。其能够实现用单个旋转装置代替多管路工艺过程中错综复杂的控制阀，降低了设备的加工成本。该气体分离装置，包括上述旋转装置，减少了该分离装置中多管路设备的制造成本和占用空间。

Description

一种旋转装置及气体分离装置

技术领域

本发明涉及机械设备领域，具体而言，涉及一种旋转装置及气体分离装置。

背景技术

目前，许多化工生产过程中涉及多管路控制，如在气体变压吸附或气体变温吸附中就涉及有多管路和多控制阀。复杂的控制管路和控制阀门不便于实现自动化控制，且增加了设备的加工耗材，提高了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转装置，旨在改善多管路工艺过程中控制管路和控制阀错综复杂，设备加工成本高的问题。

本发明的另一目的在于提供一种气体分离装置，其包括上述旋转装置，减少了该分离装置中多管路设备的制造成本和占用空间。

本发明是这样实现的：

一种旋转装置，包括转动部件和非转动部件，非转动部件套设于转动部件上，非转动部件上设置有多个与外部管路连通的第一流道，转动部件内部设置有与多个第一流道配合的多个第二流道，多个第一流道与多个第二流道之间形成连通管网，转动部件具有多个转动状态，转动部件由一种转动状态移动至另一种转动状态时，多个第一流道与多个第二流道由一种连通状态转换成另一种连通状态。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述非转动部件的内壁上设置有多个第一连通口，每个第一流道均与至少一个属于第一连通口连通，转动部件的外壁上设置有与多个第一连通口配合的多个第二连通口，每个第二流道均与至少一个属于第二连通口连通，且第一连通口处和第二连通口处至少有一处设置有密封机构。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述第一流道与外部管路的连通口设置于非转动部件的侧壁上。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述非转动部件上设置有多个第一流道层，每个第一流道层上均具有至少一个第一流道，转动部件上设置有依次分布的多个第二流道层，每个第二流道层上均设置有多个流道分区，每个流道分区上均具有至少一个第二流道，转动部件内部还设置有第三流道，第三流道用于连通两个或多个第二流道层上的第二流道，转动部件的一个转动周期具有多个转动状态，转动部件由一种转动状态移动至另一种转动状态时，多个第一流道均从与一个流道分区的连通转换为与另一个流道分区的连通。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，多个第二流道层在转动部件上自上而下依次设置，多个第一流道层对应第二流道层在非转动部件上自上而下依次设置。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，在相邻的两个第一流道层和相邻的两个第二流道层之间均设置有密封机构。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述密封机构为软密封件或金属密封件。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述旋转装置还包括用于驱动转动部件转动的转动驱动装置，转动驱动装置与转动部件相连。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述旋转装置还包括用于控制转动驱动装置的控制***，控制***与转动驱动装置通信连接。

一种气体分离装置，包括多个塔式设备和上述旋转装置，多个塔式设备均通过外部管路与旋转装置的非转动部件连通。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的旋转装置，通过设置在非转动部件上的第一流道与设置在转动部件内部的多个第二流道的配合，形成连通管网，并通过转动部件的转动实现连通管网的切换，实现多管路的连通和控制。将该旋转装置替代错综复杂的多管路控制阀***，显著降低了设备的生产耗材，减少了设备的生产成本。本发明提供的气体分离装置，包括上述旋转装置，在多管路控制的气体分离装置中，用该旋转装置代替错综复杂的控制阀，在实现自动化控制的同时，降低了多管路设备的制造成本和占用空间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的旋转装置的结构示意图；

图2是图1中第二流道层的步序示意图；

图3是图1中转动部件内部管路结构示意图；

图4是图1中第二流道层的结构示意图；

图5是本发明实施方式提供的气体分离装置的部分结构示意图。

图标：100-旋转装置；110-非转动部件；112-第一流道层；114-第一流道；116-第一连通口；120-转动部件；122-第二流道层；123-第二流道；124-第三流道；125-第二流道口；128-流道分区；129-第二连通口；130-转动驱动装置；132-转轴；134-减速机构；140-密封机构；150-连接法兰；200-气体分离装置。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1，本实施例提供一种旋转装置100，其包括转动部件120和非转动部件110，非转动部件110套设于转动部件120上，非转动部件110上设置有多个与外部管路连通的第一流道114，转动部件120内部设置有与多个与第一流道114配合的多个第二流道123，多个第一流道114与多个第二流道123之间形成连通管网。

进一步地，转动部件120具有多个转动状态，转动部件120由一种转动状态移动至另一种转动状态时，多个第一流道114与多个第二流道123由一种连通状态转换成另一种连通状态。具体地，外部管路与具体设备进出口相连，第一流道114通过外部管路与具体的生产设备相连通，第二流道123设置在转动部件120内交错设置，通过与一个或多个第一流道114相连，从而实现与具体的生产设备的连通。因此，多个第一流道114与多个第二流道123之间形成的连通管网实现一个生产设备与其他一个或多个生产设备的连通，根据具体的工艺，设置转动部件120的多个转动状态，一种转动状态对应一种连通管网，多个转动状态周期式的运转，实现一个生产设备其他生产设备周期性的连通，完成整个生产工艺的操作。

需要说明的是，旋转装置100替代传统多管路工艺过程中错综复杂的控制阀，实现了一个旋转装置100对多个管路进行切换控制的目的，相比于传统控制阀，显著减少了生产设备的耗材，降低了生产成本。

进一步地，非转动部件110的内壁上设置有多个第一连通口116，每个第一流道114均与至少一个属于第一连通口116连通，转动部件120的外壁上设置有与多个第一连通口116配合的多个第二连通口129，每个第二流道123均与至少一个属于第二连通口129连通，通过多个第一连通口116和多个第二连通口129的配合连通和切换，来实现多个管路之间的同时切换，使得可以对复杂的工艺过程中的管路进行控制。

进一步地，第一连通口116处和第二连通口129处至少有一处设置有密封机构140。具体地，请参照图2，在第一流道114与第二流道123连通口上以及连通口的两侧均设置有密封机构140。上述密封结构的设置提高了管路的密封效果，使不同第一流道114和第二流道123之间互不影响，防止管道间串气的产生，有利于工艺过程的顺利进行。需要说明的是，在其他实施方式中，可以只在第一连通口116或第二连通口129处设置密封机构140，以达到对第一流道114与第二流道123的密封效果。

具体地，密封机构140为软密封件或金属密封件。软密封件的材质选用橡胶、聚四氟乙烯等，具有较好的密封性能和实用寿命。金属密封件采用金属密封圈等，具有很好地耐高温、耐腐蚀和承压能力。

优选地，第一流道114与外部管路的连通口设置于非转动部件110的侧壁上。将连通口设置在非转动部件110的侧壁上，便于实现外部管路与第一流道114的连通，且便于维修和管理。另外，在其他实施方式中，第一流道114与外部管路的连通口也可以设置在非转动部件110的顶部和底部。

优选地，请结合图1-图3，非转动部件110上设置有多个第一流道层112，每个第一流道层112上均具有至少一个第一流道114，转动部件120上设置有依次分布的多个第二流道层122，每个第二流道层122上均设置有多个流道分区128，每个流道分区128上均具有至少一个第二流道123，转动部件120内部还设置有第三流道124，第三流道124用于连通两个或多个第二流道层122上的第二流道123。

具体地，第三流道124通过将两个或多个第二流道123的第二流道口125连通，从而实现两个或多个第二流道层122上的第二流道123的连通。将第二流道123设置在依次分布的第二流道层122上，并通过第三流道124连通两个或多个第二流道层122上的第二流道123，便于实现复杂管路的连通和控制，并且提高了不同第二流道层122之间的密封性，有利于优化工艺过程。此外，在旋转装置100的制造过程中易于按照排布规律进行设计，尤其对于复杂的管路控制，降低了设计的难度。

需要说明的是，转动部件120的一个转动周期具有多个转动状态，转动部件120由一种转动状态移动至另一种转动状态时，多个第一流道114均从与一个流道分区128的连通转换为与另一个流道分区128的连通。具体地，多个第一流道114通过与第二流道123的连通，实现与流道分区128的连通，将转动部件120上的一个第二流道层122分为多个流道分区128便于实现生产设备的周期性控制。如图2中将一个第二流道层122平均分为16个流道分区128，转动部件120每次旋转特定角度实现不同流道分区128按照次序依次切换，由于每个流道分区128设置的第二流道123与不同的第三流道124连通，因此不同的流道分区128可以实现不同的连通管网，具体的连通关系需要根据具体的工艺过程进行设计。

进一步地，多个第二流道层122在转动部件120上自上而下依次设置，多个第一流道层112对应第二流道层122在非转动部件110上自上而下依次设置。第二流道层122自上而下的设置使第二流道123呈规律的自上而下的分布，同样有利于实现复杂的多管路的控制，降低旋转装置100的加工难度，且便于在设备运行过程中及时发现问题和解决问题。

需要说明的是，在其他实施方式中多个第一流道层112也可以不对应第二流道层122进行设置，具体地，第一流道层112可根据与外部管路的实际连接关系进行设置，可以一个第一流道层112对应多个第二流道层122进行设置，这样设置方便与外部设备进行连接。

进一步地，在相邻的两个第一流道层112和相邻的两个第二流道层122之间均设置有密封件。具体地，该密封件与密封机构140相同，均为软密封件或金属密封件。

进一步地，请结合图4，在每个第一流道层112与对应的第二流道层122之间均设置有用于连接第一流道114和第二流道123的连接法兰150。连接法兰150实现第一流道114和第二流道123两个管路的紧固连接，具体的结构和功能与现有的用于连接的法兰相同。

进一步地，请再次参照图1，旋转装置100还包括用于驱动转动部件120转动的转动驱动装置130，转动驱动装置130与转动部件120相连。转动驱动装置130实现了转动部件120的机械控制，具体可以采用伺服电机等设备控制转动部件120的转动。优选地，转动部件120为圆柱形，转动驱动装置130的转轴132穿过转动部件120的中心轴线，便于实现稳固的转动控制。另外，在转动驱动装置130上还设置有减速机构134，以实现低速大扭矩的精准控制，由于旋转装置100在实际的应用过程中，没旋转一步需经历特定的时间进行下一步的转动，实现流道分区128的切换。具体地，减速机构134与现有的伺服电机的减速电机结构和功能相同。

进一步地，旋转装置100还包括用于控制转动驱动装置130的控制***(图未示)，控制***与转动驱动装置130通信连接。控制***的设置便于实现旋转装置100的自动化操作，控制转动部件120转动360度为一个周期，然后自动进入下一个循环周期。具体地，转动部件120在一个周期中需要转动多步以及两次旋转之间间隔的时间，均需要根据管路的设计和具体工艺的需要来具体设定。需要说明的是，控制***与现有的由程序控制的计算机控制设备相似。

需要说明的是，旋转装置100的材质选用碳钢、不锈钢及其他特种钢材。使旋转装置100作为多管路的控制阀门时能够达到抗压和耐高温的要求。具体地，旋转装置100可以承受的压力范围为0.1-20MPa，可以承受的温度范围是-80-500℃。

请参照图5，本实施例还提供了一种气体分离装置200，包括多个塔式设备(图未示)和旋转装置100，多个塔式设备均通过外部管路与旋转装置100的非转动部件110连通。

具体地，多个塔式设备的出口和进口均通过外部管路与旋转装置100的非转动部件110连通。另外，可根据工艺需要设置其他管道，如均压管道等，这些管路也同样与旋转装置100的非转动部件110连通。

具体地，以变压吸附过程为例，具体说明气体分离装置200的工作原理，也具体阐述旋转装置100在实际应用过程中的工作过程。非转动部件110上的第一流道114通过外部管路分别与不同吸附塔的出口和入口连通，另外均压管道、产品气管道和原料气管道也与第一流道114连通。以1#吸附塔为例，当处于吸附阶段时，与1#吸附塔的入口连通的第一流道114与一个流道分区128连通，此时该流道分区128上的第二流道123与原料气通过第三流道124连通，使1#吸附塔进行吸附过程，吸附过程结束，转动部件120转动特定角度，进入下一个工序；当1#吸附塔处于均压降压过程时，与1#吸附塔的出口连通的第一流道114与另一个流道分区128连通，此时该流道分区128上的第二流道123与其他吸附塔的出口通过第三流道124连通，使1#吸附塔进行均压降压过程。对于吸附过程的其他工序在此不做过多赘述，均是上一工序完成后控制转动部件120转动特定角度，进入下一个工序，通过位于该流道分区128上的第二流道123和第三流道124实现设备间的连通，从而进行每一步的工艺过程。

需要说明的是，气体分离装置200也可以为变温吸附等其他气体分离过程。在实际的旋转装置100的设计过程中，需根据具体的工艺过程，设计转动部件120一个周期的步数，可以为1-100步的工艺过程。另外，对于转动部件120的分层数量、气体流道的大小均需要根据具体的工艺过程进行设计。

综上所述，本发明提供了一种旋转装置，其通过多个第一流道与多个第二流道之间形成的连通管网实现一个生产设备与其他一个或多个生产设备的连通，实现了一个旋转装置实现多管路控制的目的，显著减少了生产设备的耗材，降低了生产成本；将转动部件设置为依次设置的第二流道层，并将每个第二流道层分为多个流道分区便于实现生产设备的周期性控制，同样有利于实现复杂的多管路的控制，降低旋转装置的加工难度，且便于在设备运行过程中及时发现问题和解决问题。本发明还提供了一种气体分离装置，其包括上述旋转装置，通过旋转装置上的多个第一流道与多个第二流道之间形成的连通管网，从而实现气体分离装置中一个生产设备与其他生产设备的连通。在多管路控制的气体分离装置中，用旋转装置代替错综复杂的控制阀，在实现自动化控制的同时，降低了多管路设备的制造成本和占用空间。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种旋转装置，其特征在于，包括转动部件和非转动部件，所述非转动部件套设于所述转动部件上，所述非转动部件上设置有多个与外部管路连通的第一流道，所述转动部件内部设置有与多个所述第一流道配合的多个第二流道，多个所述第一流道与多个所述第二流道之间形成连通管网，所述转动部件具有多个转动状态，所述转动部件由一种转动状态移动至另一种转动状态时，多个所述第一流道与多个所述第二流道由一种连通状态转换成另一种连通状态；

所述非转动部件的内壁上设置有多个第一连通口，每个所述第一流道均与至少一个所述第一连通口连通，所述转动部件的外壁上设置有与多个所述第一连通口配合的多个第二连通口，每个所述第二流道均与至少一个所述第二连通口连通，且所述第一连通口处和所述第二连通口处至少有一处设置有密封机构；

所述非转动部件上设置有多个第一流道层，每个所述第一流道层上均具有至少一个所述第一流道，所述转动部件上设置有依次分布的多个第二流道层，每个所述第二流道层上均设置有多个流道分区，每个所述流道分区上均具有至少一个所述第二流道，所述转动部件内部还设置有第三流道，所述第三流道用于连通两个或多个所述第二流道层上的所述第二流道，所述转动部件的一个转动周期具有多个转动状态，所述转动部件由一种转动状态移动至另一种转动状态时，多个所述第一流道均从与一个所述流道分区的连通转换为与另一个所述流道分区的连通。

2.根据权利要求1所述的旋转装置，其特征在于，所述第一流道与所述外部管路的连通口设置于所述非转动部件的侧壁上。

3.根据权利要求1所述的旋转装置，其特征在于，多个所述第二流道层在所述转动部件上自上而下依次设置，多个所述第一流道层对应所述第二流道层在所述非转动部件上自上而下依次设置。

4.根据权利要求3所述的旋转装置，其特征在于，在相邻的两个所述第一流道层和相邻的两个所述第二流道层之间均设置有密封机构。

5.根据权利要求1中所述的旋转装置，其特征在于，所述密封机构为软密封件或金属密封件。

6.根据权利要求4所述的旋转装置，其特征在于，所述旋转装置还包括用于驱动所述转动部件转动的转动驱动装置，所述转动驱动装置与所述转动部件相连。

7.根据权利要求6所述的旋转装置，其特征在于，所述旋转装置还包括用于控制所述转动驱动装置的控制***，所述控制***与所述转动驱动装置通信连接。

8.一种气体分离装置，其特征在于，包括多个塔式设备和权利要求1-7中任一项所述的旋转装置，多个所述塔式设备均通过所述外部管路与所述旋转装置的所述非转动部件连通。