一种旋转热交换器制造技术

一种蒸馏液体比如水的蒸发器和冷凝器单元（１０６），包括旋转热交换器板（２１０），其具有多个折叠或打褶（４０４，４０６）。折叠板的相邻板（４０８）的相对板面之间形成空间，这些空间交替构成蒸发腔（５０４）和冷凝腔（５０６）。蒸发腔在外直径折叠处相连的相邻板之间形成。而冷凝腔在内直径折叠处相连的相邻板之间形成。因此蒸发腔在其外直径端部（５０４ａ）封闭，内直径端部（５０４ｂ）打开。而冷凝腔在其内直径端部（５０６ｂ）封闭，外直径端部（５０６ａ）打开。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种蒸馏系统，具体地，涉及一种用于蒸发压缩蒸馏器的改进的高效旋转蒸发器和冷凝器。
技术介绍
蒸馏是一种都知道的从不安全的水源(如海水或污染的地表水)生产饮用水的方法。通过蒸馏，水加热到沸腾，收集产生的蒸汽(水蒸汽)进行冷凝，得到冷凝水。水源中的许多污染物在水转变成气相时留了下来。传统的小型蒸馏器一般结合电加热器件来使容器中的水沸腾。安装在容器上方的冷凝蛇形管收集蒸汽进行冷凝。冷凝的水然后输送到收集器或收集单元。这些蒸发器型的蒸馏器要求相当多的电能来生产较少的蒸馏水，并具有相当低的效率，并只用于生产少量的蒸馏水。生产过程非常慢，需要化几个小时来生产数加仑的蒸馏水。因此，蒸发器型的蒸馏器未得到广泛的接受或使用。除了蒸发器型的蒸馏器外，已提出薄膜蒸馏器。例如，Petrek等人的美国专利No.4,402,793，名称为Multiple Effect Thin Film Distillation System and Process，其涉及到一种太阳能薄膜蒸馏器。在专利4,402,793的蒸馏器中，多个平行的间隔开的板设置成面对太阳。进行蒸馏的水供应到板的顶部，受引导向下流到各个板的背面。辐射到第一板前面的阳光加热板，使一部分水流到相对侧面进行蒸发。蒸汽沿下一个相邻板的前面冷凝，将热量传递到在相反侧面流动的水等。沿板的前面产生的冷凝液单独收集到板的底部。还知道一种蒸汽压缩蒸馏器，比传统的蒸馏器更有效率。蒸汽压缩蒸馏器的基本原理是，通过提高蒸汽(即水蒸气)的压力，其饱和温度也提高。在蒸汽压缩蒸馏器中，蒸发器产生的蒸汽流动、压缩(提高其饱和温度)和提供到冷凝器，在此进行冷凝，产生冷凝液。此外，当蒸汽(具有提高的饱和温度)冷凝时放出的汽化热用于加热(并使其蒸发)进行蒸馏的液体。使用强大的离心压缩机的大规模蒸汽压缩蒸馏器每小时可产生数百加仑的蒸馏水。为了提高效率，用于蒸汽压缩蒸馏器的旋转蒸发器也已经设计出。例如，Porter等人的名为蒸发器(Evaportator)的美国专利No.4,731,159，涉及到一种旋转型蒸发器，具有多个设置在壳体中的水平层叠环形板，固定成可绕中心轴转动。交替的成对板的端部密封，形成密封空间。各密封的空间包括两个互相面对的内板表面和两个与各内表面相对的外表面。密封的空间此外还通过一组设置在相邻的外板表面之间的孔和垫圈互相连接。进行蒸馏的液体引入旋转的环形板叠层，通过入口端口进入各个密封空间。当液体进入空间时，沿空间的相对的内表面流动。进行冷凝的蒸汽进入壳体，围绕板的外表面自由流动。蒸汽不能进入密封的空间。由于密封空间中的液体的温度比蒸汽低，蒸汽沿板的外表面冷凝。冷凝液从旋转板甩出，收集到壳体的内侧，并从位于壳体底部的出口端口排出。蒸汽的冷凝还将热量通过板传递到液体，使密封空间中的一部分液体蒸发。蒸汽通过液体入口端口离开密封空间和从壳体的顶部排出。留在空间中未蒸发的液体沿密封空间通过相应的孔/垫圈向上流动，也从蒸发器的顶部排出。尽管具有某些优点，专利No.4,731,159的设计存在冷凝物被蒸发液体污染的很大危险，因此不适合于生产饮用的蒸馏水。换句话，对于专利No.4,731,159的蒸发器，不安全的水经过蒸馏后可能与污染物或馏出物混合。例如，密封空间的泄漏可使液体从密封空间进入壳体，与收集的馏出物混合。发生这种情况的可能性很大，因为某些水源存在腐蚀性，以及提供专利No.4,731,159的蒸发器的各个密封空间之间的流体连通要求设置大量的孔和垫圈。旋转板蒸发器，如专利No.4,731,159公开的蒸发器，其制造费用比较高，很大部分是因为材料不能充分使用。具体地，旋转蒸发器，如专利No.4,731,159的蒸发器，的环形板一般从矩形的片状铜料冲压而成。这常常会产生大量废铜料(如矩形片的剩余部分)。虽然这些废铜料可作为废物出售，但铜废料的价格要比铜原始价格低很多。因此，这些费用一定会反映到蒸馏器的最终产品价格。
技术实现思路
简单地，本专利技术涉及一种蒸发器和冷凝器单元，可用于蒸馏液体比如水。所述蒸发器和冷凝器单元包括具有多个折叠或打摺的旋转热交换器板。具体地，对原始形式最好是矩形的板进行前后折叠，类似手风琴，并将两端连接起来，提供具有中间开口空间的一般为圆形或环型的形式。折叠板的相邻板在其相对表面之间形成空间，这些空间设置成交替的蒸发和冷凝腔。蒸发腔在外直径折叠处相连的相邻板之间形成。而冷凝腔在内直径折叠处相连的相邻板之间形成。因此蒸发腔封闭其外直径端部，内直径端部打开。而冷凝腔在其内直径端部封闭，外直径端部打开。在图示的实施例中，储水件围绕并稍间隔开蒸发腔的密封外直径端部。所述折叠的热交换器板固定在上和下端板之间，将所述蒸发腔与所述冷凝腔互相密封和密封在外壁内。热交换器板，上和下端板，以及外壁可转动地固定到壳体内，壳体具有容纳待蒸馏液体的储槽。下端板设置成可使蒸发腔与储槽流体连通。围绕折叠的热交换器板的外直径边延伸的密封环将冷凝腔与储槽密封开。作为外壁一部分的旋转件形成至少部分延伸到储槽中的液体提取通道。第一静止杓管从折叠板的中间开口空间延伸到液体提取通道。上端板包括至少一个冷凝端口或通道，其与冷凝腔流体连通。第二静止杓管延伸到位于相对折叠的热交换器板的上端板附近的冷凝液收集空间。压缩机的入口连接到壳体的与蒸发腔流体连通的部分，压缩机的出口连接到壳体的与冷凝腔流体连通的部分。操作中，折叠的热交换器板绕轴线转动，使旋转件形成旋转的液体环形池，将液体送入第一静止杓管，并送到蒸发腔的打开的内直径端。由于热交换器板的旋转，液体加速并受到向外力。液体沿着蒸发腔的相邻板的相对表面流动，至少一部分液体蒸发。蒸汽流过蒸发腔的打开的内直径端，进入中间开口空间。从中间空间蒸汽流入压缩机入口。其余未蒸发的液体收集到蒸发腔密封的外边流回到储槽中。受到压缩的蒸汽通过压缩机出口输送到冷凝腔，在冷凝腔沿各个板面的相对表面进行冷凝。旋转板产生的离心力使冷凝液流到冷凝腔的外直径端部。至少一些冷凝液进入围绕蒸发腔的密封外直径边并间隔开的储水件。很快冷凝液溢出储水件，溢出的冷凝液收集到外壁的内表面。冷凝液沿外壁相对储槽向上流动，通过一个或多个冷凝端口进入冷凝液收集空间。从冷凝液收集空间，冷凝液通过第二静止杓管排出。附图说明下面参考附图对本专利技术进行介绍，附图中图1是根据本专利技术的蒸汽压缩蒸馏系统的高度示意图；图2是图1的蒸发和冷凝单元的截面图；图3是图2的蒸发和冷凝单元的部分分解图；图4是根据本专利技术的热交换器板的透视图；图5A是图2的蒸发和冷凝单元的沿剖面5-5的部分顶视图；图5B更详细地显示了图5A的蒸发和冷凝单元外端部的一部分； 图6A是蒸发和冷凝单元的外端部的部分透视图；图6B是蒸发和冷凝单元的外端部的部分顶视图；图7是蒸发和冷凝单元的部分顶视图，更详细地显示了流体端口。具体实施例方式图1是根据本专利技术的蒸汽压缩蒸馏系统100的高度示意图。一般地，系统100包括热交换器，比如逆流热交换器102，用于加热待蒸馏的液体，如不能饮用的水，热交换器102通过第一管路104接受待蒸馏的水。加热的水从逆流热交换器102通过输入管108传递到蒸发器和冷凝器单元106。马达110连接到蒸发器和冷凝器单元106，用于提供旋转动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于蒸馏液体的蒸发器和冷凝器单元，所述蒸发器和冷凝器单元包括：具有入口和出口的壳体，和热交换器板，设置在所述壳体中，其结构可绕轴线转动，所述热交换器板具有多个折叠和两个相对的边，所述边连接到一起使所述折叠板具有圆形状，折 叠形成多个间隔开的具有对应表面的板，在相对的板表面之间形成交替的蒸发和冷凝腔，其中，所述蒸发腔和冷凝腔包括相对旋转轴线的内和外边；所述蒸发腔通过所述热交换器板进行的相应折叠，在外边处封闭，在内边处打开，并与所述出口流体连通， 以便提供蒸汽；所述冷凝腔通过所述热交换器板进行的相应折叠，在外边处打开，在内边处封闭，并与所述入口流体连通，以便接纳蒸汽；和所述蒸发腔和冷凝腔互相密封。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：WH泽布尔，
申请(专利权)人：赞阿夸科，
类型：发明
国别省市：US[美国]