[发明专利]具有减少泄漏密封件的流体流动控制阀

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及可以用在流体处理装置中的阀及有关方法。

背景技术

包括电化学离子交换单元的流体处理装置用来去除或者置换溶液流中的离子，以便例如通过去离子作用产生高纯度的水、处理污水或者有选择性地取代溶液中的离子。离子交换材料包括如下阳离子和阴离子交换材料，即，其包含可置换离子或者其与特定离子发生化学反应而从溶液流中分别交换阳离子或者阴离子。典型的离子交换单元包括压入柱状物的离子交换树脂珠，溶液流将流过该柱状物。溶液中的离子被离子交换材料去除或者置换，并且经过处理的产品溶液或者污水从柱状物的出口排出。当离子交换材料充满大量来自溶液的离子时，利用适当的溶液使离子交换树脂珠再生。通常利用酸性溶液或者盐水使阳离子交换树脂再生(例如用于水软化装置)，并且最通常的是利用碱性溶液或者盐水使阴离子交换树脂再生。

电化学离子交换单元有效地处理溶液流且更易于再生，因为它们不必采用化学再生。电化学单元利用位于两个面向的电极之间的水分解离子交换膜(也称为双极膜、双重膜或者片状膜)，且在所述膜之间具有绝缘隔离物。水分解膜具有阳离子和阴离子交换层。当通过施加电压于两个电极上而将足够高的电场施加于膜上时，水在阳离子交换层和阴离子交换层之间的边界处不可逆地离解或者“分解”为成分离子H⁺和OH^-。所获得的H⁺和OH^-离子沿着具有相反极性的电极方向(例如H⁺离子移到负电极)移动和扩散穿过离子交换层。在电再生的过程中，相反电场被施加，导致H⁺和OH^-离子形成在膜界面处，从而排斥在先前的去离子步骤中去除的阳离子和阴离子，这样重新调整阳离子和阴离子交换材料的酸、碱形式。采用这种方式的电再生避免了利用和随后处置用来再生传统离子交换珠子的危险化学品，因此是令人期望的。

在电化学单元中执行溶液处理和单元再生过程期间，阀用来控制流体流动。阀控制和引导流体(例如城市供水、井水或者甚至经过处理的产品等)在电化学单元的入口和出口、排水管以及经过处理的水的出口之间流动。例如，旋转阀具有如下旋转构件，即，其具有与非旋转构件的表面相接触的可动表面，从而在阀的各个入口和出口之间提供流体密封连接。诸如O型圈等密封垫圈环绕阀的每个端口且保持在压缩状态以密封这些端口。

然而，当传统阀在工作中将流动路径从一个端口转换为另一个端口时，通常会出现少量泄漏。例如，在旋转阀中，垫圈不能一直适当地密封住阀中的端口，而是允许少量的流体泄漏。例如，在旋转阀旋转以将不同的端口与另一端口相连期间，当阀的连续密封面从阀中O型圈的平面倾斜而导致连续密封面和O型圈之间出现流体可以漏出的缝隙时，可能会出现这种流体泄漏。连续密封面可能由于通过驱动电机施加轴外旋转力或者由于不均匀的局部摩擦力而倾斜。泄漏可以导致横贯端口和其它不期望的流体流动路径，从而导致未处理的水或者再生水与经处理的水相混合。

传统O型圈的另一个问题出现在旋转的连续密封面和O型圈之间的摩擦导致O型圈过早地失效时。摩擦通常由O型圈的弹性特性加剧，这种O型圈由通常具有高粘着系数的弹性材料制成。不期望的是，移动的连续密封面和O型圈之间的摩擦还导致需要更高的转矩来移动旋转的连续密封面，从而需要利用更昂贵的驱动电机来驱动可动元件。摩擦力还可能过早地磨损电机。

令人期望的是，具有如下流体处理装置，即，其具有高效地处理溶液流且可以不利用化学品而再生的电化学单元。还令人期望的是，具有如下阀，即，其可以有效地调节进入电化学单元的溶液的流动。还令人期望的是，阀在工作时具有减少的横贯端口泄漏。

发明内容