DE3325447A1

DE3325447A1 - Regeneratorpaar

Info

Publication number: DE3325447A1
Application number: DE19833325447
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. 8000 München Leiner
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1983-07-14
Filing date: 1983-07-14
Publication date: 1985-01-24
Also published as: DE3325447C2

Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

(H 1398) H 83/44

Fa/fl 13.7.83

Regeneratorpaar

Die Erfindung betrifft ein Regeneratorpaar mit zwei Regeneratoren, von denen jeder Anschlüsse zur Zuführung bzw. Abführung von Fluiden aufweist, die mittels Umschaltvorrichtungen getrennt voneinander abwechselnd mit einer ersten bzw. einer zweiten Fluidzuführungsleitung und mit einer ersten bzw. zweiten Fluidabführungsleitung verbindbar sind.

Regeneratoren sind mit Speichermasse gefüllte Wärmetauscher, die nacheinander von zweierlei Fluidströmen durchströmt werden. Die Speichermasse nimmt zunächst die Temperatur des ersten Fluidstromes an. Dann wird die Zufuhr des ersten Fluides zu dem Regenerator unterbrochen und ein zweites Fluid durch den Regenerator geleitet, das im Wärmetausch mit der Speichermasse angewärmt oder abgekühlt wird, je nachdem, ob das erste Fluid wärmer oder kälter als das zweite Fluid ist. Anschließend wird die Zufuhr des zweiten Fluides unterbrochen und erneut das erste Fluid durch den Regenerator geleitet.

Um nun einen kontinuierlichen Betrieb zu ermöglichen, werden mindestens je zwei derartige Regeneratoren paarweise

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betrieben, wobei immer abwechselnd der eine von dem ersten Fluid und der andere von dem zweiten Fluid durchströmt wird und umgekehrt. Zum Umschalten der Regeneratoren ist jeder der beiden Regeneratoren mit Zuführungsleitungen und Abführungsleitungen für die beiden Fluide verbunden. Um die gewünschten Schaltverbindungen herstellen zu können, muß jede der Zu- und Abführungsleitungen an jedem Regenerator verschließbar sein, so daß 8 Schaltklappen oder Ventile erforderlich sind. Das Umschalten derartiger Regeneratoren ist somit relativ aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Regeneratorpaar der eingangs genannten Art zu entwickeln, das eine besonders einfache und zuverlässige Umschaltung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Umschaltvorrichtungen zwei Vierwegeventile vorgesehen sind, an die jeweils eine der Fluidzuführungsleitungen, der Fluidabführungsleitungen und der Anschlüsse jedes Regenerators angeschlossen sind.

Jede Fluidzuführungsleitung ist demnach abwechselnd - je nach Schaltstellung der Vierwegeventile - mit einem Ende des einen bzw. des anderen Regenerators verbindbar. Ebenso ist jede der Fluidabführungsleitungen abwechselnd mit einem Ende des einen bzw. des anderen Regenerators verbindbar. In einem ersten Schalttakt ist beispielsweise der erste Regenerator mit seinem ersten Ende mit der ersten Fluidzu-

3Q führungsleitung und mit seinem zweiten Ende mit der ersten Fluidabführungsleitung verbunden. Der zweite Regenerator ist indessen mit seinem zweiten Ende mit der zweiten Fluidzuführungsleitung und mit seinem ersten Ende mit der zweiten Fluidabführungsleitung verbunden. In einem nachfolgenden zweiten Schalttakt werden die beiden Vierwegeventile umge-

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schaltet/ so daß nunmehr die erste Fluidzuführungsleitung
mit dem ersten Ende des zweiten Regenerators und die erste Abführungsleitung mit dessen zweitem Ende, sowie die zweite Fluidzuführungsleitung mit dem zweiten Ende des ersten

Regenerators und die zweite FluidabfÜhrungsleitung mit dessen erstem Ende verbunden sind.

Sämtliche Schaltvorgänge bei dem erfindungsgemäßen Regene~ ratorpaar werden durch nur zwei Vierwegeventile bewältigt. Auf diese Weise ist eine schnelle und dabei sichere Umschaltung ermöglicht. Der apparative Aufwand ist sehr gering.
Das erfindungsgemäße Regeneratorpaar eignet sich besonders für Klimaanlagen und Rauchgasentschwefelungsanlagen.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist den Vierwegeventilen ein gemeinsames Antriebsaggregat für das Umschalten zugeordnet. Der Antrieb erfolgt vorzugsweise pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch. Da
nur ein Antriebsaggregat erforderlich ist, kann dieses zentral, übersichtlich und billig aufgebaut sein.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes die Vierwegeventile
als Flügelklappenventile ausgebildet sind.

Die vier Anschlüsse sind um den Umfang des Vierwegeventils angeordnet. Die benachbart zueinander liegenden Anschlüsse werden je nach Stellung der Flügelklappe abwechselnd paarweise miteinander verbunden. Flügelklappenventile weisen

keine toten Ecken auf, so daß Ablagerungen von Rückständen verhindert werden. Mit Flügelklappenventilen sind
große Strömungsquerschnitte und damit geringe Druckverluste realisierbar. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß an den Flügelklappenventilen selbst bei Hängenbleiben einer Flügelklappe kein

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Stau der durch das Ventil strömenden Fluide auftreten kann, da ständig ein Strömungsquerschnitt offen bleibt.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wird vorgeschlagen, daß die Flügelklappen auf einer gemeinsamen Welle oder Gelenkwelle sitzen.

Mit dieser Anordnung ist sichergestellt, daß beide Flügelklappen gleichzeitig betätigt werden. Durch die starre Verbindung sind Fehlschaltungen ausgeschlossen.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Flügelklappen bei jeder Umschaltung im 90°-Winkel pendeln oder in Schritten von je 90° rotieren,

Es erweist sich als zweckmäßig, wenn in Weiterbildung der erfindungsgemäßen Regeneratorpaare das Antriebsaggregat eine ständig rotierende Schwungmasse enthält, die beim Umschalten an eine Antriebswelle der Flügelklappen ankuppelbar ist.

Sobald die gewünschte Stellung der Flügelklappen erreicht ist, wird die Schwungmasse abgekuppelt und wieder auf ihre Solldrehzahl zurückgebracht. ·

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wird vorgeschlagen, daß die Regeneratoren und die Vierwegeventile in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Hierbei zeigen:
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Figuren 1 und 2 zwei Schnittdarstellungen einer ersten

Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ,

Figur·3 eine Längsschnittdarstellung einer zwei

ten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.

Das erfindungsgeraäße Regeneratorpaar besteht aus zwei Regeneratoren 1 und 2, die mit einer Speichermasse gefüllt sind. Die Regeneratoren 1, 2 weisen an ihren Enden Anschlüsse 3, 4, 5, 6 auf, über die die Zu- und Abführung der am Wärmetausch beteiligten Fluide erfolgt. Die oberen Anschlüsse 3, 5 und die unteren Anschlüsse 4, 6 münden jeweils in ein Vierwegeventil 7, 8. Die Zuführung erfolgt an einander gegenüberliegenden Stellen des zylinderförmigen Ventilgehäuses. Um 90° versetzt zu den Anschlüssen der Regeneratoren sind an den Vierwegeventilen 7, 8 je eine Zuführungsleitung 9, 10 und eine Abführungsleitung 11, 12 für die am Wärmetausch beteiligten Fluide angeschlossen.

Die Vierwegeventile 7, 8 sind als Drehflügelventile ausgebildet. Die Drehflügel 13, 14 sind starr mit einer gemeinsamen Welle 15 verbunden, die an ein Antriebsaggregat 16 ankuppelbar ist. In der gezeigten Stellung der Flügelklappen 13, 14 ist die Zuführungsleitung 9 mit dem Anschluß 5 und die Abführungsleitung 11 mit dem Anschluß 3 sowie an dem unteren Vierwegeventil 8 die Zuführungsleitung 10 mit dem Anschluß 4 und die Abführungsleitung 12 mit dem Anschluß 6 verbunden'.

Zur Umschaltung der Regeneratoren 1, 2 werden die Flügelklappen 13, 14 der Vierwegeventile 7, 8 um 90° gedreht und in die gestrichelt angedeutete Position gebracht, so daß dann Anschluß 3 mit der Zuführungsleitung 9 und AnForm. 5729 7.78

schluß 5 mit der Abfühtungsleitung 11 sowie die Zuführungsleitung 10 mit dem Anschluß 6 und die Abführungsleitung mit dem Anschluß 5 verbunden ist.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Regeneratorpaares sei am Beispiel einer Rauchgasentschwefelungsanlage näher erläutert:

Heißes Rauchgas (Pfeil 17) wird über das Vierwegeventil 7 zunächst dem Regenerator 2 zugeführt/ an dessen kalter Speichermasse es sich abkühlt. Das abgekühlte Rauchgas verläßt den Regenerator 2 über den Anschluß 6 und gelangt über das Vierwegeventil 8 in die Abfuhrungsleitung 12, die mit einer Einrichtung 18 zur Gasreinigung, z.B. einer physikalischen Wäsche, verbunden ist. Nachdem dort die unerwünschten Schwefelverbindungen, insbesondere SO₂, abgetrennt worden sind, wird das gereinigte Gas über die Zuführungsleitung 10 und Vierwegeventil 8 in den Anschluß 9 des Regenerators 1 geleitet. Im Regenerator 1 wird das Gas an der vom vorangegangenen Schalttakt noch warmen Speichermasse angewärmt, bevor es den Regenerator über den Anschluß 3 verläßt. Von,dort gelangt das Gas über das Vierwegeventil 7 in die Abführungsleitung 11 und wird zum Abgaskamin geleitet (Pfeil 17).

Wenn der Wärmetausch an den Speichermassen der Regeneratoren 1, 2 abgeschlossen ist, werden die Vierwegeventile 7, 8 umgeschaltet, so daß das Rauchgas nunmehr zuerst in den Regenerator 1 strömt, dann in die Gasreinigung 18 gelangt und in gereinigtem Zustand durch den Regenerator 2 zum Abgaskamin geleitet wird.

Der Umschaltvorgang nimmt ca. 2 bis 3 see. in Anspruch.

Da beim Umschaltvorgang das Abströmen des Rauchgases nicht behindert ist, selbst wenn bei Betriebsstörung eine Flügel-Form. S72fl 7.71

klappe hängen bleiben sollte, kommt es zu keinem Gasstau.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Regeneratorpaar sind zwei Regeneratoren 21, 22 in einem gemeinsamen Gehäuse 23 untergebracht. In das Gehäuse 23 sind Anschlüsse 24, 25, 26, 27 sowie Vierwegeventile 28, 29, integriert. Die Zuordnung ist derart, daß je zwei einander gegenüberliegende Anschlüsse 24, 26 bzw. 25, 27 an den Vierwegeventilen 28, 29 angeschlossen sind. Zwischen den Anschlüssen, jeweils um 90° versetzt dazu angeordnet, befindet sich an jedem Ventil jeweils eine Fluidzuführung und eine Fluidabführung (senkrecht zur Zeichenebene). , ■ .

Die beiden Flügelklappen 30, 31 sind mit einer starren Welle 32 verbunden. An der Außenseite des Drehflügelventils 29 ist ein Antriebsaggregat 33 für die Welle 32 vorgesehen.

Auch die Funktion dieser Anordnung sei anhand des Beispiels einer Rauchgasentschwefelungsanlage erläutert: Das Verfahren verläuft grundsätzlich analog zu dem anhand von Figur 1 und 2 beschriebenen Verfahren. Das Rauchgas tritt z.B. vom Standpunkt des Betrachters aus in das Vierwegeventil 28 ein und wird entsprechend der Stellung der Drehflügelklappe 30 in den Regenerator 31 geleitet. Dort kühlt es sich an der darin befindlichen Speichermasse ab und verläßt den Regenerator 1 über Anschluß 25. Das abgekühlte Gas gelangt über das Vierwegeventil 29 in eine zum Betrachter hinweisende, auf der Zeichnung nicht dargestellte Abführungsleitung, die zu einer Gasreinigungseinrichtung führt. Nachdem das Gas dort (analog wie zu Figur 1 und 2 beschrieben) gereinigt worden ist, wird es von hinten dem Vierwegeventil 29 zugeführt und in den Regenerator 22 gelenkt, den es über Anschluß 26 verläßt. Von dort wird das Gas über Vierwegeventil 28 in eine vom Betrachter weg nach hinten führende Abführungsleitung zu einem Abgaskamin geleitet.

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1 Nach Beendigung des Wärmetausches werden die Vierwegeventile 28, 29 durch Drehen der Flügelklappen 30, 31 um jeweils umgeschaltet, so daß das Rauchgas durch Regenerator 22 und das gereinigte Gas durch Regenerator 21 strömt.

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Claims

(H 1398) H 83/44

Fa/fl 13.7.83

Patentansprüche

I 1 .j Regeneratorpaar mit zwei Regeneratoren, von denen jeder ^*-/ Anschlüsse zur Zuführung bzw. Abführung von Fluiden aufweist, die mittels Umschaltvorrichtungen getrennt voneinander abwechselnd mit einer ersten bzw. einer zweiten Fluidzuführungsleitung und mit einer ersten bzw. einer zweiten Fluidabführungsleitung verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Umschaltvorrichtungen zwei Vierwegeventile (7,8,28,29) vorgesehen sind, an die jeweils eine der Fluidzuführungsleitungen (9,10), der Fluidabführungsleitungen (11,12) und der Anschlüsse (3,4,5,6; 24, 25,26,27) jedes Regenerators (1,2; 21,22) angeschlossen sind.
2. Regeneratorpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Vierwegeventilen (7,8; 28,29) ein gemeinsames Antriebsaggregat (16,33) für das Umschalten zugeordnet ist.
3. Regeneratorpaar nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vierwegeventile (7,8; 28,29) als Flügelklappenventile ausgebildet sind.

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4. Regeneratorpaar nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelklappen (13,14; 30,31) auf einer gemeinsamen Welle (15,32) oder Gelenkwelle sitzen.
5. Regeneratorpaar nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelklappen (13,14; 30,31) bei jeder Umschaltung im 90"-Winkel pendeln oder in Schritten von je 90° rotieren.
6. Regeneratorpaar nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (16,33) eine ständig rotierende Schwungmasse enthält, die beim Umschalten an· eine Antriebswelle der Flügelklappen (13,14; 30,31) ankuppelbar ist.
7. Regeneratorpaar nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeneratoren (21,22) und die Vierwegeventile (28,29) in einem gemeinsamen Gehäuse (23) angeordnet sind.

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