DE3521282A1

DE3521282A1 - Verfahren zum betreiben einer mehrwege-schaltarmatur sowie mehrwege-schaltarmatur zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3521282A1
Application number: DE19853521282
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. Ruppert (FH), 8000 München
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1985-06-13
Filing date: 1985-06-13
Publication date: 1986-12-18

Description

(6) und das Zusatzschaltelement (14) als Flügelklap- 45 Schaltelement verbindet dann die ursprünglich gegenpen ausgebildet sind und dieselbe Drehachse auf- einander getrennten Anschlüsse und trennt die ur-

weisen.

7. Mehrwege-Schaltarmatur nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand des Zusatzschaltelements (14) so groß ist, daß der Druckabfall beim Durchströmen zwischen dem 0,5fachen und dem 5fachen der Druckdifferenz der beiden der Mehrwege-Schaltarmatur zugeführten Fluidströme beträgt.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Mehrwege-Schaltarmatur mit Anschlüssen zur Zu- und Abführung von mindestens zwei Fluidströmen und mit einem Schaltelement, bei dem durch Umschalten des Schaltelements abwechselnd jeweils zwei der Anschlüsse paarweise miteinander verbunden und die Anschlußpaare gegeneinander abgedichtet werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Mehrwege-Schaltarmatur zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise durchgeführt, um zwei Fluidströme getrennt voneinander absprünglich verbundenen Anschlüsse. Solange der Schaltvorgang andauert, wird durch das Zusatzschaltelement die Druckdifferenz zwischen den beiden ursprünglich getrennten Fluidströme weitgehend aufrechterhalten, so daß kein nennenswerter Druckausgleich stattfindet. Allerdings versperrt das Zusatzschaltelement den Strömungsweg zwischen den Fluidströmen nicht vollständig, so daß keinerlei Betriebsunterbrechung durch Blockieren eines Fluidstroms auftritt.

Spätestens wenn das Schaltelement seine neue Position erreicht hat, in der die beiden Fluidströme wieder voneinander abgetrennt sind, wird in einem zweiten Verfahrensschritt das Zusatzschaltelement aus dem Strömungsweg der Fluidströme entfernt, so daß dann eine ungehinderte Verbindung zwischen den durch das Schaltelement miteinander verbundenen Anschlüsse besteht.

Durch das erfindunsgemäße Verfahren wird der Druckausgleich zwischen den beiden Fluidströmen während des Umschaltvorganges stark reduziert, so daß Beschädigungen an vor- oder nachgeschalteten Anlagenteilen sowie Betriebsstörungen verhindert werden.

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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes werden das Schaltelement und das Zusatzschaltelement zeitversetzt um dieselbe Drehachse gedreht. Das Zusatzschaltelement wird spätestens dann in Bewegung gesetzt, wenn das Schaltelement die neugebildeten Anschlußpaare gegeneinander abdichtet.

Es erweist sich als zweckmäßig, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Schaltelement und das Zusatzschaltelement in entgegengesetzter Drehrichtung gedreht werden. Sofern dies von der Verfahrensführung zweckmäßig erscheint, ist jedoch auch eine gleichsinnige Drehbewegung der beiden Schaltelemente möglich.

Eine Mehrwege-Schaltarmatur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt ein Gehäuse, das Anschlüsse zur Zu- und Abführung von mindestens zwei Fluidströmen sowie ein Schaltelement aufweist, das abwechselnd je zwei der Anschlüsse paarweise miteinander verbindet und die Anschlußpaare gegeneinander abtrennt, wobei es den freien Gehäusequerschnitt zwischen den Anschlußpaaren verschließt, und ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Schaltelement ein unabhängig von diesem bewegbares Zusatzschaltelement zugeordnet ist und die Fläche des Zusatzschaltelements kleiner als der freie Gehäusequerschnitt ist.

Das Zusatzschaltelement weist beispielsweise kleinere geometrische Abmessungen als das Schaltelement auf, so daß zwischen dem Gehäuse und dem Zusatzschaltelement ein Durchtrittsspalt für das Fluid freibleibt. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Mehrwege-Schaltarmatur besitzt das Zusatzschaltelement im wesentlichen dieselben geometrischen Abmessungen wie das Schaltelement und ist mit Durchtrittsöffnungen versehen.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Mehrwege-Schaltarmatur sind das Schaltelement und das Zusatzschaltelement als Flügelklappen ausgebildet und weisen dieselbe Drehachse auf.

Es erweist sich als zweckmäßig, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes der Strömungswiderstand des Zusatzschaltelements so groß ist, daß der Druckabfall beim Durchströmen zwischen dem 0,5fachen und dem 5fachen der Druckdifferenz der beiden der Mehrwege-Schaltarmatur zugeführten Fluidströme beträgt.

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

Hierbei zeigen:

Rg. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vierwege-Schaltarmatur

Rg. 2a bis 2e fünf aufeinanderfolgende Betriebszustände beim Umschalten einer derartigen Vierwege-Schaltarmatur.

Die Vierwege-Schaltarmatur gemäß Fig. 1 weist ein im Querschnitt rechteckiges Gehäuse 1 auf, an dem sich vier Anschlüsse 2,3,4,5 befinden, die jweils paarweise einander gegenüberliegen. Grundsätzlich ist auch ein runder Gehäusequerschnitt denkbar. Ein als Flügelklappe ausgebildetes Schaltelement 6 ist mit einer in der Gehäusemitte angeordneten Welle 7 verbunden. Das Schaltelement 6 erstreckt sich über den gesamten freien Gehäusequerschnitt zwischen den einander gegenüberliegenden Anschlüssen und liegt mit seinen Rändern dicht am Gehäuse im Bereich der Anschlüsse 3 und 4 bzw. 2 und 5 an. In dieser Position sind die Anschlüsse 2 und 3 sowie die Anschlüsse 4 und 5 jeweils paarweise miteinander verbunden, während die Anschlußpaare gegeneinander abgedichtet sind.

Ein erster Fluidstrom (Pfeil 8), welcher der Mehrwege-Schaltarmatur über Anschluß 2 zugeführt wird, wird zum Anschluß 3 geleitet und aus der Mehrwege-Schaltarmatur über diesen Anschluß abgeführt (Pfeil 9). Ein zweiter Fluidstrom (Pfeil 10) wird der Mehrwege-Schaltarmatur über den Anschluß 5 zugeführt und zum Anschluß 4 geleitet, über den er entnommen wird (Pfeil 11). Wird das Schaltelement 6 umgeschaltet (gestrichelte Position), so sind die Anschlüsse 2 und 5 sowie 3 und 4 jeweils paarweise miteinander verbunden, während die Anschlußpaare gegeneinander abgetrennt sind. Der erste Fluidstrom, der weiterhin über den Anschluß 2 zugeführt wird, wird nunmehr über den Anschluß 5 entnommen (gestrichelter Pfeil 21). Der zweite Fluidstrom, der weiterhin über Anschluß 4 entnommen wird (Pfeil 11), wird in dieser Schaltstellung über den Anschluß 3 zugeführt (gestrichelter Pfeil 13).
Während des Umschaltvorganges, d.h. während das Schaltelement 6 von der einen in die andere Position gedreht wird, dichtet es den Gehäusequerschnitt zwischen den einander gegenüberliegenden Anschlüssen nicht ab. Damit während dieserZeit kein plötzlicher Druckausgleich zwischen den beiden Fluidströmen stattfindet, ist erfindungsgemäß ein Zusatzschaltelement 14 in dem Gehäuse 1 vorgesehen. Das Zusatzschaltelement 14 ist mit einer koaxial zu der Welle 7 angeordneten Welle 18 verbunden. Es besitzt im wesentlichen dieselben geometrischen Abmessungen wie das Schallelement 6 und liegt mit seinen Rändern dicht im Bereich der Anschlüsse 2 und 4 am Gehäuse 1 an. Das Zusatzschaltelement 14 ist mit Durchtrittsöffnungen 15 versehen und deckt dadurch nur einen Teil des freien Gehäusequerschnitts ab. Durch Drehbewegung läßt sich das Zusatzschaltelement 14 in eine zweite, gestrichelt dargestellte Position bringen, in welcher seine Ränder dicht an den Anschlüssen 2 und 4 anliegen.

Die Drehrichtung der Schaltelemente 6, 14 ist durch Pfeile 16,17 angegeben.

Prinzip und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltarmatur werden anhand der Fig. 2a bis 2e beschrieben. Die Figuren zeigen jeweils eine schematisierte Mehrwege-Schaltarmatur gemäß Fig. 1, der über den Anschluß 2 ein erstes Fluid zugeführt wird, das abwechselnd zu den Anschlüssen 3 und 5 geleitet werden soll. Ein zweites Fluid wird abwechselnd dem anderen der beiden Anschlüsse 3 und 5 zugeführt und über den Anschluß 4 entnommen.
Bei dem in Fig. 2a gezeigten Betriebszustand liegen

so sowohl das Schaltelement 6 als auch das Zusatzschaltelement 14 einerseits zwischen den Anschlüssen 2 und 3 und andererseits zwischen den Anschlüssen 4 und 5 am Gehäuse an. Die beiden Fluidströme fließen, wie dies durch die Pfeile A und B angedeutet ist, vom Anschluß 2 zum Anschluß 5 und vom Anschluß 3 zum Anschluß 4. Beim Umschalten der Funktion der Mehrwege-Schaltarmatur wird das Schaltelement 6 in die in Fig. 2b gezeigte Position gebracht, d.h. es liegt mit seinen Rändern nunmehr am Gehäuse zwischen den Anschlüssen 2 und 5 einerseits und 3 und 4 andererseits an. Das Zusatzschaltelement 14 bleibt während des Umschaltens in seiner ursprünglichen Position und verhindert einen plötzlichen Druckausgleich zwischen den beiden Fluidströmen A, B, bevor das Schaltelement 6 in die Rg. 2b dargestellte Position erreicht hat. Da das Zusatzschaltelement 14 mit Durchtrittsöffnungen versehen ist, wird eine völlige Betriebsunterbrechung verhindert, selbst wenn das Schaltelement 6 und das Zusatzschaltelement

14 die in Fig. 2b gezeigte Kreuzstellung einnehmen.

Nachdem das Schaltelement 6 die in Fig. 2b gezeigte Position erreicht hat, wird das Zusatzschaltelement 14 durch Drehen aus dem Strömungsweg der beiden Flude A, B entfernt. Fig. 2c zeigt das Zusatzschaltelement 14 in der dann erreichten Endposition. Das Schaltelement 6 und das Zusatzschaltelement 14 liegen nun beide am Gehäuse einerseits zwischen den Anschlüssen 2, 5 und andererseits zwischen den Anschlüssen 3,4 an. Der erste Fluidstrom fließt nun vom Anschluß 2 zum Anschluß 3, der zweite Fluidstrom vom Anschluß 5 zum Anschluß 4.

Beim nächsten Umschalten wird das Schaltelement 6 wieder in seine ursprüngliche Position zurückgedreht, während das Zusatzschaltelement 14 in seiner Position belassen wird. Dieser Zustand ist in Fig. 2d dargestellt. Analog zu dem oben beschriebenen ersten Umschaltvorgang verhindert das Zusatzschaltelement 14 während des Umschaltens des Schaltelements 6 einen plötzlichen Druckausgleich zwischen den beiden Fluidströmen A, B.

Nachdem das Schaltelement 6 die Position gemäß Fig. 2d erreicht hat, wird auch das Zusatzschaltelement 14 wieder in seine ursprüngliche Position zurückgedreht. Dieser Betriebszustand ist in Fig. 2e dargestellt und entspricht dem Zustand gemäß Fig. 2a.

Beispiel:

Die Anschlüsse 3 und 5 der Mehrwege-Schaltarmatur sind mit zwei Regeneratoren einer Rauchgasentstikkungsanlage verbunden. Rauchgas mit einem Druck von beispielsweise 50mbar wird mittels eines Saugzuggebläses dem Anschluß 2 der Vierwege-Schaltarmatur zugeführt und gelangt von dort in den mit dem Anschluß 5 verbundenen Regenerator, in dem es angewärmt wird. Das Rauchgas wird anschließend gereinigt und durch den mit dem Anschluß 3 verbundenen Regenerator geleitet, in dem es an der vom vorangegangenen Schalttakt noch kalten Speichermasse abgekühlt wird, bevor es über den Anschluß 4 zu einem Kamin geleitet wirdJDer Druck nach dem Schaltelement kaminseitig beträgt beispielsweise 2 mbar, der Druck am Anschluß 2 beträgt ca. 55 mbar.

Während des Umschaltens des Schaltelements wird durch das Zusatzschaltelement durch Anordnung definierter Öffnungen der Druck nahezu aufrechterhalten (Druckabsenkung max. 20%, vorzugsweise max. 10%). Somit steigt der Druck kaminseitig ebenso nur um den gleichen Prozentsatz.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Mehrwege-Schaltarmatur mit Anschlüssen zur Zu- und Abführung von mindestens zwei Fluidströmen und mit einem Schaltelement, bei dem durch Umschalten des Schaltelements abwechselnd jeweils zwei der Anschlüsse paarweise miteinander verbunden und die Anschlußpaare gegeneinander abgedichtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß während des Umschaltens des Schaltelements der Strömungsweg zwischen den Fluidströmen durch ein Zusatzschaltelement teilweise verschlossen gehalten und spätestens nach Beendigung des Umschaltens das Zusatzschaltelement aus dem Strömungsweg der Fluide entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement und das Zusatzschaltelement zeitversetzt um dieselbe Drehachse gedreht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement und das Zusatzschaltelement beim Umschalten in entgegengesetzter Drehrichtung gedreht werden.

4. Mehrwege-Schaltarmatur zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Gehäuse, das Anschlüsse zur Zu- und Abführung von mindestens zwei Fluidströmen und ein Schaltelement aufweist, das abwechselnd je zwei der Anschlüsse paarweise miteinander verbindet und die Anschlußpaare gegeneinander abtrennt, wobei es den freien Gehäusequerschnitt zwischen den Anschlußpaaren verschließt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schaltelement (6) ein unabhängig von diesem bewegbares Zusatzschaltelement (14) zugeordnet ist und die Fläche des Zusatzschaltelements (14) kleiner als der freie Gehäusequerschnitt ist.

5. Mehrwege-Schaltarmatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzschaltelement (14) im wesentlichen dieselben geometrischen Abmessungen wie das Schaltelement (6 ) besitzt und mit Durchtrittsöffnungen (15) versehen ist.

6. Mehrwege-Schaltarmatur nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement wechselnd zwei Apparaten, wie beispielsweise Regeneratoren, Adsorbern oder Katalysatoren zu- bzw. daraus abzuführen. Bei einem bekannten Verfahren (DE-OS 33 25 447) werden zwei Regeneratoren abwechselnd von zwei Fluidströmen durchströmt, wobei an jedem Ende der Regeneratoren eine Mehrwege-Schaltarmatur vorgesehen ist, von denen jede mit den beiden Regeneratoren sowie mit Anschlußleitungen für die beiden Fluide verbunden ist. Das Schaltelement in der Mehrwege-Schaltarmatur trennt in seinen Ruhepositionen die Fluidströme gegeneinander ab, wobei seine Ränder gegen die Gehäusewand abgedichtet sind. Während des Umsehaltens des Schaltelements von der einen in die andere Ruheposition werden die Ränder des Schaltelements von den Dichtflächen am Gehäuse wegbewegt und es herrscht für die Zeit des Umschaltvorganges eine Verbindung zwischen den beiden Fluidströmen.

Weisen die beiden Fluidströme unterschiedliche Drücke auf, so kommt es beim Umschalten zu einem plötzlichen Druckausgleich. Der Druckausgleich führt zu Druckstößen und einer Druckänderung auf der Niederdruck- bzw. der Druckseite, die zu Beschädigungen nachfolgender und vorgeschalteter Anlagenteile, z.B. bei einer Rauchgasentstickungsanlage eines nachfolgenden Kamins und eines vorgeschalteten Saugzuggebläses, führen können. Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Fluidstrom um einen Strom, der Verunreinigungen enthält, während der zweite Fluidstrom durch den ersten Fluidstrom nach Entfernung der Verunreinigungen gebildet ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem Druckstöße und Druckänderungen während des Umschaltens weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während des Umschaltens des Schaltelements der Strömungsweg zwischen den Fluidströmen durch ein Zusatzschaltelement teilweise verschlossen gehalten und spätestens nach Beendigung des Umschaltens das Zusatzschaltelement aus dem Strömungsweg der Fluide entfernt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Umschalten in zwei Schritten durchgeführt, wobei im ersten Schritt das Schaltelement umgeschaltet wird. Das