DE3544466A1

DE3544466A1 - Ventilsystem, insbesondere fuer abgas-verbrennungssysteme

Info

Publication number: DE3544466A1
Application number: DE19853544466
Authority: DE
Inventors: Rodney L. Morris Township N.J. Pennington
Original assignee: Regenerative Environmental Equipment Co Inc
Current assignee: Regenerative Environmental Equipment Co Inc
Priority date: 1985-01-09
Filing date: 1985-12-16
Publication date: 1986-07-10
Anticipated expiration: 2005-12-17
Also published as: CA1264283A; AU5161185A; US4658853A; GB2171178A; DE3544466C2; GB8531311D0; FR2577001A1; AU594260B2; FR2577001B1; GB2171178B; JPS61165075A

Description

Ventilsystem, insbesondere für Abgas-Verbrennungssysteme

Die Erfindung bezieht sich auf Ventilsysteme und insbesondere auf Systeme, die ein Vorbeiströmen von Strömungsmedien an Drosselklappenventilen vorbei verhindern.

Bekannte Ventilsysteme unter Verwendung von Drosselklappenventilen oder Stufenventilen vom Drosselklappen-Typ werden in der Industrie weitgehend für viele verschiedene Anwendungen verwendet. Eine Anwendung besteht in thermischen Regenerationsanlagen oder Abgas-Verbrennungssystemen, wie sie beispielsweise aus der US-PS 3 895 918 bekannt sind. Bei diesem System ist eine Anzahl von Wärmetauscherabschnitten um eine in der Mitte angeordnete Hochtemperatur-Verbrennungskammer herum angeordnet und steht mit dieser in Verbindung. Jeder Wärmetauscherabschnitt schließt ein Wärmetauscherbett mit einer großen Anzahl von feuerfesten Elementen oder "Steinen" ein, die in einem Wärmetauscherbett durch innere und äußere perforierte Haltewände festgehalten werden. Ein Industrie-Abgas oder ein Strömungsmedium, das gereinigt werden soll, wird einem Einlaßkanalring zugeführt, der Zweigkanäle aufweist, die das Abgas auf ausgewählte Wärmetauscherabschnitte verteilen, wenn deren zugehöriges Einlaßventil offen ist.

In einem derartigen Fall durchströmt das Abgas das Wärmetauscherbett, das eine sehr heiße vordere oder Innenwand, aufweist, die auf die extrem hohe Tempera-

tür gerichtet ist, die innerhalb der in der Mitte liegenden Verbrennungskammer erzeugt wird. Die gegenüberliegende perforierte Wand des Wärmetauscherbettes ist wesentlich kühler, weil sie von der Verbrennungskammer weiter entfernt ist und es besteht ein Gradient von der hohen zur niedrigen Temperatur zwischen den beiden Wänden.

Alle Wärmetauscherabschnitte sind weiterhin über Zweigleitungen mit einem Auslaßkanalring verbunden, der seinerseits mit einem Auslaßgebläse verbunden ist, das die gasförmigen Bestandteile des Auslaßrings absaugt und diese einem Kamin oder dergleichen zuführt.

Zu Anfang durchläuft das Abgas ein erstes Wärmetauscherbett in einem der Wärmetauscherabschnitte, nachdem es durch ein offenes Einlaßventil hindurchgeströmt ist (wobei das Auslaßventil des gleichen Abschnittes geschlossen gehalten wird) und das Abgas wird dann durch die in der Mitte liegende Verbrennungskammer gesaugt, wo es durch eine Hochtemperaturoxidation gereinigt wird. Das Abgas wird dann durch zumindestens ein zweites Wärmetauscherbett hindurchgesaugt, an dessen Steine die gereinigten Verbrennungsprodukte ihre sehr hohe Wärme abgeben. In dem zweiten Wärmetauscherbett ist während des gleichen Zeitintervalls das Einlaßventil geschlossen, während das zum Auslaßring führende Auslaßventil geöffnet ist.

Wenn der nächste Zyklus beginnt, wird jedoch die Aufgabe des zweiten Wärmetauscherabschnittes, der während des vorhergehenden Zyklus durch das austretende Abgas aufgeheizt wurde, umgekehrt (durch geeignete

- ίο -

Steuerung seiner Ventile), so daß er nunmehr als Einlaß-Wärmetauscher wirkt. Umgekehrt wird die Funktion des ersten Wärmetauscherabschnittes so umgekehrt, daß er nunmehr als Auslaß-Wärmetauscher wirkt. Damit ist in dem nächsten Zyklus das Auslaßventil des ersten Wärmetauscherabschnittes geöffnet, während sein Einlaßventil geschlossen ist, während sich für den zweiten Wärmetauscherabschnitt genau der entgegengesetzte Ventilzustand ergibt. Bevor der nächste Zyklus beginnt, ergibt sich jedoch ein dazwischenliegendes Lückenintervall, in dem beide Ventile des ersten Abschnittes (Einlaß und Auslaß) geschlossen sind, damit irgendwelche verbleibenden Abgase in diesem Abschnitt durch die Verbrennungskammer hindurch abgesaugt werden können. Dies dient dazu, die Möglichkeit zu verhindern, daß dieses restliche ungereinigte Abgas direkt in den Auslaßringkanal abgesaugt wird, ohne daß es das Wärmetauscherbett in dem ersten Abschnitt durchläuft, wenn die Ventile in diesem ersten Abschnitt ihren Zustand während des zweiten Zyklus ändern. Dieses Restabgas würde außerdem nicht die in der Mitte liegende Verbrennungskammer und das Wärmetauscherbett'in dem zweiten Wärmetauscherabschnitt durchlaufen haben. Entsprechend würde die Gefahr des Austretens von giftigen oder gefährlichen Gasen in die Atmosphäre über den Auslaßringkanal bestehen.

Die am Einlaß und Auslaß der jeweiligen Wärmetauscherabschnitte verwendeten Ventile weisen in vielen Fällen aufgrund der hohen auftretenden Temperaturen eine Metall-Metall-Dichtungsfläche auf. Aus verschiedenen Grün-

den, unter Einschluß von möglichen übermäßigen Temperaturen zu bestimmten Zeiten kann die Dichtung, die bei diesen Ventilen im nominell geschlossenen Zustand auftritt, weniger als perfekt sein. Als Ergebnis ist es möglich, daß in dem Zwischenzeitraum zwischen aufeinanderfolgenden Betriebszyklen das Abgas aus dem Industrieverfahren an dem geschlossenen Auslaßventil oder an dem geschlossenen Einlaßventil vorbeilecken kann, obwohl dieses Ventil geschlossen ist. Dieses Abgas kann dann direkt in den Auslaßkanal gelangen und über den Kamin in die Umgebungsatmosphäre oder zu irgendeinem Punkt in dem System gelangen, der normalerweise gereinigtes und gekühltes Abgas empfangen soll.

Obwohl ein derartiges Auslecken in vielen Fällen nicht von großer Bedeutung ist, können sich Fälle ergeben, bei denen das Abgas sehr stark giftige oder korrodierende Bestandteile enthält. Selbst das geringste Ausmaß eines Austritts dieser Bestandteile in die Umgebungsatmosphäre oder an einen Abgas-Rückführungspunkt kann Gefahren für Betriebspersonal, die Öffentlichkeit außerhalb der Anlage und dergleichen hervorrufen und zu Maßnahmen von Umweltschutzbehörden führen.

Eine weitere Auswirkung eines derartigen Ausleckens kann in einer Beschädigung von Ventilen in strömungsabwärts gelegener Richtung führen, weil die Abgase korrodierende oder andere chemisch aktive Bestandteile enthalten, oder es kann das Absauggebläse selbst beschädigt werden, wenn diese schädlichen Elemente in der Verbrennungskammer nicht beseitigt wurden.

Eine weitere Auswirkung dieses teilweisen Ausleckens ist eine Verringerung des thermischen Gesamtwirkungsgrades des Systems.

Die Messung der Leckströmung von Ventilen ist eine schwierige Aufgabe. Wenn ein Ventil eingebaut wurde, gibt es keinen sehr praktischen Weg, die Leckströmung zu messen, bevor das Ventil in einen tatsächlichen Betriebszustand versetzt wird. Vor dem Einbau ergibt die Überprüfung der Dichtigkeit eines einzelnen Ventils auf einem Prüfstand unter Verwendung von Umgebungsluft keine gültigen Ergebnisse, weil die Umgebungsluft nur einen Bruchteil der Betriebsgastemperaturen aufweist, die in der Praxis auftreten. Die Nachbildung der tatsächlichen Betriebstemperaturen würde aufwendige Wärmetauscher-Anlagen und andere aufwendige Geräte erfordern. Weiterhin müßte, selbst wenn ein praktisch durchführbares Prüfverfahren entwickelt würde, jedes Ventil einzeln getestet werden, weil Werkstatt-Bearbeitungspraktiken und zulässige Toleranzen unbefriedigend sein können. Zwei Ventile mit einer angenommen gleichen Leckrate können in der Praxis ausreichend unterschiedliche Leckraten aufweisen, so daß gesteuerte Leckraten von einem Prozent oder weniger in Spezifikationen nicht garantiert oder erreicht werden können, was aber erforderlich ist, um Umweltschutzforderungen zu erfüllen.

Es sind zwei Möglichkeiten bekannt, um diese Undichtigkeiten zu bekämpfen. Eine Möglichkeit umfaßt die Verwendung von zwei in Reihe geschalteten Ventilen am Einlaß und Auslaß jedes Wärmetauscherbettes. Dies ver-

ringert das Druckdifferenzial längs jedes Ventils und damit die Rate und das Volumen einer Leckströmung. Dies ist in der US-Patentschrift 4 252 070 beschrieben. Obwohl dieses Verfahren für die Verringerung der Leckströmung zweckmäßig sein kann, setzt es die Verwendung einer doppelten Anzahl von Ventilen und zugehörigen Steuereinrichtungen voraus.

Eine weitere Möglichkeit ist in der US-PS 4 248 841 beschrieben, wobei in diesem Fall ein relativ sauberes Gas, wie z.B. das gereinigte Abgas, zurückgeführt wird, um die strömungsaufwärts gelegene Seite der Ventile abzudecken, wodurch die Möglichkeiten verringert werden, daß ungereinigtes Abgas an dem Ventil vorbeiströmen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventilsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine Leckströmung soweit wie möglich verringert oder beseitigt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ventilsystems ist es möglich, die Leckströmung von ungereinigten Abgasen an Ventilen von Verbrennungssystemen

der beschriebenen Art vorbei sehr weitgehend zu verringern oder vollständig zu verhindern. Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Leckströmungs-Verhinderungssystem für Verbrennungsvorrichtungen geschaffen, das weniger aufwendig als bekannte Systeme ist.

Bei dem erfindungsgemäßen System wird die Strömung eines Strömungsmediums oder Gases an dem Ventil einer Ventilanordnung vorbei verhindert, wenn sich das Ventil im normalerweise geschlossenen Zustand befindet.

Auf diese Weise ist es möglich, den thermischen Wirkungsgrad von Verbrennungssystemen aufrechtzuerhalten, während gleichzeitig das Auslecken von ungereinigten Abgasen in den Auslaßkanal verhindert wird.

Auf diese Weise wird die Schaffung eines thermischen Regenerations-Verbrennungssystems ermöglicht, das keine doppelten Ventile und zugehörige Steuereinrichtungen benötigt, um äußerst niedrige Werte von ungereinigtem, an den Auslaßkanal gelangenden Abgasen zu erreichen und aufrechtzuerhalten.

Das erfindungsgemäße Ventilsystem verwendet eine ein Auslecken verhindernde Drosselklappenventil-Teilbaugruppe mit einem ebenen Bauteil mit zumidenstens einer Umfangsnut, die an zumindestens einer Hauptfläche dieses ebenen Bauteils ausgebildet ist. In der nominell geschlossenen Ventilstellung ist die zumindestens eine Nut in Verbindung mit Nuten in entsprechenden Ventilsitzbauteilen im Inneren des Gehäuses der Teilbaugruppe gebracht. Diese Nuten bilden die Endteile von Kanälen, die mit Druckgas-

quellen gekoppelt werden können, die die Gasströmung an dem ebenen Bauteil vorbei verhindern, wenn das Ventil nominell geschlossen ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine teilweise geschnittene und

schematische Seitenansicht einer allgemeinen Art der Vorrichtung, bei der eine Ausführungsform des Ventilsystems Verwendung finden kann,

Figur 2 eine nach unten gerichtete vertika

le Ansicht entlang der Linie 2-2 nach Fig. 1 der angezeigten Richtung,

Figur 3a,3b vergrößerte Doppelschnittansichten

entlang der beiden Schnittlinien Sa-Sa, 3b-3b in Fig. 2 in der angezeigten Richtung,

Figur 4 eine Schnittansicht entlang der

Schnittlinie 4-4 in Figur 3, und

Figur 5 eine Ansicht eines Teils der Vorrich

tung nach Fig. 4 entlang der Linie 5-5 nach Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein Beispiel für eine Anwendung des erfindungsgemäßen Venti!system dargestellt. Diese Figur zeigt eine Verbrennungsvorrichtung 10 für die umweltfreundliche Beseitigung von Abgasen, wie sie beispielsweise unter dem Warenzeichen "RE-TERM" von der Firma Regenerative Environmental Equipment Co. Inc., USA, vertrieben wird. Diese Verbrennungsvorrichtung schließt einen Einlaßkanal 18 ein, der mit dem Auslaß einer (nicht gezeigten) Industrieverfahrensanlage verbunden ist, die giftige oder andere unerwünschte Abgase erzeugt, die oxidiert werden müssen. Der Einlaßkanal 18 steht mit einem oberen Ringkanal 14 in Verbindung, der seinerseits eine Vielzahl von vertikalen Zweigkanälen 44 und 54 aufweist. Die letzten stehen jeweils mit einer Vielzahl (3,5,7 usw) von Wärmetauscherabschnitte wie z.B. den Abschnitten 24 und 25 in Verbindung. Diese Wärmetauscherabschnitte sind in bestimmten Ausführungsformen unter gleichen Winkelabständen um eine in der Mitte angeordnete Verbrennungskammer 28 herum angeordnet. Alle Wärmetauscherabschnitte sind im wesentlichen in der gleichen Weise aufgebaut, wobei lediglich zwei dieser Wärmetauscherabschnitte dargestellt sind, um den Abgasströmungspfad in typischen Betriebszyklen zu erläutern. Jeder Wärmetauscherabsehnitt weist ein Wärmetauscherbett 25a auf, das aus einer Vielzahl von keramischen Elementen 31 besteht, die beispielsweise sattelförmige "Steine" sein können, die durch eine innere mit Öffnungen versehene Wand und auf der Rückseite durch eine mit Öffnungen versehene Wand 29 gehaltert werden. Die vertikalen Einlaßkanäle 44,54 stehen mit den Räumen 24b,25b außerhalb der äußeren Haltewände 29, jedoch innerhalb der äuße-

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ren Wand oder Umhüllung 25c jedes Abschnittes in Verbindung.

Während eines ersten Betriebszyklus wird das Abgas dem linken Wärmetauscherabschnitt 24 über eine Einlaßventi1-Teilbaugrauppe 45 zugeführt, die sich im offenen Zustand befindet, so daß das Abgas in den Raum 24b gelangt. Während dieser Zeit ist die Auslaßventil-Teilbaugruppe 33, die ebenfalls mit dem Raum 24b in Verbindung steht, und in den Kanal 42 von dem Abschnitt 24 zum Auslaßringkanal 16 führt, nominell geschlossen. Während dieses ersten Zyklus ist die rechte obere Einlaßventil-Teilbaugruppe 15, die sich im vertikalen Einlaßkanal 54 zum Aschnitt 25 befindet, nominell geschlossen, so daß verhindert wird, daß das Abgas in den Raum 25b eintritt. Die Auslaßventi1-Teilbaugruppe 23 ist jedoch in den offenen Zustand gebracht. Daher verlassen Gase, die durch einen Saugvorgang durch die Verbrennungskammer 28 und das Wärmetauscherbett 25a in den Raum 25b gesaugt werden, diesen letzteren Raum über den vertikalen, damit verbundenen Kanal 56 und treten in den Auslaßringkanal 16 ein. Der Auslaßringkanal 16 ist über einen Kanal 34 mit einem Auslaßgebläse 30 verbunden, dessen Ausgangsende mit einem Kamin 32 verbunden ist. Das Gebläse 30 erzeugt einen Unterdruck in dem Auslaßringkanal 16 und seinen vertikalen Speisekanälen, wie z.B. 42 und 56, so daß das Abgas zunächst durch den Wärmetauscherabschnitt 24, dann durch die Verbrennungskammer 28 und abschließend durch den Wärmetauscherabschnitt 25 hindurchgesaugt wird.

Die Steine 31 des Wärmetauscherabschnittes 25 werden durch die direkte Einwirkung der Flamme eines Brenners

49 in der Verbrennungskammer 28 und durch die überhitzten Abgase von der Verbrennungskammer auf dem Weg zum Abschnitt 25 und durch diesen hindurch erhitzt. Nachdem alle Wärmetauscherabschnitte in zumindestens einem Betriebszyklus verwendet wurden, speichern die Steine 31 dieser Wärmetauscherabschnitte die Wärme, die ihnen aufgrund der Wärmestrahlung von der in der Mitte angeordneten Kammer 28 und vom Hindurchströmen der Gase durch diese Wärmetauscherabschnitte zugeführt wurde- Daher wird das einströmende Abgas vorerhitzt, während es sich durch einen Einlaßwärmetauscherabschnitt hindurchbewegt. Das Hindurchströmen des Abgases durch die Verbrennungskammer bringt das Abgas auf eine sehr hohe Temperatur, beispielsweise im Bereich von 640 bis 820 ⁰C. Diese hohe Temperatur oxidiert in wirkungsvoller Weise irgendwelche Verunreinigungen, die bei der Durchführung des Industrieverfahrens auftreten, oder diese Verunreinigungen werden thermisch zersetzt. Das Hindurchströmen des gereinigten Abgases in das rechte Wärmetauscherbett 25 bewirkt, daß ein großer Teil dieser hohen Wärmeenergie an die Steine dieses Wärmetauscherbettes angegeben wird, so daß das gereinigte Abgas abgekühlt in den Raum 25b eintritt, wobei dieses Abgas dann noch eine Temperatur im Bereich von 205 bis 260 ⁰C aufweist.

Es ergeben sich Zeiten zwischen aufeinanderfolgenden Zyklen, zu denen das ungereinigte Abgas, das in den Räumen 24b oder 25b unterhalb der nominell geschlossenen oberen Einlaßventile 45 und 15 durch die unteren

Auslaßventil-Teilbaugruppen 33 und 23 in den Auslaßringkanal 16 abgesaugt werden kann, wodurch die Reinigung in der Verbrennungskammer umgangen wird. Im Fall von giftigen Gasen, wie z.B. Vinylchlorid, kann dies Sachschäden und Personenschäden hervorrufen.

Erfindungsgemäß weisen die untere linke Ventil-Teilbaugruppe 33 und alle anderen Ventile (wie z.B. 23) in dem System, die sich in der Gasströmung befinden, die direkt zu dem Auslaßringkanal führt, eine neuartige Konstruktion auf. Diese Ventil-Teilbaugruppen werden mit einem Hi Ifs-Druckgassystem verwendet, um zu verhindern, daß Gas an diesen Ventilen vorbeigelangt, wenn diese sich in dem nominell geschlossenen Zustand befinden. Erfindungsgemäß wird das Vorbeiströmen des Abgases an dem Ventilelement einer Stufenventilanordnung oder eines Drosselklappenventils im wesentlichen dadurch verhindert, daß ein zweites relativ sauberes Gas (oder eine Kombination von Gasen, wie z.B. Luft) unter Druck zwischen die nominell miteinander in Berührung stehenden Umfangsteile des Ventils und der Ventilsitzelemente eingeleitet wird.

Bei der speziellen, in den Zeichnungen (Figuren 1 bis 5) dargestellten Ausführungsform ist eine untere Ventil-Teilbaugruppe 33 vorgesehen, die während der Zeit, zu der sich der Wärmetauscherabschnitt 24 in der Einlaßbetriebsart befindet, nominell geschlossen ist. Diese untere linke Ventil-Teilbaugruppe 33 weist ein scheibenförmiges Ventilteil 33a auf, dessen eine Hälfte des Umfangsteils gemäß Fig. 3a so aufgebaut ist, daß sie

gegen das halbkreisförmige Sitzteil 33m anliegt, wenn die Ventilbaugruppe nominell geschlossen ist. Der gegenüberliegende Umfangsteil des scheibenförmigen Ventilteils 33a ist so ausgebildet, daß es an dem gegenüberliegenden halbkreisförmigen Sitzteil 33d gemäß Fig. 3b anliegt. Das scheibenförmige Ventilteil 33a weist eine obere durchgehende kreisförmige Umfangsnut 33g und eine entsprechende untere Umfangsnut 33j auf. Wie dies in den Figuren 2, 3 und 4 zu erkennen ist, ist in jedem der Sitzteile 33m und 33d eine Nut 33k ausgebildet, die öffnungen 33h aufweist, die über jeweilige Kanäle 33f mit Rohren 37 in Verbindung stehen. Die letzteren sind mit einer Quelle für relativ sauberes oder gereinigtes Gas über einen Magnetspulenschalter 40, einen Kanal 36 und einen Hi Ifs-Auslaß-Rezirkulier-Ringkanal 20 verbunden. Eine derartige Quelle für relativ reine oder gereinigte Luft kann beispielsweise eine Pumpe 38 sein, die über Kanäle 35 und 36 zwischen dem Auslaßkamin 32 und dem Ringkanal 20 eingeschaltet ist, um aus dem Kamin einen Teil des darin befindlichen gekühlten und gereinigten Abgases zurückzupumpen. Die Zuführung des rezirkulierten Abgases wird durch den Magnetschalter 40 gesteuert, der' mit einem eine Drehung messenden Element, wie z.B. einem Grenzschalter 47, gekoppelt, der mit der Hauptwelle 44 verbunden ist, mit der das Scheibenventiltei1 33a und ein Zeiger 50 verbunden sind.

Wenn die Ventil-Teilbaugruppe in den nominell geschlossenen Zustand bewegt wird, so stellt der Schalter 47 diesen Zustand fest und liefert ein Signal an den Schalter 40, damit dieser öffnet und die Pumpe 38 zu pumpen

beginnt. Das unter Druck gesetzte und gereinigte Abgas von dem Kamin 32 wird dann über die Kanäle 35 und 36 in den Rezirkulier-Auslaßringkanal 20 gepumpt. Von hier aus gelangt das Abgas in die Rohre 37, die die Kanäle 33f, die Öffnungen 33h und die Nuten 33k, 331, in jedem Sitzteil 33m,33d speisen.

Durch die Einführung des unter Druck gesetzten gekühlten und gereinigten Abgases in die Ventilsitznuten 33k, 331, verhindert dieses gereinigte Abgas ein Vorbeilecken des Abgases von dem Industrieverfahren an der Ventilscheibe, wenn sich ein unvollständiges Schließen der VentiIscheibe 33a an den Stellen ergibt, an denen der Umfangsteil dieser Ventilscheibe in Dichtungsberührung mit den zugehörigen Sitzteilen kommen soll. Es können entweder alle Ventil-Teilbaugruppen mit dieser Ausführungsform der Zuführung von Abgas versehen sein, oder nur einzelne dieser Ventil-Teilbaugruppen oder nur eine Venti1-Teiibaugruppe.

Bei der Herstellung der verbesserten Ventil-Teilbaugruppe können die Nuten 33g, 33j in der Ventilscheibe mit Hilfe eines einzigen sich über 360^ö erstreckenden Dreh- oder Fräs-Schrittes hergestellt werden. Die Nuten sind jedoch im Ergebnis zweigeteilt, weil die Wellenabschnitte 43a, 44a der Ventilscheiben-Wellensegmente 43 und 44 durch die Nuten an den 12:00-Uhr- und 6:00-Uhr-Positionen (Fig. 2) hindurchlaufen. Das Wellensegment 43 ist mit einer flexiblen Einstellkupplung 46 verbunden. Das Wellensegment 44 ist weiterhin mit einem Zeiger 50 verbunden. Ein hydraulisches Drehstellglied 49 wird zum Drehen der Ventilscheibe 43a über die Kupp-

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lung 46 und den Wellenabschnitt 43 verwendet.

Die Ventilscheibe 33 ist an den Wellensegmenten 43a und 44a über im Querschnitt U-förmige Teile 51 und 52 befestigt, die jeweils zwei Schrauben oder Stifte aufweisen, die durch Öffnungen in diesen Teilen hindurchlaufen, die mit entsprechenden Querbohrungen in den Wellenabschnitten ausgerichtet sind.

Es ist eine Grenzschalter-Teilbaugruppe 47 von irgendeinem allgemein verfügbaren Typ vorgesehen, die mit Hilfe eines Haltearms 48 an der Ventilbaugruppe befestigt ist. Diese Grenzschalter-Teilbaugruppe 47 ist so gekoppelt, daß sie das magnetspulengesteuerte Ventil oder den Schalter 40 steuert, der die Zuführung des gereinigten Abgases an den Hi Ifs-Ringkanal 20 und die Rohre 37 an die Nuten in den Ventilsitzabschnitten steuert.

Das Drehen der Wellen 43 und 44 wird mit Hilfe irgendeines geeigneten Ventilstellgliedes oder eines Bedienungselementes erreicht, das schematisch bei 49 angedeutet ist. Das Bedienungselement ist mit einem Haupt-Steuerfeld gekoppelt, das den Gesamtbetrieb des Systems 10 überwacht.

Die Tiefe, Form und anderen Abmessungen der Nuten, die in den Ventilsitzteilen ausgebildet sind, können geändert werden, um eine Anpassung an die spezielle Anwendung zu erzielen. In gleicher Weise muß das Druckgas, das diesen Nuten zugeführt wird, nicht das gekühlte Abgas sein, sondern es kann alternativ Umgebungsluft verwendet werden. Wenn Umgebungsluft direkt verwendet wird,

so kann sich eine gewisse Verringerung des thermischen Wirkungsgrades ergeben, doch kann dies dadurch vermieden werden, daß die Umgebungsluft über eine Wärmetauscherbeziehung mit irgendeinem Teil der Vorrichtung zugeführt wird, an dem ein Wärmeverlust keine Auswirkung auf den thermischen Gesamtwirkungsgrad hat.

Claims

Patentanwälte .: 7Di ρ !.-!-ng. C u rt Wal lach f ... , „ „ . . , Dipl.-Ing. Günther Koch Europaische Patentvertreter ^ » Dt .' „ ' Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach European Patent Attorneys ■ ■■ r ■ j Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d Datum: 16. Dezember 1985 REGENERATIVE ENVIRONMENTAL Unser Zeichen: 18 230 - F/r EQUIPMENT CO., INC. Patentansprüche

1. Ventilsystem zur Steuerung der Strömung eines ersten Strömungsmediums durch das Ventilsystem in einer vorgegebenen Richtung, mit Ventilsitzteilen und mit Ventilteilen, die einen vorgegebenen Abschnitt aufweisen, der in und außer weitgehende Berührung mit einem entsprechenden Abschnitt der Ventilsitzteile bewegbar ist, dadurch * gekennzeichnet, daß Einrichtungen (35 bis 38,40) zur Zuführung eines zweiten Strömungsmittels in den Bereich zwischen dem Abschnitt des Ventilteils und dem entsprechenden Abschnitt des Ventilsitzes vorgesehen sind, daß das zweite Strömungsmittel einen höheren Druck als das erste Strömungsmittel aufweist und damit das erste Strömungsmittel zurückdrängt und es daran hindert, durch den Berührungsbereich zu strömen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

ζ e i c h η et, daß die ersten und zweiten Strömungsmittel Gase sind.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gas nicht durch den Berührungsbereich strömen soll, wenn diese

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Berührung in erheblichem Ausmaß besteht, und daß der vorgegebene Abschnitt ein Umfangsabschnitt der Ventilteile ist.

4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitzteile zumindestens einen bogenförmigen Sitzabschnitt einschließen und daß das Ventilteil im wesentlichen eben ist und zumindestens einen entsprechenden bogenförmigen Umfangsabschnitt aufweist, der in und außer wesentliche Berührung mit dem bogenförmigen Sitzteil bewegbar ist.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindestens zwei bogenförmige Sitzteile vorgesehen sind, die zumindestens zwei bogenförmigen Umfangsabschnitten entsprechen.

6. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bogenförmige Sitzabschnitt zumindestens eine darin ausgebildete Ausnehmung (331) aufweist, die mit einer Quelle für das zweite Gas verbindbar ist, und daß der entsprechende Umfangsabschnitt des ebenen Ventilteils zumindestens einen Ausnehmungsteil (33g) aufweist, der in Verbindung mit der Ausnehmung (331) gelangt, wenn die Berührung im wesentlichen hergestellt wird.

7. System nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η -

ζ e i c h η e t, daß die Ausnehmung durch eine Nut gebildet ist, die in dem bogenförmigen Sitzabschnitt

ausgebildet ist, und daß der Ausnehmungstei1 des Ventilteils eine entsprechende darin ausgebildete Nut umfaßt, wobei die Nuten im wesentlichen in Verbindung miteinander gebracht werden, wenn die Berührung hergestellt wird.

8. System nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η -

ζ e ic h η e t, daß die Nuten eine bogenförmige Form aufweisen.

9. System nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -

ζ ei c h η e t, daß der bogenförmige Abschnitt

des Sitzteils und der bogenförmige Umfangsteil des

ebenen Ventilteils im wesentlichen halbkreisförmige Formen aufweisen.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindestens zwei halbkreisförmige bogenförmige Sitzabschnitte und zwei halbkreisförmige bogenförmige Umfangsabschnitte vorgesehen sind.

11. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitzteile (2) nichtkoplanare Teile umfassen.

12. System nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η zeichne t, daß die beiden nicht-koplanaren Teile mit Abstand voneinander in der Strömungsrichtung des Strömungsmittels durch das System angeordnet sind.

13. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilteil ein im wesentlichen ebenes Teil umfaßt und daß die beiden Sitzteile auf gegenüberliegenden Seiten des ebenen Teils angeordnet sind, wenn die Berührung im wesentlichen Ausmaß hergestellt ist.

14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen ebene Ventilteil eine Scheibe ist, während die beiden Sitzteile bogenförmige Leisten sind, die von den Ventilteilen nach innen vorspringen, daß das ebene Ventilteil und die Sitzteile entsprechende Nuten aufweisen, die im wesentlichen miteinander zusammenpassen, wenn die Berührung im wesentlichen Ausmaß hergestellt ist und daß das zweite Strömungsmittel den Nuten zugeführt wird, wenn die Berührung in wesentlichem Ausmaß hergestellt ist.

15. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Steuereinrichtungen (40,47) vorgesehen sind, die das zweite Strömungsmittel dem Berührungsbereich im wesentlichen nur dann zuführen, wenn die Berührung im wesentlichen hergestellt ist.

16. System nach Anspruch 15, dadurch g e k e η η -

ζ e i c h η e t, daß die Steuereinrichtungen (40,47) auf die Bewegung des Ventilteils in vorgegebene Positionen ansprechen.

17. Verbrennungssysteme für Abgase und dergleichen mit zumindestens einem Wärmetauscherabschnitt, mit einer

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Hochtemperatur-Verbrennungskarnm&r, die mit dem Wärmetauscherabschnitt in Verbindung steht, mit zumindestens einem Kanal, der mit ausgewählten Wärmetauscherabschnitten in Verbindung steht, um die Abgase zu- und abzuführen, und mit zumindestens einer in dem Kanal angeordneten Ventil-Teilbaugruppe, die Ventilsitzteile und Ventilteile mit einem vorgegebenen Umfangsteil umfassen, der in und außer weitgehende Berührung mit einem entsprechenden Teil der Ventilsitzteile bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die das Ausströmen eines Gases in den Berührungsbereich zwischen dem Umfangsabschnitt und dem entsprechenden Sitzabschnitt ermöglichen, wenn die Berührung in wesentlichem Ausmaß hergestellt ist, und daß Einrichtungen zur Zuführung eines im wesentlichen gereinigten Gases unter Druck an die Einrichtungen vorgesehen sind, wenn diese Berührung hergestellt ist, um die Strömung des Abgases durch den Kontaktbereich zu verhindern.

18. Verbrennungssystem nach Anspruch 17, dadurch ge k e η η ζ e i c h η e t, daß die Einrichtungen zur Zuführung des unter Druck stehenden Gases eine Quelle für das im wesentlichen gereinigte Gas, mit der Quelle verbundene Pumpeinrichtungen zum Pumpen des gereinigten Gases unter Druck und Leitungseinrichtungen einschließen, die mit dem Ausgang der Pumpe und mit zumindestens einem Kanal verbunden sind, der in der Außenwand der Ventil-Teilbaugruppe ausgebildet ist, wobei der Kanal mit den Ventilsitzteilen in Verbindung steht.

19. Verbrennungssystem zur Reinigung von Abgasen oder dergleichen mit zumindestens einem Kanal, der in Verbindung mit einer Quelle der Abgase und mit zumindestens einem Wärmetauscherabschnitt steht, der außerdem in Verbindung mit einer Hochtemperatur-Verbrennungskammer steht, wobei die Abgase normalerweise durch den Kanal, den Wärmetauscherabschnitt und die Kammer zu einem Auslaß strömen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindestens eine Ventil-Teilbaugruppe in dem Kanal angeordnet ist, daß die Teilbaugruppe Ventilsitzteile und Ventilteile mit einem vorgegebenen Umfangsabschnitt einschließen, der in und außer wesentliche Berührung mit einem entsprechenden Abschnitt der Ventilsitzteile bewegbar ist, und daß die Teilbaugruppe Einrichtungen zur Freigabe einer Gasströmung in den Berührungsbereich zwischen dem Umfangsabschnitt und dem entsprechenden Sitzabschnitt bei Herstellung der Berührung und Einrichtungen zur Zuführung eines im wesentlichen gereinigten Gases unter Druck an die Freigabeeinrichtungen einschließen, wenn diese Berührung hergestellt ist, wodurch die Strömung des Abgases durch den Berührungsbereich verhindert wird.

20. Verbrennungssystem nach Anspruch 19, dadurch g e kennzei chnet, daß die Einrichtungen zur Zuführung des im wesentlichen gereinigten Gases eine Quelle für das im wesentlichen gereinigte Gas, mit der Quelle gekoppelte Pumpeinrichtungen zum Pumpen des gereinigten Gases unter Druck und Leitungsteile einschließen, die mit dem Ausgang der Pumpe und mit

mindestens einem Kanal verbunden sind, der in der Außenwand der Ventil-Teilbaugruppe ausgebildet ist, wobei der Kanal mit den Ventilsitzteilen in Verbindung steht.