PL199188B1 - Zawór i regeneracyjny utleniacz cieplny zawierający taki zawór - Google Patents

Abstract

Zawór zawiera przynajmniej pierwszy przepust (25A, 25B) i drugi przepust (25C, 25D) oddzielone od siebie, z których ka zdy jest podzielony przynajmniej na dwie komo- ry. Dystrybutor (50) przep lywu zawieraj acy powierzchni e blokuj ac a (55, 56) i maj acy kana l wej sciowy (61) oraz kana l wyj sciowy (60) jest zamontowany ruchomo wzgl edem licznych przepustów (25) mi edzy pierwszym po lozeniem, w którym pierwszy przepust (25A, 25B) jest po laczony przep lywowo z kana lem wej sciowym (61), za s drugi prze- pust (25C, 25D) jest po laczony przep lywowo z kana lem wyj sciowym (60), a drugim po lozeniem, w którym pierwszy przepust (25A, 25B) jest po laczony przep lywowo z kana lem wyj sciowym (60), za s drugi przepust (25C, 25D) zaworu jest polaczony przep lywowo z kana lem wej sciowym (61). Rege- neracyjny utleniacz cieplny zawiera zawór do naprzemien- nego kierowania przep lywu gazu mi edzy lozami wymiany ciep la - pierwszym i drugim. Zawór ten zawiera pierwszy przepust (25A, 25B) po laczony przep lywowo z pierwszym lo zem wymiany ciep la i drugi przepust (25C, 25D), oddzielo- ny od pierwszego przepustu (25A, 25B) i po laczony przep ly- wowo z drugim lo zem wymiany ciep la, oraz dystrybutor (50) przep lywu, maj acy kana l wej sciowy (61) i kana l wyj sciowy (60), zamontowany ruchomo wzgl edem przepustów, mi edzy pierwszym po lozeniem, w którym gaz wp lywaj acy do kana lu wej sciowego (61) przep lywa do pierwszej kolumny wymiany ciep la przez pierwszy przepust (25A, 25B) zaworu i wyp ly- wa z kana lu wyj sciowego (60) przez drug a kolumn e wymia- ny ciep la ………… PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zawór i regeneracyjny utleniacz cieplny zawierający taki zawór.

Regeneracyjne utleniacze cieplne są tradycyjnie stosowane do niszczenia lotnych komponentów organicznych (VOC) w strumieniach emisji z zakładów przemysłowych i energetycznych, charakteryzujących się dużą prędkością przepływu i niską koncentracją. Takie utleniacze wymagają zwykle dużych temperatur utleniania do uzyskania dużej wydajności niszczenia VOC. Dużą wydajność odzyskiwania ciepła uzyskuje się w ten sposób, że brudny gaz procesowy, który ma zostać poddany obróbce, jest wstępnie podgrzewany przed utlenianiem. Do tego celu zwykle stosowana jest kolumna wymiennika ciepła. Jest ona zwykle wypełniona materiałem służącym do wymiany ciepła, mającym dobrą cieplną i mechaniczną stabilność oraz dostateczną masę cieplną. Podczas pracy gaz procesowy jest wprowadzany przez wcześniej ogrzaną kolumnę wymiany ciepła, która, z kolei, ogrzewa gaz procesowy do temperatury zbliżonej lub równej temperaturze utleniania jego VOC. Wstępnie ogrzany gaz procesowy jest następnie kierowany do strefy spalania, gdzie zwykle dokańczany jest proces utleniania. Przetworzony czysty gaz jest następnie wyprowadzany ze strefy spalania i kierowany znów przez kolumnę wymiennika ciepła, lub przez drugą kolumnę wymiennika ciepła. Kiedy gorący, utleniony gaz przepływa przez tę kolumnę, przekazuje swoje ciepło do medium wymiany ciepła w danej kolumnie, w wyniku czego następuje ochłodzenie gazu i wstępne ogrzanie medium wymiany ciepła, tak że następna porcja gazu procesowego może zostać wstępnie ogrzana przed poddaniem utlenianiu. Zwykle regeneracyjny utleniacz cieplny ma przynajmniej dwie kolumny wymiany ciepła, do których naprzemiennie wprowadzane są gazy procesowe i utlenione. Proces ten jest wykonywany w sposób ciągły, umożliwiają c poddawanie wydajnej obróbce dużych ilości gazu procesowego.

Działanie regeneracyjnego utleniacza można optymalizować przez zwiększenie wydajności niszczenia VOC i przez zmniejszenie kosztów roboczych i zakupów. Sposoby zwiększania wydajności niszczenia VOC były omawiane w literaturze, gdzie proponowano na przykład ulepszenie układów utleniających i układów usuwających (np. komór pułapkowych), i zastosowanie trzech lub więcej wymienników ciepła w celu przetrzymywania niepoddanego obróbce gazu w utleniaczu podczas przełączania. Koszty robocze można zmniejszyć przez zwiększenie wydajności odzyskiwania ciepła i przez zmniejszenie spadku ciśnienia na utleniaczu. Koszty robocze i wydatki można zmniejszyć przez właściwe zaprojektowanie utleniacza i przez dobór odpowiednich materiałów wypełniających wymiennik ciepła.

Ważnym elementem wydajnego utleniacza jest układ zaworów używany do przełączania przepływu gazu procesowego z jednej kolumny wymiany ciepła do innej. Wszelkie przecieki nie poddanego obróbce gazu procesowego w układzie zaworów zmniejszają sprawność urządzeń. Ponadto, zaburzenia i fluktuacje ciśnienia i/lub przepływów w układzie mogą zostać wywołane podczas przełączania zaworów i są niepożądane. Problemem jest również zużywanie się zaworów, szczególnie wobec dużej częstotliwości przełączania zaworów w aplikacjach regeneracyjnych utleniaczy cieplnych.

Tradycyjna konstrukcja z dwiema kolumnami wykorzystuje parę zaworów grzybkowych, z których jeden związany jest z pierwszą kolumną wymiany ciepła, zaś drugi - z drugą kolumną wymiany ciepła. Chociaż zawory grzybkowe charakteryzują się szybkim działaniem, kiedy zawory są przełączane podczas cyklu, to nieuniknione jest powstawanie przecieków nieutlenionego gazu procesowego w zaworach. Na przykład, w dwukomorowym utleniaczu podczas cyklu występuje moment, w którym zarówno wejściowy zawór jak i wyjściowy zawór są częściowo otwarte. W tym momencie przepływ gazu nie jest hamowany i następuje przepływ bezpośrednio od wlotu do wylotu, bez przetwarzania. Ponieważ są również kanały związane z układem zaworów, objętość nieutlenionego gazu zarówno w obudowie zaworu grzybkowego jak i w związanych z nim kanałach reprezentuje potencjalną objętość przecieku. Ponieważ przeciek nieutlenionego gazu procesowego w zaworach umożliwia usuwanie gazu z urządzenia bez utlenienia, taki przeciek może znacznie zmniejszyć efektywność niszczenia VOC przez urządzenie. Ponadto, tradycyjne konstrukcje zaworów powodują gwałtowne zmiany ciśnienia podczas przełączania, które mogą zwiększyć przeciek.

Podobna możliwość przecieku istnieje w tradycyjnych układach obrotowych zaworów. Ponadto, układy zaworów obrotowych zawierają zwykle wiele wewnętrznych rozdzielaczy, które mogą po pewnym czasie stać się nieszczelne, a ich konstruowanie i utrzymanie są drogie. Na przykład amerykański opis patentowy o numerze 5,871,349 pokazuje na fig. 1 utleniacz z dwunastoma komorami, mający dwanaście metalowych ścian, przy czym każda jest potencjalnym źródłem przecieku.

PL 199 188 B1

Celem wynalazku jest opracowanie regeneracyjnego utleniacza cieplnego, który ma prostotę i koszty charakterystyczne dla urzą dzenia z dwiema komorami oraz pł ynną regulację i wysoki stopień usuwania VOC, charakterystyczny dla układu z obrotowym zaworem, a przy tym nie posiada wad obu tych układów.

Celem wynalazku jest również opracowanie zaworu, który nie posiadłby wad dotychczas stosowanych urządzeń.

Zawór zawierający liczne przepusty zaworu, obejmujące przynajmniej pierwszy przepust zaworu i drugi przepust zaworu oddzielony od pierwszego przepustu zaworu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że każdy z przepustów zaworu pierwszy i drugi jest podzielony na przynajmniej dwie komory, zaś dystrybutor przepływu, mający kanał wejściowy i kanał wyjściowy jest zamontowany ruchomo względem licznych przepustów zaworu między pierwszym położeniem, w którym pierwszy przepust zaworu jest połączony przepływowo z kanałem wejściowym, zaś drugi przepust zaworu jest połączony przepływowo z kanałem wyjściowym a drugim położeniem, w którym pierwszy przepust zaworu jest połączony przepływowo z kanałem wyjściowym, zaś drugi przepust zaworu jest połączony przepływowo z kanałem wejściowym, przy czym każdy z licznych przepustów zaworu jest połączony przepływowo z jednym z kanałów - wejściowym lub wyjściowym, kiedy dystrybutor przepływu jest w pierwszym położeniu i jest połączony przepływowo z drugim z kanałów - wejściowym lub wyjściowym, kiedy dystrybutor przepływu jest w drugim położeniu, a ponadto dystrybutor przepływu zawiera powierzchnię blokowania, która umożliwia przepływ przez każdy z licznych przepustów zaworu, kiedy dystrybutor przepływu jest nieruchomy i blokuje przepływ przez pierwszą część pierwszego przepustu zaworu i przez drugą część drugiego przepustu zaworu tylko wtedy, kiedy dystrybutor przepływu jest między położeniami pierwszym i drugim, przy czym dystrybutor przepływu jest zamontowany obrotowo w przeciwnych kierunkach - pierwszym i drugim.

Korzystnie, każdy z przepustów zaworu - pierwszy i drugi jest podzielony na przynajmniej trzy komory.

Korzystnie, dystrybutor przepływu jest zamontowany obrotowo o 180° między położeniami pierwszym i drugim.

Korzystnie, pierwsza i druga część przepustów zaworu są przystające.

Korzystnie, zawór zawiera ponadto wał napędowy, połączony z dystrybutorem przepływu, przynajmniej jeden promieniowy kanał połączony przepływowo z, i biegnący w kierunku promieniowym od wału napędowego, i obrotowy przepust zawierający zewnętrzne uszczelnienie pierścieniowe, wewnętrzne uszczelnienie pierścieniowe, oddalone od zewnętrznego uszczelnienia pierścieniowego i mające liczne otwory, i przynajmniej jeden pierścień tłokowy, przy czym przynajmniej jeden pierścień tłokowy jest usytuowany w odpowiednim z licznych otworów w wewnętrznym uszczelnieniu pierścieniowym i jest dociśnięty do zewnętrznego uszczelnienia pierścieniowego.

Korzystnie, zawór zawiera ponadto środki do wywoływania przepływu gazu przez wał napędowy, przez przynajmniej jeden kanał promieniowy i między przynajmniej jednym pierścieniem tłokowym a wewnętrznym uszczelnieniem pierścieniowym.

Korzystnie, zawór zawiera liczne pierścienie tłokowe i ponadto zawiera środki do wywoływania przepływu gazu przez wał napędowy, przez przynajmniej jeden kanał promieniowy i między licznymi pierścieniami tłokowymi.

Korzystnie, zawór zawiera ponadto płytę uszczelniającą, przy czym dystrybutor przepływu zawiera również dopasowaną powierzchnię mającą liczne otwory, przez które przepływa gaz wytwarzając poduszkę gazową między dopasowaną powierzchnią a płytą uszczelniającą.

Korzystnie, płyta uszczelniająca zawiera przynajmniej jeden pierścieniowy rowek, usytuowany w jednej linii przynajmniej z jednym z licznych otworów.

Korzystnie, zawór zawiera ponadto środki napędowe do poruszania dystrybutora przepływu między pierwszym i drugim położeniem.

Korzystnie, środki napędowe zawierają koło zębate, połączone z dystrybutorem przepływu, które zawiera liczne zęby, i przynajmniej jedną zębatkę mającą liczne rowki, w których mieszczą się liczne zęby, dzięki czemu ruch zębatki powoduje odpowiedni ruch koła zębatego, które obraca dystrybutor przepływu.

Korzystnie, dystrybutor przepływu jest zamontowany obrotowo skokowo o 180° między położeniem pierwszym i drugim.

Regeneracyjny utleniacz cieplny, służący do przetwarzania gazu, zawierający strefę spalania, pierwsze łoże wymiany ciepła, zawierające medium wymiany ciepła i połączone ze strefą spalania,

PL 199 188 B1 drugie łoże wymiany ciepła, zawierające medium wymiany ciepła i połączone ze strefą spalania, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera zawór do naprzemiennego kierowania przepływu gazu między łożami wymiany ciepła pierwszym i drugim, przy czym zawór ten zawiera pierwszy przepust zaworu, połączony przepływowo z pierwszym łożem wymiany ciepła, i drugi przepust zaworu, oddzielony od pierwszego przepustu zaworu i połączony przepływowo z drugim łożem wymiany ciepła, oraz dystrybutor przepływu, mający kanał wejściowy i kanał wyjściowy, zamontowany ruchomo względem przepustów zaworu między pierwszym położeniem, w którym gaz wpływający do kanału wejściowego przepływa do pierwszej kolumny wymiany ciepła przez pierwszy przepust zaworu i wypływa z kanału wyjściowego przez drugą kolumnę wymiany ciepła oraz drugi przepust zaworu, a drugim położeniem, w którym gaz wpływający do wejściowego kanału przepływa do drugiej kolumny wymiany ciepła przez drugi przepust zaworu i wypływa z kanału wyjściowego przez pierwszą kolumnę wymiany ciepła i pierwszy przepust zaworu, przy czym dystrybutor przepływu zawiera część blokującą do blokowania przepływu gazu przez część przepustów zaworu pierwszego i drugiego, kiedy dystrybutor przepływu jest między położeniami pierwszym i drugim.

Korzystnie, zawiera również podstawę strony zimnej, zawierającą przynajmniej jedną przegrodę do przedzielenia przepustów zaworu pierwszego i drugiego na liczne komory.

Korzystnie, każda z komór jest przystająca.

Korzystnie, dystrybutor przepływu jest umieszczony w rozgałęzieniu, mającym wejście rozgałęzienia i wyjście rozgałęzienia, przy czym wejście rozgałęzienia jest połączone przepływowo z pierwszym kanałem dystrybutora przepływu, zaś wyjście rozgałęzienia jest połączone przepływowo z drugim kanałem dystrybutora przepływu.

Korzystnie, regeneracyjny utleniacz cieplny zawiera również wał napędowy, sprzężony z dystrybutorem przepływu, przynajmniej jeden kanał promieniowy, połączony przepływowo z, i biegnący w kierunku promieniowym od wał u napę dowego, i przepust obrotowy zawierający zewnę trzne uszczelnienie pierścieniowe, wewnętrzne uszczelnienie pierścieniowe, oddalone od zewnętrznego uszczelnienia pierścieniowego i mające liczne otwory, i przynajmniej jeden pierścień tłokowy, przy czym przynajmniej jeden pierścień tłokowy jest umieszczony w odpowiednim z licznych otworów w wewnętrznym uszczelnieniu pierścieniowym i jest dociśnięty do zewnętrznego uszczelnienia pierścieniowego.

Korzystnie, regeneracyjny utleniacz cieplny zawiera również środki do wywoływania przepływu gazu do wału napędowego, do przynajmniej jednego kanału promieniowego i między przynajmniej jednym pierścieniem tłokowym a wewnętrznym uszczelnieniem pierścieniowym.

Korzystnie, regeneracyjny utleniacz cieplny zawiera również płytę uszczelniającą, zaś dystrybutor przepływu zawiera również powierzchnię dopasowaną mającą liczne otwory, przez które przepływa gaz wytwarzając poduszkę gazową między powierzchnią dopasowaną a płytą uszczelniającą.

Korzystnie, płyta uszczelniająca zawiera przynajmniej jeden pierścieniowy rowek, usytuowany w jednej linii z niektórymi z licznych otworów.

Korzystnie, regeneracyjny utleniacz cieplny zawiera również środki napędowe do przemieszczania dystrybutora przepływu między pierwszym i drugim położeniem.

Korzystnie, środki napędowe zawierają koło zębate, sprzężone z dystrybutorem przepływu, które ma liczne zęby, i przynajmniej jedną zębatkę mającą liczne rowki, w których mieszczą się liczne zęby, dzięki czemu ruch zębatki powoduje odpowiedni ruch koła zębatego, które obraca dystrybutor przepływu.

Problemy związane z dotychczasowymi rozwiązaniami zostały rozwiązane w niniejszym wynalazku, który stanowi pojedynczy zawór przełączający i regeneracyjny utleniacz cieplny, zawierający zawór przełączający. Zawór według niniejszego wynalazku posiada bardzo dobrą szczelność i zużywa się w minimalnym stopniu. Zawór ma uszczelniającą płytę, która tworzy dwie komory, przy czym każda komora jest przepustem dla przepływu gazu, który prowadzi do jednego z dwóch łoży regeneracyjnego utleniacza. Zawór zawiera również przełączający dystrybutor przepływu gazu, w którym przewidziano alternatywne kanały dla wejściowego lub wyjściowego gazu procesowego do każdej połówki płyty uszczelniającej. Zawór działa w dwóch trybach: w trybie stacjonarnym i trybie przełączania zaworu. W trybie stacjonarnym, ciasne uszczelnienie minimalizuje lub zapobiega przeciekowi gazu procesowego. Uszczelnienie gazowe działa również podczas przełączania zaworu. Zawór ma zwartą konstrukcję, eliminując w ten sposób kanały zwykle wymagane w tradycyjnych konstrukcjach. Powoduje to, że gaz procesowy zajmuje mniejszą objętość podczas przełączania, dzięki czemu mniej brudnego gazu procesowego pozostanie bez utlenienia w czasie przełączania. Towarzyszący temu efekt bariery minimalizuje lub eliminuje przeciek nieutlenionego gazu procesowego w zaworze podczas przełączaPL 199 188 B1 nia. Zastosowanie pojedynczego zaworu zamiast dwóch lub czterech zwykle używanych, znacznie zmniejsza ilość miejsc wymagających uszczelnienia. Geometria przełączającego dystrybutora przepływu gazu zmniejsza odległość i liczbę zakrętów do pokonania przez gaz procesowy, ponieważ dystrybutor strumienia może zostać umieszczony blisko łoża wymiany ciepła. Zmniejsza to objętość uwięzionego, nieutlenionego gazu podczas przełączania zaworu. Ponieważ gaz procesowy przepływa przez te same części zaworu w cyklu wejściowym jak i w cyklu wyjściowym, lepsza jest dystrybucja gazu między łożami wymiany ciepła.

Uzyskiwane są przełączania zaworu z minimalnymi fluktuacjami ciśnienia, doskonałe uszczelnienie i minimalne lub żadne obejścia podczas przełączania. Dzięki eliminacji obejść podczas przełączania, tradycyjne komory pułapkowe, stosowane do przechowywania pewnych ilości nieprzetworzonego gazu w układzie podczas przełączania, mogą zostać wyeliminowane, znacznie zmniejszając koszty.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w widoku perspektywicznym regeneracyjny utleniacz cieplny według jednego przykładu wykonania wynalazku, fig. 2 przedstawia w widoku perspektywicznym rozłożony na części zespół fragmentu regeneracyjnego utleniacza cieplnego według jednego przykładu wykonania wynalazku, fig. 3 przedstawia w widoku perspektywicznym chłodzącą komorę sprężonego powietrza według wynalazku, fig. 4 przedstawia w widoku od doł u przepusty zaworu wedł ug wynalazku, fig. 5 przedstawia w widoku perspektywicznym zawór przełączający z dystrybutorem przepływu gazu według wynalazku, fig. 5A przedstawia w przekroju poprzecznym zawór przełączający z dystrybutorem przepływu gazu według wynalazku, fig. 6 przedstawia w widoku perspektywicznym mechanizm napędowy zaworu przełączającego według wynalazku, fig. 7A, 7B, 7C i 7D przedstawiają schematy przepływu strumienia gazu przez zawór przełączający według wynalazku, fig. 8 przedstawia w widoku perspektywicznym cześć dystrybutora przepływu gazu według wynalazku, fig. 9 przedstawia w widoku z góry płytę uszczelniającą według wynalazku, fig. 9A przedstawia w przekroju fragment płyty uszczelniającej z fig. 9, fig. 10 przedstawia w widoku perspektywicznym wał dystrybutora przepł ywu gazu wedł ug wynalazku, fig. 11 przedstawia w przekroju obrotowym przepust według wynalazku, zaś fig. 12 przedstawia w przekroju dolną część wału napędowego według wynalazku.

Na fig. 1 i 2 przedstawiony jest dwukomorowy, regeneracyjny utleniacz cieplny 10 (katalityczny lub niekatalityczny), podtrzymywany na ramie 12, jak pokazano. Utleniacz 10 zawiera obudowę 15, w której usytuowane jest pierwsza i druga komora wymienników ciepła, połączone z usytuowaną centralnie strefą spalania. Palnik (nie pokazany) może być związany ze strefą spalania, zaś dmuchawa spalania może być podtrzymywana na ramie 12, dostarczając powietrze spalania do palnika. Strefa spalania zawiera wylot 14 obejścia połączony przepływowo z kominem wentylacyjnym 16 zwykle prowadzącym do atmosfery. Centralne pomieszczenie 11 mieści układy sterowania urządzeniem i korzystnie jest również umieszczone na ramie 12. Naprzeciw pomieszczenia sterującego 11 usytuowany jest wentylator (nie pokazany), podtrzymywany na ramie 12, służący do kierowania gazu procesowego do utleniacza 10. Obudowa 15 zawiera górną komorę lub dach 17 mającą jedne lub kilka drzwi wejściowych 18, zapewniających operatorowi dostęp do obudowy 15. Specjalista w danej dziedzinie zauważy, że powyższy opis utleniacza jest tylko ilustracyjny. Inne konstrukcje również mieszczą się w zasięgu niniejszego wynalazku, włącznie z utleniaczami z więcej lub mniej niż dwiema komorami, utleniaczami z poziomo usytuowanymi komorami i utleniaczami katalitycznymi. Podstawa 20 zimnego końca tworzy podporę obudowy 15, jak najlepiej widać na fig. 2. Na podstawie 20 umieszczona jest odpowiednia siatka podtrzymująca 19, która podtrzymuje zespół wymiany ciepła w każdej kolumnie wymiany ciepła, jak opisano poniżej bardziej szczegółowo. W pokazanym przykładzie wykonania komory wymiany ciepła są oddzielone ściankami separującymi 21, które są korzystnie izolowane. W pokazanym przykł adzie wykonania przepł yw przez ł o ż a wymiany ciepł a jest pionowy. Gaz procesowy jest wprowadzany do łoży z części zaworu usytuowanych w podstawie 20, przepływa do góry (w kierunku dachu 17) do pierwszego łoża, dostaje się do strefy spalania połączonej z pierwszym łożem, wypływa ze strefy spalania i jest wprowadzany do drugiej komory, w której przepływa w dół przez drugie łoże, w kierunku podstawy 20 zimnego końca. Jednakże specjalista w danej dziedzinie zauważy, że inne ustawienia są dopuszczalne, włącznie z układem poziomym, także takie, w którym kolumny wymiany ciepła są zwrócone jedna w kierunku drugiej i są oddzielone przez centralnie zlokalizowaną strefę spalania.

Na fig. 3 przedstawione są szczegóły podstawy 20. Podstawa 20 ma podłogę 23, która jest korzystnie pochylona w dół od zewnętrznych ścianek 20A, 20B w kierunku przepustów 25 zaworu, co

PL 199 188 B1 poprawia rozkład przepływu gazu. Na podłodze 23 podtrzymywane są liczne przegrody 24 i rozdzielacze komory 124. Przegrody 24 rozdzielają przepusty 25 zaworu i pomagają zmniejszyć fluktuacje ciśnienia podczas przełączania zaworu. Rozdzielacze 124 separują komory wymiany ciepła. Rozdzielacze 124A i 124D oraz 124E i 124H mogą być odpowiednio połączone jeden z drugim lub mogą być oddzielne. Przepust 25A zaworu jest utworzony między rozdzielaczem komory 124A i przegrodą 24B. Przepust 25B zaworu jest utworzony między przegrodami 24B i 24C. Przepust 25C zaworu jest utworzony między przegrodą 24C i rozdzielaczem 124D. Przepust 25D zaworu jest utworzony między rozdzielaczem komory 124E a przegrodą 24F. Przepust 25E zaworu jest utworzony między przegrodami 24F i 24G, zaś przepust 25F jest utworzony między przegrodą 24G i rozdzielaczem 124H. Liczba przegród 24 jest funkcją liczby przepustów 25 zaworu. W korzystnym przykładzie wykonania, jak pokazano, jest sześć przepustów 25 zaworu, chociaż można zastosować więcej lub mniej. Na przykład, w przykł adzie wykonania, w którym tylko cztery przepusty zaworu są stosowane, tylko jeden rozdzielacz jest potrzebny. Niezależnie od liczny przepustów zaworu i odpowiadających im rozdzielaczy, korzystnie przepusty zaworów mają jednakowe kształty dla symetrii.

Wysokość przegród 24 jest korzystnie taka, że górne powierzchnie przegród 24 są na jednym poziomie w płaszczyźnie poziomej. W pokazanym przykładzie wykonania części przegród 24 najbardziej oddalone od przepustów 25 zaworu są najkrótsze, gdyż są dostosowane do podłogi 23 kratownicy, która jest pochylona, jak powiedziano wcześniej. Utworzony w ten sposób poziom płaszczyzny poziomej jest odpowiedni do podtrzymywania medium wymiany ciepła w każdej kolumnie wymiany ciepła, jak przedstawiono bardziej dokładnie poniżej. W pokazanym przykładzie wykonania z sześcioma przepustami 25 zaworu, przegrody 24B, 24C, 24F i 24G są korzystnie ustawione pod kątem około 45° do wzdłużnej linii centralnej L-L podstawy 20, kiedy odchodzą od przepustów 25 zaworu, a nastę pnie biegną w zasadzie równolegle do wzdł u ż nej linii centralnej L-L w kierunku zewnę trznych ścianek 20A i 20B, odpowiednio. Przegrody 24A, 24D, 24E i 24H są korzystnie ustawione pod kątem 22,5° do wzdłużnej linii centralnej H-H podstawy 20, kiedy odchodzą od przepustów 25 zaworu, a nastę pnie biegną w zasadzie równolegle do wzdł u ż nej linii centralnej H-H w kierunku zewn ę trznych ścianek 20C i 20D, odpowiednio.

Korzystnie, przegrody 24B, 24C, 24F i 24G oraz zewnętrzne ścianki 20A, 20B, 20C i 20D podstawy 20 zawierają brzeg 26 usytuowany nieco niżej niż płaszczyzna pozioma utworzona przez górne powierzchnie przegród 24. Brzeg 26 jest dostosowany do opcjonalnej siatki 19 i podtrzymuje ją (fig. 2), która, z kolei, podtrzymuje medium wymiany ciepła w każdej kolumnie. W przypadku gdy medium wymiany ciepła zawiera przypadkowo rozmieszczone komponenty, na przykład ceramiczne komponenty w postaci siodełek, sfer lub innych kształtów, przegrody 24 mogą sięgać wyżej w celu rozdzielania komponentów. Jednakże, nie jest potrzebne dokładne uszczelnianie między przegrodami, tak jak jest to robione w tradycyjnych konstrukcjach obrotowego zaworu.

Figura 4 przedstawia widok od dołu przepustów 25 zaworu. Płyta 28 ma dwa przeciwne, symetryczne otwory 29A i 29B, które z przegrodami 26 tworzą przepusty 25 zaworu. W każdym przepuście 25 zaworu usytuowana jest opcjonalna łopatka kierująca 27. Każda łopatka kierująca 27 ma pierwsze zakończenie przymocowane do płyty 28, zaś drugie zakończenie, oddalone od pierwszego zakończenia, przymocowane jest do przegrody 24 każdym bokiem (najlepiej widać to na fig. 3). Każda łopatka kierująca 27 rozszerza się od pierwszego zakończenia do drugiego zakończenia i jest ustawiona pod kątem do pionu, a następnie wygina się do poziomu w 27A, jak pokazano na fig. 3 i 4. Łopatki kierujące 27 kierują strumień gazu procesowego wydobywającego się z przepustów 25 zaworu dalej od przepustów 25 zaworu, w celu ułatwienia dystrybucji gazu w podstawie 20 zimnego końca podczas pracy. Jednorodna dystrybucja w podstawie 20 zimnego końca pomaga zapewnić jednorodny rozkład w medium wymiany ciepła, w celu uzyskania optymalnej wydajności wymiany ciepła.

Figury 5 i 5A przedstawiają dystrybutor 50 przepływu gazu mieszczący się w rozgałęzieniu 51 mającym wlot 48 gazu procesowego i wylot 49 gazu procesowego (chociaż element 48 może być wylotem, zaś 49 wlotem, dla ilustracji użyty zostanie pierwszy przykład wykonania). Dystrybutor 50 przepływu gazu zawiera, korzystnie, wnękowy, cylindryczny wał napędowy 52 (fig. 5A, fig. 10), który jest połączony z mechanizmem napędowym, omówionym dokładniej poniżej. Z wałem napędowym 52 połączony jest element 53 w kształcie stożka ściętego. Element 53 zawiera dopasowaną płytę, utworzoną z dwu przeciwległych powierzchni uszczelniających 55, 56 w kształcie połówek pomarańczy, przy czym każda jest połączona kołową zewnętrzną krawędzią 54 i rozciąga się na zewnątrz od wału napędowego 52 pod kątem 45°, tak że przestrzeń ograniczona przez obie powierzchnie uszczelniające 55, 56 i zewnętrzną krawędź 54 tworzy pierwszy kanał przepływu gazu 60. Podobnie, drugi kanał

PL 199 188 B1 przepływu gazu 61 jest utworzony przez powierzchnie uszczelniające 55, 56 naprzeciwko pierwszego kanału 60 i trzy kątowe płyty boczne, mianowicie przeciwległe płyty boczne 57A, 57B i centralną, kątową płytę boczną 57C. Kątowe płyty boczne 57 oddzielają pierwszy kanał 60 od drugiego kanału 61 przepływu gazu. Górne części kanałów 60, 61 są zaprojektowane tak, że są dopasowane do konfiguracji symetrycznych otworów 29A, 29B w płycie 28, zaś w stanie zmontowanym każdy kanał 60, 61 jest usytuowany naprzeciwko odpowiednich otworów 29A, 29B płyty 28. Drugi kanał 61 jest połączony przepływowo tylko z wlotem 48, zaś pierwszy kanał 60 jest połączony przepływowo tylko z wylotem 49 poprzez podstawę 47, niezależnie od ustawienia dystrybutora 50 przepływu gazu w dowolnym momencie. Zatem gaz procesowy wprowadzany do rozgałęzienia 51 przez wlot 48 przepływa tylko przez drugi kanał 61, zaś gaz procesowy wprowadzany do pierwszego kanału 60 z przepustów 25 zaworu przepływa tylko przez wylot 49 poprzez płytę 47.

Płyta uszczelniająca 100 (fig. 9) jest połączona z płytą 28 tworzącą przepusty 25 zaworu (fig. 4). Korzystnie, stosowane jest uszczelnienie między górną powierzchnią dystrybutora 50 przepływu gazu a płytą uszczelniając ą 100, jak omówiono dokładniej poniżej. Dystrybutor przepływu 50 moż e być obracany wokół pionowej osi przy pomocy wału napędowego 52, w stosunku do stacjonarnej płyty 28. Taki obrót przesuwa powierzchnie uszczelniające 55, 56 do lub od położenia blokującego fragmenty otworów 29A, 29B, jak przedstawiono poniżej.

Na fig. 6 przedstawiono odpowiedni mechanizm napędowy 70, służący do napędzania dystrybutora 50 przepływu gazu. Mechanizm napędowy 70 zawiera podstawę 71 i jest podtrzymywany na ramie 12 (fig. 1). Z podstawą 71 połączona jest para podpór 73A, 73B zębatek 76A, 76B i podpora 74 cylindrów 75A, 75B. Cylindry 75A, 75B są podtrzymywane przez podporę 74 i wprawiają w ruch odpowiednią zębatkę 76A, 76B. Każda zębatka 76, 76B ma liczne rowki, które odpowiadają kształtem zębom 77A na kole zębatym 77. Wał napędowy 52 dystrybutora 50 przepływu gazu jest połączony z kołem zębatym 77. Działanie cylindrów 75A, 75B powoduje ruch odpowiedniej, związanej z nim zębatki 76, która, z kolei, powoduje obrotowy ruch koła zębatego 77, które obraca wał napędowy 52 i dystrybutor 50 strumienia gazu, dołączony do niego wokół pionowej osi. Korzystnie, mechanizm zębatkowy jest tak skonfigurowany, że powoduje obracanie wału napędowego 52 do przodu i do tyłu o 180°. Jednakż e specjalista w danej dziedzinie zauważy, ż e inne konstrukcje mieszczą się w zasięgu niniejszego wynalazku, włącznie z napędem, w którym realizowany jest obrót o pełne 360° dystrybutora strumienia gazu. Inne odpowiednie mechanizmy napędowe obejmują hydrauliczne siłowniki.

Figury 7A - 7D przedstawiają schematycznie kierunek przepływu podczas typowego cyklu przełączania dla zaworu, mającego dwa przepusty wlotowe i dwa przepusty wylotowe. W schematach tych komora A jest komorą wlotową, zaś komora B jest komorą wylotową w dwukomorowym utleniaczu.

Figura 7A przedstawia zawór w stacjonarnym, w pełni otwartym położeniu. Zatem przepusty 25A i 25B zaworu są w stanie wejściowym, w pełni otwartym, i przepusty 25C i 25D zaworu są w stanie wyjściowym, w pełni otwartym. Gaz procesowy jest wprowadzany do komory A przez przepusty 25A i 25B zaworu, przepływa przez medium wymiany ciepła w komorze A, gdzie jest ogrzewany, przepływa przez strefę spalania połączoną z komorą A, gdzie jeszcze nie utlenione wszelkie lotne komponenty są utleniane, następnie jest chłodzony przepływając przez komorę B połączoną ze strefą spalania, po czym wypływa z przepustów 25C i 25D zaworu przez otwór komina wentylacyjnego, na przykład do atmosfery. Typowy czas trwania tego trybu działania wynosi od około 1 do około 4 minut, przy czym korzystnie wynosi 3 minuty.

Figura 7B przedstawia początek zmiany trybu, kiedy ma miejsce obrót zaworu o 60°, co ogólnie trwa od około 0,5 do około 2 sekund. W pokazanym położeniu przepust 25B zaworu jest zamknięty, a zatem przepł yw do lub z komory A jest zablokowany przez ten przepust, i przepust 25C jest zamknięty, a zatem przepływ przez ten przepust do lub z komory B jest zablokowany. Przepusty 25A i 25D zaworu pozostają otwarte.

Kiedy obrót dystrybutora przepływu gazu wykona następne 60°, jak pokazano na fig. 7C, przepusty 25A i 25D zaworu zostaną zablokowane. Jednakże przepust 25B zaworu jest otwarty, ale jest w stanie wyjś ciowym, umoż liwiają cym przepł yw gazu procesowego z komory A przez przepust 25B do komina itp. Podobnie, przepust 25C zaworu jest teraz otwarty, ale jest w stanie wejściowym, umożliwiającym przepływ gazu procesowego do komory B (ale nie z komory B, jak w stanie wyjściowym, pokazanym na fig. 7A).

Obrót o końcowe 60° dystrybutora przepływu jest przedstawiony na fig. 7D. Komora A jest teraz ustawiona w trybie wyjściowym, w pełni otwartym, zaś komora B jest w trybie wejściowym, w pełni otwartym. Zatem przepusty 25A, 25B, 25C i 25D są wszystkie w pełni otwarte, zaś dystrybutor prze8

PL 199 188 B1 pływu jest w stanie spoczynku. Kiedy przepływ znów powinien zostać odwrócony, dystrybutor przepływu korzystnie wraca do położenia pokazanego na fig. 7A przez obrócenie o 180° z powrotem, chociaż dalszy obrót o 180° w tym samym kierunku co poprzedni obrót mieści się w zasięgu niniejszego wynalazku.

Układ z sześcioma przepustami zaworu, pokazany na fig. 3, działa w analogiczny sposób. Zatem każdy przepust zaworu jest przesunięty raczej o 45° niż o 60°. Przyjmując, że przepusty 25A, 25B i 25C zaworu na fig. 3 są w trybie wejś ciowym i w peł ni otwarte, zaś przepusty 25D, 25E i 25F są w trybie wyjś ciowym i są w peł ni otwarte, pierwszym etapem cyklu jest obrócenie zaworu o 45° (w kierunku zgodnym z kierunkiem obrotu wskazówek zegara), blokując przepływ do przepustu 25C zaworu i z przepustu 25F zaworu. Przepusty 25A i 25B zaworu pozostają otwarte w położeniu wejściowym, zaś przepusty 25D i 25E zaworu pozostają otwarte w położeniu wyjściowym. Kiedy dystrybutor przepływu obróci się o następne 45° w kierunku zgodnym z kierunkiem obrotu wskazówek zegara, przepust 25C zaworu zostanie otwarty w położeniu wyjściowym, przepust 25B zaworu zostanie zablokowany, zaś przepust 25A zaworu pozostanie otwarty w położeniu wejściowym. Podobnie przepust 25F zaworu jest teraz otwarty w położeniu wejściowym, przepust 25E zaworu jest zablokowany, zaś przepust 25D zaworu pozostaje otwarty w położeniu wyjściowym. Kiedy dystrybutor przepływu pokona następne 45°, przepusty 25C i 25B zaworu zostaną otwarte w położeniu wyjściowym, zaś przepust 25A zostanie zablokowany. Podobnie, przepusty 25F i 25E zaworu zostaną otwarte w położeniu wejściowym, zaś przepust 25F zaworu zostanie zablokowany. W końcowym położeniu dystrybutor przepływu jest obrócony o kolejne 45° i zatrzymuje się, przy czym wszystkie przepusty 25A, 25B i 25C zaworu są otwarte w położeniu wyjściowym, zaś wszystkie przepusty 25D, 25E i 25F zaworu są otwarte w położeniu wejściowym.

Jak można zauważyć z powyższego, jedną istotną zaletą niniejszego wynalazku w stosunku do tradycyjnych zaworów obrotowych jest to, że chwilowy dystrybutor przepływu jest stacjonarny przez większość czasu. Porusza się tylko przy zmianie wejścia na wyjście w cyklu, przy czym ruch ten trwa tylko sekundy (ogólnie od około 0,5 do około 4 sekund), co można porównać z minutami, w czasie których jest nieruchomy, podczas gdy jedna z komór A lub B jest w trybie wejściowym, zaś druga w trybie wyjś ciowym. Przeciwnie, wiele tradycyjnych zaworów obrotowych jest w cią g ł ym ruchu, co przyspiesza zużycie różnych komponentów urządzenia i może prowadzić do przecieków. Dodatkową zaletą niniejszego wynalazku jest duża fizyczna przestrzeń oddzielająca gaz oczyszczony od jeszcze nieoczyszczonego gazu procesowego, zarówno w samym zaworze, jak i w komorze (przestrzeń 80, fig. 3, między rozdzielaczami 124E i 124D komory a rozdzielaczami 124H i 124A), i podwójna ścianka utworzona przez rozdzielacze 124E, 124H i 124A, 124D komory. Również, ponieważ zawór ma tylko jeden układ napędowy, zawór może działać właściwie poruszając się szybko lub powoli, w przeciwieństwie do dotychczasowych rozwiązań, w których liczne układy napędowe muszą działać jednocześnie. Dokładniej, w dotychczasowych rozwiązaniach, jeśli jeden zawór grzybkowy jest opóźniony w stosunku do innego, na przykład, mogą wystąpić przecieki lub strata przepływu gazu procesowego lub może powstać duży impuls ciśnienia.

Inną zaletą niniejszego wynalazku jest opór występujący podczas przełączania. W tradycyjnym układzie zaworu, na przykład we wspomnianym zaworze grzybkowym, opór na przepływ osiąga zero, kiedy oba zawory są częściowo otwarte (tj. kiedy jeden jest zamykany a drugi jest otwierany). W wyniku tego przepływ gazu na jednostkę czasu może znacznie wzrosnąć, dodatkowo prowadząc do przecieku gazu przez częściowo otwarte zawory podczas przełączania. Przeciwnie, ponieważ dystrybutor przepływu według niniejszego wynalazku stopniowo zamyka wejście (lub wyjście) przez zamykanie tylko części przepustów, to opór nie maleje do zera podczas przełączania, a w rzeczywistości rośnie, ograniczając w ten sposób przepływ gazu procesowego przez przepusty zaworu podczas przełączania i minimalizując przecieki.

Korzystny sposób uszczelniania zaworu zostanie teraz omówiony najpierw w odniesieniu do fig. 5, 8 i 9. Dystrybutor przepł ywu 50 jest podtrzymywany na poduszce powietrznej w celu zminimalizowania lub wyeliminowania zużycia podczas jego poruszania. Specjalista w danej dziedzinie zauważy, że mogą być stosowane inne gazy niż powietrze, chociaż powietrze jest preferowane i jest omawiane tutaj w celach ilustracyjnych. Poduszka powietrza nie tylko uszczelnia zawór, ale również powoduje brak lub w zasadzie brak oporu tarcia podczas ruchu dystrybutora. Ciśnieniowy układ zasilający, na przykład wentylator itp., który może być tym samym lub innym wentylatorem niż użyty do dostarczania powietrza spalania do palnika strefy spalania, dostarcza powietrze do wału napędowego 52 dystrybutora przepływu 50 przez odpowiednie kanały (nie pokazane) i podstawę 64. Jak najlepiej widać na fig. 8,

PL 199 188 B1 powietrze przepływa z kanałów do wału napędowego 52 przez jeden lub więcej otworów 81, utworzonych w korpusie wału napędowego 52 nad podstawą 82 wału napędowego 52, która jest połączona z mechanizmem napę dowym 70. Dokł adne poł o ż enie otworów 81 nie jest w zasadzie istotne, chociaż korzystnie otwory 18 są rozmieszczone symetrycznie wokół wału 52 i mają jednakowe rozmiary w celu uzyskania jednorodności. Sprężone powietrze przepływa w górę wału napędowego 52, jak pokazano strzałkami na fig. 8, zaś jego część wpływa do jednego lub wielu promieniowych kanałów 83, które łączą się z i zasilają jedno lub wiele uszczelnień pierścieni tłokowych, rozmieszczonych w pierścieniowym, obrotowym przepuście 90, jak przedstawiono dokładniej poniżej. Część powietrza, która nie wpływa do promieniowych kanałów 83, kontynuuje przepływ w górę wału napędowego 52 aż osiągnie kanały 94, które rozmieszczają powietrze w kanale, mającym część pół-pierścieniową 95 i część utworzoną przez powierzchnie uszczelniające 55, 56 w kształcie połówek pomarańczy.

Dopasowane powierzchnie dystrybutora przepływu 50, w szczególności powierzchnie dopasowane do powierzchni uszczelniających 55, 56 w kształcie połówek pomarańczy i zewnętrzna krawędź pierścieniowa 54 zawierają wiele otworów 96, jak pokazano na fig. 5. Sprężone powietrze wypływa z kanał u 95 otworami 96, jak pokazują strzał ki na fig. 8, i tworzy poduszkę powietrzną mię dzy górną powierzchnią dystrybutora przepływu 50 a stacjonarną płytą uszczelniającą 100, pokazaną na fig. 9. Płyta uszczelniająca 100 zawiera pierścieniową, zewnętrzną krawędź 102 mającą szerokość odpowiadającą szerokości górnej powierzchni 54 dystrybutora przepływu 50 i parę elementów 105, 106 w kształcie połówek pomarańczy, odpowiadających kształtem powierzchniom uszczelniającym 55, 56 dystrybutora przepływu 50. Jest dopasowana i jest połączona z płytą 28 (fig. 4) przepustu zaworu. W otworze 104 umieszczany jest bolec 59 wa ł u napę dowego 52 (fig. 8) połączony z dystrybutorem przepływu 50. Dolna część pierścieniowej, zewnętrznej krawędzi 102, zwrócona w stronę dystrybutora przepływu 50, zawiera jeden lub wiele pierścieniowych rowków 99 (fig. 9A) które są usytuowane naprzeciwko otworów 96 w dopasowanej powierzchni dystrybutora przepływu 50. Korzystnie, są umieszczone dwa koncentryczne rzędy rowków 99 i dwa odpowiadające im rzędy otworów 96. Zatem rowki 99 współpracują z powietrzem uciekającym z otworów 96 w górnej powierzchni 54, tworząc poduszkę powietrzną pomiędzy dopasowaną powierzchnią 54 a pierścieniową zewnętrzną krawędzią 102 płyty uszczelniającej 100. Ponadto, powietrze uciekające z otworów 96 w powierzchniach uszczelniających 55, 56 w kształcie połówek pomarańczy, tworzy poduszkę powietrzną między tymi powierzchniami 55, 56 a elementami 105, 106 płyty uszczelniającej 100. Wspomniane poduszki powietrzne minimalizują lub zapobiegają przeciekom gazu procesowego, który nie został oczyszczony, do strumienia oczyszczonego gazu procesowego. Stosunkowo duże kliny w kształcie połówek pomarańczy w dystrybutorze przepływu 50 i w płycie uszczelniającej 100 zapewniają długą drogę wzdłuż górnej powierzchni dystrybutora przepływu 50, którą nieoczyszczony gaz musiałby pokonać, aby wywołać przeciek. Ponieważ dystrybutor przepływu jest stacjonarny przez większość czasu podczas działania, nieprzenikalna poduszka powietrzna jest wytwarzana między wszystkimi dopasowanymi powierzchniami zaworu. Kiedy dystrybutor przepływu musi się poruszyć, to poduszka powietrza, stosowana do uszczelniania zaworu, teraz również służy do eliminacji wywoływania przez duże naciski zużycia między dystrybutorem przepływu 50 a płytą uszczelniającą 100.

Korzystnie, sprężone powietrze jest dostarczane z innego wentylatora niż wentylator dostarczający gaz procesowy do urządzenia, w którym stosowany jest zawór, tak że ciśnienie uszczelniającego powietrza jest wyższe niż wejściowe lub wyjściowe ciśnienie gazu, zapewniając w ten sposób uszczelnienie.

Dystrybutor przepływu 50 zawiera obrotowy przepust, jak najlepiej widać na fig. 10 i 11. Część w kształcie ściętego stożka 53 dystrybutora przepływu 50 obraca się wokół pierścieniowej, cylindrycznej ścianki 110, która działa jako zewnętrzne, pierścieniowe uszczelnienie. Ścianka 110 zawiera zewnętrzny, pierścieniowy kołnierz 111, używany do centrowania ścianki 110 i dociskania jej do rozgałęzienia 51 (patrz również fig. 5). Uszczelniający pierścień wewnętrzny 116 w kształcie litery E (korzystnie wykonany z metalu), jest sprzężony z dystrybutorem przepływu 50 i ma parę oddalonych jeden od drugiego, równoległych rowków 115A, 115B, utworzonych w nim. Pierścień tłokowy 112A jest umieszczony w rowku 115A, zaś pierścień tłokowy 112B jest umieszczony w rowku 115B, jak pokazano na fig. 11. Każdy pierścień tłokowy 112 dociska ściankę zewnętrznego uszczelnienia pierścieniowego 110 i pozostaje nieruchomy nawet podczas ruchu dystrybutora przepływu 50. Sprężone powietrze (lub gaz) przepływa przez promieniowe kanały 83, jak pokazano strzałkami na fig. 11, przez otwory 84, komunikujące się z każdym promieniowym kanałem 83, i do kanału 119 między pierścieniami tłokowymi 112A, 112B oraz w szczelinę między każdym pierścieniem tłokowym 112 a wewnętrznym uszczelnieniem

PL 199 188 B1 pierścieniowym 116. Kiedy dystrybutor przepływu 50 obraca się względem stacjonarnej ścianki cylindrycznej 110 (i pierścieni tłokowych 112A, 112B), to powietrze w kanale 119 zwiększa ciśnienie w przestrzeni mię dzy dwoma pierś cieniami tł okowymi 112A, 112B, wytwarzają c cią g ł e i pozbawione tarcia uszczelnienie. Szczelina między pierścieniami tłokowymi 112A, 112B a wewnętrznym uszczelnieniem pierścieniowym 116 i szczelina 85 między wewnętrznym uszczelnieniem pierścieniowym 116 a ś cianką zewnę trznego uszczelnienia pierś cieniowego 110, uwzglę dnia każ dy ruch (osiowy lub inny) wału napędowego 52 w wyniku cieplnego rozszerzania lub w wyniku innych czynników. Specjalista w danej dziedzinie zauważy, ż e chociaż pokazane jest uszczelnienie podwójnymi pierścieniami tłokowymi, to można zastosować trzy lub więcej pierścieni tłokowych w celu lepszego uszczelnienia. Do uszczelniania można zastosować podciśnienie lub nadciśnienie.

Figura 12 pokazuje jak podstawa 64, zaopatrująca wał 52 w sprężone powietrze, jest uszczelniona przed wałem napędowym 52. Uszczelnienie jest wykonane w sposób podobny jak w przypadku obrotowego przepustu omówionego powyżej, z wyjątkiem tego, że uszczelnienia są nadmuchiwane i tylko jeden pierś cień tł okowy jest potrzebny dla ka ż dego uszczelnienia nad i pod podstawą 64. Stosując uszczelnienie nad podstawą 64 jako idealne, wewnętrzne uszczelnienie pierścieniowe 216 jest utworzone przez wywiercenie w nim centralnego rowka. Stacjonarna, pierścieniowa ścianka cylindryczna 210, która działa jako zewnętrzne uszczelnienie pierścieniowe, zawiera zewnętrzny pierścieniowy kołnierz 211, używany do centrowania ścianki 210 i zaciśnięcia jej na podstawie 64. Stacjonarny pierścień tłokowy 212 jest umieszczony w rowku utworzonym w wewnętrznym uszczelnieniu pierścieniowym 216 w kształcie litery C i dociska ściankę 210. Szczelina między stacjonarnym pierścieniem tłokowym 212 a otworem wewnętrznego uszczelnienia pierścieniowego 216 w kształcie litery C, jak również szczelina między wewnętrznym uszczelnieniem pierścieniowym 216 w kształcie litery C a zewnętrzną ścianką cylindryczną 210, dostosowuje się do dowolnego ruchu wału napędowego 52 w wyniku cieplnego rozszerzania, itp. Podobna zewnętrzna cylindryczna ścianka 310, wewnętrzne uszczelnienie 316 w kształcie litery C i pierścień tłokowy 312 są użyte po przeciwnej stronie podstawy 64, jak pokazano na fig. 12.

Podczas pracy w pierwszym trybie, niepoddany obróbce (brudny) gaz procesowy przepływa do wejścia 48 przez pierwszy kanał 61 dystrybutora przepływu 50 i do odpowiednich przepustów 25 zaworu, które są połączone przepływowo z drugim kanałem 61 w tym trybie. Niepoddany obróbce gaz procesowy przepływa następnie przez gorące medium wymiany ciepła, podtrzymywane przez podstawę 20 zimnej strony, i przez strefę spalania, gdzie jest poddawany obróbce, następnie czysty już gaz jest chłodzony, płynąc przez zimne medium wymiany ciepła w drugiej kolumnie, przez przepusty 25 zaworu, połączone z pierwszym kanałem 60, i wylatuje przez podstawę 47 i wylot 49.

Kiedy zimne medium wymiany ciepła stanie się stosunkowo gorące, zaś gorące medium wymiany ciepła stanie się stosunkowo zimne, cykl jest odwracany poprzez uaktywnienie mechanizmu napędowego 70 w celu obrócenia wału napędowego 52 i dystrybutora 50. W tym drugim trybie, niepoddany obróbce gaz procesowy znów przepływa do wejścia 48, przez drugi kanał 61 dystrybutora przepływu 50, przy czym kanał jest teraz połączony przepływowo z innymi przepustami 25 zaworu, które były poprzednio połączone przepływowo z pierwszym kanałem 60, zatem kierują one niepoddany obróbce gaz procesowy do nowej, gorącej kolumny wymiany ciepła, a następnie przez strefę spalania, gdzie gaz procesowy jest poddawany obróbce. Oczyszczony gaz jest następnie chłodzony, kiedy płynie przez nowe, zimne medium wymiany ciepła w drugiej kolumnie, przez przepusty 25 zaworu, połączone przepływowo z pierwszym kanałem 60, i wylatuje przez podstawę 47 i wyjście 49. Cykl ten jest powtarzany tak długo, jak trzeba i trwa zwykle od 1 do 4 minut.

Claims (22)

1. Zawór zawierający liczne przepusty zaworu, obejmujące przynajmniej pierwszy przepust zaworu i drugi przepust zaworu oddzielony od pierwszego przepustu zaworu, znamienny tym, że każdy z przepustów zaworu pierwszy (25A, 25B) i drugi (25C, 25D) jest podzielony na przynajmniej dwie komory, zaś dystrybutor (50) przepływu, mający kanał wejściowy (61) i kanał wyjściowy (60), jest zamontowany ruchomo względem licznych przepustów zaworu między pierwszym położeniem, w którym pierwszy przepust (25A, 25B) zaworu jest połączony przepływowo z kanałem wejściowym (61), zaś drugi przepust (25C, 25D) zaworu jest połączony przepływowo z kanałem wyjściowym (60), a drugim położeniem, w którym pierwszy przepust (25A, 25B) zaworu jest połączony przepływowo z kanałem

PL 199 188 B1 wyjściowym (60), zaś drugi przepust (25C, 25D) zaworu jest połączony przepływowo z kanałem wejściowym (61), przy czym każdy z licznych przepustów zaworu jest połączony przepływowo z jednym z kanałów - wejściowym (61) lub wyjściowym (60), kiedy dystrybutor (50) przepływu jest w pierwszym położeniu i jest połączony przepływowo z drugim z kanałów - wejściowym (61) lub wyjściowym (60), kiedy dystrybutor (50) przepływu jest w drugim położeniu, a ponadto dystrybutor (50) przepływu zawiera powierzchnię blokującą (55, 56), która umożliwia przepływ przez każdy z licznych przepustów zaworu, kiedy dystrybutor (50) przepływu jest nieruchomy i blokuje przepływ przez pierwszą część pierwszego przepustu (25A) zaworu i przez drugą część drugiego przepustu (25D) zaworu tylko wtedy, kiedy dystrybutor (50) przepływu jest między położeniami pierwszym i drugim, przy czym dystrybutor (50) przepływu jest zamontowany obrotowo w przeciwnych kierunkach - pierwszym i drugim.

2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że każ dy z przepustów zaworu - pierwszy (25A, 25B) i drugi (25C, 25D) jest podzielony na przynajmniej trzy komory.

3. Zawór wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e dystrybutor (50) przepł ywu jest zamontowany obrotowo o 180° między położeniami pierwszym i drugim.

4. Zawór wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e pierwsza i druga część przepustów zaworu są przystające.

5. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera ponadto wał napędowy (52), połączony z dystrybutorem (50) przepływu, przynajmniej jeden promieniowy kanał (83), połączony przepływowo z, i biegnący w kierunku promieniowym od wału napędowego (52), i obrotowy przepust (90) zawierający zewnętrzne uszczelnienie pierścieniowe (110), wewnętrzne uszczelnienie pierścieniowe (116), oddalone od zewnętrznego uszczelnienia pierścieniowego (110) i mające liczne otwory (115A, 115B), i przynajmniej jeden pierścień tłokowy (112A), przy czym przynajmniej jeden pierścień tłokowy (112A) jest usytuowany w odpowiednim z licznych otworów (115A) w wewnętrznym uszczelnieniu pierścieniowym (116) i jest dociśnięty do zewnętrznego uszczelnienia pierścieniowego (110).

6. Zawór według zastrz. 5, znamienny tym, ż e zawiera ponadto środki do wywoływania przepływu gazu przez wał napędowy (52), przez przynajmniej jeden kanał promieniowy (83) i między przynajmniej jednym pierścieniem tłokowym (112A) a wewnętrznym uszczelnieniem pierścieniowym (116).

7. Zawór według zastrz. 5, znamienny tym, że zawiera liczne pierścienie tłokowe (112A, 112B) i ponadto zawiera środki do wywoływania przepływu gazu przez wał napędowy (52), przez przynajmniej jeden kanał promieniowy (83) i między licznymi pierścieniami tłokowymi (112A, 112B).

8. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera ponadto płytę uszczelniającą (100), przy czym dystrybutor (50) przepływu zawiera również dopasowaną powierzchnię (54) mającą liczne otwory (96), przez które przepływa gaz wytwarzając poduszkę gazową między dopasowaną powierzchnią (54) a płytą uszczelniającą (100).

9. Zawór według zastrz. 8, znamienny tym, że płyta uszczelniająca (100) zawiera przynajmniej jeden pierścieniowy rowek (99), usytuowany w jednej linii przynajmniej z jednym z licznych otworów (96).

10. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera ponadto środki napędowe (75A, 75B, 76A, 76B, 77) do poruszania dystrybutora (50) przepływu między pierwszym i drugim położeniem.

11. Zawór według zastrz. 10, znamienny tym, że środki napędowe zawierają koło zębate (77), połączone dystrybutorem (50) przepływu, które zawiera liczne zęby (77A), i przynajmniej jedną zębatkę (76A) mającą liczne rowki, w których mieszczą się liczne zęby (77A), dzięki czemu ruch zębatki (76A) powoduje odpowiedni ruch koła zębatego (77), które obraca dystrybutor (50) przepływu.

12. Zawór według zastrz. 3, znamienny tym, że dystrybutor (50) przepływu jest zamontowany obrotowo skokowo o 180° między położeniem pierwszym i drugim.

13. Regeneracyjny utleniacz cieplny, służący do przetwarzania gazu, zawierający strefę spalania, pierwsze łoże wymiany ciepła, zawierające medium wymiany ciepła i połączone ze strefą spalania, drugie łoże wymiany ciepła, zawierające medium wymiany ciepła i połączone ze strefą spalania, znamienny tym, że zawiera zawór do naprzemiennego kierowania przepływu gazu między łożami wymiany ciepła pierwszym i drugim, przy czym zawór ten zawiera pierwszy przepust (25A, 25B) zaworu, połączony przepływowo z pierwszym łożem wymiany ciepła, i drugi przepust (25C, 25D) zaworu, oddzielony od pierwszego przepustu (25A, 25B) zaworu i połączony przepływowo z drugim łożem wymiany ciepła, oraz dystrybutor (50) przepływu, mający kanał wejściowy (61) i kanał wyjściowy (60), zamontowany ruchomo względem przepustów zaworu między pierwszym położeniem, w którym gaz wpływający do kanału wejściowego (61) przepływa do pierwszej kolumny wymiany ciepła przez pierwszy przepust (25A, 25B) zaworu i wypływa z kanału wyjściowego (60) przez drugą kolumnę wymiany ciepła oraz drugi przepust (25C, 25D) zaworu, a drugim położeniem, w którym gaz wpływający do

PL 199 188 B1 wejściowego kanału (61) przepływa do drugiej kolumny wymiany ciepła przez drugi przepust (25C, 25D) zaworu i wypływa z kanału wyjściowego (60) przez pierwszą kolumnę wymiany ciepła i pierwszy przepust (25A, 25B) zaworu, przy czym dystrybutor (50) przepływu zawiera część blokującą (55, 56) do blokowania przepływu gazu przez część przepustów zaworu pierwszego i drugiego, kiedy dystrybutor (50) przepływu jest między położeniami pierwszym i drugim.

14. Regeneracyjny utleniacz cieplny według zastrz. 13, znamienny tym, że zawiera również podstawę strony zimnej (20), zawierającą przynajmniej jedną przegrodę (24B) do przedzielenia przepustów zaworu pierwszego (25A, 25B) i drugiego (25C, 25D) na liczne komory.

15. Regeneracyjny utleniacz cieplny według zastrz. 14, znamienny tym, że każda z komór jest przystająca.

16. Regeneracyjny utleniacz cieplny według zastrz. 13, znamienny tym, że dystrybutor (50) przepływu jest umieszczony w rozgałęzieniu (51), mającym wejście rozgałęzienia (48) i wyjście rozgałęzienia (49), przy czym wejście rozgałęzienia (48) jest połączone przepływowo z pierwszym kanałem (61) dystrybutora (50) przepływu, zaś wyjście rozgałęzienia (49) jest połączone przepływowo z drugim kanałem (60) dystrybutora (50) przepływu.

17. Regeneracyjny utleniacz cieplny według zastrz. 13, znamienny tym, że zawiera również wał napędowy (52), sprzężony z dystrybutorem (50) przepływu, przynajmniej jeden kanał promieniowy, połączony przepływowo z, i biegnący w kierunku promieniowym od wału napędowego (52), i przepust obrotowy (90) zawierający zewnętrzne uszczelnienie pierścieniowe (110), wewnętrzne uszczelnienie pierścieniowe (116), oddalone od zewnętrznego uszczelnienia pierścieniowego (110) i mające liczne otwory (115A, 115B), i przynajmniej jeden pierścień tłokowy (112A), przy czym przynajmniej jeden pierścień tłokowy (112A) jest umieszczony w odpowiednim z licznych otworów (115A) w wewnętrznym uszczelnieniu pierścieniowym (116) i jest dociśnięty do zewnętrznego uszczelnienia pierścieniowego (110).

18. Regeneracyjny utleniacz cieplny według zastrz. 17, znamienny tym, że zawiera również środki do wywoływania przepływu gazu do wału napędowego (52), do przynajmniej jednego kanału promieniowego (83) i między przynajmniej jednym pierścieniem tłokowym (112A) a wewnętrznym uszczelnieniem pierścieniowym (116).

19. Regeneracyjny utleniacz cieplny według zastrz. 13, znamienny tym, że zawiera również płytę uszczelniającą (100), zaś dystrybutor (50) przepływu zawiera również powierzchnię dopasowaną (54) mającą liczne otwory (96), przez które przepływa gaz wytwarzając poduszkę gazową między powierzchnią dopasowaną (54) a płytą uszczelniającą (100).

20. Regeneracyjny utleniacz cieplny według zastrz. 19, znamienny tym, że płyta uszczelniająca (100) zawiera przynajmniej jeden pierścieniowy rowek (99), usytuowany w jednej linii z niektórymi z licznych otworów (96).

21. Regeneracyjny utleniacz cieplny według zastrz. 13, znamienny tym, że zawiera również środki napędowe (75A, 75B, 76A, 76B, 77) do przemieszczania dystrybutora (50) przepływu między pierwszym i drugim położeniem.

22. Regeneracyjny utleniacz cieplny według zastrz. 21, znamienny tym, że środki napędowe zawierają koło zębate (77), sprzężone z dystrybutorem (50) przepływu, które ma liczne zęby (77A), i przynajmniej jedną zębatkę (76A) mają c ą liczne rowki, w których mieszczą się liczne zę by (77A), dzięki czemu ruch zębatki (76A) powoduje odpowiedni ruch koła zębatego (77), które obraca dystrybutor (50) przepływu.