PL199990B1

PL199990B1 - Regeneracyjny utleniacz termiczny

Info

Publication number: PL199990B1
Application number: PL373471A
Authority: PL
Inventors: James T. Cash; Ken Wendorf; Glenn Schmidt
Original assignee: Megtec Systems
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2008-11-28
Also published as: RU2334150C2; EP1532412A4; AU2009236036A1; US6783111B2; KR101025544B1; CA2706650A1; RU2005108591A; JP2005537456A; PL373471A1; US20040086822A1; CN101430096B; AU2003245679B2; KR20050056945A; US6978977B2; CN101430096A; US6669472B1; JP5816332B2; AU2009236032B2; CA2489331A1; JP2010112704A

Abstract

Regeneracyjny utleniacz termiczny do przetwarzania gazu, zawieraj acy stref e spalania, wylot spalin, przynajm- niej jeden zawór oraz dwa z loza wymiany ciep la. Pierwsze z loze wymiany ciep la zawiera czynnik wymiany ciep la i jest polaczone ze stref a spalania oraz wylotem spalin. Drugie z loze wymiany ciep la zawiera czynnik wymiany ciep la i jest polaczone ze stref a spalania i z wylotem spalin. Zawór, zawieraj acy nap ed zaworu i gniazdo zaworu, s luzy do prze laczania pomi edzy pierwszym trybem stacjonarnym, umo zliwiaj acym nap lyw gazu do pierwszego z loza wymiany ciep la, trybem przemieszczania oraz drugim trybem stacjo- narnym, umo zliwiaj acym nap lyw gazu do drugiego z loza wymiany ciep la. Zawór (500) zawiera rozdzielacz przep lywu (50) polaczony poprzez prze lacznik (465) z zespo lem uszczelniaj aco-rozszczelniaj acym. W trybie stacjonarnym rozdzielacz przep lywu (50) jest uszczelniony wzgl edem plyty uszczelniaj acej (100) stanowi acej gniazdo zaworu (500). W trybie przemieszczania rozdzielacz przep lywu (50) jest rozszczelniony wzgl edem p lyty uszczelniaj acej (100). PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest regeneracyjny utleniacz termiczny, stosowany zwłaszcza do niszczenia lotnych związków organicznych (VOC) w wysoko przepływowych, mało stężonych emisjach pochodzących z instalacji przemysłowych i elektrowni.

Utleniacze znane są między innymi z rozwiązań przedstawionych w opisach patentowych takich jak US 6,261,092, US 6,039,927 i US 5,888,063.

Utleniacze takie typowo wymagają wysokich temperatur utleniania w celu osiągnięcia wysokiego niszczenia VOC. W celu osiągnięcia dużej sprawności odzysku ciepła „brudny gaz technologiczny, który ma być poddany obróbce, jest wstępnie podgrzewany przed utlenieniem. Typowo w celu wstępnego podgrzania tych gazów stosuje się kolumnę wymiennika ciepła. Kolumna jest zwykle wypełniona materiałem wymieniającym ciepło o dobrej stabilności termicznej i mechanicznej oraz wystarczającej masie termicznej. Podczas pracy gaz technologiczny jest dostarczany poprzez wcześniej podgrzaną kolumnę wymiennika ciepła, która z kolei podgrzewa gaz technologiczny do temperatury zbliżającej się albo osiągającej temperaturę utleniania VOC. Ten wstępnie podgrzany gaz technologiczny jest następnie kierowany do strefy spalania, gdzie zwykle przebiega niecałkowite utlenienie VOC. Oczyszczony i teraz „czysty gaz jest następnie kierowany poza strefę spalania i z powrotem poprzez kolumnę wymiennika ciepła albo poprzez drugą kolumnę wymiennika ciepła. Kiedy utleniony na gorąco gaz przechodzi przez tą kolumnę, gaz przekazuje swoje ciepło czynnikowi wymiany ciepła w tej kolumnie, co powoduje ochłodzenie gazu i wstępne podgrzanie czynnika wymiany ciepła, tak że kolejna partia gazu technologicznego może być wstępnie podgrzana przed obróbką poprzez utlenianie. Regeneracyjne utleniacze termiczne często muszą posiadać przynajmniej dwie kolumny wymiennika ciepła, które alternatywnie przyjmują gazy technologiczne i oczyszczone. Proces ten przebiega w sposób ciągły, umożliwiając sprawne oczyszczanie dużej objętości gazu technologicznego.

Osiągi regeneracyjnego utleniacza mogą być zoptymalizowane poprzez zwiększenie sprawności niszczenia VOC oraz poprzez zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych i inwestycyjnych. Zwiększanie sprawności niszczenia VOC uzyskuje się za pomocą środków takich jak na przykład ulepszone układy utleniające i układy oczyszczające (na przykład komory wychwytujące), oraz trzy albo więcej wymienników ciepła do obróbki nieoczyszczonej objętości gazu wewnątrz utleniacza podczas przełączania. Koszty eksploatacyjne mogą być zmniejszone poprzez zwiększenie sprawności odzysku ciepła oraz poprzez zmniejszenie spadku ciśnienia w utleniaczu. Koszty eksploatacyjne i inwestycyjne mogą być zmniejszone poprzez odpowiednie zaprojektowanie utleniacza i poprzez wybór odpowiednich materiałów wypełniających do przenoszenia ciepła.

Ważnym elementem sprawnego utleniacza jest układ zaworowy, stosowany do przełączania przepływu gazu technologicznego z jednej kolumny wymiennika ciepła do drugiej. Każdy wyciek nieoczyszczonego gazu technologicznego z układu zaworowego będzie zmniejszał sprawność urządzenia. Dodatkowo, podczas przełączania zaworów mogą zostać spowodowane zakłócenia i wahania ciśnienia i/lub przepływu w układzie, które są niepożądane. Ścieranie zaworów także jest problemem, zwłaszcza z uwagi na dużą częstotliwość przełączania zaworów w przypadku zastosowania w regeneracyjnych utleniaczach termicznych. Oczywiś cie niepożądane jest czę ste naprawianie albo wymiana zaworów.

Jedna tradycyjna konstrukcja dwukolumnowa wykorzystuje parę zaworów grzybkowych, jednego związanego z pierwszą kolumną wymiennika ciepła i jednego związanego z drugą kolumną wymiennika ciepła. Chociaż zawory grzybkowe cechuje szybkie działanie, kiedy zawory są przełączane podczas cyklu, to nieodłącznie występuje wyciek nieoczyszczonego gazu technologicznego na zaworach. Na przykład w dwukomorowym utleniaczu podczas cyklu występuje punkt czasu, w którym zarówno zawór(ory) wlotowy jak i zawór(ory) wylotowe są częściowo otwarte. W tym momencie nie występuje opór dla przepływu gazu technologicznego, a przepływ ten przebiega bezpośrednio z wlotu do wylotu, bez oczyszczania. Ponieważ występuje także układ przewodów związany z układem zaworowym, to objętość nieoczyszczonego gazu, zarówno wewnątrz obudowy zaworu grzybkowego jak i wewnątrz związanego z nim układu przewodów, stanowi znaczną objętość wycieku. Ponieważ wyciek nieoczyszczonego gazu technologicznego na zaworach umożliwia wydalanie gazu z urządzenia w stanie nieoczyszczonym, to taki wyciek znacznie zmniejsza sprawność niszczą c ą urzą dzenia. Dodatkowo, tradycyjne konstrukcje zaworów powodują występowanie uderzenia hydraulicznego podczas przełączania, co zwiększa tą potencjalną możliwość wycieku.

PL 199 990 B1

Przez ostatnie dziesięć lat do kierowania przepływem wewnątrz regeneracyjnych utleniaczy termicznych i katalitycznych stosowano zawory obrotowe. Zawory te przemieszczają się w sposób ciągły albo w sposób cyfrowy (stop/start). W celu zapewnienia dobrego uszczelnienia stosowano mechanizmy do utrzymywania stałej siły pomiędzy stacjonarnymi elementami zaworu i obrotowymi elementami zaworu. Mechanizmy te obejmują sprężyny, membrany powietrzne i cylindry. Niemniej jednak często ma miejsce nadmierne ścieranie różnych elementów zaworu.

Dlatego pożądane jest opracowanie zaworu i układu zaworowego, zwłaszcza do stosowania w regeneracyjnym utleniaczu termicznym, oraz regeneracyjnego utleniacza termicznego posiadają cego taki zawór i układ, który zapewnia odpowiednie uszczelnienie i zmniejsza albo eliminuje ścieranie.

Pożądane jest także opracowanie zaworu i układu zaworowego, w którym ciśnienie uszczelniające może być precyzyjnie regulowane.

Celem wynalazku jest opracowanie regeneracyjnego utleniacza termicznego o dużej sprawności i ekonomicznego w eksploatacji.

Regeneracyjny utleniacz termiczny do przetwarzania gazu, zawierający strefę spalania, wylot spalin, pierwsze złoże wymiany ciepła zawierające czynnik wymiany ciepła, połączone ze strefą spalania oraz z wylotem spalin, drugie złoże wymiany ciepła zawierające czynnik wymiany ciepła, w połączeniu ze strefą spalania i z wylotem spalin, przynajmniej jeden zawór do przełączania pomiędzy pierwszym trybem stacjonarnym, umożliwiającym napływ gazu do pierwszego złoża wymiany ciepła, trybem przemieszczania oraz drugim trybem stacjonarnym, umożliwiającym napływ gazu do drugiego złoża wymiany ciepła, przy czym zawór zawiera napęd zaworu i gniazdo zaworu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawór zawiera rozdzielacz przepływu połączony poprzez przełącznik z zespoł em uszczelniają co-rozszczelniają cym, przy czym w trybie stacjonarnym rozdzielacz przepł ywu jest uszczelniony względem płyty uszczelniającej stanowiącej gniazdo zaworu, a w trybie przemieszczania rozdzielacz przepływu jest rozszczelniony względem płyty uszczelniającej.

Korzystnie, zespół uszczelniająco-rozszczelniający zawiera zbiornik powietrzny połączony z regulatorem wysokiego ciśnienia, uszczelniającym rozdzielacz przepływu względem płyty uszczelniającej.

Korzystnie, zespół uszczelniająco-rozszczelniający zawiera regulator niskiego ciśnienia, rozszczelniający rozdzielacz przepływu względem płyty uszczelniającej.

Korzystnie, rozdzielacz przepływu jest wyposażony w pusty w środku wał napędowy połączony z ciś nieniowym ukł adem zasilają cym, przy czym rozdzielacz przepływu zawiera powierzchnie uszczelniające mające otwory połączone kanałami z wnętrzem wału napędowego.

Korzystnie, zawór jest zaworem grzybkowym.

Korzystnie, zawór jest zaworem motylkowym.

Rozwiązanie według wynalazku zapewnia układ podnoszący dla zaworu przełączającego, zawór przełączający, oraz regeneracyjny utleniacz termiczny zawierający układ podnoszący i zawór przełączający. Zawór według niniejszego wynalazku posiada doskonałe charakterystyki uszczelniania i minimalizuje ścieranie. Układ podnoszący pomaga zaworowi w obracaniu się przy minimalnym tarciu i w zapewnianiu szczelnego uszczelnienia w stanie stacjonarnym. W preferowanej postaci wykonania siła uszczelniająca zaworu działająca na gniazdo zaworu jest zmniejszana podczas przełączania, w celu zmniejszenia ciś nienia styku pomię dzy ruchomymi elementami i stacjonarnymi elementami, w ten sposób powodując zmniejszenie momentu obrotowego wymaganego do przemieszczenia zaworu.

Dla zastosowań w regeneracyjnych utleniaczach termicznych zawór korzystnie posiada płytę uszczelniającą, która tworzy dwie komory, przy czym każda komora stanowi otwór przepływowy, który prowadzi do jednego z łóż regeneracyjnych utleniacza. Zawór zawiera także rozdzielacz przełączający przepływ, który zapewnia alternatywne połączenie wlotowego albo wylotowego gazu technologicznego z każdą połową płyty uszczelniającej. Zawór funkcjonuje pomiędzy dwoma trybami, trybem stacjonarnym oraz trybem ruchu zaworu. W trybie stacjonarnym dokładne uszczelnienie gazowe jest wykorzystywane do minimalizacji albo zapobiegania wyciekom gazu technologicznego. Według niniejszego wynalazku podczas ruchu zaworu ciśnienie uszczelniające jest zmniejszane albo eliminowane, albo przykładane jest ciśnienie przeciwne lub siła przeciwna, w celu ułatwienia ruchu zaworu i zmniejszenia albo wyeliminowania ścierania. Wielkość zastosowanego ciśnienia uszczelniającego może być precyzyjnie regulowana w zależności od charakterystyk technologicznych, tak aby sprawnie uszczelniać zawór.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny regeneracyjnego utleniacza termicznego według jednego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 2 - widok perspektywiczny rozłożonej części regeneracyjnego utleniacza termicznego według jednego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 3 - widok

PL 199 990 B1 perspektywiczny od dołu otworów zaworu tworzących część zaworu odpowiedniego do stosowania w niniejszym wynalazku, fig. 4 - widok perspektywiczny rozdzielacza przepływu tworzącego część zaworu przełączającego odpowiedniego do stosowania w niniejszym wynalazku, fig. 4A - przekrój rozdzielacza przepływu z fig. 4, fig. 5 - widok perspektywiczny fragmentu rozdzielacza przepływu z fig. 4, fig. 6 - widok z góry pł yty uszczelniają cej zaworu odpowiedniego do stosowania w niniejszym wynalazku, fig. 6A - przekrój fragmentu płyty uszczelniającej z fig. 6, fig. 7 - widok perspektywiczny wału rozdzielacza przepływu z fig. 4, fig. 8 - widok rozłożonego mechanizmu napędowego odpowiedniego do stosowania w niniejszym wynalazku, fig. 9 - przekrój fragmentu mechanizmu napędowego z fig. 8, fig. 10 - przekrój wału napędowego zaworu według niniejszego wynalazku przedstawionego w połączeniu z mechanizmem napędowym z fig. 8, fig. 11 schemat układu podnoszącego według jednego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 11A - schemat układu podnoszącego według innego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 12 - przekrój układu podnoszącego według alternatywnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 13 - schematyczny widok układu podnoszącego według kolejnego alternatywnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 14 - przekrój obrotowego otworu rozdzielacza przepływu odpowiedniego do stosowania w niniejszym wynalazku, fig. 15 - przekrój dolnej części wału napędowego rozdzielacza przepływu odpowiedniego do stosowania w niniejszym wynalazku, fig. 16 - przekrój obrotowego otworu zaworu odpowiedniego do stosowania w niniejszym wynalazku, fig. 16A - widok perspektywiczny pierścienia utrzymującego do uszczelniania zaworu odpowiedniego do stosowania w niniejszym wynalazku, fig. 16B - przekrój pierścienia utrzymującego z fig. 16A, fig. 16C - widok perspektywiczny pierścienia montażowego do uszczelniania zaworu odpowiedniego do stosowania w niniejszym wynalazku, fig. 16D - przekrój pierścienia montażowego z fig. 16C, fig. 16E - widok perspektywiczny łuku łożyskującego płytę dla zaworu odpowiedniego do stosowania w niniejszym wynalazku, fig. 16F - przekrój łuku łożyskującego płytę z fig. 16E, fig. 16G - widok perspektywiczny jednego przykładu wykonania pierścienia uszczelniającego dla zaworu odpowiedniego do stosowania w niniejszym wynalazku, fig. 16H - przekrój pierścienia uszczelniającego z fig. 16G, fig. 16I - przekrój zagłębienia w pierścieniu uszczelniającym z fig. 16G.

Figury 1 i 2 przedstawiają dwukomorowy regeneracyjny utleniacz termiczny 10 (katalityczny albo niekatalityczny) podtrzymywany na ramie 12, jak pokazano. Utleniacz 10 zawiera obudowę 15, w której znajdują się pierwsza i druga komory wymiany ciepł a połączone z centralnie umieszczoną strefą spalania. Ze strefą spalania może być związany palnik (nie pokazany), a dmuchawa do spalania może być podtrzymywana na ramie 12 w celu dostarczania palnikowi powietrza do spalania. Strefa spalania zawiera wylot obejściowy 14 połączony z kominem spalinowym 16, typowo prowadzącym do atmosfery. Kabina sterująca 11 zawiera przyrządy sterujące dla urządzenia i także korzystnie znajduje się na ramie 12. Po stronie przeciwnej do kabiny sterującej 11 znajduje się wentylator (nie pokazany), podtrzymywany na ramie 12, służący do wdmuchiwania gazu technologicznego do utleniacza 10. Obudowa 15 zawiera komorę górną z dachem 17 posiadającym jedne albo więcej drzwiczek 18 zapewniających operatorowi dostęp do obudowy 15. Utleniacz 10 może mieć większą ilość komór niż dwie, rozwiązanie według wynalazku dotyczy także utleniacza z komorą(ami) zorientowanymi poziomo, oraz utleniacza katalitycznego. Przestrzeń 20 zimnej powierzchni tworzy podstawę obudowy 15, co najlepiej widać na fig. 2. Odpowiednia krata podtrzymująca 19 jest umieszczona na przestrzeni 20 zimnej powierzchni i podtrzymuje matrycę wymiany ciepła w każdej komorze wymiany ciepła, jak to omówiono bardziej szczegółowo poniżej. W przedstawionym przykładzie wykonania komory wymiany ciepła są oddzielone ściankami działowymi 21, które korzystnie są izolowane. Także w przedstawionym przykładzie wykonania przepływ przez złoża wymiany ciepła jest pionowy, gaz technologiczny wchodzi do złóż z otworów zaworowych umieszczonych w przestrzeni 20 zimniej powierzchni, przepływa do góry (w kierunku dachu 17) do pierwszego złoża, wchodzi do strefy spalania połączonej z pierwszym złoż em, wypływa ze strefy spalania i wchodzi do drugiej komory, gdzie przepływa on do dołu przez drugie złoże w kierunku przestrzeni 20 zimnej powierzchni. Odpowiednie są i inne orientacje obejmujące układ poziomy, taki jaki występuje kiedy komory wymiany ciepła są zwrócone do siebie i są rozdzielone przez centralnie umieszczoną strefę spalania.

Figura 3 przedstawia widok otworów zaworowych 25 od dołu. Płyta 28 posiada dwa przeciwległe symetryczne otwory 29A i 29B, które, wraz z przegrodami 26 (fig. 2), tworzą otwory zaworowe 25. W każdym otworze zaworowym 25 znajduje się opcjonalna ł opatka skręcająca 27. Każda łopatka skręcająca 27 posiada po każdej stronie pierwszy koniec przymocowany do płyty 28 oraz drugi koniec oddalony od pierwszego i przymocowany do przegrody 24. Każda łopatka skręcająca 27 rozszerza się od pierwszego końca do drugiego końca oraz jest nachylona pod kątem ku górze, a następnie spłaszPL 199 990 B1 cza się do poziomu w punkcie 27A, jak pokazano na fig. 3. Łopatki skręcające 27 kierują strumień gazu technologicznego wychodzący z otworów zaworowych w kierunku od otworów zaworowych, w celu wspomagania jego rozpł ywu w przestrzeni 20 zimnej powierzchni podczas pracy. Równomierny rozpływ w przestrzeni 20 zimnej powierzchni pomaga zapewnić równomierny rozkład w czynniku wymiany ciepła, w celu optymalizacji sprawności wymiany ciepła.

Figury 4 i 4A przedstawiają zawór 500 zawierający rozdzielacz przepływu 50 umieszczony w rozgałęziaczu 51, posiadają cy wlot 48 gazu technologicznego i wylot 49 gazu technologicznego, i chociaż element 48 mógłby być wylotem a element 49 mógł by być wlotem, to jednak w celu ilustracji poprzedniego przykładu wykonania oznaczenia i nazwy elementów będą tutaj stosowane w ten sposób. Rozdzielacz przepływu 50 zawiera korzystnie pusty w środku wał napędowy 52 (fig. 4A, 5), który jest połączony z mechanizmem napędowym (pokazanym szczegółowo na fig. 8 - 10). Z wałem napędowym 52 jest połączony element 53 o kształcie częściowo stożka ściętego. Element 53 zawiera płytę współpracującą uformowaną z dwóch przeciwległych powierzchni uszczelniających 55, 56 o kształcie wycinków tortu, połączonych okrągłą krawędzią zewnętrzną 54 i rozciągających się na zewnątrz od wału napędowego 52 pod kątem 45°, tak że pusta przestrzeń tworzona przez dwie powierzchnie uszczelniające 55, 56 i krawędź zewnętrzną 54 tworzy pierwszą trasę gazową albo kanał 60. Podobnie, druga trasa gazowa albo kanał 61 jest tworzony przez powierzchnie uszczelniające 55, 56 po stronie przeciwległej do pierwszego kanału oraz trzy pochylone płyty boczne, a konkretnie pochylone płyty boczne 57A, 57B i centralną pochyloną płytę boczną 57C. Pochylone płyty boczne 57 oddzielają kanał 60 od kanału 61. Górna powierzchnia tych kanałów 60, 61 jest zaprojektowana w celu dopasowania do konfiguracji symetrycznych otworów 29A, 29B w płycie 28, a w stanie złożonym każdy kanał 60, 61 jest wyrównany względem odpowiedniego otworu 29A, 29B. Kanał 61 jest połączony z jedynym wlotem 48, a kanał 60 jest połączony z jedynym wylotem 49 poprzez przestrzeń 47, bez względu na orientację rozdzielacza przepływu 50 w dowolnym danym momencie. Tak więc, gaz technologiczny wchodzący do rozgałęziacza 51 przez wlot 48 przepływa tylko przez kanał 61, a gaz technologiczny wchodzący do kanału 60 z otworów zaworowych 25 przepływa tylko przez wylot 49 poprzez komorę 47.

Płyta uszczelniająca 100 (fig. 6) jest połączona z płytą 28 tworzącą otwory zaworowe 25 (fig. 3). Korzystnie, pomiędzy górną powierzchnią rozdzielacza przepływu 50 i płytą uszczelniającą 100 jest zastosowana uszczelka gazowa, a najkorzystniej powietrzna, jak to omówiono bardziej szczegółowo poniżej. Rozdzielacz przepływu 50 obraca się dookoła osi pionowej, poprzez wał napędowy 52, względem stacjonarnej płyty 28. Taki obrót przemieszcza powierzchnie uszczelniające 55, 56 do i poza zablokowane wyrównanie względem fragmentów otworów 29A, 29B.

Jeden sposób uszczelniania zaworu 500 zostanie omówiony poniżej w odniesieniu do fig. 4, 6 i 7. Rozdzielacz przepł ywu 50 porusza się na poduszce powietrznej w celu minimalizacji albo wyeliminowania ścierania przy ruchu rozdzielacza przepływu 50. Można zastosować gazy inne niż powietrze, chociaż powietrze jest preferowane. Poduszka powietrzna nie tylko uszczelnia zawór 500, ale także powoduje beztarciowy albo zasadniczo beztarciowy ruch rozdzielacza przepływu 50. Ciśnieniowy układ zasilający taki jak wentylator albo podobne urządzenie, który może być taki sam albo różny od wentylatora używanego do dostarczania powietrza do spalania do palnika strefy spalania, dostarcza powietrze do wału napędowego 52 rozdzielacza przepływu 50 poprzez odpowiedni układ kanałów (nie pokazanych) i komorę 64. Jak widać na fig. 5 i 7, powietrze przemieszcza się z układu kanałów do wału napędowego 52, poprzez jeden albo więcej otworów 81 wykonanych w korpusie wału napędowego 52, powyżej podstawy 82 wału napędowego 52, który jest połączony z mechanizmem napędowym 70. Dokładna lokalizacja otworu(ów) 81 nie jest konkretnie ograniczona, chociaż korzystnie otwory 81 są rozmieszczone symetrycznie dookoła wału 52 i mają takie same rozmiary dla ujednorodnienia. Sprężone powietrze przepływa ku górze wału napędowego 52, tak jak pokazano strzałkami na fig. 5, a jego część wchodzi do jednego albo większej ilości promieniowych kanałów 83, które są połączone i zasilają pierścień uszczelniający znajdujący się w obrotowym pierścieniowym otworze 90, co omówiono bardziej szczegółowo poniżej. Część powietrza, która nie wchodzi do promieniowych kanałów 83, dalej podąża w górę wału napędowego 52 do czasu aż osiągnie ono kanały 94, które rozprowadzają powietrze w kanale posiadającym część półkolistą 95 i część tworzoną przez powierzchnie uszczelniające 55, 56 o kształcie wycinków tortu. Współpracująca powierzchnia rozdzielacza przepływu 50, a zwłaszcza współpracujące powierzchnie uszczelniające 55, 56 o kształcie wycinków tortu i zewnętrzna, pierś cieniowa krawędź 54 są ukształtowane z wieloma otworami 96, jak pokazano na fig. 4. Sprężone powietrze ucieka z części półkulistej 95 przez te otwory 96, jak pokazano strzałkami na fig. 5, oraz wytwarza poduszkę powietrzną pomiędzy górną powierzchnią rozdzielacza przepływu 50

PL 199 990 B1 i stacjonarną pł ytą uszczelniają c ą 100 pokazaną na fig. 6. Pł yta uszczelniają ca 100 zawiera pierś cieniową krawędź zewnętrzną 102 o szerokości odpowiadającej szerokości krawędzi zewnętrznej 54 rozdzielacza przepływu 50, oraz parę elementów 105, 106 o kształcie wycinków tortu odpowiadających kształtem powierzchniom uszczelniającym 55, 56 o kształcie wycinków tortu rozdzielacza przepływu 50. Współpracuje ona (oraz jest połączona) z płytą 28 (fig. 3) otworu zaworowego. Otwór 104 przyjmuje sworzeń 59 wału 52 (fig. 5) połączony z rozdzielaczem przepływu 50. Spód pierścieniowej krawędzi zewnętrznej 102 zwrócony w kierunku rozdzielacza przepływu 50 zawiera jeden albo więcej pierścieniowych rowków 99 (fig. 6A), które są wyrównane względem otworów 96 we współpracującej powierzchni rozdzielacza przepływu 50. Korzystnie, występują dwa koncentryczne szeregi rowków 99 oraz dwa odpowiadające im szeregi otworów 96. Tak więc, rowki 99 wspomagają ucieczkę powietrza z otworów 96 w powierzchni górnej krawędzi zewnętrznej 54, w celu utworzenia poduszki powietrznej pomiędzy współpracującą powierzchnią górną krawędzi zewnętrznej 54 i pierścieniową krawędzią zewnętrzną 102 płyty uszczelniającej 100. Dodatkowo, powietrze uciekające z otworów 96 w powierzchniach uszczelniających 55, 56 o kształcie wycinków tortu tworzy poduszkę powietrzną pomiędzy powierzchniami uszczelniającymi 55, 56 o kształcie wycinków tortu i elementami 105, 106 o kształcie wycinków tortu płyty uszczelniającej 100. Te poduszki powietrzne minimalizuj ą albo zapobiegają wyciekom gazu technologicznego, który nie został oczyszczony, do strumienia czystego gazu technologicznego. Względnie duże kliny o kształcie wycinków tortu zarówno rozdzielacza przepływu 50 jak i płyty uszczelniającej 100 zapewniają długą drogę w poprzek wierzchu rozdzielacza przepływu 50, którą musiałby pokonać nieoczyszczony gaz w celu spowodowania wycieku. Ponieważ rozdzielacz przepływu 50 jest podczas pracy nieruchomy przez większość czasu, to pomiędzy wszystkimi współpracującymi powierzchniami zaworu 500 jest wytworzona nieprzenikalna poduszka powietrzna.

Korzystnie, sprężone powietrze jest dostarczane przez wentylator różny od tego dostarczającego gaz technologiczny do urządzenia, w którym zastosowany jest zawór, tak że ciśnienie powietrza uszczelniającego jest wyższe od ciśnienia wlotowego albo wylotowego gazu technologicznego, w ten sposób zapewniając właściwą szczelność.

Rozdzielacz przepływu 50 zawiera obrotowy otwór, co najlepiej widać na fig. 7 i 14. Element 53 o kształcie stożka ściętego rozdzielacza przepływu 50 obraca się dookoła pierścieniowej cylindrycznej ścianki 110, która pełni funkcję zewnętrznego pierścienia uszczelniającego. Ścianka 110 zawiera zewnętrzny pierścieniowy kołnierz 111 używany do środkowania ścianki 110 i mocowania jej do rozgałęziacza 51 (patrz także fig. 4). E-kształtny wewnętrzny pierścień uszczelniający 116 (korzystnie wykonany z metalu) jest połączony z rozdzielaczem przepływu 50 i posiada parę oddalonych od siebie równoległych rowków 115A, 115B w nim wykonanych. Pierścień tłokowy 112A spoczywa w rowku 115A, a pierścień tłokowy 112B spoczywa w rowku 115B, jak pokazano. Każdy pierścień tłokowy 112 naciska na zewnętrzną uszczelniającą cylindryczną ściankę 110 i pozostaje nieruchomy nawet kiedy rozdzielacz przepływu 50 się obraca. Sprężone powietrze (albo gaz) przepływa przez promieniowe kanały 83, jak pokazano strzałkami na fig. 14, przez otwory 84 połączone z każdym promieniowym kanałem 83 oraz do kanału 119 pomiędzy pierścieniami tłokowymi 112A, 112B, jak również w szczelinie pomiędzy każdym pierścieniem tłokowym 112 i wewnętrznym pierścieniem uszczelniającym 116. Kiedy rozdzielacz przepływu 50 obraca się względem stacjonarnej cylindrycznej ścianki 110 (oraz pierścieni tłokowych 112A, 112B), powietrze w kanale 119 wytwarza nadciśnienie w przestrzeni pomiędzy dwoma pierścieniami tłokowymi 112A, 112B, wytwarzając ciągłe i beztarciowe uszczelnienie. Szczelina pomiędzy pierścieniami tłokowymi 112 i wewnętrznym pierścieniem uszczelniającym 116, oraz szczelina 85 pomiędzy wewnętrznym pierścieniem uszczelniającym 116 i ścianką 110, przyjmuje każdy ruch (osiowy albo inny) wału napędowego 52 spowodowany rozszerzalnością cieplną albo innymi czynnikami. Można także zastosować trzy albo więcej pierścieni tłokowych, w celu lepszego uszczelnienia. Do uszczelniania można zastosować nadciśnienie albo podciśnienie.

Figura 15 pokazuje w jaki sposób komora 64 zasilająca wał 52 w sprężone powietrze jest uszczelniona przy wale napędowym 52. Uszczelnienie jest wykonane w sposób podobny do omówionego powyżej, za wyjątkiem tego, że uszczelnienie nie znajduje się pod ciśnieniem, oraz tylko jeden pierścień tłokowy musi być zastosowany dla każdej uszczelki powyżej i poniżej komory 64. Wykorzystując uszczelkę powyżej komory 64 jako przykład, C-kształtny wewnętrzny pierścień uszczelniający 216 jest ukształtowany poprzez wywiercenie w nim centralnego rowka. Stacjonarna pierścieniowa ścianka cylindryczna 210, która funkcjonuje jako zewnętrzny pierścień uszczelniający, zawiera zewnętrzny pierścieniowy kołnierz 211 używany do centrowania ścianki 210 i mocowania jej do komory 64. Stacjonarny pierścień tłokowy 212 spoczywa w rowku ukształtowanym w C-kształtnym wewnętrzPL 199 990 B1 nym pierścieniu uszczelniającym 216 i naciska na ściankę 210. Szczelina pomiędzy pierścieniem tłokowym 212 i wywierconą częścią C-kształtnego wewnętrznego pierścienia uszczelniającego 216, jak również szczelina pomiędzy pierścieniem uszczelniającym 216 i zewnętrzną ścianką cylindryczną 210, przyjmują każdy ruch wału napędowego 52 z powodu rozszerzalności cieplnej albo z powodu podobnego. Podobna cylindryczna ścianka 310, C-kształtny wewnętrzny pierścień uszczelniający 316 i pierścień tłokowy 312 są zastosowane po przeciwległej stronie komory 64, jak pokazano na fig. 15.

Alternatywny przykład wykonania uszczelnienia jest przedstawiony na fig. 16 - 16I. Odwołując się najpierw do fig. 16, utrzymujący pierścień uszczelniający 664, korzystnie wykonany ze stali węglowej, jest przedstawiony przymocowany do obrotowego elementu 53. Utrzymujący pierścień uszczelniający 664 jest korzystnie pierścieniem rozdzielonym, jak pokazano w widoku perspektywicznym na fig. 16A, oraz ma przekrój taki jak pokazano na fig. 16B. Rozdzielenie pierścienia ułatwia instalację i usunięcie. Utrzymujący pierścień uszczelniający 664 moż e być przymocowany do zespołu obrotowego elementu 53 za pomocą śruby z łbem zmniejszonym 140, chociaż można zastosować inne odpowiednie środki do mocowania pierścienia 664. Korzystnie, obrotowy element 53 zawiera rowek do odpowiedniego ustawiania utrzymującego pierścienia uszczelniającego 664 na miejscu.

Po stronie przeciwnej do utrzymującego pierścienia uszczelniającego 664 znajduje się pierścień montażowy 091, najlepiej widoczny na fig. 16C i 16D. Pierścień montażowy 091 jest także połączony z obrotowym elementem 53 za pomocą śruby z łbem zmniejszonym 140', oraz w obrotowym elemencie jest wykonany rowek do właściwego ustawiania pierścienia montażowego 091.

W przedstawionym przykł adzie wykonania, w którym obrotowy element 53 obraca się dookoła osi pionowej, masa pierścienia uszczelniającego 658 może spowodować ścieranie, kiedy przesuwa się on po pierścieniu montażowym 091. W celu zmniejszenia albo wyeliminowania tego ścierania pierścień montażowy 091 jest ukształtowany z językiem 401 uformowanym wzdłuż jego obwodu, korzystnie umieszczonym centralnie, co najlepiej pokazano na fig. 16D. Opcjonalny łuk łożyskujący 663 płytę posiada rowek 402 (fig. 16E, 16F) odpowiadający kształtem i lokalizacją językowi 401, a po złożeniu spoczywa nad pierścieniem montażowym 091, jak pokazano na fig. 16. Łuk łożyskujący 663 płytę jest korzystnie wykonany z innego materiału niż pierścień uszczelniający 658, w celu ułatwienia jego funkcjonowania jako łożyska. Odpowiednie materiały obejmują brąz, ceramikę albo inny metal, różny od metalu zastosowanego jako materiał dla pierścienia uszczelniającego 658.

Pomiędzy utrzymującym pierścieniem uszczelniającym 664 i łukiem 663 znajduje się pierścień uszczelniający 658. Jak pokazano na fig. 16G i 16H, pierścień uszczelniający 658 posiada promieniową szczelinę 403 uformowaną wzdłuż jego obwodu. Na jednej krawędzi pierścienia uszczelniającego 658 promieniowa szczelina 403 kończy się obwodowym półkolistym kształtem, tak że kiedy pierścień uszczelniający 658 przylega do obudowy 659 pierścienia uszczelniającego, wytwarza się rowek rozprowadzający 145, jak pokazano na fig. 16. Alternatywnie można zastosować więcej niż jedną promieniową szczelinę 403. W przedstawionym przykładzie wykonania pierścień uszczelniający 658 posiada także otwór 404 uformowany w połączeniu i prostopadle do promieniowej szczeliny 403. Poprzez wytworzenie nadciśnienia w tym otworze 404 wytwarza się przeciwwagę, dzięki czemu zapobiega się przemieszczaniu pierścienia uszczelniającego 658 do dołu z powodu jego własnej masy. Gdyby orientacja zaworu była inna, taka jak obrócona o 180°, otwór 404 mógłby być uformowany w górnej części pierścienia uszczelniającego 658. Alternatywnie można zastosować więcej niż jeden otwór 404 w górnej albo dolnej części, albo też w obu częściach. Gdyby na przykład orientacja została zmieniona o 90°, to nie była by konieczna żadna przeciwwaga. Ponieważ pierścień uszczelniający 658 pozostaje nieruchomy i obudowa jest nieruchoma, pierścień uszczelniający 658 nie musi być okrągły, odpowiednie są także inne kształty, obejmujące owalny i ośmiokątny. Pierścień uszczelniający 658 może być wykonany z jednej części albo też może być wykonany z dwóch albo większej ilości części.

Pierścień uszczelniający 658 naciska na obudowę 659 i pozostaje nieruchomy, nawet kiedy rozdzielacz przepływu 50 (oraz pierścień uszczelniający 664, łuk łożyskowy 663 płyty i pierścień montażowy 091) się obraca. Sprężone powietrze (albo gaz) przepływa przez promieniowe kanały 83, jak pokazano strzałkami na fig. 16, oraz do promieniowej szczeliny 403 i otworu 404, jak również do rowka 145 rozdzielacza pomiędzy pierścieniem uszczelniającym 658 i obudową 659, szczeliny pomiędzy utrzymującym pierścieniem uszczelniającym 664 i obudową 659, oraz szczelin pomiędzy łukiem łożyskowym 663 i obudową 659 oraz pierścieniem montażowym 091 i obudową 659. Kiedy rozdzielacz przepływu 50 obraca się względem nieruchomej obudowy 659 (oraz stacjonarnego pierścienia uszczelniającego 658), powietrze w tych szczelinach spręża się a przestrzenie te wytwarzają ciągłe i beztarciowe uszczelnienie. Rowek rozdzielający 145 dzieli powierzchnię zewnętrzną pierścienia

PL 199 990 B1 uszczelniającego 658 na trzy strefy, przy czym dwie stykają się z otworem zewnętrznym, oraz centralną strefę sprężonego powietrza.

Poprzez zastosowanie jednego zespołu pierścienia uszczelniającego, siły które pchają albo odciągają uszczelki pierścienia tłokowego od siebie są wyeliminowane. Dodatkowo uzyskuje się oszczędność, gdyż ilość części jest zmniejszona, a pojedynczy pierścień może być wykonany z większym przekrojem i w ten sposób może być wykonany z bardziej stabilnych wymiarowo materiałów. Pierścień może być podzielony na dwie połowy, w celu umożliwienia łatwiejszej instalacji i wymiany. Sprężyny ściskane albo inne środki dociskowe mogą być umieszczone w zagłębionych otworach 405 (fig. 16I) w miejscu podziału, w celu zapewnienia skierowanej na zewnątrz siły wywieranej przez pierścień na otwór.

Figura 15 pokazuje w jaki sposób komora 64 zasilająca wał 52 w sprężone powietrze jest uszczelniona przy wale napędowym 52. Uszczelnienie jest wykonane w sposób podobny do obrotowego otworu omówionego powyżej, za wyjątkiem tego, że uszczelnienie nie znajduje się pod ciśnieniem, oraz tylko jeden pierścień tłokowy musi być zastosowany dla każdego uszczelnienia powyżej i poniż ej komory 64. Przy zastosowaniu, przykł adowo, uszczelnienia powyż ej komory 64, uformowany jest, poprzez wywiercenie w nim centralnego rowka, C-kształtny wewnętrzny pierścień uszczelniający 216. Stacjonarna pierścieniowa cylindryczna ścianka 210, która funkcjonuje jako zewnętrzny pierścień uszczelniający, zawiera zewnętrzny pierścieniowy kołnierz 211 stosowany do centrowania ścianki 210 i mocowania jej do komory 64. Stacjonarny pierś cień tł okowy 212 spoczywa w rowku uformowanym w C-kształ tnym wewnę trznym pierś cieniu uszczelniają cym 216 i naciska na ś ciankę 210. Szczelina pomiędzy pierścieniem tłokowym 212 i wywierconą częścią C-kształtnego pierścienia uszczelniającego 216, jak również szczelina pomiędzy C-kształtnym pierścieniem uszczelniającym 216 i zewnętrzną ścianką cylindryczną 210, przyjmuje każdy ruch wału napędowego 52 spowodowany rozszerzalnością cieplną albo podobnymi czynnikami. Podobna cylindryczna ścianka 310, C-kształtny pierścień uszczelniający 316 i pierścień tłokowy 312 są zastosowane po przeciwległej stronie komory 64, jak pokazano na fig. 15.

Odwołując się teraz do fig. 8 i 9, przedstawione są na nich szczegóły odpowiedniego mechanizmu napędowego dla rozdzielacza przepływu 50. Cylinder powietrzny 800 jest umieszczony poniżej podstawy 802 napędu i jest z nią połączony na przykład za pomocą nagwintowanych prętów, które są przymocowane do tulei 805, która przechowuje łożysko 806. Podstawa 802 podtrzymuje także czujnik zbliżeniowy 803 na wsporniku 804, jak pokazano, oraz przeciwległe wsporniki podtrzymujące 807A, 807B zębatek. Wał prowadzący 808 jest przyjmowany w łożysku 806. Koło zębate czołowe 809 posiada centralny otwór, który przyjmuje wał 808 służący do obracania koła zębatego. Każda z pary przeciwległych zębatek 810 posiada wiele zębów, które współpracują z zębami koła zębatego czołowego 809, kiedy są odpowiednio ustawione po przeciwległych stronach koła zębatego czołowego 809. Każda zębatka 810 jest przymocowana, za pomocą odpowiednich złączek, do odpowiedniego cylindra powietrznego 812 do przemieszczania zębatek.

Działanie siły albo siły przeciwnej, zastosowanej zgodnie z niniejszym wynalazkiem w celu spowodowania pozbawionego tarcia albo praktycznie pozbawionego tarcia ruchu zaworu 500, uzyskuje się dzięki zastosowaniu zespołu uszczelniająco-rozszczelniającego) opisanego poniżej w odniesieniu do fig. 11. Zbiornik powietrzny 450 przechowuje sprężone powietrze, korzystnie przynajmniej około 36,6 kg (80 funtów). Zbiornik powietrzny 450 jest połączony z cylindrami 812 mechanizmu napędowego, które przemieszczają zawór 500 do tyłu i do przodu, tak jak to opisano powyżej. Praca cylindrów 812 jest sterowana przez cewkę cylindryczną 451. Zbiornik powietrzny 450 (albo inny zbiornik powietrzny) dostarcza także sprężone powietrze do regulatora niskiego ciśnienia 460 i do regulatora wysokiego ciśnienia 461, jak pokazano. Regulatory 460, 461 komunikują się z przełącznikiem 465, którym korzystnie jest cewka cylindryczna. Cewka cylindryczna przełącza ciśnienia powietrza zasilającego pomiędzy dwoma regulatorami. Opcjonalny zawór samoczynny 467 może być zastosowany jako zabezpieczenie. W przypadku na przykład braku mocy, zawór samoczynny 467 będzie blokował przepływ sprężonego powietrza używanego do uszczelniania zaworu powodując opadnięcie zaworu, a w ten sposób otwierają c kanał y, tak aby zapobiec nadmiernemu nagromadzeniu się ciepł a w dowolnym z regeneracyjnych złóż utleniacza. Manometr 468, przekaźnik ciśnienia i niskociśnieniowy wyłącznik bezpieczeństwa także mogą być wykorzystane do monitorowania ciśnienia i zmniejszania ciśnienia, stanowiąc zabezpieczenie w przypadku awarii.

W warunkach roboczych, w kontekś cie regeneracyjnego utleniacza termicznego, rozdzielacz przepływu 50 znajduje się w stacjonarnym uszczelnionym położeniu przez większość czasu (na przyPL 199 990 B1 kład przez około 3 minuty), a w trybie ruchu znajduje się tylko podczas pracy okresowej (na przykład przez około 3 sekundy). W stanie stacjonarnym względnie wysokie ciśnienie jest przykładane poprzez regulator wysokiego ciśnienia 461, zawór 465 i wał napędowy 52 w celu uszczelnienia rozdzielacza przepływu 50 względem gniazda zaworu (to znaczy płyty uszczelniającej 100). Przyłożone ciśnienie musi być wystarczające do przeciwdziałania masie rozdzielacza przepływu i uszczelniania go względem gniazda zaworu. Przed ruchem zaworu, na przykład około 2-5 sekund wcześniej, przełącznik 465 przełącza dostarczanie powietrza z regulatora wysokiego ciśnienia 461 na dostarczanie powietrza z regulatora niskiego ciś nienia 460, w ten sposób redukują c ciśnienie przykł adane do rozdzielacza przepływu 50 (poprzez wał napędowy 52) i umożliwiając rozdzielaczowi przepływu 50 „unoszenie się w celu nastę pującego potem pozbawionego tarcia albo prawie pozbawionego tarcia ruchu do jego następnego położenia. Kiedy już osiągnie on to następne położenie, przełącznik 465 w postaci cewki cylindrycznej przełącza się z powrotem z dostarczania powietrza z regulatora niskiego ciśnienia na dostarczanie powietrza z regulatora wysokiego ciśnienia, i ciśnienie wystarczające do ponownego uszczelnienia zaworu jest przykładane poprzez wał napędowy 52.

Konkretne ciśnienia przykładane przez regulatory niskiego 460 i wysokiego 461 ciśnienia zależą częściowo od rozmiaru rozdzielacza przepływu 50 i mogą być łatwo określone przez osoby znające temat. Przykładowo, dla zaworu zdolnego do obsługi przepływu o wielkości 169 m³/min (6000 stóp³/min) okazało się, że odpowiednie jest niskie ciśnienie wynoszące 1,034 x 10⁵ Pa (15 funtów/cal²) oraz wysokie (uszczelniające) ciśnienie wynoszące 2,758 x 10⁵ Pa (40 funtów/cal²). Dla zaworu zdolnego do obsługi przepływu o wielkości 283 do 424,8 m³/min (10000 do 15000 stóp³/min) okazało się, że odpowiednie jest niskie ciśnienie wynoszące 1,931 x 10⁵ Pa (28 funtów/cal²) oraz wysokie ciśnienie wynoszące 3,447 x 10⁵ Pa (50 funtów/cal²). Dla zaworu zdolnego do obsługi przepływu o wielkości 566,4 do 991,2 m³/min (20000 do 35000 stóp³/min) okazało się, że odpowiednie jest niskie ciśnienie wynoszące 2,896 x 10⁵ Pa (42 funty/cal²) oraz wysokie ciśnienie wynoszące 5,516 x 10⁵ Pa (80 funtów/cal²). Dla zaworu zdolnego do obsługi przepływu o wielkości 991,2 do 1699,2 m³/min (35000 do 60000 stóp³/min) okazało się, że odpowiednie jest niskie ciśnienie wynoszące 4,137 x 10⁵ Pa (60 funtów/cal²) oraz wysokie ciśnienie wynoszące 5,516 x 10⁵ Pa (80 funtów/cal²).

W kolejnym przykł adzie wykonania niniejszego wynalazku do dostarczania odpowiedniego ciśnienia do wału napędowego 52, w celu uszczelniania i rozszczelniania zaworu 500, zastosowany jest układ analogowy. Na przykład, w odwołaniu do fig. 11A, kiedy zawór znajduje się w trybie uszczelnionym, można wysłać sygnał do przekaźnika ciśnienia połączonego z regulatorem, takim jak elektro pneumatyczny 10 regulator ciśnienia 700 korzystnie umieszczony w ogrzewanej obudowie. Dzięki temu regulator 700 umożliwia przykładanie pewnego ciśnienia w celu uszczelnienia rozdzielacza przepływu 50. Podczas albo tuż przed przemieszczeniem rozdzielacza przepływu przekaźnik ciśnienia przesterowuje regulator 700 na zmniejszenie albo zlikwidowanie ciśnienia uszczelniającego, tak że rozdzielacz przepływu 50 może się przemieszczać bez kontaktu z płytą uszczelniającą 100. Tak więc regulator 700 reguluje wylotowe ciśnienie powietrza bazując na sygnale sterującym, który umożliwia dostarczanie ciśnienia powietrza mieszczącego się w zakresie od zera do 100%. Jeśli sygnał sterujący zostanie usunięty (to znaczy spadnie do zera), wtedy regulator zmniejsza ciśnienie wylotowe do zera, powodując opadnięcie rozdzielacza przepływu i rozerwanie uszczelnienia od jednej do drugiej komory.

Wielkość ciśnienia, przykładanego w celu zarówno podniesienia i uszczelnienia rozdzielacza przepływu 50 jak i opuszczenia i rozszczelnienia rozdzielacza przepływu 50, może być regulowana przez programowany regulator logiczny (PLC) połączony z przekaźnikiem ciśnienia. Umożliwia to dodatkową elastyczność, gdyż dokładna wielkość ciśnienia, które ma być przyłożone, może być określona - w zależności od okoliczności. Na przykład, im mniejszy jest przepływ gazu przez utleniacz, tym mniejsze ciśnienie może być konieczne do uszczelnienia zaworu. PLC może modyfikować wielkość ciśnienia przykładanego w celu uszczelnienia zaworu bazując na różnych trybach pracy. Te tryby pracy mogą być sterowane, albo wykrywane, przez PLC, oraz mogą być ciągle albo w ciągły sposób monitorowane i regulowane w czasie. Na przykład ciśnienie może być zmniejszane podczas trybu „usuwania gazu, w celu umożliwienia łatwego rozprężenia zaworu podczas pracy w wysokiej temperaturze. Ponadto, ciśnienie może być zmniejszane albo zwiększane bazując na zmianach przepływu gazu przez utleniacz. Może to być wykonywane w celu skompensowania charakterystyk aerodynamicznych zaworu (na przykład jego tendencji do podnoszenia się albo opadania ze sprężonego powietrza). Może to być także fakt, że wysokie ciśnienia uszczelniające są potrzebne przy mniejszych przepływach. Ten przykład wykonania zapewnia także nieodłączną właściwość bezpieczeństwa, ponieważ jeśli przepływ nagle spadnie albo całkowicie się zatrzyma, przekaźnik ciśnienia może natychmiast zmniej10

PL 199 990 B1 szyć ciśnienie uszczelniające do zera, co powoduje opadnięcie zaworu 50. Wielkość przykładanego ciśnienia może być także monitorowana i wprowadzana zdalnie.

Figura 12 przedstawia alternatywny przykład wykonania niniejszego wynalazku. W tym przykładzie wykonania ciśnienie uszczelniające w wale napędowym 52 rozdzielacza przepływu 50 jest przykładane w sposób ciągły, a siła przeciwdziałająca jest używana do kompensowania ciśnienia uszczelniającego podczas przemieszczania zaworu. W przedstawionym przykładzie wykonania ta siła przeciwdziałająca jest przykładana w następujący sposób. Pierścieniowe zagłębienie albo rowek 490 (pokazany w przekroju) jest uformowany w płycie uszczelniającej 100. Pierścieniowy rowek 490 jest połączony, poprzez otwór 491, ze sprężonym powietrzem ze źródła 495. Podczas albo tuż przed (na przykład 0,5 sekundy) przemieszczeniem zaworu aktywowana jest cewka cylindryczna 493 i sprężone powietrze przepływa przez zawór regulacyjny 494 do pierścieniowego rowka 490 przez otwór 491. Na wierzchu zaworu poprzez rowek 490 jest przykładane ciśnienie wystarczające do skompensowania ciśnienia uszczelniającego, dociskającego zawór do położenia uszczelnionego. To powoduje powstanie szczeliny pomiędzy płytą uszczelniającą 100 i wierzchem rozdzielacza przepływu 50, tak że podczas przemieszczania rozdzielacz przepływu 50 i płyta uszczelniająca 100 nie stykają się ze sobą. Po zakończeniu ruchu przepływ powietrza w pierścieniowym rowku jest zmniejszany albo kończy się, aż do czasu następnego cyklu. W rezultacie wysokie ciśnienie uszczelniające znowu uszczelnia rozdzielacz przepływu 50 przy płycie uszczelniającej 100. Osoby znające temat będą mogły łatwo określić wielkość ciśnienia konieczną do skompensowania wysokiego ciśnienia uszczelniającego.

Opcjonalnie sprężone powietrze używane do przyłożenia siły przeciwdziałającej może być także wykorzystane do chłodzenia łożyska 409 wału napędowego. W tym celu przedstawiona jest pętla chłodząca, która dostarcza sprężone powietrze do łożyska 409 poprzez zawór regulacyjny 494' przepływu.

Można zastosować alternatywne sposoby przykładania przeciwdziałającej siły w celu przezwyciężenia dużej siły uszczelniającej, które mieszczą się w zakresie niniejszego wynalazku. Na przykład fig. 13 przedstawia cylinder 620 tak ustawiony, że po uruchomieniu rozdzielacz przepływu 50 jest odpychany od płyty uszczelniającej 100. Tak więc, cylinder 620 może napierać na sworzeń 59 (fig. 5) centralnego wrzeciona rozdzielacza przepływu 50 z siłą wystarczającą do przeciwdziałania wysokiemu ciśnieniu siły uszczelniającej podczas przemieszczania zaworu. Kiedy już rozdzielacz przepływu zostanie umieszczony w jego nowej lokalizacji, cylinder 620 może być cofnięty aż do następnego cyklu.

W jeszcze dalszym przykładzie wykonania można zastosować siłę magnesu zarówno do pociągnięcia rozdzielacza przepływu do położenia uszczelniającego względem płyty uszczelniającej 100, jak i przemieszczenia go poza położenie uszczelniające podczas przemieszczania zaworu. Na przykład elektromagnes umieszczony w płycie uszczelniającej 100 może być zasilony w energię w celu uszczelnienia zaworu i pozbawiony energii podczas ruchu zaworu dla umożliwienia wypadnięcia rozdzielacza przepływu z położenia uszczelniającego względem płyty uszczelniającej, w celu zapewnienia ruchu bez tarcia.

Jak napisano powyżej niniejszy wynalazek może być zastosowany z innymi zaworami, w których do uszczelniania jest stosowane powietrze albo gaz. Na przykład zawory grzybkowe mogą być uszczelniane względem gniazda zaworu za pomocą cylindra podnoszącego podobnego do wału napędowego 52. Wielkość ciśnienia stosowanego do uszczelnienia zaworu może być wyregulowana za pomocą układu według niniejszego wynalazku w zależności od warunków technologicznych. Tak więc, w konkretnym zastosowaniu regeneracyjnego utleniacza termicznego, jeś li wielkość przepływu gazu technologicznego jest mniejsza od normalnej, to ciśnienie stosowane do uszczelniania zaworu grzybkowego może być zmniejszone (względem ciśnienia potrzebnego kiedy wielkość przepływu gazu technologicznego jest większa), równocześnie nadal uzyskując odpowiednie uszczelnienie. To może pomóc wydłużyć okres użytkowania zaworu grzybkowego poprzez zmniejszenie ścierania.

Claims

1. Regeneracyjny utleniacz termiczny do przetwarzania gazu, zawierający strefę spalania, wylot spalin, pierwsze złoże wymiany ciepła zawierające czynnik wymiany ciepła, połączone ze strefą spalania oraz z wylotem spalin, drugie złoże wymiany ciepła zawierające czynnik wymiany ciepła, w połączeniu ze strefą spalania i z wylotem spalin, przynajmniej jeden zawór do przełączania pomiędzy pierwszym trybem stacjonarnym, umożliwiającym napływ gazu do pierwszego złoża wymiany ciepła, trybem przemieszczania oraz drugim trybem stacjonarnym, umożliwiającym napływ gazu do drugiego

PL 199 990 B1 złoża wymiany ciepła, przy czym zawór zawiera napęd zaworu i gniazdo zaworu, znamienny tym, że zawór (500) zawiera rozdzielacz przepływu (50) połączony poprzez przełącznik (465) z zespołem uszczelniająco-rozszczelniającym, przy czym w trybie stacjonarnym rozdzielacz przepływu (50) jest uszczelniony względem płyty uszczelniającej (100) stanowiącej gniazdo zaworu (500), a w trybie przemieszczania rozdzielacz przepływu (50) jest rozszczelniony względem płyty uszczelniającej (100).

2. Regeneracyjny utleniacz termiczny według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół uszczelniająco-rozszczelniający zawiera zbiornik powietrzny (450) połączony z regulatorem wysokiego ciśnienia (461), uszczelniającym rozdzielacz przepływu (50) względem płyty uszczelniającej (100).

3. Regeneracyjny utleniacz termiczny według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zespół uszczelniająco-rozszczelniający zawiera regulator niskiego ciśnienia (460), rozszczelniający rozdzielacz przepływu (50) względem płyty uszczelniającej (100).

4. Regeneracyjny utleniacz termiczny według zastrz. 1, znamienny tym, że rozdzielacz przepływu (50) jest wyposażony w pusty w środku wał napędowy (52) połączony z ciśnieniowym układem zasilającym, przy czym rozdzielacz przepływu (50) zawiera powierzchnie uszczelniające (55, 56) mające otwory (96) połączone kanałami z wnętrzem wału napędowego (52).

5. Regeneracyjny utleniacz termiczny według zastrz. 1, znamienny tym, że zawór (50) jest zaworem grzybkowym.

6. Regeneracyjny utleniacz termiczny według zastrz. 1, znamienny tym, że zawór (50) jest zaworem motylkowym.