PL200788B1 - Zawór i regeneracyjny utleniacz cieplny - Google Patents

Abstract

Zawór przelaczaj acy, wykorzystuj acy obrotowe uszczelnienie odpowiednie do stosowania w regene- racyjnym utleniaczu cieplnym (10) i utleniacz (10) zawieraj acy zawór przelaczaj acy (20). Zawór (20) wed lug niniejszego wynalazku posiada doskona le charakterystyki uszczelnie n i minimalizuje zu zycie. Zawór (20) ma p lyt e uszczelniaj aca (100), która tworzy dwie komory, przy czym ka zda komor a jest przepustem przep lywowym (25), który prowadzi do jednego z dwóch z ló z regeneracyjnych utleniacza (10). Zawór (20) zawiera równie z prze laczaj acy dystrybu- tor przep lywu (50), który zapewnia alternatywne kierowanie wej sciowego lub wyj sciowego gazu pro- cesowego do ka zdej po lówki p lyty uszczelniaj acej. Zawór dzia la w dwóch trybach dzia lania: trybie sta- cjonarnym i trybie przemieszczania zaworu. W trybie stacjonarnym, stosowane jest dok ladne uszczelnie- nie gazowe do minimalizowania lub uniemo zliwiania przecieków gazu procesu. Uszczelnianie równie z podczas ruchu zaworu. PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór i regeneracyjny utleniacz cieplny.

Regeneracyjne utleniacze cieplne są tradycyjnie używane, do rozkładu ulotnych związków organicznych (VOC) w dużych strumieniach emisji o niskiej koncentracji z zakładów przemysłowych i elektrowni. Takie utleniacze zwykle wymagają duż ych temperatur utleniania w celu osią gnię cia znacznego rozkładu VOC. W celu uzyskiwania dużej wydajności odzyskiwania ciepła, brudny gaz procesowy, który ma być przetwarzany, jest ogrzewany przed utlenianiem. Zwykle przewidziana jest kolumna wymiennika ciepła do ogrzewania tych gazów. Kolumna jest zwykle wypełniona materiałem do wymiany ciepła, mającym dobrą stabilność cieplną i mechaniczną i dostateczną masę cieplną. W działaniu, gaz procesowy jest wprowadzany przez wcześniej ogrzaną kolumnę wymiany ciepła, która, z kolei, ogrzewa gaz procesowy do temperatury zbliżonej lub równej jego temperaturze utleniania. Ogrzany gaz procesowy jest następnie kierowany do strefy spalania, gdzie ewentualne niedokończone utlenianie VOC jest zwykle kończone. Przetworzony, teraz czysty gaz jest następnie wyprowadzany ze strefy spalania z powrotem przez kolumnę wymiany ciepła lub przez drugą kolumnę wymiany ciepła. Kiedy gorący, utleniony gaz przepływa przez tę kolumnę, przekazuje swoje ciepło do medium wymiany ciepła w tej kolumnie, w wyniku czego gaz jest ochładzany, zaś medium wymiany ciepła jest ogrzewane, tak że następny wsad gazu procesowego może zostać ogrzany przed utlenieniem. Zwykle regeneracyjny utleniacz cieplny ma przynajmniej dwie kolumny wymiany ciepła, które naprzemiennie odbierają gaz procesowy i gaz przetworzony. Proces ten jest realizowany w sposób ciągły, umożliwiając wydajne przetwarzanie dużych ilości gazu procesowego.

Działanie regeneracyjnego utleniacza może zostać zoptymalizowane przez zwiększenie wydajności rozkładu VOC i przez redukcję kosztów operacyjnych i inwestycyjnych. Temat zwiększania wydajności rozkładu VOC był omawiany w literaturze, gdzie sugerowano stosowanie, na przykład, takich środków jak ulepszone układy utleniania i układy usuwania (np. komory wychwytywania) oraz trzech lub więcej wymienników ciepła do przesyłania nieprzetworzonego gazu wewnątrz utleniacza podczas przełączania. Koszty operacyjne mogą zostać zredukowane przez zwiększenie wydajności odzyskiwania ciepła i przez redukcję spadku ciśnienia na utleniaczu. Koszty operacyjne i inwestycyjne mogą być redukowane przez właściwe zaprojektowanie utleniacza i przez dobór odpowiednich materiałów wypełniających, służących do wymiany ciepła.

Ważnym elementem wydajnego utleniacza jest układ zaworów, stosowany do przełączania przepływu gazu procesowego z jednej kolumny wymiennika ciepła do innej. Wszelkie przecieki nieprzetworzonego gazu procesowego w układzie zaworów obniżają wydajność urządzenia. Ponadto, zakłócenia i fluktuacje ciśnienia i/lub przepływu w układzie mogą być wywoływane podczas przełączania zaworu i są niepożądane. Zużycie zaworu stanowi również problem, szczególnie wobec dużej częstości przełączania zaworu w aplikacjach regeneracyjnego utleniacza cieplnego.

Tradycyjna, dwu-kolumnowa konstrukcja wykorzystuje parę zaworów grzybkowych, przy czym jeden związany jest z pierwszą kolumną wymiany ciepła, zaś drugi z drugą kolumną wymiany ciepła. Chociaż zawory grzybkowe charakteryzują się szybkim działaniem, ponieważ zawory są przełączane cyklicznie, w sposób nieunikniony w zaworach powstają przecieki nieprzetworzonego gazu procesowego. Na przykład, w dwukolumnowym utleniaczu, podczas cyklu występuje taki moment, kiedy zarówno zawór wejściowy jak i zawór wyjściowy są częściowo otwarte. W tym momencie przepływ gazu procesowego nie napotyka oporu i gaz płynie bezpośrednio od wejścia do wyjścia bez przetwarzania. Ponieważ z układem zaworów związany jest również układ kanałów, objętość nieprzetworzonego gazu, zarówno wewnątrz zaworu grzybkowego jak i wewnątrz towarzyszących kanałów reprezentuje potencjalną objętość przecieku. Ponieważ przeciek nieprzetworzonego gazu procesowego w płytach zaworów umożliwia wydostawanie się nieprzetworzonego gazu z urządzenia, taki przeciek znacznie redukuje wydajność rozkładu VOC przez urządzenie. Ponadto, tradycyjne konstrukcje zaworów powodują gwałtowne zmiany ciśnienia podczas przełączania, które zwiększają potencjał przecieku.

Podobny potencjał przeciekania występuje w tradycyjnych układach z obrotowym zaworem. Ponadto, układy obrotowego zaworu zwykle obejmują wiele wewnętrznych rozdzielaczy, które mogą przeciekać w dłuższym okresie czasu i są drogie w budowie i utrzymaniu. Na przykład, w amerykańskim dokumencie patentowym o numerze 5,871,249 fig. 1 ilustruje utleniacz z dwunastoma komorami, mającymi dwanaście metalowych ścian, przy czym każda z nich może być potencjalnym miejscem przecieku.

PL 200 788 B1

Ponadto, z amerykańskiego opisu patentowego US 5 692 892 znany jest zawór z zespołem uszczelniającym, w którym dla zapewnienia uszczelnienia wykorzystywane jest połączenie struktury uszczelniającej i piór wycieraczki.

Obrotowy zawór zawiera cylindryczną obudowę mającą komorę wewnętrzną z wewnętrzną powierzchnią. W centralnej części obudowy zaworu usytuowane są, rozłożone w równomiernych odstępach obwodowych, trzy przepusty złóż takiej samej wielkości i te trzy przepusty złóż są połączone z przewodami złóż. Pomiędzy przepustami złóż usytuowane są obszary uszczelniające, w których umieszczona jest struktura uszczelniająca. We wgłębieniach w strukturze uszczelniającej usytuowane są pary piór wycieraczek.

W rozwiązaniu tym uszczelnienie pod ciś nieniem jest wytworzone pomię dzy kanałem a strukturą uszczelniającą, a nie pomiędzy radialnym kanałem a zewnętrzną obudową otaczającą ten kanał.

Zawór, zawierający obrotową obudowę, mającą kanał według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera nieruchome zewnętrzne pierścieniowe uszczelnienie obudowy, ruchome pierścieniowe uszczelnienie między obrotową obudową a zewnętrznym, pierścieniowym uszczelnieniem obudowy, przy czym to ruchome pierścieniowe uszczelnienie zawiera otwór do przepuszczania gazu do i z kanału, zaś pierś cieniowe uszczelnienie jest ruchome względem zewnętrznego pierścieniowego uszczelnienia obudowy, natomiast kanał i otwór są przystosowane do odbierania sprężonego gazu dla zapewnienia ciągłego i beztarciowego uszczelnienia pomiędzy zewnętrznym pierścieniowym uszczelnieniem obudowy i pierścieniowym uszczelnieniem przy obrotowym ruchu obudowy.

Zawór zawiera również środki wymuszające przepływ gazu przez kanał i między pierścieniowym uszczelnieniem a zewnętrznym, pierścieniowym uszczelnieniem obudowy.

Zawór zawiera również pierścień mocujący, sprzężony z obrotową obudową i pierścień ustalający, oddalony od pierścienia mocującego i sprzężony z obrotową obudową, przy czym pierścieniowe uszczelnienie jest usytuowane między pierścieniem mocującym a pierścieniem ustalającym.

Zawór zawiera również łożysko między pierścieniowym uszczelnieniem a pierścieniem mocującym.

Pierścieniowe uszczelnienie zawiera drugi otwór, przystosowany do odbiegania gazu z promieniowego kanału, tak aby przeciwstawiał się ruchowi pierścieniowego uszczelnienia w kierunku łożyska.

Zawór zawiera pierwszy przepust zaworu i drugi przepust zaworu oddzielony od wspomnianego pierwszego przepustu zaworu, oraz dystrybutor przepływu, mający kanał wejściowy i kanał wyjściowy, przy czym dystrybutor przepływu może być przemieszczany względem wspomnianych przepustów zaworu pierwszego i drugiego 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 kanał em wejś ciowym, a ponadto dystrybutor przepł ywu zawiera powierzchnię blokują c ą , która blokuje przepływ przez pierwszą część pierwszego przepustu zaworu i przez drugą część drugiego przepustu zaworu, kiedy dystrybutor przepływu jest między położeniami pierwszym i drugim.

Korzystnie, zawór zawiera ponadto rozgałęzienie rurowe wokół zewnętrznego, pierścieniowego uszczelnienia obudowy, dostarczające sprężony gaz do pierścieniowego uszczelnienia dla zapewnienia ciągłego i beztarciowego uszczelnienia pomiędzy zewnętrznym pierścieniowym uszczelnieniem i pierścieniowym uszczelnieniem przy obrotowym ruchu obudowy.

Regeneracyjny utleniacz cieplny do przetwarzania gazu, zawierający strefę spalania, pierwsze złoże wymiany ciepła, zawierające medium wymiany ciepła i połączone ze wspomnianą strefą spalania, drugie złoże wymiany ciepła, zawierające medium wymiany ciepła i połączone ze wspomnianą strefą spalania, oraz obrotowy zawór przełączający do naprzemiennego kierowania przepływu gazu między wspomnianymi złożami wymiany ciepła pierwszym i drugim, według wynalazku charakteryzuje się tym, że obrotowy zawór przełączający zawiera radialny kanał zamknięty przez zewnętrzną obudowę, pierścień mocujący połączony z obrotowym zaworem przełączającym, pierścień mocujący połączony z obrotowym zaworem przełączającym i oddalony od pierścienia ustalającego, oraz, uszczelnienie pierścieniowe pomiędzy pierścieniem ustalającym i pierścieniem mocującym, połączone przepływowo z radialnym kanałem, przy czym pierścieniowe uszczelnienie ma otwór przystosowany do przepływu gazu do lub ze wspomnianego radialnego kanału i tworzenia ciśnieniowego uszczelnienia ze wspomnianą zewnętrzną obudową.

Wspomniany obrotowy zawór przełączający zawiera również pierwszy przepust zaworu, połączony przepływowo ze wspomnianym pierwszym złożem wymiany ciepła i drugi przepust zaworu, oddzielony od wspomnianego pierwszego przepustu zaworu i połączony przepływowo ze wspomnia4

PL 200 788 B1 nym drugim złożem wymiany ciepła, przy czym wspomniany regeneracyjny utleniacz cieplny zawiera również kratownicę, zawierającą przynajmniej jedną przegrodę, dzielącą wspomniane przepusty zaworu pierwszy i drugi na liczne komory.

Wspomniane komory są przystające jedna do drugiej.

Wspomniany obrotowy zawór przełączający jest umieszczony w rozgałęzieniu, mającym wejście rozgałęzienia i wyjście rozgałęzienia, a obrotowy zawór przełączający zawiera kanał wejściowy i kanał wyjściowy i przy czym wspomniane wejście rozgałęzienia jest połączone przepływowo ze wspomnianym kanałem wejściowym wspomnianego zaworu obrotowego, zaś wspomniane wyjście rozgałęzienia jest połączone przepływowo ze wspomnianym kanałem wyjściowym wspomnianego obrotowego zaworu przełączającego.

Regeneracyjny utleniacz cieplny zawiera ponadto środki do wymuszania przepływu gazu do wspomnianego radialnego kanału i między wspomnianym pierścieniowym uszczelnieniem a wspomnianą zewnętrzną obudową.

Regeneracyjny utleniacz cieplny zawiera również środki napędowe do obracania wspomnianego zaworu przełączającego.

Obrotowy zawór przełączający zawiera ponadto ustalający łuk usytuowany pomiędzy pierścieniem ustalającym i pierścieniem mocującym.

Pierścień mocujący ma wypust, zaś ustalający łuk ma rowek do przyjmowania tego wypustu.

Regeneracyjny utleniacz cieplny, według wynalazku charakteryzuje się prostotą i taniością urządzenia dwukolumnowego i płynnym sterowaniem i dużą sprawnością usuwania VOC układu z obrotowym zaworem, przy czym nie ma niedogodności związanych z każdym z tych układów.

Zawór według wynalazku ma lepsze charakterystyki uszczelniania, co pozwala na zminimalizowanie zużycia.

Problemy dotychczasowego stanu techniki zostały rozwiązane przez niniejszy wynalazek, który dostarcza ulepszone uszczelnienie dla jednego zaworu przełączającego i regeneracyjny utleniacz cieplny zawierający zawór przełączający. Zawór według niniejszego wynalazku posiada doskonałe charakterystyki szczelności i minimalne zużycie. Zawór ma płytę uszczelniającą, która tworzy dwie komory, przy czym każda komora stanowi przepust przepływu, który prowadzi do jednego z dwóch złóż regeneracyjnych utleniacza. Zawór zawiera również dystrybutor przełączający przepływy, który zapewnia naprzemienne kierowanie wejściowego lub wyjściowego gazu procesowego do każdej połówki płyty uszczelniającej. Zawór działa w dwóch trybach: w trybie stacjonarnym i w trybie ruchu zaworu. W trybie stacjonarnym stosowane jest dokładne uszczelnienie gazowe w celu minimalizowania lub uniemożliwiania przecieku gazu procesowego. Uszczelnienie gazowe działa również podczas ruchu zaworu. Zawór ma zwartą konstrukcję, eliminując w ten sposób kanały, które są zwykle wymagane w tradycyjnych konstrukcjach. Zapewnia to zmniejszenie objętości, jaką zajmuje gaz procesowy podczas przełączania, dzięki czemu mniej brudnego gazu procesowego pozostaje bez przetworzenia podczas przełączania. Towarzyszące przegrody minimalizują lub eliminują przecieki nieprzetworzonego gazu w zaworze podczas przełączania. Zastosowanie jednego zaworu raczej niż dwóch lub czterech stosowanych tradycyjnie znacznie redukuje powierzchnię wymagającą uszczelniania. Geometria dystrybutora przełączającego przepływy redukuje odległość i liczbę zakrętów pokonywanych przez gaz procesowy, gdyż dystrybutor przepływu może zostać umieszczony blisko złóż wymiany ciepła. Redukuje to objętość uwięzionego, nieprzetworzonego gazu podczas przełączania zaworu. Ponieważ gaz procesowy przepływa przez te same porty zaworu w cyklu wejściowym jak i w cyklu wyjściowym, poprawiona jest wydajność kierowania gazu do złóż wymiany ciepła.

W aplikacjach regeneracyjnego utleniania cieplnego uzyskiwane jest przełączanie zaworu z minimalnymi fluktuacjami ciśnienia, doskonałą szczelnością i minimalnym lub żadnym obejściem podczas przełączania. Wobec eliminacji obejścia podczas przełączania, tradycyjne komory wychwytujące, stosowane do magazynowania nieprzetworzonego gazu w układzie podczas przełączania, mogą zostać wyeliminowane, co znacznie obniża koszty.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania uwidoczniono na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny regeneracyjnego utleniacza cieplnego według jednego przykładu wykonania niniejszego wynalazku; fig. 2 - widok perspektywiczny zespołu rozebranego części regeneracyjnego utleniacza cieplnego według jednego przykładu wykonania niniejszego wynalazku; fig. 3 - widok perspektywiczny kratownicy według niniejszego wynalazku; fig. 4 - widok od dołu przepustów zaworu według niniejszego wynalazku; fig. 5 - widok perspektywiczny przełączającego zaworu dystrybutora przepływu gazu według niniejszego wynalazku; fig. 5A - przekrój poprzeczny

PL 200 788 B1 przełączającego zaworu dystrybutora przepływu gazu według niniejszego wynalazku; fig. 6 - widok perspektywiczny mechanizmu napędowego zaworu przełączającego według niniejszego wynalazku; fig. 7A, 7B, 7C i 7D przedstawiają schematy przepływu strumienia gazu przez zawór przełączający według niniejszego wynalazku; fig. 8 - widok perspektywiczny części dystrybutora przepływu gazu według niniejszego wynalazku; fig. 9 - widok z góry płyty uszczelniającej według niniejszego wynalazku; fig. 9A - przekrój fragmentu płyty uszczelniającej z fig. 9; fig. 10 - widok perspektywiczny wału dystrybutora przepływu gazu według niniejszego wynalazku; fig. 11 - przekrój obrotowego przepustu według niniejszego wynalazku, fig. 11A - widok perspektywiczny pierścienia ustalającego według niniejszego wynalazku, fig. 11B - przekrój poprzeczny pierścienia ustalającego według niniejszego wynalazku, fig. 11C - widok perspektywiczny pierścienia mocującego według niniejszego wynalazku, fig. 11D - przekrój poprzeczny pierścienia mocującego według niniejszego wynalazku, fig. 11E - widok perspektywiczny łuku łożyska płytowego według niniejszego wynalazku, fig. 11F - przekrój poprzeczny łuku łożyska płytowego według niniejszego wynalazku, fig. 11G - widok perspektywiczny pierścienia uszczelniającego według niniejszego wynalazku, fig. 11H - przekrój poprzeczny pierścienia uszczelniającego według niniejszego wynalazku, fig. 11I - przekrój poprzeczny zagłębienia w pierścieniu uszczelniającym według niniejszego wynalazku, fig. 12 - przekrój dolnej części wału napędowego według niniejszego wynalazku, fig. 13 - przekrój poprawiających szczelność pierścieni ustalającego i mocującego, według niniejszego wynalazku, fig. 14 - widok perspektywiczny poprawiających szczelność pierścieni ustalającego i mocującego według niniejszego wynalazku, fig. 14A - przekrój przepustu obrotowego według alternatywnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, zaś fig. 14B przedstawia przekrój przepustu obrotowego według innego, alternatywnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku.

Na fig. 1 i 2 przedstawiony jest dwukolumnowy, regeneracyjny utleniacz cieplny 10 (katalityczny lub niekatalityczny), podtrzymywany na ramie 12, jak pokazano. Utleniacz 10 zawiera obudowę 15, w której usytuowane s ą kolumny wymienników ciepł a pierwsza i druga, 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 zakresie niniejszego wynalazku, włącznie z utleniaczami z więcej lub mniej niż dwiema kolumnami, utleniaczami z kolumnami usytuowanymi poziomo i utleniaczami katalitycznymi.

Kratownica 20 tworzy podporę obudowy 15, jak najlepiej widać na fig. 2. Na kratownicy 20 umieszczona jest odpowiednia siatka podtrzymująca 19, która podtrzymuje zestaw wymiany ciepła w każdej kolumnie wymiany ciepła, jak przedstawiono bardziej szczegółowo poniżej. W pokazanym przykładzie wykonania, komory wymiany ciepła są oddzielone ściankami separującymi, 21, które są korzystnie izolowane. W pokazanym przykładzie wykonania, przepływ przez złoża wymiany ciepła jest pionowy; gaz procesowy jest wprowadzany do złoża z przepustów zaworu usytuowanych w kratownicy 20, przepływa do góry (w kierunku dachu 17) do pierwszego złoża, dostaje się do strefy spalania, połączonej z pierwszym złożem, przepływa ze strefy spalania do drugiej komory, w której przepływa w dół przez drugie złoż e, w kierunku kratownicy 20. Jednakże specjalista w danej dziedzinie zauważ y, że inne ustawienia są dopuszczalne, włącznie z układem poziomym, na przykład takie, w których kolumny wymiany ciepła są zwrócone jedna w kierunku drugiej i są oddzielone przez centralnie zlokalizowaną strefę spalania.

Na fig. 3 przedstawione są szczegóły kratownicy 20. Kratownica 20 ma podłogę 23, która jest korzystnie pochylona w dół od zewnętrznych ścianek 20A, 20B w kierunku przepustów 25A - 25F zaworu, co wspomaga dystrybucję strumienia gazu. Na podłodze 23 podtrzymywane są liczne przegrody 24 i rozdzielacze komory 124A, 124D, 124E i 124H. Przegrody 24 rozdzielają przepusty 25A - 25F zaworu i pomagają zmniejszyć fluktuacje ciśnienia podczas przełączania zaworu. Rozdzielacze 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

PL 200 788 B1 i 24C; przepust zaworu 25C jest utworzony mię dzy przegrod ą 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 jest funkcją liczby przepustów zaworu. W korzystnym przykładzie wykonania, jak pokazano, jest sześć przepustów 25A - 25F zaworu, chociaż można zastosować więcej lub mniej. Na przykład, w przykładzie wykonania, w którym tylko cztery przepusty zaworu są stosowane, tylko jeden rozdzielacz jest potrzebny. Niezależnie od liczby przepustów zaworu i odpowiadających im rozdzielaczy, korzystnie przepusty zaworów mają jednakowe kształty dla symetrii.

Wysokość przegród jest korzystnie taka, że górne powierzchnie przegród są w jednej płaszczyźnie poziomej. W pokazanym przykładzie wykonania, części przegród najbardziej oddalone od przepustów 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 zaworu, przegrody 24B, 24C, 24F i 24G są korzystnie pochylone pod kątem około 45° do wzdłużnej linii centralnej L-L kratownicy 20, kiedy odchodzą od przepustów zaworu 25, a następnie biegną w zasadzie równolegle do wzdłużnej linii centralnej L-L w kierunku zewnętrznych ścianek 20A i 20B odpowiednio. Przegrody 24A, 24D, 24E i 24H są korzystnie pochylone pod kątem 22.5° do wzdłużnej linii centralnej H-H kratownicy 20, kiedy odchodzą od przepustów 25 zaworu, a następnie biegną w zasadzie równolegle do wzdłużnej linii centralnej H-H w kierunku zewnętrznych ścianek 20C i 20D odpowiednio.

Korzystnie, przegrody 24B, 24C, 24F i 24G oraz ścianki 20A, 20B, 20C i 20D kratownicy 20 zawierają brzeg 26 usytuowany nieco niżej niż płaszczyzna pozioma utworzona przez górne powierzchnie przegród. Brzeg 26 jest dostosowany do i podtrzymuje opcjonalną siatkę podtrzymującą 19 (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 mogą sięgać wyżej w celu rozdzielania medium. Jednakże nie jest potrzebne dokładne uszczelnianie między przegrodami, tak jak jest to robione w tradycyjnych konstrukcjach obrotowego zaworu.

Fig. 4 przedstawia widok od dołu przepustów 25A, 25B, 25C zaworu. Płyta 28 ma dwa przeciwne, symetryczne otwory 29A i 29B, które, z przegrodami, tworzą przepusty zaworu. W każdym przepuście 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 widać na fig. 3 i 4. Łopatki kierujące 27 kierują strumień gazu procesowego wydobywającego się z przepustów zaworu dalej od przepustów zaworu w celu ułatwienia dystrybucji gazu w kratownicy podczas pracy. Jednorodna dystrybucja w kratownicy 20 pomaga zapewnić jednorodną dystrybucję w medium wymiany ciepła w celu uzyskania optymalnej wydajności wymiany ciepła.

Fig. 5 i 5A przedstawiają dystrybutor 50 przepływu gazu, mieszczący się w rozgałęzieniu 51, mającym kanał wejściowy 48 gazu procesowego i kanał wyjściowy 49 gazu procesowego (chociaż element 48 może być wyjściem, zaś 49 wejściem, dla ilustracji użyty zostanie pierwszy przykład wykonania). Dystrybutor 50 przepływu gazu zawiera korzystnie wnękowy, cylindryczny wał napędowy 52 (fig. 5A, 10), który jest połączony z mechanizmem napędowym, omówionym dokładniej poniżej. Z wałem napędowym 52 połączona jest obudowa 53 w kształcie stożka ściętego. Obudowa 53 zawiera dopasowaną płytę, utworzoną z dwu przeciwnych powierzchni uszczelniających 55, 56 w kształcie połówek pomarańczy, połączonych kołową zewnętrzną krawędzią 54 i biegnących na zewnątrz od wału napędowego 52 pod kątem 45°, tak że przestrzeń ograniczona przez obie powierzchnie uszczelniające 55, 56 i zewnętrzną krawędź 54 tworzy pierwszą drogę przepływu gazu lub kanał 60. Podobnie, druga droga przepływu gazu lub kanał 61 jest utworzona przez powierzchnie uszczelniające 55, 56 naprzeciw pierwszego kanału i trzy kątowe płyty boczne, mianowicie przeciwne kątowe płyty boczne 57A, 57B i centralną, kątową płytę boczną 57C. Kątowe płyty boczne 57A i 57B oddzielają kanał 60 od kanału 61. Górne części kanałów 60, 61 są zaprojektowane tak, że są dopasowane do konfiguracji symetrycznych otworów 29A, 29B w płycie 28 i w stanie zmontowanym, każdy kanał 60, 61 jest usytuowany naprzeciw odpowiednich otworów 29A, 29B. Kanał 61 jest połączony przepływowo tylko z kanałem wejściowym 48, zaś kanał 60 jest połączony przepływowo tylko z kanałem wyjściowym 49

PL 200 788 B1 poprzez komorę 47, niezależnie od ustawienia dystrybutora 50 przepływu gazu w dowolnym momencie. Zatem gaz procesowy wprowadzany do rozgałęzienia 51 przez kanał wejściowy 48 przepływa tylko przez kanał 61, zaś gaz procesowy wprowadzany do kanału 60 z przepustów 25 zaworu przepływa tylko przez kanał wyjściowy 49 przez komorę 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 uszczelniającą 100, jak omówiono dokładniej poniżej. Dystrybutor przepływu może 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, 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 zębatek 73A, 73B i podpora cylindrów 74. Cylindry 75A, 75B są podtrzymywane przez podporę 74 cylindrów i wprawiają w ruch odpowiednią zębatkę 76A, 76B. Każda zębatka 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 cylindra 75A lub 75B powoduje ruch odpowiedniej, związanej z nim zębatki 76A, 76B, która, z kolei, powoduje obrotowy ruch koła zębatego 77, które obraca wał napędowy 52 i dystrybutor 50 przepływu, 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°. Jednakże specjalista w danej dziedzinie zauważy, że inne konstrukcje mieszczą się w zakresie niniejszego wynalazku, włącznie z napędem, w którym realizowany jest obrót dystrybutora przepł ywu o peł ne 360°. Inne odpowiednie mechanizmy napędowe, obejmują hydrauliczne siłowniki i wskaźniki.

Fig. 7A - 7D przedstawiają schematycznie kierunek przepływu podczas typowego cyklu przełączania dla zaworu, mającego dwa przepusty wejściowe i dwa przepusty wyjściowe. W schematach tych komora A jest komorą wejściową, zaś komora B jest komorą wyjściową w dwukolumnowym utleniaczu. Fig. 7A przedstawia zawór w stacjonarnym, w pełni otwartym, położeniu. Zatem przepusty 25A i 25B zaworu są w stanie wejś ciowym, w peł ni otwartym, zaś 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, przepł ywa przez medium wymiany ciepł a w komorze A, gdzie jest ogrzewany, przepł ywa przez strefę spalania, połączoną z komorą A, gdzie jeszcze nie utlenione wszelkie lotne komponenty są utleniane, jest chłodzony przepływając przez komorę B, połączoną ze strefą spalania, a następnie 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.

Fig. 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 przepływ 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 pokona 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 przepływu jest w stanie spoczynku. Kiedy przepływ znów powinien zostać odwrócony, dystrybutor przepływu korzystnie wraca do położenia pokazanego na fig. 7A przez obrócenie o 180°, chociaż dalszy obrót o 180° w tym samym kierunku co poprzedni obrót mieści się w zakresie 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 wejściowym i w pełni 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°

PL 200 788 B1 (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, zawór 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, istotną zaletą niniejszego wynalazku w stosunku do tradycyjnych zaworów obrotowych jest to, że chwilowy dystrybutor przepływu jest nieruchomy przez większość czasu. Porusza się tylko przy cyklicznej zmianie wejścia na wyjście, 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 wyjściowym. Przeciwnie, wiele tradycyjnych zaworów obrotowych jest w ciągłym 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 komory 124E i 124D a rozdzielaczami 124H i 124A) i podwójna ścianka utworzona przez rozdzielacze komory 124E, 124H i 124A, 124D. 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 mogą powstać duże skoki 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, rezystancja 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.

Zostanie teraz omówiony korzystny sposób uszczelniania zaworu w odniesieniu do fig. 5, 8 i 9. Dystrybutor przepływu 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 komorę 64. Alternatywnie, może zostać użyte ujemne ciśnienie. Jak najlepiej widać na fig. 8 (ilustrującej układ dodatniego ciśnienia) powietrze przepływa z kanałów do wału napędowego 52 przez jeden lub więcej otworów 81, utworzonych w korpusie wału napędowego 52 nad kratownicą 82 wału napędowego 52, która jest połączona z mechanizmem napędowym 70. Dokładne położenie otworów 81 nie jest w zasadzie istotne, chociaż korzystnie otwory 81 są rozmieszczone symetrycznie wokół wału 52 i mają jednakowe rozmiary w celu uzyskania jednorodności. Sprężone powietrze przepływa w górę wału, jak pokazano strzałkami na fig. 8, zaś jego część wpływa do jednego lub wielu radialnych kanałów 83, które łączą się z i zasilają uszczelnienie pierścieniowe usytuowane w pierścieniowym przepuście obrotowym 90, jak zostanie przedstawione

PL 200 788 B1 dokładniej poniżej. Część powietrza, która nie wpływa do radialnych kanałów 83, kontynuuje przepływ w górę wału napędowego 52 aż osiągnie kanały 94, które dystrybuują powietrze w kanale, mającym część pół-pierścieniową 95 i część utworzoną przez kliny lub powierzchnie uszczelniające 55, 56 w kształ cie poł ówek pomarań czy. Przepł yw w ukł adzie z ujemnym ciśnieniem nastę puje w przeciwnym kierunku.

Dopasowana powierzchnia dystrybutora 50 przepływu, w szczególności powierzchnie dopasowane klinów 55, 56 w kształcie połówek pomarańczy i zewnętrznej krawędzi pierścieniowej 54, zawierają wiele otworów 96, jak widać na fig. 5. Sprężone powietrze z kanału 95 ucieka z kanału 95 przez otwory 96, jak pokazują strzałki na fig. 8 i tworzy poduszkę powietrzną między górną powierzchnią dystrybutora 50 przepływu a stacjonarną płytą uszczelniającą 100, pokazaną na fig. 9. Płyta uszczelniająca 100 zawiera pierścieniową, zewnętrzną krawędź 102, mającą szerokość odpowiadającą szerokości górnej powierzchni lub zewnętrznej pierścieniowej krawędzi 54 dystrybutora 50 przepływu i parę elementów 105, 106 w kształ cie poł ówek pomarań czy, odpowiadają cych kształ tem klinom 55, 56 dystrybutora 50 przepływu. Jest dopasowana do (i jest połączona z) płytą 28 (fig. 4) przepustu zaworu. W otworze 104 umieszczany jest bolec 59 wału (fig. 8), połączony z dystrybutorem 50 przepływu. Dolna część pierścieniowej, zewnętrznej krawędzi 102, zwrócona w stronę dystrybutora przepływu, zawiera jeden lub wiele pierścieniowych rowków 99 (fig. 9A) które są usytuowane naprzeciw otworów 96 w dopasowanej powierzchni dystrybutora 50 przepływu. Korzystnie są dwa koncentryczne rzędy rowków 99 i dwa odpowiadające im rzędy otworów 96. Zatem rowki 99 ułatwiają ucieczkę powietrza z otworów 96 w górnej powierzchni lub zewnętrznej pierścieniowej krawędzi 54, tworząc poduszkę powietrzną między dopasowaną powierzchnią 54 a pierścieniową zewnętrzną krawędzią 102 płyty uszczelniającej 100. Ponadto, powietrze uciekające z otworów 96 w częściach lub powierzchniach uszczelniających 55, 56 w kształcie połówek pomarańczy tworzy poduszkę powietrzną między częściami 55, 56 w kształcie połówek pomarańczy a częściami lub 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 zarówno w dystrybutorze 50 przepływu jak i w płycie uszczelniają cej 100 zapewniają długą drogę wzdłuż górnej części dystrybutora 50 przepływu, 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 zostać poruszony, poduszka powietrza, stosowana do uszczelniania zaworu, teraz również służy do eliminacji wszelkich nacisków, powodujących zużycie, między dystrybutorem 50 przepływu a płytą uszczelniającą 100.

Korzystnie, sprężone powietrze jest dostarczane z wentylatora innego niż 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. Jednakże, jak zauważono powyżej, można zastosować układ ujemnego ciśnienia.

Dystrybutor 50 przepływu zawiera obrotowy przepust 90, jak najlepiej widać na fig. 10 i 11. Obudowa 53 w kształcie ściętego stożka dystrybutora 50 przepływu obraca się wokół pierścieniowej ścianki, czyli obudowy 659, która działa jako zewnętrzne, pierścieniowe uszczelnienie. Obudowa 659 zawiera zewnętrzną, pierścieniową kryzę 111, używaną do centrowania obudowy 659 i zaciskania jej na rozgałęzieniu 51 (patrz również fig. 5A).

Na fig. 11 przedstawione zostały detale jednego przykładu wykonania ulepszonego układu uszczelniania według niniejszego wynalazku. Uszczelniający pierścień ustalający 664, korzystnie wykonany ze stali węglowej, jest pokazany jako przymocowany do obrotowego zespołu lub sekcji obudowy 53 w kształcie ściętego stożka. Uszczelniający pierścień ustalający 664 jest korzystnie pierścieniem rozdzielonym, jak widać na widoku perspektywicznym na fig. 11A i ma przekrój poprzeczny pokazany na fig. 11B. Rozdzielenie pierścienia ułatwia jego instalowanie i zdejmowanie. Fig. 13 przedstawia uszczelniający pierścień ustalający 664 przymocowany do obrotowego zespołu lub sekcji obudowy 53 w kształcie ściętego stożka śrubą kołpakową 140. Można zastosować inne odpowiednie środki do mocowania pierścienia 664. Korzystnie, zespół obrotowy obudowy 53 zawiera rowek 700 (fig. 13) w celu właściwego unieruchomienia uszczelniającego pierścienia ustalającego.

Naprzeciw uszczelniającego pierścienia ustalającego 664 zainstalowany jest pierścień mocujący 091, najlepiej widoczny na fig. 11C, 11D, 13 i 14. Pierścień mocujący 091 jest połączony również

PL 200 788 B1 z obrotowym zespołem obudowy 53 przy pomocy ś ruby kołpakowej 140', zaś w celu właściwego ustawienia pierścienia mocującego 091, w zespole obrotowym utworzony jest rowek.

W pokazanym przykł adzie wykonania, w którym zespół obrotowy obraca się wokół osi pionowej, ciężar pierścieniowego uszczelnienia 658 może powodować zużycie, kiedy pierścień ślizga się po pierścieniu mocującym 091. W celu zmniejszenia lub wyeliminowania tego zużycia, pierścień mocujący 091 jest wykonany z wypustem 401, utworzonym wzdłuż jego obwodu, korzystnie usytuowanym centralnie, jak najlepiej widać na fig. 11D. Ustalający łuk 663 płytowego łożyska ma rowek 402 (fig. 11E, 11F), którego kształt i położenie odpowiada wypustowi 401. Łuk 663 jest podczas montażu umieszczany nad pierścieniem mocującym 091, jak widać na fig. 11. Łuk 663 płytowego łożyska jest korzystnie wykonany z materiału innego niż pierścieniowe uszczelnienie 658, żeby ułatwić jego działanie jako łożyska. Odpowiednie materiały obejmują brąz, ceramikę lub inny metal, inny niż metal użyty do wykonania pierścieniowego uszczelnienia 658.

Między uszczelniającym pierścieniem mocującym 664 a łukiem 663 umieszczone jest pierścieniowe uszczelnienie 658. Jak widać na fig. 11G i 11H, pierścieniowe uszczelnienie 658 ma radialną szczelinę, 403, utworzoną w całym jego obwodzie. Na jednej krawędzi pierścieniowego uszczelnienia 658 radialna szczelina 403 kończy się w półkoliście wzdłuż obwodu, tak że rowek dystrybucyjny 145 jest tworzony, kiedy pierścieniowe uszczelnienie 658 opiera się o obudowę 659 stanowiącą uszczelnienie pierścieniowe 659, jak widać na fig. 11. Alternatywnie można zastosować więcej niż jedną szczelinę radialną 403. W pokazanym przykładzie wykonania pierścieniowe uszczelnienie 658 ma również otwór 404, połączony z i prostopadły do radialnej szczeliny 403. Przez zwiększenie ciśnienia w otworze 404 wytwarzana jest przeciwwaga, dzięki czemu pierścieniowe uszczelnienie 658 nie może przesunąć się w dół pod swoim ciężarem. Gdyby ustawienie zaworu było inne, na przykład obrócone o 180°, otwór 404 mógłby zostać utworzony w górnej części pierścieniowego uszczelnienia 658. Alternatywnie, więcej niż jeden otwór 404 może być stosowany w częściach górnej lub dolnej lub w obu. Przy ustawieniu obróconym, na przykład, o 90°, nie jest potrzebna przeciwwaga. Ponieważ pierścieniowe uszczelnienie 658 pozostaje nieruchome i obudowa jest nieruchoma, uszczelnienie 658 nie musi być okrągłe; inne kształty, włącznie z owalnym i ośmiokątnym również są odpowiednie. Pierścieniowe uszczelnienie 658 może zostać wykonane z jednej części lub może zostać wykonane z dwóch lub wię cej części.

Pierścieniowe uszczelnienie 658 opiera się o obudowę 659 stanowiącą uszczelnienie pierścieniowe 659 i pozostaje nieruchome nawet wówczas, gdy dystrybutor 50 przepływu (i pierścień uszczelniający 664, łuk 663 płytowego łożyska i pierścień mocujący 091) jest obracany. Sprężone powietrze (lub gaz) przepływa przez radialne kanały 83, jak pokazano strzałkami na fig. 11 i wpływa do radialnej szczeliny 403 i otworu 404, jak również do rowka dystrybucyjnego 145 między pierścieniowym uszczelnieniem 658 i obudową 659, szczeliny między uszczelniającym pierścieniem ustalającym 664 a obudową 658 i szczelin mię dzy ł ukiem 663 a obudową 659 i mi ę dzy pierś cieniem mocują cym 091 a obudową 659. Kiedy dystrybutor przepływu obraca się względem stacjonarnej obudowy 659 (i pierścieniowego uszczelnienia 658), powietrze w tych szczelinach zwiększa ciśnienie w tych przestrzeniach, tworząc ciągłe, pozbawione tarcia, uszczelnienie. Rowek dystrybucyjny 145 dzieli zewnętrzną powierzchnię pierścienia uszczelniającego 658 na trzy strefy, przy czym dwie łączą się z zewnętrznym otworem, zaś centralna stanowi strefę o zwiększonym ciśnieniu.

Stosując jeden zespół pierścienia uszczelniającego, wyeliminowane są siły, które odpychają lub odciągają dwa pierścienie uszczelniające jeden od drugiego. Ponadto, uzyskiwane są oszczędności, gdyż zmniejszona jest liczba części, zaś jeden pierścień może zostać wykonany z większym przekrojem poprzecznym, a zatem może zostać wykonany z komponentów o większej stabilności wymiarowej. Pierścień może zostać podzielony na dwie połówki, w celu ułatwienia instalowania i wymiany. Sprężyny ściskające lub inne środki dociskowe mogą zostać umieszczone w zagłębieniach 405 (fig. 11I) w miejscu podziału, dostarczając siłę wypychającą pierścień na zewnątrz.

Fig. 12 ilustruje, jak komora 64, dostarczająca sprężone powietrze do wału 52, jest uszczelniona względem wału napędowego 52. Uszczelnienie jest podobne jak w opisanym powyżej przepuście obrotowym, poza tym, że w uszczelnieniach nie jest zwiększane ciśnienie i tylko jeden pierścień tłokowy musi zostać użyty dla każdego uszczelnienia powyżej i poniżej komory 64. Stosując uszczelnienie powyżej komory 64, jak pokazano w przykładzie, tworzony jest wewnętrzny pierścień uszczelniający 216 w kształcie litery C przez wykonanie w nim centralnego otworu. Stacjonarna, pierścieniowa ścianka cylindryczna 210, która działa jako zewnętrzny pierścień uszczelniający, zawiera zewnętrzną pierścieniową kryzę 211, używaną do centrowania ścianki 210 i zaciskania jej na komorze 64. Stacjonarny

PL 200 788 B1 pierścień tłokowy 212 jest umieszczany w rowku, utworzonym w pierścieniowym uszczelnieniu wewnętrznym 216 w kształcie litery C i jest oparty o ściankę 210. Szczelina między pierścieniem tłokowym 212 a otworem wewnętrznego uszczelnienia 216 w kształcie litery C jak również szczelina między wewnętrznym uszczelnieniem 216 w kształcie litery C a zewnętrzną ścianką cylindryczną 210 umożliwiają przesuwanie wału napędowego 52 w wyniku rozszerzania cieplnego itp. Podobnie cylindryczna ścianka 310, wewnętrzne uszczelnienie 316 w kształcie litery C i pierścień tłokowy 312 są użyte po przeciwnej stronie komory 64, jak pokazano na fig. 12.

Fig. 14A ilustruje alternatywny przykład wykonania, który obejmuje dodanie elastycznego uszczelnienia 710, 711, montowanego albo na zespole obrotowym, albo na stacjonarnym pierścieniu uszczelniającym. W tym przykładzie wykonania zredukowana została ilość gazu uszczelniającego, potrzebna do uszczelnienia zespołu.

Fig. 14B ilustruje alternatywny przykład wykonania, w którym wyeliminowany został gaz uszczelniający za uszczelnieniem; zamiast tego, jest kierowany z zewnątrz zespołu przy pomocy układu rur 720, usytuowanego wokół zewnętrznego otworu stacjonarnej obudowy, jak pokazano. W dział aniu, w pierwszym trybie pracy, nieprzetworzony (brudny) gaz procesowy przepł ywa przez wejście 48, przez kanał 61 dystrybutora przepływu 50 i do odpowiednich części 25 zaworu, które są połączone przepływowo z kanałem 61 w tym trybie. Nieprzetworzony gaz procesowy przepływa następnie przez gorące medium wymiany ciepła, podtrzymywane przez kratownicę 20 i przez strefę spalania, gdzie jest przetwarzany, a następnie, jako czysty gaz, ulega ochłodzeniu, przepływając przez zimne medium wymiany ciepła w drugiej kolumnie, przez przepusty zaworu 25 połączone z kanałem 60 i wypł ywa przez komorę 47 i wyjś cie 49. Kiedy zimne medium wymiany ciepł a stanie się stosunkowo gorące, zaś gorące medium wymiany ciepła stanie się stosunkowo zimne, cykl jest odwracany przez uruchomienie mechanizmu napędowego 70 w celu obrócenia wału napędowego 52 i dystrybutora przepływu 50. W tym drugim trybie pracy, nieprzetworzony gaz procesowy ponownie płynie przez wejście 48, kanał 61 dystrybutora przepływu 50, przy czym kanał jest teraz połączony z innymi przepustami 25 zaworu, które poprzednio były połączone z kanałem 60, zatem kierują nieprzetworzony gaz procesowy do aktualnie gorącej kolumny wymiany ciepła, a następnie przez strefę spalania, gdzie gaz procesowy jest przetwarzany. Oczyszczony gaz jest następnie chłodzony, w miarę jak przepływa przez teraz zimne medium wymiany ciepła w drugiej kolumnie, przez przepusty 25 zaworu, teraz połączone z kanałem 60 i wypływa przez komorę 47 i wyjście 49. Cykl ten jest powtarzany, zależnie od potrzeb, zwykle co 0,5 do 7 minut.

Claims (15)

1. Zawór, zawierający obrotową obudowę, mającą kanał, znamienny tym, że zawiera nieruchome zewnętrzne pierścieniowe uszczelnienie (659) obudowy, ruchome pierścieniowe uszczelnienie (658) między obrotową obudową (53) a zewnętrznym, pierścieniowym uszczelnieniem (659) obudowy, przy czym to ruchome pierścieniowe uszczelnienie (658) zawiera otwór (403) do przepuszczania gazu do i z kanału (83), zaś pierścieniowe uszczelnienie (658) jest ruchome względem zewnętrznego pierścieniowego uszczelnienia (659) obudowy, natomiast kanał (83) i otwór (403) są przystosowane do odbierania sprężonego gazu dla zapewnienia ciągłego i beztarciowego uszczelnienia pomiędzy zewnętrznym pierścieniowym uszczelnieniem (659) obudowy i pierścieniowym uszczelnieniem (658) przy obrotowym ruchu obudowy (53).

2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera również środki wymuszające przepływ gazu przez kanał (83) i między pierścieniowym uszczelnieniem (658) a zewnętrznym, pierścieniowym uszczelnieniem (659) obudowy.

3. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera również pierścień mocujący (091), sprzężony z obrotową obudową (53) i pierścień ustalający (664), oddalony od pierścienia mocującego (091) i sprzężony z obrotową obudową (53), przy czym pierścieniowe uszczelnienie (658) jest usytuowane między pierścieniem mocującym (091) a pierścieniem ustalającym (664).

4. Zawór według zastrz. 3, znamienny tym, że zawiera również łożysko (663) między pierścieniowym uszczelnieniem (658) a pierścieniem mocującym (091).

5. Zawór według zastrz. 4, znamienny tym, że pierścieniowe uszczelnienie (658) zawiera drugi otwór (404), przystosowany do odbierania gazu z promieniowego kanału (83), tak aby przeciwstawiał się ruchowi pierścieniowego uszczelnienia (658) w kierunku łożyska (663).

PL 200 788 B1

6. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, ż e zawiera pierwszy przepust zaworu i drugi przepust zaworu oddzielony od wspomnianego pierwszego przepustu zaworu, oraz dystrybutor (50) przepływu, mający kanał wejściowy (48) i kanał wyjściowy (49), przy czym dystrybutor (50) przepływu może być przemieszczany względem wspomnianych przepustów zaworu pierwszego i drugiego między pierwszym położeniem, w którym pierwszy przepust zaworu jest połączony przepływowo z kanałem wejściowym (48), zaś drugi przepust zaworu jest połączony przepływowo z kanałem wyjściowym (49), a drugim poł o ż eniem, w którym pierwszy przepust zaworu jest połączony przepł ywowo z kanał em wyjściowym (49), zaś drugi przepust zaworu jest połączony przepływowo z kanałem wejściowym (48), a ponadto dystrybutor (50) przepływu zawiera powierzchnię blokując ą, która blokuje przepływ przez pierwszą część pierwszego przepustu zaworu i przez drugą część drugiego przepustu zaworu, kiedy dystrybutor (50) przepływu jest między położeniami pierwszym i drugim.

7. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera ponadto rozgałęzienie rurowe (720) wokół zewnętrznego, pierścieniowego uszczelnienia (659) obudowy, dostarczające sprężony gaz do pierścieniowego uszczelnienia (659) dla zapewnienia ciągłego i beztarciowego uszczelnienia pomiędzy zewnętrznym pierścieniowym uszczelnieniem (659) i pierścieniowym uszczelnieniem (658) przy obrotowym ruchu obudowy (53).

8. Regeneracyjny utleniacz cieplny do przetwarzania gazu, zawierają cy strefę spalania, pierwsze złoże wymiany ciepła, zawierające medium wymiany ciepła i połączone ze wspomnianą strefą spalania, drugie złoże wymiany ciepła, zawierające medium wymiany ciepła i połączone ze wspomnianą strefą spalania, oraz obrotowy zawór przełączający (53) do naprzemiennego kierowania przepływu gazu między wspomnianymi złożami wymiany ciepła pierwszym i drugim, znamienny tym, że obrotowy zawór przełączający (53) zawiera radialny kanał (83) zamknięty przez zewnętrzną obudowę (659), pierścień mocujący (664) połączony z obrotowym zaworem przełączającym (53), pierścień mocujący (091) połączony z obrotowym zaworem przełączającym (53) i oddalony od pierścienia ustalającego (664), oraz, uszczelnienie pierścieniowe (658) pomiędzy pierścieniem ustalającym (664) i pierś cieniem mocują cym (091), połączone przepł ywowo z radialnym kanał em (83), przy czym pierścieniowe uszczelnienie (658) ma otwór (403) przystosowany do przepływu gazu do lub ze wspomnianego radialnego kanału (83) i tworzenia ciśnieniowego uszczelnienia ze wspomnianą zewnętrzną obudową (659).

9. Regeneracyjny utleniacz cieplny wedł ug zastrz. 8, znamienny tym, ż e wspomniany obrotowy zawór przełączający (53) zawiera również pierwszy przepust zaworu, połączony przepływowo ze wspomnianym pierwszym złożem wymiany ciepła i drugi przepust zaworu, oddzielony od wspomnianego pierwszego przepustu zaworu i połączony przepływowo ze wspomnianym drugim złożem wymiany ciepła, przy czym wspomniany regeneracyjny utleniacz cieplny (10) zawiera również kratownicę (20), zawierającą przynajmniej jedną przegrodę (24B), dzielącą wspomniane przepusty zaworu pierwszy i drugi na liczne komory.

10. Regeneracyjny utleniacz cieplny według zastrz. 9, znamienny tym, że wspomniane komory są przystające jedna do drugiej.

11. Regeneracyjny utleniacz cieplny według zastrz. 8, znamienny tym, że wspomniany obrotowy zawór przełączający (53) jest umieszczony w rozgałęzieniu (51), mającym wejście (48) rozgałęzienia i wyjście (49) rozgałęzienia, a obrotowy zawór przełączający (53) zawiera kanał wejściowy i kanał wyjściowy i przy czym wspomniane wejście (48) rozgałęzienia jest połączone przepł ywowo ze wspomnianym kanałem wejściowym wspomnianego zaworu obrotowego (53), zaś wspomniane wyjście (49) rozgałęzienia jest połączone przepływowo ze wspomnianym kanałem wyjściowym wspomnianego obrotowego zaworu przełączającego (53).

12. Regeneracyjny utleniacz cieplny według zastrz. 8, znamienny tym, że zawiera ponadto środki do wymuszania przepływu gazu do wspomnianego radialnego kanału (83) i między wspomnianym pierścieniowym uszczelnieniem (658) a wspomnianą zewnętrzną obudową (659).

13. Regeneracyjny utleniacz cieplny według zastrz. 8, znamienny tym, że zawiera również środki napędowe do obracania wspomnianego zaworu przełączającego (53).

14. Regeneracyjny utleniacz cieplny według zastrz. 8, znamienny tym, że obrotowy zawór przełączający (53) zawiera ponadto ustalający łuk (663) usytuowany pomiędzy pierścieniem ustalającym (664) i pierścieniem mocującym (091).

15. Regeneracyjny utleniacz cieplny według zastrz. 14, znamienny tym, że pierścień mocujący (091) ma wypust (401), zaś ustalający łuk (663) ma rowek (402) do przyjmowania tego wypustu (401).