DE2818855A1

DE2818855A1 - Vorrichtung zur steuerung von gasstroemungen

Info

Publication number: DE2818855A1
Application number: DE19782818855
Authority: DE
Inventors: Dagfinn Indrehus
Original assignee: Collett Engineering A S
Current assignee: Collett Engineering A S
Priority date: 1978-04-26
Filing date: 1978-04-26
Publication date: 1979-11-08

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
Steuerung und Führung von Gasströmungen bei physischen oder chemischen Vorgängen in zwei Behältern oder Kolonnen, welche Ventile für den Einlauf in bzw. Auslauf aus den Behältern aufweist, die dazu vorgesehen sind, das Gas unter Druck in den einen Behälter und ebenfalls eine geringere Gasströmung mit herabgesetztem Druck zu dem anderen Behälter im Gegenstrom zu dem ersten Gasstrom zu steuern und ferner die Strömungen zwischen den beiden Behältern periodisch zu wechseln, wobei ein Ventil knapp vor dem Richtungswechsel zwischen den Behältern einen Druckausgleich zwischen den Behältern herbeiführt.
Die Vorrichtung ist vor allem zur Steuerung von Gasströmung en in Kolonnen vorgesehen, wobei das Gas in der einen Kolonne durch ein Mittel, z.B Siliziumoxydgel, wandert und ein Teil des getrockneten Gases aus dieser Kolonne im Gegenstrom in die andere Kolonne geführt wird, damit das Mittel dort regeneriert wird.
Die Gasströmung wird periodisch zwischen den Kolonnen gewechselt.
Automatisch gesteuerte Vorrichtungen dieser Art für Adsorption unter Druck weisenüblicherweise eine Mehrzahl von pneumatisch oder elektrisch gesteuerten Ventilen auf, welche mittels eines Programmierers gesteuert sind. Zur Vermeidung plötzlicher Druckschwankungen im Adsorptionsmittel und im Stromabwärtsbereich weist die Vorrichtung üblicherweise auch Ventile für einen allmählichen Druckaufbau in den Kolonnen kurz bevor ein Wechsel stattfindet auf. Dies führt zu einem verhältnismässig komplizierten und kostspieligen Ventilsystem.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist eine Vereinfachung des Steuersystems für derartige Ausrüstungen in der Form eines integriert programmierten Ventilsystems. Dies wird durch eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erzielt, welche sich durch drei rcillenweise vorgesehene ringförmige Ventil abschnitte mit einer rotierenden in jedem Abschnitt Ventile steuernden Welle Zuszeic#inet, wobei der erste Ventilabschnitt Einlauf für das zu behandelnde Gas und Ausläufe zu jeder der beiden Kolonnen und ferner einen Ventilkörper, welcher zwischen einer das eine oder das andere Tor öffnenden bzw. schliessenden Lage wechseln kann, der zweite Vent#labschnitt Ausläufe für behandeltes Gas aus jeder der beiden Kolonnen und einen Ventilkörper, welcher zwischen einer das eine oder andere Tor öffnenden bzw. schliessenden Lage wechseln kann und der dritte Ventilabschnitt Ausläufe für Regenerierungsgas von einer der beiden Kolonnen und ebenfalls Ventile für jedes Tor aufweist.
Eine vorgezogene Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen den beiden Auslauftoren im ersten Ventilabschnitt ein Kanal oder eine Nebenleitung vorgesehen ist, welche bei normalem Betrieb, d.h. wenn kein Wechsel stattfindet, geschlossen gehalten ist aber, wenn ein Druckausgleich in den beiden Kolonnen erwünscht ist, mittels einer Steuerventileinrichtung geöffnet und vor dem erneuten Druckaufbau in der anderen Kolonne wieder geschlossen werden kann. Eine andere Nebenleitung im ersten Abschnitt lässt Gas durch eine den Druck annähernd auf Atmosphärendruck herabsetzende Drosselung eintreten und führt dieses Gas direkt zur zu regenerierenden Kolonne.
Die Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper im ersten und zweiten Ventilabschnitt derart an der Welle befestigt ist, dass er mittels einer den Ventilkörper beaufschlagenden Blattfeder in geschlossener Lage gehalten wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung umfassen zwei Sitzventile im dritten Abschnitt, welche mittels. Stoßstangen betätigt werden, die durch einen an der Welle befestigten Exzenter aktiviert werden.
Diese Ventile öffnen und schliessen die Tore des dritten Abschnittes die das Gas aus der Regenerierungskolonne zur Atmosphäre steuern.
Die Länge dieser Stoßstangen ist derart abgemessen, dass beide Ventile geschlossen sind, während die Ventilkörper im ersten und zweiten Abschnitt umgeschaltet werden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, wo Fig. 1 die Ventilvorrichtung in Verbindung mit zwei Trockenkolonnen während einer Phase darstellt, in welcher Gas unter Druck durch die rechte Kolonne strömt und gereinigt wird, Fig. 2 die gleiche Vorrichtung wie Fig. 1 darstellt, wobei die Lage der Ventilvorrichtung jedoch bewirkt, dass Gas unter Druck in der linken Kolonne behandelt wird, und Fig. 3,4 und 5 Schnitte durch die Ventilvorrichtung zeigen, wobei Fig. 3 die Abschnitte 1 und 2, Fig. 4 den Abschnitt 3 und Fig, 5 die Steuerventileinrichtung im Schnitt darstellt.
In den Figuren 1 und 2 sind zwei Behandlungskolonnen 1 und 2 dargestellt, von welchen die Kolonne 2 - wie in Fig. 2 dargestellt in Betrieb ist. Zu behandelndes, beispielsweise zu trocknendes Gas tritt durch das Tor 3 in den Ventilabschnitt 4 hinein und wird durch das Tor 5 zur Kolonne 2 geleitet. Das Tor 6 zur anderen Kolonne 1 ist in dieser Phase mittels des Ventilkörpers 7 geschlossen. Das Gas strömt in der Pfeilrichtung zum Behandlungsmittel 8 in der Kolonne 2 hinauf, und behandeltes Gas wird durch das mittlere Rohr 9 abwärts geleitet. Vom mittleren Rohr 9 wird das getrocknete Gas in den Ventilabschnitt 10 durch das Tor 11 und zum Auslass 12 geleitet. Aus dem Tor 11 wird eine geringe Menge behandelten Gases durch die Leitung 13 und Drosselung 38 wo der Druck annähernd auf Atmosphärendruck herabgesetzt wird, geleitet Dann strömt das Gas durch das Tor 14 und die Leitung 16 und durch die Kolonne 1 abwärts, wobei Regenerierung des Mittels in dieser Kolonne erfolgt. Nach dem Durchströmen der Kolonne 1 strömt das Gas durch das Tor 6 und den Kanal 37, tritt durch den Sitzventil 20 in den Abschnitt 18 ein und dann durch das Tor 3 in die Atmosphäre aus.
Damit während des Wechsels in den Kolonnen Druckausgleich herrscht, befinden sich Kanäle 33,34 zwischen den Toren 11 und 14, die durch den rotierenden Ventilkörper 39 offen oder geschlossen gehalten werden.
Die die Ventilabschnitte 4, 10 und 18 umfassende Ventilkombination ist in einem Gehäuse aufgenommen und sämtliche Ventilkörper werden mittels einer gemeinsamen Welle 22 gesteuert.
Die Welle kann bei Normalbetrieb stillstehen und für einen Wechsel 1800 gedreht werden. Sie kann auch stetig rotieren und die für zwei vollständige Zyklen erforderlichen Ventilfunktionen während einer Wellenumdrehung herbeiführen. Die nachstehende Beschreibung bezieht sich auf eine Ausführung, wo die Welle sich stetig dreht und somit eine einfachere Steuerung erzielt ist.
Das zu trocknende Gas wird bei einem verhältnismässig hohen Druck, beispielsweise 10 Atü, in die Behandlungskolonne geleitet, während das durch den Kanal 13 und die Drosselung 38 strömende eqcnericrunsgas annähernd Atmosphärendruck hat. Es herrscht somit ein grosser Druckunterschied ar den Ventilkörpern, und es ist somit vorteilig,dass der Druck zwischen den beiden Kolonnen völlig ausgeglichen wird, ehe diese Ventilkörper bewegt werden.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 2,3, 4 und 5 wird die Wirkungsweise der Ventilkombination nachstehend erläutert. Die Figuren 3,4 und 5 zeigen eine Lage der Welle 22 knapp bevor ein Wechsel stattfinden soll. In diesem Fall erfolgt Behandlung in der Kolonne 2 (siehe Fig. 2), während in der Kolonne 1 eine Regenerierung erfolgt.
In der Fig. 3 wird der Auslass an die Atmosphäre durch das Tor 19 eben durch das Sitzwentil 20 über die vom Exzenter 35 und und von der Welle betätigten Stoßstange 40 geschlossen. Kurz nach Schliessen des Sitzventils 20 verbindet die Spalte 41 (siehe Fig. 4) in der Scheibe 39 allmählich die Kanäle 33 und 34, wodurch die Kolonnen 1 und 2 zwecks Druckausgleich in beiden Kolonnen miteinander verbunden werden. In diesem Augenblick (siehe Fig. 5) üben die flachen Schraubenfedern 42 bereits einen Druck aus, welcher die Ventilkörper 7 von den Toren 6 und 14 wegdrückt. Wenn diese Federkraft die Kraft des Druckunterschiedes an den Ventilkörpern überschreitet, bewegen sich die am Zapfen 44 drehbaren Ventilkörper sofort in eine Lage, welche die Tore 6,14 offen und die Tore 5, 11 geschlossen lässt. Bei der weiteren Drehung der Welle kommt die Spalte 41 in der Scheibe 39 in eine derartige Lage, dass die Kanäle 33, 34 schliessen. Kurz nachher erlaubt das Sitzventil 28 allmählich eine Gasströmung durch das Tor 27 und zum Auslass 3, wodurch die Kolonne 2 druckfrei und die Strömungsrichtung im Kanal 13 zwecks Einlass von Regenerierungs gas in die Kolonne 1 umgekehrt wird und die Kolonne 1 für Behandlung eingesetzt wird.
Der Ventilkörper 26 wird dann aktiviert, wodurch das Tor 11 zur Kolonne 2 geschlossen wird. Das behandelte Gas strömt somit durch das Tor 12 aus. Gleichzeitig strömt eine geringere Gasmcsnge durch den Kanal 13 zum Einlass 11 zur mittigen Leitung 9 in der Kolonne 2. Oben in der Kolonne 2 strömt die geringe Gasmenge durch das Behandlungsmittel 8 in der Kolonne 2 abwärts und durch das Tor 28 im Ventilabschnitt 18 und durch den Auslass 21 hinaus. Das Sitzventil 20 hat nun das Tor 19 geschlossen, während das Sitzventil 28 offen bleibt.
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Claims

Vorrichtung zur Steuerung von Gasströmungen Patentansprüche 1. Ventilvorrichtung zum Wechseln von Gasströmungen zwlsehen zwei Behältern oder Kolonnen zwecks Steuerung von Gasen unter Druck in einen ersten Behälter und zum Leiten einer geringeren Gasströmung mit herabgesetztem Druck in den anderen Behälter im Gegenstrom zur Strömung in dem anderen Behälter und zwecks periodischem Schliessen des Auslaufes für Gas mit herabgesetztem Druck aus dem zweiten Behälter und Druckausgleichung in den zwei Behältern, worauf die Gasströmung unter Druck vom ersten Behälter in den anderen Behälter gewechselt und der Auslass des ersten Behälters geöffnet wird, damit eine geringere Gasmenge mit herabgesetztem Druck durch diesen Behälter strömen kann, gekennzeichnet durch drei reihenweise vorgesehene ringförmige Ventilgehäuseabschnitte (4, 10, 18) mit einer rotierenden gemeinsamen Nockenwelle (22), die in sämtlichen Abschnitten Ventile steuert, wobei der erste Abschnitt (4) den Einlass (12) für das zu behandelnde Gas und Ausläufe (11, 14) zu jedem der Behälter (1, 2) und ferner einen Ventilkörper (7), welcher zwischen das eine oder andere Tor (11, 14) zu dem einen oder anderen Behälter öffnenden bzw.

schliessenden Lagen wechseln kann, der zweite Abschnitt (10) Einlässe (11, 14) für behandeltes Gas von jedem Behälter (1, 2) und einen Ventilkörper (17), welcher zwischen das eine oder andere Tor öffnenden bzw.

schliessenden Lagen wechseln kann, und ein dritter Abschnitt (18) Ausläufe für Gas mit herabgesetztem Druck von jedem Behälter (1, 2) und Ventile (20, 28) für jedes Tor aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kanal (13), welcher den Ventilabschnitt (10) über eine Drosselung (38) überbrückt, die Gas mit herabgesetztem Druck in den bei annäherndem Atmosphärendruck arbeitenden Behälter leitet, und ferner durch einen Kanal (33, 34) an je einer Seite des Drosselventils, welche zum Ventilabschnitt (10) leiten und mittels eines gemeinsamen Scheibenventils (39) geöffnet bzw. geschlossen werden und derart einen gesteuerten Druckausgleich in den zwei Behältern vor dem Wechsel ermöglichen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörper (7) des ersten (4) und zweiten (10) Ventilabschnittes drehbar gelagert und mittels der Welle (22) über eine Schlupfkupplung (42) beaufschlagt sind, und daß in einem Gehäuseabschnitt (10) eine Scheibe (39) mit zwei Spalten (41) vorgesehen ist, welche die Verbindung zwischen den Kanälen (33 und 34) vor und nach einem Wechsel öffnen und schliessen sollen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupfkupplung aus einer Blattfeder (29) besteht, die mit der Welle (26) dreht und gegen die flachen Oberflächen der Nockenwelle (22) drückt.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die federbelasteten Sitzventile (20, 28), die bei den Einlässen für Gas mit herabgesetztem Druck von jedem Behälter (1, 2) in den Ventilabschnitt (18) vorgesehen sind, mittels einer Stoßstange (37) geöffnet bzw. geschlossen werden können, deren Länge ermöglicht, daß beide Ventile (20, 28) während der Wechselperiode geschlossen sind und daß das Tor von dem Behälter, der Gas mit herabgesetztem Druck an die Atmosphäre abgeben soll, geöffnet wird.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (22) des Abschnittes (10) einen flachen Bereich (22) aufweist, welcher über ein Gestänge als Nocken auf das Ventil (30) wirkt.