DE69513901T2

DE69513901T2 - Umschaltventil, und dieses verwendende regenerative verbrennungsvorrichtung und regenerativer wärmetauscher

Info

Publication number: DE69513901T2
Application number: DE69513901T
Authority: DE
Inventors: Masanori Izumo; Hiroshi Daikin Industries Mori; Morimasa Daikin Industries Watanabe
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2015-03-11
Also published as: DE69513901D1; EP0697562B1; EP0697562A1; EP0697562A4; WO1995024593A1; US6000929A

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehverteilventil zum Umschalten und Leiten eines Fluids, wie Gas, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine regenerative Verbrennungsvorrichtung, für die das Drehverteilventil verwendet wird, und ein entsprechendes Betätigungsverfahren sowie einen regnerativen Wärmetauscher, für den das Drehverteilventil verwendet wird. Ein derartiges Drehverteilventil ist aus der US- A-5 016 547 bekannt.
Eine bislang zur Entfernung aus einer Farbfabrik und weiteren verschiedenen Fabriken ausgestoßener übelriechender Substanzen verwendete Direktverbrennungsvorrichtung ist derart beschaffen, daß verunreinigtes Gas auf ca. 800ºC erwärmt wird, die übelriechenden Substanzen oxidiert und in geruchloses Kohlendioxid und Wasser aufgespalten werden und ist als Luftreiniger mit einem breiten Anwendungsbereich bekannt, der zur Behandlung sämtlicher übelriechender Substanzen geeignet ist, die bei einer hohen Temperatur oxidiert und abgebaut werden. Ein Nachteil dieser Direktverbrennungsvorrichtung sind hohe Kraftstoffkosten. Anders ausgedrückt wird die Verbrennungswärme der übelriechenden Substanzen verringert, wenn die Konzentration der übelriechenden Substanzen verringert wird, was zu einer Steigerung der Kraftstoffmenge führt, wodurch die Kosten gesteigert werden.
In Fig. 22 ist eine bekannte Technik dargestellt, bei der die Kraftstoffmenge verringert und die Wärmewiedergewinnungsrate im wesentlichen verbessert werden. Eine mit einem wärmespeichernden Material, wie Keramik, gefüllte erste, zweite und dritte Säule 1, 2, 3 sind vorgesehen, und Brenner 4, 5 sind derart angeordnet, daß die Temperatur der Spitze jeder Säule ca. 800ºC erreicht. Das übelriechende Substanzen enthaltende verunreinigte Gas wird in einen Kanal 6 geleitet, der über Ventile 7, 8, 9 mit dem unteren Teil jeder Säule 1, 2 3 verbunden ist, und das gereinigte Gas wird über Ventile 10, 11, 12 durch einen Kanal 13 ausgestoßen.
Beim Betrieb wird beispielsweise das verunreinigte Gas aus dem Kanal 6 über das Ventil 8 aus dem unteren Teil der zweiten Säule 2 angehoben, und es erfolgt ein Wärmeaustausch, wobei die übelriechenden Substanzen durch den Brenner 5 oxidiert und abgebaut werden, ein wärmespeicherndes Material 14 in der dritten Säule 3 zum Halten von Wärme erwärmt wird und das gereinigte Gas über das Ventil 12 aus dem Kanal 13 ausgestoßen und in die Atmosphäre abgegeben wird. Die Ventile werden durch einen Taktgeber umgeschaltet, Luft zum Ausblasen wird aus einem Kanal 15 in den unteren Teil der zweiten Säule 2 zugeführt, um das übelriechende Gas in der zweiten Säule 2 in die erste Säule 1 zu leiten, das als nächstes zu verarbeitende verunreinigte Gas wird aus dem Kanal 6 über das Ventil 9 in den unteren Teil der dritten Säule 3 geleitet und durch das wärmespeichernde Material 14 erwärmt, die übelriechenden Substanzen werden durch den Brenner 4 oxidiert und aufgespalten, das wärmespeichernde Material in der ersten Säule 1 wird für einen Wärmeaustausch erwärmt, und das gereinigte Gas wird in den Kanal 13 geleitet. Anschließend wird weitere Luft zum Ausblasen aus dem Kanal 15 in den unteren Teil der Säule 3 und über den Brenner 5 in die zweite Säule 2 geleitet, das verunreinigte Gas wird aus dem Kanal 6 über das Ventil 7 in den unteren Teil der ersten Säule 1 geleitet und durch das wärmespeichernde Material erwärmt, die übelriechenden Substanzen werden durch den Brenner 4 oxidiert und abgebaut, und das gereinigte Gas aus der zweiten Säule 2 wird über das Ventil 11 zusammen mit der Luft zum Ausblasen aus dem Kanal 13 ausgestoßen. Auf diese Weise steigt das verunreinigte Gas durch den Taktgeber zeitlich nacheinander durch die erste bis dritte Säule 1, 2, 3 auf und absorbiert Wärme von dem wärmespeichernden Material 14, und das durch die Brenner 4, 5 erwärmte Gas steigt durch die erste, zweite und dritte Säule 1, 2, 3 ab, um das wärmespeichernde Material 14 zu erwärmen, so daß die Wärmewiedergewinnungsrate erheblich gesteigert werden kann.
Ein Problem bei dem in Fig. 22 gezeigten Stand der Technik ist, daß zum Zwecke des Ausblasens insgesamt drei große Säulen 1, 2, 3 erforderlich sind. Vor dem Wechsel vom Prozeß der Wärmeabsorption durch das verunreinigte Gas zum Prozeß der Wärmefreigabe muß das in den Säulen 1, 2, 3 verbliebene übelriechende Gas ausgeblasen werden, ohne abgebaut worden zu sein, und obwohl die für das Ausblasen erforderliche Luftmenge im Vergleich zur Strömungsmenge des verunreinigten Gases im wesentlichen kleiner ist, sind bei dem in Fig. 22 gezeigten Stand der Technik Säulen mit dem gleichen Volumen wie die Säulen für die Wärmeabsorption und -freigabe erforderlich, die Kosten für die Anlage sind hoch, und es wird ein größerer Bereich für die Installation benötigt. Überdies sind insgesamt sechs Wechselventile 7, 8, 9; 10, 11, 12 und ebenso drei Wechselventile für das Ausblasen erforderlich, und daher ist die Konstruktion kompliziert und teuer.
Überdies ist bei dem in Fig. 22 dargestellten Stand der Technik der Umschaltvorgang der Ventile 7, 8, 9; 10, 11, 12 eine sogenannte halb schubweise Operation, und der Umschaltvorgang erfolgt im allgemeinen in etwa alle zwei Minuten. Die erforderliche Menge an wärmespeicherndem Material wird durch diese Umschaltzeit bestimmt, und im Vergleich zu dem für einen Umschaltvorgang alle zwei Minuten erforderlichen wärmespeichernden Material beträgt die für einen Umschaltvorgang jede Minute erforderliche Menge an wärmespeicherndem Material ca. die Hälfte, und für ein Umschalten alle 30 Sekunden be trägt die erforderliche Menge an wärmespeicherndem Material ca. ein Viertel, bei dem in Fig. 22 gezeigten Stand der Technik ist jedoch die Betätigungsdauer der Ventile 7, 8, 9; 10, 11, 12 erforderlich, die zum Ausblasen eines großen Volumens an Luft erforderliche Zeitspanne ist lang, daher ist es schwierig, die Umschaltzeit der Ventile 7, 8, 9; 10, 11, 12 zu verkürzen, und dadurch wird, wie vorstehend erwähnt, die erforderliche Menge an wärmespeicherndem Material gesteigert.
Fig. 23 zeigt eine weitere bekannte Technik, die hinsichtlich der Effizienz der Wärmewiedergewinnung verbessert und zu Einsparungen beim Kraftstoffverbrauch zum Zwecke der Verkleinerung der Konstruktion geeignet ist. Bei diesem Stand der Technik wird das übelriechende Substanzen enthaltende verunreinigte Gas aus einem Kanal 17 zugeführt, von einem Wechselventil 18 in einen oberen Raum 20 eines Gehäuses 19 geleitet, beim Strömen durch das wärmespeichernde Material 21 zur Wärmeabsorption durch das wärmespeichernde Material 21 erwärmt, von einer elektrischen Heizeinrichtung 22 auf ca. 1000ºC weiter erwärmt, darauf wird die Wärme an ein darunterliegendes wärmespeicherndes Material 23 abgegeben, dadurch wird in dem wärmespeichernden Material 23 Wärme angesammelt, und anschließend wird das Gas über ein Wechselventil 18 und einen Kanal 25 aus einem unteren Raum 24 ausgestoßen. Darauf wird das Wechselventil 18 umgeschaltet, das verunreinigte Gas aus dem Kanal 17 strömt von dem Wechselventil 18 durch den Raum 24 und wird von dem wärmespeichernden Material 23 und weiter durch die elektrische Heizeinrichtung 22 erwärmt, die Wärme wird zur Ansammlung von Wärme an das wärmespeichernde Material 21 abgegeben, und das Gas wird aus dem Kanal 25 durch das Wechselventil 18 aus dem Raum 20 ausgestoßen. Dieser Vorgang wird wiederholt.
Bei dem in Fig. 23 gezeigten Stand der Technik erfolgt unmittelbar nach dem Vorgang des Umschaltens des Wechselventils 18 kein Ausblasen, und daher wird das übelriechende Sub stanzen enthaltende verunreinigte Gas teilweise durch den Kanal 25 ausgestoßen. Eine andere bekannte Technik zur Lösung des Problems ist in Fig. 24 dargestellt. Bei dieser bekannten Technik sind die entsprechenden Teile, die denen des in Fig. 23 gezeigten Stands der Technik ähnlich sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Dieser Stand der Technik weist weitere Wechselventile 27, 28 sowie einen mit der Atmosphäre verbundenen Tank 30 für das Ausblasen auf.
Bei diesem Stand der Technik wird das übelriechende Substanzen enthaltende verunreinigte Gas aus dem Kanal 17 durch das Wechselventil 18 geleitet, durch das wärmespeichernde Material 21 in dem Raum 20 in dem Gehäuse 19 erwärmt, durch die elektrische Heizeinrichtung 22 weiter erwärmt, die Wärme wird durch das wärmespeichernde Material 23 gehalten, und dann wird gereinigtes Gas durch das Ventil 27 aus dem Wechselventil 18 und dem Kanal 25 ausgestoßen. Zu diesem Zeitpunkt ist das Wechselventil 28 geschlossen. Unmittelbar nach dem Umschalten des Wechselventils 18 wird das Wechselventil 27 geschlossen, das Wechselventil 28 wird geöffnet, das Abgas aus dem Kanal 17 wird über das Wechselventil 18 und aus dem Raum 24 im Gehäuse 19 über den Raum 20 und ferner über die Wechselventile 18, 28 in dem Behälter 30 gespeichert, nach der Speicherung einer für das Ausblasen erforderlichen Menge wird das Wechselventil 28 geschlossen, das Wechselventil 27 wird geöffnet, und das Abgas wird über das Wechselventil 27 ausgestoßen. Die unmittelbar nach dem Umschalten in dem Behälter 30 gespeicherte, übelriechende Substanzen enthaltene Luft wird später allmählich über den Kanal 31 in den Kanal 17 geleitet und mit dem verunreinigten Gas vermischt.
Bei dem in Fig. 24 gezeigten Stand der Technik tritt das Problem auf, daß auch der Behälter 30 in Form eines großen Säulenbehälters für das Ausblasen erforderlich ist, Zeit für den Vorgang des Umschaltens der Wechselventile 18, 27 und 28 benötigt wird und eine große Menge an wärmespeichernden Material erforderlich ist, wobei diese Probleme die gleichen sind, die bei der in Fig. 22 dargestellten bekannten Technik auftreten.
Bei einer weiteren, in der US-A-5,016,547 offenbarten bekannten Technik sind die wärmespeichernden Materialien in mehreren Segmenten angeordnet, die in Umfangsrichtung in einem Gehäuse verteilt sind, unterhalb des Gehäuses ist ein Wechselventil angeordnet, dessen Ventilscheibe gedreht wird, und das verunreinigte Gas wird durch die wärmespeichernden Materialien angehoben und erwärmt. Entzündliche Komponenten des verunreinigten Gases werden in einer Brennkammer über dem Gehäuse verbrannt, ein gereinigtes Gas, das keine brennbaren Komponenten enthält, strömt durch die wärmespeichernden Materialien und steigt ab, wobei es die wärmespeichernden Materialien erwärmt, wird über das Wechselventil nach außen abgegeben, und das Wechselventil schaltet nacheinander jedes dieser Segmente in der Umfangsrichtung um. Ein derartiger grundlegender Aufbau ähnelt dem Prinzip der Erfindung, beim Stand der Technik sind jedoch zusätzlich zwei Ausblasgaskanäle an Positionen ausgebildet, die in der Umfangsrichtung um 180º voneinander abweichen, um zu verhindern, daß das in dem Segment verbliebene verunreinigte Gas in das gereinigte Gas gelangt und zu dem Zeitpunkt ausgestoßen wird, zu dem die von dem angehobenen verunreinigten Gas erwärmten Segmente aus wärmespeicherndem Material durch das Wechselventil umgeschaltet werden, damit das gereinigte Gas absinken kann.
Ein Problem bei dieser bekannten Technik ist, daß zwei Gaskanäle für das Ausblasen ausgebildet sind, wodurch die wärmespeichernden Materialien, d. h. effektive Volumen der Segmente zum Vorbeileiten des verunreinigten Gases und des sauberen Gases, verringert werden. Überdies wird der Aufbau des Wechselventils zur Bildung von zwei Gaskanälen für ein Ausblasen kompliziert. Bei dieser bekannten Technik wird dar über hinaus die erforderliche Strömungsmenge an Gas für das Ausblasen gesteigert, da das Gas für das Ausblasen in die beiden Gaskanäle für das Ausblasen zugeführt wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Drehverteilventil zur vorzugsweisen Verwendung in einer regenerativen Verbrennungsvorrichtung zu schaffen, die zur merklichen Verbesserung der Effizienz der Wärmewiedergewinnung, zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs durch Verringerung der Oxidationstemperatur und zur Verringerung geeignet ist.
Das erfindungsgemäße Drehverteilventil ist im Patentanspruch 1 definiert.
Vorteilhafte Merkmale des erfindungsgemäßen Drehverteilventils sind in den Ansprüchen 2 bis 7 beansprucht.
Durch die Erfindung wird auch eine regenerative Verbrennungsvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 8 geschaffen. Ein Verfahren zur Betätigung einer derartigen Verbrennungsvorrichtung ist im Anspruch 15 definiert.
Durch die Erfindung wird ferner ein regenerativer Wärmetauscher gemäß dem Patentanspruch 16 geschaffen.
Bei dem erfindungsgemäßen Drehverteilventil sind in dem Ventilgehäuse in der Axialrichtung zwei Kammern 65, 66 ausgebildet, und wenn aus der Verbindungsöffnung 61 der anderen Kammer 65 ein Fluid, wie beispielsweise das verunreinigte Gas, zugeführt wird, wird es aus dem durch die Trennwand der Ventilscheibe unterteilten Führungsraum 91 durch die ersten beweglichen Ventilöffnungen 86, 87 und weiter durch die Kanäle 84, 113 bis 120 jeder stationären Ventilöffnung 82 über die stationäre Ventilöffnung 82 des die Einrichtungen 71, 52, 55 bildenden Kanals geleitet.
Andererseits wird ein Fluid, wie ein sauberes Gas, aus einem so vorgesehenen Kanal, daß er mit der anderen stationären Ventilöffnung 82 verbunden ist, aus der anderen stationären Ventilöffnung 82 über die zweiten beweglichen Ventilöff nungen 88, 89 der beweglichen Ventilscheibe 69 und von der einen Kammer 66 des Ventilgehäuses 64 über die Verbindungsöffnung 62 der einen Kammer 66 geleitet. Auf diese Weise kann durch Drehen des Ventilelements 67 um seine Achse der Kanal für das Fluid durch aufeinanderfolgendes Umschalten der mehreren, in den Kanalerzeugungseinrichtungen 71, 52, 55 ausgebildeten, stationären Ventilanschlüsse 82 nacheinander umgeschaltet werden.
Überdies ist bei dem erfindungsgemäßen Drehverteilventil 51 die dritte bewegliche Ventilöffnung 90 in dem Ventilelement 67 entweder zwischen der ersten und der zweiten beweglichen Ventilöffnung 86; 89 oder zwischen der ersten und der zweiten beweglichen Ventilöffnung 87; 88 längs zur Umfangsrichtung ausgebildet, zur Verbindung mit der dritten beweglichen Ventilöffnung 90 wird durch die zusätzliche Trennwand 110 der Verbindungskanal 111 gebildet, und ein über die Drehrohrverbindung 107 in die Wellenbohrung 106 geleitetes Fluid, wie die Ausblasluft, kann aus der durch die zusätzliche Trennwand 111 gebildeten Verbindungsöffnung 111 über die dritte bewegliche Ventilöffnung 90 durch die stationäre Ventilöffnung 82 der Kanalerzeugungsvorrichtungen 71, 52, 55 geleitet werden.
Genauer ist daher bei dem erfindungsgemäßen Drehverteilventil 51 die dritte bewegliche Ventilöffnung 90 längs der Umfangsrichtung entweder zwischen der ersten und der zweiten beweglichen Ventilöffnung 86, 87; 89 oder zwischen der ersten und der zweiten beweglichen Ventilöffnung 87; 88 ausgebildet, das Umschaltteil 138 ist längs der Umfangsrichtung zwischen den weiteren ersten und zweiten beweglichen Ventilöffnungen 86, 87; 88, 89 ausgebildet, wobei sich das Umschaltteil in der Umfangsrichtung erstreckt, so daß mindestens eine der mehreren stationären Ventilöffnungen 82 geschlossen werden kann und daher bei der Drehung des Ventilelements 67 das Drehverteilventil 138 mit dem Ventilelement 67 die feste Ventilöffnung 82 nur für kurze Zeit hermetisch verschließt, und wenn die Umfangspositionen des Umschaltteils 138 und der stationären Ventilöffnung voneinander abweichen, fließt ein Fluid, wie das verunreinigte Gas, über die ersten beweglichen Ventilöffnungen 86, 87, oder ein Fluid, wie das gereinigte Gas, durch die zweiten beweglichen Ventilanschlüsse 88, 89 in die einzeln, mit der geschlossenen stationären Ventilöffnung 82 verbundenen Kanäle 84, 113 bis 120, und daher fließt das Fluid, wie Gas, fast immer in die in den Kanalerzeugungseinrichtungen 71, 52, 55 ausgebildeten mehreren Kanäle 84, 113 bis 120, d. h. keiner der Kanäle 84, 113 bis 120 ruht, so daß der Betrieb effizient verbessert wird. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Erfindung bei der regenerativen Verbrennungsvorrichtung oder dem regenerativen Wärmetauscher etc. angewendet wird, wie nachstehend in bezug auf die Kanalerzeugungseinrichtungen 71, 52, 55 beschrieben.
Ferner stimmt erfindungsgemäß der zweite Winkel θ2 in der Umfangsrichtung der stationären Ventilöffnung 82 in dem Drehverteilventil 51 mit dem ersten Winkel θ1 in der Umfangsrichtung der Dichtungselemente 97, 98 an beiden Seiten der dritten beweglichen Ventilöffnung 90 in der Umfangsrichtung überein oder ist kleiner als dieser, und er stimmt auch mit dem dritten Winkel θ3 überein, der das Intervall zwischen nebeneinander liegenden stationären Ventilöffnungen 82 in der Umfangsrichtung ist, oder ist kleiner als dieser, so daß eine Vermischung des verunreinigten Gases, der Ausblasluft und des gereinigten Gases ausgeschlossen oder hinreichend verringert werden kann.
Der erste Winkel θ1 ist derart definiert, daß der gleich dem dritten Winkel θ3 oder kleiner als dieser ist, und daher wird die dritte bewegliche Ventilöffnung 90 nicht unerwartet mit den zwei in der Umfangsrichtung neben den beiden Seiten einer mit der dritten beweglichen Ventilöffnung 90 verbundenen stationären Ventilöffnung 82 unter den mehreren stationären Ventilöffnungen 82 liegenden stationären Ventilöffnungen 82 verbunden, und daher wird Luftdichtigkeit erzielt.
Ebenso wird der zweite Winkel θ2 erfindungsgemäß derart ausgewählt, daß er kleiner als der dritte Winkel θ3 ist, d. h. die Porosität des stationären Ventilelements 71 ist kleiner als 50%, so daß ein Austreten der drei Gase sicherer verhindert werden kann.
Erfindungsgemäß ist der Umfangswinkel θ5 der beiden in der Umfangsrichtung an den beiden Seiten weiter von den beiden auf den beiden Seiten der dritten beweglichen Ventilöffnung 90 angeordneten Dichtungselementen 97, 98 angeordneten zusätzlichen Dichtungselemente 99, 100 derart definiert, daß er mit dem Winkel θ2 in der Umfangsrichtung der stationären Ventilöffnung 82 übereinstimmt oder kleiner als dieser ist, und er ist ebenfalls derart definiert, daß er mit (θ2 + θ3) übereinstimmt oder größer ist, und daher wird sicherer verhindert, daß die dritte bewegliche Ventilöffnung 90 mit den beiden stationären Ventilöffnungen 82 verbunden wird, die neben den beiden Steinen der einen stationären Ventilöffnung 82 liegen, die mit der dritten beweglichen Ventilöffnung 90 verbunden ist, so daß die Luftdichtigkeit weiter verbessert werden kann.
Ferner ist erfindungsgemäß eine Ventilöffnung 82a durch die Dichtungselemente 101, 102 des Umschaltteils 138 unter den Dichtungselementen 97, 98, 101, 102 hoch luftdicht, und die Luftdichtigkeit kann ohne eine Verbindung mit der ersten und der zweiten beweglichen Ventilöffnung 87, 88 neben dem Umschaltteil 138 erzielt werden. Genauer kann durch eine derartige Auswahl des Winkels θ4 der Dichtungselemente 101, 102 des Umschaltteils 138, daß er annähernd mit dem Winkel θ2 der stationären Ventilöffnung 82a übereinstimmt, eine durch das Umschaltteil 138 geschlossene stationäre Ventilöffnung 82a bei der Drehung der Ventilscheibe 67 für eine sehr kurze Zeitspanne geschlossen werden, dadurch können die ersten, zweiten und dritten beweglichen Ventilöffnungen 86, 87; 88, 98; 90 fast immer mit den Kanälen 84, 113 bis 120 jeder der stationären Ventilöffnungen 82, 82a verbunden sein, und daher kann die Arbeitseffizienz der Kanäle 84, 113 bis 120 verbessert werden.
Um ein Austreten von Gas zu verhindern, sind neben den Dichtungselementen 97, 98 in der Umfangsrichtung auf beiden Seiten der dritten beweglichen Ventilöffnung 90 und den Dichtungselementen 99, 100 ferner das Umschaltteil 138 als sogenannte Umschaltzone und die Dichtungselemente 101, 102 für die Umschaltteile 138 vorgesehen, und daher kann ein Austreten der drei Gase ineinander noch sicherer verhindert werden.
Erfindungsgemäß ist das vorstehend erwähnte Drehverteilventil unter dem Gehäuse vorgesehen, in dem die Wärmetauschersäule untergebracht ist, über der Wärmetauschersäule in dem Gehäuse ist der Katalysator zur Verbrennung, zur Oxidation und zum Abbau der übelriechenden Substanzen in dem verunreinigten Gas angeordnet, die die Wärmetauschersäule und die Katalysatoren enthaltenden Kanäle 84, 113 bis 120 sind durch die Trennplatten 55 im Gehäuse in jeder stationären Ventilöffnung des stationären Ventilelements ausgebildet, durch Drehen und Antreiben der Drehwelle wird das die übelriechenden Substanzen enthaltende verunreinigte Gas in die andere Kammer 65 des Ventilgehäuses zugeführt, die in der Wärmetauschersäule gehaltene Wärme wird von dem verunreinigten Gas absorbiert, die übelriechenden Substanzen werden von dem Katalysator oxidiert und abgebaut, vorzugsweise erfolgen die Oxidation und der Abbau sicher durch Erwärmen mittels einer Heizeinrichtung, wie eines Brenners oder einer elektrischen Heizeinrichtung, das gereinigte Gas mit einer hohen Temperatur wird zur Erwärmung der Wärmetauschersäule zum Ansammeln der Wärme in die Wärmetauschersäule geleitet, und das gereinigte Gas wird gekühlt und aus einer Kammer 66 ausgestoßen, wodurch ein kontinuierlicher Betrieb der Gasbehandlung ermöglicht wird.
In dem Verbindungskanal 111 wird Ausblasgas in der gleichen Strömungsrichtung wie das verunreinigte Gas (bei der nachstehend beschriebenen Ausführungsform beispielsweise aufwärts) zugeführt, der Ventilscheibe 67 wird durch Drehantriebsquellen 79, 80 gedreht, als seine Drehrichtung wird die Richtung des Ausblasgases bestimmt, das umgeschaltet und in die Kanäle 84, 113 bis 120 geleitet wird, in denen das verunreinigte Gas strömt, und wenn daher beim Strömen des verunreinigten Gases in den Kanälen 84, 113 bis 120 das Ausblasgas als nächstes in der gleichen Strömungsrichtung wie das verunreinigte Gas zugeführt wird, strömt das verunreinigte Gas in die umgeschalteten Kanäle 84, 113 bis 120, ohne daß ein Rest verbleibt, wodurch eine Vermischung des verunreinigten Gases in den Kanälen 84, 113 bis 120 mit dem gereinigten Gas sicher verhindert wird.
Bei einem Aufbau, bei dem das verunreinigte Gas in die eine Kammer 66 zugeführt wird, während das gereinigte Gas aus der anderen Kammer 65 ausgestoßen wird, ist die Drehrichtung der Ventilscheibe 67 umgekehrt zu der vorstehend genannten Drehrichtung, und in jeder Drehrichtung wird die Drehrichtung der Ventilscheibe 67 derart bestimmt, daß nach dem Strömen des verunreinigten Gases in die Kanäle 84, 113 bis 120 das Ausblasgas umgeschaltet wird, so daß es hindurchströmt, worauf das gereinigte Gas hindurchströmt.
Es gelangt kein Gas mit einer hohen Temperatur mit dem Drehverteilventil in Kontakt, und daher kann die Herstellung des Drehverteilventils einfach sein.
Überdies kann beispielsweise durch die Zufuhr der Ausblasluft von der Wellenbohrung 106 durch den Verbindungskanal 111 über die Drehrohrverbindung 107 das verunreinigte Gas in dem die Wärmetauschersäule und den Katalysator enthaltenden Kanal, in dem das verunreinigte Gas verbleibt, durch eine geringe Menge eines Gases, wie Ausblasluft, ausgeblasen und gereinigt werden. Daher wird für das Ausblasen nur ein kleiner Bereich in der Umfangsrichtung der dritten beweglichen Ventilöffnung benötigt, dadurch ist die erforderliche Menge an wärmespeicherndem Material geringer, und es wird auch die ausgezeichnete Wirkung erzielt, daß die Größe des Aufbaus verringert werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen regenerativen katalytischen Verbrennungsvorrichtung ist die Raumtrennwand 56 im oberen Teil des Gehäuses 52 befestigt, der den mehreren Kanälen 84, 113 bis 120 gemeinsame Raum 57 wird erzeugt, die Heizeinrichtung ist, wie vorstehend erwähnt, in dem Raum 57 vorgesehen, ferner sind die Verbindungslöcher 58 zur individuellen Verbindung mit den durch die Trennplatten 55 getrennten Kanälen 84, 113 bis 120 in den Raumtrennwänden 56 ausgebildet, daher werden das aufsteigende verunreinigte Gas und die Ausblasluft sicher durch die Kanäle 84, 113 bis 120 in den Raum 57 geleitet, dadurch wird ein Kurzschließen bzw. ein direktes Leiten des verunreinigten Gases und der Ausblasluft in das gereinigte Gas verhindert, und das aus dem Raum 57 ausgestoßene gereinigte Gas wird mittels der Heizeinrichtung als absteigender Strom mit einer gleichmäßigen Temperaturverteilung aus dem Raum 57 ausgestoßen. Dementsprechend werden die übelriechenden Substanzen in dem verunreinigten Gas sicher oxidiert und abgebaut.
Erfindungsgemäß sind die Verbindungslöcher 58 mit einem Freiraum über dem oberen Teil des Katalysators 54 angeordnet und in Form einer porösen Platte, wie gestanztem Metall, ausgebildet, es werden diskret mehrere Poren erzeugt, daher wird ein geeigneter Druckverlust verursacht, wenn das verunreinigte Gas und das Ausblasgas in den gemeinsamen Raum 57 strömen, das verunreinigte Gas und das Ausblasgas strömen mit ca. 5 bis 20 m/sek durch den Raum 57, die Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit ist in jeder der mehreren Poren nahezu gleichmäßig, daher wird das Gas in dem Raum 57 hinreichend gemischt, und das Mischen und Erwärmen des Gases sowie die Oxidation und der Abbau der übelriechenden Substanzen kann durch die Heizeinrichtung sicher erfolgen.
Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des verunreinigten Gases und des Ausblasgases in den Raum 57 weniger als ca. 5 m/sek beträgt, wird die Mischung des Gases in dem Raum 57 plötzlich unzureichend, und die Verteilung der Gastemperatur beim Ausstoß aus dem Raum 57 als gereinigtes Gas wird gesteigert, d. h. die Temperaturdifferenz zwischen der maximalen Temperatur und der minimalen Temperatur des aus dem Raum 57 ausgestoßenen Gases ist zu groß. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit andererseits ca. 20 m/sek übersteigt, wird der Druckverlust in den Verbindungslöchern 58 mit den mehreren Poren auf einmal übermäßig, und zum Herausblasen des verunreinigten Gases und des Ausblasgases ist eine größere Leistung des Gebläses erforderlich.
Überdies ist bei der erfindungsgemäßen regenerativen katalytischen Verbrennungsvorrichtung zwischen der Wärmetauschersäule und den Katalysatoren ein Vorbehandlungsmaterial zur Entfernung der in dem verunreinigten Gas enthaltenen, den Katalysator schädigenden Substanzen durch Oxidation oder weitere Prozesse angeordnet, der Katalysator weist einen Aufbau mit einem Grundmaterial in Form von Waben, d. h. einen Wabenträger, auf, ein Vorbehandlungsmaterial mit einer spezifischen Wärme von ca. 0,1 kcal/ºC-Liter oder weniger wird ausgewählt, und wenn die Temperatur in dem mit der Heizeinrichtung versehenen Raum 57 beispielsweise auf ca. 350ºC gehalten wird, kann daher die Temperatur des Vorbehandlungsmaterials und des Katalysators, die mit dem verunreinigten Gas und dem Ausblasgas in Kontakt gelangen, auf einer für ihren Betrieb effizienten Temperatur von beispielsweise über 250ºC oder vorzugsweise über 300ºC gehalten werden.
Der Katalysator mit der Wabenbasis, d. h. der Wabenkatalysator weist einen Raumgeschwindigkeitswert (SV-Wert) von 40.000 auf, gleichzeitig beträgt die spezifische Wärme des Vorbehandlungsmaterials ca. 0,1 kcal/ºC-Liter, und durch die Verwendung eines Vorbehandlungsmaterials, das beispielsweise hauptsächlich aus einer geriffelten Basis aufgebaut ist, kann seine Wärmekapazität verringert werden. Daher wird ein Sinken der Temperatur des durch die Heizeinrichtung erwärmten, gereinigten Gases aus dem Raum 57 verhindert, wenn die Wärme von dem Katalysator und dem Vorbehandlungsmaterial absorbiert wird, und das verunreinigte Gas kann behandelt werden, wobei es über einer zum Erzielen einer hinreichenden Wirkung des Katalysators und des Vorbehandlungsmaterials geeigneten Temperatur gehalten wird.
Überdies weist erfindungsgemäß durch die Verwendung eines hauptsächlich aus Schaummaterial zusammengesetzten Katalysators und eines Vorbehandlungsmaterials mit einem geriffelten oder Wabenaufbau der aus dem Schaummaterial hergestellte Katalysator einen SV-Wert von 60.000 auf, je größer der SV-Wert ist, desto kleiner ist die Füllmenge des Katalysators, die Heizwirkung wird verringert, und daher kann das verunreinigte Gas behandelt werden, wobei die Temperatur des Katalysators und des Vorbehandlungsmaterials durch das gereinigte Gas aus dem Raum 57 auf eine hohe Temperatur eingestellt wird.
Erfindungsgemäß wird die Heizeinrichtung durch eine Steuereinrichtung gesteuert, und die Wärmeerzeugung durch die Heizeinrichtung wird durch die Strömungsmenge des Kraftstoffs oder den der Heizeinrichtung zugeführten elektrischen Strom derart gesteuert, daß die Temperatur des Vorbehandlungsmaterials 250ºC oder mehr beträgt, daher werden die den Katalysator schädigenden Substanzen in dem verunreinigten Gas durch das Vorbehandlungsmaterial hinreichend entfernt, und dadurch können eine Erwärmung und Oxidation durch den Katalysator erfolgen.
Mit der Erfindung wird durch die Installation von zwei Drehverteilventilen über und unter dem Gehäuse, in dem die Wärmetauschersäule untergebracht ist, auch ein regenerativer Wärmetauscher mit parallelem Strom oder Gegenstrom realisiert.
Das erfindungsgemäße Drehverteilventil kann nicht nur bei einer regenerativen Verbrennungsvorrichtung und einem regenerativen Wärmetauscher angewendet werden, sondern weist auch sonst ein breites Anwendungsgebiet auf.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht, die den allgemeinen Aufbau einer regenerativen katalytischen Verbrennungsvorrichtung 50 vereinfacht darstellt;
Fig. 2 ist ein Längsschnittansicht nahe dem Drehverteilventil 51 der regenerativen katalytischen Verbrennungsvorrichtung 50 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die den inneren Aufbau der regenerativen katalytischen Verbrennungsvorrichtung 50 vereinfacht darstellt;
Fig. 4 ist eine horizontale Schnittansicht längs der Schnittlinie IV-IV gemäß Fig. 2;
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teilaufbau der Ventilscheibe 67 vereinfacht darstellt;
Fig. 6 ist eine Draufsicht der Ventilscheibe 67;
Fig. 7 ist eine Bodenansicht der Ventilscheibe 67;
Fig. 8 ist eine Schnittansicht des Dichtungselements 97;
Fig. 9 ist eine Schnittansicht, die einen Teil der Ventilscheibe 67 längs der Linie IX-IX gemäß Fig. 2 zeigt;
Fig. 10 ist eine vereinfachte Schnittansicht des Gehäuses 52 gemäß Fig. 1 längs der Linie X-X;
Fig. 11 ist eine in der Umfangsrichtung entwickelte Schnittansicht zur Erläuterung der Funktionsweise des beweglichen Ventilelements 69 und des stationären Ventilelements 71 zur Beschreibung der Funktionsweise des Drehverteilventils 51;
Fig. 12 ist eine Schnittansicht zum Aufzeigen eines Aufbaus mit einem Dichtungselement 124 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 13 ist eine vereinfachte horizontale Schnittansicht längs der Linie XIII-XIII gemäß Fig. 1;
Fig. 14 ist ein in der Umfangsrichtung entwickeltes Diagramm der Trennwand 56 für den Raum 57;
Fig. 15 ist ein in der Umfangsrichtung entwickeltes vereinfachtes Diagramm der Fig. 14 entsprechenden Trennwand 56 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 16 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit und dem die Verbindungslöcher 58 betreffenden Druckverlust zeigt;
Fig. 17 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen der die Verbindungslöcher 58 betreffenden Strömungsgeschwindigkeit und der Temperaturdifferenz zwischen der maximalen Temperatur und der minimalen Temperatur in der Verteilung des aus dem Raum 57 ausgestoßenen gereinigten Gases zeigt;
Fig. 18 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Konzentration eines in dem verunreinigten Gas enthaltenen organischen Lösungsmittels und dem entsprechenden Temperaturanstiegsanteil ΔT zeigt;
Fig. 19 ist eine Kurve, die die Effizienz φ des Wärmeaustauschs der regenerativen katalytischen Verbrennungsvorrichtung 50 zeigt;
Fig. 20 ist eine perspektivische Ansicht, die die Pelletform, die Wabenform und die Metallschaumform des Katalysators 54 zeigt;
Fig. 21 ist eine vereinfachte Schnittansicht eines regenerativen Wärmetauschers 128 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 22 ist eine teilweise abgeschnittene perspektivische Ansicht einer bekannten Technik;
Fig. 23 ist eine Schnittansicht einer weiteren bekannten Technik; und
Fig. 24 ist eine Schnittansicht, die eine andere bekannte Technik zeigt, die eine Modifikation der in Fig. 23 dargestellten bekannten Technik ist.

BESTE MODI ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 ist eine vereinfachte Schnittansicht, die den allgemeinen Aufbau einer regenerativen katalytischen Verbrennungsvorrichtung 50 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die das Drehverteilventil 51 in der Nähe des unteren Teils der regenerativen katalytischen Verbrennungsvorrichtung 50 zeigt, und Fig. 3 ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht des inneren Aufbaus der regenerativen katalytischen Verbrennungsvorrichtung 50. Gemäß diesen Diagrammen ist in einem Gehäuse 52 mit einer sich vertikal erstreckenden, annähernd vollkommen kreisförmigen zylindrischen Form eine Wärmetauschersäule 53 aus Keramikpartikeln oder Rasching-Ringen untergebracht, und ein Katalysator 54 zum thermischen Abbau der übelriechenden Substanzen in dem verunreinigten Gas ist über der Wärmetauscher säule 53 angeordnet. Zwischen der Wärmetauschersäule 53 und dem Katalysator 54 ist ein Vorbehandlungsmaterial 141 zur Entfernung der in dem verunreinigten Gas enthaltenen, den Katalysator schädigenden Substanzen durch Oxidation oder einen anderen Prozeß angeordnet. Der Katalysator 54 kann eine mit Platin oder Palladium beschichtete Grundfläche aufweisen, und das Vorbehandlungsmaterial kann γ-Aluminiumoxid oder Zeolith sein. In dem Gehäuse 52 befinden sich mehrere (bei dieser Ausführungsform acht) sich vertikal erstreckende Trennplatten 55 zur Erzeugung von vertikal verlaufenden Kanälen 84 (siehe Fig. 4) durch Teilen der Wärmetauschersäule 53 und des Katalysators 54 in gleichmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung.
Die oberen Teile der Trennplatten 55 sind an einer Brennkammer 57 befestigt, die beispielsweise von einer am oberen Teil des Gehäuses 52 befestigten Trennwand 56 mit einer hohlen, hängenden, kreisförmigen, abgeschnittenen Kegelform gebildet wird und ein den Kanälen 84 durch die Verbindung über jedes Verbindungsloch 58 gemeinsamer Raum ist. Im unteren Teil der Trennwand 56 ist eine Bodenplatte 139 zur Erzeugung des Bodens des Raums 57 vorgesehen. Oben in dem Gehäuse 52 ist eine elektrische Heizeinrichtung bzw. ein Brenner 59 als Heizeinrichtung vorgesehen, und in dem Brenner 59 wird gasförmiger oder flüssiger Kraftstoff verbrannt. Im unteren Teil der Trennwand 56 ist ein hohler röhrenförmiger Körper 60 befestigt. Das die übelriechenden Substanzen enthaltende verunreinigte Gas wird von einer Verbindungsöffnung 61 eines im unteren Teil des Gehäuses 52 vorgesehenen Drehverteilventils 51 zugeführt, und gereinigtes Gas wird aus einer Verbindungsöffnung 62 geleitet. In dem Drehverteilventil 51 ist koaxial zu einer vertikal verlaufenden senkrechten Drehachse 63 ein Ventilgehäuse 64 mit einer nahezu vollständig kreisförmigen, zylindrischen Form vorgesehen. In dem Ventilgehäuse 64 sind zwei jeweils mit den Verbindungsöffnungen 61, 62 verbundene Kammern 65, 66 ausgebildet. Eine um die Achse 63 gedrehte und angetriebene Ventilscheibe 67 ist in dem Ventilgehäuse 64 untergebracht. Die Ventilscheibe 67 umfaßt grundsätzlich eine Drehwelle 68, ein scheibenförmiges bewegliches Ventilelement 69 und eine Trennwand 70, und ein stationäres Ventilelement 71, das ein Hauptelement des Drehverteilventils 51 ist, ist an einer Deckplatte 72 am unteren Teil des Gehäuses 52 befestigt. Die Drehwelle 68 wird von einem Lager 74 gehalten, das an einer Endplatte 73 des Ventilgehäuses 64 eine Schubkraft aufnehmen kann und von einem Lager 76 an einem Haltekörper 75 in dem einstückig an der Deckplatte 72 befestigten Gehäuse 52 drehbar gehalten wird. Die Drehwelle 68 ist an einem Zahnrad 77 befestigt, eine Kette 78 wird angelegt, und ein Zahnrad 79 wird von einer Antriebsquelle 80 gedreht und angetrieben.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht längs der Schnittlinie IV-IV in gemäß Fig. 2. Das stationäre Ventilelement 71 ist in der Umfangsrichtung gleichmäßig in mehrere (bei dieser Ausführungsform acht) Abschnitte unterteilt, und mehrere, beispielsweise acht, stationäre Ventilöffnungen 82 sind mit einem Winkel θ2 ausgebildet. Das Intervall der nebeneinander liegenden stationären Ventilöffnungen 82 wird durch einen dritten Winkel θ3 in der Umfangsrichtung gebildet. Bei dieser Ausführungsform beträgt die Winkelbeziehung θ2 = θ3 = 22,5º. Die Trennplatten 55 sind in einem Intervall von 45º in der Umfangsrichtung oben auf dem stationären Ventilelement 71 zwischen den nebeneinander liegenden stationären Ventilöffnungen 82 befestigt, in dem Gehäuse 52 sind in acht Abteilungen vertikal verlaufende Kanäle 84 ausgebildet, und jeder Kanal 84 ist einzeln mit den stationären Ventilöffnungen 82 verbunden.
Fig. 5 ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht der Ventilscheibe 67, Fig. 6 ist eine Draufsicht der Ventilscheibe 67, und Fig. 7 ist eine Ansicht der Ventilscheibe 67 von unten. Gemäß diesen Diagrammen ist das bewegliche Ventilelement 69 scheibenförmig und in einer Position gegenüber der Kammer 66 vertikal an der Drehwelle 68 befestigt. In dem beweglichen Ventilelement 69 sind in der Umfangsrichtung um die Achse 63 erste bewegliche Ventilöffnungen 86, 87 und zweite bewegliche Ventilöffnungen 88, 89 ausgebildet, und eine dritte bewegliche Ventilöffnung 90 ist mit einem Abstand zu den ersten und zweiten beweglichen Ventilöffnungen 86, 87; 88, 89 in der Umfangsrichtung ausgebildet.
Die dritte bewegliche Ventilöffnung 90 ist längs der Umfangsrichtung der Ventilscheibe 67 auf einer Seite zwischen der ersten und der zweiten beweglichen Ventilöffnung 86, 89 ausgebildet, und die andere Seite zwischen der ersten und der zweiten beweglichen Ventilöffnung 87; 88 längs der Umfangsrichtung ist ein Umschaltteil 138. Gemäß Fig. 6 steigt das verunreinigte Gas in den ersten beweglichen Ventilöffnungen 86, 87 auf und strömt, wie nachstehend beschrieben und durch das Bezugszeichen 142 bezeichnet, in die zweiten beweglichen Ventilöffnungen 88, 89, wie durch das Bezugszeichen 143 bezeichnet, strömt das gereinigte Gas abwärts, und in der dritten beweglichen Ventilöffnung 90 steigt saubere Ausblasluft auf, wie durch das Bezugszeichen 144 dargestellt.
Das Umschaltteil 138 verbreitert sich in der Umfangsrichtung, so daß zumindest eine (bei dieser Ausführungsform eine) stationäre Ventilöffnung 82 auf der anderen Seite längs der Umfangsrichtung zwischen der ersten und der zweiten beweglichen Ventilöffnung 87, 88 geteilt und umgeschaltet wird, wie vorstehend erwähnt, wobei ihr Winkel zwischen den Dichtungselementen 101 und 102 in Fig. 6 durch das Bezugszeichen θ4 bezeichnet ist.
Das Umschaltteil 138 dient dem Umschalten zwischen dem Aufwärtsstrom des Gases und dem nachstehend in bezug auf den Betrieb beschriebenen Abwärtsstrom, und in den mehreren Kanälen 84, 113 bis 120 strömt das Gas stets aufwärts oder ab wärts, wobei sie nur vorübergehend in dem in Fig. 11 (1) dargestellten Zustand verbleiben, und in dem Kanal 82a gemäß Fig. 11 (1) wird die Strömungsrichtung des Gases unmittelbar von abwärts zu aufwärts umgeschaltet.
Die Trennwand 70 im besonderen umfaßt eine gekrümmte Trennwand 70a und flache Trennwände 70b, 70c, 70d, 70e, die umfassend durch das Bezugszeichen 70 bezeichnet werden können. Die Trennwand 70a weist im wesentlichen eine Form auf, durch die ein Teil eines hohlen, kreisförmigen, abgeschnittenen Kegels gebildet wird, ihr oberer Teil ist an der Unterseite des beweglichen Ventilelements 69 befestigt, ähnlich sind auch die flachen Trennwände 70b, 70c an der Unterseite des beweglichen Ventilelements 69 befestigt, und ferner sind die Trennwände 70b, 70c längs der Axialrichtung am äußeren Umfang der Drehwelle 68 befestigt, wodurch ein Führungsraum 91 gebildet wird, der eine Verbindung zwischen der Kammer 65 und den ersten beweglichen Ventilöffnungen 86, 87 bildet. Dieser Führungsraum 91 ist durch die Trennwände 70a, 70b, 70c hermetisch von der anderen Kammer 66 getrennt. Die Trennwände 70d, 70e werden zur Verstärkung des beweglichen Ventilelements 69 verwendet. Am unteren Teil der Trennwand 70a ist eine weitere Trennwand 92 befestigt, und in dieser Trennwand 92 ist eine Verbindungsbohrung 93 zum Verbinden des Führungsraums 91 mit der Kammer 65 ausgebildet. Die Trennwand 92 teilt auch die Kammern 65, 66 an der Außenseite des Führungsraums ab. Ein kurzes röhrenförmiges Teil 94 ist am äußeren Umfang der Trennwand 92 befestigt, und zwischen dem äußeren Umfang des kurzen röhrenförmigen Teils 94 und einer im Ventilgehäuse 64 ausgebildeten Trennwand 95 ist ein Dichtungselement 96 derart befestigt, daß Luftdichtigkeit erzielt wird.
Über dem beweglichen Ventilelement 69 sind ein ringförmiges inneres Dichtungselement 104a und ein ringförmiges äußeres Dichtungselement 104b konzentrisch um die Achslinie 63 vorgesehen, und ferner sind Dichtungselemente 97, 98, die sich in der Radialrichtung erstrecken sowie zusätzliche Dichtungselemente 99, 100 und überdies Dichtungselemente 101, 102 vorgesehen. Wie in Fig. 8 in einer Schnittansicht dargestellt, ist das Dichtungselement 97 in einer in dem beweglichen Ventilelement 69 ausgebildeten Aufnahmebohrung 103 ausgeführt und befestigt. Der obere Teil des Dichtungselements 97 steht elastisch mit der Unterseite des stationären Ventilelements 71 in Kontakt, und dadurch kann Luftdichtigkeit erzielt werden. Das Dichtungselement 97 kann ein O-Ring sein oder einen anderen Aufbau aufweisen.
Der Umfangswinkel zwischen den Dichtungselementen 97, 98 auf beiden Seiten der dritten beweglichen Ventilöffnung 90 in der Umfangsrichtung ist θ1 und beträgt bei dieser Ausführungsform θ1 = 22,5º. Überdies sind auf beiden Seiten der Dichtungselemente 97, 98 mit einem Winkel θ5 in der Umfangsrichtung die zusätzlichen Dichtungselemente 99, 100 vorgesehen. Darüber hinaus sind die Dichtungselemente 101, 102 in bezug auf die Dichtungselemente 87, 98 jeweils symmetrisch um die Axiallinie 63 vorgesehen. Der Umfangswinkel θ4 zwischen den Dichtungselementen 101, 102 beträgt bei dieser Ausführungsform 22,5º. Auf diese Weise sind die Dichtungselemente 104a, 104b; 97, 98; 99, 100; 101, 102 in bezug auf die Symmetrieebene 105 symmetrisch angeordnet. Bei dieser Ausführungsform gilt θ1 = θ2 = θ3 = θ4 = θ5.
Erneut gemäß Fig. 1 ist längs der Axiallinie 63 eine Wellenbohrung 106 an der Drehwelle 68 ausgebildet, und eine Drehrohrverbindung 107 ist mit ihrem unteren Teil verbunden. Ausblasluft wird unter Druck durch einen Kanal 108 in die Drehrohrverbindung 107 zugeführt. Die obere Verbindungsbohrung 109 der Drehwelle 68 ist über einen durch eine zusätzliche Trennwand 110 gebildeten Verbindungskanal 111 mit der dritten beweglichen Ventilöffnung 90 verbunden.
Fig. 9 ist eine Schnittansicht, die einen Teil der Ventilscheibe 67 längs der Schnittlinie IX-IX gemäß Fig. 2 zeigt. Die zusätzliche Trennwand 110 ist von der Trennwand 70c zur Unterseite des beweglichen Ventilelements 69 befestigt, und der Verbindungskanal 111 verbindet über eine Verbindungsbohrung 109 die dritte bewegliche Ventilöffnung 90 mit einer Wellenbohrung 106.
Fig. 10 ist eine horizontale Schnittansicht des unteren Teils des Gehäuses 52 längs der Schnittlinie X-X gemäß Fig. 1. In den durch insgesamt acht durch die Trennplatten 55 in dem Gehäuse 52 getrennte Kanäle 84 gebildeten Bereichen 113 bis 120 sind, wie vorstehend erwähnt, die Wärmetauschersäule 53 und darüber der Katalysator 54 untergebracht, und durch die Funktion des Drehverteilventils 51 absorbiert das verunreinigte Gas die in der Wärmetauschersäule 53 angesammelte Wärme, steigt in die Bereiche 113 bis 115 auf und wird im Bereich 116 mit Luft ausgeblasen, das gereinigte Gas, in dem die übelriechenden Substanzen oxidiert und abgebaut wurden, steigt ab, in den Bereichen 117 bis 119 wird die Wärme freigegeben und in der Wärmetauschersäule 53 angesammelt, und die Luftdichtigkeit wird im Bereich 120 erzielt, der eine sogenannte Umschaltzone 120 ist. Wird die Ventilscheibe 67 des Drehverteilventils 51 beispielsweise in der Richtung eines Pfeils 121 gedreht, wird ein bestimmter Bereich 115 in dem Gehäuse 52 in der Reihenfolge der Anstiegsperiode des verunreinigten Gases (siehe Fig. 11(1)), der Luftausblasperiode (siehe Fig. 11(4)) und der Abstiegsperiode des gereinigten Gases umgeschaltet, wie durch einen Pfeil 137 gezeigt.
Dadurch wird in der Periode, in der das im Bereich 115, in dem das die übelriechenden Substanzen enthaltende verunreinigte Gas geleitet und gehoben wurde, verbleibende verunreinigte Gas ausgeblasen wird, die Ausblasluft angehoben, der Bereich 115 wird gereinigt, und dann wird das gereinigte Gas nach der Oxidation und dem Abbau der übelriechenden Substan zen eingeleitet, wodurch verhindert wird, daß das übelriechende Substanzen enthaltende verunreinigte Gas in die Kammer 66 und die Verbindungsöffnung 62 gelangt.
Fig. 11 ist ein längs dem Umfang 71 entwickeltes Diagramm des Drehverteilventils 51. Gemäß Fig. 11(1) steigt beispielsweise im Bereich 116, der einer der Bereichen 113 bis 120 ist, die durch die Trennplatten 55 im Gehäuse 52 unterteilte Kanäle 84 sind, die Ausblasluft über die dritte bewegliche Ventilöffnung 90 und die stationäre Ventilöffnung 82 auf. Die durch das Bezugszeichen 82a bezeichnete stationäre Ventilöffnung 82a, die einer der mehreren (bei dieser Ausführungsform acht) stationären Ventilöffnungen 82 ist, wird durch die Dichtungselemente 101, 102 luftdicht gehalten, und daher gelangen das verunreinigte Gas und das gereinigte Gas nicht in den Bereich 120, der die Umschaltzone ist.
Als nächstes wird, wie in Fig. 11(2) dargestellt, beim Prozeß der durchgehenden Bewegung des beweglichen Ventilelements 69 die Ausblasluft durchgehend in den Bereich 116 zugeführt. Daher wird das im Bereich 116 verbliebene verunreinigte Gas durch die Ausblasluft zum oberen Teil des Gehäuses 52 bewegt, und nach der Beendigung der Oxidation und des Abbaus der übelriechenden Substanzen gelangen die Dichtungselemente 97, 98, wie in Fig. 11(3) dargestellt, mit dem Abschnitt 123 des stationären Ventilelements 71 neben den stationären Ventilöffnungen 82 in Kontakt, durch die die Ausblasluft geströmt ist, so daß das gereinigte Gas absteigen und in den Bereich 116 strömen kann.
Wird das bewegliche Ventilelement weiter gedreht, wie in Fig. 11(4) gezeigt, wird der Ausblasbereich in den Bereich 115 verschoben, in dem das verunreinigte Gas aufgestiegen ist. Daher tritt kein direkter Austritt aus dem Aufstiegsbereich 115 des verunreinigten Gases in den Abstiegsbereich 117 des gereinigten Gases auf. Die Wirkung ist in der Umschaltzo ne 120 durch die Wirkung der Dichtungselemente 101, 102 die Gleiche.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird das verunreinigte Gas in eine Kammer 65 zugeführt, und das gereinigte Gas wird in die andere Kammer 66 geleitet und ausgestoßen, bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das verunreinigte Gas jedoch, anders als bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, in die Kammer 66 zugeführt werden, und das gereinigte Gas kann in die Kammer 65 geleitet und ausgestoßen werden.
Eine wesentliche Eigenschaft der Erfindung ist, daß durch die Arbeit des Drehverteilventils 51 das verunreinigte Gas im nächsten Moment in dem gemäß Fig. 11(1) als Umschaltzone dienenden Bereich 120 aufsteigt, wie in Fig. 11(2) gestellt, und im nächsten Moment nach dem Zustand gemäß Fig. 11(3), in dem das verunreinigte Gas aufsteigt, steigt das gereinigte Gas ab. Unmittelbar vor dem Zustand gemäß Fig. 11(1) steigt das gereinigte Gas über die in dem Zustand gemäß Fig. 11(1) unterbrochene zweite bewegliche Ventilöffnung in dem Bereich 120 ab, und das verunreinigte Gas steigt in dem Zustand gemäß Fig. 11(2) auf, wie vorstehend erwähnt. Daher ist bei einer Drehung der Ventilscheibe 67 des Drehverteilventils 51 unter den Bereichen 113 bis 120, die aus insgesamt acht Kanälen 84 in dem Gehäuse 52 bestehen, der eine Bereich 116 gemäß Fig. 11 im wesentlichen der einzige Bereich, in dem kein verunreinigtes Gas und kein gereinigtes Gas für ein Ausblasen strömen. Daher wird die Verwendungsdauer der Wärmetauschersäule 53, des Katalysators 54 und des Vorbehandlungsmaterials 141 erweitert, und die Arbeitseffizienz wird verbessert. Dies ist einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung.
Bei dieser Ausführungsform wird die Winkelbeziehung, wie vorstehend erwähnt, derart ausgewählt, daß sie θ1 = θ2 = θ3 = θ4 = θ5 beträgt, erfindungsgemäß kann jedoch durch die Auswahl von
θ2 + θ3 ≥ θ1 ≥ θ2 und
θ3 ≥ θ2
ein Austreten von Gasen ineinander verhindert werden. Ferner kann erfindungsgemäß durch Definieren von
θ3 > θ2
die Porosität des stationären Ventilelements 71 auf weniger als 50% eingestellt werden, und ein Gasaustritt kann noch sicherer verhindert werden.
Ein Winkel θ6 zwischen den zusätzlichen Dichtungselementen 99, 100 wird derart ausgewählt, daß
θ2 + 2 · θ3 ≥ θ6 ≥ θ2
gilt, so daß ein Austreten von Gasen ineinander verhindert wird.
Der Winkel θ4 zwischen den beiden in der Umfangsrichtung auf beiden Seiten des Umschaltteils 138 vorgesehenen Dichtungselementen 101, 102 wird derart ausgewählt, daß
θ4 θ2
gilt. Daher kann bei der Ausführungsform die einzelne stationäre Ventilöffnung 82a durch, das Umschaltteil 138 sicher hermetisch eingeschlossen werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann bei der Verwendung von Gas mit einer hohen Temperatur, wie insbesondere in Fig. 12 gezeigt, anstelle des im Zusammenhang mit Fig. 8 erwähnten Dichtungselements 97 ein aus Keramik oder einem ähnlichen Material gefertigtes Dichtungselement 124 durch die Verwendung einer Feder 125 mit einer elastischen Kraft versehen werden, und das Dichtungselement 124 kann mit der unteren Fläche des stationären Ventilelements 71 derart in Kontakt treten, daß Luftdichtigkeit erzielt werden kann. Das Dichtungselement 124 und die Feder 125 sind in eine gegenüber dem vorstehend genannten beweglichen Ventilelement 69 ausgebildete Ausnehmung 126 eingepaßt. Dieser in Fig. 12 dargestellte Aufbau kann in bezug auf sämtliche weiteren verbliebenen Dichtungselemente 104a, 104b, 98 bis 102 ähnlich realisiert werden.
Fig. 13 ist eine vereinfachte horizontale Schnittansicht längs der Linie XIII-XIII gemäß Fig. 1. Die oberen Teile der Trennplatten 55 sind hermetisch an der Trennwand 56 und ebenso hermetisch an einem darunter anschließenden röhrenförmigen Körper 60 befestigt, und der untere Teil der Trennplatten 55 ist hermetisch an dem stationären Ventilelement 84 befestigt, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Trennwand 56 ist hermetisch an der Deckplatte des oberen Teils des Gehäuses 52 befestigt. Die Trennwand 56 weist Verbindungslöcher 58 auf, die einzeln mit den durch die Trennplatten 55 getrennten Kanälen 84, 133 bis 120 verbunden sind.
Fig. 14 ist ein in der Umfangsrichtung entwickeltes Diagramm eines Teils der Trennwand 56. Die Verbindungslöcher 58 werden durch mehrere in einer porösen Platte 143, wie einem sogenannten gestanzten Metall, ausgebildete Poren realisiert. Die Poren 58 sind diskret angeordnet. Die Verbindungslöcher 58 sind mit einem Freiraum h1 über der oberen Oberfläche der Bodenplatte 139 geringfügig aufwärts diskret ausgebildet. Die Verbindungslöcher 58 können kreisförmig sein, wie in Fig. 14 dargestellt, bei einer in Fig. 15 dargestellten weiteren Ausführungsform können die Verbindungslöcher 58 jedoch in der Umfangsrichtung schmal sein und, wie durch das Bezugszeichen 44 angezeigt, eine sozusagen ovale oder eine andere Form aufweisen.
Die Verbindungslöcher 58, 144 sind, wie vorstehend erwähnt, in einem Abstand h1 von der oberen Oberfläche der Bodenplatte 139 vorgesehen und in einem nahezu gleichen Abstand h1 über dem oberen Teil des Katalysators 54 ausgebildet. Daher strömt das verunreinigte Gas, wie vorstehend ausgeführt, aus der Verbindungsöffnung 61 in die Kammer 65, steigt in dem Gehäuse 52 auf und gelangt über die Verbindungslöcher 58 sicher in den Raum 57, und daher wird sicher verhindert, daß es sich mit dem gereinigten Gas vermischt und direkt zur Seite der Kammer 66 geleitet wird.
Der Betriebszustand wird derart bestimmt, daß die Strömungsgeschwindigkeit des über die Verbindungslöcher 58 in die Kammer 57 geblasenen aufsteigenden verunreinigten Gases beispielsweise 5 bis 20 m/sek betragen kann, und anders ausgedrückt werden der Innendurchmesser und die Anzahl der Verbindungslöcher 58 bestimmt, und die Zufuhrströmungsmenge des verunreinigten Gases wird ebenfalls definiert. Dieser Bereich der Strömungsgeschwindigkeit dient dazu, die Temperaturverteilung durch Mischen des Gases in der Kammer 50 gleichmäßig einzustellen. Dies wird unter Bezugnahme auf die Fig. 16 und 17 im Einzelnen beschrieben. Gemäß den Ergebnissen eines in den Fig. 16 und 17 dargestellten Experiments des Erfinders beträgt der Innendurchmesser des Gehäuses 52 1,2 φ, die Strömungsmenge des verunreinigten Gases aus der Verbindungsöffnung 61 beträgt 20 Nm³/min. und der Raum 56 wird von dem Brenner 59 bzw. der elektrischen Heizeinrichtung konstant auf 350ºC gehalten.
Fig. 16 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit und dem Druckverlust des die Verbindungslöcher 58 passierenden verunreinigten Gases zeigt. Es ist bekannt, daß der Druckverlust plötzlich ansteigt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des durch die Verbindungslöcher 58 strömenden verunreinigten Gases ca. 20 m/sek übersteigt. Bei der Erfindung ist daher die Strömungsgeschwindigkeit in den Verbindungslöchern auf 20 m/sek oder weniger festgelegt.
Fig. 17 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit beim Absteigen des gereinigten Gases aus dem Raum 57 durch die Verbindungslöcher 58 und der Temperaturdifferenz zwischen der maximalen Temperatur und der mi nimalen Temperatur bei der Temperaturverteilung des Gases unmittelbar vor dessen Abgabe in den Raum 57 zeigt. Je höher die Strömungsgeschwindigkeit ist, desto mehr wird das Gas im Raum 57 ausreichend gemischt, um die Temperaturdifferenz zu verringern, und die Temperaturverteilung wird gleichmäßig, dagegen steigt jedoch, wie unter Bezugnahme auf Fig. 16 erwähnt, der Druckverlust abrupt an. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit hingegen beim Ausstoßen des gereinigten Gases durch die Verbindungslöcher aus dem Raum 57 zu gering ist, ist der Druckverlust hinreichend gering, die Temperaturdifferenz bei der Temperaturverteilung des gereinigten Gases ist hingegen zu groß, das Gas wird nicht ausreichend gemischt, das verunreinigte Gas wird nicht erwärmt, und daher nach unzureichender Oxidation ausgestoßen. Daher wird bei der Erfindung die Strömungsgeschwindigkeit des in den Raum 57 geblasenen verunreinigten Gases auf ca. 5 m/sek oder mehr festgelegt.
Durch Verbrennen des ein organisches Lösungsmittel enthaltenden verunreinigten Gases unter Verwendung des Katalysators 54 und ferner unter Verwendung des Brenners 59 steigt die Temperatur des verunreinigten Gases, wie in Fig. 18 gezeigt, durch die Verbrennungswärme des in dem verunreinigten Gas enthaltenen Lösungsmittels. Bei der regenerativen katalytischen Verbrennungsvorrichtung 50 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beträgt die Reaktionstemperatur im stationären Zustand im allgemeinen ca. 300ºC bis 350ºC, und die Hitzebeständigkeitstemperatur des Katalysators 54 und des Vorbehandlungsmaterials liegt bei ca. 550ºC.
Die Leistung der regenerativen katalytischen Verbrennungsvorrichtung wird durch die durch die Formel 1 definierte Effizienz φ des Wärmeaustauschs ausgedrückt.
φ = (tc2* - tc1)/(th1 - tc1) (1),
wobei t die Gastemperatur [ºC], die Zusätze c und h jeweils die kalte Seite und die heiße Seite, 1 und 2 den Einlaß und den Auslaß und tc2* die Durchschnittstemperatur des Gases auf der kalten Seite am Auslaß repräsentieren.
Fig. 19 ist ein Diagramm, da die Effizienz des Wärmeaustauschs der regenerativen katalytischen Verbrennungsvorrichtung 50 zeigt. Der Wert φ der Effizienz des Wärmeaustauschs wird unter der Annahme berechnet, daß die spezifische Wärme und der Wärmeübertragungskoeffizient des Gases unabhängig von der Zeit und der Position konstant sind und daß kein Verlust aufgrund eines Austritts oder Übertritts auftritt. Gemäß dem Diagramm ist NTU&sub0; eine als NTU bezeichnete dimensionslose Nummer bzw. eine Gesamtnummer einer Übertragungseinheit, die durch die Formel 2 definiert ist.
wobei h der Wärmeübertragungskoeffizient [kcal/m²·Hr·ºC] ist, A ein Heizbereich [m²] ist und Hr Stunden repräsentiert. Überdies ist Wc das Wasseräquivalent eines Gases, d. h. des verunreinigten Gases oder des gereinigten Gases, und Wr ist das Wasseräquivalent der Wärmetauschersäule 53, wobei diese jeweils durch die Formeln 3 und 4 gegeben sind.
Wc = G·cp[kcal/ºC·Hr] (3)
Wr = n·Mr·cr[kcal/ºC·Hr] (4)
wobei n die Drehzahl der Ventilscheibe 67 des Drehverteilventils 51, d. h. die Umschaltgeschwindigkeit [Hr&supmin;¹] ist, G und cp die Gewichtsströmungsmenge [kgf/Hr] und die spezifische Wärme bei einem konstanten Druck [kcal/kgf·ºC] eines Gases sind und Mr und cr das Gesamtgewicht [kgf] und die spezifische Wärme der Wärmetauschersäule 53 sind.
Tabelle 1 zeigt die Betriebszustände 1 bis 4 der regenerativen katalytischen Verbrennungsvorrichtung 50. TABELLE 1
Wenn die regenerative katalytische Verbrennungsvorrichtung 50 derart beschaffen ist, daß die Umschaltgeschwindigkeit des Drehverteilventils 51 60 Hr&supmin;¹, das Wasseräquivalenzverhältnis Wr/Wc 5 und die Effizienz φ des Wärmeaustauschs 90% betragen, beträgt die Auslaßtemperatur th2 des gereinigten Gases aus der Verbindungsöffnung 62, wie durch die Formel 5 gezeigt, 48ºC, wenn die Einlaßtemperatur tc1 des verunreinigten Gases an der Verbindungsöffnung 20ºC beträgt und die Temperatur in der Brennkammer 57 durch den Brenner 59 auf 300ºC gesteuert wird.
th2 = 20 + (300 - 20) · 0,1 = 48 (5)
Daher beträgt die Temperaturdifferenz ΔT (= th2 - tc1) an den Verbindungsanschlüssen 61, 62 28ºC, und wenn die Konzentration an dem organischen Lösungsmittel mit der dieser Temperaturdifferenz ΔT = 28ºC entsprechenden Wärmeerzeugung übereinstimmt, ist es nicht erforderlich, den Brenner zu betätigen, und das verunreinigte Gas verbrennt von selbst. Wenn das organische Lösungsmittel beispielsweise Phenylmethan ist, ist aus Fig. 18 ersichtlich, daß die einem Anstieg der Temperatur des verunreinigten Gases von 28ºC entsprechende Konzentration 230 ppm beträgt. Daher beträgt bei dem 230 ppm Phenylmethan enthaltenden verunreinigten Gas die Temperaturdifferenz ΔT 28ºC. Eine derartige Wirkung ist in Tabelle 1 als Betriebszustand 1 dargestellt.
Der Betriebszustand 2 wird nachstehend beschrieben. Wenn die Konzentration des als organisches Lösungsmittel verwendeten Phenylmethans in dem verunreinigten Gas hoch ist und die durch die Temperatur tc2, th1 bezeichnete Reaktionstemperatur 550ºC beträgt, beträgt die Temperatur des gereinigten Gases an der Verbindungsöffnung 62 73ºC, wie durch die Formel 6 angegeben, und die Temperaturdifferenz ΔT beträgt 53ºC.
th2 = 20 + (550 - 20) · 0,1 = 73 (6)
Die dieser Temperaturdifferenz ΔT entsprechende Phenylmethankonzentration beträgt 430 ppm, wie aus Fig. 18 ersichtlich. Wenn daher die Phenylmethankonzentration 430 ppm übersteigt, übersteigen der Katalysator 54 und des Vorbehandlungsmaterials 131 die Hitzebeständigkeitstemperatur, und daher kann der Betriebszustand 2 nicht fortgesetzt werden.
Auf die Erkenntnis, daß die Effizienz φ des Wärmeaustauschs durch Verändern des Wasseräquivalenzverhältnisses Wr/Wc verändert wird, hin gelang es dem Erfinder dementsprechend, einen anomalen Temperaturanstieg des Katalysators 54 und des Vorbehandlungsmaterials 141 bei einem Anstieg der Konzentration des organischen Lösungsmittels durch Verändern der Umschaltgeschwindigkeit n des Drehverteilventils 51 zum Verändern des Wasseräquivalenzverhältnisses Wr/Wc zur Verminderung der Wärmeaustauseffizienz φ erfolgreich zu verhindern. Daher wird in den Betriebszuständen 3, 4, in denen gemäß Tabelle 1 die Phenylmethankonzentration im Vergleich zu dem Betriebszustand 2 gesteigert wird, bei einer Steigerung der Phenylmethankonzentration die Umschaltgeschwindigkeit n des Drehverteilventils 51 verringert, und die Temperatur des Katalysators 54 wird auf ca. 550ºC unterdrückt.
Für einen automatischen Betrieb in den Betriebszuständen 1 bis 4 ist die Erfindung wie folgt aufgebaut. Erneut gemäß Fig. 1 sind in der Brennkammer 57 die Temperaturerfassungseinrichtungen 131, 132 zur Erfassung der Temperatur des gereinigten Gases vorgesehen. Der Ausgang der einen Temperaturerfassungseinrichtung 131 wird an die eine Steuerschaltung 134 der Steuereinrichtung 133 ausgegeben, und der Öffnungs- und Schließvorgang eines Strömungsmengensteuerventils 129 bzw. die Strömungsmenge werden durch den Ausgang der Steuerschaltung 134 gesteuert.
Der Ausgang der anderen Temperaturerfassungseinrichtung 132 wird an eine in der Steuereinrichtung 133 vorgesehene Steuerschaltung 135 ausgegeben, und die Steuerschaltung 135 steuert die Drehzahl des Motors 80 und dementsprechend die Drehzahl der Ventilscheibe 67, daher wird die Umschaltgeschwindigkeit des Drehverteilventils 51 auf eine der erfaßten Temperatur entsprechende Drehzahl eingestellt.
Bei der Erfindung kann anstelle des Drehverteilventils 51 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ein Drehverteilventil mit einem weiteren Aufbau verwendet werden, und das Drehverteilventil kann beispielsweise derart konstruiert sein, daß die durch die Trennplatten 55 getrennten mehreren Kanäle mittels eines Öffnungs- und Schließventils umgeschaltet werden, oder es kann einen anderen Aufbau aufweisen.
Zum Entfernen des organischen Lösungsmittels, d. h. der aus einer Farbfabrik oder verschiedenen anderen Fabriken ausgestoßenen übelriechenden Substanzen, aus dem das organische Lösungsmittel enthaltenden verunreinigten Gas wird das verunreinigte Gas, wie bereits allgemein bekannt, mittels des wärmespeichernden Materials vorgeheizt, indem es in der Axialrichtung und teilweise in der Umfangsrichtung durch das wärmespeichernde Material geleitet wird, und durch den Katalysator verbrannt, das weitere organische Lösungsmittel wird zusätzlich von einem Brenner verbrannt, und nach dem Durchströmen des Katalysators wird das gereinigte Gas zur Erwärmung des wärmespeichernden Materials in der Umfangsrichtung des wärmespeichernden Materials und in der Axialrichtung durch den verbleibenden Abschnitt des Katalysators geleitet und ausgestoßen.
Wenn die Temperatur nach der Verbrennung des organischen Lösungsmittels in dem verunreinigten Gas durch den Katalysator beispielsweise 550ºC oder mehr erreicht, wird der Katalysator verschlechtert. Um dies zu verhindern, wird bei einer bestimmten bekannten Technik das gereinigte Gas mit einer Temperatur teilweise in die Atmosphäre abgegeben, ohne erneut in das wärmespeichernde Material geleitet zu werden. Bei einer derartigen bekannten Technik wird das gereinigte Gas mit einer hohen Temperatur in die Atmosphäre abgegeben, und daher sind Maßnahmen zum Verhindern einer direkten Zündung und ein kostspieliges automatisches Ventil für hohe Temperaturen erforderlich.
Eine weitere bekannte Technik ist derart beschaffen, daß eine Kühlung durch eingespritztes Wasser erfolgt, wenn die Temperatur des von dem Katalysator verbrannten Gases aus dem verunreinigten Gas hoch wird, wobei diese bekannte Tech nik beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung JPA 1-127811(1989) offenbart ist. Bei dieser bekannten Technik setzen sich die in dem eingespritzten Wasser gelösten anorganischen Stoffe in Form von Zunder an dem Katalysator und dem wärmespeichernden Material ab, und ein durchgehender Betrieb über eine lange Periode ist schwierig.
Gemäß dieser Ausführungsform wird durch Realisieren der regenerativen katalytischen Verbrennungsvorrichtung, bei der das Gas durch aufeinanderfolgendes Umschalten der durch die Trennplatten gebildeten Kanäle in der Umfangsrichtung mittels des Drehverteilventils geleitet wird, der durchgehende Betrieb zur Reinigung des das organische Lösungsmittel aus übelriechenden Substanzen enthaltenden verunreinigten Gases durch Ausführen des Umschaltvorgangs des Drehverteilventils ohne Bewegen des wärmespeichernden Materials realisiert, und insbesondere wird bei der Erfindung die Umschaltgeschwindigkeit gesenkt, wenn die Temperatur des Raums des oberen Teils über den mehreren Kanälen hoch ist, wogegen bei einer niedrigen Raumtemperatur die Umschaltgeschwindigkeit erhöht wird, und daher kann die Wärmeeffizienz bei einem Wasseräquivalenzverhältnis Wr/Wc von beispielsweise weniger als 5 entsprechend der Umschaltgeschwindigkeit erheblich verändert werden, und ein durchgehender Betrieb ist über einen langen Zeitraum möglich, ohne daß ein Wärmeverlust verursacht wird.
Genauer wird gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Umschaltgeschwindigkeit des Drehverteilventils verringert, wenn die Temperatur des gemeinsamen Raums des oberen Teils der mehreren, durch die Trennplatten gebildeten Kanäle hoch ist, und daher wird das Verhältnis Wr/Wc des Wasseräquivalents Wr des wärmespeichernden Materials zu dem Wasseräquivalent Wc des verunreinigten Gases verringert, und die Effizienz des Wärmeaustauschs wird vermindert. Daher wird die Temperatur in dem gemeinsamen Raum verringert, und die Temperatur in dem Raum wird auf weniger als der Hitzebeständig keitstemperatur des Katalysators 53 und des Vorbehandlungsmaterials 141 gehalten, so daß ein durchgehender Betrieb realisiert werden kann.
Daher wird gemäß der Ausführungsform eine Reinigung des verunreinigten Gases ohne eine Verschlechterung des Katalysators durch die Wärme erreicht, wenn organisches Lösungsmittel in einer hohen Konzentration in dem verunreinigten Gas enthalten ist.
Ebenso ist es, wie aus Fig. 19 ersichtlich, gemäß der Ausführungsform durch Halten des Verhältnisses Wr/Wc der Wasseräquivalente auf weniger als ca. 5 möglich, die Wärmeaustauscheffizienz des wärmespeichernden Materials grob der Umschaltgeschwindigkeit des Drehverteilventils entsprechend zu halten, und daher kann das verunreinigte Gas in einem weiten Bereich von Veränderungen der Konzentration des in dem verunreinigten Gas enthaltenen organischen Lösungsmittels leicht gereinigt werden.
Ferner ist gemäß der Ausführungsform in dem gemeinsamen Raum eine Heizeinrichtung vorgesehen, bei weniger als einer vorgegebenen ersten Temperatur von beispielsweise 300ºC wird die Heizeinrichtung betätigt, um das verunreinigte Gas zur sicheren Oxidation und Verbrennung des organischen Lösungsmittels zu erwärmen, bei einer Überschreitung der ersten Temperatur wird die Heizeinrichtung angehalten und das in dem verunreinigten Gas enthaltene organische Lösungsmittel verbrennt selbsttätig und wird gereinigt, ferner wird bei weniger als einer vorgegebenen zweiten Temperatur von beispielsweise 450ºC, die unter der Hitzebeständigkeitstemperatur des Katalysators von beispielsweise 550ºC liegt, die Umschaltgeschwindigkeit des Drehverteilventils auf einem vorgegebenen konstanten Wert gehalten, und bei einem Überschreiten der zweiten Temperatur wird die Umschaltgeschwindigkeit bei einer Erhöhung der Temperatur in dem gemeinsamen Raum auf einen Wert von weniger als dem vorgegebenen konstanten Wert verrin gert, wodurch weniger als die Hitzebeständigkeitstemperatur gehalten wird.
Die Heizeinrichtung wird bei weniger als der vorgegebenen ersten Temperatur betrieben, und das organische Lösungsmittel wird zu seiner sicheren Oxidation und zu seinem sicheren Abbau erwärmt, über der ersten Temperatur wird die Heizeinrichtung jedoch angehalten, und ein verschwenderischer Verbrauch von Kraftstoff oder elektrischem Strom wird verhindert, die Erhöhung der Raumtemperatur wird unterdrückt, bei weniger als der zweiten Temperatur, die unter der Hitzebeständigkeitstemperatur des Katalysators liegt und über der ersten Temperatur liegt, wird die Umschaltgeschwindigkeit des Drehverteilventils auf einem konstanten Wert gehalten, und über der zweiten Temperatur wird bei einer Erhöhung der erfaßten Temperatur die Umschaltgeschwindigkeit auf einen Wert von weniger als dem vorgegebenen konstanten Wert verringert, wodurch verhindert wird, daß die Temperatur des Raums die Hitzebeständigkeitstemperatur des Katalysators erreicht, wodurch eine Verschlechterung des Katalysators 53 und des Vorbehandlungsmaterials 141 verhindert wird.
Überdies kann, wenn die Konzentration an in dem in dem verunreinigten Gas enthaltenen organischen Lösungsmittel stark schwankt oder wenn ein organisches Lösungsmittel in einer hohen Konzentration enthalten ist, gemäß der Ausführungsform ein derartiges verunreinigtes Gas sehr leicht sicher gereinigt werden.
Ebenso ist gemäß der Ausführungsform durch Erfassen der Temperatur eines derartigen gemeinsamen Raums durch eine Temperaturerfassungseinrichtung und durch Steuern der Umschaltgeschwindigkeit des Drehverteilventils durch die Steuereinrichtung ein durchgehender automatischer Betrieb möglich.
Die Temperatur für den Erhalt einer Oxidation und die Temperatur für einen vollständigen Abbau der in dem aus der Verbindungsöffnung 61 zugeführten verunreinigten Gas enthal tenen übelriechenden Substanzen verändern sich abhängig von der übelriechenden Substanz, und insbesondere wenn die übelriechende Substanz Ethansäureesther oder Teer ist, ist die Temperatur hoch. Daher muß zum Abbau derartiger übelriechender Substanzen durch Oxidation die Temperatur des Vorbehandlungsmaterials 141 und des Katalysators 54, die das verunreinigte Gas enthalten, 250ºC oder mehr, vorzugsweise 300ºC oder mehr betragen.
Der Katalysator 54 und das Vorbehandlungsmaterial 141, die durch den Wärmeaustausch mit dem Gas aus dem Raum 57 erwärmt werden, weisen eine Wärmeaustauschwirkung auf, und wenn der Katalysator 54 und das Vorbehandlungsmaterial 141 eine größere Wärmeaustauschwirkung als die Wärmetauschersäule 53 aufweisen, ist der Temperaturabfall in dem Katalysator 54 und dem Vorbehandlungsmaterial 141 größer, d. h. die Temperaturdifferenz (= th1 - th3) zwischen der Temperatur th1 im oberen Teil des Katalysators 54 und der Temperatur th3 im unteren Teil des Vorbehandlungsmaterials 141 wird größer. Daher wird die Temperatur des Katalysators 54 und des Vorbehandlungsmaterials 141 zu sehr verringert, ihre Wirkung wird verringert, die Effizienz des Abbaus der übelriechenden Substanzen fällt ab, und daher wird die Entfernungswirkung des Vorbehandlungsmaterials 141 zur Entfernung der den Katalysator schädigenden Substanzen unzureichend.
Es können Faktoren auftreten, die den Wärmetransfer in der erfindungsgemäßen regenerativen Verbrennungseinrichtung beeinträchtigen, die Hauptfaktoren sind jedoch das Wasseräquivalenzverhältnis Wr/Wc und der Heizbereich der Wärmetauschersäule 54. Um den Katalysator 54 und das Vorbehandlungsmaterial 141, wie vorstehend erwähnt, auf 250ºC oder mehr oder vorzugsweise auf 300ºC oder mehr zu halten, müssen die Wärmeübertragungselemente des Katalysators 54 und des Vorbehandlungsmaterials 141 so weit wie möglich reduziert werden, und das Wärmeübertragungselement der Wärmetauschersäule 53 muß so weit wie möglich erhöht werden.
Auf der Grundlage der verschlechterten Leistung des Katalysators 54 und der Leistung bezüglich der Entfernung der den Katalysator 54 verschlechternden Substanzen durch das Vorbehandlungsmaterial 141 wird durch die Raumgeschwindigkeit (den SV-Wert) des Katalysators 54 und des Vorbehandlungsmaterial 141 über einen spezifischen Wert der Strömungsmenge des verunreinigten Gases ein Füllvolumen (in Litern) bestimmt. Der SV-Wert hängt von der Form des den Katalysator 54 tragenden Grundmaterials ab, wie in Tabelle 2 dargestellt.
SV - Wert = Luftstrom pro Stunde [m³/hr]/Volumen des Katalysators 54 [m³] (3) TABELLE 2
In Tabelle 2 und der nachstehend aufgeführten Tabelle 3 bezeichnet Aff. eine Ausführungsform und Vgb. ein Vergleichsbeispiel.
Die Form der Pellets gemäß Tabelle 2 ist körnig, wie in Fig. 20(1) gezeigt. Die Form der Waben ist, wie in Fig. 20(2) gezeigt, hinsichtlich des Querschnitts der mehreren Kanäle, durch die das Gas strömt, annähernd sechseckig. Die Form des Metallschaums ist durch die Kombination mehrerer Metalldrahtelemente eine poröse Form, wie in Fig. 20(3) gezeigt, und das Metall kann entweder Eisen oder ein anderes Metall sein.
Ein Katalysator mit einem großen SV-Wert erfordert ein geringeres Füllvolumen, und daher ist die Wärmeübertragungswirkung kleiner, und dies ist vorteilhaft, da der Temperaturabfall kleiner ist, wenn das gereinigte Gas aus dem Raum 57 den Katalysator 54 und das Vorbehandlungsmaterial 141 passiert. Der Katalysator 54 weist einen Aufbau auf, bei dem die Oberfläche des aus Pellets, Waben oder Metallschaum aufgebauten Basismaterials mit Platin oder Palladium beschichtet ist. Der pelletförmige und der wabenförmige Aufbau des Katalysators 54 bestehen beispielsweise aus Keramik, und die Wabenform kann mittels Fertigung durch ein Strangpreßverfahren erhalten werden.
Das Basismaterial des Vorbehandlungsmaterials 141 mit der geriffelten Form weist beispielsweise den Aufbau einer zickzackförmig gebogenen dünnen Platte aus Keramik oder einer flachen Platte, beispielsweise aus Keramik, auf, die in der Richtung der Dicke angeordnet und befestigt ist. Die Wabenform des Basismaterials des Vorbehandlungsmaterials 141 kann, ebenso wie die Wabenform des Katalysators, durch Strangpressen beispielsweise von Keramik hergestellt werden, und sie kann durch Formpressen eines Cordieriten hergestellt werden. Die spezifische Wärme, das spezifische Gewicht und die Wärmekapazität jeder Form von Vorbehandlungsmaterial 141 sind in Tabelle 2 dargestellt. Gemäß Tabelle 2 beträgt die Umschaltzeit der regenerativen Verbrennungseinrichtung 50 30 sek, d. h. jeder der Kanäle 84, 133 bis 120 gelangt 30 Sekunden lang mit dem verunreinigten Gas und dann 30 Sekunden lang mit dem gereinigten aus dem Raum 57 in Kontakt und wird dann umgeschaltet. Der Erfinder führte mit einer Wärmetauschersäule 53, für die 21 kg Intalox Saddles (Handelsname) verwendet wurde, ein Experiment bei einem Wasseräquivalenzverhältnis Wr/Wc von 12 um die Wärmetauschersäule 53 aus. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. TABELLE 3
In Tabelle 3 bezeichnet t57 die Temperatur im Raum 57, wobei bei dieser Ausführungsform eine elektrische Heizeinrichtung als Heizeinrichtung verwendet wird und die Temperatur t57 auf 350ºC gehalten wird. Gemäß dem Experiment wurde bei der Zufuhr des verunreinigten Gases bei der Ausführungsform 1, der Ausführungsform 2 und der Ausführungsform 3 die Temperatur tc3 im unteren Teil des Vorbehandlungsmaterials 141 auf mindestens 250ºC oder mehr gehalten, und es wurde eine hinreichende Wirkung des Vorbehandlungsmaterials 141 und des Katalysators 54 erzielt, wogegen die Temperatur tc3 bei den Vergleichsbeispielen 1, 2 und 3 weniger als 250ºC betrug. Dies bedeutet, daß der Katalysator 54 bei der Ausführungsform 1 ein wabenförmiges Basismaterial aufweist und die Wärmekapazität des Vorbehandlungsmaterials 141 etwas weniger als 0,1 kcal/ºC-Liter beträgt, wie aus Tabelle 2 ersichtlich, wobei das Vorbehandlungsmaterial 141 ein geriffeltes Basismaterial aufweist. Wenn der Katalysator 54 aus einem Metallschaum ausgebildet ist, kann die Temperatur tc3 unabhängig davon, ob das Vorbehandlungsmaterial 141 geriffelt ist oder eine Wabenform aufweist, auf 250ºC oder mehr gehalten werden.
Fig. 21 ist eine vereinfachte Ansicht eines regenerativen Wärmetauschers 128 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Unter einem Gehäuse 129, in dem eine Wärmetauschersäule untergebracht ist, ist ein Drehverteilventil 51 vorgesehen, und über dem Gehäuse 129 ist gegenüber dem Drehverteilventil 50 ein umgedreht angeordnetes Drehverteilventil 51 g derart angeordnet, daß sich in bezug auf eine horizontale Symmetrieebene 131 ein nach oben und unten symmetrischer Aufbau ergibt. Die Teile des Drehverteilventils 51 g, die denen des Drehverteilventils 51 entsprechen, sind durch die gleichen Bezugszeichen mit dem Suffix g bezeichnet. Das Gas mit einer hohen Temperatur wird aus einem Kanal 61 zugeführt und in das Gehäuse 129 geleitet, um zur Ansammlung von Wärme eine Wärmetauschersäule (ein wärmespeicherndes Material) 130 zu erwärmen, und aus einer Verbindungsöffnung 61 ausgestoßen. Die Ventilscheibe 67, 67 g arbeiten synchron zusammen und werden von Motoren 80, 80 g integriert gedreht und angetrieben. Aus einer Verbindungsöffnung 62 g wird das zu erwärmende Gas zugeführt, durch die Wärmetauschersäule 130, in der Wärme angesammelt wurde, erwärmt, und aus einer Verbindungsöffnung 62 ausgestoßen. Dadurch strömen das Gas mit hoher Temperatur und das Gas mit niedriger Temperatur gegenläufig und tauschen ihre Wärme über die Wärmetauschersäule 130 aus. Das Gehäuse 129 ist ebenso wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in der Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen durch Trennplatten unterteilt, und der übrige Aufbau stimmt mit dem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen überein. Die Wellenbohrungen 106, 106 g, die zusätzlichen Trennwände 110, 110 g und die Drehrohrverbindungen 107, 107 g können weggelassen werden.
Die Erfindung ist nicht nur für eine regenerative katalytische Verbrennungsvorrichtung und einen regenerativen Wärmetauscher anwendbar, sondern weist auch ansonsten einen breiten Anwendungsbereich auf.
Bei den in den Fig. 1 bis 20 dargestellten Ausführungsformen können der Katalysator 54 und das Vorbehandlungsmaterial 141 weggelassen werden. Bei weiteren Ausführungsformen kann nur das Vorbehandlungsmaterial 141 weggelassen werden.
Die Strömungsrichtungen des verunreinigten Gases und des sauberen Gases können den bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen gezeigten entgegengesetzt sein.

TECHNISCHE ANWENDBARKEIT

Daher kann erfindungsgemäß das durch die beiden im Ventilgehäuse ausgebildeten Kammern strömende Fluid kontinuierlich umgeschaltet werden und in den durch die Kanalerzeugungseinrichtungen einschließlich der Trennplatten auf der Seite des stationären Ventilelements gebildeten Kanal jeder stationären Ventilöffnung strömen.
Insbesondere ist erfindungsgemäß die dritte bewegliche Ventilöffnung längs der Umfangsrichtung auf einer Seite zwischen den ersten und zweiten beweglichen Ventilöffnungen ausgebildet, und daher kann eine unerwünschte Vermischung des Gases mit Ausblasgas oder dergleichen zwischen den ersten und zweiten beweglichen Ventilöffnungen verhindert werden.
Ferner ist in der Ventilscheibe erfindungsgemäß auf der anderen Seite längs der Umfangsrichtung zwischen den ersten und zweiten beweglichen Ventilöffnungen das Umschaltteil 138 vorgesehen, daß sich derart in der Umfangsrichtung erstreckt, daß es zumindest eine stationäre Ventilöffnung schließt, und daher wird ein Fluid, wie ein Gas, in dem Kanal jeder jeweils mit der ersten und der zweiten Ventilöffnung verbundenen stationären Ventilöffnung gleichmäßig umgeschaltet, so daß das Fluid in sämtliche Kanäle geleitet werden kann, und die Arbeitseffizienz ist ausgezeichnet.
Eine weitere ausgezeichnete Wirkung der Erfindung ist, daß die Dichtung zwischen dem beweglichen Ventilelement und dem stationären Ventilelement leicht hergestellt werden kann.
Durch Realisieren der regenerativen Verbrennungsvorrichtung unter Verwendung eines derartigen Drehverteilventils kann ein Fluid, wie ein übelriechende Substanzen enthaltendes Gas, durch Drehen und Antreiben der Ventilscheibe des Drehverteilventils ohne ein Bewegen des wärmespeichernden Materials durchgehend behandelt werden. Daher können sämtliche Vorteile der rotierenden regenerativen Verbrennungseinrichtung erzielt werden, d. h. der Verbrennungsbereich wird im wesentlichen minimiert, die Größe des Aufbaus kann verringert werden, und das wärmespeichernde Material wird wesentlich reduziert, was ebenso zur Verringerung der Größe des Aufbaus beiträgt.
Ebenso ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Drehverteilventils einfach, es entweicht kein Gas mit einer hohen Temperatur, und die nachteilige Wirkung einer thermischen Verwindung kann ausgeschlossen werden.
Bei der Erfindung ist es nicht erforderlich, eine schwere Wärmetauschersäule zu drehen und anzutreiben, nur eine leichte Ventilscheibe muß gedreht und angetrieben werden, der Aufbau wird vereinfacht und verkleinert, und daher können mit der Anlage Kosten eingespart werden. Die gleichen Wirkungen werden erzielt, wenn das Drehverteilventil für einen regenerativen Wärmetauscher angewendet wird.
Erfindungsgemäß wird überdies verhindert, daß die Temperatur des Katalysators und des Vorbehandlungsmaterials zum Entfernen von den Katalysator schädigenden Substanzen zu niedrig wird, so daß eine ausreichende Wirkung des Katalysators und des Vorbehandlungsmaterials erzielt werden können.
Ferner sind erfindungsgemäß gegenüber dem Raum, in dem die Heizeinrichtung vorgesehen ist, aus mehreren Poren in ei ner porösen Platte bestehende Verbindungslöcher ausgebildet, daher wird das Gas in dem Raum ausreichend gemischt, es wird eine gleichmäßige Temperaturverteilung erzielt, das dadurch erhaltene gereinigte Gas mit einer gleichmäßigen Temperatur wird in den Katalysator, das Vorbehandlungsmaterial und die Wärmetauschersäule geleitet und Wärme wird angesammelt.
Da bei der Erfindung das Ausblasgas nur durch einen der durch die Trennplatten 55 im Gehäuse 52 getrennten Kanäle 84, 113 bis 120 strömen kann, können die verbleibenden Kanäle 84, 113 bis 120 effektiv für das verunreinigte Gas oder das gereinigte Gas verwendet werden, das effektive Volumen des wärmespeichernden Materials, des Katalysators und des Vorbehandlungsmaterials können gesteigert werden, und daher ist die Effizienz hoch. Da das Ausblasgas in einen der Kanäle 84, 113 bis 120 zugeführt wird, kann überdies der Aufbau des Drehverteilventils 51 vereinfacht werden. Da das Ausblasgas nur in einen der Kanäle 84, 113 bis 120 zugeführt wird, kann darüber hinaus die erforderliche Strömungsmenge an Ausblasgas verringert werden. Zudem ist das Ausblasgas beispielsweise saubere Luft mit einer normalen Temperatur, und dadurch, daß ein Strömen des Ausblasgases nur in einem der Kanäle 84, 113 bis 120 zugelassen wird, ist es möglich, ein unerwünschtes Abkühlen der Wärmetauschersäule 53 und damit einen Abfall der Temperatur zu begrenzen.

Claims

1. Drehverteilventil mit:

- einem Ventilgehäuse (64), das eine erste und zweite Kammer (65, 66) in Axialrichtung übereinanderliegend enthält, wobei jede Kammer (65, 66) eine Anschlußöffnung (61, 62) aufweist,

- einem in dem Ventilgehäuse (64) um die Achse (63) drehbar angeordneten Drehventilelement (67), wobei erste (86, 87) und zweite (88, 89) bewegliche Ventilöffnungen (86, 87; 88, 89) in Umfangsrichtung um die Achse (63) beabstandet an Stellen angeordnet sind, die der zweiten Kammer (66) an dem einen Ende des Ventilgehäuses (64) in der Axialrichtung gegenüberliegen und wobei eine dritte bewegliche Ventilöffnung (90) entweder zwischen der ersten (86) und der zweiten (89) beweglichen Ventilöffnung oder zwischen der ersten (87) und der zweiten (88) beweglichen Ventilöffnung in der Umfangsrichtung angeordnet ist, wobei ein Führungsraum (91) zur Verbindung der ersten Kammer (65) mit den ersten beweglichen Ventilöffnungen (86, 87) durch Trennwände (70) in der zweiten Kammer (66) gebildet ist, der von der mit den zweiten beweglichen Ventilöffnungen (88, 89) verbundenen oberen Kammer (66) getrennt ist, ein mit den dritten beweglichen Ventilöffnungen (90) verbundener Verbindungskanal (111) durch eine Zusatztrennwand (110) gebildet wird und das Drehventilelement (67) ein sich in der Umfangsrichtung zwischen den anderen ersten (86, 87) und zweiten (88, 89) beweglichen Ventilöffnungen erweiterndes Umschaltteil (138) aufweist, so daß zumindest eine der stationären Ventilöffnungen (82) gesondert umgeschaltet werden kann,

dadurch gekennzeichnet

- daß das Drehventilelement (67) eine erste Ventilscheibe (69), eine zweite Ventilscheibe (92) und die Trennwände (70) zur Verbindung der ersten Ventilscheibe (69) mit der zweiten Ventilscheibe (92) enthält,

- daß die erste Ventilscheibe (69) die ersten (86, 87) und die zweiten (88, 89) Ventilöffnungen enthält und die dritte Ventilöffnung (90) in der ersten Ventilscheibe (69) entweder zwischen der ersten (86) und der zweiten (89) Ventilöffnung oder zwischen der ersten (87) und der zweiten (88) Ventilöffnung ausgebildet ist,

- daß ein stationäres Ventilelement (71) an dem einen Ende des Gehäuses (64) neben der ersten Ventilscheibe (69) angeordnet ist und mehrere stationäre Ventilöffnungen (82) in der Umfangsrichtung um die Achse (63) aufweist, und

- daß der Führungsraum (91) zur Verbindung der ersten Kammer (65) mit den ersten Ventilöffnungen (86, 87) in der ersten Ventilscheibe (69) durch einen Teil der Trennwände (70a, 70c) und durch die mit Verbindungsbohrungen (93) versehene zweite Ventilscheibe (92) gebildet wird,

- wobei erste Gase durch die Verbindungsöffnung (61) in die Kammer (65), durch die Kanäle (86, 87) in dem Drehventilelement (67) und durch die entsprechenden Kanäle in dem stationären Ventilelement (71) und die zweiten Gase durch die verbleibenden Kanäle in dem stationären Ventilelement zu den entsprechenden Kanälen (88, 89) in dem Drehventilelement (67) geleitet werden.

2. Drehverteilventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehventilelement (67) eine um die Mittelachse (63) drehbare Drehwelle (68) aufweist, die eine mit dem Verbindungskanal (111) und einer Drehrohrverbindung (107) verbundene Wellenbohrung (106) aufweist.

3. Drehverteilventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ventilscheibe vertikal zur Mittelachse (63) ist und ein Umschaltteil (138) und Dichtungselemente (97, 98, 101, 102) umfaßt, die auf der gegenüberliegenden Fläche des stationären Ventilelements (71) gleiten und sich in der Radialrichtung zwischen den ersten, zweiten und dritten beweglichen Ventilöffnungen (86, 87; 88, 89; 90) erstrecken.

4. Drehverteilventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Winkel in der Umfangsrichtung der beiden Dichtungselemente (97, 98) an beiden Seiten in der Umfangsrichtung der dritten beweglichen Ventilöffnung (90) θ1 beträgt, daß jede stationäre Ventilöffnung (82) durch einen zweiten Winkel θ2 in der Umfangsrichtung gebildet wird, daß der Abstand der wechselseitig angrenzenden stationären Ventilöffnungen durch einen dritten Winkel θ3 in der Umfangsrichtung gebildet wird, und daß diese Winkel die Beziehungen

θ2 + θ3 ≥ θ1 ≥ θ2 und

θ3 ≥ θ2

aufweisen.

5. Drehverteilventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung θ3 > θ2 erfüllt ist.

6. Drehverteilventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zusatzdichtelemente (99, 100) an beiden Seiten in Umfangsrichtung des Dichtungselements (97, 98) vorgesehen sind und daß der Winkel θ6 dieser Zusatzdichtelemente (99, 100) derart gewählt ist, daß er die Beziehung

θ2 + 2 θ3 ≥ θ6 ≥ θ2

erfüllt.

7. Drehverteilventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den anderen ersten und zweiten beweglichen Ventilöffnungen (86, 87; 88, 89) entlang der Umfangsrichtung außerhalb der Dichtelemente (97, 98, 101, 102) vorgesehenen Dichtelemente (101, 102) in dem Umschaltteil (138) unter einem Winkel θ4 angeordnet sind, wobei dieser Winkel die Beziehung

θ4 = θ2

erfüllt.

8. Regenerative Verbrennungsvorrichtung mit:

(a) einem Gehäuse (52),

(b) einer in dem Gehäuse (52) angeordneten Wärmetauschersäule (53),

(c) einem über der Wärmetauschersäule in dem Gehäuse (52) angeordneten Katalysator (54) zur Verbrennung des verschmutzten Gases,

(d) Trennplatten (55), die in dem Gehäuse (52) zur Bildung mehrerer Kanäle (84, 113-120) durch Trennung der Wärmetauschersäule (53) und des Katalysators (54) mit Abständen in der Umfangsrichtung vertikal verlaufen und mit einem gemeinsamen Raum in dem oberen Teil des Gehäuses verbunden sind, und

(e) einem unterhalb des Gehäuses (52) angeordneten Drehverteilerventil (51) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei

(f) der untere Teil des Drehverteilventils (51) an dem stationären Ventilelement (71) befestigt ist,

(g) das verschmutzte Gas in jede der Kammern (65) geleitet und gereinigtes Gas von der verbleibenden Kammer (66) eingeleitet wird,

(h) ein sauberes Ausblasgas in den Verbindungskanal (111) in der selben Strömungsrichtung wie das verschmutzte Gas eingeleitet wird, und

(i) das Drehventilelement (67) durch einen Drehantrieb in die Richtung des Ausblasgases gedreht wird, das in den mehreren Kanälen (84, 113-120), durch die das verschmutzte Gas strömt, umgeschaltet und durchgeleitet wird.

9. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Heizeinrichtung (59) in dem oberen Raum des Gehäuses vorgesehen ist,

eine Raumtrennwand (56) zur Bildung des Raums (57) in dem oberen Teil des Gehäuses befestigt ist,

Verbindungslöcher (58) für die einzelne Verbindung mit dem durch die Trennplatten (55) getrennten mehreren Kanälen (84, 113-120) in der Raumtrennwand (56) gebildet sind, und

die Verbindungslöcher (58) mit einem Abstand über dem oberen Teil des Katalysators (54) angeordnet und durch eine poröse Platte mit mehreren diskreten Poren gebildet sind.

10. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorbehandlungsmaterial (141) zwischen der Wärmetauschersäule (53) und dem Katalysator (53) zur Beseitigung der den Katalysator (54) schädigenden Substanzen in dem verschmutzten Gas angeordnet ist, und

der Katalysator (54) im wesentlichen aus einer Wabenbasis besteht und das Vorbehandlungsmaterial (141) eine spezifische Wärmekapazität von etwa 0,1 kcal/ºC oder weniger aufweist.

11. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorbehandlungsmaterial (141) aus einer gewellten Basis besteht.

12. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorbehandlungsmaterial (141) zwischen der Wärmetauschersäule (53) und dem Katalysator (54) zur Beseitigung der den Katalysator (54) schädigenden Substanzen in dem verschmutzten Gas angeordnet ist, und daß der im wesentlichen aus einem geschäumten Metallwerkstoff bestehende Katalysator und das Vorbehandlungsmaterial (141) kombiniert sind.

13. Verbrennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Steuerung der Heizeinrichtung (59) vorgesehen ist, so daß das Vorbehandlungsmaterial (141) eine Temperatur von 250ºC oder mehr aufweisen kann.

14. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalbildungseinrichtung (71, 52, 55) das an dem Ventilgehäuse (64) gegenüber der Drehventilscheibe (69) befestigte stationäre Ventilelement (71) mit den über den ersten, zweiten und dritten be weglichen Ventilöffnungen (86, 87; 88, 89; 90) liegenden stationären Ventilöffnungen (82) und

eine Einrichtung (52, 55) zur Bildung der mehreren Kanäle (84, 113-120) durch individuelle Verbindung mit den stationären Ventilöffnungen (82) des stationären Ventilelements (71) enthält.

15. Verfahren zum Betrieb einer regenerativen Verbrennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß

das verschmutzte Gas in eine der Kammern (65) geleitet und das gereinigte Gas von der verbleibenden Kammer (66) eingeleitet wird,

ein sauberes Ausblasgas in den Verbindungskanal (111) in der gleichen Strömungsrichtung wie das verschmutzte Gas eingeleitet wird,

die Ventilscheibe (67) durch einen Drehantrieb in einer Richtung des Ausblasgases gedreht wird, das in den Kanälen (84, 113-120), durch die das verschmutzte Gas strömt, umgeschaltet und durchgeleitet wird, und

das verschmutzte Gas durch die Verbindungslöcher (58) mit etwa 5 bis 20 m/s strömt.

16. Regenerativer Wärmetauscher mit:

(a) einem Gehäuse (52),

(b) einer in dem Gehäuse (52) angeordneten Wärmetauschersäule (53),

(c) in dem Gehäuse (52) vertikal verlaufenden Trennplatten (55) zur Bildung von Kanälen durch Trennung der Wärmetauschersäule (53) mit Abständen in der Umfangsrichtung, und

(d) ersten und zweiten Drehverteilventilen (51, 51 g) oberhalb und unterhalb des Gehäuses (52), die jeweils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet sind, wobei

(e) beide Enden in der Axialrichtung der Trennplatten (55, 55g) an den stationären Ventilelementen (71, 71 g) befestigt sind,

(f) Drehwellen (68, 68g) der Drehverteilventile (51, 51g) gemeinsam angetrieben sind,

(g) ein Hochdruckgas in jede Kammer (65) des ersten Drehverteilventils (51) eingeleitet und in jede Kammer (65g) des zweiten Drehverteilventils über die Wärmetauschersäule (130) geleitet wird, und

(h) ein Tieftemperaturgas in die verbleibende Kammer (66g) entweder des ersten oder zweiten Drehverteilventils (51g) und in die verbleibende Kammer (66) des anderen ersten und zweiten Drehverteilventils (51) geleitet wird.