DE69225138T2

DE69225138T2 - Regenerativer Veraschungsofen

Info

Publication number: DE69225138T2
Application number: DE69225138T
Authority: DE
Inventors: Richard Greco
Original assignee: United States Filter Corp
Current assignee: Water Applications and Systems Corp
Priority date: 1991-07-10
Filing date: 1992-02-13
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2012-02-14
Also published as: DE69225138D1; CA2112227A1; WO1993001445A1; EP0593636A1; EP0593636B1; ATE165148T1; CA2112227C; US5279235A; EP0593636A4; US5129332A

Description

Die Anmeldung betrifft einen regenerativen Veraschungsofen.
In der Technik sind Veraschungsöfen bekannt, die eine Mehrzahl von Regenerations-Wärmeaustauschkammern enthalten, die in eine Verbrennungskammer fuhren. Die Wärmeaustauschkammern durchlaufen zyklisch jeweils Einlaß-, Spül- und Auslaßbetriebsarten. In einer Einlaßbetriebsart wird zu reinigende kühle Luft, die Verunreinigungen wie Farbverdünner enthält, über eine der Wärmeaustauschkammern in eine Verbrennungskammer geleitet. Diese zu reinigende Luft wird im Rahmen dieser Anmeldung als "verschmutzte" Luft bezeichnet. Während Luft über eine Wärmeaustauschkammer in die Verbrennungskammer eintritt, nimmt eine zweite Wärmeaustauschkammer in einer Auslaßbetriebsart heiße saubere Luft auf, die zuvor in der Verbrennungskammer verbrannt wurde. Kühle und heiße Luft strömt zyklisch durch die Wärmeaustauschkammern, die von ihr abwechselnd erhitzt und gekühlt werden. Auf diese Weise wird die in die Verbrennungskammer geleitete kühle Luft vorgewärmt, wodurch der thermische Wirkungsgrad erhöht wird.
Dieser Typ von Veraschungsofen arbeitet kontinuierlich, wobei wenigstens eine Kammer in einer Einlaßbetriebsart vorgewärmte Luft in die Verbrennungskammer sendet und wenigstens eine Kammer in einer Auslaßbetriebsart heiße Luft von der Verbrennungskammer empfängt. Auf diese Weise werden relativ hohe Luftvolumen gereinigt.
Ein regenerativer thermischer Veraschungsofen ist in der US 5026277 beschrieben; in diesem Veraschungsofen wird nach der Einlaßbetriebsart und vor Beginn der Auslaßbetriebsart in einer Spülbetriebsart gefahren. Mit der Spülbetriebsart wird sichergestellt, daß verschmutzte Luft, die in der Wärmeaustauschkammer von der vorherigen Einlaßbetriebsart zurückgeblieben ist, beseitigt wird, bevor die Auslaßbetriebsart beginnt. Würde verschmutzte Luft in der Wärmeaustauschkammer zurückbleiben, so könnte diese Luft mit der Abluft zu einem nachgeordneten Zielort, wie zum Beispiel die Atmosphäre, gelangen, wodurch der Wirkungsgrad der Verbrennung reduziert würde.
Die bekannten Veraschungsöfen verfügen gewöhnlich über wenigstens drei Wärmeaustauschkammern. Für jede der drei Betriebsarten gibt es Ventile, die in die und aus den einzelnen Wärmeaustauschkammern führen. Somit sind also wenigstens neun Ventile vorhanden, wodurch die Ventilbetätigung relativ kompliziert wird.
Im Stand der Technik werden die Ventile gewöhnlich elektronisch oder hydraulisch gesteuert betätigt. Solche Systeme sind möglicherweise nicht so leistungsstark, wie dies erwünscht ist. Es ist ziemlich schwierig, den Öffnungs- und Schließvorgang der mit jeder der verschiedenen Wärmeaustauschkammern assoziierten Ventile zeitlich genau abzustimmen und konstante Primärdruckbedingungen aufrecht zuhalten. Zur Gewährleistung eines optimalen Wirkungsgrades der Verbrennung ist es wichtig, daß keine verschmutzte Luft den Auslaß erreicht. Aus diesem Grund ist bei Anwendung eines Spülzyklus die zeitliche Abstimmung jeder Betriebsart während jedes Zyklus und für jede Kammer wesentlich. Darüber hinaus neigen hydraulisch geöffnete und geschlossene Ventile dazu, die Strömung des Fluids durch die Ventile zunächst ganz abrupt zu beschränken, sobald sie zu schließen beginnen, danach ebbt die Strömung langsam auf Null ab. Die Ventile haben daher Beschränkungen, wodurch es über einen relativ langen Abschnitt des Zyklus zu niedrigen Strömungsanteilen kommt. Sie reagieren recht langsam und führen somit nicht zu einem fließenden Betrieb, sondern verursächen Strömungsspitzen. Alle diese Probleme sind unerwünscht.
Des weiteren gibt es in bekannten Systemen nach dem Ende eines Einlaßzyklus gewöhnlich eine Pause oder Verzögerung, bevor die Spül- oder Auslaßzyklen beginnen. Dies führt zu übermäßig langen Zykluszeiten und reduzierten Volumenströmungen in bestimmten Zeitabschnitten.
In diesem Typ von regenerativem Veraschungsofen werden verschiedene Arten von Nocken und anderen mechanischen Betätigungssystemen zum Öffnen und Schließen der Einlaßund Auslaßventile verwendet. In der US 4470806 werden darüber hinaus mechanisch betriebene Mittel zum Betätigen von Ein- und Auslaßventilen verwendet, die mit exzentrisch montierten Sekundärwellen arbeiten, die von einer Rauptantriebswelle angetrieben werden. Mechanisch betätigte Mittel werden nicht zum Öffnen und Schließen von Ventilen in Verbindung mit den Einlaß-, Auslaß- und Spülleitungen verwendet. Wie bereits oben erwähnt, ist die zeitliche Abstimmung der Spülbetriebsart wesentlich.
Des weiteren sind in bekannten Systemen die Betriebsarten zwischen Einlaß-, Auslaß- und Spülzyklen gewöhnlich getrennt. Vor dem Beginn der Spülbetriebsart wird in diesen Systemen gewartet, bis das Einlaßventil vollständig geschlossen ist. Es wird auch auf das Ende der Spülbetriebsart gewartet, bevor die Auslaßbetriebsart beginnt. Unter Verwendung der bekannten hydraulisch betätigten Ventile kann dies relativ viel Zeit in Anspruch nehmen, wodurch die Zykluszeit verlängert und das Strömungsvolumen in einem bestimmten Zeitabschnitt reduziert wird.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein regenerativer Veraschungsofen bereitgestellt, umfassend:

eine Verbrennungskammer;

eine Mehrzahl von in die genannte Verbrennungskammer führenden Wärmeaustauschkammern, wobei jede der genannten Wärmeaustauschkammern eine Einlaßleitung, die zu einer Quelle von zu reinigender Luft führt, eine Auslaßleitung, die zu einem nachgeordneten Zielort für Reinluft führt, und eine Spülleitung aufweist, wobei die genannte Einlaßleitung in einer Einlaßbetriebsart bei jedem Betriebszyklus zu reinigende Luft durch die genannten Wärmeaustauschkammern in die genannte Verbrennungskammer leitet, wobei die genannte Auslaßleitung in einer Auslaßbetriebsart Luft von den genannten Wärmeaustauschkammern erhält, nachdem die Luft durch Verbrennen in der genannten Verbrennungskammer gereinigt wurde, und wobei die genannte Spülleitung in einer Spülbetriebsart Luft in der genannten Wärmeaustauschkammer ersetzt;
ein Einlaßventil, ein Spülventil und ein Auslaßventil, die in jeder der genannten Einlaßleitungen, den genannten Spülleitungen und den genannten Auslaßleitungen angeordnet sind; und ein Mittel zum mechanischen Betätigen der genannten Ventile, wobei alle genannten Ventile von einer einzigen Welle gesteuert werden, so daß das genannte Einlaßventil für jede Kammer über 180º jedes Zyklus und das genannte Auslaßventil über 180º jedes Zyklus offen ist, wobei die genannte Spülbetriebsart gegen Ende der Periode erfolgt, während der das genannte Einlaßventil offen ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines regenerativen Veraschungsofens bereitgestellt, wobei der regenerative Veraschungsofen folgendes umfaßt: eine Verbrennungskammer, eine Mehrzahl von in die genannte Verbrennungskammer führenden Wärmeaustauschkammern, wobei jede Wärmeaustauschkammer eine jeweilige Einlaßleitung mit einem Einlaßventil, eine Auslaßleitung mit einem Auslaßventil und eine Spülleitung mit einem Spülventil sowie ein Mittel zum mechanischen Betätigen der genannten Ventile aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
(1) Leiten von zu reinigender Luft durch die Wärmeaustauschkammer in die Verbrennungskammer durch Öffnen des Einlaßventils;
(2) Verbrennen der Luft in der Verbrennungskammer;
(3) Schließen des Einlaßventils;
(4) Leiten von gereinigter verbrannter Luft durch die Wärmeaustauschkammer durch Öffnen des Auslaßventils; und
(5) Öffnen des Spülventils zum Ersetzen von Luft in der Wärmeaustauschkammer vor Beginn von Schritt, wobei das Spülventil vor Schritt, aber nach Schritt geöffnet wird;
wobei das genannte Einlaßventil 38 für jede Kammer über 180º jedes Zyklus und das genannte Auslaßventil über 180º jedes Zyklus offen ist, wobei der genannte Spülvorgang gegen Ende der Periode erfolgt, während der das genannte Einlaßventil offen ist.
Durch eine derartige Verwendung von mechanisch betätigten Ventilen ist die zeitliche Abstimmung zwischen dem Öffnen der einzelnen Ventile genauer. Da man sich zur Gewährleistung, daß jedes Ventil in einer zeitlich genau abgestimmten Reihenfolge öffnet und schließt, auf mechanische Betätigung verlassen kann, können größere Luftströmungen und kürzere Reaktionszeiten erzielt werden. Des weiteren läuft der Betrieb weit fließender ab als in bekannten Systemen. Da in der vorliegenden Erfindung nicht gewartet wird, bis das Einlaßventil auf eine Nullströmung zurückgeht, bevor zum höheren Volumen der Spülbetriebsart übergegangen wird, ergeben sich eine kürzere Reaktionszeit und ein fließenderer Betrieb.
Eine Spülbetriebsart beginnt, während das Einlaßventil offen ist, und kann kurz nach dem Öffnen des Auslaßventils enden. Somit findet der Spülzyklus statt, während das Einlaßventil schließt und während das Auslaßventil öffnet. Die Periode, während der die Ventile öffnen oder schließen, ist eine Niedrigströmungsperiode, und indem dieser Zeitraum für die Spülbetriebsart genutzt wird, wird gemäß der vorliegenden Erfindung das Strömungsvolumen für diesen Zeitraum erhöht.
Durch das Öffnen des Auslaßventils kurz vor dem Ende der Spülbetriebsart werden ebenfalls ein höheres Volumen, eine kürzere Reaktionszeit und ein fließenderer Betrieb erzielt.
In einer offenbarten Ausgestaltung zieht ein Gebläse in einer Spülbetriebsart alternativ [sic...1*] Luft aus der Auslaßleitung oder aus der Verbrennungskammer durch eine der Wärmeaustauschkammern und bei offenem Spülventil. Das Spülgebläse leitet diese Luft zur Haupteinlaßleitung, von wo sie zum Verbrennen in einer Einlaßbetriebsart zu einer Wärmeaustauschkammer geleitet wird. Auf diese Weise wird in der Spülbetriebsart verschmutzte Luft entfernt, bevor die Auslaßbetriebsart dieser Wärmeaustauschkammer beginnt. Da die Spülluft in den Einlaß geleitet wird, braucht die Größe des Hauptsystemgebläses nicht auf die Behandlung des zusätzlichen Spülluftvolumens ausgerichtet zu sein.
Die in eine Kammer mit offener Spülleitung führende Einlaßleitung weist über einen Zeitabschnitt, in dem das Spülventil geöffnet ist, ebenfalls ein offenes Einlaßventil auf. Eine zweite Einlaßleitung wurde bereits geöffnet und bringt der Strömung einen geringeren Widerstand entgegen. Die in die Kammer mit offenem Spülventil führende Einlaßleitung hat einen hohen Strömungswiderstand, da die Spülleitung Luft aus der Kammer saugt. Auf diese Weise ermöglicht das bekannte Ventilsystem den Beginn des Kammer- Spülvorgangs, ohne daß der Einlaß vollständig geschlossen sein muß. Die Zykluszeit kann nun reduziert werden, da vor dem Beginn der Spülbetriebsart nicht gewartet werden muß, bis das Einlaßventil geschlossen ist. Dadurch wird die Volumenströmung durch das System erhöht und ein fließenderer Betrieb erzielt. Des weiteren kann die Systemgröße reduziert werden.
Gemäß einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung enthält der Ventilbetätigungsmechanismus eine zu der Hauptantriebswelle exzentrisch angeordnete planetarische Sekundärwelle, die mit jeder der Wärmeaustauschkammern Verbindung hat. Diese Welle nimmt eine hakenartige Halterung von jedem Ventil auf. Die Halterung wird um die Welle aufgenommen, die sich in Perioden, in denen eine Bewegung des Ventils nicht erwünscht ist, innerhalb der Halterung verschiebt. Die Bewegung der Welle durch ihren Zyklus hat zur Folge, daß die Halterungen für die entsprechenden Ventile bewegt werden, damit die Ventile zum angemessenen Zeitpunkt geöffnet werden. Dieses positive Öffnen und Schließen der Ventile durch mechanische Mittel gewährleistet, daß die zeitliche Abstimmung zwischen den Ventilen korrekt ist.
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung lassen sich am besten unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Spezifikationen und Zeichnungen verstehen, die nachfolgend kurz beschrieben werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine größtenteils schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Veraschungsofens.
Fig. 2 zeigt einen Grundriß einer Wärmeaustauschkammer in dem in Fig. 1 dargestellten System.
Fig. 3A zeigt eine Ansicht des erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsmechanismus.
Fig. 3B zeigt eine vergrößerte Teilansicht des in Fig. 3A gezeigten Mechanismus.
Fig. 4 zeigt eine Ansicht entlang der in Fig. 3A gezeigten Linie 4-4.
Fig. 5 zeigt eine Ansicht entlang der in Fig. 4 gezeigten Linie 5.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNG

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines regenerativen Veraschungsofens 20. Luft wird von einer Verbrennungskammer 22 abwechselnd empfangen und in verschiedene Wärmeaustauschkammern 24, 26 und 28 geleitet. Die Kammern 24, 26 und 28 enthalten ein bekanntes Wärmeaustauschmittel. Die Leitung 25 führt in die und aus der Kammer 24, die Leitung 27 in die und aus der Kammer 26 und die Leitung 29 in die und aus der Kammer 29. Die Einlaßleitung 30, die Spülleitung 32 und die Auslaßleitung 36 werden selektiv mit der Leitung 25 verbunden. Die Ventile 38, 40 und 42 befinden sich jeweils an den Leitungen 30, 32 und 36 und öffnen und schließen in zeitlich abgestimmter Reihenfolge, um die Strömung in die und aus der Kammer 24 durch die Leitung 25 zu regeln. Die Kammern 26 und 27 weisen ähnliche Strömungsstrukturen auf.
Die in das System 20 führende Luft strömt von der Haupteinlaßleitung 44 in die verschiedenen Einlaßleitungen 30. Die Luft ist verschmutzt oder mit Verunreinigungen belastet und muß in der Verbrennungskammer 22 gereinigt werden. Die Leitung 46 führt zum Auslaßgebläse 48, das wiederum zu einem nachgeordneten Verwendungsbereich 50, wie zum Beispiel die Atmosphäre, führt. Ein Spülhahn 52 führt zum Spülgebläse 54 und durch die Leitung 46 zur Haupteinlaßleitung 44. Der Spülhahn 52 steht auch mit Spülleitungen 36 in Verbindung, die jeweils zu den einzelnen Leitungen 25, 27 und 29 führen. In Fig. 1 wird die Kammer 24 nach Abschluß einer Einlaßbetriebsart und während einer Spülbetriebsart gezeigt. Das Ventil 38 schließt und das Spülventil 40 öffnet. Das Auslaßventil 42 ist geschlossen.
Das Dämpfungsventil 100 befindet sich am Spülhahn 52 und wird mit einem Gewicht in eine geschlossene Stellung gedrückt. Das Gebläse 54 wird während des Betriebs des Systems 20 permanent angetrieben. Ist kein Spülventil 40 offen, so überwindet der Sog von dem Gebläse 54 den Druck, der das Dämpfungsventil 100 schließt, wodurch das Ventil 100 öffnet. Jetzt kann, eine Strömung vom Spülhahn 52 zum Gebläse 54 stattfinden. Dadurch wird gewährleistet, daß die Volumenströmungin diesem System 20 durch die Einlaßleitung 44 relativ konstant bleibt.
Die Kammer 26 befindet sich in einer Einlaßbetriebsart; dabei ist ihr Einlaßventil offen, und ihre Spül- und Auslaßventile sind geschlossen. Die Kammer 28 befindet sich in einer Auslaßbetriebsart; dabei ist ihr Auslaßventil offen und ihre Einlaß- und Spülventile sind geschlossen. Die Kammern wechseln zyklisch zwischen der Einlaß- und der Auslaßbetriebsart, wobei zwischen der Einlaß- und der Auslaßbetriebsart eine Spülbetriebsart stattfindet. Mit der Spülung wird sichergestellt, daß verschmutzte Luft in den Kammern 24, 26 und 28 durch Reinluft ersetzt wird, bevor die Auslaßbetriebsart beginnt. In der Auslaßbetriebsart wird Luft zu einem nachgeordneten Verwendungsbereich, wie zum Beispiel die Atmosphäre, geblasen; es ist daher wichtig, daß in der Wärmeaustauschkammer keine verschmutzte Luft mehr vorhanden ist, wenn die Auslaßbetriebsart beginnt.
Zu Beginn der offenbarten Spülbetriebsart ist das Einlaßventil noch immer offen. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist das Einlaßventil zur Kammer 24 noch nicht geschlossen und die Spülbetriebsart hat begonnen. Die Einlaßbetriebsart weist zu Beginn der Spülbetriebsart noch immer eine hohe Strömungskapazität auf. Es ist nicht erforderlich, daß das Einlaßventil zu Beginn der Spülung vollständig geschlossen ist. Dadurch wird die Zykluszeit verringert und die Volumenströmung erhöht. Des weiteren wird ein fließenderer Betrieb gewährleistet.
Gemäß Fig. 1 erreicht die Strömung von Einlaßleitung 42 [2*] nicht die Leitung 25, obwohl das Einlaßventil 38 zur Kammer 24 offen ist. Statt dessen zieht das Spülgebläse 54 Luft aus der Kammer 22 durch die Kammer 24 über die Leitung 25 in das Gebläse 54. Diese Strömung stellt einen hohen Widerstand gegenüber der Strömung von Einlaßleitung zur Leitung 25 dar. Der Widerstand gegenüber der Strömung durch den zur Leitung 27 und zur Kammer 26 führenden Einlaß 30 ist weit geringer. Demzufolge strömt die Einlaßluft in die Kammer 26. Das Spülgebläse 54 leitet Luft zur Verbrennung durch die Leitung 56 in die Leitung 44 und durch die Kammer 26.
Vorzugsweise werden wenigstens drei Wärmeaustauschkammern benutzt. Die Einlässe und Auslässe sind um einen Winkel von 360º/N zueinander phasenverschoben, wobei N die Anzahl der Wärmeaustauschkammern bedeutet. In Fig. 1 wäre die Einlaßleitung 30 zur Kammer 24 gegenüber dem Einlaßventil der Kammer 26 um 120º phasenverschoben. Dasselbe würde für die Auslaßbetriebsarten zutreffen.
In Fig. 2 enthält das System 20 eine einzelne Ventilbetätigungswelle 62, die die Ventile 38, 40 und 42 zu allen drei Kammern steuert. Die Ventile werden von der geschlossenen Stellung in eine offene Stellung 58 und 60 (in gestrichelten Linien dargestellt) bewegt.
In Fig. 3A öffnet und schließt der Ventilbetätigungsmechanismus 62 die Ventile 38, 40 und 42. Die Ventile 38 und 412 sind in geschlossener Stellung dargestellt und stoßen an Stoppvorrichtungen 64 an. Das Spülventil 40 ist offen. Diese Ventilanordnung findet vorzugsweise nur bei 180º des Zyklus statt. Das Einlaßventil 38 hat sich fließend geöffnet und dann bei 180º der Rotation der Welle 62 geschlossen. Anschließend öffnet sich das Auslaßventil 42. Das Spülventil ist über etwa 60 geöffnet, während das Einlaßventil 38 schließt, und überlappt vorzugsweise leicht das Öffnen des Auslaßventils 42.
Zum Öffnen und Schließen der Ventile 38, 40 und 42 nimmt eine Sekundärwelle 66, die exzentrisch relativ zur Welle 62 befestigt ist, eine U-förmige Halterung 68 von jedem der Ventile auf. Eine verstellbare Schieberbaugruppe 70 ist zwischen der Halterung 68 und dem Drehpunkt 72 geschaltet, die das Scharnierventil-Betätigungselement 74 bewegt. Das Gewicht 76 drückt die Ventile in eine geschlossene Stellung, wenn sie nicht vom Betätigungselement 74 in die geöffnete Stellung gebracht werden. Wenn sich die Welle 66 bewegt, werden die Halterungen 68 so gezogen, daß die Ventile 38, 40 und 42 in korrekter Reihenfolge öffnen und schließen. Für jede Wärmeaustauschkammer wird eine eigene Welle 66 verwendet, wobei die Wellenpositionen zum Steuern der zeitlichen Abstimmung der Ventile beabstandet sind.
In Fig. 3A stößt die Welle 66 gegen das Ende der Halterungen 68 für jedes Ventil 38, 40 und 42. Wenn die Welle 66 gegen das Ende einer Halterung 68 anstößt, dann wird das entsprechende Ventil in eine offene Stellung gebracht oder befindet sich in einer offenen Stellung. Wenn die Welle 66 nicht an das Ende der Halterung 68 anstößt, dann verschiebt sich die Welle 66 innerhalb der Halterung 68 und Gewichte 76 drücken das Ventil in eine geschlossene Stellung. In der in Fig. 3A gezeigten Stellung wurde das Einlaßventil 38 gerade geschlossen. Die Welle 66 befindet sich somit immer noch am Ende der Halterung 68, wird sich innerhalb der Halterung 68 allerdings von diesem Ende weg verschieben. Die Welle 66 hat gerade das Ende der Halterung 68 für das Auslaßventil 42 erreicht, das sich bald zu öffnen beginnen wird. Das Spülventil 40 ist offen und die Welle 66 bleibt am Ende der Halterung 68 und hält das Spülventil 40 über einen zusätzlichen Zyklusabschnitt weiter offen.
In Fig. 3B hat sich die Welle 66 leicht von der in Fig. 3A gezeigten Position nach links gedreht. Die mit Ventil 42 assoziierte Halterung 68 hat sich weiter nach links bewegt und öffnet das Auslaßventil 42. Die mit dem Spülventil 40 assoziierte Halterung 68 hat sich weiter gedreht, und das Ventil 40 hat begonnen, sich in eine geschlossene Stellung zu bewegen. Die mit dem Einlaßventil 38 assoziierte Halterung 68 hat sich nicht bewegt. Statt dessen hat sich die Welle 66 innerhalb der Halterung 68 verschoben, und das Ventil 38 bleibt geschlossen. Auf diese Weise wird eine korrekte zeitliche Abstimmung zwischen den verschiedenen Ventilen erzielt. Durch die Anwendung einer mechanischen Betätigung der Ventile wird sichergestellt, daß die Ventile nach Bedarf geöffnet und geschlossen werden. Dadurch wird verhindert, daß sich in einer Wärmeaustauschkammer verschmutzte Luft befindet, wenn ein Auslaßventil geöffnet wird.
In Fig. 4 umfaßt ein Ventilbetätigungsmechanismus für eine Wärmeaustauschkammer eine Welle 66, die Halterungen 68 aufnimmt, die mit jedem der verschiedenen Ventile assoziiert sind. Der Schieber 70 ist verstellbar innerhalb der Halterung 68 befestigt. Durch Verstellen der Länge des Schiebers 70 kann die Zeitdauer, in der das Ventil geöffnet ist, gesteuert werden. Dadurch wird eine einfache Anpassung der Periode ermöglicht, in der jedes Ventil geöffnet ist. Wie in Fig. 3A gezeigt, wird bei dem Spülventil 40 ein relativ langer Schieber 70 verwendet; im Gegensatz dazu werden für das Einlaßventil 38 und das Auslaßventil 42 kürzere Schieber 70 verwendet. Dadurch wird die Zeitdauer, für die das Spülventil 40 während jedes Zyklus geöffnet ist, verkürzt.
In Fig. 5 ruht der Stift 66 mit Lagern zwischen jeder Halterung 68. Dadurch. wird ein fließender Betrieb des Ventilbetätigungsmechanismus 62 gewährleistet.
Die Spülbetriebsart weist gewöhnlich Volumenströmungen von etwa 10% der Einlaß- und Auslaßspitzenströmungen auf. Andere Betriebsangaben dieses Systems sind allgemein im US- Patent Nr. 4,470,806 beschrieben, auf das hiermit Bezug genommen wird.

Claims

1. Regenerativer Veraschungsofen (20), umfassend:

eine Verbrennungskammer (22);

eine Mehrzahl von in die genannte Verbrennungskammer (22) führenden Wärmeaustauschkammern (24, 26, 28), wobei jede der genannten Wärmeaustauschkammern (24, 26, 28) eine Einlaßleitung (30), die zu einer Quelle von zu reinigender Luft führt, eine Auslaßleitung (36), die zu einem nachgeordneten Zielort für Reinluft führt, und eine Spülleitung (32) aufweist, wobei die genannte Einlaßleitung (30) in einer Einlaßbetriebsart bei jedem Betriebszyklus zu reinigende Luft durch die genannten Wärmeaustauschkammern (24, 26, 28) in die, genannte Verbrennungskammer (22) leitet, wobei die genannte Auslaßleitung (36) in einer Auslaßbetriebsart Luft von den genannten Wärmeaustauschkammern (24) erhält, nachdem die Luft durch Verbrennen in der genannten Verbrennungskammer (22) gereinigt wurde, und wobei die genannte Spülleitung (32) in einer Spülbetriebsart Luft in der genannten Wärmeaustauschkammer (24, 26, 28) ersetzt;

ein Einlaßventil (38), ein Spülventil (40) und ein Auslaßventil (42), die in jeder der genannten Einlaßleitungen (30), den genannten Spülleitungen (32) und den genannten Auslaßleitungen (36) angeordnet sind; und ein Mittel zum mechanischen Betätigen der genannten Ventile, wobei alle genannten Ventile (38, 40, 42) von einer einzigen Welle (62) gesteuert werden, so daß das genannte Einlaßventil (38) für jede Kammer über 180º jedes Zyklus und das genannte Auslaßventil (42) über 180º jedes Zyklus offen ist, wobei die genannte Spülbetriebsart gegen Ende der Periode erfolgt, während der das genannte Einlaßventil (38) offen ist.

2. Veraschungsofen nach Anspruch 1, bei dem wenigstens drei Wärmeaustauschkammern (24, 26, 28) vorhanden sind.

3. Veraschungsofen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, umfassend ein Spülgebläse (54), um Luft aus der genannten Verbrennungskammer (22) in die genannte Spülleitung (36) zu ziehen.

4. Veraschungsofen nach Anspruch 3, bei dem das genannte Spülgebläse (54) den Spülleitungen (32) von jeder der genannten Wärmeaustauschkammern (24, 26, 28) und ferner einem Hahn (52) von der genannten Auslaßleitung (36) nachgeordnet ist, wobei die genannten Spülventile (40) an den genannten Spülleitungen (36) das genannte Spülgebläse (54) selektiv mit mit den genannten Spülleitungen (32) in Verbindung bringen, und wobei ein an dem genannten Hahn (52) montiertes Dämpfungsventil (100) das genannte Spülventil (54) selektiv mit dem genannten Hahn (52) in Verbindung bringt, wobei das genannte Dämpfungsventil (100) gewöhnlich in die geschlossene Stellung gedrückt wird, aber geöffnet wird, wenn alle genannten Spülleitungsventile (40) geschlossen sind.

5. Veraschungsofen nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die genannte Welle (62) eine exzentrische Sekundärwelle (66) aufweist, die mit jeder aus der genannten Mehrzahl von Wärmeaustauschkammern (24, 26, 28) assoziiert ist, wobei jedes der genannten Einlaß- (38), Auslaß (42) und Spülventile (40) ein U-förmiges Halterungselement (68) aufweist, das von der genannten Sekundärwelle (66) aufgenommen wird, und wobei die genannten Sekundärwellen (66) die genannte Halterung (68) zum Öffnen und Schließen der jeweiligen Ventile bewegt, wobei die genannten Sekundärwellen (66) innerhalb der Halterung (68) verschieblich sind, wenn das jeweilige Ventil geschlossen ist.

6. Veraschungsofen nach Anspruch 5, bei dem ein Gewicht (76) die genannten Ventile (38, 40, 42) in eine geschlossene Stellung drückt, wobei die genannte Sekundärwelle (66) das genannte Ventil in eine offene Stellung bewegt.

7. Verfahren zum Betreiben eines regenerativen Veraschungsofens (20), wobei der regenerative Veraschungsofen (20) folgendes umfaßt: eine Verbrennungskammer (22), eine Mehrzahl von in die genannte Verbrennungskammer (22) führenden Wärmeaustauschkammern (24, 26, 28), wobei jede Wärmeaustauschkammer (24, 26, 28) eine jeweilige Einlaßleitung (30) mit einem Einlaßventil (38), eine Auslaßleitung (36) mit einem Auslaßventil (42) und eine Spülleitung (32) mit einem Spülventil (40) sowie ein Mittel zum mechanischen Betätigen der genannten Ventile (38, 40, 42) aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

(1) Leiten von zu reinigender Luft durch die Wärmeaustauschkammer (24, 26, 28) in die Verbrennungskammer (22) durch Öffnen des Einlaßventils (38);

(2) Verbrennen der Luft in der Verbrennungskammer (24);

(3) Schließen des Einlaßventils (38);

(4) Leiten von gereinigter verbrannter Luft durch die Wärmeaustauschkammer (24, 26, 28) durch Öffnen des Auslaßventils (42); und

(5) Öffnen des Spülventils (40) zum Ersetzen von Luft in der Wärmeaustauschkammer (24, 26, 28) vor Beginn von Schritt (4), wobei das Spülventil (40) vor Schritt (3), aber nach Schritt (1) geöffnet wird;

wobei das genannte Einlaßventil (38) für jede Kammer über 180º jedes Zyklus und das genannte Auslaßventil (42) über 180º jedes Zyklus offen ist, wobei der genannte Spülvorgang gegen Ende der Periode erfolgt, während der das genannte Einlaßventil (38) offen ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der genannte Spülvorgang über etwa 60º erfolgt und den Beginn der Periode überlappt, während der das genannte Auslaßventil (42) offen ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem jedes der Einlaßund Auslaßventile (38, 42) der mehreren Wärmeaustauschkammern (24, 26, 28) um einen Winkel von 360º/N phasenungleich betätigt werden, wobei N die Anzahl der Wärmeaustauschkammern bedeutet.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner umfassend den Schritt des Schließens des Spülventils (40) nach Schritt (4).

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der regenerative Veraschungsofen (20) ferner ein Spülgebläse (54) auf einer Leitung umfaßt, die mit den in jede der Wärmeaustauschkammern (24, 26, 28) führenden Spülleitungen (32) in Verbindung steht, wobei das Spülgebläse (54) auch mit einem mit der Auslaßleitung (36) in Verbindung stehenden Hahn (52) in Verbindung steht, wobei der Hahn (52) ein Dämpfungsventil (100) aufweist, das normalerweise in eine geschlossene Stellung gedrückt wird, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfaßt: Schließen aller Spülventile (40), und Betätigen des Spülgebläses, um die Druckkraft des Dämpfungsventils (100) zu überwinden, so daß die Auslaßströmung in das Spülgebläse (54) abgelassen wird, wenn sich keine Wärmeaustauschkammern (24, 26, 28) in einer Spülbetriebsart befinden.