DE60315111T2

DE60315111T2 - Sequenzdrehventil mit einer biegsamen Öffnungsplatte

Info

Publication number: DE60315111T2
Application number: DE2003615111
Authority: DE
Inventors: Glenn Paul Wagner
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2023-11-14
Also published as: DE60315111D1; CA2448859A1; EP1420197B1; EP1420197A1; US6889710B2; ES2286372T3; US20040094216A1; ATE368191T1; CA2448859C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Drehventile werden in großem Umfang in Verfahrensindustrien zum Leiten von Fluiden von einem oder mehreren Prozessquellen zu einem oder mehreren Prozesszielen in wiederholbaren zyklischen Prozessschritten verwendet. Diese Ventile, die auch Sequenzdrehventile genannt werden, werden in zyklischen oder wiederholbaren Prozessen verwendet, zum Beispiel bei der Gastrennung durch Druck- oder Temperaturwechseladsorption, der Flüssigkeitstrennung durch Konzentrationswechseladsorption, der Gas- oder Flüssig-Chromatographie, bei regenerativen katalytischen Prozessen, pneumatischen oder hydraulischen Sequenzsteuersystemen und bei anderen zyklischen Prozessen.
Ein Typ eines Drehventils hat eine zylindrische Konfiguration, bei der innere oder äußere Zylinder mit geeignet positionierten Öffnungen und Dichtungen relativ zueinander drehen, sodass Öffnungen in den inneren und äußeren Zylindern in einer vorbestimmten zyklischen Sequenz miteinander ausgerichtet und/oder blockiert werden. Ein anderer Typ eines Drehventils hat eine flache kreisförmige Konfiguration, bei der ein flacher mit Öffnungen versehener Rotor koaxial auf einem flachen mit Öffnungen versehenen Stator rotiert, sodass Öffnungen in dem Stator und dem Rotor in einer vorbestimmten zyklischen Sequenz miteinander ausgerichtet oder blockiert werden. Die Abdichtung erfolgt üblicherweise durch den direkten Kontakt der flachen Rotorfläche mit der flachen Statorfläche, über die sie gleitet. Bei der Herstellung dieser flachen Oberflächen ist ein hoher Grad von Präzision erforderlich, um einen exzessiven Leckfluss zwischen den zueinander passenden Oberflächen zu verhindern. Üblicherweise werden harte Materialien wie Metall, Kohlenstoff oder Keramik für die Rotoren und Statoren verwendet, wobei eine Abnutzung oder eine Formänderung der Teile durch Temperaturunterschiede Formänderungen der Oberflächen verursacht, wodurch ein Leckfluss quer zu den zwischen den Oberflächen gebildeten Dichtungen ermöglicht wird. Mit der Rotor- oder Statorfläche kann auch ein Blatt aus deformierbarem Material verbunden werden, um die Dichtung zwischen dem Rotor und Stator zu verbessern.
Kreisförmige Drehventile mit einer flachen kreisförmigen Konfiguration sind insbesondere nützlich bei Druckwechsel-Adsorptionssystemen, die mehrere parallele Adsorberbetten verwenden und in überlappenden zyklischen Schritten arbeiten, die Zuführschritte, Druckausgleichsschritte, Normaldruckschritte, Reinigungsschritte und erneute Druckschritte einschließen. Wenn Größe und Durchsatz eines Adsorptionsprozesses ansteigen, steigt auch der Durchmesser der kreisförmigen Drehventile an. Wenn diese Ventile in ihrem Durchmesser zunehmen, üblicherweise oberhalb von etwa sechs Zoll, wird es unverhältnismäßig teuer, die Rotor- und Statoroberflächen mit dem hohen Grad von Ebenheit maschinell herzustellen, die für eine saubere Fluidabdichtung zwischen den Rotor- und Statorflächen notwendig ist. Zusätzlich erhöhen auch höhere Größen der Ventile das Problem der Abweichungen von der Ebenheit, die durch den Abrieb zwischen den Oberflächen verursacht werden, ferner durch thermische Verformung der zueinander passenden Teile, der internen Herstellungsbelastungen oder Belastungen ausgehend von dem Druck des Fluids, das durch das Ventil fließt.
Diese Probleme werden bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung angesprochen, wie sie unten beschrieben und durch die folgenden Ansprüche definiert sind, wobei ein verbessertes Drehventil angegeben wird, das die Dichtprobleme löst, die durch Abweichungen der Ebenheit aufgrund der Herstellung des Rotors und Stators verursacht werden, wobei ebenfalls Abnutzung und thermische Verformungen während des Betriebes des Ventils kompensiert werden.
Die WO 99/18378 beschreibt ein Mehrwege-Absperr- oder Umschaltventil, wobei es nicht beschrieben ist, dass das starre drehbare Element ein flexibles Material aufweist, um sich gleichmäßig an eine andere Oberfläche eines anderen drehbaren Elementes, so zum Beispiel einen Rotor, anzulegen. Die US 6,063,161 ist auf die Trennung einer Gasmischung nach der Druckwechseladsorption (PSA) gerichtet und beschreibt Dreh-Verteilerventile, um die Volumenrate von Gasflüssen zu steuern. Die Ventile weisen jeweils einen Rotor und einen Stator auf, die in einem anliegenden, das Fluid abdichtenden gleitenden Kontakt auf der Ventiloberfläche aneinander anliegen, wobei die US 6,063,161 keinen Hinweis auf eine Öffnungsplatte aus einem biegsamen oder flexiblen Material gibt. Die GB 482955 beschreibt ein Mehrwege-Vorsteuerventil in einer Wasserbehandlungsanlage mit einer starren Platte, beschreibt jedoch nicht eine Öffnungsplatte aus einem biegsamen Material.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer flexiblen Öffnungsplatte (19) nach Anspruch 27 zwischen dem Rotor (1) und dem Stator (37) eines Sequenzdrehventiles, wobei die Öffnungsplatte aus einem flexiblen Material ist und eine erste Oberfläche (23), eine zweite Oberfläche (25), eine Achse (5) senkrecht zu der zweiten Oberfläche (25) und mehrere Plattenöffnungen (21; 27) aufweist, die sich durch die Öffnungsplatte (19) von der ersten Oberfläche (23) zu der zweiten Oberfläche (25) erstrecken, wobei eine oder mehrere der Plattenöffnungen in einer gewählten radialen Distanz von der Achse (5) angeordnet sind.
Des Weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Anordnung aus einem Rotor und einer Öffnungsplatte nach Anspruch 1 zur Verwendung in einem Sequenzdrehventil mit:

(a) einem Rotor, der um eine Achse (5) drehbar ist, wobei der Rotor eine Rotorfläche (7) senkrecht zu der Achse (5), mehrere Öffnungen in der Rotorfläche einschließlich einer ersten Öffnung (9) und einer zweiten Öffnung (11) und eine Passage aufweist, die sich zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung erstreckt und diese in Fließverbindung hält, wobei eine oder mehrere Öffnungen in der Rotorfläche (7) in einer gewählten radialen Distanz um die Achse angeordnet sind;
(b) einer biegsamen Öffnungsplatte (19) zum Einsatz zwischen dem Rotor (1) und dem Stator (37) des Sequenzdrehventils, wobei die Öffnungsplatte aus einem biegsamen Material ist und eine erste Oberfläche (23), eine zweite Oberfläche (25), eine Achse (5) senkrecht zu der zweiten Oberfläche (25) und mehrere Plattenöffnungen (21; 27) aufweist, die sich durch die Öffnungsplatte (19) von der von der ersten Oberfläche (23) zu der zweiten Oberfläche (25) erstrecken, wobei eine oder mehrere der Plattenöffnungen in einer gewählten radialen Distanz von der Achse (5) angeordnet sind,
(c) axial gleitenden Verbindungseinrichtungen, die sich axial zwischen dem Rotor (1) und der ersten Oberfläche (23) der biegsamen Öffnungsplatte (19) erstrecken, sodass der Rotor und die Öffnungsplatte gemeinsam um die Achse (5) rotieren können; und mit
(d) elastischen Dichtungseinrichtungen in dichtender Anlage an der ersten Oberfläche (23) der biegsamen Öffnungsplatte (19) und der Rotorfläche (7).

Die Erfindung befasst sich ferner mit einem Sequenzdrehventil nach Anspruch 4 mit einer Anordnung aus einem Rotor und einer Öffnungsplatte gemäß Anspruch 1.
Die Erfindung ist ferner auf eine Verwendung eines Sequenz-Produktionsdrehventiles nach Anspruch 15 zur Verwendung an den Produktionsenden von vier parallelen Adsorberbehältern in einem Druckwechseladsorptionsprozess mit vier Betten gerichtet, wobei jeder Behälter ein Zuführende und ein Produktende aufweist, und wobei das Ventil nach Anspruch 4 definiert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Erfindung auf die Verwendung von Sequenzdrehventilen nach Anspruch 22 in einer Sequenzdrehventilanordnung für ein Druckwechsel-Adsorptionssystem gerichtet, bei dem mehrere parallele Adsorberbehälter verwendet werden und jeder Behälter ein Zuführende und ein Produktende aufweist.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Sequenzdrehventil mit einem Rotor, der eine Rotorfläche aufweist, die um eine Achse senkrecht zu der Rotorfläche drehbar ist, wobei die Rotorfläche mehrere Öffnungen hat, von denen eine oder mehrere in einer gewünschten radialen Distanz von der Achse angeordnet sind, und wobei der Rotor zumindest eine Passage aufweist, die zumindest ein Paar der mehreren Öffnungen miteinander verbindet. Das Ventil weist eine biegsame Öffnungsplatte aus einem flexiblen Material auf, die eine erste und eine zweite Seite aufweist, wobei die erste Seite dem Rotor zugewandt ist und an dem Rotor anliegt, sodass die flexible Öffnungsplatte koaxial mit dem Rotor gedreht werden kann und sich axial in Bezug zu dem Rotor bewegen kann, wobei die flexible Öffnungsplatte mehrere Plattenöffnungen zwischen den ersten und zweiten Seiten aufweist und diese Öffnungen mit den Öffnungen in der Rotorfläche ausgerichtet sind. Das Ventil weist ferner einen Stator mit einer Statorfläche auf, die koaxial mit dem Rotor und der flexiblen Öffnungsplatte angeordnet ist, wobei die zweite Seite der flexiblen Öffnungsplatte in gleitendem abgedichteten Drehkontakt mit der Statorfläche ist und die Statorfläche mehrere Öffnungen aufweist, von denen einige in der gewünschten radialen Distanz von der Achse angeordnet sind und wobei die mehreren Öffnungen als Passagen sich durch den Stator erstrecken.
Das Sequenzdrehventil kann ferner Strömungswiderstände in der die Öffnungspaare verbindenden Passage aufweisen, um die Fluidströmung durch die Passage zu begrenzen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bringt eine Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse ein Paar von Öffnungen in dem Stator in Fließverbindung mit einem Paar von Öffnungen der biegsamen Öffnungsplatte und der Passage in dem Rotor, die das Paar von Öffnungen in der Rotorfläche verbindet. Eine andere Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse bringt ein weiteres Paar von Öffnungen in dem Stator in Fließverbindung mit dem Paar von Öffnun gen in der biegsamen Öffnungsplatte, dem Paar von Öffnungen in der Rotorfläche und der Passage in dem Rotor, die das Paar von Öffnungen in der Rotorfläche verbindet.
Eine oder mehrere der Plattenöffnungen, die sich durch die Öffnungsplatte erstrecken, können gekrümmte Schlitze sein, die jeweils einen in Umfangsrichtung gelegenen Passagenweg für einen Fluidfluss zwischen einer Öffnung in der Rotorfläche und einer Öffnung in der Statorfläche bilden.
Gemäß der Erfindung weist ein Sequenzdrehventil folgende Merkmale auf:

(a) einen Rotor, der um eine Achse drehbar ist, wobei der Rotor eine Rotorfläche senkrecht zu der Achse, mehrere Öffnungen in der Rotorfläche, von denen eine oder mehrere in einer gewünschten radialen Distanz zu der Achse angeordnet sind, und eine Passage aufweist, die sich zwischen einem Paar der Öffnungen in der Rotorfläche erstreckt und die das Paar der Öffnungen in Fließverbindung bringt;
(b) eine biegsame Öffnungsplatte aus einem flexiblen Material mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche und mehreren Plattenöffnungen, die sich durch die Öffnungsplatte von der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche erstrecken, wobei die Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte mit den Öffnungen in dem Rotor ausgerichtet sind;
(c) axial gleitende Verbindungseinrichtungen, die sich zwischen dem Rotor und der ersten Oberfläche der biegsamen Öffnungsplatte erstrecken, sodass der Rotor und die Öffnungsplatte gemeinsam um die Achse drehen können;
(d) elastische Dichtungseinrichtungen in dichtender Anlage an der Rotorfläche und in dichtendem Kontakt mit der ersten Oberfläche der biegsamen Öffnungsplatte, wobei die elastischen Dichtungseinrichtungen eine Dichtung aufweisen, die jede Öffnung in der Rotorfläche umgeben, und ferner eine Dichtung, die jede Öffnung auf der ersten Oberfläche der biegsamen Öffnungsplatte umgeben, sodass jede Öffnung in der Rotorfläche in Fließverbindung mit jeder Öffnung ist, die mit dieser Öffnung ausgerichtet ist;
(e) einen Stator mit einer Statorfläche, der koaxial mit dem Rotor und der biegsamen Öffnungsplatte angeordnet ist, wobei die zweite Seite der biegsamen Öffnungsplatte in einem abgedichteten gleitenden Drehkontakt mit der Statorfläche ist, mit mehreren Öffnungen in der Statorfläche, von denen einige in der gewünschten radialen Distanz von der Achse angeordnet sind, und mit mehreren Passagen, die sich durch den Stator erstrecken, wobei jede Passage sich jeweils durch den Stator ausgehend von jeder der Öffnungen in der Statorfläche erstreckt.

Bei dieser Ausführung wird in einer Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse ein Paar von Plattenöffnungen mit einem Paar von Öffnungen in der Statorfläche ausgerichtet, in einer anderen Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse wird das Paar von Plattenöffnungen mit einem anderen Paar von Öffnungen in der Statorfläche ausgerichtet, und in einer weiteren Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse werden eine oder mehrere Öffnungen in der Statorfläche blockiert.
Das Sequenzdrehventil weist typischerweise eine Drehantriebseinrichtung zum Verdrehen des Rotors und der Öffnungsplatte auf. Die Drehantriebseinrichtung kann betrieben werden, um den Rotor und die Öffnungsplatte kontinuierlich mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit anzutreiben oder den Rotor und die Öffnungsplatte diskontinuierlich in einem wiederholbaren Rotationszyklus zu positionieren.
Die axial gleitenden Verbindungseinrichtungen, die sich zwischen dem Rotor und der ersten Oberfläche der biegsamen Öffnungsplatte erstrecken, können zylindrische Antriebsstifte auf der Rotorfläche aufweisen, die in zylindrische Antriebsstiftsockel in der ersten Oberfläche der Öffnungsplatte eingreifen. Das Sequenzdrehventil kann auch Einrichtungen aufweisen, um die Rotorfläche gegen die elastischen Dichteinrichtungen zu pressen.
Die elastischen Dichteinrichtungen können aus einer Gruppe ausgewählt werden, die folgende Merkmale umfasst:

(a) Nuten, die jede Öffnung in der ersten Oberfläche der Öffnungsplatte umgeben, und elastische O-Ringe, die in die Nuten eingesetzt sind, wobei die O-Ringe über die erste Oberfläche hinausragen und abdichtend die Rotorfläche kontaktieren und jede gegenüber liegende Öffnung in der Rotorfläche umgeben;
(b) Nuten, die jede Öffnung in der Rotorfläche umgeben, und elastische O-Ringe, die in die Nuten eingesetzt sind, wobei die O-Ringe über die Rotorfläche hinausragen und abdichtend an der ersten Oberfläche der Öffnungsplatte anliegen und jede gegenüber liegende Öffnung in der Öffnungsplatte umgeben;
(c) ein Blatt aus elastischem Material, das eine erste gegen die erste Oberfläche der Öffnungsplatte gerichtete Seite und eine zweite gegen die Rotorfläche gerichtete Seite aufweist, wobei das Blatt Öffnungen aufweist, die in Form und Größe den Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte ähneln, wobei die erste und zweite Seite des Blattes jeweils erhabene Bereiche aufweisen, die jede Öffnung umgeben und in abdichtendem Kontakt an der Rotorfläche anliegen und jede gegenüber liegende Öffnung darin umgeben und abdichtend an der ersten Oberfläche um gegenüber liegende Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte anliegen;
(d) erhabene Bereiche aus elastischem Material, die mit der ersten Oberfläche der Öffnungsplatte um jede Öffnung in der Öffnungsplatte verbunden sind; und
(e) erhabene Bereiche aus elastischem Material, die mit der Rotorfläche um jede Öffnung in der Rotorfläche verbunden sind.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Verwendung einer biegsamen Öffnungsplatte zwischen dem Rotor und dem Stator eines Sequenzdrehventiles, wobei die Öffnungsplatte aus einem flexiblen Material besteht und eine erste Oberfläche, eine zweite Oberfläche, eine Achse senkrecht zu der zweiten Oberfläche und mehrere Plat tenöffnungen aufweist, die sich durch die Öffnungsplatte von der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche erstrecken, wobei eine oder mehrere der Plattenöffnungen in einer gewählten radialen Distanz von der Achse angeordnet sind. Die Öffnungsplatte kann ferner Nuten in deren ersten Oberfläche aufweisen, wobei jede Nut einen geschlossenen Bereich auf der ersten Oberfläche umgibt, einige oder alle der Nuten Plattenöffnungen umgeben und wobei elastische O-Ringe in die Nuten eingesetzt sind und die O-Ringe über die erste Oberfläche der Öffnungsplatte hinausragen. Die Öffnungsplatte kann zumindest zwei Antriebsstiftsockel aufweisen, die axial gleitend Antriebsstifte aufnehmen, um die Öffnungsplatte um die Achse zu drehen.
Verschiedene Ausführungsformen gemäß der Erfindung zeigen auch eine Anordnung aus einem Rotor und einer Öffnungsplatte zur Verwendung in einem Sequenzdrehventil. Die Anordnung weist einen Rotor auf, der um eine Achse drehbar ist, wobei der Rotor eine Rotorfläche senkrecht zu der Achse hat, ferner mehrere Öffnungen in der Rotorfläche mit einer ersten Öffnung und einer zweiten Öffnung, und schließlich eine Passage, die sich zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung erstreckt und die diese in Fließverbindung bringt, wobei eine oder mehrere der Öffnungen in der Rotorfläche in einer gewünschten radialen Distanz um die Achse angeordnet sind. Die Anordnung weist eine biegsame Öffnungsplatte mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche und mehrere Öffnungen auf, die sich durch die Platte erstrecken, mit einer ersten Öffnung und einer zweiten Öffnung, wobei die erste Öffnung in der Rotorfläche mit der ersten Öffnung in der Öffnungsplatte ausgerichtet ist und die zweite Öffnung in der Rotorfläche mit der zweiten Öffnung in der Öffnungsplatte ausgerichtet ist. Die Anordnung weist ferner axial gleitende Verbindungseinrichtungen auf, die sich axial zwischen dem Rotor und der ersten Oberfläche der biegsamen Öffnungsplatte erstrecken, sodass der Rotor und die Öffnungsplatte gemeinsam um die Achse drehen können, und ferner elastische Dichtungseinrichtungen, die in abdichtendem Kontakt mit der ersten Oberfläche der biegsamen Öffnungsplatte und mit der Rotorfläche stehen.
Weitere Ausführungen gemäß der Erfindung umfassen ein Sequenz-Produktionsdrehventil zur Verwendung an den Produktionsenden von vier parallelen Adsorberbehältern in einem Druckwechsel-Adsorptionsprozess mit vier Betten, wobei jeder Behälter ein Zuführende und ein Produktende aufweist. Das Ventil weist hierbei auf:

(a) einen Rotor, der um eine Achse drehbar ist, wobei der Rotor eine Rotorfläche senkrecht zu der Achse hat; sieben Öffnungen in der Rotorfläche, wobei eine erste Öffnung die Achse schneidet und die anderen sechs Öffnungen in einer gewünschten radialen Distanz von der Achse angeordnet sind; eine Passage, die sich zwischen der ersten Öffnung und einer zweiten Öffnung erstreckt, eine Passage, die sich zwischen der ersten Öffnung und einer dritten Öffnung erstreckt, eine Passage, die sich zwischen einer vierten Öffnung und einer fünften Öffnung erstreckt und eine Passage, die sich zwischen einer sechsten Öffnung und einer siebenten Öffnung erstreckt, wodurch die erste, die zweite und die dritte Öffnung miteinander in Fließverbindung gebracht werden, sowie die vierte und fünfte Öffnung in Fließverbindung und die sechste und siebente Öffnung in Fließverbindung gebracht werden;
(b) eine biegsame Öffnungsplatte aus einem flexiblen Material mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche und sechs Plattenöffnungen, die sich durch die Öffnungsplatte erstrecken, wobei die Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte und die Öffnungen in der Rotorfläche miteinander in folgender Weise ausgerichtet und in Fließverbindung gebracht werden: Eine erste Plattenöffnung mit der ersten Öffnung, eine zweite Plattenöffnung mit der zweiten und siebten Öffnung, eine dritte Plattenöffnung mit der dritten Öffnung, eine vierte Plattenöffnung mit der vierten Öffnung, eine fünfte Plattenöffnung mit der fünften Öffnung und eine sechste Plattenöffnung mit der sechsten Öffnung;
(c) axial gleitende Verbindungseinrichtungen, die sich zwischen dem Rotor und der ersten Oberfläche der biegsamen Öffnungsplatte erstrecken, sodass der Rotor und die Öffnungsplatte gemeinsam um die Achse drehen können;
(d) elastische Dichtungseinrichtungen, die in abdichtendem Kontakt mit der ersten Oberfläche der biegsamen Öffnungsplatte und der Rotorfläche stehen, wobei die elastischen Dichtungseinrichtungen die erste Plattenöffnung gegenüber der ersten Öffnung, die zweite Plattenöffnung gegenüber der zweiten und siebten Öffnung, die dritte Plattenöffnung gegenüber der dritten Öffnung, die vierte Plattenöffnung gegenüber der vierten Öffnung, die fünfte Plattenöffnung gegenüber der fünften Öffnung und die sechste Plattenöffnung gegenüber der sechsten Öffnung jeweils abdichten; und
(e) einen Stator mit einer Statorfläche, der in abdichtendem und gleitendem Kontakt mit der zweiten Oberfläche der biegsamen Öffnungsplatte steht und koaxial zu dem Rotor und der Öffnungsplatte angeordnet ist; fünf Öffnungen in der Statorfläche, wobei eine erste Öffnung die Achse schneidet und die anderen vier Öffnungen in der gewünschten radialen Distanz von der Achse angeordnet sind; und fünf Passagen, die sich jeweils durch den Stator von jeder der fünf Öffnungen in der Statorfläche ausgehend erstrecken, wobei die erste Öffnung in der Statorfläche in Fließverbindung mit einer Produktabgabeleitung über eine erste Passage steht und wobei jede der anderen vier Öffnungen in der Statorfläche in Fließverbindung über jeweils eine der anderen Passagen mit dem Produktende jeweils eines ersten, eines zweiten, eines dritten und eines vierten Adsorberbehälters steht.

Das Sequenz-Produktionsdrehventil kann so betrieben werden, dass

(1) in einer ersten Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse die Öffnungen in dem Rotor, die Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte und Öffnungen in dem Stator miteinander ausgerichtet sind, um das Produktende des ersten Adsorberbehälters in Fließverbindung mit der Produktabgabeleitung und mit dem Produktende des zweiten Adsorberbehälters zu bringen und die Produktenden des dritten und vierten Adsorberbehälters in Fließverbindung zu bringen; und
(2) in einer zweiten Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse die Öffnungen in dem Rotor, die Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte und Öffnungen in dem Stator miteinander ausgerichtet sind, um das Produktende des ersten Adsorberbehälters in Fließverbindung mit der Produktabgabeleitung und mit dem Pro duktende des zweiten Adsorberbehälters zu bringen und die Produktenden des zweiten und vierten Adsorberbehälters in Fließverbindung zu bringen.

Das Sequenz-Produktionsdrehventil kann ferner eine Antriebswelle aufweisen, um den Rotor um die Achse zu drehen, ferner ein Ventilgehäuse, das abgedichtet mit dem Stator verbunden ist, wobei das Ventilgehäuse den Rotor, die Öffnungsplatte und elastische Dichtungseinrichtungen umgibt, wobei das Ventilgehäuse den Rotor, die Öffnungsplatte und elastische Dichtungseinrichtungen umgibt und wobei die Antriebswelle sich durch das Ventilgehäuse erstreckt und bei der Drehbewegung gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist, sodass das Gehäuse einen gegenüber einem Fluid abgedichteten Innraum bildet.
Gemäß einer weiteren Ausführung umfasst die Erfindung ein Sequenz-Zuführdrehventil zur Verwendung an den Zuführenden von vier parallelen Adsorberbehältern in einem Druckwechseladsorptionsprozess mit vier Betten, wobei jeder Behälter ein Zuführ- und ein Produktende aufweist. Das Ventil hat folgende Merkmale:

(a) einen um eine Achse drehbaren Rotor, wobei der Rotor eine Rotorfläche senkrecht zu der Achse, zwei Öffnungen in der Rotorfläche, wobei eine erste Öffnung die Achse schneidet und eine zweite Öffnung in einer gewünschten radialen Distanz von der Achse angeordnet ist, und eine Passage, die sich zwischen der ersten und zweiten Öffnung erstreckt, um die erste und zweite Öffnung in Fließverbindung zu bringen;
(b) eine biegsame Öffnungsplatte aus einem flexiblen Material mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche und drei Plattenöffnungen, die sich durch die Öffnungsplatte erstrecken, wobei einer erste Plattenöffnung in der Öffnungsplatte mit der ersten Öffnung in der Rotorfläche ausgerichtet ist und in Fließkverbindung steht und eine zweite Plattenöffnung in der Öffnungsplatte mit der zweiten Öffnung in der Rotorfläche ausgerichtet ist und mit dieser in Fließverbindung steht;
(c) axial gleitende Verbindungseinrichtungen, die sich zwischen dem Rotor und der ersten Oberfläche der biegsamen Öffnungsplatte erstrecken, sodass der Rotor und die Öffnungsplatte gemeinsam um die Achse drehen können;
(d) elastische Dichtungseinrichtungen, die in abdichtendem Kontakt mit der ersten Oberfläche der biegsamen Öffnungsplatte und der Rotorfläche stehen, wobei die elastischen Dichtungseinrichtungen die erste Plattenöffnung gegenüber der ersten Öffnung beziehungsweise die zweite Plattenöffnung gegenüber der zweiten Öffnung abdichten; und
(e) einen Stator mit einer Statorfläche, die in abdichtendem und gleitendem Kontakt mit der zweiten Oberfläche der biegsamen Öffnungsplatte steht und koaxial mit dem Rotor und der Öffnungsplatte angeordnet ist; fünf Öffnungen in der Statorfläche, wobei eine erste Öffnung die Achse schneidet und die anderen vier Öffnungen in der gewünschten radialen Distanz von der Achse angeordnet sind; sowie fünf Passagen, die sich jeweils durch den Stator von einer der fünf Öffnungen ausgehend in der Statorfläche erstrecken, wobei die erste Öffnung in der Statorfläche über eine erste Passage in Fließverbindung mit einer Abgasabgabeleitung steht und wobei jede der anderen vier Öffnungen in der Statorfläche über eine der anderen Passagen mit dem Zuführende eines ersten, eines zweiten, eines dritten und eines vierten Adsorberbehälters in Fließverbindung steht.

Das Sequenz-Zuführdrehventil kann ferner eine Antriebswelle zum Drehen des Rotors um die Achse sowie ein Ventilgehäuse aufweisen, das abgedichtet mit dem Stator verbunden ist, wobei das Ventilgehäuse den Rotor, die Öffnungsplatte und elastische Dichtungsmittel umgibt und die Antriebswelle durch das Ventilgehäuse hindurch greift und bei der Drehbewegung abgedichtet mit dem Gehäuse ist, sodass das Gehäuse einen gegenüber einem Fluid dichten Innenraum bildet, und wobei eine Zuführeinlassleitung mit dem Gehäuse in Fließverbindung mit dem fluiddichten Innenraum verbunden ist.
Bei dem Sequenz-Zuführdrehventil kann die Öffnungsplatte kreisförmig sein und eine dritte Plattenöffnung in der Öffnungsplatte kann ausgebildet werden, indem ein Bereich eines Sektors der Öffnungsplatte entfernt wird, der sich von dem Umfang der Öffnungsplatte bis auf eine radiale Distanz von der Achse erstreckt, die kleiner als die gewählte radiale Distanz ist, und wobei die dritte Plattenöffnung in direkter Fließverbindung mit dem Innenraum des Ventilgehäuses steht.
Das Sequenz-Zuführdrehventil kann so betrieben werden, dass

(1) in einer ersten Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse die Öffnungen in dem Rotor, die Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte und Öffnungen in dem Stator miteinander ausgerichtet sind, um das Zuführende des ersten Adsorberbehälters in Fließverbindung mit der Zuführeinlassleitung zu bringen und das Zuführende des dritten Adsorberbehälters in Fließverbindung mit der Abgasabgabeleitung zu bringen; und
(2) in einer zweiten Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse die Öffnungen in dem Rotor, die Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte und Öffnungen in den Stator miteinander ausgerichtet sind, um das Zuführende des zweiten Adsorberbehälters in Fließverbindung mit der Zuführeinlassleitung zu bringen und um das Zuführende des vierten Adsorberbehälters in Fließverbindung mit der Abgasabgabeleitung zu bringen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Sequenzdrehventilanordnung für ein Druckwechsel-Adsorptionssystem angegeben, das mehrere parallele Adsorberbehälter verwendet, wobei jeder Behälter ein Zuführende und ein Produktende aufweist und wobei die Sequenzdrehventilanordnung folgende Merkmale aufweist:

(1) ein Sequenz-Zuführdrehventil, das aufweist: (a) einen Rotor mit einer Rotorfläche, der um eine Achse senkrecht zu der Rotorfläche drehbar ist und eine koaxiale Antriebswelle aufweist, wobei die Rotorfläche mehrere Öffnungen aufweist und eine oder mehrere Öffnungen in einer gewählten radialen Distanz von der Achse angeordnet sind, und wobei der Rotor eine Passage aufweist, die ein Paar der Öffnungen miteinander verbindet; (b) eine biegsame Öffnungsplatte aus einem flexiblen Material, die eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, wobei die erste Seite mit dem Rotor so verbunden ist, dass die flexible Öffnungsplatte koaxial durch den Rotor gedreht und axial in Bezug zu dem Rotor bewegt werden kann, wobei die flexible Öffnungsplatte mehrere Plattenöffnungen zwischen der ersten und zweiten Seite aufweist, und wobei zwei der Plattenöffnungen mit den Öffnungen in der Rotorfläche ausgerichtet sind; und (c) einen Stator mit einer koaxial mit dem Rotor und der flexiblen Öffnungsplatte ausgebildeten Statorfläche, wobei die zweite Seite der biegsamen Öffnungsplatte mit der Statorfläche in einem abgedichteten gleitenden Drehkontakt steht, wobei die Statorfläche mehrere Öffnungen aufweist, von denen einige in der gewünschten radialen Distanz von der Achse angeordnet sind, wobei die Öffnungen als Passagen sich durch den Rotor erstrecken, wobei eine der Öffnungen in der Statorfläche mit einer Abgasabgabeleitung in Fließverbindung steht, und wobei jeweils jede der anderen Öffnungen in der Statorfläche in Fließverbindung mit dem Zuführende eines jeden der mehreren Adsorberbehälter steht;
(2) ein Sequenz-Produktionsdrehventil, das aufweist (a) einen Rotor mit einer Rotorfläche, der um eine Achse senkrecht zu der Rotorfläche drehbar ist, wobei die Rotorfläche mehrere Öffnungen aufweist, von denen eine oder mehrere in einer gewünschten radialen Distanz von der Achse angeordnet ist und wobei der Rotor eine ein Paar der Öffnungen verbindende Passage umfasst; (b) eine biegsame Öffnungsplatte aus einem flexiblen Material, die eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, wobei die erste Seite mit dem Rotor so ver bunden ist, dass die biegsame Öffnungsplatte koaxial durch den Rotor gedreht und axial in Hinblick auf den Rotor bewegt werden kann, wobei die biegsame Öffnungsplatte mehrere Plattenöffnungen zwischen der ersten und zweiten Seite aufweist, und wobei die Plattenöffnungen mit den Öffnungen in der Rotorfläche ausgerichtet sind; und (c) einen Stator mit einer Statorfläche, der koaxial mit dem Rotor und der biegsamen Öffnungsplatte angeordnet ist, wobei die zweite Seite der biegsamen Öffnungsplatte in abdichtendem gleitenden Drehkontakt mit der Statorfläche steht, die Statorfläche mehrere Öffnungen aufweist, von denen einige in der gewünschten radialen Distanz von der Achse angeordnet sind, die Öffnungen sich als Passagen durch den Stator erstrecken, wobei eine der Öffnungen in der Statorfläche in Fließverbindung mit einer Produktabgabeleitung steht und jede der anderen Öffnungen in der Statorfläche jeweils in Fließverbindung mit dem Produktende jedes der mehreren Adsorberbehälter steht; und
(3) Drehantriebseinrichtungen, um die Antriebswelle des Sequenz-Zuführdrehventiles und die Antriebswelle des Sequenz-Produktionsdrehventils anzutreiben.

Die Drehantriebseinrichtungen können ein motorgetriebenes System aufweisen, das die Antriebswellen sowohl des Sequenz-Produktionsdrehventiles und des Sequenz-Zuführventiles antreibt. Das motorgetriebene System kann die Antriebswellen sowohl des Sequenz-Produktdrehventils und des Sequenz-Zuführdrehventils mit der gleichen Geschwindigkeit antreiben. Die Antriebswellen sowohl des Sequenz-Produktionsdrehventils und des Sequenz-Zuführdrehventils können eine einzige Antriebswelle bilden. Das Sequenz-Zuführdrehventil kann ferner eine Antriebswelle aufweisen, um den Rotor um die Achse zu drehen, ferner ein Ventilgehäuse, das abgedichtet mit dem Stator verbunden ist, wobei das Ventilgehäuse den Rotor, die Öffnungsplatte und elastische Abdichteinrichtungen umgibt und die Antriebswelle durch das Ventilgehäuse hindurch greift und bei der Drehbewegung gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist, sodass das Gehäuse einen gegenüber einem Fluid abgedichteten Innen raum bildet, und ferner eine Zuführeinlassleitungvorgesehen ist, die mit dem Gehäuse in Fließverbindung mit dem fluiddichten Innenraum verbunden ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER EINZELNEN ZEICHNUNGSBLÄTTER
1 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung eines Ausführungsbeispieles eines Sequenzdrehventiles gemäß der vorliegenden Erfindung.
2A ist eine zyklische Darstellung eines exemplarischen Druckwechseladsorptionsprozesses, der in einer Prozessanlage ausgeführt werden kann, die Ausführungen von Sequenzdrehventilen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
2B ist ein schematisches Diagramm von vier Adsorberbehältern in einem der Prozessschritte in dem Zyklusdiagramm gemäß 2A.
2C ist ein schematisches Diagramm von vier Adsorberbehältern in einem weiteren der Prozessschritt in dem Zyklusdiagramm gemäß 2A.
3 ist eine schematische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispieles eines Sequenz-Produktiondrehventils gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine detailliertere alternative schematische Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispieles eines Sequenz-Produktionsdrehventils gemäß 3.
5 ist eine schematische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispieles eines Sequenz-Zuführdrehventils gemäß der vorliegenden Erfindung.
6A stellt eine Ansicht der Öffnungsplatte des Sequenz-Produktionsdrehventils gemäß den 3 und 4 während eines der Prozessschritte gemäß dem Zyklusdiagramm von 2A dar.
6B stellt eine Ansicht der Öffnungsplatte eines Sequenz-Zuführdrehventiles gemäß 5 während des gleichen in 6A dargestellten Prozessschrittes dar.
7A zeigt eine andere Ansicht der Öffnungsplatte des Sequenz-Produktionsdrehventiles gemäß den 3 und 4 während eines weiteren Prozessschritts gemäß dem Zyklusdiagramm von 2A.
7B zeigt eine Ansicht der Öffnungsplatte des Sequenz-Zuführdrehventiles gemäß 5 während des gleichen Prozessschritts, der in 7A dargestellt ist.
8 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Integration eines Sequenz-Zuführdrehventils und eines Sequenz-Produktionsdrehventils in einem Druckwechseladsorptionssystem mit vier Betten.
9 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispieles für eine Sequenz-Drehventilanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Sequenzdrehventile, bei denen ein ebener, mit Öffnungen versehener Rotor koaxial auf einem ebenen, mit Öffnungen versehenen Stator dreht, wobei Öffnungen in dem Stator und Rotor in einer vorbestimmten Zyklussequenz ausgerichtet oder blockiert werden, werden verwendet, um Fluide in zyklischen Prozessen mit einer Anzahl von wiederholbaren Schritten zu leiten. Ausführungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind auf Sequenzdrehventile gerichtet, die eine biegsame Öffnungsplatte verwenden, die zwischen dem Stator und dem Rotor des Sequenzdrehventiles angeordnet ist. Die biegsame Öffnungsplatte, die aus einem flexiblen Material ist, ist mit dem Rotor verbunden und wird durch den Rotor angetrieben, sodass ein ebene Fläche auf einer Seite der Öffnungsplatte gleitend und abgedichtet auf der ebenen Statorfläche rotiert. Die andere Seite der Öffnungsplatte kontaktiert die Rotorfläche, sodass Öffnun gen oder Plattenöffnungen in der Rotorfläche mit Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte ausgerichtet sind und in abgedichteter Fließverbindung stehen. Die Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte werden sequenziell mit Öffnungen in der Statorfläche ausgerichtet, wenn der Rotor und die Öffnungsplatte gemeinsam rotieren, und es sind in dem Zwischenraum zwischen der Öffnungsplatte und der Statorfläche Dichteinrichtungen durch den Kontakt zwischen dem flexiblen Material der Öffnungsplatte und dem Stator vorgesehen, wenn die beiden Teile relativ zueinander gleiten.
1 zeigt eine Explosions-Querschnittsansicht, die einen mittigen Querschnitt eines Ausführungsbeispieles des Sequenzdrehventiles darstellt. Der Rotor 1 ist mit einer Antriebswelle 3 verbunden, die den Rotor um die Achse 5 drehend antreibt. Der Rotor kann aus Metall, Keramik, Kohlenstoff oder einem anderen harten Material sein, das mit dem durch das Ventil strömenden Fluid kompatibel ist. Die Rotorfläche 7 hat eine Öffnung 9, die die Achse 5 schneidet, und eine Öffnung 11 in einer gewünschten radialen Distanz von der Achse 5. Eine vertikale Bohrung 13, eine vertikale Bohrung 5 und eine horizontale Bohrung 17 bilden eine interne Passage, die die Öffnungen 9 und 11 miteinander verbindet und sie in eine Fließverbindung bringt. Ein Stopfen 16 kann verwendet werden, um das äußere Ende der horizontalen Bohrung 17 zu verschließen. Die durch die horizontale Bohrung 17 gebildete Passage kann Fließwiderstände (nicht gezeigt) aufweisen, so zum Beispiel eine Mündungs- oder Kanalanordnung, um den Fluss des Fluides durch die Bohrung zu beschränken oder zu steuern. Andere alternative Fließwiderstände können verwendet werden, um den Fluidfluss durch die Passage zu steuern, so zum Beispiel ein einstellbares Flusssteuerventil. Der Rotor kann zusätzliche Öffnungen und Passagen (nicht gezeigt) aufweisen, wie dieses später diskutiert wird, und diese können ebenfalls Fließwiderstände aufweisen. Bei einer Ausführungsform weisen zumindest zwei Antriebsstifte 18 von der Rotorfläche 7 weg.
Die Rotorfläche 7 liegt senkrecht zu der Antriebswelle 3 und der Achse 5 und ist vorzugsweise im Wesentlichen eben, d.h., dass die Fläche so eben wie möglich unter Verwendung konventioneller Maschinenbearbeitung und Schleifverfahren hergestellt wird. Verbesserte Herstellungsverfahren, etwa Läppen oder andere hoch speziali sierte und teure Verfahren, sind nicht notwendig, um eine extreme Ebenheit zu erreichen. Die Rotorfläche sollte eine ausreichend glättende Endbearbeitung haben, sodass fluiddichte Dichtungen um Öffnungen in der Rotorfläche ausgebildet werden können, wie dieses später beschrieben wird.
Als alternatives Ausführungsbeispiel zu der internen Passage, die durch die vertikale Bohrung 13, die vertikale Bohrung 15 und die horizontale Bohrung oder Passage 17 zur Verbindung der Öffnungen 9 und 11 gebildet wird, kann der Rotor so konstruiert und hergestellt werden, dass die Bohrung 11 und die Bohrung 13 durch die Oberseite des Rotors hindurch greifen, wobei dann die horizontale Bohrung oder Passage 17 nicht verwendet wird und die Bohrungen 11 und die Bohrung 13 durch eine externe Passage oder Leitung verbunden werden. Diese Alternative kann wünschenswert sein, wenn die Anzahl und Orientierung der internen Passagen die Bearbeitungsschritte bei der Rotorherstellung komplizieren. Diese alternative externe Passage oder Leitung kann ebenfalls Fließwiderstände aufweisen, so zum Beispiel eine Kanalanordnung mit Mündungen, um die Strömung des Fluids durch die Bohrung zu steuern. Andere alternative Fließwiderstandseinrichtungen können verwendet werden, um die Fluidströmung durch die Passage zu begrenzen oder zu steuern, so zum Beispiel einstellbare Flusssteuerventile.
Die Öffnungsplatte 19 liegt an der Rotorfläche 7 an und hat eine zentrale Plattenöffnung 21, die durch die Öffnungsplatte von der ersten Seite oder Oberfläche 23 zu der zweiten Seite oder Oberfläche 25 hindurch greift. Die Plattenöffnung 21 liegt in Richtung der Achse 5 und axial gegenüber der Öffnung 9 und ist mit dieser ausgerichtet. Die Plattenöffnung 27, die in einem gewünschten radialen Abstand von der Achse 5 angeordnet ist, erstreckt sich durch die Öffnungsplatte von der ersten Seite oder Oberfläche 23 zu der zweiten Seite oder Oberfläche 25. Diese Plattenöffnung kann in ihrer Form gekrümmt verlaufen, wie dieses später beschrieben wird. Die Plattenöffnung 27 liegt gegenüber der Öffnung 11 oder ist mit dieser ausgerichtet. Eine Plattenöffnung und eine Öffnung in der Rotorfläche sind nach Definition miteinander ausgerichtet, wenn sie in Fließverbindung miteinander stehen, d.h., wenn Fluid direkt von einer ausgerichteten Plattenöffnung in eine Öffnung fließen kann.
Die biegsame Öffnungsplatte 19 liegt an dem Rotor 1 an, sodass die Öffnungsplatte um die Achse 5 durch den Rotor 1 gedreht und die Plattenöffnung axial in Bezug zu dem Rotor bewegt werden kann. Jede Verbindungseinrichtung kann verwendet werden, um die Öffnungsplatte 19 mit dem Rotor 1 oder der Rotorfläche 7 zu verbinden, solange die Verbindungseinrichtung eine axiale Bewegung der Öffnungsplatte in Bezug zu dem Rotor erlaubt. Die Verbindungseinrichtung kann auch als axial gleitende Verbindungsreinrichtung definiert werden, von denen eine in 1 dargestellt ist, wobei die Oberfläche 23 der Öffnungsplatte 19 zumindest zwei Antriebsstiftsockel 29 aufweisen kann, die so angeordnet sind, dass sie die Antriebsstifte 18 gleitend aufnehmen, wenn die Rotorfläche 7 axial gegen die erste Oberfläche 23 der Öffnungsplatte 19 bewegt wird. Diese Stifte rotieren die Öffnungsplatte, wobei sie gleichzeitig erlauben, dass die Öffnungsplatte axial in Bezug zu dem Rotor 1 bewegt werden kann. Andere axial gleitende Verbindungseinrichtungen können in Betracht gezogen werden, die im Rahmen der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung liegen. Zum Beispiel kann die Öffnungsplatte mit dem Rotor verbunden werden, indem versenkte Schrauben verwendet werden, die die Öffnungsplatte nicht eng mit dem Rotor verklemmen, jedoch es erlauben, dass die Öffnungsplatte axial in Bezug zu dem Rotor bewegt wird und es verhindern, dass die Öffnungsplatte außer Verbindung mit dem Rotor gelangt.
Die Öffnungsplatte 19 ist vorzugsweise aus einem Material mit einem niedrigen Elastizitätsmodul hergestellt und hat eine solche Dicke, dass sie relativ zu dem Rotor- und Statormaterial flexibel ist. Das Material der Öffnungsplatte sollte ebenfalls einen niedrigen Reibungskoeffizienten in Bezug zu dem Statormaterial aufweisen und sollte mit dem Fluid, das durch das Ventil strömt, kompatibel sein. Ein geeignetes Material für die Öffnungsplatte kann aus verschiedenen Materialien ausgewählt werden, so zum Beispiel Polytetrafluorethylen (PTFE), mit Kohlenstoff oder Bronze gefülltes PTFE, Polyoxymethylen oder Acetal (zum Beispiel Delrin^®), Nylon oder Polyetheretherketon (PEEK). Die Öffnungsplatte sollte einen geeigneten Flexibilitätsgrad haben, sodass sie sich an alle Abweichungen von der Ebenheit der Statorfläche anpassen kann, wie weiter unten beschrieben. Der Flexibilitätsgrad der Öffnungsplatte ist eine Funktion des Moduls des Materials der Öffnungsplatte und der Dicke der Öffnungsplatte. Bei einer typischen Ausführung kann die Dicke der Öffnungsplatte im Bereich von 1/16 Zoll bis ½ Zoll liegen.
Jede der Plattenöffnungen in der ersten Oberfläche 23 der Öffnungsplatte 19 ist von einer elastischen Dichtungseinrichtung umgeben, die die Plattenöffnung gegenüber einer gegenüber liegenden Öffnung in der Rotorfläche 7 abdichtet. Die elastische Dichtungseinrichtung ist vorzugsweise aus einem elastischen Material, das abdichtend an der Rotorfläche 7 anliegt und ebenso abdichtend oder in abdichtendem Kontakt an der Öffnungsplatte 19 anliegt. Das elastische Material erlaubt vorzugsweise eine geringe axiale Bewegung der Öffnungsplatte 19 in Bezug zu der Rotorfläche 7, wenn die erste Oberfläche 23 und die Rotorfläche 7 aneinander durch die elastischen Dichtungseinrichtungen gepresst werden. Die erste Oberfläche 23 der Öffnungsplatte 19 kontaktiert typischerweise nicht die Rotorfläche 7.
Bei einer Ausführung der elastischen Dichtungseinrichtungen, die in 1 gezeigt ist, sind in die erste Oberfläche 23 um die Plattenöffnungen 21 und 27 in der Öffnungsplatte 19 Nuten eingeschnitten. O-Ringe 31 und 33 werden in die Nuten um die Öffnungen 21 beziehungsweise 27 eingelegt, und die Tiefe der Nuten ist geringer als der Durchmesser des Querschnittes des O-Ringes, sodass die O-Ringe über die erste Oberfläche 23, wie gezeigt, hinausragen. Die Rotorfläche 7 wird gegen die O-Ringe 31 und 33 (und optional gegen weitere hier nicht gezeigte O-Ringe) angepresst, wodurch in Folge die ebene zweite Oberfläche 25 der Öffnungsplatte 19 gegen die ebene Statorfläche 35 gepresst wird. Die Kompression der O-Ringe liegt im Zehnerbereich eines tausendstel Zolls, sodass sie wesentlich größer als die Größe einer Abweichung von der Ebenheit der Statorfläche 35 ist. Das flexible Material der Öffnungsplatte 19 passt sich an alle Abweichungen der Ebenheit in der Statorfläche 35 an, wenn diese bei der Drehbewegung über die Statorfläche 35 gleitet, wodurch eine Fluidabdichtung erreicht wird. Während dieses Ausführungsbeispiel für O-Ringe mit einem kreisförmigen Querschnitt beschrieben wurde, können auch andere Querschnittsformen verwendet werden, wenn dieses gewünscht wird.
Die O-Ringe können aus jedem geeigneten Material mit ausreichender Elastizität sein, das kompatibel mit dem Fluid ist, das durch das Ventil strömt. Beispielhafte Materialien, die für die O-Ringe verwendet werden können, umfassen zum Beispiel Nitrilgummi, Neopren, Ethylenpropylen und Fluorelastomere wie zum Beispiel Viton^®.
Die O-Ringe 31 und 33 dienen verschiedenen Funktionen aufgrund ihrer Elastizitätseigenschaften. Zunächst drücken sie die zweite Oberfläche 25 der Öffnungsplatte 19 gegen die Statorfläche 35; zweitens bilden sie eine Dichtung auf der ersten Oberfläche 23 um die Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte und auf der Rotorfläche 7 um die Öffnungen 9 und 11; drittens verhindern sie einen Leckfluss zwischen der Rotorfläche 7 und der ersten Oberfläche 23 der Öffnungsplatte 19, wenn die Öffnungsplatte sich relativ zu der Statorfläche 9 verbiegt; und viertens erlauben sie, dass die Öffnungsplatte 19 sich geringfügig in axialer Richtung in Bezug zu dem Stator 37 bewegen kann, um Abnutzungen der zweiten Oberfläche 25 zu kompensieren, wenn die Öffnungsplatte 19 sich gegenüber der Statorfläche 35 verdreht. Diese axiale Bewegung kann ebenso Abweichungen der Statorfläche 35 kompensieren, die durch thermische Gradienten oder Belastungen durch Fluiddruck verursacht werden.
Gemäß einer alternativen Ausführung könnten die Nuten in die Rotorfläche 7 um die Öffnungen 9 und 11 (nicht gezeigt) anstatt in die Öffnungsplatte 19 geschnitten werden, wie dieses oben beschrieben wurde. Die O-Ringe würden dann in dem Rotor verlaufen und gegen die erste Oberfläche 23 der Öffnungsplatte 19 drücken. Antriebsstifte 18 würden in Antriebsstiftsockel 29, wie oben beschrieben, eingepasst. Bei einer anderen Ausführung könnten die elastischen Dichtungseinrichtungen ein Blatt aus elastischem Material aufweisen, das eine erste der ersten Oberfläche 23 der Öffnungsplatte zugewandte Seite und eine zweite der Rotorfläche 7 zugewandte Seite aufweist. Das Blatt bei dieser Ausführung würde Öffnungen aufweisen, die in Form und Größe ähnlich denjenigen der Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte sind, und die ersten und zweiten Seiten des Blattes würden jeweils erhabene, jede Öffnung umgebende Bereiche aufweisen, die abdichtend die Rotorfläche 7 kontaktieren und jeweils gegenüber liegende Öffnungen in der Rotorfläche umgeben und abdichtend die erste Oberfläche 23 um gegenüber liegende Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte kontaktieren. Alternativ können die Dichtungseinrichtungen erhabene Bereiche aus elastischem Material aufweisen, das mit der ersten Oberfläche 23 der Öffnungsplatte 19 um jede Plattenöffnung in der Öffnungsplatte verklebt oder verbunden ist, oder erhabene Bereiche aus elastischem Material, das mit der Rotorfläche 7 um jede Öffnung in der Rotorfläche verbunden oder verklebt ist.
Es sind noch weitere Arten von elastischen Dichtungseinrichtungen vorhanden, die zum Abdichten zwischen der Rotorfläche 7 und der ersten Oberfläche 23 der Öffnungsplatte 19 verwendet werden können. Zum Beispiel können Dichtungen mit internen Federn verwendet werden, um die Elastizität zu liefern, die ebenso eine Dichtung zwischen dem Rotor und der Öffnungsplatte liefern und geeignet sind, die Öffnungsplatte gegen die Statorfläche 35 zu drücken. Dieser Druck sollte nicht signifikant ein Verbiegen der Platte 19 bewirken, und die Durchbiegung der Öffnungsplatte sollte signifikant geringer als die Kompression der Dichtungen sein.
Die Statorfläche 35 ist vorzugsweise ausgesprochen eben, d.h., dass die Fläche so eben wie möglich unter Anwendung von konventionellen Bearbeitungs- und Schleifverfahren hergestellt wird. Fortgeschrittene Herstellungsverfahren, so wie Läppen oder andere hoch spezialisierte und teure Verfahren, sind nicht erforderlich, um eine extreme Ebenheit zu erreichen. Die Statorfläche 35 und die zweite Oberfläche 25 der Öffnungsplatte 19 sind vorzugsweise glatt, um einen Abrieb während der Drehbewegung zu minimieren. Die Statorfläche 35 hat Löcher oder Öffnungen 39, 41 und 43, die zu Passagen 45, 47 beziehungsweise 49 durch den Körper des Stators führen. Die Öffnung 41 und die Passage 47 schneiden typischerweise die Achse 5. Die Öffnungen 39 und 43 sind in etwa der gleichen gewünschten radialen Distanz von der Achse 5 angeordnet, wie die Plattenöffnung 27 in der Öffnungsplatte 19 und die Öffnung 11 in der Rotorfläche 7. Die Öffnung 41, die Plattenöffnung 21 und die Öffnung 9 sind jeweils miteinander ausgerichtet und stehen in Fließverbindung, wenn der Rotor, die Öffnungsplatte und der Stator abdichtend in einer ersten Orientierung, wie in 1 gezeigt, zusammengepresst werden, wobei die Öffnungen 39, die Plattenöffnung 27 und die Öffnung 11 miteinander ausgerichtet sind und in Fließverbindung mit der Öff nung 41, der Plattenöffnung 21 und der Öffnung 9 über die Bohrung 13, die Bohrung 17 und die Bohrung 15 stehen. Wenn der Rotor 1 und die Öffnungsplatte 19 in eine zweite Drehposition (nicht gezeigt) 180° gegenüber der ersten Drehposition gedreht werden, sind die Öffnung 43, die Plattenöffnung 27 und die Öffnung 11 miteinander ausgerichtet und stehen in Fließverbindung mit der Öffnung 41, der Plattenöffnung 21 und der Öffnung 9 über die Bohrung 13, die Bohrung 17 und die Bohrung 15.
Der Rotor 1 und der Stator 37 können noch weitere mehrfache Öffnungen und Passagen (nicht gezeigt) für andere Funktionen der Fluidströmung aufweisen, wie unten beschrieben. Die Öffnungsplatte 19 kann ebenso zusätzliche Plattenöffnungen (nicht gezeigt) für andere Funktionen der Fluidströmung aufweisen, wie unten beschrieben.
Sequenzdrehventile des oben beschriebenen Typs sind insbesondere nützlich in Systemen mit Druckwechseladsorption (PSA), die mehrere parallele Adsorberbetten verwenden und in überlappenden zyklischen Schritten betrieben werden, die Zuführschritte, Druckausgleichsschritte, Normaldruckschritte, Entleerungsschtitte und erneute Druckschritte einschließen. Ausführungen der oben erläuterten Sequenzdrehventile können in einem exemplarischen PSA-Verfahren mit vier Betten verwendet werden, wie dieses in dem Zyklusdiagramm in 2A und den schematischen Bett-Flussdiagrammen in 2B und 2C dargestellt ist.
2A zeigt die überlappenden Zyklusschritte für jedes der Betten A, B, C und D, wobei jedes Bett jeweils durch die Zyklusschritte während der Zeitperioden, wie gezeigt, geführt wird. Zum Beispiel durchläuft das Bett A (a) einen Zuführschritt FEED während der Zeit t₀ bis t₂, indem ein Zuführgas in ein Zuführende des Bettes eingeführt wird, während ein Produktgas von einem Produktende des Bettes abgezogen wird; (b) einen Ausgleichsschritt EQ während der Zeit t₂ bis t₃, in dem das Bett über das Produktende auf Normaldruck gebracht wird, um Druckgas zu einem anderen Bett zu liefern; (c) einen vorläufigen Entleerungsschritt P PURGE während t₃ bis t₄, indem der Druck des Bettes weiterhin abgesenkt wird, um Entleerungsgas zu einem weiteren Bett in dem Entleerungsschritt zu liefern; (d) einen Abgas-Ausblasschritt (BD) während t₄ bis t₅, in dem der Druck im Bett weiter vom Zuführende abgesenkt wird; (e) einen Entleerungsschritt PURGE während t₅ bis t₆, in dem das Bett entleert wird, indem in das Produktende ein Entleerungsgas eingeführt wird, das von einem anderen Bett geliefert wird; (f) einen Druckanstiegsschritt während t₆ bis t₇ über das Produktende mit einem Gas von einem anderen Bett, das einem Druckausgleich unterliegt und mit Produktgas; und (g) einen finalen Druckanstiegsschritt REPR mit Produktgas während t₇ bis t8.
2B zeigt die Fließkonfiguration für die Betten A, B, C und D während t₀ bis t₁. Das Zuführgas strömt durch eine Leitung 201 in das Zuführende des Bettes A, wobei das Endproduktgas über die Leitung 203 aus dem Produktende des Bettes A abgezogen wird. Ein Teil des Produktgases aus dem Bett A wird über eine Leitung 205 zur Druckerhöhung im Bett B verwendet. Ausgleichsgas fließt über eine Leitung 207 von dem Bett D zum Bett B. Abgas mit Normaldruck wird über eine Abgas-Abgabeleitung 209 aus dem Bett C abgezogen.
2C zeigt die Fließkonfiguration für die Betten A, B, C und D während der Zeit t₁ bis t₂. Zuführgas fließt über die Leitung 201 in das Zuführende des Bettes A, wohingegen das endgültige Produktgas über die Leitung 203 von dem Produktende des Bettes A abgezogen wird. Bin Teil des Produktgases aus dem Bett A wird über eine Leitung 205 verwendet, um den Druck im Bett B anzuheben. Entleerungsgas strömt über die Leitung 211 vom Bett D zum Bett C und Abfallentleerungsgas wird über die Abfallentleerungsleitung 213 (die gleiche Leitung wie die Leitung 209) aus dem Bett C abgezogen.
Der Zyklus für die Betten A, B, C und D wiederholt sich zyklisch mit ähnlichen Betten-Fließkonfigurationen während den Zeitperioden t₂ bis t₄, t₄ bis t₆ und t₆ bis t₈. Der Gasfluss zwischen den vier Betten kann durch ein Sequenz-Zuführdrehventil an den Zuführenden der Betten und Sequenz-Produktionsdrehventilen an den Produktenden der Betten gesteuert werden. Ein Beispiel für ein Sequenz-Produktionsdrehventil für diese Funktion ist in der perspektivischen Explosionsdarstellung in 3 gezeigt. Eine weggeschnittene Ansicht des Körpers des Rotors 301 illustriert die Öffnungen und internen Passagen, die Gas zu den Produktionsenden der Betten leiten. Es sind sechs äußere Löcher in der Rotorfläche (hier nicht sichtbar) vorgesehen, die in einem gewünschten radialen Abstand von der Rotorachse angeordnet sind, und ein einzelnes mittiges Loch in der Rotorfläche, das Achsrichtung liegt. Das erste und das zweite dieser äußeren Löcher sind durch eine interne Passage 303 miteinander verbunden; das erste und das zweite äußere Loch sind jeweils mit dem linken beziehungsweise rechten Ende der Passage 303 verbunden. Das dritte dieser äußeren Löcher ist mit dem mittigen Loch durch eine interne Passage 305 verbunden. Das vierte und das sechste dieser äußeren Löcher sind durch eine interne Passage 307 und Bohrungen 309 beziehungsweise 311 verbunden. Das fünfte dieser äußeren Löcher, das in dem unteren rückwärtigen Bereich des Rotors 301 angeordnet und hier nicht sichtbar ist, ist mit dem mittigen Loch durch eine Passage 313 verbunden, die unterhalb der Passage 305 gelegen ist. Das mittige Loch, das dritte Loch und das fünfte Loch sind somit alle miteinander verbunden und können in Fließverbindung stehen. Die Fläche des Rotors 301 hat zumindest zwei Antriebsstifte, von denen einer als Antriebsstift 315 sichtbar ist. Eine oder mehrere Passagen 303, 305, 307 und 313 können interne Kanäle mit Mündungen (nicht gezeigt) aufweisen, um die Strömung des Fluids durch die Passagen zu regulieren.
Die Öffnungsplatte 317 hat ein mittiges Loch 319 gegenüber dem mittigen Loch in dem Rotor 301 und zumindest zwei Antriebsstiftsockel 321 und 323, die so angeordnet sind, dass die Antriebsstifte in dem Rotor in die Antriebsstiftsockel hineingleiten und in diese eingreifen, wenn der Rotor und die Öffnungsplatte axial zusammengepresst werden und außer Eingriff kommen, wenn der Rotor und die Öffnungsplatte axial auseinander gezogen werden. Die Antriebsstifte und die Antriebsstiftsockel liefern somit eine lösbare und axial gleitbare Verbindungseinrichtung, die sich zwischen der Rotorfläche und der biegsamen Öffnungsplatte erstreckt. Die Antriebsstifte verdrehen die Öffnungsplatte 317 in Übereinstimmung mit der Drehung des Rotors 301 und erlauben es der Öffnungsplatte, sich axial in Bezug zu dem Rotor zu bewegen. Dieses erlaubt es der Antriebsplatte, sich geringfügig in axialer Richtung zu bewegen, um Abweichungen von der Ebenheit der Statorfläche und eine eventuelle Abnutzung der Öffnungsplatte, wenn diese rotierend auf der Statorplatte gleitet, zu kompensieren.
Andere Arten einer lösbaren und axial gleitbaren Verbindungseinrichtung zwischen dem Rotor und der Öffnungsplatte können in Betracht gezogen werden und liegen im Bereich der vorliegenden Erfindung, solange sie die beiden Funktionen liefern, die Öffnungsplatte in Drehung zu versetzen und es der Öffnungsplatte zu erlauben, sich axial in Bezug zu dem Rotor zu bewegen.
Die Öffnungsplatte 317 hat auch gekrümmte Schlitze oder Plattenöffnungen 324, 325, 327, 329 und 331, die sämtlich in etwa der gleichen radialen Distanz von der Achse wie die sechs äußeren Löcher in der Fläche des Rotors 301 gelegen sind. Das erste Loch in der Rotorfläche liegt gegenüber der Plattenöffnung 331, das zweite Loch liegt gegenüber der Plattenöffnung 324, das dritte und vierte Loch liegen gegenüber der Plattenöffnung 325, das fünfte Loch liegt gegenüber der Plattenöffnung 327 und das sechste Loch liegt gegenüber der Plattenöffnung 329.
Die Statorfläche 333 des Stators 335 hat ein mittiges Loch 337 und Löcher 339, 341, 343 und 345, die jeweils um 90° gegeneinander versetzt sind und etwa in der gleichen radialen Distanz von der Achse wie die Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte 317 gelegen sind. Jedes der Löcher auf der Statorfläche führt zu Passagen durch den Stator zu der Unterseite des Stators (nicht gezeigt). Bei der Ausrichtung des Rotors 301, der Öffnungsplatte 317 und des Stators 335 gemäß 3 zeigen Linien und Pfeile die Fluidströmungswege durch die Komponenten des Ventils. Zum Beispiel ist es gezeigt, dass Fluid von dem Loch 345 durch die Plattenöffnung 331, das erste Loch in der Fläche des Rotors 301, die Passage 303, das zweite Loch in der Fläche des Stators 301, die Plattenöffnung 324 und das Loch 339 strömen kann. Ebenso kann Fluid durch das Loch 343 in der Statorfläche, durch den gekrümmten Schlitz 327, durch das fünfte Loch in der Rotorfläche (nicht sichtbar in dieser Ansicht) und durch die Passage 313 strömen. Dieser Fluidstrom trennt sich dann auf, und ein Anteil fließt durch die Passage 305, durch das dritte Loch in der Fläche des Rotors 301, in Umfangsrichtung durch den gekrümmten Schlitz oder die Öffnung 325 und durch das Loch 341. Der verbleibende Anteil fließt durch die Plattenöffnung 319 und durch das mittige Loch 337 in der Fläche des Stators 335.
Wenn der Rotor 301 und die Öffnungsplatte 317 gemeinsam rotieren, wobei die Öffnungsplatte in Kontakt mit der Statorfläche 333 steht, passieren die Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte sequenziell die Löcher in der Statorfläche und leiten wiederum eine Fluidströmung zu verschiedenen Kombinationen von Löchern in dem Stator. Die Passagen von den Löchern 339, 341, 343 und 345 können mit den Produktenden der Adsorberbetten C, B, A beziehungsweise D gemäß 2C verbunden werden. Eine detailliertere Beschreibung der Fluidströmung durch das Sequenzdrehventil während der einzelnen Abschnitte des PSA-Zyklus wird unten angegeben.
Eine detailliertere Ansicht eines Beispiels für ein Sequenz-Produktionsdrehventil ist in der perspektivischen Explosionsdarstellung in 4 gezeigt. Der Rotor 301 ist mit den Löchern und internen Passagen, die in gestrichelten Linien dargestellt sind, gezeigt. Das erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste sowie das mittige Loch in der Fläche des Rotors 301, die in Bezug auf die 3 diskutiert wurden, sind in 4 als Löcher 401, 403, 405, 407, 409, 411 beziehungsweise 412 gezeigt. Ebenso sind in 4 Passagen 303, 305, 307 und 313 gezeigt.
Es ist auch eine alternative Ausführung möglich, bei der die internen Passagen 303, 305, 307 und 313 in dem Rotor 301 nicht verwendet werden. Anstatt dessen erstrecken sich Passagen von den Löchern 401, 403, 405, 407, 409, 411 und 412 durch den Rotor bis zu der oberen Oberfläche des Rotors. Es wird eine externe Verrohrung verwendet, um die Löcher an der oberen Oberfläche des Rotors zu verbinden, um die gleichen Fluid-Strömungswege zwischen den Löchern zu erhalten, wie dieses oben bei der Verwendung der internen Passagen beschrieben wurde. Bei dieser alternativen Ausführungsform müsste die Passage von dem mittigen Loch 412 in einem Winkel zu der Achse 319 angeordnet werden, um die axiale Antriebswelle (in 3 nicht gezeigt, jedoch aus 1 ersichtlich) zu umgehen. Alternativ könnte die Antriebswelle mit dem Rotor 301 durch einen hohlen Abstandshalter verbunden werden, und die mittige Passage könnte axial verlaufen.
In die erste Oberfläche 413 der Öffnungsplatte 415 sind Nuten eingeschnitten, die O-Ringe, wie oben beschrieben, aufnehmen. Speziell sind Nuten 417, 419, 421, 423, 425, 427 in die erste Oberfläche 430 geschnitten und umgeben die Plattenöffnungen 429, 431, 433, 435, 437 beziehungsweise 439. Es sind Antriebsstiftsockel 321 und 323 gezeigt, die einen Antriebsstift 315 und einen zweiten Antriebsstift 316 aufnehmen, die in einem Winkel von 180° gegenüber liegend angeordnet sind. O-Ringe 441, 443, 445, 447, 449 und 451 sind in die Nuten 417, 419, 421, 423, 425 beziehungsweise 427 eingepasst. Der Stator 335 wurde oben in Verbindung mit der 3 beschrieben.
Die O-Ringe werden in die Nuten eingesetzt, und die Fläche des Rotors 301 wird gegen die O-Ringe gepresst, wobei die Antriebsstifte 315 und 316 gleitend und axial in die Antriebsstiftsockel 321 und 323 eingeführt werden. Die O-Ringe kontaktieren die Rotorfläche und bilden Dichtungen um die Löcher in der Rotorfläche. Ein O-Ring 441 liegt abdichtend um das Loch 403, ein O-Ringe 443 liegt abdichtend um die Löcher 405 und 407, ein O-Ring 445 liegt abdichtend um das Loch 411, ein O-Ring 447 liegt abdichtend um das Loch 409, ein O-Ring 449 liegt abdichtend um das Loch 401 und ein O-Ring 451 liegt abdichtend um das mittige Loch 412. Die zweite Oberfläche der Öffnungsplatte 415 liegt an der Statorfläche 333 an und dichtet diese ab, wie früher beschrieben.
Bei einer alternativen Ausführungsform könnten die Nuten in die Fläche des Rotors 301 um die darin befindlichen Öffnungen eingeschnitten werden (nicht gezeigt) anstatt sie in die Öffnungsplatte 415, wie oben beschrieben, einzuschneiden. Die O-Ringe würden dann in dem Rotor gelegen sein und gegen die erste Oberfläche 413 der Öffnungsplatte 415 gepresst werden. Antriebsstifte 315 und 316 würden in entsprechende Antriebsstiftsockel 321 und 323 passen, wie oben beschrieben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform könnten die Dichtungseinrichtungen ein Blatt aus elastischem Material aufweisen, das eine erste gegen die erste Oberfläche 413 der Öffnungsplatte zugewandte Seite und eine zweite der Fläche des Rotors 301 zugewandte Seite aufweist. Das Blatt hat Öffnungen, die in Form und Größe den Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte ähneln, und die erste und zweite Seite des Blattes haben jeweils erhöhte Bereiche, die jede Öffnung umgeben und die Fläche des Rotors 301 abdichtend kontaktieren und dabei jede gegenüber liegende Öffnung in der Rotorfläche umgeben und abdichtend die erste Oberfläche 413 um gegenüber liegende Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte kontaktieren.
Es gibt eine Anzahl von weiteren Typen von Kunststoffdichtungen, die für Dichtungszwecke zwischen der Fläche des Rotors 301 und der ersten Oberfläche 413 der Öffnungsplatte 415 verwendet werden können. Zum Beispiel könnten Dichtungen mit internen Federn, die die Elastizität liefern, verwendet werden, die eine Dichtung zwischen dem Rotor und der Öffnungsplatte liefern und ebenfalls Kraft liefern, um die Öffnungsplatte gegen die Statorfläche 333 drücken. Diese Kraft sollte nicht signifikant zu einer Biegung der Öffnungsplatte 415 führen und die Biegung der Öffnungsplatte sollte signifikant kleiner als die Kompression der Dichtungen sein.
Das zusammengesetzte Sequenz-Produktionsdrehventil wird in einem abgedichteten Gehäuse (wie später beschrieben) installiert, das eine Abdichtung für eine Antriebswelle umfasst. Jede geringe Leckströmung von Gas durch die Drehdichtung zwischen der Öffnungsplatte und dem Stator wird sich in dem Gehäuse ansammeln, wodurch der Druck in dem Gehäuse ansteigt. Dieser Druck, der auf den Rotor wirkt, wird diesen gegen den Stator drücken, da der Druck an den Statoröffnungen geringer als der Druck in dem Gehäuse ist. Dieser zusätzliche Druck wird weiterhin den Leckfluss minimieren.
Ein Sequenzdrehventil mit ähnlichen Eigenschaften wie das oben beschriebene Drehventil am Produktende kann auch für das Zuführende der Adsorberbetten konzipiert werden. Ein Beispiel für ein Sequenz-Zuführdrehventil ist perspektivisch in einer Explosionsdarstellung in 5 gezeigt, Die Fläche des Rotors 501 hat zwei Löcher oder Öffnungen 503 und 505, die über eine interne Passage 507 verbunden sind, die in gestrichelten Linien dargestellt ist. Das Loch 505 ist in der Mitte des Rotors um die Achse des Rotors gelegen, und das Loch 503 ist in einer gewählten radialen Distanz von dem Loch 505 angeordnet. Zumindest zwei Antriebsstifte 509 und 511 sind auf der Rotorfläche montiert. Die Oberseite des Rotors 501 ist mit einer An triebswelle (nicht gezeigt) verbunden, die den Rotor um eine mittige Achse (nicht gezeigt) antreibt, die durch das Loch 505 verläuft.
Es ist eine weitere Ausführungsform des Rotors möglich, bei der die interne Passage 507 innerhalb des Rotors 501 nicht verwendet wird. Anstatt dessen erstreckt sich eine externe Leitung von dem Loch 503 zu dem Loch 505 oberhalb der oberen Oberfläche des Rotors, wodurch sich die gleichen Fluidflusswege zwischen den Löchern ergeben, wie dieses oben in Verbindung mit der internen Passage beschrieben worden ist. Bei dieser Alternative müsste die Passage von dem mittigen Loch 505 in einem Winkel zu der Achse angeordnet werden, um die axiale Antriebswelle (nicht gezeigt in 5, jedoch in 1) zu umgehen. Alternativ könnte die Antriebswelle mit dem Rotor 501 mithilfe eines hohlen Abstandselementes verbunden werden, wobei dann die mittige Passage axial verlaufen könnte.
Die Öffnungsplatte 513 hat eine erste Oberfläche 515 und eine zweite Oberfläche (nicht zu sehen in dieser Darstellung) auf der rückwärtigen Seite. Die Öffnungsplatte hat drei Plattenöffnungen oder Öffnungen, die sich von der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche erstrecken. Eine Plattenöffnung 517 liegt in dem Zentrum der Öffnungsplatte und nimmt die Achse auf und ist umgeben durch eine Nut 519. Die Plattenöffnung 521, die allgemein gekrümmt in ihrer Form ist, ist etwa in der gleichen gewählten radialen Distanz wie das Loch 509 in dem Rotor 501 gelegen und von einer Nut 523 umgeben. Die Plattenöffnung 525 ist durch Entfernen eines Teilsegmentes der Öffnungsplatte, wie dargestellt, gebildet und ist am Umfang der Öffnungsplatte offen. Der innere Rand der Plattenöffnung 525 ist etwa in der gleichen radialen Distanz wie der innere Rand der Plattenöffnung 521 gelegen. Eine erste Oberfläche 515 hat zumindest zwei Antriebsstiftsockel 527 und 529, die so gelegen sind, dass sie in Antriebsstifte 511 beziehungsweise 509 in der Fläche des Rotors 501 eingreifen. Die erste Oberfläche der Öffnungsplatte 513 hat ferner zwei Nuten 531 und 533, die zwischen den Plattenöffnungen 521 und 525 gelegen sind. Die Nuten 531 und 533 umgeben keine Plattenöffnungen und können etwa in der gleichen radialen Lage wie die Plattenöffnung 521 liegen. O-Ringe 535, 537, 539 und 541 sind in die Nuten 519, 523, 531 beziehungsweise 533 in der ersten Oberfläche 515 der Öffnungsplatte 513 eingefügt.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform könnten die Nuten auch in die Fläche des Rotors 501 um die darin gelegenen Öffnungen geschnitten sein (nicht dargestellt) anstatt in die Öffnungsplatte 513, wie oben beschrieben. Die O-Ringe würden dann in dem Rotor liegen und gegen die erste Oberfläche 515 der Öffnungsplatte 513 drücken. Antriebsstifte 509 und 511 würden dann in Antriebsstiftsockel 529 und 527 eingreifen, wie oben beschrieben.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Dichtungseinrichtung ein Blatt aus elastischem Material aufweisen, die eine erste gegen die erste Oberfläche 515 der Öffnungsplatte gerichtete Seite und eine zweite gegen die Fläche des Rotors 501 gerichtete Seite aufweist. Das Blatt hat Öffnungen, die in Form und Größe den Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte ähneln, wobei dann die erste und zweite Seite des Blattes jeweils erhöhte Bereiche aufweist, die jede Öffnung umgeben und die Fläche des Rotors kontaktieren und ebenfalls jede gegenüber liegende Öffnung in der Rotorfläche umgeben und die erste Oberfläche 515 um gegenüber liegende Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte abdichtend kontaktieren.
Es gibt ferner eine Anzahl von anderen Typen von plastischen Dichtungen, die für Dichtungszwecke zwischen der Fläche des Rotors 501 und der ersten Oberfläche 515 der Öffnungsplatte 513 verwendet werden können. Zum Beispiel könnten Dichtungen mit internen Federn, die eine Elastizität liefern, verwendet werden, die eine Dichtung zwischen dem Rotor und der Öffnungsplatte gewährleisten und ebenfalls eine Kraft liefern, um die Öffnungsplatte gegen die Statorfläche 543 zu drücken. Diese Kraft sollte nicht signifikant eine Durchbiegung der Öffnungsplatte 515 bewirken, und die Durchbiegung der Öffnungsplattes sollte signifikant geringer als die Kompression der Dichtungen sein.
Die Statorfläche 543 des Stators 545 hat ein mittiges Loch 547 und Löcher 549, 551, 553 und 555, die jeweils in Winkelabständen von 90° etwa in der gleichen radialen Distanz von der Achse wie die Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte 513 gelegen sind. Jedes der Löcher auf der Statorfläche führt zu Passagen durch den Stator auf die Unterseite des Stators (nicht dargestellt). Die O-Ringe sind in die Nuten eingesetzt und die Fläche des Rotors 501 wird gegen die O-Ringe gepresst, wobei Antriebsstifte 509 und 511 in Antriebsstiftsockel 529 beziehungsweise 527 eingreifen. Die O-Ringe kontaktieren die Rotorfläche und bilden Dichtungen um die Löcher in der Rotorfläche. Ein O-Ring 535 umgibt das Loch 505 abdichtend und ein O-Ring 537 liegt abdichtend um das Loch 503. Es ist keine Öffnung in dem Bereich vorgesehen, der von Nuten 531 und 533 umgeben ist. O-Ringe 539 und 541 kontaktieren die Rotorfläche und bringen die notwendige Kraft auf die Öffnungsplatte auf, sodass die zweite Oberfläche der Öffnungsplatte abdichtend an der Statorfläche anliegt.
Die zweite Oberfläche der Öffnungsplatte 513 liegt an der Statorfläche 543 abdichtend an, wenn die Öffnungsplatte gleitend und abgedichtet gegenüber der Statorfläche 543 rotiert. Wenn der Rotor 501 und die Öffnungsplatte 513 rotieren, bleibt das mittige Loch 547 in dem Stator 545 mit der Plattenöffnung 517 ausgerichtet, die Plattenöffnung 521 ist andererseits mit den Löchern 549, 551, 553 und 555 in der Statorfläche 543 ausgerichtet, und die Plattenöffnung 525 gibt ihrerseits jedes der Löcher 549, 551, 553 und 555 frei. Die Passagen durch den Stator 545, die von den Löchern 549, 551, 553 und 555 ausgehen, können mit den Zuführenden der Adsorberbetten B, C, D beziehungsweise A gemäß 2C verbunden sein. Eine detailliertere Beschreibung der Fluidströmung durch das Sequenz-Zuführdrehventil während der einzelnen Abschnitte des PSA-Zyklus wird unten angegeben.
Das zusammengesetzte Sequenz-Zuführdrehventil wird in einem abgedichteten Gehäuse ähnlich dem für das Sequenz-Produktionsdrehventil installiert; das Gehäuse weist eine Abdichtung für eine Antriebswelle auf, die den Rotor drehend antreibt. Das zugeführte Fluid, das durch das Sequenz-Zuführdrehventil verteilt wird, wird direkt in das Ventilgehäuse eingeführt. Wenn die Plattenöffnung 525 in der rotierenden Öffnungsplatte 513 ihrerseits jedes der Löcher 549, 551, 553 und 545 in der Statorfläche 543 freigibt, wird das zugeführte Fluid in die Zuführenden der Adsorberbetten B, C, D beziehungsweise A entsprechend 2C geleitet.
Die Funktion des Sequenz-Produktionsdrehventils gemäß 4 und des Sequenz-Zuführdrehventils gemäß 5 ist in den 6A, 6B, 7A und 7D für einen Druckwechsel-Adsorptionszyklus gemäß den 2A, 2B und 2C dargestellt. 6A und 7A sind Ansichten längs der Linie 1-1 durch die Öffnungsplatte 415 in 4 und die 6B und 7B sind Ansichten längs der Linie 2-2 durch die Öffnungsplatte 513 gemäß 5. Diese Ansichten umfassen Teilansichten der Statorfläche. Um diese Ansichten verständlicher zu machen, sind gestrichelte Linien vorgesehen, die die Fließpassagen in dem Rotor anzeigen, die die Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte verbinden.
In 8 ist ein schematisches Flussdiagramm gezeigt, das die Beziehung zwischen den Adsorberbetten und den Sequenz-Drehventilen zeigt. Ein Sequenz-Zuführdrehventil 801 ist mit den Zuführenden der Betten A, B, C und D durch Zuführleitungen 803, 805, 807 beziehungsweise 809 verbunden. Eine Zuführgasleitung 811 ist mit dem Gehäuse des Zuführdrehventils 801 verbunden, wie früher beschrieben. Eine Abgas-Abblasleitung 813 für das Abgas ist mit einer mittigen Öffnung in dem Stator dieses Ventils verbunden, wie ebenfalls oben beschrieben. Produktleitungen 815, 817, 819 und 821 der einzelnen Betten verbinden die Produktenden der Betten A, B, C beziehungsweise D mit einem Sequenz-Produktionsdrehventil 823. Eine Leitung 825 für das Endprodukt ist mit einer mittigen Öffnung in dem Stator dieses Ventils verbunden, wie ebenfalls oben beschrieben. Eine Drehantriebseinrichtung 827 treibt die Wellen 829 und 831 an, die die Rotoren der Ventile 801 beziehungsweise 823 rotierend antreiben. Die Drehantriebseinrichtung 827 weist typischerweise einen elektrischen Motor und ein Untersetzungsgetriebe auf, um die Wellen 829 und 833 mit einer Geschwindigkeit anzutreiben, die für den spezifischen Prozesszyklus erforderlich ist, bei dem die Fluidströmung durch die Ventile 801 und 823 gesteuert wird. Die Ventile 801 und 823 arbeiten üblicherweise mit der gleichen konstanten Drehgeschwindigkeit, könnten jedoch auch, falls es erwünscht ist, mit einer nicht konstanten Drehgeschwindigkeit oder diskontinuierlich in einem wiederholbaren Zyklus mithilfe einer Ablaufsteuerung für den elektrischen Antriebsmotor betrieben werden.
6A stellt die Beziehung der Öffnungsplatte 600 mit dem Stator des Sequenz-Produktionsdrehventils für die PSA-Zyklusschritte gemäß 2B dar, die zwischen den Zeiten t₀ bis t₁ gemäß 2A ablaufen. Die Öffnungsplatte hat eine mittige Plattenöffnung 601 und gekrümmte Plattenöffnungen 603, 605, 607, 609 und 611. Der Stator hat eine mittige Öffnung 613 und im radialen Abstand gelegene Öffnungen 615, 617, 619 und 621. Eine Passage 623 in dem Rotor verbindet die Plattenöffnungen 609 und 603 in der Öffnungsplatte; eine Passage 625 in dem Rotor verbindet die Plattenöffnungen 601 und 603 in der Öffnungsplatte; eine Passage 627 in dem Rotor verbindet die Plattenöffnungen 605 und 607 in der Öffnungsplatte; eine Passage 629 in dem Rotor verbindet schließlich die Plattenöffnungen 601 und 611 in der Öffnungsplatte. Die Öffnungen 615, 617, 619 und 621 in dem Stator sind mit den Produktenden der Adsorberbetten A, B, C, beziehungsweise D gemäß 2B verbunden. Die Öffnung 613 ist mit der Leitung 825 für das Endprodukt (8) verbunden.
6B zeigt die Beziehung der Öffnungsplatte mit dem Stator des Sequenz-Zuführdrehventils für den PSA-Zyklusschritt gemäß 2B, der zwischen den Zeiten t₀ bis t₁ gemäß 2A abläuft. Die Öffnungsplatte 630 hat eine mittlere Plattenöffnung 631, gekrümmte Plattenöffnungen 633 und eine Sektoröffnung 635. Der Stator hat eine mittige Öffnung 637 und in radialem Abstand gelegene Öffnungen 639, 641, 643 und 645. Eine Passage 647 in dem Rotor verbindet die Plattenöffnungen 631 und 633 in der Öffnungsplatte. Öffnungen 639, 641, 643 und 645 in dem Stator 646 sind mit den Zuführenden der Adsorberbetten A, B, C beziehungsweise D entsprechend 2B verbunden. Die Öffnung 637 ist mit einer Abgas-Abblasleitung verbunden. Zuführgas wird in das Ventilgehäuse (nicht dargestellt) eingeführt.
Am Produktende der Adsorberbetten zwischen den Zeiten t₀ und t₁ gemäß 2A erlaubt das Produktionsdrehventil gemäß 6A es dem Produkt, von dem Auslass des Bettes A durch die Produktleitung 815 (8), die Öffnung 615 in dem Stator, die Plattenöffnung 611 in der Öffnungsplatte, die Passage 629 in dem Rotor, die Plattenöffnung 601 in der Öffnungsplatte und die Öffnung 613 in dem Stator in die Leitung 825 für das Endprodukt (8) zu fließen und ebenso durch die Passage 625 in dem Rotor, die Plattenöffnung 603 in der Öffnungsplatte, die Öffnung 617 in dem Stator und die Leitung 817 zu strömen, um das Produktende des Bettes B mit Druck zu versorgen. Das Produktionsdrehventil erlaubt es einem Gas unter Normaldruck, von dem Produktende des Bettes D durch die Leitung 821, die Öffnung 621 in dem Stator, die Plattenöffnung 609 in der Öffnungsplatte, die Passage 623 in dem Rotor, die Plattenöffnung 603 in der Öffnungsplatte und die Öffnung 617 in dem Stator zu fließen, um Gas mit Normaldruck zu dem Einlass des Bettes B über die Leitung 817 zu liefern. Eine Öffnung 619 in dem Stator wird durch die Öffnungsplatte blockiert und Plattenöffnungen 605 und 607 in der Öffnungsplatte sind durch die Statorfläche blockiert.
Am Zuführende der Betten erlaubt während der gleichen Zeitperiode t₀ bis t₁ das Sequenz-Zuführdrehventil 801 gemäß 8, dass ein Zuführgas aus der Zuführleitung 811 in das Gehäuse des Zuführventils strömt, und zwar durch die Sektoröffnung 635 (6B), durch die unbedeckte Öffnung 639 in der Fläche des Stators 646 und durch die Zuführleitung 803 (8) in das Zuführende des Adsorberbettes A. Gleichzeitig erlaubt es das Drehventil, Abgas abzublasen, das von dem Zuführende des Bettes C durch die Öffnung 643 in der Statorfläche, durch die gekrümmte Plattenöffnung 633, durch die Passage 647 in dem Rotor, durch die Plattenöffnung 631 und durch die Öffnung 637 in dem Stator 646 zu der Abgasleitung 813 (8) strömt. Öffnungen 641 und 645 in dem Stator 646 werden durch die Öffnungsplatte 630 blockiert.
Wenn die Öffnungsplatten 600 und 630 im Uhrzeigersinn (wie dargestellt) rotieren, läuft der PSA-Zyklus gemäß 2A über die Zeitperiode zwischen t₁ und t₂ ab. Die Fließbeziehung zwischen den Adsorberbetten während dieser Periode ist in 2C gezeigt, wobei Zuführgas weiter zu dem Bett A strömt, Produktgas zur Druckerhöhung in das Bett B strömt, Gas mit Normaldruck von dem Produktende des Bettes D im Gegensinne das Bett C entleert und Abgas von dem Zuführende des Bettes C abgezogen wird.
Am Produktende der Adsorberbetten zwischen den Zeiten t₁ und t₂ gemäß 2A erlaubt es das Produktionsdrehventil gemäß 7A dem Produkt, von dem Auslass des Bettes A durch die Produktleitung 815 (8), die Öffnung 615 in dem Stator, die Plattenöffnung 611 in der Öffnungsplatte, die Passage 629 in dem Rotor, die Plattenöffnung 601 in der Öffnungsplatte und die Öffnung 613 in dem Stator zu der Produktleitung 625 des Endproduktes (8) zu strömen, und ebenfalls durch die Passage 625 in dem Rotor, die Plattenöffnung 603 in der Öffnungsplatte, die Öffnung 617 in dem Stator und die Leitung 817 zu strömen, um das Produktende des Bettes D mit Druck zu versorgen. Das Produktionsdrehventil erlaubt es einem Gas mit Normaldruck, von dem Produktende des Bettes D durch die Leitung 821 (8), die Öffnung 621 in dem Stator, die Plattenöffnung 607 in der Öffnungsplatte, die Passage 627 in dem Rotor, die Plattenöffnung 605 in der Öffnungsplatte und die Öffnung 619 in den Stator zu strömen, um Entleerungsgas zu dem Produktende des Bettes D über die Leitung 819 (8) zu liefern. Die Plattenöffnung 609 wird durch die Fläche des Ventilstators blockiert.
Am Zuführende der Betten erlaubt es das Sequenz-Zuführdrehventil 801 gemäß 8 dem zugeführten Gas, von der Zuführleitung 811 in das Gehäuse des Zuführventils durch die Plattenöffnung 635 (7B), durch die freigegebene Öffnung 639 in der Fläche des Stators 646 und durch die Zuführleitung 804 (8) in das Zuführende des Adsorberbettes A zu strömen. Gleichzeitig erlaubt es das Drehventil, Abgas abzublasen und von dem Zuführende des Bettes C über die Zuführleitung 807 (8) durch die Öffnung 643 in der Statorfläche durch die gekrümmte Plattenöffnung 633 durch die Passage 647 in dem Rotor, durch die Plattenöffnung 631 und durch die Öffnung 637 in dem Stator 646 zu der Abgasleitung 813 (8) zu strömen. Die Öffnungen 641 und 645 im Stator 646 sind hierbei durch die Öffnungsplatte 630 blockiert.
Auf diese Weise steuern während der Zeitperioden t₀ bis t₁ und t₁ bis t₂ die Drehpositionen der Ventile gemäß den 6A und 6B die Gasströmung für den Zuführschritt zum Bett A, den Ausgleichsschritt und den Druckversorgungsschritt für das Bett B, das Abblasen von Abgas und den Entleerungsschritt für das Bett C und den Druckausgleich und den Entleerungsschritt für das Bett D. Wenn das Sequenz-Zuführdrehventil 801 und das Produktionsventil 825 ihre Drehung weiter fortsetzen, läuft die Kombination dieser Schritte weiterhin für die Betten B, C, D und A während der Zeitperiode t₂ bis t₄, für die Betten C, D, A und B während der Zeitperiode t₄ bis t₆ und für die Betten D, A, B und C für die Zeitperiode t₆ bis t₈ ab. Eine vollständige Umdrehung des Sequenz-Zuführdrehventils 801 und des Produktionsventils 825 führen somit einen vollen Zyklus des PSA-Systems mit vier Betten aus. Eine typische Zykluszeit t₀ bis t₈ kann im Bereich von 6 bis 120 Sekunden liegen; die korrespondierende Drehgeschwindigkeit des Sequenz-Zuführdrehventils 801 und des Produktionsventils 825 würde dann zwischen 10 und 0,5 Umdrehungen pro Minute liegen.
Die oben beschriebenen Sequenzdrehventile und die einzelnen Teile können in einem Ventilgehäuse angeordnet werden, wobei übliche mechanische Abdichtverfahren verwendet werden, um einen fluiddichten Betrieb sicherzustellen. Ein exemplarisches Verfahren zum Zusammensetzen des in 1 beschriebenen Ventils ist in der Querschnittsansicht einer Ventilanordnung in 9 dargestellt. Ein Rotor 901 wird durch eine Antriebswelle 903 um die Achse 905 angetrieben, wobei seine Fläche in abdichtendem Kontakt an der oberen Oberfläche der Öffnungsplatte 907 anliegt, wie oben beschrieben, indem zum Beispiel entsprechende O-Ringe 909 verwendet werden. Die obere Oberfläche der Öffnungsplatte 907 und die Fläche des Rotors 901 stehen nicht in direktem Kontakt und sind durch O-Ringe 909 und optional andere O-Ringe, die in dieser Querschnittsansicht nicht gezeigt sind, voneinander getrennt. Die untere Oberfläche der Öffnungsplatte 907 rotiert abgedichtet und gleitend auf der Fläche des Stators 913. Ein Stopfen 915 kann verwendet werden, um das äußere Ende der horizontalen Bohrung 917 zu verschließen und kann eine Kanalanordnung mit Mündungen (nicht gezeigt) umfassen, die in der Bohrung 917 liegt, um die Strömung des Fluids durch die Bohrung zu steuern. Der Rotor kann zusätzliche Öffnungen und Passagenwege (nicht gezeigt) aufweisen, wie dieses oben diskutiert wurde.
Die Fläche des Rotors 901 ist senkrecht zu der Antriebswelle 903 und der Achse 905, und die Fläche ist vorzugsweise ausgesprochen eben, d.h., dass die Fläche so eben wie möglich hergestellt wurde, wobei konventionelle maschinelle Bearbeitungen und Schleifverfahren angewendet werden. Fortgeschrittene Herstellungsverfahren wie Lappen oder andere hochspezialisierte und teure Verfahren sind nicht erforderlich, um eine extreme Ebenheit zu erreichen. Die Rotorfläche sollte am Ende ausreichend geglättet werden, sodass fluiddichte Abdichtungen um die Öffnungen in der Fläche gebildet werden können. Gemäß einer Ausführungsform ragen zumindest zwei Antriebsstifte (nicht sichtbar in dieser Ansicht) von der Rotorfläche weg und greifen gleitend in axialer Richtung in Antriebsstiftsockel in der oberen Oberfläche der Öffnungsplatte 907 ein. Der Rotor 901 ist mit dem Ende der Antriebswelle 903 durch einen eingeschraubten Stutzen oder Bolzen 919 verbunden.
Der Rotor 901, die Antriebswelle 903, die Öffnungsplatte 907 und die Fläche des Stators 913 sind in einem Gehäuse abgedichtet angeordnet, das durch den Körper des Stators 913, einen Wandbereich 921, einen Kopfbereich 923 und eine Antriebswellendichtung und ein Getriebegehäuse 925 gebildet ist. Der Stator 913 ist gegenüber dem Wandbereich 921 durch eine Dichtung 927 abgedichtet, und der Wandbereich 921 ist gegenüber dem Kopfbereich 923 durch eine Dichtung 929 abgedichtet. Das Gehäuse 925 für die Wellendichtung und das Getriebe ist gegenüber dem Kopfbereich 923 durch eine Dichtung 931 abgedichtet. Die Antriebswelle 903 ist in dem Gehäuse für die Antriebswelle und das Getriebe 925 durch Drehabdichtungen 933 abgedichtet, und die Welle 903 wird radial durch das Getriebe 935 abgestützt. Der Stator 913 kann mit dem Wandbereich 921 durch eine Schraubbolzenanordnung 937 verbunden werden, wobei der Kopfbereich 923 mit dem Wandbereich 921 durch Schraubbolzenanordnungen 939 verbunden werden kann, und das Getriebegehäuse 925 kann mit dem Kopfbereich 923 durch Bolzenanordnungen 941 verbunden werden.
Eine axiale Kraft kann zwischen dem abgedichteten Gehäuse 925 und dem Rotor 901 durch eine Federscheibe 943 erzeugt werden, die gleitend an der rotierenden oberen Seite des Rotors 901 mithilfe eines Kugellagers 945 anliegt. Diese Kraft schiebt die untere Fläche des Rotors 901 gegen die O-Ringe in der oberen Fläche der Öffnungsplatte 907. Andere bekannte Mittel, um eine axiale Kraft zwischen dem abgedichteten Gehäuse 925 und dem Rotor 911 zum Beispiel durch Wellen- oder Schraubenfedern zu erzeugen, können, wenn gewünscht, verwendet werden und liegen im Bereich der Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Die in 9 dargestellten Elemente können für Zuführdrehventile und auch für Produktionsdrehventile verwendet werden. Der Rotor 901 stellt dabei den Rotor 301 des Produktionsventils gemäß 4 und den Rotor des Zuführventils gemäß 5 dar. Der Stator 913 ist repräsentativ für den Stator 335 gemäß 4 und den Stator 545 gemäß 5. Das in 9 dargestellte Drehventil kann in jeder Drehrichtung betrieben werden; wenn es in der Konfiguration gemäß zum Beispiel 8 verwendet wird, könnte die in 9 gezeigte Darstellung für das Zuführventil verwendet werden und eine um 180° gedrehte Darstellung für das Produktionsventil.
Bei den oben beschriebenen und in den 1 bis 9 dargestellten Ausführungen haben der Rotor, die Öffnungsplatte und der Stator jeweils ein mittiges Loch, das die Achse aufnimmt, um entweder ein Produkt abzugeben (Produktionsventil) oder Abgas abzublasen (Zuführventil). Bei einer alternativen Ausführung zum Beispiel in einer Ventilkonfiguration, in der die Antriebswelle für den Rotor durch den Stator verläuft, kann die Passage für das Produktionsgas oder das Abgas durch den Stator gegenüber der Achse versetzt werden. Bei dieser Ausführung würde die Passage zur Produktabgabe oder Abgasabgabe durch den Stator in einer unterschiedlichen radialen Lage als die Passagen liegen, die mit den Adsorberbetten verbunden sind. Ein im Querschnitt kreisförmiger Kanal, der in der Öffnungsplatte in einem ähnlichen radialen Abstand wie die Passage für die Produktabgabe oder die Abgabe von Abgas gelegen ist, würde über die Öffnung zu dieser Passage in dem Stator rotieren, sodass die Öffnung und der kreisförmige Kanal immer in Fließverbindung miteinander ausgerichtet sind. Eine Öffnung in dem Rotor könnte mit dem kreisförmigen Kanal in der Öffnungsplatte ausgerichtet sein, und diese Öffnung würde dann über eine Passage in dem Rotor mit einer Plattenöffnung in der Öffnungsplatte verbunden werden, die über der Fläche des Stators rotiert. Diese Plattenöffnung würde ihrerseits mit jeder Passage durch den Stator ausgerichtet sein und zu jedem Adsorberbett führen, um eine Gasströmung zu dem Bett oder von dem Bett zu erlauben. Alternativ könnte ein im Querschnitt kreisförmiger Kanal in dem Stator oder dem Rotor platziert werden, um die gleiche Funktion wie ein kreisförmiger Kanal in der Öffnungsplatte zu liefern.
Obwohl die Ausführungsformen der oben beschriebenen Drehventile für eine Verwendung in einem Druckwechseladsorptionsprozess mit vier Betten erläutert wurden, können sie auch mit einer beliebigen Anzahl von Adsorptionsbetten in einem PSA-System verwendet werden. Die Ausführungsformen der Drehventile sind nicht begrenzt auf die Verwendung in PSA-Systemen und können in allen Prozessanwendungen verwendet werden, die ähnliche Eigenschaften und Betriebsvorteile von Drehventilen erfordern. Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele sind insbesondere nützlich bei größeren Drehventilen, bei denen der erforderliche Grad der Ebenheit für Rotoren und Statoren, die in direktem gleitenden Drehkontakt stehen, nur schwierig oder mit hohen Kosten erreicht und schwierig während des Betriebes aufrechterhalten werden könnte.

Claims

Anordnung aus einem Rotor und einer Öffnungsplatte zur Verwendung in einem Sequenzdrehventil mit (a) einem Rotor, der um eine Achse (5) drehbar ist, wobei der Rotor eine Rotorfläche (7) senkrecht zu der Achse (5), mehrere Öffnungen in der Rotorfläche einschließlich einer ersten Öffnung (9) und einer zweiten Öffnung (11) und eine Passage aufweist, die sich zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung erstreckt und diese in Fließverbindung hält, wobei eine oder mehrere Öffnungen in der Rotorfläche (7) in einer gewählten radialen Distanz um die Achse angeordnet sind; (b) einer biegsamen Öffnungsplatte (19) zum Einsatz zwischen dem Rotor (1) und dem Stator (37) des Sequenzdrehventils, wobei die Öffnungsplatte aus einem biegsamen Material ist und eine erste Oberfläche (23), eine zweite Oberfläche (25), eine Achse (5) senkrecht zu der zweiten Oberfläche (25) und mehrere Plattenöffnungen (21; 27) aufweist, die sich durch die Öffnungsplatte (19) von der von der ersten Oberfläche (23) zu der zweiten Oberfläche (25) erstrecken, wobei eine oder mehrere der Plattenöffnungen in einer gewählten radialen Distanz von der Achse (5) angeordnet sind, (c) axial gleitenden Verbindungseinrichtungen, die sich axial zwischen dem Rotor (1) und der ersten Oberfläche (23) der biegsamen Öffnungsplatte (19) erstrecken, sodass der Rotor und die Öffnungsplatte gemeinsam um die Achse (5) rotieren können; und mit (d) elastischen Dichtungseinrichtungen in dichtender Anlage an der ersten Oberfläche (23) der biegsamen Öffnungsplatte (19) und der Rotorfläche (7).
Anordnung aus einem Rotor und einer Öffnungsplatte nach Anspruch 1, wobei die Öffnungsplatte ferner Nuten in der ersten Oberfläche der Öffnungsplatte aufweist, wobei jede Nut einen geschlossenen Bereich auf der ersten Oberfläche umgibt, wobei einige oder alle Nuten Plattenöffnungen umgeben und elastische O-Ringe (31; 33) in die Nuten eingelegt sind und die O-Ringe über die erste Oberfläche der Öffnungsplatte hinausragen.
Anordnung aus einem Rotor und einer Öffnungsplatte nach Anspruch 1, wobei die Öffnungsplatte ferner zwei Antriebsstiftbuchsen (29) zur axialen und gleitenden Aufnahme von Antriebstiften (18) aufweist, um die Öffnungsplatte (19) um die Achse (5) zu drehen.
Sequenzdrehventil mit (a) einer Anordnung aus einem Rotor und einer Öffnungsplatte nach Anspruch 1 und ferner mit (b) einem Stator (37) mit einer Statorfläche (35), der koaxial mit dem Rotor (1) und der biegsamen Öffnungsplatte (19) ist, wobei die zweite Seite (25) der biegsamen Öffnungsplatte (19) dichtend und gleitend an der Statorfläche (35) anliegt, wobei die Statorfläche mehrere Öffnungen (39; 41; 43) aufweist, von denen einige (39; 43) in der gewählten radialen Distanz von der Achse (5) angeordnet sind, und wobei die mehreren Öffnungen (39; 41; 43) sich als Passagen durch den Stator (37) erstrecken.
Sequenzdrehventil nach Anspruch 4, das ferner Strömungswiderstände (16) in der die Öffnungspaare (9; 11) verbindenden Passage (17) aufweist, um die Fluidströmung durch die Passage zu begrenzen.
Sequenzdrehventil nach Anspruch 4, wobei eine Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse ein Paar von Öffnungen in dem Stator in Fließverbindung mit einem Paar von Öffnungen der biegsamen Öffnungsplatte, das Paar von Öffnungen in der Rotorfläche und die Passage in den Rotor bringt, die das Paar von Öffnungen in der Rotorfläche verbindet; und wobei eine andere Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse ein anderes Paar von Öffnungen in dem Stator in Fließverbindung mit dem Paar von Öffnungen in der biegsamen Öffnungsplatte, dem Paar von Öffnungen in der Rotorfläche und der Passage in dem Rotor bringt, die das Paar von Öffnungen in der Rotorfläche verbindet.
Sequenzdrehventil nach Anspruch 4, wobei eine oder mehrere der Plattenöffnungen, die sich durch die Öffnungsplatte erstrecken, gekrümmte Schlitze sind, die jeweils einen in Umfangsrichtung gelegenen Passagenweg für einen Fluidfluss zwischen einer Öffnung in der Rotorfläche und einer Öffnung in der Statorfläche bilden.
Sequenzdrehventil nach Anspruch 4, wobei die sich zwischen einem Paar von Öffnungen in der Rotorfläche erstreckende Passage, die das Paar von Öffnungen in Fließverbindung bringt, die Passage ist, die sich durch den Stator von jeder der Öffnungen in der Statorfläche erstreckt, und wobei die elastische Dichteinrichtung eine Dichtung ist, die jede Öffnung in der Rotorfläche (7) umgibt und eine Dichtung, die jede Öffnung (21; 27) auf der ersten Oberfläche (23) der biegsamen Öffnungsplatte 19 umgibt, sodass jede Öffnung (9; 11) in der Rotorfläche (7) in Fließverbindung mit jeder Öffnung ist, die mit dieser Öffnung fluchtet.
Sequenzdrehventil nach Anspruch 8, wobei eine Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse ein Paar von Plattenöffnungen mit einem Paar von Öffnungen in der Statorfläche ausrichtet, eine andere Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse das Paar von Plattenöffnungen mit einem anderen Paar von Öffnungen in der Statorfläche ausrichtet und eine weitere Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse eine oder mehrere der Öffnungen in der Statorfläche blockiert.
Sequenzdrehventil nach Anspruch 8, wobei ferner eine Drehantriebseinrichtung zum Drehen des Rotors und der Öffnungsplatte vorgesehen ist.
Sequenzdrehventil nach Anspruch 10, wobei die Drehantriebseinrichtung betrieben werden kann, um den Rotor und die Öffnungsplatte kontinuierlich mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit anzutreiben oder den Rotor und die Öffnungsplatte diskontinuierlich in einem wiederholbaren Drehzyklus zu positionieren.
Sequenzdrehventil nach Anspruch 8, wobei die axial gleitbare Verbindungseinrichtung, die sich zwischen dem Rotor (1) und der ersten Oberfläche (23) der biegsamen Öffnungsplatte (19) erstreckt, zylindrische Antriebsstifte (18) auf der Rotorfläche (7) aufweist, die in zylindrische Antriebsstiftstecker (29) in der ersten Oberfläche (23) der Öffnungsplatte passen.
Sequenzdrehventil nach Anspruch 8, wobei die elastische Dichtungseinrichtung aus der Gruppe ausgewählt ist, die folgende Merkmale aufweist: (a) Nuten, die jede Öffnung in der ersten Oberfläche (23) der Öffnungsplatte (19) umgeben, und elastische O-Ringe (31; 33), die in die Nuten eingelegt sind, wobei die O-Ringe (31; 33) über die erste Oberfläche (23) hinausragen und abdichtend an der Rotorfläche (7) anliegen und jede gegenüber liegenden Öffnung in der Rotorfläche umgeben; (b) Nuten, die jede Öffnung in der Rotorfläche umgeben, und elastische 0-Ringe (31; 33), die in die Nuten eingelegt sind, wobei die O-Ringe (31; 33) über die Rotorfläche (7) hinausragen und abdichtend an der ersten Oberfläche (23) der Öffnungsplatte (19) anliegen sowie jede gegenüber liegende Öffnung in der Öffnungsplatte umgeben; (c) ein Blatt aus elastischem Material mit einer ersten Seite, die der ersten Oberfläche (23) der Öffnungsplatte (19) zugewandt ist, und mit einer zweiten Seite, die der Rotorfläche zugewandt ist, wobei das Blatt Öffnungen aufweist, die in Form und Größe ähnlich den Öffnungen in der Öffnungsplatte sind, und wobei die erste und zweite Seite des Blattes jeweils einen erhöhten Bereich aufweisen, der jede Öffnung darin umgibt und der dichtend an der Rotorfläche (7) anliegt und jeweils gegenüber liegende Öffnungen darin umgibt sowie dichtend an der ersten Oberfläche (23) um gegenüber liegende Öffnungen in der Öffnungsplatte (19) anliegt; (d) erhöhte Bereiche aus elastischem Material, die an der ersten Oberfläche (23) der Öffnungsplatte (19) um jede Öffnung in der Öffnungsplatte angeordnet sind; und (e) erhöhte Bereiche aus elastischem Material, die an der Rotorfläche (7) um jede Öffnung in der Rotorfläche angeordnet sind.
Sequenzdrehventil nach Anspruch 8, das ferner Einrichtungen aufweist, um die Rotorfläche (7) gegen die elastischen Dichteinrichtungen zu pressen.
Verwendung eines Sequenz-Produktionsdrehventiles zur Verwendung an den Produktionsenden von vier parallelen Adsorptionsbehältern in einem Druckwechsel-Adsorptionsprozess mit vier Betten, wobei jeder Behälter ein Zuführende und ein Produktende aufweist, wobei das Ventil durch den Anspruch 4 definiert ist, wobei gemäß (a) sieben Öffnungen in der Rotorfläche (7) vorgesehen sind, wobei eine erste Öffnung die Achse schneidet und die anderen sechs Öffnungen jeweils in einer ausgewählten radialen Distanz von der Achse angeordnet sind; wobei sich jeweils eine Passage zwischen der ersten Öffnung und einer zweiten Öffnung erstreckt, eine Passage sich zwischen der ersten Öffnung und einer dritten Öffnung erstreckt, eine Passage sich zwischen einer vierten Öffnung und einer fünften Öffnung erstreckt und eine Passage sich zwischen einer sechsten Öffnung und einer siebten Öffnung erstreckt, wodurch die erste, zweite und dritte Öffnung in Fließverbindung gebracht werden, die vierte und fünfte Öffnung in Fließverbindung und die sechste und siebte Öffnung in Fließverbindung gebracht werden; gemäß (b) sechs Öffnungen durch die Öffnungsplatte (19) vorgesehen sind, wobei die Öffnungen in der Öffnungsplatte und die Öffnungen in der Rotorfläche (7) miteinander ausgerichtet sind und in Fließverbindung wie folgt stehen: eine erste Plattenöffnung mit der ersten Öffnung, eine zweite Plattenöffnung mit der dritten und siebten Öffnung, eine dritte Plattenöffnung mit der dritten Öffnung, eine vierte Plattenöffnung mit der vierten Öffnung, eine fünfte Plattenöffnung mit der fünften Öffnung und eine sechste Plattenöffnung mit der sechsten Öffnung; gemäß (d) die elastischen Dichtungseinrichtungen die erste Plattenöffnung gegenüber der ersten Öffnung abdichten, die zweite Plattenöffnung gegenüber der zweiten sowie siebten Öffnung, die dritte Plattenöffnung gegenüber der dritten Öffnung, die vierte Plattenöffnung gegenüber der vierten Öffnung, die fünfte Plattenöffnung gegenüber der fünften Öffnung und die sechste Plattenöffnung gegenüber der sechsten Öffnung; und gemäß (e) fünf Öffnungen in der Statorfläche (35) vorgesehen sind, wobei eine erste Öffnung die Achse schneidet und die anderen vier Öffnungen jeweils in einer gewählten radialen Distanz von der Achse angeordnet sind; und wobei fünf Passagen sich durch den Stator von jeder der fünf Öffnungen in der Statorfläche erstrecken, wobei die erste Öffnung in der Statorfläche über eine erste Passage mit einer Produktausgabeleitung in Fließverbindung steht, und wobei jede der anderen vier Öffnungen in der Statorfläche über jeweils eine der anderen Passagen mit dem Produktende eines ersten, zweiten, dritten, beziehungsweise eines vierten Adsorberbehälters in Fließverbindung steht.
Verwendung gemäß Anspruch 15, wobei (1) in einer ersten Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse die Öffnungen in dem Rotor, die Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte und Öffnungen in dem Stator miteinander ausgerichtet sind, um das Produktende des ersten Adsorberbehälters in Fließverbindung mit der Produkt abgabeleitung und mit dem Produktende des zweiten Behälters zu bringen, und die Produktenden des dritten und vierten Adsorberbehälters in Fließverbindung zu bringen; und (2) in einer zweiten Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse die Öffnungen in dem Rotor, die Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte und die Öffnungen in dem Stator miteinander ausgerichtet sind, um das Produktende des ersten Adsorberbehälters in Fließverbindung mit der Produktabgabelinie und dem Produktende des zweiten Adsorberbehälters zu bringen und die Produktenden des zweiten beziehungsweise vierten Adsorberbehälters in Fließverbindung zu bringen.
Verwendung gemäß Anspruch 15, wobei ferner eine Antriebswelle, mit der der Rotor um die Achse antreibbar ist, ein Ventilgehäuse, das mit dem Stator verbunden ist, wobei dieses Ventilgehäuse den Rotor umgibt, eine Öffnungsplatte und elastische Dichtungseinrichtungen vorgesehen sind, wobei die Antriebswelle durch das Ventilgehäuse hindurch greift und bei der Drehbewegung gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist, sodass das Gehäuse einen gegenüber einem Fluid abgedichteten Innenraum aufweist.
Verwendung eines Sequenz-Zuführdrehventiles an den Zuführenden von fünf parallelen Adsorptionsgefäßen in einem Druckwechsel-Adsorptionsprozess mit vier Betten, wobei jeder Behälter ein Zuführende und ein Produktende aufweist, wobei das Ventil durch Anspruch 4 definiert ist, wobei gemäß (b) drei Plattenöffnungen vorgesehen sind, die sich durch die Öffnungsplatte (19) erstrecken, wobei eine erste Plattenöffnung in der Öffnungsplatte mit der ersten Öffnung in der Rotorfläche ausgerichtet ist und mit dieser in Fließverbindung steht, und eine zweite Plattenöffnung der Öffnungsplatte mit der zweiten Öffnung in der Rotorfläche ausgerichtet ist und mit dieser in Fließverbindung steht; gemäß (d) die elastische Dichtungseinrichtungen die erste Plattenöffnung gegenüber der ersten Öffnung beziehungsweise die zweite Plattenöffnung gegenüber der zweiten Öffnung abdichten; und gemäß (e) fünf Öffnungen in der Statorfläche (35) vorgesehen sind, wobei eine erste Öffnung die Achse schneidet und die anderen vier Öffnungen jeweils in einer gewählten radialen Distanz von der Achse angeordnet sind; und wobei fünf Passagen vorgesehen sind und sich jede Passage durch den Stator von jeweils einer der fünf Öffnungen in der Statorfläche aus erstreckt, wobei die erste Öffnung in der Statorfläche (35) über eine erste Passage mit einer Abfallabgabeleitung in Fließverbindung steht und wobei jede der anderen vier Öffnungen in der Statorfläche (35) über jeweils eine der anderen Passagen mit dem Zuführende eines ersten, eines zweiten, eines dritten beziehungsweise eines vierten Adsorberbehälters in Fließverbindung steht.
Verwendung gemäß Anspruch 18, wobei ferner eine Antriebswelle vorgesehen ist, um den Rotor um die Achse zu drehen, ein Ventilgehäuse vorgesehen ist, das abgedichtet mit dem Stator verbunden ist, wobei das Ventilgehäuse den Rotor, die Öffnungsplatte und die elastischen Dichtungseinrichtungen umgibt, wobei die Antriebswelle durch das Ventilgehäuse hindurch greift und gegenüber dem Gehäuse in Drehrichtung abgedichtet ist, sodass das Gehäuse einen gegenüber einem Fluid abgedichteten Innenraum aufweist und wobei eine Zuführeinlassleitung vorgesehen ist, die mit dem Gehäuse in Fließverbindung mit dem fluiddichten Innenraum verbunden ist.
Verwendung gemäß Anspruch 19, wobei die Öffnungsplatte (19) kreisförmig ist und eine dritte Plattenöffnung in der Öffnungsplatte durch Entfernen eines Teiles eines Sektors der Öffnungsplatte ausgebildet ist, der sich von dem Umfang der Öffnungsplatte bis zu einer radialen Distanz von der Achse erstreckt, die kleiner als die gewählte radiale Distanz ist, und wobei die dritte Plattenöffnung in einer direkten Fließverbindung mit dem Innenraum des Ventilgehäuses steht.
Verwendung gemäß Anspruch 20, wobei (1) in der ersten Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse die Öffnungen in dem Rotor, die Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte und Öffnungen in dem Stator miteinander ausgerichtet sind, um das Zuführende des ersten Adsorberbehälters in Fließverbindung mit der Zuführeinlassleitung zu bringen und das Zuführende des dritten Adsorberbehälters in Fließkommunikation mit der Abfallabgabeleitung in Fließverbindung zu bringen; und (2) in einer zweiten Drehposition des Rotors und der Öffnungsplatte um die Achse die Öffnungen in dem Rotor, die Plattenöffnungen in der Öffnungsplatte und Öffnungen in dem Stator miteinander ausgerichtet sind, um das Zuführende des zweiten Adsorberbehälters in Fließverbindung mit der Zuführeinlassleitung zu bringen und das Zuführende des vierten Adsorberbehälters in Fließkommunikation mit der Abfallabgabeleitung zu bringen.
Verwendung von Sequenzdrehventilen in einer Sequenzdrehventilanordnung für ein Druckwechsel-Adsorptionssystem, bei dem mehrere parallele Adsoberbehälter verwendet werden, wobei jeder Behälter ein Zuführende und ein Produktende aufweist und wobei die Sequenz-Drehventilanordnung folgende Merkmale aufweist: (1) ein Sequenz-Zuführdrehventil, das gemäß Anspruch 4 ausgebildet ist, wobei eine der Öffnungen in der Statorfläche in Fließverbindung mit einer Abfallabgabeleitung steht und wobei jede der anderen Öffnungen in der Statorfläche in Fließverbindung jeweils mit dem Zuführende eines der mehreren Adsorptionsbehälter steht; (2) ein Sequenz-Produktdrehventil, das nach Anspruch 4 ausgebildet ist, wobei die Öffnungen sich als Passagen durch den Stator erstrecken, wobei eine der Öffnungen in der Statorfläche in Fließverbindung mit einer Produktabgabeleitung steht, und wobei jede der anderen Öffnungen in der Statorflä che in Fließverbindung jeweils mit dem Produktende eines der mehreren Adsorptionsbehälter steht; und (3) Drehantriebseinrichtungen, um die Antriebswelle des Sequenz-Zuführdrehventils und die Antriebswelle des Sequenz-Produktdrehventils anzutreiben.
Verwendung gemäß Anspruch 22, wobei die Drehantriebseinrtchtungen ein Motorantriebssystem aufweisen, das die Antriebswellen sowohl des Sequenz-Produktdrehventils und des Sequenz-Zuführdrehventils antreibt.
Verwendung gemäß Anspruch 23, wobei das Motorantriebssystem die Antriebswellen sowohl des Sequenz-Produktdrehventils und des Sequenz-Zuführdrehventils mit der gleichen Geschwindigkeit antreibt.
Verwendung gemäß Anspruch 22, wobei die Antriebswellen sowohl des Sequenz-Produktdrehventils und des Sequenz-Zuführdrehventils eine gemeinsame einzige Antriebswelle bilden.
Verwendung gemäß Anspruch 22, wobei das Sequenz-Zuführdrehventil ferner eine Antriebswelle zum Drehantrieb des Rotors um die Achse und ein Ventilgehäuse aufweist, das abgedichtet mit dem Stator verbunden ist, wobei das Ventilgehäuse den Rotor, die Öffnungsplatte und elastische Dichtungseinrichtungen umgibt, wobei die Antriebswelle durch das Ventilgehäuse hindurch greift und bei der Drehbewegung gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist, sodass das Gehäuse einen gegenüber einem Fluid abgedichteten Innenraum aufweist, und wobei eine Zuführeinlassleitung mit dem Gehäuse verbunden und in Fließverbindung mit dem fluiddichten Innenraum ist.
Verwendung einer flexiblen Öffnungsplatte (19) zwischen dem Rotor (1) und dem Stator (37) eines Sequenzdrehventils, wobei die Öffnungsplatte aus einem flexiblen Material ist und eine erste Oberfläche (23), eine zweite Oberfläche (25), eine Achse (5) senkrecht zu der zweiten Oberfläche (25) und mehrere Plattenöffnungen (21; 27) aufweist, die sich durch die Öffnungsplatte (19) von der ersten Oberfläche (23) zu der zweiten Oberfläche (25) erstrecken, wobei eine oder mehrere der Plattenöffnungen in einer gewählten radialen Distanz von der Achse (5) angeordnet sind.
Verwendung gemäß Anspruch 27, wobei ferner Nuten in der ersten Oberfläche der Öffnungsplatte vorgesehen sind, wobei jede Nut einen geschlossenen Bereich auf der ersten Oberfläche umgibt, einige oder alle der Nuten Plattenöffnungen umgeben, elastische O-Ringe (31; 33) in die Nuten eingelegt sind und die O-Ringe über die erste Oberfläche der Öffnungsplatte hinausragen.
Verwendung gemäß Anspruch 27, wobei ferner zumindest zwei Antriebsstiftbuchsen (29) zur axialen und gleitenden Aufnahme von Antriebsstiften (18) vorgesehen sind, um die Öffnungsplatte (19) um die Achse (5) zu drehen.