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DE102024205163A1 - Drehventil zum Einstellen einer Durchflussmenge eines schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels und CO2-Abtrennungsvorrichtung - Google Patents

Drehventil zum Einstellen einer Durchflussmenge eines schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels und CO2-Abtrennungsvorrichtung

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Publication number
DE102024205163A1
DE102024205163A1 DE102024205163.2A DE102024205163A DE102024205163A1 DE 102024205163 A1 DE102024205163 A1 DE 102024205163A1 DE 102024205163 A DE102024205163 A DE 102024205163A DE 102024205163 A1 DE102024205163 A1 DE 102024205163A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
channel
valve
chamber
rotary valve
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024205163.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Weil
Harald Bauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102024205163.2A priority Critical patent/DE102024205163A1/de
Priority to PCT/EP2025/063665 priority patent/WO2025252441A1/de
Publication of DE102024205163A1 publication Critical patent/DE102024205163A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Es wird ein Drehventil (10) zum Einstellen einer Durchflussmenge einer schwerkraftgetriebenen Strömung (12) eines schüttfähigen Materials (14, 14'), insbesondere eines schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels (14, 14') in einer CO2-Abtrennungsvorrichtung (10) zum Abtrennen von CO2 aus einem zugeführten Luftstrom (40), vorgeschlagen. Das Drehventil (10) weist ein drehbar gelagertes Ventilelement (22) mit einem Durchgangskanal auf, welcher zwischen einem Kanaleingang (28) und einem Kanalausgang (30) einen maximalen Durchgangswinkel (32) gegenüber einer Horizontalebene (34) für die schwerkraftgetriebene Strömung (12) des schüttfähigen Materials (14, 14') ausbildet, wobei mittels Drehung des Ventilelements (22) und damit des Durchgangskanals (26) gegenüber der Horizontalebene (34) der maximale Durchgangswinkel (32) variabel einstellbar ist, um die Durchflussmenge der schwerkraftgetriebenen Strömung (12) des schüttfähigen Materials (14, 14') einzustellen.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Drehventil zum Einstellen einer Durchflussmenge einer schwerkraftgetriebenen Strömung eines schüttfähigen Materials, insbesondere eines schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels in einer CO2-Abtrennungsvorrichtung zum Abtrennen von CO2 aus einem zugeführten Gasstrom, insbesondere Luftstrom, eine Kammereinheit mit zumindest einem derartigen Drehventil und eine CO2-Abtrennungsvorrichtung mit zumindest einem derartigen Drehventil oder einer derartigen Kammereinheit. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines derartigen Drehventils zum Einstellen einer Durchflussmenge einer schwerkraftgetriebenen Strömung.
  • Um die Erwärmung der Erdatmosphäre zu begrenzen, werden sogenannte DAC-Systeme (Direct Air Capture) eingesetzt, um aus der Luft CO2 (Kohlenstoffdioxid) abzutrennen bzw. zu entfernen.
  • Da die Bindung von CO2 und ggf. Wasser an ein Adsorbermaterial von Temperatur, Druck, Konzentration, Luftfeuchte etc. abhängt, stellen alle Adsorptions- und Desorptionssysteme zyklisch unterschiedliche Bedingungen ein, um durch die sich ergebende Hysterese CO2 abzuscheiden. Um die Desorptionsbedingungen einzustellen, muss das Adsorbermaterial gegen die Umgebung temporär abgeschlossen werden und befindet sich daher in einer Kammer.
  • Die US 2023/330589 A1 beschreibt ein kontinuierliches Systeme zur Abscheidung von CO2 und die Notwendigkeit eines Luftabschlusses über einen Schleusentrichter für die Desorptionsstrecke. Hierbei muss bei kontinuierlicher Desorption der Partikelfluss nachgeregelt werden, wenn sich z.B. die Beladung des Adsorbermaterials mit CO2 und atmosphärischer Luftfeuchtigkeit (Wasser), die wetter- und tageszeitabhängig ist, ändert, da dann längere Verweilzeiten in der Desorptionsstrecke notwendig werden und eine Verlängerung der Zeit wie bei einem stationären Prozess, wie bspw. aus der WO 2021/239748 A1 bekannt, nicht möglich ist. Eine Temperaturerhöhung scheidet aus, da hierdurch das Adsorbermaterial degradiert, was zu höheren Kosten führt.
  • Ebenfalls bekannt sind Quetschventile, bei denen durch zusammendrücken eines Schlauches der Querschnitt reduziert wird, sodass ein Partikelfluss reduziert und unterbunden werden kann. Allerdings ist eine Inertisierung durch das Ventil bei stehendem partikulären Material de facto nicht möglich, da der Querschnitt in dieser Stellung stark reduziert bzw. nicht mehr vorhanden ist.
  • Bekannte Austragseinrichungen für Silos wie Zellenradschleusen und Flachbodendosierer sind ungeeignet, da diese zum einen nicht vakuumdicht sind und zum anderen ein kontinuierlicher Austrag im Vordergrund steht und nicht eine kontinuierliche Bewegung der Partikelsäule in der Desorptionsstrecke. Da die Partikelsäule in der Desorptionsstrecke schnell nachfließt, wird eine Zellenradschleuse vollständig gefüllt, wenn keine Begrenzung des Durchflusses vor der Zellenradschleuse erfolgt. Im einfachsten Fall werden Zellenradschleusen Abweiserbleche vorgeschaltet, wobei die Bleche durch Querschnittsverengung den maximalen Durchfluss in die Kammern der Zellenradschleusen begrenzen. Für exaktere Anwendungen werden Schneckenförderer vor und ggf. hinter einer Zellenradschleuse angeordnet, so dass sich durch eine Kopplung der Förderraten der Schnecken und der Zellenradschleuse eine Überfüllung verhindern lässt. Die Zellenradschleuse stellt somit hauptsächlich eine Trennung im Sinne einer Schleuse dar, in dem z.B. Getreide als Siloinhalt von der Umgebung getrennt wird, das Getreide aber kontinuierlich und durch die Drehzahl in gewissen Grenzen regelbar ausgetragen werden kann. Aus der Praxis ist bekannt, dass ein vollständiges Füllen der Kammern der Zellenradschleuse zu Materialschädigung führt, da die Partikel von den Kanten der Kammern bei der Drehbewegung (Dichtheit, Leckage) eng eingepassten geschert werden, wenn dies andernfalls nicht zum Verklemmen der Zellenradschleuse führt.
  • Eine Abhilfe der Hersteller von Zellenradschleusen ist, eine Vordosierung durch eine Engstelle vorzusehen, so dass die Kammern der Zellenradschleuse nicht vollständig gefüllt werden. Jetzt dient aber die Engstelle der Dosierung und die Zellenradschleuse stellt nur einen gewissen Luftabschluss her, da immer noch Schöpfluft in die Desorptionsstrecke gelangt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Drehventil zum Einstellen einer Durchflussmenge einer schwerkraftgetriebenen Strömung eines schüttfähigen Materials, insbesondere eines schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels in einer CO2-Abtrennungsvorrichtung zum Abtrennen von CO2 aus einem zugeführten Gasstrom, insbesondere Luftstrom, mit
    • - einem Ventilkörper aufweisend einen Ventileinlasskanal und einen Ventilauslasskanal, und
    • - einem in dem Ventilkörper zwischen dem Ventileinlasskanal und dem Ventilauslasskanal drehbar gelagerten Ventilelement aufweisend einen Durchgangskanal mit einem dem Ventileinlasskanal zugeordneten Kanaleingang und einem dem Ventilauslasskanal zugeordneten Kanalausgang,
    wobei bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Drehventils
    • - der Ventileinlasskanal oberhalb des Durchgangskanals und der Ventilauslasskanal unterhalb des Durchgangskanals angeordnet sind, und
    • - der Durchgangskanal zwischen dem Kanaleingang und dem Kanalausgang einen maximalen Durchgangswinkel gegenüber einer Horizontalebene für die schwerkraftgetriebene Strömung des schüttfähigen Materials ausbildet, wobei mittels Drehung des Ventilelements und damit des Durchgangskanals gegenüber der Horizontalebene der maximale Durchgangswinkel variabel einstellbar ist, um die Durchflussmenge der schwerkraftgetriebenen Strömung des schüttfähigen Materials einzustellen.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Kammereinheit, insbesondere Sorptionseinheit oder Desorptionseinheit für eine CO2-Abtrennungsvorrichtung zum Abtrennen von CO2 aus einem zugeführten Gasstrom, insbesondere Luftstrom, mit
    • - einer Kammer zur temporären Aufnahme eines schüttfähigen Materials,
    • - einem in einen oberen Zuführbereich der Kammer mündenden Zuführleitungsabschnitt zum Zuführen des schüttfähigen Materials in die Kammer, und
    • - einen von einem unteren Abführbereich der Kammer ausgehenden Abführleitungsabschnitt zum Abführen des schüttfähigen Materials aus der Kammer,
    wobei zumindest ein Drehventil gemäß der vorangehend beschriebenen Art vorgesehen ist, welches
    • - in dem Zuführleitungsabschnitt angeordnet ist, um eine zugeführte Durchflussmenge einer schwerkraftgetriebenen Strömung des schüttfähigen Materials einzustellen; und/oder
    • - in dem Abführleitungsabschnitt angeordnet ist, um eine abgeführte Durchflussmenge einer/der schwerkraftgetriebenen Strömung des schüttfähigen Materials einzustellen.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine CO2-Abtrennungsvorrichtung zum Abtrennen von CO2 aus einem zugeführten Gasstrom, insbesondere Luftstrom mittels eines schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels mit
    • - einem Drehventil gemäß der vorangehend beschriebenen Art zum Einstellen einer Durchflussmenge einer schwerkraftgetriebenen Strömung des schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels, oder
    • - einer Sorptionseinheit gemäß der vorangehend beschriebenen Art, oder
    • - einer Desorptionseinheit gemäß der vorangehend beschriebenen Art, oder
    • - einer Sorptionseinheit gemäß der vorangehend beschriebenen Art und einer Desorptionseinheit gemäß der vorangehend beschriebenen Art, wobei zur Erzeugung eines geschlossenen Kreislaufs des CO2-Abtrennungsmittels der Abführleitungsabschnitt der Sorptionseinheit mit dem Zuführleitungsabschnitt der Desorptionseinheit fluidisch verbunden ist, sodass das mit CO2 angereicherte schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel aus der Sorptionskammer der Desorptionskammer zuführbar ist, und der Abführleitungsabschnitt der Desorptionseinheit mit dem Zuführleitungsabschnitt der Sorptionseinheit fluidisch verbunden ist, sodass das regenerierte schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel aus der Desorptionskammer der Sorptionskammer wieder zuführbar ist.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist des Weiteren eine Verwendung eines Drehventils gemäß der vorangehend beschriebenen Art zum Einstellen einer Durchflussmenge einer schwerkraftgetriebenen Strömung eines schüttfähigen Materials, insbesondere eines schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels, bevorzugt in einer Kammereinheit, insbesondere gemäß der vorangehend beschriebenen Art, oder in einer CO2-Abtrennungsvorrichtung zum Abtrennen von CO2 aus einem zugeführten Gasstrom, insbesondere Luftstrom, insbesondere gemäß der vorangehend beschriebenen Art.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass schüttfähige Materialen in Abhängigkeit von ihrer inneren Reibung so lange aufgeschüttet werden können, bis sie bei Überschreitung eines bestimmten Schüttwinkel beginnen am aufgeschütteten Material entlang abzufließen, wobei durch Neigung bzw. Verkippung des Untergrunds analog zu einer schiefen Ebene/Platte gegenüber der Horizontalebene das Fließverhalten des schüttfähigen Materials beeinflussbar ist.
  • Demzufolge hängt auch die Durchströmbarkeit eines Durchgangskanals von einem schüttfähigen Material von seiner Neigung sowie ggf. seinen geometrischen Eigenschaften ab, wobei jede Veränderung der Neigung des Durchflusskanals eine Veränderung der Durchflussmenge bedeutet. Eine Auslegung kann hierbei nach einfachsten geometrischen Gesetzen (Pythagoras) erfolgen.
  • Daher wird erfindungsgemäß ein Drehventil mit einem drehbar angeordneten Ventilelement aufweisend einen (an das jeweilige schüttfähige Material angepassten) Durchgangskanal, welcher einen gegenüber bzw. relativ zu der Horizontalebene maximalen Durchgangswinkel ausbildet, vorgeschlagen, sodass die Durchflussmenge einer schwerkraftgetriebenen Strömung eines schüttfähigen Materials kontinuierlich einstellbar, d.h. steuerbar bzw. regelbar ist. Hierdurch sind je nach Winkelbereich und Ausgestaltung des Durchgangskanals gegenüber bzw. relativ zu der Horizontalebene diverse Betriebsstellungen und somit Ventileigenschaften realisierbar.
  • Das erfindungsgemäße Drehventil kann vorteilhafterweise in beliebigen Baugrößen leicht skaliert werden, d.h. insbesondere von kleinen Durchmessern, bspw. in Pilotanlagen (Labor, Technikum), bis hin zu Großsystemen wie CO2-Abrennungsvorrichtungen oder Partikelwärmeübertragern mit Querschnitten DN100 und größer.
  • Aufgrund der erläuterten Eigenschaften ist das erfindungsgemäße Drehventil insbesondere für den Einsatz bzw. die Verwendung in einer kontinuierlichen CO2-Abtrennungsvorrichtung zum Abtrennen von CO2 aus einem zugeführten Gasstrom, insbesondere Luftstrom sehr vorteilhaft, um in dieser die Durchflussmenge einer schwerkraftgetriebenen Strömung eines schüttfähigen Materials CO2-Abtrennungsmittels einzustellen.
  • Das Drehventil ist dazu ausgebildet bzw. eingerichtet, eine Durchflussmenge einer schwerkraftgetriebenen Strömung eines schüttfähigen Materials bzw. Mediums einzustellen.
  • Der Begriff „Einstellen“ umfasst im Rahmen der vorliegenden Anmeldung verständlicherweise auch ein Steuern und/oder Regeln der Durchflussmenge der schwerkraftgetriebenen Strömung des schüttfähigen Materials.
  • Das schüttfähige Material bzw. Medium ist fließfähig oder rieselfähig ausgebildet. Das schüttfähige Material kann bspw. granular oder partikelförmig/partikulär ausgebildet sein. Das schüttfähige Material kann ein einziges Material oder ein Gemisch von Materialien umfassen oder daraus bestehen. Das schüttfähige Material kann trocken, aufgeschlämmt oder suspendiert ausgebildet sein.
  • Bei der schwerkraftgetriebenen Strömung handelt es sich um eine Strömung, d.h. Materialströmung bzw. Partikelströmung, welche zumindest hauptsächlich oder auch ausschließlich von der Schwerkraft getrieben ist.
  • Die schwerkraftgetriebene Strömung kann für schwer fließförmige partikuläre Materialien durch eine temporäre Fluidisierung unterstützt werden.
  • Das Drehventil ist insbesondere für einen Einsatz bzw. eine Verwendung in einer CO2-Abtrennungsvorrichtung zum Abtrennen von CO2 aus einem zugeführten Gasstrom, insbesondere Luftstrom ausgebildet bzw. eingerichtet. Folglich ist das schüttfähige Material bevorzugt ein schüttfähiges CO2-Abtrennungsmittel. Das schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel ist zum Abtrennen von CO2 aus einem zugeführten Gasstrom bzw. Luftstrom ausgebildet. Das schüttfähigeCO2-Abtrennungsmittel kann insbesondere ein entsprechend funktionalisiertes schüttfähiges Sorptionsmittel, bspw. ein Adsorptionsmittel und/oder ein Absorptionsmittel umfassen. Demnach kann das schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel bspw. einen granularen oder partikelförmigen Feststoff als Trägerstruktur mit einem Grundmaterial aufweisen, welches ausgewählt ist aus Gruppe bestehend aus: Harze, Polymere, Keramiken, Zeolithe, Silicate, metallorganische Verbindungen, organische Materialien wie Cellulose oder Aktivkohle, und Kombinationen daraus. Das Grundmaterial kann wiederum mit Aminen, Kaliumcarbonat oder anderen Komponenten, die ausgebildet sind, CO2 chemisch und/oder physikalisch zu binden, spezifisch funktionalisiert sein.
  • Das schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel kann insbesondere ein granulares Ionentauscherharz umfassen oder als granulares Ionentauscherharz ausgebildet sein. Das schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel kann bspw. granulares Lewatit VP OC 1065 oder Zeolith X13 umfassen oder daraus bestehen.
  • Das Drehventil weist einen Ventilkörper mit einem Ventileinlasskanal zum Zuführen des schüttfähigen Materials in das Drehventil und einen Ventilauslasskanal zum Abführen des schüttfähigen Materials aus dem Drehventil auf. Hierbei erstrecken sich bei bestimmungsgemäßem Gebrauch bzw. bei bestimmungsgemäßer Anordnung des Drehventils bevorzugt der Ventileinlasskanal und der Ventilauslasskanal in vertikaler Richtung. Alternativ oder zusätzlich sind bevorzugt der Ventileinlasskanal und der Ventilauslasskanal in horizontaler Richtung versetzt zueinander angeordnet.
  • Das Drehventil weist ferner einen in dem Ventilkörper zwischen dem Ventileinlasskanal und dem Ventilauslasskanal drehbar gelagerten Ventilelement auf. Das drehbar gelagerte Ventilelement weist einen Durchgangskanal mit einem dem Ventileinlasskanal zugeordneten bzw. zugewandten Kanaleingang und einem dem Ventilauslasskanal zugeordneten bzw. zugewandten Kanalausgang auf. Der Ventileinlasskanal und der Kanaleingang sowie der Ventilauslasskanal und der Kanalausgang sind bevorzugt jeweils aufeinander abgestimmt ausgestaltet. Hierbei können der Ventilauslasskanal und der Ventilauslasskanal bspw. gekrümmte oder abgeschrägte Wandbereiche aufweisen.
  • Das Ventilelement ist bevorzugt zylinderförmig, insbesondere als gerader Zylinder ausgebildet. Das Ventilelement kann als Walze ausgebildet sein. Das Ventilelement kann über bekannte Dichtsysteme aus dem Ventilkörper herausgeführt werden, sodass eine Drehbewegung über bspw. eine pneumatische oder elektrische Ansteuerung möglich ist.
  • Der Durchgangskanal umfasst bevorzugt zumindest eine Bohrung, insbesondere mehrere Bohrungen, welche einen runden oder einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt aufweist/aufweisen. Der Querschnitt der zumindest einen Bohrung kann hierbei insbesondere konstant oder sich verjüngend oder sich erweiternd ausgebildet sein.
  • Da es sich um eine schwerkraftgetriebene Strömung handelt, sind bei bestimmungsgemäßem Gebrauch bzw. bei bestimmungsgemäßer Anordnung des Drehventils der Ventileinlasskanal oberhalb des Durchgangskanals und der Ventilauslasskanal unterhalb des Durchgangskanals angeordnet.
  • Ferner bildet bei bestimmungsgemäßem Gebrauch bzw. bei bestimmungsgemäßer Anordnung des Drehventils der Durchgangskanal zwischen dem Kanaleingang und dem Kanalausgang einen maximalen Durchgangswinkel gegenüber bzw. relativ einer Horizontalebene für die schwerkraftgetriebene Strömung des schüttfähigen Materials aus. Hierbei ist mittels Drehung des Ventilelements und damit des Durchgangskanals gegenüber bzw. relativ zu der Horizontalebene der maximale Durchgangswinkel variabel einstellbar, um die Durchflussmenge der schwerkraftgetriebenen Strömung des schüttfähigen Materials einzustellen.
  • D.h., mit anderen Worten, dass der Durchgangskanal derart drehbar gelagert und ausgebildet ist, dass sich ein maximaler Durchgangswinkel gegenüber einer Horizontalebene für die schwerkraftgetriebene Strömung des schüttfähigen Materials durch diesen einstellt. Der maximale Durchgangswinkel ist hierbei der Winkel, bis zu dem das schüttfähige Material schwerkraftgetrieben durch den Durchgangskanal strömen kann. Hierbei sei angemerkt, dass der Winkel in Strömungsrichtung gemessen wird. Der maximale Durchgangswinkel hängt verständlicherweise von der Ausrichtung und geometrischen Ausgestaltung, wie bspw. der Länge, dem Querschnittsverlauf etc. des Durchgangskanals ab. Bei einem konstanten Querschnittsverlauf des Durchgangskanals kann der maximale Durchgangswinkel bspw. dem Winkel zwischen der Horizontalebene und der geneigten Geraden entsprechen, welche durch den obersten Punkt des Kanaleingangs und dem untersten Punkt des Kanalausgangs verläuft.
  • Das Ventilelement bzw. der Durchgangskanal weist bevorzugt eine horizontale Drehachse, d.h. eine Drehachse in der Horizontalebene auf.
  • Es ist vorteilhaft, wenn in zumindest einer ersten Betriebsstellung des Ventilelements der maximale Durchgangswinkel auf zumindest einen Fließwinkel des schüttfähigen Materials eingestellt ist, in dem die schwerkraftgetriebene Strömung durch den Durchgangskanal fließt oder fließen kann, und in zumindest einer zweiten Betriebsstellung des Ventilelements der maximale Durchgangswinkel auf zumindest einen Stoppwinkel des schüttfähigen Materials eingestellt ist, in dem die schwerkraftgetriebene Strömung in dem Durchgangskanal stoppt oder gestoppt wird.
  • Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der zumindest eine Fließwinkel größer als ein Schüttwinkel des schüttfähigen Materials ist und der zumindest eine Stoppwinkel kleiner als oder gleich wie der Schüttwinkel des schüttfähigen Materials ist.
  • D.h., mit anderen Worten, dass das Ventilelement zum einen auf eine erste Betriebsstellung drehbar bzw. einstellbar ist, in der der Durchgangskanal derart „verkippt“ ist, dass der maximale Durchgangswinkel einen Schüttwinkel des schüttfähigen Materials überschreitet, sodass die schwerkraftgetriebene Strömung durch den Durchgangskanal fließt oder fließen kann. Zum anderen ist das Ventilelement auf eine zweite Betriebsstellung drehbar bzw. einstellbar, in der der Durchgangskanal derart „verkippt“ ist, dass der maximale Durchgangswinkel einen Schüttwinkel des schüttfähigen Materials unterschreitet, sodass die schwerkraftgetriebene Strömung in dem Durchgangskanal stoppt oder gestoppt wird, d.h. zum Erliegen kommt.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Ventilelement, insbesondere stufenlos zwischen mehreren ersten Betriebsstellungen mit jeweils unterschiedlichen Fließwinkeln bis zu dem zumindest einen Stoppwinkel drehbar ist, um die Durchflussmenge der fließenden schwerkraftgetriebenen Strömung stufenlos bzw. kontinuierlich einzustellen.
  • Es ist außerdem vorteilhaft, wenn in der zumindest einen zweiten Betriebsstellung des Ventilelements der Kanaleingang und der Kanalausgang des Durchgangskanals zumindest teilweise geöffnet sind, sodass bei gestoppter schwerkraftgetriebenen Strömung weiterhin eine fluidische Verbindung zwischen dem Ventileinlasskanal und dem Ventilauslasskanal besteht.
  • Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn in der zumindest einen ersten Betriebsstellung und in der zumindest einen zweiten Betriebsstellung des Ventilelements der Kanaleingang und der Kanalausgang vollständig geöffnet sind. D.h., mit anderen Worten, dass ein Öffnungsquerschnitt am Kanaleingang und ein Öffnungsquerschnitt am Kanalausgang in der zumindest einen ersten Betriebsstellung und in der zumindest einen zweiten Betriebsstellung unverändert bleiben.
  • Der Vorteil hierbei liegt darin, dass - im Gegensatz zu bspw. Quetschventilen - der Durchgangskanal auch bei gestoppter Materialströmung offen und somit von einem Gas (entgegengesetzt zur Materialströmungsrichtung) durchströmbar bleibt. Eine Inertisierung und/oder Fluidisierung des Materials kann folglich kontinuierlich erreicht werden, ohne dass die Ventilstellung die Gasströmung wesentlich beeinflusst.
  • Somit kann das Drehventil bspw. bei gestoppter Materialströmung des schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels von einem Spülgas zur Inertisierung für einen Desorptionsvorgang im Vakuum durchströmt werden. Da zur Agglomeration neigende schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel hierdurch auch getrocknet werden, kann ferner auch eine Verstopfungsgefahr des Drehventils erheblich reduziert werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Drehventil von Druckluft durchströmt werden, um Verstopfungen in diesem zu lösen, denen bei anderen Ventilen in der Regel nur durch eine ungewünschte kurzzeitige Erhöhung der Durchflussmenge begegnet werden kann.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn in zumindest einer dritten Betriebsstellung des Ventilelements der maximale Durchgangswinkel auf den zumindest einen Stoppwinkel des schüttfähigen Materials eingestellt ist und ferner der Kanalausgang geschlossen ist, sodass die fluidische Verbindung zwischen dem Ventileinlasskanal und dem Ventilauslasskanal unterbrochen ist.
  • Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn in der zumindest einen dritten Betriebsstellung des Ventilelements der Kanaleingang zumindest teilweise geöffnet ist.
  • Diese Maßnahme führt zu einem weiteren Vorteil gegenüber den Quetschventilen, da das Drehventil, bspw. für den Einsatz in für einen Desorptionsvorgang bei Bedarf vollständig gasdicht nach dem Stoppen der Materialströmung geschlossen werden kann, wohingegen Quetschventile durch an der Schlauchwand der Ventile anhaftende Materialreste de facto immer eine Leckage für Gase aufweisen. Außerdem werden dabei keine Scherkräfte auf das Material ausgeübt und auch eine Verklemmung- bzw. Verblockungsgefahr des Ventilelements wird minimiert.
  • Bei den Betriebsstellungen handelt es sich um Arbeitsstellungen bzw. Betätigungsstellungen des Ventilelements. Die Betriebsstellungen sind bevorzugt in einer Drehrichtung des Ventilelements nacheinander einstellbar bzw. erreichbar, wobei die zumindest eine zweite Betriebsstellung zwischen der zumindest einen ersten Betriebsstellung und der zumindest einen dritten Betriebsstellung einstellbar bzw. erreichbar ist. D.h., mit anderen Worten, dass je nach Drehrichtung zuerst die zumindest eine erste Betriebsstellung, dann die zumindest eine zweite Betriebsstellung und anschließend die zumindest eine dritte Betriebsstellung und umgekehrt einstellbar sind.
  • Die Kammereinheit ist bevorzugt als Sorptionseinheit oder Desorptionseinheit für eine CO2-Abtrennungsvorrichtung zum Abtrennen von CO2 aus einem zugeführten Gasstrom, insbesondere Luftstrom ausgebildet.
  • In Falle, dass die Kammereinheit als Sorptionseinheit ausgebildet ist, ist die Kammer als Sorptionskammer zur temporären Aufnahme eines schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels ausgebildet, um das CO2 aus dem zugeführten Gasstrom, insbesondere Luftstrom zu sorbieren.
  • Hierbei ist bevorzugt an den Abführleitungsabschnitt stromabwärts des zumindest einen Drehventils eine Druckgaseinheit zum Zuführen von Druckgas (entgegen der schwerkraftgetriebenen Strömung des schüttfähigen Materials) in und/oder durch das zumindest eine Drehventil anschließbar oder angeschlossen, um Verstopfungen in diesem zu lösen.
  • In Falle, dass die Kammereinheit als Desorptionseinheit ausgebildet ist, ist die Kammer als Desorptionskammer zur temporären Aufnahme eines mit CO2 angereicherten schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels ausgebildet, um das CO2 aus dem schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittel zu desorbieren.
  • Hierbei ist bevorzugt an den Zuführleitungsabschnitt stromabwärts des zumindest einen Drehventils eine Pumpeinheit, insbesondere Vakuumeinheit anschließbar oder angeschlossen, um desorbiertes CO2 aus der Desorptionskammer abzupumpen. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt an den Abführleitungsabschnitt stromabwärts des zumindest einen Drehventils eine Spülgaseinheit zum Zuführen eines Spülgases (entgegen der schwerkraftgetriebenen Strömung des schüttfähigen Materials) in die Desorptionskammer anschließbar oder angeschlossen, um Sauerstoff aus der Desorptionskammer zu entfernen.
  • Weiter bevorzugt ist in dem Zuführleitungsabschnitt stromaufwärts des zumindest einen Drehventils eine Vorwärmkammer für das schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel angeordnet, wobei stromaufwärts der Vorwärmkammer zumindest ein weiteres Drehventil, insbesondere genau ein weiteres Drehventil oder genau zwei weitere Drehventile gemäß der vorangehend beschriebenen Art angeordnet ist/sind. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt in dem Abführleitungsabschnitt stromabwärts des zumindest einen Drehventils eine Kühlkammer für das schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel angeordnet, wobei stromabwärts der Kühlkammer zumindest ein weiteres Drehventil, insbesondere genau ein weiteres Drehventil oder genau zwei weitere Drehventile gemäß der vorangehend beschriebenen Art angeordnet ist/sind.
  • Hierbei kann mittels zweier weiterer Drehventile zusätzlich zur Steuerung bzw. Regelung der Durchflussmenge noch eine Schleusenfunktion bereitgestellt werden.
  • Die CO2-Abtrennungsvorrichtung ist zum Abtrennen von CO2 aus einem zugeführten Gasstrom, insbesondere Luftstrom mittels eines CO2-Abtrennungsvorgangs ausgebildet. Der Begriff „Abtrennen“ umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung jegliche sinnvolle Art der Abtrennung bzw. Abscheidung von CO2 (Kohlenstoffdioxid) aus einem Gas, insbesondere der Luft, wobei eine Bindung und/oder Anhaftung und/oder Einlagerung und/oder Aufnahme von CO2-Molekülen an dem schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittel erfolgt.
  • Hierbei ist die CO2-Abtrennungsvorrichtung insbesondere ausgebildet, das CO2 aus dem zugeführten Gasstrom bzw. Luftstrom mittels eines Sorptionsvorgangs, insbesondere Adsorptionsvorgangs und/oder Absorptionsvorgangs in der Sorptionskammer abzutrennen, bei dem die Abtrennung unter Energieabgabe bzw. Wärmeabgabe an den Gasstrom bzw. Luftstrom erfolgt. Demnach kann das Abtrennen des CO2 insbesondere mittels zumindest eines der folgenden Verfahren oder Mischformen daraus erfolgen:
    • - chemisches Adsorptionsverfahren
    • - physikalisches Adsorptionsverfahren
    • - chemisches Absorptionsverfahren
    • - physikalisches Absorptionsverfahren
  • Die CO2-Abtrennungsvorrichtung ist ferner zum Freisetzen von CO2 aus dem CO2-Abtrennungsmittel mittels eines CO2-Freisetzungsvorgangs ausgebildet. Der Begriff „Freisetzen“ umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung jegliche sinnvolle Art der Freisetzung bzw. Austreibung von CO2 (Kohlenstoffdioxid) aus dem schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittel, wobei eine Lösung und/oder Freisetzung und/oder Abgabe von CO2-Molekülen aus dem schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittel erfolgt.
  • Hierbei ist die CO2-Abtrennungsvorrichtung insbesondere ausgebildet, das CO2 aus dem CO2-Abtrennungsmittel mittels eines Desorptionsvorgangs freizusetzen bzw. zu lösen, bei dem unter Energieeinbringung bzw. Wärmeeinbringung in das schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel das CO2 von diesem freigesetzt wird.
  • Demnach kann das Freisetzen des CO2 insbesondere mittels zumindest eines der folgenden Verfahren oder Mischformen daraus erfolgen:
    • - chemisches Desorptionsverfahren
    • - physikalisches Desorptionsverfahren
  • Der Begriff „Zuführen“ bzw. „zugeführt“ umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung in erster Linie ein aktiv durchgeführtes bzw. veranlasstes und damit technisch gesteuertes bzw. geregeltes Zuführen des Gasstroms bzw. Luftstroms mittels einer Gebläseeinheit bzw. Ventilatoreinheit der CO2-Abtrennungsvorrichtung. Der Begriff „Zuführen“ bzw. „zugeführt“ kann jedoch auch ein passiv durchgeführtes bzw. veranlasstes Zuführen des Gasstroms bzw. Luftstroms umfassen, ohne dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Folglich kann der Luftstrom auf beliebige, bspw. auf natürliche Art und Weise (als Wind) zugeführt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die CO2-Abtrennungsvorrichtung eine Sorptionseinheit gemäß der vorangehend beschriebenen Art auf, welche eine Sorptionsstrecke der CO2-Abtrennungsvorrichtung ausbildet.
  • Zusätzlich weist die CO2-Abtrennungsvorrichtung vorteilhafterweise eine Desorptionseinheit gemäß der vorangehend beschriebenen Art auf, welche eine, insbesondere mehrstufige Desorptionsstrecke der CO2-Abtrennungsvorrichtung ausbildet.
  • Hierbei sind die Leitungsabschnitte der Sorptionseinheit und der Desorptionseinheit Teil eines Leitungssystems bzw. Rohrleitungssystems der CO2-Abtrennungsvorrichtung, wobei zur Erzeugung eines geschlossenen Kreislaufs des CO2-Abtrennungsmittels zum einen der Abführleitungsabschnitt der Sorptionseinheit mit dem Zuführleitungsabschnitt der Desorptionseinheit fluidisch verbunden ist, sodass das mit CO2 angereicherte schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel aus der Sorptionskammer der Desorptionskammer zuführbar ist, und zum anderen der Abführleitungsabschnitt der Desorptionseinheit mit dem Zuführleitungsabschnitt der Sorptionseinheit fluidisch verbunden ist, sodass das regenerierte schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel aus der Desorptionskammer der Sorptionskammer wieder zuführbar ist.
  • Die CO2-Abtrennungsvorrichtung kann ferner zumindest eine der folgenden Einheiten aufweisen:
    • - Gebläseeinheit, insbesondere mit einer Vielzahl von Ventilatoren zum Zuführen des Luftstroms;
    • - Wasserdampfgenerator zum Bereitstellen von Wasserdampf für den CO2-Desorptionsvorgang;
    • - Inertisierungseinheit zum Zuführen eines Inertgasstromes, wie bspw. Stickstoff, sauerstoffreie Luft und/oder Wasserdampf zur Entfernung von Sauerstoff vor dem Desorptionsvorgang zum Schutz des CO2-Abrennungsmittels vor chemischer Degradation;
    • - Heizeinheit zur zusätzlichen Erwärmung des schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels für den Desorptionsvorgang;
    • - Kühleinheit zur zusätzlichen Kühlung des schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels für den Sorptionsvorgang;
    • - Materialfördereinheit zur Fördern des schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels durch die Leitungen bzw. das Leitungssystem;
    • - Sensoreinheit für den Sorptions- und Desorptionsvorgang;
    • - Steuereinheit zur Steuerung und/oder Regelung des Sorptions- und Desorptionsvorgangs.
  • Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, mittels Funkübertragung wie W-LAN, Bluetooth, Near-Field Communication etc. mit anderen Steuereinheiten und/oder einer zentralen Steuereinheit der CO2-Abtrennungsvorrichtung oder eines übergeordneten Systems verbunden zu werden.
  • Die CO2-Abtrennungsvorrichtung ist bevorzugt stationär ausgebildet. Insbesondere kann die CO2-Abtrennungsvorrichtung Teil eines Gebäude-Klimasystems, insbesondere in einem Klimasystem innerhalb eines Gebäudes integriert sein. Hierbei kann die Abtrennungskammer der CO2-Abtrennungssvorrichtung in den Luft-Klimatisierungskreis des Gebäudes eingebunden sein.
  • Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßes Drehventils;
    • 2a-d eine Abfolge von verschiedenen Betriebsstellungen eines Ventilelements des Drehventils aus 1; und
    • 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen CO2-Abtrennungsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Sorptionseinheit und einer erfindungsgemäßen Desorptionseinheit.
  • In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird.
  • 1 zeigt einen prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Drehventils, welches in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 versehen ist.
  • Das Drehventil 10 ist zum Einstellen einer Durchflussmenge einer schwerkraftgetriebenen Strömung 12 eines schüttfähigen Materials 14 bzw. eines schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels 14 ausgebildet. Hierfür weist das Drehventil 10 einen Ventilkörper 16 mit einem Ventileinlasskanal 18 zum Zuführen der schwerkraftgetriebenen Strömung 12 des schüttfähigen Materials 14 und einen Ventilauslasskanal 20 zum Abführen der schwerkraftgetriebenen Strömung 12 des schüttfähigen Materials 14 auf. Bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Drehventils 10 erstrecken sich der Ventileinlasskanal18 und der Ventilauslasskanal 20 in vertikaler Richtung, wobei sie in horizontaler Richtung versetzt zueinander angeordnet sind.
  • Das Drehventil 10 weist ferner ein in dem Ventilkörper 16 zwischen dem Ventileinlasskanal 18 und dem Ventilauslasskanal 20 drehbar gelagertes Ventilelement 22 auf. Das Ventilelement 22 ist zylinderförmig bzw. als gerader Zylinder ausgebildet. Das Ventilelement 22 ist hierbei um eine horizontale Drehachse 24 drehbar gelagert. Das Ventilelement 22 weist einen Durchgangskanal 26 mit einem dem Ventileinlasskanal 18 zugeordneten Kanaleingang 28 und einem dem Ventilauslasskanal 20 zugeordneten Kanalausgang 30 auf.
  • Wie aus 1 ersichtlich, sind bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Drehventils 10 der Ventileinlasskanal 18 oberhalb des Durchgangskanals 26 und der Ventilauslasskanal 20 unterhalb des Durchgangskanals 26 angeordnet.
  • Ferner bildet der Durchgangskanal 26 zwischen dem Kanaleingang 28 und dem Kanalausgang 30 einen maximalen Durchgangswinkel 32 gegenüber einer Horizontalebene 34 für die schwerkraftgetriebene Strömung 12 des schüttfähigen Materials 14 aus. Hierbei ist der maximale Durchgangswinkel 32 der Winkel, bis zu dem das schüttfähige Material 14 schwerkraftgetrieben durch den Durchgangskanal 26 strömen kann. Der maximale Durchgangswinkel hängt verständlicherweise von der Ausrichtung und geometrischen Ausgestaltung, wie bspw. der Länge, dem Querschnittsverlauf etc. des Durchgangskanals 26 ab.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Durchgangskanal 26 als runde Bohrung mit konstantem Querschnittsverlauf ausgebildet. Demnach entspricht der maximale Durchgangswinkel 32 dem Winkel zwischen der Horizontalebene 34 und der geneigten Gerade 36, welche durch den obersten Punkt des Kanaleingangs und dem untersten Punkt des Kanalausgangs verläuft.
  • Wie in der nachfolgenden Beschreibung der 2a-d näher erläutert wird, ist hierbei mittels Drehung des Ventilelements 22 und damit des Durchgangskanals 26 gegenüber der Horizontalebene 34 der maximale Durchgangswinkel 32 variabel einstellbar, wodurch die Durchflussmenge der schwerkraftgetriebenen Strömung 12 des schüttfähigen Materials 14 eingestellt bzw. geregelt werden kann.
  • In 2a-d ist eine Abfolge von verschiedenen Betriebsstellungen des Ventilelements 22 des Drehventils 10 aus 1 dargestellt.
  • 2a zeigt eine erste Betriebsstellung des Ventilelements 22, wobei der maximale Durchgangswinkel 32 auf einen Fließwinkel des schüttfähigen Materials 14 eingestellt ist, in dem die schwerkraftgetriebene Strömung 12 durch den Durchgangskanal 26 fließt oder fließen kann. Hierbei ist der Fließwinkel größer als ein Schüttwinkel des schüttfähigen Materials 14.
  • 2b zeigt eine zweite Betriebsstellung des Ventilelements 22, wobei der maximale Durchgangswinkel 32 auf einen Stoppwinkel des schüttfähigen Materials 14 eingestellt ist, in dem die schwerkraftgetriebene Strömung 12 in dem Durchgangskanal 26 stoppt oder gestoppt wird. Hierbei ist der Stoppwinkel kleiner als oder gleich wie der Schüttwinkel des schüttfähigen Materials 14 ist.
  • Wie aus 2b ferner ersichtlich, sind in der zweiten Betriebsstellung des Ventilelements 22 der Kanaleingang 28 und der Kanalausgang 30 vollständig geöffnet, sodass bei gestoppter schwerkraftgetriebenen Strömung 12 weiterhin eine fluidische Verbindung zwischen dem Ventileinlasskanal 18 und dem Ventilauslasskanal 20 besteht. Hierdurch kann vorteilhafterweise auch bei gestoppter schwerkraftgetriebenen Strömung 12 bspw. ein Spülgas 38 von Stickstoff, sauerstoffreier Luft und/oder Wasserdampf durch den Durchgangskanal 26 strömen.
  • 2c zeigt eine weitere zweite Betriebsstellung des Ventilelements 22, wobei der maximale Durchgangswinkel 32 auf einen weiteren Stoppwinkel des schüttfähigen Materials 14 eingestellt ist und im Gegensatz zu 2b der Kanaleingang 28 und der Kanalausgang 30 des Durchgangskanals 26 nur teilweise geöffnet sind. Die fluidische Verbindung zwischen dem Ventileinlasskanal 18 und dem Ventilauslasskanal 20 besteht jedoch weiterhin.
  • Das Ventilelement 22 ist stufenlos zwischen mehreren ersten Betriebsstellungen mit jeweils unterschiedlichen Fließwinkeln bis zu den Stoppwinkeln drehbar, um die Durchflussmenge der fließenden schwerkraftgetriebenen Strömung 12 einzustellen.
  • 2d zeigt eine dritte Betriebsstellung des Ventilelements 22, wobei der maximale Durchgangswinkel 32 auf einen weiteren Stoppwinkel des schüttfähigen Materials 14 eingestellt ist und ferner der Kanalausgang 30 geschlossen ist, sodass die fluidische Verbindung zwischen dem Ventileinlasskanal 18 und dem Ventilauslasskanal 20 unterbrochen ist. Hierbei ist der Kanaleingang 28 teilweise geöffnet, sodass keine Scherkräfte auf das gestoppte schüttfähige Material 14 ausgeübt werden.
  • In 3 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen CO2-Abtrennungsvorrichtung 100 zum Abtrennen von CO2 aus einem zugeführten Gasstrom 40 bzw. Luftstrom 40 gezeigt. Die CO2-Abtrennungsvorrichtung 100 weist eine erfindungsgemäße Sorptionseinheit 42 und eine erfindungsgemäße Desorptionseinheit 44 auf.
  • Die Sorptionseinheit 42 weist eine Sorptionskammer 46 auf, in der ein schüttfähiges Material 14, welches als CO2-Abtrennungsmittel 14 ausgebildet ist, temporär aufgenommen ist, um das CO2 aus dem zugeführten Luftstrom 40 zu sorbieren. Die Sorptionskammer 46 weist einen in einen oberen Zuführbereich 48 der Sorptionskammer 46 mündenden Zuführleitungsabschnitt 50 zum Zuführen des schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels 14 in die Sorptionskammer 46 auf. Die Sorptionskammer 46 weist ferner einen von einem unteren Abführbereich 52 der Sorptionskammer 46 ausgehenden Abführleitungsabschnitt 54 zum Abführen des schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels 14 aus der Sorptionskammer 46 auf.
  • Die Sorptionseinheit 42 weist ferner zwei erfindungsgemäße Drehventile 10 auf, von denen eines in dem Zuführleitungsabschnitt 50 angeordnet ist, um eine zugeführte Durchflussmenge einer schwerkraftgetriebenen Strömung 12 des schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels 14 einzustellen, und das andere in dem Abführleitungsabschnitt 54 angeordnet ist, um eine abgeführte Durchflussmenge der schwerkraftgetriebenen Strömung 12 des mit CO2 angereicherten schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels 14' einzustellen.
  • Die Sorptionseinheit 42 weist außerdem eine an den Abführleitungsabschnitt 54 stromabwärts des erfindungsgemäßen Drehventils 10 angeschlossene Druckgaseinheit 56 auf, welche ausgebildet ist, ein Druckgas 58 entgegen der schwerkraftgetriebenen Strömung 12 des schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels 14 in bzw. durch das erfindungsgemäße Drehventil 10 zu führen, um Verstopfungen in diesem zu lösen.
  • Die Desorptionseinheit 44 weist eine Desorptionskammer 60 auf, in der das mit CO2 angereicherte CO2-Abtrennungsmittel 14' temporär aufgenommen ist, um das CO2 aus dem CO2-Abtrennungsmittel 14' zu desorbieren. Die Desorptionskammer 60 weist einen in einen oberen Zuführbereich 62 der Desorptionskammer 60 mündenden Zuführleitungsabschnitt 64 zum Zuführen des mit CO2 angereicherten schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels 14' in die Desorptionskammer 60 auf. Die Desorptionskammer 60 weist ferner einen von einem unteren Abführbereich 66 der Desorptionskammer 60 ausgehenden Abführleitungsabschnitt 68 zum Abführen des regenerierten schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels 14 aus der Desorptionskammer 60 auf.
  • Die Desorptionseinheit 44 weist ferner zwei erfindungsgemäße Drehventile 10 auf, von denen eines in dem Zuführleitungsabschnitt 64 angeordnet ist, um eine zugeführte Durchflussmenge der schwerkraftgetriebenen Strömung 12 des mit CO2 angereicherten schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels 14' einzustellen, und das andere in dem Abführleitungsabschnitt 68 angeordnet ist, um eine abgeführte Durchflussmenge der schwerkraftgetriebenen Strömung 12 des regenerierten schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels 14 einzustellen.
  • Die Desorptionseinheit 44 weist außerdem eine an den Zuführleitungsabschnitt 64 stromabwärts des erfindungsgemäßen Drehventils 10 angeschlossene Pumpeinheit 70 bzw. Vakuumeinheit 70 auf, welche ausgebildet ist, desorbiertes CO2 aus der Desorptionskammer 60 abzupumpen. Die Desorptionseinheit 44 weist des Weiteren eine in dem Zuführleitungsabschnitt 64 stromaufwärts des erfindungsgemäßen Drehventils 10 angeordnete Vorwärmkammer 72 für das mit CO2 angereicherte schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel 14' auf, wobei stromaufwärts der Vorwärmkammer 72 zwei weitere erfindungsgemäße Drehventile 10 angeordnet sind, um eine Schleusenfunktion bereitzustellen.
  • Die Desorptionseinheit 44 weist außerdem eine an den Abführleitungsabschnitt 68 stromabwärts des erfindungsgemäßen Drehventils 10 angeschlossene Spülgaseinheit 74 auf, welche ausgebildet ist, das Spülgas 38 entgegen der schwerkraftgetriebenen Strömung 12 des regenerierten schüttfähigen CO2-Abtrenningsmittels 14 in die Desorptionskammer 60 zu führen, um Sauerstoff aus der Desorptionskammer 60 zu entfernen. Die Desorptionseinheit 44 weist des Weiteren eine in dem Abführleitungsabschnitt 68 stromabwärts des erfindungsgemäßen Drehventils 10 angeordnete Kühlkammer 76 für das regenerierte schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel 14 auf, wobei stromabwärts der Kühlkammer 76 zwei weitere erfindungsgemäße Drehventile 10 angeordnet sind, um eine Schleusenfunktion bereitzustellen.
  • Wie aus 3 weiter ersichtlich, sind zur Erzeugung eines geschlossenen Kreislaufs des CO2-Abtrennungsmittels 14, 14' der Abführleitungsabschnitt 54 der Sorptionseinheit 42 mit dem Zuführleitungsabschnitt 64 der Desorptionseinheit 44 fluidisch verbunden, sodass das mit CO2 angereicherte schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel 14' aus der Sorptionskammer 46 der Desorptionskammer 60 zuführbar ist, und der Abführleitungsabschnitt 68 der Desorptionseinheit 44 mit dem Zuführleitungsabschnitt 50 der Sorptionseinheit 42 fluidisch verbunden, sodass das regenerierte schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel 14 aus der Desorptionskammer 60 der Sorptionskammer 46 wieder zuführbar ist. Hierbei sind ferner Materialfördereinheiten 78 zum Fördern des schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels 14, 14' durch die Leitungsabschnitte 50, 54, 64, 68 vorgesehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2023/330589 A1 [0004]
    • WO 2021/239748 A1 [0004]

Claims (19)

  1. Drehventil (10) zum Einstellen einer Durchflussmenge einer schwerkraftgetriebenen Strömung (12) eines schüttfähigen Materials (14, 14'), insbesondere eines schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels (14, 14') in einer CO2-Abtrennungsvorrichtung (10) zum Abtrennen von CO2 aus einem zugeführten Gasstrom (40), insbesondere Luftstrom (40), mit - einem Ventilkörper (16) aufweisend einen Ventileinlasskanal (18) und einen Ventilauslasskanal (20), und - einem in dem Ventilkörper (16) zwischen dem Ventileinlasskanal (18) und dem Ventilauslasskanal (20) drehbar gelagerten Ventilelement (22) aufweisend einen Durchgangskanal (26) mit einem dem Ventileinlasskanal (18) zugeordneten Kanaleingang (28) und einem dem Ventilauslasskanal (20) zugeordneten Kanalausgang (30), wobei bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Drehventils (10) - der Ventileinlasskanal (18) oberhalb des Durchgangskanals (26) und der Ventilauslasskanal (20) unterhalb des Durchgangskanals (26) angeordnet sind, und - der Durchgangskanal (26) zwischen dem Kanaleingang (28) und dem Kanalausgang (30) einen maximalen Durchgangswinkel (32) gegenüber einer Horizontalebene (34) für die schwerkraftgetriebene Strömung (12) des schüttfähigen Materials (14, 14') ausbildet, wobei mittels Drehung des Ventilelements (22) und damit des Durchgangskanals (26) gegenüber der Horizontalebene (34) der maximale Durchgangswinkel (32) variabel einstellbar ist, um die Durchflussmenge der schwerkraftgetriebenen Strömung (12) des schüttfähigen Materials (14, 14') einzustellen.
  2. Drehventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer ersten Betriebsstellung des Ventilelements (22) der maximale Durchgangswinkel (32) auf zumindest einen Fließwinkel des schüttfähigen Materials (14, 14') eingestellt ist, in dem die schwerkraftgetriebene Strömung (12) durch den Durchgangskanal (26) fließt oder fließen kann, und in zumindest einer zweiten Betriebsstellung des Ventilelements (22) der maximale Durchgangswinkel (32) auf zumindest einen Stoppwinkel des schüttfähigen Materials (14, 14') eingestellt ist, in dem die schwerkraftgetriebene Strömung (12) in dem Durchgangskanal (26) stoppt oder gestoppt wird.
  3. Drehventil (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Fließwinkel größer als ein Schüttwinkel des schüttfähigen Materials (14, 14') ist und der zumindest eine Stoppwinkel kleiner als oder gleich wie der Schüttwinkel des schüttfähigen Materials (14, 14') ist.
  4. Drehventil (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (22), insbesondere stufenlos zwischen mehreren ersten Betriebsstellungen mit jeweils unterschiedlichen Fließwinkeln bis zu dem zumindest einen Stoppwinkel drehbar ist, um die Durchflussmenge der fließenden schwerkraftgetriebenen Strömung (12) einzustellen.
  5. Drehventil (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der zumindest einen zweiten Betriebsstellung des Ventilelements (22) der Kanaleingang (28) und der Kanalausgang (30) des Durchgangskanals (26) zumindest teilweise geöffnet sind, sodass bei gestoppter schwerkraftgetriebenen Strömung (12) weiterhin eine fluidische Verbindung zwischen dem Ventileinlasskanal (18) und dem Ventilauslasskanal (20) besteht.
  6. Drehventil (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der zumindest einen ersten Betriebsstellung und in der zumindest einen zweiten Betriebsstellung des Ventilelements (22) der Kanaleingang (28) und der Kanalausgang (30) vollständig geöffnet sind.
  7. Drehventil (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer dritten Betriebsstellung des Ventilelements (22) der maximale Durchgangswinkel (32) auf den zumindest einen Stoppwinkel des schüttfähigen Materials (14, 14') eingestellt ist und ferner der Kanalausgang (30) geschlossen ist, sodass die fluidische Verbindung zwischen dem Ventileinlasskanal (18) und dem Ventilauslasskanal (20) unterbrochen ist.
  8. Drehventil (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der zumindest einen dritten Betriebsstellung des Ventilelements (22) der Kanalausgang (30) zumindest teilweise geöffnet ist.
  9. Drehventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (22) zylinderförmig, insbesondere als gerader Zylinder ausgebildet ist.
  10. Drehventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgangskanal (26) zumindest eine Bohrung, insbesondere mehrere Bohrungen umfasst, welche einen runden oder rechteckförmigen Querschnitt aufweist/aufweisen, welcher insbesondere konstant oder sich verjüngend oder sich erweiternd ausgebildet ist.
  11. Drehventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Drehventils (10) der Ventileinlasskanal (18) und der Ventilauslasskanal (20) sich in vertikaler Richtung erstrecken und/oder in horizontaler Richtung versetzt zueinander angeordnet sind.
  12. Kammereinheit (42; 44), insbesondere Sorptionseinheit (42) oder Desorptionseinheit (44) für eine CO2-Abtrennungsvorrichtung (10) zum Abtrennen von CO2 aus einem zugeführten Gasstrom (40), insbesondere Luftstrom (40), mit - einer Kammer (46; 60) zur temporären Aufnahme eines schüttfähigen Materials (14, 14'), - einem in einen oberen Zuführbereich (48; 62) der Kammer (46; 60) mündenden Zuführleitungsabschnitt (50; 64) zum Zuführen des schüttfähigen Materials (14, 14') in die Kammer (46; 60), und - einen von einem unteren Abführbereich (52; 66) der Kammer (42; 44) ausgehenden Abführleitungsabschnitt (54; 68) zum Abführen des schüttfähigen Materials (14, 14') aus der Kammer (42; 44), gekennzeichnet durch zumindest ein Drehventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches - in dem Zuführleitungsabschnitt (50; 64) angeordnet ist, um eine zugeführte Durchflussmenge einer schwerkraftgetriebenen Strömung (12) des schüttfähigen Materials (14, 14') einzustellen; und/oder - in dem Abführleitungsabschnitt (54; 68) angeordnet ist, um eine abgeführte Durchflussmenge einer/der schwerkraftgetriebenen Strömung (12) des schüttfähigen Materials (14, 14') einzustellen.
  13. Kammereinheit (42, 44) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Sorptionseinheit (42) ausgebildet ist, wobei die Kammer (46) als Sorptionskammer (46) zur temporären Aufnahme eines schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels (14, 14') ausgebildet ist, um das CO2 aus dem zugeführten Gasstrom (40), insbesondere Luftstrom (40) zu sorbieren.
  14. Kammereinheit (42, 44) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an den Abführleitungsabschnitt (54) stromabwärts des zumindest einen Drehventils (10) eine Druckgaseinheit (56) zum Zuführen von Druckgas (58) in und/oder durch das zumindest eine Drehventil (10) anschließbar oder angeschlossen ist, um Verstopfungen in diesem zu lösen.
  15. Kammereinheit (42, 44) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Desorptionseinheit (44) ausgebildet ist, wobei die Kammer (60) als Desorptionskammer (60) zur temporären Aufnahme eines mit CO2 angereicherten schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels (14') ausgebildet ist, um das CO2 aus dem schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittel (14') zu desorbieren.
  16. Kammereinheit (42, 44) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass - an den Zuführleitungsabschnitt (64) stromabwärts des zumindest einen Drehventils (10) eine Pumpeinheit (70), insbesondere Vakuumeinheit (70) anschließbar oder angeschlossen ist, um desorbiertes CO2 aus der Desorptionskammer (60) abzupumpen, und/oder - an den Abführleitungsabschnitt (68) stromabwärts des zumindest einen Drehventils (10) eine Spülgaseinheit (74) zum Zuführen eines Spülgases (48) in die Desorptionskammer (60) anschließbar oder angeschlossen ist, um Sauerstoff aus der Desorptionskammer (60) zu entfernen.
  17. Kammereinheit (42, 44) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass - in dem Zuführleitungsabschnitt (64) stromaufwärts des zumindest einen Drehventils (10) eine Vorwärmkammer (72) für das schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel (14') angeordnet ist, wobei stromaufwärts der Vorwärmkammer (72) zumindest ein weiteres Drehventil (10), insbesondere genau ein weiteres Drehventil (10) oder genau zwei weitere Drehventile (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 angeordnet ist/sind, und/oder - in dem Abführleitungsabschnitt (68) stromabwärts des zumindest einen Drehventils (10) eine Kühlkammer (76) für das schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel (14) angeordnet ist, wobei stromabwärts der Kühlkammer (76) zumindest ein weiteres Drehventil (10), insbesondere genau ein weiteres Drehventil (10) oder genau zwei weitere Drehventile (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 angeordnet ist/sind.
  18. CO2-Abtrennungsvorrichtung (10) zum Abtrennen von CO2 aus einem zugeführten Gasstrom (40), insbesondere Luftstrom (40) mittels eines schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels (14, 14') mit - einem Drehventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Einstellen einer Durchflussmenge einer schwerkraftgetriebenen Strömung (12) des schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels (14, 14'), oder - einer Sorptionseinheit (42) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, oder - einer Desorptionseinheit (44) nach einem der Ansprüche 12 oder 15 bis 17, oder - einer Sorptionseinheit (42) nach Anspruch 13 oder 14 und einer Desorptionseinheit (44) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei zur Erzeugung eines geschlossenen Kreislaufs des CO2-Abtrennungsmittels (14, 14') der Abführleitungsabschnitt (54) der Sorptionseinheit (42) mit dem Zuführleitungsabschnitt (64) der Desorptionseinheit (44) fluidisch verbunden ist, sodass das mit CO2 angereicherte schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel (14') aus der Sorptionskammer (46) der Desorptionskammer (60) zuführbar ist, und der Abführleitungsabschnitt (68) der Desorptionseinheit (44) mit dem Zuführleitungsabschnitt (50) der Sorptionseinheit (42) fluidisch verbunden ist, sodass das regenerierte schüttfähige CO2-Abtrennungsmittel (14) aus der Desorptionskammer (60) der Sorptionskammer (46) wieder zuführbar ist.
  19. Verwendung eines Drehventils (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Einstellen einer Durchflussmenge einer schwerkraftgetriebenen Strömung (12) eines schüttfähigen Materials (14, 14'), insbesondere eines schüttfähigen CO2-Abtrennungsmittels (14, 14'), bevorzugt in einer Kammereinheit (42, 44), insbesondere nach einem der Ansprüche 12 bis 17, oder in einer CO2-Abtrennungsvorrichtung (10) zum Abtrennen von CO2 aus einem zugeführten Gasstrom (40), insbesondere Luftstrom (40), insbesondere nach Anspruch 18.
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