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Gitter für regenerativ betriebene Winderhitzer
Die Erfindung betrifft ein Gitter für regenerativ betriebene Winderhitzer, bei denen die Gasströme von oben nach unten durch aufeinanderfolgende Gitterzonen strömen, die in sich aus waagrechten Steinlagen bestehen, deren Steine gleiches Gewicht und lotrechte Durchgangskanäle in gleicher Anzahl sowie mit gleichem Querschnitt und gleichem hydraulischem Durchmesser aufweisen, und bei denen zwischen den Zonen Steinzwischenlagen vorgesehen sind, deren Steine lotrechte Durchgangskanäle mit Querschnitten aufweisen, die dem gemeinsamen Kanalquerschnitt zweier benachbarter Kanalquerschnitte in der darüber-bzw. darunterliegenden Steinzone angepasst sind, wobei zur Verbindung übereinanderliegender Steinlagen an den Stirnseiten der Steine Nut-Feder-Verbindungen vorgesehen sind.
Die Einschaltung der
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des Betriebes des Gitters hervorzurufen.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, zwischen den das Gitter lotrecht durchsetzenden, durchgehend voneinander getrennten Kanälen offene Querverbindungen in horizontaler Richtung vorzusehen, ebenfalls um bestimmte Wirkungen in der Arbeitsweise des Gitters hervorzurufen, beispielsweise um den Wärmeaustausch zwischen den Gasteilen der einzelnen Gasströme über den gesamten Gitterquerschnitt gleichmässig zu machen.
Steine zum Aufbau solcher Gitterformen sind in zahlreichen Ausbildungen bekanntgeworden, bei-
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erwünschten Kanalquerschnittsvergrösserung. Zur Herstellung dieser Querverbindung zwischen den Kanälen werden in der Regel besondere Steine verwendet, die entsprechende Öffnungen in ihren Wänden aufweisen. Die gemeinsamen Nachteile solcher Steine bestehen darin, dass für die einzelnen Massnahmen, nämlich die der Veränderung der Kanalquerschnitte einerseits und die der Schaffung horizontaler Querverbindungen anderseits, neben den normalen Steinen für den Aufbau der Gitterzone jeweils nicht nur andere ausgebildete Steine für den einen, sondern darüber hinaus noch wieder andere ausgebildete Steine für den zweiten Zweck benötigt werden.
Diese Notwendigkeit erfordert ihrerseits, dass bei der Aufmauerung des Gitters stets darauf geachtet werden muss, dass die richtigen Steine an die richtigen Stellen des
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verhältnismässig einfach überwacht werden kann-inbezugauf die vertikale Aufeinanderfolge der Steinlagen, sondern auch-was ohne ständige sorgfältige Kontrolle leicht zu Fehlern führt-in bezug auf das Nebeneinander unterschiedlicher Steinformen innerhalb einund derselben Steinlage.
Nach der Erfindung lassen sich diese Schwierigkeiten beseitigen, wenn die Kanalquerschnitte der Steine der Steinzwischenlagen sechs ringförmig um die lotrechte Steinmittenachse angeordnete Rhomben darstellen, die bei den Steinen der andern Steinlagen durch jeweils eine Steintrennwand in Paare gleichzeitiger Dreiecke geteilt sind, und wenn die jeweils unter einem Kanalquerschnitt der Steine der Zwischenlage beginnenden nebeneinanderliegenden Querschnitte der Durchgangskanäle der Steine der folgenden Zone in der nächstfolgenden darunterliegenden Zwischenlage getrennt in zwei benachbarte Durchgangskanäle der Steine dieser Zwischenlage münden.
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Die Kanalquerschnitte der Steine der Zwischenlage können dabei, wie die Erfindung weiter vorsieht, als sechs ringförmig um die lotrechte Steinmittenachse angeordnete Rhomben ausgebildet sein. Diese
Rhomben werden dann bei den Steinen der andern die Zonen bildenden Steinlagen durch jeweils eine
Steintrennwand in Paare gleichseitiger Dreiecke aufgeteilt. Dabei sollen die radial zur Mittenachse ver- laufenden Trennwände der Steine der Steinlagen, die die Zonen bilden, über ihre Schnittpunkte mit den andern nicht radial verlaufenden Trennwänden hinausragende Verlängerungen aufweisen, deren Krag- länge der einer halben Seite der Dreiecke entspricht. Die Kraglänge kann auch kurzer als eine halbe
Dreieckseite sein.
An Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläu- tert. Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1 den Stein für den Aufbau der die Gitterzonen bildenden Steinla- gen, in Fig. 2 denStein für die Steinzwischenlagen zwischen den einzelnen Zonen und in den Fig. 3 und 4 den Aufbau des Gitters aus den Steinen gemäss den Fig. 1 und 2 in Teilausschnitten.
Die Kanalquerschnitte des Steines A nach Fig. 1 stellen sechs ringförmig um die lotrechte Stein- mittenachse x-x angeordnete Rhomben dar, die durch die Trennwände 2, 2a in Paare gleichseitiger
Dreiecke 4, 4a aufgeteilt sind. Die radial zur Steinmittenachse verlaufenden Trennwände 1 sind über ihre Schnittpunkte mit den andern nicht radial verlaufenden Trennwänden 2 hinaus verlängert. Diese mit la bezeichneten Verlängerungen haben eine Kraglänge, die der einer halben Seite der gleichseitigen Dreiecke 4 bzw. 4a entspricht. Diese Kraglänge kann auch kurzer gehalten werden.
Auf der in Fig. 1 sichtbaren Stirnseite des Steines ist eine kreisförmige Ausnehmung 5 vorgesehen, deren Durchmesser hier so gross gehalten ist, dass sie die zur Steinmittenachse x-x hin gerichteten Spitzen der Dreiecke 4 anschneidet. An der andern Stirnseite des Steines (vgl. hiezu Fig. 3, die die Steine in umgekehrter Lage zeigt) ist ein der Ausnehmung 5 entsprechender Ansatz 6 vorgesehen, der es erlaubt, die Steine der nächsten Lage mit solchen Ansätzen in die Ausnehmungen der voraufgegangenen Lage einzusetzen.
Ferner weist der Stein A auf der in Fig. 1 gezeigten Stirnseite in den Schnittpunkten der nicht radial verlaufenden Trennwandteile 2ä, die die radial von derSteinmittenachse weg gerichteten Spitzen der Dreiecke 4a bilden, kreissektorförmige Ausnehmungen 5a auf, die (vgl. auch Fig. 3 und 4) mit den Ausnehmungen der benachbarten Steine vollkreisfòrmige Ausnehmungen bilden, die die gleiche Grösse aufweisen, wie die oben beschriebenen Ausnehmungen 5. Diese zusammengesetzten Ausnehmungen schneiden beim Ausführungsbeispiel die Spitzen der Dreiecke 4a an.
An der andern Stirnseite des Steines A (vgl. auch hiezu wieder Fig. 3) sind an den gleichen Stelles die den Ausnehmungen 5a entsprechenden Ansätze 6a vorgesehen, die ebenfalls zusammengesetzt Ansätze gleicher Grösse wie die zentral gelegenen Ansätze 6 bilden.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Ausnehmungen 5 bzw. 5a als sich in den Stein hinein und die Ansätze 6 bzw. 6a als sich vom Stein weg verjungende Kegelstümpfe ausgebildet. Statt der Kreisform der Ansätze und der Ausnehmungen können auch andere Formen, beispielsweise regelmässige Vielecke (Sechsecke) gewählt werden, die sich dann entsprechend pyramidenstumpfförmig verjungen.
Wie Fig. 1 schliesslich noch erkennen lässt, sind die Schnittwinkel oc der Aussenseiten der nicht radial verlaufenden Trennwände 2a auf 1200 abgestumpft.
Der Stein B nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, dass die nicht radial verlaufenden Trennwandteile 2 dort, wo sie beim Stein A nach Fig. 1 die Rhombenquerschnitte in Paare gleichseitiger Dreiecke aufteilen, weggelassenwurden. Dadurch werden sechs konzentrisch um die Steinmittenachse herum angeordnete Kanalöffnungen 7 mit Rhombenquerschnitt geschaffen. Im übrigen fehlen bei diesen Steinen auch die beim Stein nach Fig. 1 vorgesehenen Kragver-
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in den radial verlaufenden Trennwänden l. Der Schnittwinkel der Aussenseiten der Trenn-Trennwände 1 bzw. 2a vorgesehen, während die andere (aus Fig. 3 ersichtliche) Stirnseite des Steines B eine Anordnung von Ansätzen 6 bzw. 6a aufweist, die gegenüber der entsprechenden Anordnung beim Stein A nach Fig. 1 unverändert ist. Die Ansätze sind hier mit 9 bzw.
Sa bezeichnet.
Der Aufbau eines Gitters mit den Steinen A und B nach den Fig. 1 und 2 geht aus den Fig. 3 und 4 hervor. Innerhalb einer durch die Form der Steine A bestimmten Zone des Gitters wind nach nicht zur Erfindung gehörenden Regeln Zwischenlagen der Steine B angeordnet. Die Steine A werden dabei, wie die beiden oberen Steinlagen in Fig. 3 erkennen lassen, so gesetzt, dass die Ausnehmungen 5
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bzw. die Ansätze 6 der Steine der einen Lage mit den zusammengesetzten Ansätzen 6a bzw. 5a der nachfolgenden bzw. voraufgegangenen Lage zusammenkommen. Hiebei wird, wie Fig. 3 aufweist, so vorgegangen, dass die Ansätze 6, 6a oben und die Ausnehmungen 5, 5a unten liegen.
Trotz der durch diese Art des Zusammensetzens der Steine bedingten lagenweisen radialen Versetzung um je einen halben Steindurchmesscr, liegen infolge der eigenartigen Anordnung der Dreieckspaare und deren Gleichseitigkeit alle Dreiecksquerschnitte deckend so übereinander, dass Über den gesamten horizontalen Gitterquerschnitt parallel zueinander verlaufende, voneinander getrennte lotrechte Kanalbündel mit Dreiecksquerschnitten gebildet werden.
Bei Einschaltung einer Lage Steine B in die Steinlagen A (vgl. hiezu Fig. 4, die der verständlicherenDarstellung wegen das Gitter in um 1800 gekippter Lage zeigt, also die Unterseite der Steine erkennen lässt), legen sich die Ansätze 5 bzw. 5a der Steine A in die Ausnehmungen 8 derSteine B. Da diese Ausnehmungen, wie sich aus einem Vergleich der Fig. 1 und 2 ergibt, so angeordnet sind, dass zwischen den Steinen A und den Steinen B eine radiale Versetzung um die Entfernung d zwischen der Steinmittenachse x-x und der Mittenachse y-y der Ausnehmung 8 (vgl. Fig. 2) entsteht, münden jeweils zwei Kanäle mit Dreiecksquerschnitt der Steine A in einen Kanal mit Rhombenquerschnitt der Steine B.
Die Drehversetzung der Steine A und B gegeneinander hat dabei zur Folge, dass auch die beiden in einen Rhombenquerschnitt mUndenden Dreiecksquerschnitte gegeneinander drehversetzt sind. Mit jeder weiteren Einschaltung einer Lage von Steinen B in das Gitter wiederholt sich diese Drehversetzung.
Wie ersichtlich, lässt sich mit einem erfindungsgemäss aufgebauten Gitter erreichen, dass die zunächst in den Dreiecksquerschnitthanälen getrennt voneinander strömenden Gasströme paarweise in den
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ecksquerschnitt weiterströmen.
In dem Rhombenquerschnitt der nächsten Steinlage B vereinigen sich dann die Gasströme des einen und des andern Kanals, dessen Dreiecksquerschnitt wieder entsprechend drehversetzt angeordnet ist.
Da mit jeder Einschaltung einer Lage von Rhombensteinen B in das Gitter eine erneute Durchmi- schung und ein dadurch erhöhter Wärmeaustausch zwischen Gasstrom und Stein bzw. Luftstrom und Stein stattfinden kann, die untereinander um einen bestimmten Winkel drehversetzt sind, erstreckt sich eine solche Mischung der einzelnen Gasströme absatzweise auf den gesamten horizontalen Gitterquerschnitt. Je nach Anzahl der eingeschalteten Rhombensteinlagen kann dabei beispielsweise ein Gasteilchen bei seinem Wege durch das Gitter eine Art von Spiralbahn durchlaufen, also neben seiner lotrechten Bewe- gung noch eine Kreisbewegung ausführen.
Neben der auf diese Weise erzielbaren gleichmässigen Verteilung der Wirkung der in die Gitterzone eingeschalteten besonderen Steinform über den gesamten Gitterquerschnitt kann bei der erfindungsgemässen Anordnung auch auf die offenen Querverbindungen in der bisher bekannten Weise zwischen den einzelnen Kanälen verzichtet werden, weil die Wirkung der drehversetzten Vereinigung zweier getrennter Kanäle mindestens die gleiche ist und darüber hinaus die mit den bekannten offenen Querverbindungen verbundenen Nachteile der Ablagerung von Rückständen und der Schwächung der Steintrennwände wegfallen.
Auch die Aufgabe dieser Querverbindungen, die Gasströme bei Verstopfung einzelner Kanäle in frei geblieben Kanäle umzuleiten, wird von der erfindungsgemässen Anordnung automatisch durch den Stein B erfüllt. Ein aus den Steinen aufgebautes Gitter weist ferner eine besonders gute Querstabilität auf, die durch den beim Aufbau des Gitters automatisch entstehenden steinradial versetzten Querverband der einzelnen Lagen und die ineinandergreifenden Ansätze und Ausnehmungen erzielt wird. Ausserdem sind zwischen dem gesamten Netz von Dreiecks- bzw. Rhombenquerschnitten an jeder Stelle des Gitterquerschnittes stets gleichartig profilierte und gleich starke Steinwände vorhanden.
Für die kälteren Gitterzonen, die gewellte Trennwände der Steine erfordern, wird diese Wellung zweckmässig bei gleichbleibender Stärke der Steintrennwand sinusförmig so gebildet, dass die Sinuswellung der einzelnen Dreieckseiten gleich sind und sich infolgedessen in allen Drehversetzungslagen decken.
Das Gitter eignet sich besonders für die Anwendung bei Cowpern.
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