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Einrichtung zum Aufheizen von Preßluft in einem Rekuperator Will man
hochgespannte Luft als Energieträger zum Antrieb von Preßluftgeräten, insbesondere
auch zum Antrieb von schweren Schmiedehämmern benutzen, so ist man bestrebt, sie
vorher möglichst hoch aufzuheizen, um das gesamte zur Verfügung stehende Druck-
bzw. Temperaturgefälle in einer Expansionsstufe weitestgehend wirtschaftlich ausnutzen
zu können. Wenn die erzeugte Preßluft nun Schmieröl enthält, wie dieses beispielsweise
bei mit 01 geschmierten Kolbenkompressoren der Fall ist, so muß dieses zunächst
möglichst gänzlich ausgeschieden werden, bevor man die gewünschten hohen Aufheizungstemperaturen
ohne Gefahr erreichen will.
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In Walzwerken und Hammerschmieden nutzt man beispielsweise zum Aufheizen
der Preßluft zweckmäßigerweise die Wärme aus, die in der Abhitze, d. h. in den Abgasen
der Glüh- und Tieföfen sowie der Schmiedeöfen usw., enthalten ist. Diese immer noch
sehr heißen Abgase werden durch Rekuperatoren hindurchgeleitet, in denen sie ihre
Wärme zum großen Teil an den oder die darin angeordneten Wärmeaustauscher und somit
auch an die in Rohren durch diese hindurchgeleitete Preßluft abgeben können. Da
nun die Preßluftentnahme in den Betrieben oftmals sehr schwankend ist, so ist auch
der Luftdurchgang durch das im Rekuperator untergebrachte Wärmeaustauschersystem
stets mehr oder weniger unregelmäßig. Aus diesem Grunde versucht man die Rekuperatoren
in Abhängigkeit vom Preßluftverbrauch zu regeln, indem man den von den Wärmeöfen
kommenden Abhitzestrom vorzugsweise durch wahlweise Umsteuerung mit Hilfe von Klappen
usw. so leiten kann, daß er einerseits das Wärmeaustauschersystem umspült, wobei
er einen großen Teil seiner Wärme an dieses abgibt, und andererseits so von diesem
Wärmeaustauscher abgelenkt wird, daß er, ohne diesen zu erfassen, unmittelbar an
eine andere Stelle abgeführt wird. Besondere Gefahren könnten dadurch entstehen,
daß die in einem Rekuperator aufgeheizte Luft bei vorübergehendem Absinken des Verbrauches
zur Ruhe kommt und daß die in den Wandungen des Rekuperators aufgespeicherte Wärme
plötzlich allein auf das in dem Wärmeaustauschersystem ruhende Preßluftquantum zur
Wirkung kommt. Dadurch kann eine unerwünschte und gefährliche Überhitzung der Preßluft
mit allen sich hieraus ergebenden nachteiligen Folgen entstehen.
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Diese Gefahr wird durch die Anordnung des erfindungsgemäßen Umwälzsystems
abgewandt, in dem zwischen dem Windkessel und dem Drucklufteinlaßstutzen des Rekuperators
eine mit einem Umwälzlüfter versehene Rückflußleitung angeordnet ist. Hierdurch
wird einerseits die im Rekuperator befindliche Preßluft in dauernder Bewegung gehalten
und andererseits das Volumen des Windkessels als ausgleichender Wärmespeicher so
wirksam, daß die in den Wandungen des Rekuperators und des Wärmeaustauschers aufgespeicherte
Wärme auf ein verhältnismäßig großes Luftquantum entsprechend dem Kesselinhalt und
nicht nur auf die kleine Luftmenge des Wärmeaustauschers allein wirksam wird.
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Die erfindungsgemäße Umwälzeinrichtung ist durch die schematische
Zeichnung veranschaulicht. Der Aufbau und die Wirkungsweise der Anlage seien im
folgenden erklärt: Zur Regelung auf eine bestimmte Solltemperatur im System einer
Preßlufterzeugungsanlage, bei der die Preßluft durch eine Leitung 11 über einen
Drucklufteinlaßstutzen 14, einen Wärmeaustauscher 1, über einen Druckluftauslaßstutzen
15 und eine weitere Leitung in einen Windkessel 3 geführt wird, ist ein nicht dargestellter
Thermostat oder eine entsprechende gleichwirkende andere temperaturabhängige Einrichtung
vorgesehen, welche in Abhängigkeit von der im Windkessel 3 oder in der Rückflußleitung
8 oder auch an dem Stutzen 13 der Preßluftentnahme herrschenden Temperatur so auf
die Steuerorgane 4, 5 und 5' des Rekuperators 2 einwirkt, daß die Temperatur im
Windkessel 3 auf einem bestimmten Sollwert oder wenigstens doch in dessen Nähe gehalten
wird. Beim Erreichen der Maximaltemperatur wird der Zufluß der Abhitze zum Rekuperator
2 durch Schließen der Klappen 5 und 5' unterbrochen, wodurch gleichzeitig eine unmittelbare
Durchführung bzw. Geradeausleitung der Abgase vom Ofen in den Fuchs erfolgt. Dieser
Zustand wird besonders dann erreicht, wenn keine oder keine nennenswerte Entnahme
von aufgebeizter Preßluft stattfindet. Für den Fall, d,aß die Entnahme an Preßluft
gleich Null ist, bleibt durch den Einfluß des Umwälzlüfters 7 die Zirkulation zwisehen
Rekuperator
2 und Windkessel 3 erhalten, ohne daß eine örtliche Überhitzung im Wärmeaustauscher
1 des Rekuperators 2 entstehen kann. Hierbei muß der Wirkdruck des Umwälzlüfters
7 so ausgelegt sein, daß er dem Druckabfall im Wäi meaustauscher 1 und dem Widerstand
der Rückflußleitung 8 entspricht und daß die Geschwindigkeit, mit der die Preßluft
den Wärmeaustauscher 1 des Rekuperators 2 durchströmt - unabhängig von der Preßluftentnahme
- konstant oder nahezu konstant bleibt.
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Sobald nun die Temperatur im Windkessel 3 gesunken ist, wobei es gleichgültig
ist, ob dieses durch Entnahme von aufgeheizter Preßluft oder durch den Einfluß der
Geradeausleitung 6 bzw. durch das Abschalten des Rekuperators 2 erfolgt, wird durch
die Auslösung des Kontaktthermometers 9, das an eine elektrische Kontaktleitung
12 angeschlossen ist, die Ausschaltung des Rekuperators 2 wieder aufgehoben. Der
Nachschub bzw. Durchfluß von Wärme aus der Abhitzeleitung 10 in den Rekuperator
2 und somit zum Wärmeaustauscher 1 bezinnt von neuem. Auf diese Weise wird einerseits
infolge der großen Wärmeaufnahmefähigkeit des Windkessels 3 und durch den fortgesetzten
Preßluftumlauf zwischen diesem und dem Wärmeaustauscher 1 die gefürchtete Überhitzung
der Preßluft vermieden und andererseits ein starker Temperaturabfall ausgeschlossen,
der eintreten kann, wenn bei Verzicht auf die Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung
»zwangläufig« mit einer längere Zeit anhaltenden Wärmezufuhrsperrung zum Wärmeaustauscher
1 gerechnet werden muß.