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Umlaufender Regenerativ-Luftvorwärmer mit innerhalb der Speichermasse
achsparallel verlaufenden Strömungskanälen Die Erfindung bezieht sich auf umlaufende
Regenerativ-Luftvorwärmer mit innerhalb der Speichermasse achsparallel verlaufenden
Strömungskanälen, und sie befaßt sich mit der Aufgabe, die stirnseitige Abdichtung
des Läufers gegenüber den ruhenden Elementen zu verbessern. Bekanntlich besteht
bei solchen Luftvorwärmern eine Schwierigkeit darin, daß zwischen den beiden die
Medien unterschiedlicher Temperatur und auch unterschiedlichen Drucks führenden
Kanäleai Leckströme durch die Bewegungsspalte hindurchtreten und den Wirkungsgrad
des Vorwärmers verschlechtern. Wenngleich man sich bemüht, die vor den toten Übergangssektoren
des Rotors angeordneten Abdeckplatten möglichst dicht an die Rotorstirnflächen heranzuführen,
um dadurch die Spaltbreite möglichst klein zu halten, so ist in dieser Hinsicht
doch eine Grenze dadurch gesetzt, daß ein Schleifen der bewegten Teile an den ruhenden
Teilen, also der Roto.rstirnflächen an den Abdeckplatten, mit Sicherheit vermieden
werden muß. Hierbei spielt auch die Herstellungsgenauigkeit eine Rolle. Es läßt
sich nicht ganz vermeiden, daß die in die Rotorzellen eingepackten Speicherbleche
geringfügige Höhenunterschiede aufweisen. Infolgedessen liegen die stirnseitigen
Blechkanten nicht ganz genau in einer Ebene, wenn die Bleche aus Montagegründen
überhaupt bis zur Stirnfläche geführt werden. Da die kleinste zulässige Spaltbreite
notwendigerweise durch die am weitesten vorstehenden Blechkanten bestimmt ist, ergibt
sich, daß vor den etwas weiter zurück liegenden Blechkanten der Luftspalt entsprechend
breiter ist.
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Die Erfindung beschreitet einen neuen Weg zur Vermeidung dieser Schwierigkeit,
und zwar ist der umlaufende Regenerativ-Luftvorwärmer gemäß der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß der Rotor auf einer oder beiden Stirnflächen eine Rost trägt,
dessen den Abdeckplatten zugewandte Kanten seiner radialen oder etwa radialen Stäbe
in einer genauen Rotationsfläche liegen, die im Bereich dieser Abdeckplatten durch
keinerlei umlaufende Kanten überragt wird. Würde der Rost keine Wärmeverformungen
erleiden, so würde er in einer achssenkrechten genauen Ebene liegen. Da der Rost
aber vorzugsweise auf die betreffende Stirnfläche aufgelegt wird, folgt er notwendigerweise
den Verwerfungen des Rotors. Wenngleich die den Abdeckplatten zugewandten Kanten
der (etwa) radialen Rotorstäbe dann nicht mehr in einer ebenen Fläche, sondern in
einer Rotationsfläche liegen, so ist aber trotzdem für die erstrebte Wirkung entscheidend,
daß jede dieser Roststabkanten etwa in der Verbindungsebene der beiden benachbarten
Stabkanten liegt, daß also sämtliche Kanten beim Durchlaufen unter einer Abdeckplatte
von dieser Platte genau den gleichen Abstand aufweisen, der somit sehr gering gehalten
werden kann.
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Es bereitet keine Schwierigkeiten, einen Rost herzustellen, der diesem
Erfordernis genügt, daß keine radiale Stabkante gegenüber den benachbarten Stabkanten
vorspringt oder zurückliegt. Infolgedessen ist die Breite des Leckluftspaltes, d.
h. der Abstand zwischen den Abdeckplatten und sämtlichen radialen Stabkanten, ganz
genau gleich groß und ist auch eindeutig definiert. Dadurch ist es möglich, für
die Spaltbreite einen sehr geringen Wert zu wählen, wobei über die ganze Breite
der Abdeckplatte hinweg der Leckluftspalt an keiner Stelle einen größeren Wert aufweisen
kann. Hierbei ist es dann also von untergeordneter Bedeutung, ob die Speicherbleche
geringfügige Höhenunterschiede aufweisen oder nicht, so daß in dieser Hinsicht die
bisher erforderliche Sorgfalt bei der Herstellung überflüssig wird, was zu einer
Verbilligung der Herstellung führt.
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Die Zeichnung stellt einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
der Erfindung in vereinfachter Form dar.
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Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf einen Rotor nebst Abdeckplatten, wobei
zu einer Rotorzelle ein Rostsektor in einer der in Betracht kommenden Ausführungsformen
eingezeichnet ist; Fig.2 stellt einen Querschnitt durch diese eine Zelle längs der
Linie Il-I1 in Fig. 1 dar, und zwar für den Sonderfall einer zweilagigen Packung;
Fig.3 zeigt einen Axialschnitt längs der Linie III-III in Fig. 1 für ein abgewandeltes
Ausführungsbeispiel Fig. 4 his 6 schließlich veranschaulichen in Darstellung je
eines einzelnen Sektors weitere Möglichkeiten der Ausbildung des Rostes.
Der
in Fig. 1 dargestellte Rotor 1 ist in der üblichen Weise durch. radiale Zellenwände
2 in Zellen 3 unterteilt. Der obere Kanal und der untere Kanal, von denen der eine
einen Rauchgasstrom und der andere einen vorzuwärmenden Strom von Verbrennungsluft
führen möge, sind in den Übergangszonen in der üblichen Weise durch Abdeckplatten
4 und 5 getrennt.
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Zu dem untersten Rotorsektor ist ein Auflagerost 6 gezeichnet, und
zwar handelt es sich bei diesem Beispiel um einen Rost mit quadratischen Maschen.
Diese Maschenform bietet den Vorteil, da.ß auf dem Markt befindliche, serienmäßig
hergestellte und daher billige Roste verwandt werden können. Der dargestellte Rostsektor
ist so angeordnet, daß die in Richtung zum Rotorumfang hin verlaufenden Stäbe parallel
zur Winkelhalbierenden des abgedeckten Rotorsektors liegen. Der mittelste dieser
Stäbe, der sich also mit der Winkelhalbierenden deckt, verläuft somit genau radial,
während die parallel dazu beidseitig der Winkelhalbierenden liegenden Stäbe von
der radialen Lage ein wenig abweichen. In entsprechender Weise wiederholt sich das
Bild bei den übrigen Sektoren.
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Bei Rotoren mit umfangsparallel angeordneten ondulierten undkorrugiertenBlechen
ist es zweckmäßig, den Rost so auszubilden und anzubringen, daß jeweils längs derjenigen
Geraden, die durch die Beriihrungspunkte der abstandhaltenden Wellen definiert sind,
ein Roststab verläuft. Dieser liegt dann also dort, wo die Wellen auch ihrerseits
eine Unterteilung des Sektors bewirken. Da der Abstand der Wellen der korrugierten
Platten in der Regel 78 mm beträgt, kommt demnach für diesen Sonderfall eine Maschenbreite
von beispielsweise 26 oder 39 mm, gegebenenfalls auch 78 mm, in Betracht. In entsprechender
Weise ist es auch sonst - also auch bei genau oder angenähert radialer Anordnung
der Speicherbleche unter Verwendung gewellter Abstandshalter - günstig, wenn sich
Roststäbe mit solchen Berührungsgeraden decken.
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Aus Herstellungsgründen kann es zweckmäßig sein, jeden Rostsektor
als selbständiges Bauelement herzustellen, die gesamte Stirnfläche also in dieser
Weise zu unterteilen, d. h. bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel für jedeRo:torstirnfläche
zwölf Roste von Kreissektorform mit einem Zentriwinkel von 30° zu verwenden. Bei
sehr großen Luftvorwärmern kann auch eine weitergehende Unterteilung vorgenommen
werden, beispielsweise, wie durch die Trennlinie 7 angedeutet, innerhalb eines Sektors
in zwei (oder auch mehrere) Teile. die in radialer Richtung aneinandergesetzt sind.
Andererseits ist es aber auch möglich, die einzelnen Bauelemente so groß zu wählen,
daß sie sich über mehrere Rotorsekto:ren erstrecken. Gegebenenfalls kann auch die
gesamte kreisförmige Stirnfläche des Rotors durch einen einzigen, aus einem Stück
bestehenden Rost überdeckt werden.
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Fig. 2 zeigt einen achsparallelen Schnitt durch den in Fig. 1 unten
gezeichneten Sektor längs der Linie II-11, und zwar ist hier angenommen, <laß
es sich um einen Rotor größerer Höhe handelt, dessen Blechpakete in zwei Lagen übereinander
angeordnet sind. Es sind hierbei vor jeder der beiden Rotorstirnflächen ein Rost
6' bzw. 6" vorgesehen sowie außerdem zwischen den beiden Heizblechlagen 7' und 7"
noch ein dritter Rost 6"'. Handelt es sich um einen Luftvorwärmer mit senkrechter
Achse, so wird bei diesem Ausführungsbeispiel der unterste Rost 6' von unten oder
oben her eingesetzt. Er stützt sich zu beiden Seiten auf je eine Tragleiste 8, die
an den unteren Kanten der Zellenwände 2 angebracht sind. Auf diesen untersten Rost
6', der zusätzlich die Aufgabe hat, zugleich als Träger für die Blechpakete zu dienen,
sind die Blechpakete 7" von oben her aufgesetzt. Auf diese Blechpaketlage 7" ist
dann der Mittelrost 6"' aufgesetzt, der als Träger für die auf ihm stehende obere
Blechpaketlage 7' dient. Die ganze Packung wird dann oben durch den Rost 6" abgeschlossen.
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Wenngleich eine Verbesserung der Arbeitsweise schon dadurch erzielt
werden kann, daß ein Rost gemäß der Erfindung nur vor eine der beiden Rotorstirnflächen
gesetzt wird, wird es in der Regel doch in Betracht kommen, beide Stirnflächen mit
solchen Rosten auszustatten, wie es hier dargestellt ist. Der Mittelrost 6"' hat
an sich mit dem Zweck der genauen Abdichtung nichts zu tun. Er dient ausschließlich
als Trenn- und Tragvorrichtung. Es ist nur eben zweckmäßig, hierfür die gleichen
Roste wie für die stirnseitige Abdichtung zu verwenden, um die Zahl der verschiedenen
Bauteile nicht nutzlos zu vermehren. Für Rotoren noch größerer Höhe, deren Speichermassen
in mehr als zwei Lagen unterteilt sind, gilt das Entsprechende. Im übrigen gelten
vorstehende Hinweise nicht nur für Rotoren mit senkrechter Achse, sondern auch für
solche mit waagerechter Achse, jedoch mit dem Unterschied, daß dann die Halterung
und Befestigung der Roste nicht in der dargestellten einfachen Weise, sondern mittels
zusätzlicher Elemente erfolgen muß.
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An Hand dieser Fig. 2 sei auch ein weiterer wesentlicher Vorteil des
Abdichtungsrostes veranschaulicht, und zwar der Vorteil, daß nunmehr auch wieder
die Anordnung der Speicherbleche ohne Schaden umfangsparallel erfolgen kann, wie
es in Fig. 2 durch die Darstellung der in der Zeichenebene liegenden Speicherbleche
angedeutet und in Fig.l in dem obersten Sektor gezeichnet ist. An sich ist diese
umfangsparallele Anordnung der Speicherbleche bekannt. In der Praxis war man aber
teilweise dazu übergegangen, die Bleche radial anzuordnen, um durch die den Ahdeckplatten
5 zugewandten Blechkanten eine bessere Abdichtung gegenüber diesen Abdeckplatten
4 und 5 zu erzielen, als sie bei umfangsparallelen Blechkanten möglich ist. Dieser
Grund fällt nunmehr bei 'Verwendung des Rostes gemäß der Erfindung weg, denn hierbei
wird die erforderliche Beschränkung des Leckluftspalts durch die etwa radial verlaufenden
Roststäbe bewirkt, so: daß es unerheblich ist, ob unterhalb dieses Rostes die Blechkanten
radial oder umfangsparallel liegen. Auch bei radialer Anordnung der Heizbleche ist
der Rost insofern von Vorteil, als er die Halterung verschieden langer Bleche erleichtert.
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Der in Fig. 3 dargestellte Axialschnitt gemäß der in Fig. 1 durch
die Linie 111-III gekennzeichneten Ebene betrifft ein etwas abgewandeltes Ausführungsbeispiel,
und zwar handelt es sich um einen Rotor, dessen stirnseitige Roste je ein einziges
selbständiges Bauelement 9 bzw. 10 bilden. Dieser Konstruktionsgedanke, vor den
beiden Stirnflächen des Läufers Zusatzläufer gleichen Querschnitts, aber geringer
Höhe anzuordnen, ist Gegenstand des älteren Patent, 958687. Dieser Konstruktionsgedanke
kann für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens in der Weise nutzbar gemacht
werden, daß die Zusatzläufer als Roste ausgebildet werden. Die beiden Roste sind
somit nicht auf den Stirnflächen des Rotors l befestigt, folgen also nicht den Verwerfungen
des Rotors, sondern stellen zwei große Kreisscheiben 9 und 10 dar, die auf der Achse
11 befestigt und so starr ausgebildet sind, daß sie auch im Betrieb ihre genau ebene
Form beibehalten. Unter der Annahme.
daß die sogenannte »heiße Seite«
oben. und die »kalte Seite« unten liegt, wie es in der Regel der Fall ist, ergibt
sich im Betriebszustand bekanntlich eine Rotorverformung in der durch die gestrichelte
Linie angedeuteten Weise. Die beiden als Zusatzläufer ausgebildeten Stirnroste 9
und 10 sind aber davon unabhängig und behalten infolge ihrer starren Konstruktion
die gezeichnete Form und Lage unverändert bei, so daß die Abdichtung gegenüber den
Abdeckplatten 4 und 5 in keiner Weise verschlechtert wird. Infolge der geringen
Rosthöhe tritt auf den beiden Seiten der Roste ein Wärmeunterschied, praktisch nicht
auf und dementsprechend auch keine Wärmeverformung. Bei dieser gesonderten, starren
Ausführung verbleiben die Stirnroste also in einer achssenkrechten Ebene. Es ist
nur bei der Anb.ringung des auf der kalten Seite befindlichen Rostes 10 die zu erwartende
Rotorverformung von vornherein zu berücksichtigen, d. h., dieser Rost 10 darf auf
der Achse nicht unmittelbar benachbart dem Rotor 1 befestigt werden, sondern es
ist ein geringfügiger Abstand zu wahren.
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Die Tatsache, daß bei der Wärmeverformung des Rotors 1 gemäß der gestrichelten
Linie sich zwischen den Rotorstirnflächen und den Rosten 9 und 10 Spalte bilden,
ist ohne nennenswerte Bedeutung. Man kann aber auch diesen geringfügig nachteiligen
Einfluß der Spaltbildung dadurch beseitigen, daß man an den Rosten Abdichtungen
anbringt, beispielsweise Umfangslamellen 12 und radiale Lamellen 13.
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Für di-e Formgebung der Roste bestehen viele Möglichkeiten, die nicht
sämtlich im einzelnen erörtert werden können. Nur zur Veranschaulichung der Vielzahl
der Möglichkeiten seien einige der wichtigsten Formen erläutert.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist ein Rost 6 mit quadratischen
Maschen angenommen. Die Maschengröße kann in der Größenordnung von 30 - 30 bis 40
- 40 mm liegen.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig.4 veranschaulicht die Verwendung
eines Rostes mit rechteckigen Maschen, deren Größe beispielsweise bei 30 - 60 bis
40 - 80 mm liegen möge, ohne daß die vorstehend angegebenen Zahlen eine Festlegung
gerade auf diese Abmessungen bedeuten sollen. Diese Maschenformen haben den schon
erwähnten Vorteil, daß sie die Verwendung serienmäßig hergestellter, bereits auf
dem Markt befindlicher Roste gestatten.
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Bei Herstellung der Roste eigens für den hier vorliegenden Sonderzweck
ist es möglich, den besonderen Verhältnissen durch geeignete Formgebung Rechnung
zu tragen. Um eine möglichst gute Abdichtung gegenüber den Abdeckplatten 4 und 5
zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn die in Richtung zum Umfang verlaufenden Roststäbe
sich beim Durchlaufen unter den Kanten der Abdeckplatten möglichst mit diesen Kanten
decken, d. h. also die genannten Roststäbe etwa radial verlaufen, wie es in Fig.
5 dargestellt ist. Die Lage der quer verlaufenden verbindenden Roststäbe ist hierbei
unerheblich.
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Auch im Ausführungsbeispiel nach Fig.6 sind radiale Hauptstäbe verwendet,
und zwar sind diese durch dazwischenliegende wellenförmige Stäbe miteinander verbunden.
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In allen Fällen kommen für die zur Zeit in der Praxis gebräuchlichen
Ausführungsformen und Größen von Luftvorwärmern Roststäbe einer Höhe von etwa 20
bis -10 mm und einer Dicke von einigen Millimetern in 13etraclit, und zwar von etwa
rechteckigem Querschnitt, gegebenenfalls zur Verminderung des Strömungswiderstandes
mit abgerundeten Kanten. Für das Ausführungsbeispiel nach Fig.3 mit aus einem einzigen
Stück bestehenden biegungsateifen Leisten sind stärkere Abmessungen der Roststäbe
zu wählen, sofern die erforderliche Starrheit nicht auf andere Weise, beispielsweise
durch starke Einzelträger, erzielt wird.