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Umlaufender mehrstufiger Regenerativ-Luftvorwärmer für parallel geschaltete
Luftströme verschiedener Pressung Die Erfindung bezieht sich auf umlaufende Regenerativ-Luftvorwärmer
für parallel geschaltete Luftströme verschiedener Pressung, und zwar ist bei diesen
die Speichermasse in zwei koaxiale Teile unterteilt. Während die im äußeren Teil
vorgewärmte Luft in der üblichen Weise als Verbrennungsluft (Zweitluft) dient, wird
der hierzu parallel geschaltete Erstluftstrom höherer Pressung beispielsweise für
die Kohlenmühlen benötigt.
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Die Erfindung ist nun von der Aufgabe ausgegangen, bei tiefer Rauchgasabkühlung
eine hohe Zweitlufttemperatur zu erreichen, was bei den bekannten Luftvorwärmern
der vorgenannten Art nicht möglich ist, und zwar wird dieses bei dem Luftvorwärmer
gemäß der Erfindung durch eine solche konstruktive Ausgestaltung erreicht, daß der
innere Teil der Speichermasse, der nur der Aufwärmung der Erstluft höherer Pressung
dient, sich geschlossen von der kalten zur heißen Seite hindurch erstreckt, während
der äußere Teil in zwei oder mehr in axialer Richtung hintereinanderliegende Heizflächenstufen
unterteilt ist, zwischen denen ein Teilstrom eines gasförmigen Mediums eingeführt
bzw. entnommen werden kann. Für den vorgenannten Zweck kann man daher von dem ankommenden
heißen Rauchgasstrom vor dessen Eintritt in den Vorwärmer in an sich bekannter Weise
einen Teilstrom abzweigen, durch einen Speisewasservorwärmer, einen überhitzer,
einen Vorverdampfer od. dgl. leiten und sodann hinter der ersten Heizflächenstufe
des äußeren Speichermassenteils wieder dem anderen Teil des Rauchgasstromes beimischen.
Es werden also die Vorteile dieser beiden an sich bekannten Ausführungsformen von
Luftvorwärmern miteinander vereinigt, und zwar auf eine konstruktiv einfache Weise,
die zu dem gesteckten Ziel mit wesentlich geringerem Aufwand führt, als es unter
Benutzung der gebräuchlichen Luftvorwärmer möglich ist.
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Bei Verwendung der bekannten Konstruktionen mußte man einen mehrstufigen
umlaufenden Vorwärmer einem einstufigen Vorwärmer beliebiger Bauart parallel schalten,
wobei der letztere den Erstluftstrom höherer Pressung für die Kohlenmühlen aufzuwärmen
hatte. Eine andere Lösung wäre die, daß man einen einstufigen Vorwärmer für parallel
geschaltete Luftströme verschiedener Pressung zusammen aßt mit einer verhältnismäßig
komplizierten Kombination nachgeschalteter oder parallel geschalteter Luftvorwärmer
anderer Bauart. Demgegenüber zeigt die Erfindung einen neuen Weg, der es gestattet,
die bisher notwendigen komplizierten Schaltungen, den dadurch bedingten großen Raumbedarf
und den damit ebenfalls zusammenhängenden hohen Kostenaufwand zu vermeiden und mit
einem einzigen Luftvorwärmer auszukommen. Es braucht hierzu die Speichermasse nur
in die beiden koaxialen Teile unterteilt zu werden, wobei die Abdichtung an den
beiden Stirnflächen der Speichermasse leicht und zuverlässig durch je ein kreisbogenförmiges
konzentrisches Element bewirkt werden kann, das den Stirnkanten des Unterteilungszylinders
gegenübersteht und beidseitig den Luftkanal je in zwei getrennte Kanäle unterteilt.
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Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens. stellt die Zeichnung
ein Ausführungsbeispiel dar, und zwar ist ein Luftvorwärmer gewählt, bei dem die
Speichermasse des Zweitluftstromes in zwei Heizflächenstufen unterteilt ist. In
gleicher Weise treffen die Überlegungen auf Unterteilungen in drei oder mehr Stufen
zu. Weiterhin geht die Beschreibung des Ausführungsbeispiels von dem in der Praxis
in erster Linie interessierenden, vorstehend schon angedeuteten Fall aus, daß von
dem ankommenden Rauchgasstrom ein Teilstrom abgezweigt und nach Nutzbarmachung für
irgendwelche Sonderzwecke in teilweise abgekühltem Zustand in die Trennzone zwischen
den beiden Heizflächenstufen eingeleitet wird, um anschließend zusammen mit dem
Hauptteil des. Rauchgasstromes in der nachfolgenden Heizflächenstufe völlig abgekühlt
zu werden. In gleicher Weise sind aber auch Fälle denkbar, in denen die als Ausführungsbeispiel
dargestellte
Konstruktion dazu benutzt werden kann, um zwischen den einzelnen Heizflächenstufen
Teilströme von Rauchgas zu entnehmen, z. B. zur Trocknung von . Brennstoffen oder
anderem Trockengut. Ebenso kann luftseitig für Sonderzwecke zwischen den beiden
Heizflächenstufen teilweise vorgewärmte Luft entnommen werden, wie es umgekehrt
möglich ist, Luft an dieser Stelle einzuführen, beispielsweise zwecks Temperaturregelung.
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Dieses Ausführungsbeispiel eines Luftvorwärmers mit umlaufender Speichermasse,
deren äußerer Speichermassenteil in zwei Heizflächenstufen unterteilt ist, ist in
Fig, l in einem senkrechten Axialschnitt dargestellt; Fig.2 zeigt eine Aufsicht
unter Fortlassung der Kanalanschlüsse; Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine
Abdichtung an der Stirnkante des Unterteilungszylinders. Wie Fig. 1 erkennen läßt,
ist der Innenrotor 1 einstufig ausgebildet und durch seinen Außenmantel 2 gegenüber
dem Außenrotorkranz 3 abgegrenzt, der in eine heiße Stufe 31, und in eine kalte
Stufe 31, unterteilt ist. Der Rauchgasstrom G tritt also von oben in den
Rauchgaskanal ein, wobei ein Teilstrom Gi durch den einstufigen Innenrotor 1 strömt,
während ein Teilstrom Ga in die heiße Stufe 31, des Außenrotors 3 eintritt. Letzterer
vereinigt sich hinter der heißen Stufe 31, mit einem weiteren Teilstrom G3, der
vorher abgezweigt worden war und nach Durchlaufen einer Speisewasservorwärmer-,
Vorverdampfer- oder Überhitzerheizfläche dort mittels eines Anschlußstutzens 6 in
die Zwischenstufe 7 eingeführt wird. Dieser vereinigte Strom Ga + G3 strömt dann
durch die kalte Stufe 31,
weiter in den Abgaskanal B. In entsprechender Weise
gelangt der durch den Innenrotor 1 geführte Teilstrom Gi nach Durchtritt durch den
Rotor in den Abgas-Teilkanal 9, der in diesem Falle mit Drosselklappen 10 ausgestattet
ist. Diese Drosselklappen haben die Aufgabe, den Rauchgasteilstrom Gl mengenmäßig
zu regeln, so daß hierdurch auch die Heißlufttemperatur des Erstluftstromes Li geregelt
werden kann. Den gleichen Zweck, nämlich die Regelung der Temperatur der Erstluft
L;, kann man aber auch durch Beimischung kälterer Luft erreichen. Diese kann dem
Erstluftstutzen 11 entnommen und hinter dem Luftvorwärmer in die an den Stutzen
12 anschließende Leitung eingeführt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin,
luftseitig aus der Zwischenstufe 7 mäßig aufgewärmte Zweitluft L3 zu entnehmen und
der Erstluft zu dem genannten Zweck der Temperaturregelung beizumischen. In diesem
Falle müßte allerdings in die Zumischungsleitung ein Gebläse- eingeschaltet werden,
das die aus der Zwischenstufe entnommene Luft auf den Druck der Erstluft Li bringt.
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Da der Erstluftstrom Lz eine höhere Pressung hat als der Zweitluftstrom
La, müssen diese beiden Luftströme gegeneinander abgedichtet werden. Verschiedene
konstruktive Lösungen für diesen Zweck sind bekannt. So kann die Trennwand der beiden
Kanäle an ihrer der Rotorstirnfläche zugewandten Kante mit einem konzentrischen
balgförmigen und dadurch nachgiebigen Bogenstück 13 ausgestattet werden,
das an seiner der Rotorstirnfläche zugewandten Seite ein bogenförmiges Dichtungsringsegment
14 trägt. In entsprechender Weise ist der Außenmantel 2 des Innenrotors 1
an seinen beiden Endkanten je mit einem umlaufenden Dichtungsring 15 versehen, der
dem Segment 14 gegenüberliegt. In gleicher Weise wie die Luftkanäle können
auch die Gaskanäle unterteilt sein, was besonders auf der Abgasseite mit Rücksicht
auf deren niedrige Temperatur vorteilhaft ist. In dieser Weise ist das dargestellte
Ausführungsbeispiel ausgebildet, und zwar sind in dem abführenden Stutzen 9 des
inneren Gaskanals die schon erwähnten Klappen 10 zur Regelung des Rauchgasteilstromes
Gi angeordnet.
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Um den Kanal der Zweitluft La gegenüber dem Rauchgaskanal abzudichten,
ist es nicht notwendig, auch am Rotorumfang eine Abdichtung vorzusehen, wie es bei
einer bekannten Ausführungsform mittels bogenförmiger konzentrischer Abdichtungselemente
geschehen ist.
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Fig. 2 veranschaulicht dieses für das Ausführungsbeispiel, und zwar
ist hier die Abdichtung ebenso wirkungsvoll mittels einer Mantelabdichtung 16 in
Verbindung mit der bekannten Radialabdichtung 17 vorgenommen. Diese Mantelabdichtung
16 und die Radialabdichtung 17 umschließen also den Rotor gürtelförmig und trennen
damit den Luftstrom vom Rauchgasstrom. Für die konstruktive Ausbildung der Mantelabdichtung
16 gibt es verschiedene bekannte Lösungen.
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An Stelle der Dichtmembrane 13 und des Abdichtringsegments 14 können
auch verschiedene andere Konstruktionen gewählt werden. Eine solche Lösung ist in
Fig. 3 als Ausführungsbeispiel dargestellt. Diese Figur zeigt in größerem Maßstabe
nur einen kleinen Ausschnitt, und zwar den oberen Randteil der zylindrischen Trennwand
2, die den Innenrotor 1 als Mantel umschließt und ihn gegenüber dem mehrstufigen
Außenrotor 3 abgrenzt und abdichtet. Diese zylindrische Trennwand 2 trägt an ihren
beiden Randkanten, wie es aus Fig. 3 für die obere ersichtlich ist, je einen Dichtungsring
15, entsprechend demjenigen gemäß Fig. 1. Diesem Dichtungsring
15 steht ein kreisbogenförmiges Segment 20 gegenüber, das zwischen zwei entsprechend
gebogenen federnden Blechstreifen 21 gehalten ist, so daß es sich unter der Wirkung
seines eigenen Gewichts oder - insbesondere auf der Unterseite des Rotors bei stehender
Rotorachse - unter Federkraft mit leichter Berührung auf den umlaufenden Ring 15
abdichtend aufsetzt. Die beiden federnden Haltebleche 21 sind an der Trennwand 22
des Kanals befestigt. In gleicher Weise ist auch eine Labyrinthdichtung verwendbar.
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Wie der als Ausführungsbeispiel ausgewählte Luftvorwärmer zeigt, können
nach dem Konstruktionsprinzip gemäß der Erfindung die Austrittstemperaturen von
Erstluft und Zweitluft von vornherein unterschiedlich ausgelegt werden. Da der Innenrotor
l nicht in seiner vollen Höhe mit Heizblechen ausgefüllt zu werden braucht, kann
man durch entsprechende Bemessung der Speichermasse wahlweise je nach den jeweils
vorliegenden Verhältnissen die maximale Höhe der Erstluftaufwärmung festlegen, wobei
also mittels der Regelklappen 10 bzw. durch Beimischung kälterer Luft die
gerade benötigte Lufttemperatur während des Betriebes eingeregelt werden kann.
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Die Anwendbarkeit des Erfindungsgedankens ist selbstverständlich nicht
auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Auf die Möglichkeit einer weitergehenden
Unterteilung der äußeren Speichermasse sowie auch auf die Möglichkeit der jeweils
benötigten Zuführung oder Entnahme von Luft oder Rauchgas in der Zwischenstufe 7
ist schon hingewiesen worden. Die Erfindung ist auch nicht auf Luftvorwärmer
beschränkt,
bei denen die Speichermasse umläuft und die Anschlußkanäle ruhend angeordnet sind,
sondern er ist in genau der gleichen Weise mit den gleichen Überlegungen anwendbar
auf Luftvorwärmer, bei denen die Speichermasse ruht und die Anschlußkanäle umlaufen.
Für die praktische Verwirklichung können bekannte konstruktive Merkmale benutzt
werden.