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| he-enerativ-Wärmetauscher mit rotierender, |
| CD |
| ------- r-i-n-L*föriiiitjer Speicherriasse |
| - a --------------------- |
| Die Erfindurij, bezieht sicli auf einen |
| tausoner rotliere.,iüer, Spe-z-ciier"-lasse. |
| Es ist beilarit, dIe Verbrennuni#sluft,beispielsweise
die |
| einer Kesselfeuerunc# vor Eintritt in die VerbrenyiunL-s- |
| il-ammer zu erhitzen, um dadurch den WiriLun"-,sCrad der |
| #'eueruti.saiiiaj,e zu erhöhen. Für das Erhitzen der Ver- |
| brennurl---slul't werden insbesondere Re#,enerativ-Wärme- |
| Lauscher verwendet, die je nach deren Ausführung und |
| Verwenduti";szweck mit einer rotierenden oder feststehende.# |
| Wärinespeichermasse versehen sein können. Durüh diese |
| Wärmespeichermasse werden die wärmetauschenden Medien |
| geleitet, die, ebenfalls je nach AusfUhrung und Verwen- |
| dungszweck des Wärmetauschers, im Gleichstrom, Gegenstrom, |
| Kreuzstrom oder in Verbindungen der vorgenannten Strom- |
| richtungen durch die Wärmespeichermasse geleitet werden. |
| Um der Durchströmung des Wärmetauschers hierbei Rechnung |
| zu tragen, ist der Wärmetauscher jeweils in den Führungs- |
| we-en der i#iedien ein#;ebaut und dort mit je einem
Heißgas- |
| C:) CD |
| ein- und -austritt sowie je einem Kaltfasein- und -austritt |
| Versehen. Als Heißgas wird bei Kesselfeuerungen das
der |
| Verbrennung entnommene, auf hohe Temperatur erhitzte Rauch- |
| gas und als Kaltgas die dem Freien entnommene, Atmosphären- |
| temperatur aufweisende Luft verwendet. Die Ein- und Aus- |
| tritte der Medien in bzw. aus der Speichermasse sind durch |
| eigens hierfür vorgesehene Steuerorgane, in der Regel Ver- |
| schluß- oder Abdeekorgane, periodiscn absperrDar ausgebil- |
| det. |
| Bei einem. bekannten Regenerativ-Wärmetauscher dieser Art |
| ist die aus einer Vielzahl von Blechlamellen bestehende |
| Speichermasse auf einem Ringkörper angebracht, der in |
| den Führungskanälen der Piedien, senkrecht zu deren Str)- |
| inun-srichtungen drehbar :;-elagert ist. Der RingKörper ist |
| hierbei derart in den Führun-exanälen g-elagert, daß dessen |
| t> t3 |
| eine Hälfte in den einen und dessen andere Häl.4Lte in den |
| anderen Führungskanal eintaucht. Im innenraum des Ring- |
| körpers ist eine diesen Raum in zwei --_-leiche Hälften |
| unterteilende Trennwand vorgesehen, die an ihren Stirn- |
| seiten mit je einer die Län,--»e der Trennwand aufweisende |
| Schleifdichtun,- versehen ist, welche an dem Innenmantel |
| des Ringkörpers anlie,--.t und durch die die Räume im hing- |
| körper gasdicht voneinander getrennt werden. Der gaadich- |
| CD |
| ten Trennung der Medienströme wegen, sind zwischen de#--. |
| Außenmantel des Ringkörpers und den inneren Wänden der |
| Führungskanäle ebenfalls Schleifdichtungen, die der axia- |
| len Länge des Ringkörpers entsprechen, vorgesenen. Durch |
| die vorgenannte Abdichtung des Ringkörper8 an der Trennw |
| wand und den Wänden der Führungskanäle werden die wärme- |
| tauschenden Medien an ihrem Übertritt von einem zum an- |
deren elüiiruii,-;s..aiial einerseIts j#eItindert und andererseits
diese i-.edieri radial in die Speicherinasse eingeleitet. Die Medien, das Ileiß",-as
und das Kaltgas nämlich, werden quaei periodisch in die Speichermasse eingeleitet,
so daß die durch das Heißgas erhitzte Speichermasse deren Wärme an das darauffol
ende Kaltgas abgibt. Je nach Stärke der Speicliermasse ist der Temperaturunterschied
zwischen beispielsweise Heißi#asein- und -austrittseite unterschiedlicht so daß
auch die Erhitzung des Kaltgases zwischen Ein-und Austrittseite entsprechend dein
Teinperatur,_"efälle unterschiedlich ist. Durch die gegenläufige Führung der wärmetauschenden
Medien und die radiale Ein- und AusführungderselL)en in. die bzw. aus der Speichermasse
ergibt sich eine --,eriiii#e Temperaturdifferenz zwischen austretendem Heißgas und
der an der Austrittsstelle vorhandenen Speichermasse, so daß nur niedrige Wirkungsgrade
erzielt werden können.
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Es ist auch schon bekannt, durch eine ständige U.-rilenkuni-, einer
endlosen, bandförmigen Speichermasse diese im Kreuz-Gegenstrom von den wärmetauschenden
Medien durchströmen zu lassen, doch hat es sich hier gezeigt, daß die bandförmige
Speichermasee, die aus einer Vielzahl miteinander verbundener Federn besteht, der
hohen durch die Umlenkung hervorgerufenen mechanischen Beanspruchung vielfach nicht
,T-enü-t und infolCe Beschädigungen des Bandes Stillzeiten der Anlage hingenommen
werden müssen. Da in der Regel bei einem Kraftwerk die Möglichkeit der Umschaltung
auf einen Reservewärmetauscher nicht besteht, muß, um den
Betrieb
des Kraftwerkes während der Reparatur des Wärr.,ietauschers nicht stillzulegen,
auf eine unerhitzte Verbrennungsluft, nämlich die aus der Atmosphäre,zurückgegriffen
werden. Dies zieht wiederum einen schlechten Wirkungsgrad der Kesselfeuerun"" und
somit der gesamten Anlage mit sich. Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung
darin, einen Regenerativ-Wärmetauscher zu schaffen, der die Durchströmung der Speichermasse
im Kreuz-Gegenstrom bei geringem Verschleiß der Speichermasse bzw. ihres Tragkörpers
ermöglicht.
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Gemäß de# Erfindung wird diese Aufgabe dadurcli 1,-elöst, daß die
Speichermasse auf einem zylindrischen Käfig angebracht ist, der über die ganze oder
annähernd ganze Länge seines Umfanges von Kanälen für die Heiß- und Kalti-zase und
Schleusen zwischen d4-esen Kanälen umschlossen ist, wobei die Kanäle für die Gase
zwecks Führung desselben im Kreuz-Gegenstrom durch die SpeichermasBe konzentrisch
und mit Querschotts versehen oder schlangenförmig den Käfig bzw. die Speichermasse
allseitig umschließen.
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Durch diese Maßnahmen werden nicht nur die der Erfindung zugrunde
liegende Aufgabe in günstiger Weise gelöst, sondern darüber hinaus ein Wärmetauscher
geschaffen, der infolge seines einbautenfreien Raumes zwischen den Innenmänteln
der Kanäle bzw. Schleusen den Einbau anderer Aggregate in diesen Raum ermöglicht.
Dies ist insbesondere bei der Anwendung des Regenerativ-Wärmetauschers in Turbinen
von Vorteil, da in diesem Falle die Turbine in
das Innere des Wärmetauschers
gelegt werden kann. Hierbei können, um lange Gasführungeleitungen zu vermeiden,
zudem die Ein- bzw. Auslaßöffnungen an den inneren Wandungsteilen der Kanäle vorgesehen
sein. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Umlaufgeschwindigkeit
der Speichermasse dem Wärmeaustausch unter den Medien in weiten Grenzen einfach
angepaßt, und die Anlage dadurch mit einem optimalen Wirkungsgrad betrieben werden
kann. Zum gleichen Zweck kann auch eine Drehrichtungsänderung der Speichermasse
vorgenommen werden. Schließlich hat die C>
Erfindung den Vorteil, daß durch
die Anwendung einer C> kompakten, festen, rotierenden Speichermasse eine intensive
Reinigung mittels einer Ausblasvorrichtung möglich ist.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Käfig aus
zwei oder mehreren mit Abstand voneinander an-,.ceordneten Reifen, die durch eine
Anzahl um den Umfang des Käfige verteilte Streben miteinander verbunden sind, besteht.
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Dies hat neben allgemeinen konstruktiven Vorteilen den Vorzug, daß
an den Käfig verschiedene Arten von Speichermassen angebracht werden können, ohne
daß es dabei erforderlich wäre, den Käfig hierzu entsprechend umgestalten zu müssen.
Bei Anwendung von Streben, deren Stärke der der Reifen bzw. der Speichermasse entsprichtl
wird zudem der Vorteil einer guten Abdichtung an den Schleusen erzielt, da zwischen
den Streben und den Schleusenwänden keine freien Räume gebildet werden.
Um
den Wärmetauscher den mannigfachen Anforderungen der Praxis anpassen zu können,
sind seine Führungskanäle für die Heiß- und Kaltgase derart ausgebildet, daß zum
Zu-oder Abführen heißer bzw. kalter Gasmedien an beliebigen Stellen der Kanäle Anschlußstutzen
an diesen vorgesehen werden können.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 eine Draufsicht auf den Regenerativ-Wärmetauscher
geinäß der Erfindung mit konzentrisch um die Speichermasse gelegten Führungskanälen
und Schleusen, jedoch mit oben abgedeckten Führungskanälen und Schleusen, Fig. 2
eine Draufsicht auf den Regenerativ-Wärmetauscher gemäß der Erfindung mit schlangenfÜrmig
um die Speichermasse gelegten Führungskanälen und konzentrisch um die Speichermasse
angeordneten Schleusen, jedoch mit oben abgedeckten Führungskanälen und Schleusen,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Käfig mit der an ihm angebrachten Speichermasse
nach der Schnittlinie III-III in Fig. 1, jedoch unter Fortlassung der Wandteile
der Schleuse und Fig. 4 einen Schnitt durch die Speichermasse nach der Schnittlinie
IV-IV in Fig. 3.
Der Wärinetauscher gemäß der Erfindung besteh-v
im wesentlichen aus einem ringfürmigen Käfig 1, an dem eine dem Wärmeaustausch
zwischen den Medien dienende Speichermasse 2 angebracht ist. Der Käfig
1 wird gemäß den beiden AusfÜhrungsbeispielen von zwei den Käfig nach oben
und unten beirrenzenden Reifen 3, 4 und einem weiteren zwischen diesen Reifen
vorgesehenen dritten Reifen 5 gebildet, die durch (Z
mehrere, senxreclit
auf den Reifeli stehender. Streben 6 miteinander verbunden sind. Die Streben
6 weisen die gleiche Stärke wie die Reifen 3 bis 5 auf und
sind um den Umfang des Käfigs 1 in gleichen oder annähernd gleichen Abständen
verteilt. Zwischen den Reifen 3 bis 5 und den Streben 6
ist
die Speichermasse 2 des Wärmetauschers angeordnet, deren Stärke der Abdichtunc in
den Schleusen wegen in etwa der Stärke der Reifen 3 bis 5 bzw. der
Streben 6 entspricht. Die die Speichermasse 2 bzw. den Käfig 1 nach
oben und unten begrenzenden Reifen 3, 4 sind an ihrem Innenmantel mit
je einer Verzahnung 7, 8 versehen, in welche Zahnräder 9, die
der Führung und dein Antrieb des Käfigs 1 dienen, eingreifen. Die Zahnräder
9 sind um den Umfang des Käfigs 1
verteilt und in den metallischen
Auskleidungen des Wärmetauschers drehbar gelagert, wobei deren Lagerung so getroffen
ist, daß die Zahnräder 9 zudem den Käfig 1 tragen. Um den Käfig
1 bzw. die Speichermasse 2 sind konzentrisch zu diesen zwei Führungskanäle
10, 11 für die Medien vorgesehen, von denen der eine Führungskanal
10 der Führung des Heißgases, beispielsweise eines Rauchgases und der andere
Führungskanal 11 der Führung des Kaltgases, beispielsweise der Luft dienen.
Zur Führung der Medien im
Kreuz-Gegenstrom durch die Speichermasse
sind einerseits die Führungskanäle 10, 11 mit Querschotts 12 versehen, und
die Querschotts 12 hierbei derart an den Innenwänden der Führungskanäle
10, 11 befestigt, daß sie den Medienströmen einen schlangenförmigen Strömungsweg
verleihen und andererseits ist die Drehrichtung des Käfige 1 so gewählt,
daß dieser der Strömung der Medien entgegenläuft. Die Führungskanäle 10, 11
sind mit Einlaßöffnungen 13 und Auslaßöffnungen 14 für die Medien versehen
und diese Öffnunt.en mit den in der Zeichnung nicht dargestellten Zu-und Abführungsleitungen
für die Medien verbunden. Zwischen den Führungskanälen 10, 11 für
die Medien sind Schleusen 15, 16 vorgesehen, durch die die Medien an ihrem
Übertreten von dem einen Führuni,-skanal 10 oder 11 zum anderen und
umgekehrt gehindert werden sollen.Die Schleusen 15,
16 sind über ebenfalls
in der Zeichnung nicht dargestellten Leitungen mit einer Ansaugvorrichtung verbunden,
durch die die in die Schleusen 15, 16 gelangten Bestandteile der Medien abgesaugt
werden. Der Raum 25 innerhalb des Wärmetauschers ist frei von Einbauten,
so daß in diesem Raum andere Aggregate untergebracht werden können.
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Der Wärmeaustauscher gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entspricht
in seiner Wirkungsweise dem nach Fig. 1
und unterscheidet sich von diesem
lediglich dadurch, daß die Führungskanäle l'19 18 dieses Ausführungsbeispieles
schlangenförmig den Käfig 1 bzw. die Speichermasse 2 allseitig umschließen.
Die Führungskanäle 17, 18 npch diesem Ausführungsbeispiel bestehen aus einer
Anzahl gewölbter
Blechtafeln 10, die miteinander verbunden
sind, wobei deren Verbindungsatellen 20 jeweils auf die Speichermasse 2 zeigen.
Durch die Wölbung der Blechtafeln 19 werden die Medien entsprechend dem Wölbungsgrad
der #Tafeln an die Speichermasse geführt, so daß der Strömungeweg der Medien durch
die Speichermasse 2 einer achlangenförmigen Linie entspricht. Wie auch beim vorgenannten
Ausführungebeispiel weist der Wärmetauscher nach diesem Ausführungebeispiel an seinen
Führungskanälen 17, 18 ebenfalls Einlaßöffnungen 21 und Auslaßöffnungen 22
sowie zwischen den FührungB-;ianälen 17, 18 Schleusen 23, 24 auf.
Der Strömungedurchinesser der FührungBkanäle 17, 18 ist bei diesem Ausführun#,sbeiBpiel
unterschiedlich gewäliltg so daß der für die heißen Gase vorgesehene Fuhrungskanal
17 gegenüber dem für die kalten Gase vorgesehenen Führungskanal
18 sowohl länger als auch breiter ausgebildet ist. Auch bei diesem Ausführungßbeispiel
ist der Innenraum 25 frei von Einbauten, so daß in diesem Raum, wie auch
beim vorgenannten Ausführungsbeispiel, gegebenenfalls Hilfsaggregate oder sonstige
Einrichtungen Platz finden können. Der Käfig 1
ist bei diesem Ausführungebeiapiel,
wie auch beim vorgenannten durch Zahnräder gestützt und wird von diesen angetrieben.
Die Führungskanäle 10, 11 bzw. 17, 18 können bei beidenkusführungebeispielen
mit zusätzlichen, in den Zeichnungen nicht dargestellten Anachlußatutzen versehen
sein, so daß die Zu- bzw. Abführung von Medien an beliebigen Stellen der Führungskanäle
vorgenommen werden kann.