DE3140406C2 - Regenerativ-Wärmeaustauscher zur getrennten Aufwärmung zweier parallel geführter Ströme eines wärmeaufnehmenden Mediums durch ein wärmeabgebendes Medium - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Regenerativ-Wärmeaustauscher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Solche Regenerativ-Wärmeaustauscher sind bereits bekannt durch den Prospekt »Regenerativ-Luftvorwärmer«, Seite 21, welcher von der Anmelderin im Jahre 1980 ausgegeben wurde. Dort ist in Abb. 22 ein Mehrstrom-Regenerativ-Luftvorwärmer dargestellt, welcher die Forderung nach einer getrennten Regelbarkeit der Primär- und der Sekundärluft-Temperatur und -menge erfüllt Die regelbare Aufwärmung der Primär- und Sekundärluft wird hierbei dadurch erreicht, daß die beiden Luftströme konzentrisch zueinander durch getrennte Ringräume der mit Wärmespeichermassen gefüllten Regenerativkammer geführt und dabei ihre Temperaturen und Drücke unabhängig voneinander geregelt werden.

Diese bekannte Bauart eines Regenerativ-Wärmeaustauschers kommt vielfach als sogenannter Mühlen- luftvorwärmer in Verbindung mit Mahltrocknungsanlagen zum Einsatz, die Kohlenstaubfeuerungen zugeordnet sind. Sie bietet nämlich den Vorteil, daß die Mühlenluftgebläse auf der kalten, sauberen Luttseite angeordnet werden können. Ferner bietet sie die Möglichkeit.

so auch Temperatur und Menge des Rauchgases für den Primär- und Sekundärteil des Luftvorwärmers getrennt voneinander zu regeln.

Der Regelbereich für die Primär- und Sekundärluft-Temperatur sowie die Primär- und Sekundärluft-Menge ist bei dem bekannten Regenerativ-Wärmetauscher der gattungsgemäßen Art jedoch so eingeengt, daß er von vornherein exakt auf die Mahltrocknungsanlage und/ oder Kohlenstaubfeuerung abgestimmt werden muß, die mit dem betreffenden Regenerativ-Wärmetauscher ausgestattet werden soll.

Da bei Kohlestaubfeuerungen vielfach ein breites, zum Auslegungszeitpunkt noch nicht eindeutig definiertes Brennstoffband verfeuert werden muß, besteht die Forderung, die Temperatur des heißen Primärluftstro mes unabhängig von derjenigen des Sekundärluftstro mes in einen möglichst weiten Bereich regeln zu können, und zwar unter weitgehender Ausnutzung des Wärmeinhalts der Kesselabgase. Die Beherrschung ei-

nes Brennstoffbandes, bei dem der Wassergehalt der zu verfeuernden Kohlesorten zwischen Werten unter 4% bis über 25% schwankt, stellt erhebliche Anforderungen an das Regelverhalten der Luftvorwärmung für den Primärluftstrom.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regenerativ-Wärmeaustauscher der gattungsgemäßen Art zu schaffen, welcher mit geringem technischen Aufwand eine Temperaturregelung des Primär- bzw. Müilenluftstromes in weiten Grenzen ermöglicht, um eine gute Abstimmung der Heißlufttemperatur auf den Wassergehalt der jeweils verfeuerten Kohlesorten zu gewährleisten.

Die Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung auf einfache Weise erreicht durch die Kennzeichnungsmerkmale des Anspruchs 1.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die zeitliche Aufeinanderfolge des Primärstrom-Durchsatzes und des Sekundärstrom-Durchsatzes durch die Wärmespeichermassen der Regenerativkammer verändert werden kann. So ist es ohne weiteres möglich, zunächst den Primärstrorn durch die vom Abgas aufgeheizten Wärmespeichermassen hindurchzuführen und erst daraufhin den Durchsatz des Sekundärstroms durch diese Wärmespeichermassen zu bewirken, wenn die größtmögliche Aufheizung des Primärstroms erforderlich ist Sollte hingegen die kleinstmögliche Aufheizung des Primärstroms erreicht werden, wird zuerst der Sekundärstrom durch die vom Abgas aufgeheizten Wärmespeichermassen der Regenerativkammer geführt und nachfolgend der Primärstrom durch diese hindurchgeleitet. Mehr oder weniger große Verschiebungen der zeitlichen Aufeinanderfolge der Durchführung des Primärstromes und des Sekundärstroms durch die Wärmespeichermassen der Regenerativkammer machen eine feinfühlige Temperaturregelung im Primärstrom möglich, weil der Wärmeübergang aus der Wärmespeichermasse in den Primärstrom jeweils von der vorher durch diese hindurch geführten Menge des Sekundärstroms abhängig ist.

Durch eine Querschnittsänderung, d. h. eine Vergrößerung oder Verkleinerung der den Wärmespeichermassen der Regenerativkammer zugewendeten Querschnittsfläche der Primärstromhauben läßt sich ebenfalls auf einfache Art und Weise eine gute Temperaturbeeinflussung des Primärstroms erreichen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Lösungsvorschlages nach Anspruch 1 läßt sich erfindungsgemäß noch durch Nutzung der Merkmale des Anspruchs 2 erreichen, weil nämlich hierdurch eine weiter verbesserte Regelungsmöglichkeit für die Temperatur des Primärstromes erreicht wird.

Eine in baulicher Hinsicht besonders einfache Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist bei einem Regenerativ-Wärmeaustauscher der gattungsgemaßen Art aufgrund der Kennzeichnungsmerkmale des Anspruchs möglich, da mit einer einzigen Zuführungshaube und einer einzigen Abführungshaube gearbeitet werden kann, weil sich innerhalb derselben in ihrer Lage und in ihrem durchströmten Querschnitt verstellbare Primärstrom-Abteile und Sekundärstrom-Abteile bildenlassen.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Regenerativ-Wärmeaustauschers werden nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematisch vereinfachter Prinzipdarstellung und im Querschnitt eine besonders einfache Bauart eines Regenerativ Wärmeaustauschers.

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie H-H durch den Regenerativ-Wärmeaustauscher nach F: g. 1,

F i g. 3 in schematisch vereinfachter Darstellung einen Teilquerschnitt durch eine andere, einfache Bauart eines Regenerativ-Wärmeaustauschers,

Fig.4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV durch den Regenerativ-Wärmeaustauscher nach F i g. 3,

Fig.5 eine weitere Bauart eines Regenerativ-Wärmeaustauschers in schematisch vereinfachtem Teilquerschnitt,

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie "VI-VI durch den Regenerativ-Wärmeaustauscher nach F i g. 5,

F i g. 7 wiederum in schematisch vereinfachtem Teilquerschnitt einen Regenerativ-Wärmeaustauscher in einer noch anderen Bauart,

F i g. 8 einen Schnitt durch den Regenerativ-Wärmeaustauscher nach F i g. 7 entlang der Linie VIII-VIH,

Fig.9 einen schematisch vereinfachten Teilquerschnitt einer weiteren Bauart für einen Regenerativ-Wärmeaustauscher,

F i g. 10 einen Schnitt entlang der Linie X-X in F i g. 9,

F i g. 11 in schematisch vereinfachtem Teilquerschnitf. eine weitere Ausführungsmöglichkeit für einen Regenerativ-Wärmeaustauscher und

Fig. 12 einen Schnitt entlang der Linie XII-XII in Fig. 11.

Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Regenerativ-Wärmeaustauscher hat eine feststehende Regenerativkammer 1, deren Wärmespeichermassen mehrere, bspw. konzentrisch ineinander angeordnete Abschnitte 1', 1" und Γ" aufweist. An die eine Stirnseite der Regenerativkammer 1 schließt sich ein stationärer Heizgaseintrittskanai 2 an, während die gegenüberliegende Stirnseite desselben in entsprechender Weise mit einem stationären Heizgasaustrittskanal 3 verbunden ist.

Koaxial zur Längsachse der Regenerativkammer ragt in den Heizgasaustrittskanal 3 ein stationärer Anschlußkanal 4 großen Durchmessers hinein, der wiederum von einem stationären Anschlußkanal 5 kleineren Durchmessers achsgleich durchsetzt wird. Entsprechende stationäre Anschlußkanäle 6 und 7 sind auch dem Heizgaseintrittskanal 2 zugeordnet.

An den stationären Anschlußkanal 4 größeren Durchmessers schließt sich eine relativ zu diesem und zur Regenerativkammer 1 drehantreibbare Zuführungshaube 8 an und eine ähnliche, drehantreibbare Zuführungshaube 9 ist auch zwischen dem stationären Anschlußkanal 5 und der ihm zugewendeten Stirnseite der Regenerativkammer ! angeordnet.

Eine der Zuführungshaube 8 entsprechende Abführungshaube 10 ist zwischen dem stationären Anschlußkanal 6 und der ihm zugewendeten Stirnseite der Regenerativkammer 1 vorgesehen, während sich eine der Zuführungshaube 9 entsprechende Abführungshaube 11 zwischen dem stationären Anschlußkanal 7 und der ihm zugewendeten Stirnseite der Regenerativkammer 1 befindet.

Ein sekundärer Kaltluftstrom wird durch den Anschlußkanal 4 und die Zuführungshaube 8 der Regenerativkammer 1 so zugeführt, daß er mindestens den ringförmigen Abschnitt 1', wahlweise aber auch den ringförmigen Abschnitt 1" der Wärmespeichermassen bestreichen kann und anschließend durch die Abführungshaube 10 als sekundärer Warmluftstrom dem Anschlußkanal 6 zugeführt wird.

Durch den Anschlußkanal 5 wird ein primärer Kaltluftstrom in die Zuführungshaube 9 gefördert, von welcher aus er mindestens den Rineabschnitt Γ", wahlweise

aber auch den Ringabschnitt 1" der Wärmespeichermassen der Regenerativkammer 1 bestreichen kann und daraufhin als primärer Heißluftstrom durch die Abführungshaube 11 dem Anschlußkanal 7 zugeführt wird.

Die Zuführungshauben 8 und 9 und die Abführungshauben 10 und 11 sitzen gemeinsam auf einer Achse; sie werden über einen bspw. an der Haube 8 angeordneten Triebkranz relativ zur feststehenden Regenerativkammer 1 sowie zu den Anschlußkanälen 4, 5 und 6, 7 in Umlauf bewegung versetzt werden.

Die Umrißform der Zuführungshauben 8 und 9 und der Abführungshauben 10 und 11 ist so ausgelegt, daß in jeder möglichen Drehlage derselben immer nur ein bestimmter Flächenbereich der Regenerativkammer 1 von ihnen bestrichen wird, während gleichzeitig der jeweils nicht von ihnen übergriffene Flächenbereich mit dem Heizgaseintrittskanal 2 und dem Heizgasaustrittskanal 3 in Verbindung steht.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform eines Regenerativ-Wärmeaustauschers wirken die Zuführungshaube 9 und die Abführungshaube 11 für den Primärluftstrom nur mit dem inneren Ringabschnitt V" der Wärmespeichermassen in der Regenerativkammer 1 zusammen, während die Zuführungshaube 8 und die Abführungshaube 10 für den Sekundärluftstrom die Ringabschnitte Γ und 1" der Regenerativkammer 1 bestreichen. Durch das Zusammenwirken der Zuführungshaube 9 und der Abführungshaube 11 für den Primärluftstrom mit dem inneren Ringabschnitt Γ" der Wärmespeichermassen der Regenerativkammer 1 wird der Primärluftstrom auf ein im wesentlichen vorbestimmtes, über der Temperatur des Sekundärluftstroms liegendes, aber noch verhältnismäßig niedriges Temperaturniveau aufgeheizt.

Soll das Temperaturniveau und/oder die Menge für den Primärluftstrom gegenüber dem Sekundärluftstrom erhöht werden, dann kann dies beim Regenerativ-Wärmeaustauscher auf einfache Art und Weise dadurch erreicht werden, daß die Zuführungshaube 9 und die Abführungshaube 11 mit relativ kleiner radialer Ausladung ausgebaut und durch eine ähnliche Zuführungshaube 9 bzw. Abführungshaube 11 von größerer radialer Ausladung ersetzt werden, wie dies in F i g. 1 durch strichpunktierte Linien angedeutet ist In diesem Falle fließt dann der Primärluftstrom durch den inneren Ringabschnitt Γ" und den mittleren Ringabschnitt 1" der Wärmespeichermassen der Regenerativkammer 1, während der Sekundärluftstrom nur noch durch den äußereren Ringabschnitt 1' der Wärmespeichermassen der Regenerativkammer 1 fließt.

Möglich wäre es aber auch, die Zuführungshaube 9 und die Abführungshaube 11 für den Primärluftstrom aus sich überdeckenden und relativ zueinander verschiebbaren sowie auch durch Gelenke miteinander verbundenen Wandungsteilen zusammenzusetzen. Durch Verlagerungen dieser Wandungsteile können dann die wirksamen Abmessungen der Zu- und Abführungshauben 9 bzw. 11 relativ zu den Wärmespeichermassen der feststehenden Regenerativkammer t innerhalb des einerseits durch die voll ausgezogenen Linien und andererseits durch die strichpunktierten Linien markierten Bereichs variiert werden. Im einen Falle wird dann nur der innere Ringabschnitt Γ" der Wärmespeichermassen der feststehenden Regenerativkammer 1 von der Zu- und der Abführungshaube 9 bzw. 11 bestrichen. Im anderen Falle bestreichen die Zu- und die Abführungshaube 9 bzw. 11 außer dem inneren Ringabschnitt V" auch den mittleren Ringabschnitt 1" der Wärmespeichermassen der feststehenden Regenerativkammer.

In F i g. 2 ist in teilweise geschnittener Stirnansicht ein Regenerativ-Wärmeaustauscher derjenigen Bauart gezeigt, bei welcher die Zuführungshaube 9 und demzufolge auch die Abführungshaube 11 für den Primärluftstrom im vorstehend beschriebenen Sinne verstellbar ausgeführt sind. Die Zuführungshaube 8 und demzufolge auch die Abführungshaube 10 für den Sekundärluftstrom sind hingegen in ihrer Form und Abmessung unveränderbar ausgeführt und dabei so gestaltet, daß sie mit ihren den Stirnflächen der feststehenden Regenerativkammer 1 zugewendeten Kanten gleichzeitig zwei sich diametral gegenüberliegenden Kreissektor-Bereiche 12', 12" mit den radialen Seitenflanken 13', 13" eingrenzen.

Innerhalb der solchermaßen ausgebildeten Zu- und Abführungshauben 8 bzw. 10 für den Sekundärluftstrom sind die Zu- und Abführungshaube 9 bzw. 11 für den Primärluftstrom untergebracht, deren jede zwei radial gerichtete Arme 15', 15" hat. Jeder dieser Arme 15' und 15" besteht wiederum aus einem relativ zur Haubenachse festen Haubenabschnitt 16' und einem relativ zu diesem in Radialrichtung verschiebbaren Haubenabschnitt 16". Die Länge der Haubenabschnitte 16' ist dabei so bemessen, daß diese am Außenumfang des inneren Ringabschnitts Γ" der Wärmespeichermassen in der feststehenden Regenerativkammer 1 enden. In der inneren Schiebestellung der radial beweglichen Haubenabschnitte 16" wird dabei von der Zu- und Abführungshaube 9 bzw. 11 jeweils nur der innere Ringabschnitt Γ" der Wärmespeichermassen in der feststehenden Regenerativkammer 1 bestrichen, wie das in der rechten Hälfte der F ä g. 2 angedeutet ist. In der äußeren Schiebestellung der radial verstellbaren Haubenabschnitte 16" bestreicht hingegen die Zu- und Abführungshaube 9 bzw. 11 zusätzlich noch den mittleren Ringabschnitt 1" der Wärmespeichermassen in der feststehenden Regenerativkammer 1, wie dies in der linken Hälfte der F i g. 2 erkennbar ist.

Haben die Zu- und die Abführungshauben 9 bzw. 11 für den Primärluftstrom die in der rechten Hälfte der Fig.2 gezeigte Einstellung, dann fließt der Sekundärluftstrom durch den äußeren Ringabschnitt Γ und den mittleren Ringabschnitt 1" der Regenerativkammer 1. Haben hingegen die Zu- und die Abführungshaube 9 bzw. U für den Primärluftstrom die in der linken Hälfte der F i g. 2 angedeutete Einstellung, dann fließt der Sekundärluftstrom nur durch den äußeren Ringabschnitt Γ der Regenerativkammer 1. Der Temperaturunterschied zwischen dem Primärluftstrom und dem Sekundärluftstrom läßt sich aiso hier auf einfache Weise durch radiale Verschiebung der Haubenabschnitte 16" regulieren.

Der in den Fig.3 und 4 dargestellte Regenerativ-Wärmeaustauscher hat im wesentlichen den gleichen Grundaufbau wie der Regenerativ-Wärmeaustauscher nach den F i g. 1 und 2. Der Einfachheit halber ist daher in Fig.3 der Regenerativ-Wärmeaustauscher nur mit seiner Zuführungsseite für die Heizgase und der Abführungsseite für den Primärluftstrom und den Sekundärluftstrom gezeigt. Die bauliche Ausbildung desselben an der Abführungsseite für die Heizgase und die Zuführungsseite für den Primär- und den Sekundärluftstrom ist nämlich hiermit identisch.

Nach F i g. 3 weist auch die feststehende Regenerativkammer 21 Wärmespeichermassen 21' auf. An die seitlichen Stirnflächen dieser Regenerativkammer 21 schlie-

Hen sich die stationären Zu- und Abführungshauben für die Heizgase an, von denen nur die Zuführungshaube 22 gezeigt ist. Ebenso wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 werden die Zuführungshaube 22 und die entsprechende Abführungshaube für die Heizgase von stationären Anschlußkanälen für den Sekundärluftstrom und den Primärluftstrom durchsetzt, wobei in F i g. 3 wiederum nur die Anschlußkanäle 26 und 27 an der Abströmseite des Sekundärluftstroms und des Primärluftstroms dargestellt sind. Mit den Anschlußkanälen 26 und 27 stehen die umlaufende Abführungshaube 30 für den Sekundärluftstrom bzw. die umlaufende Abführungshaube 31 für den Primärluftstrom in Strömungsverbindung. Beide Abführungshauben 30 und 31 und dementsprechend auch die (nicht gezeigten) ihnen gegenüberliegenden Zuführungshauben für den Sekundärluitstrorr. und den Primärluftstrom sitzen auf einer gemeinsamen Antriebswelle und werden infolgedessen gleichzeitig relativ zur feststehenden Regenerativkammer 21 in Umlauf versetzt.

Aus den F i g. 3 und 4 ist dabei ersichtlich, daß beide Abführungshauben 30 und 31, somit also auch die entsprechenden Zuführungshauben, solche radialen Abmessungen aufweisen, daß von ihnen immer die gesamten Wärmespeichermassen 2Γ in der feststehenden Regenerativkammer 21 bestrichen werden.

Erkennbar ist aus Fig.4 aber auch, daß die Abführungshaube 30 und demzufolge auch die entsprechende Zuführungshaube für den Sekimdärluftstrom an ihren der Regenerativkammer 21 zugewendeten Begrenzungskanten zwei sich diametral gegenüberliegende Sektorabschnitte 32' und 32" mit den radialen Seitenwänden 33' und 33" eingrenzt.

Innerhalb der solchermaßen ausgestalteten Abführungshaube 30 und auch der zugehörigen Zuführungshaube für den Sekundärluftstrom ist die Abführungshaube 31 bzw. die entsprechende Zuführungshaube für den Primärluftstrom angeordnet, und zwar in einer Bauform, wie sie deutlich der Fig.4 entnommen werden kann. Die Abführungshaube 31 bzw. die entsprechende Zuführungshaube für den Primärluftstrom hat ebenfalls zwei radiale Arme 35', 35" von kreissektorförmiger Gestalt, wobei jedoch die Winkel zwischen den sich gegenüberliegenden Flankenwandungen wesentlich kleiner bemessen sind als bei der Abführungshaube 30 bzw. der entsprechenden Zuführungshaube für den Sekundärluftstrom.

Die Abführungshaube 31 und die zugehörige Zuführungshaube für den Primärluftstrom ist gegenüber der Abführungshaube 30 und der entsprechenden Zuführungshaube für den Sekundärluftstrom winkelverstellbar auf der gemeinsamen Achse angeordnet, so daß, bezogen auf die jeweilige gemeinsame Drehrichtung aller Zu- und Abführungshauben praktisch stufenlos eine Winkelversteiiung der Abführungshaube 31 und der entsprechenden Zuführungshaube für den Primärluftstrom relativ zu der Abführungshaube 30 bzw. der entsprechenden Zuführungshaube für den Sekundärluftstrom vorgenommen werden kann, und zwar innerhalb des Winkelbereiches, der in F i g. 4 einerseits durch gestrichelte Linien und andererseits durch strichpunktierte Linien angedeutet ist

Das Ausmaß der Temperaturbeeinflussung für den Primärluftstrom ist dabei von der jeweiligen relativen Winkelstellung zwischen den Zu- und Abführungshauben des Sekundärluftstroms sowie den Zu- und Abführungshauben des Primärluftstroms abhängig. Liegen nämlich die Zu- und Abführungshauben für den Primärluftstrom, in Richtung der gemeinsamen Umlaufbewegung gesehen, relativ zu den Zu- und Abführungshauben für den Sekundärluftstrom in ihrer vorderen Drehwinkelstellung, dann werden dem Primärluftstrom die höheren Temperaturen vermittelt, weil er die Wärmespeichermassen 21' der feststehenden Regenerativkammer 21 zeitlich vor dem Sekundärluftstrom durchdringt. Liegen hingegen die Zu- und Abführungshauben für den Primärluftstrom relativ zu den Zu- und Abführungshauben für den Sekundärluftstrom in der betreffenden Umlaufrichtung gesehen in der hinteren Winkelstellung, dann durchsetzt zunächst der gesamte Sekundärluftstrom und erst daraufhin der Primärluftstrom die Wärmespeichermassen 21' der feststehenden Regenerativkammer 21. Folglich erhält der Primärluftstrom dann die ge.-ir.gstrnögüche Aufheizungstemperatur vermittelt. Die mittlere Aufheiztemperatur für den Primärluftstrom ergibt sich bei der in F i g. 4 durch die voll ausgezogenen Linien angedeuteten relativen Winkelstellung zwischen den Zu- und Abführungshauben für den Primärluftstrom und den Zu- und Abführungshauben für den Sekundärluftstrom. Da sich die relativen Winkelstellungen zwischen dem möglichen Größtwert und dem möglichen Kleinstwert praktisch stufenlos variieren lassen, ist innerhalb vorgegebener Grenzen eine sehr feinfühlige Temperaturbeeinflussung des Primärluftstroms erreichbar.

In den F i g. 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Regenerativ-Wärmeaustauschers dargestellt.

Auch in diesem Falle zeigt die F i g. 5 der Einfachheit halber wiederum nur die eine Hälfte des Regenerativ-Wärmeaustauschers, weil die andere Hälfte hiermit baulich völlig übereinstimmt.
In Fig.5 ist der stationären Regenerativkammer 41 mit den Ringabschnitten 41', 41" und 41'" ihrer Wärmespeichermassen angedeutet. Hier ist die stationäre Zuführungshaube 42 für die Heizgase zugeordnet, in welche der stationäre Anschlußkanal 46 für die Abströmseite des Sekundärluftstroms und der stationäre Anschlußkanal 47 für die Abströmseite des Primärluftstroms hineinragt. Die umlaufende Abführungshaube 50 für den Sekundärluftstrom sowie die umlaufende Abführungshaube 51 für den Primärluftstrom sind dort ebenfalls gezeigt.

Erkennbar ist aus den Fig.5 und 6 auch, daß die Abführungshaube 50 und dementsprechend also auch die Zuführungshaube für den Sekundärluftstrom in Radialrichtung alle Ringabschnitte 41', 41" und 41'" der Wärmespeichermassen in der feststehenden Regenera-

tivkammer 41 bestreichen kann, während die Abführungshaube 51 und auch die zugehörige Zuführungshüub** für den PrimärluftstroiT! nur die Rin^abschnittc 41'" und 41" dieser Wärmespeichermassen bestreichen kann.

Die der feststehenden Regenerativkammer 41 zugewendeten Begrenzungskanten 53' und 53" der Abführungshaube 50 und der entsprechenden Zuführungshaube für den Sekundärluftstrom schließen sich zwei sich diametral gegenüberliegende Sektorabschnitte 52' und 52" an.

In ähnlicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel eines Regenerativ-Wärmeaustauschers nach den Fig.3 und 4 sind die Abführungshaube 51 und die entsprechende Zuführungshaube für den Primärluftstrom innerhalb der Abführungshaube 50 bzw. der entsprechenden Zuführungshaube für den Sekundärluftstrom winkelverdrehbar angeordnet um unterschiedliche Einwirkungsbedingungen der feststehenden Regenerativkam-

mer 41 auf den Sekundärluftstrom und den Primärluftstrom herbeizuführen.

Die Abführungshaube 51 und dementsprechend auch die zugehörige Zuführungshaube für den Primärluftstrom hat — in ähnlicher Weise wie die entsprechende Primärluftzu- und -abführungshaube nach den Fig.3 und 4 — zwei radiale Arme 55' und 55". Jeder dieser Arme 55' und 55" hat dabei in seinem dem mittleren Ringabschnitt 41" der Wärmespeichermassen der feststehenden Regenerativkammer 41 zugeordnete Längenbereiche eine radiale Seitenwand 56' bzw. 56", an deren äußeres Ende sich eine kreisbogenförmige Endwand 57' bzw. 57" anschließt. Mit dem inneren Ende der radialen Seitenwand 56' bzw. 56" ist eine ebenfalls kreisbogenförmige Wand 58' bzw. 58" angeschlossen, wobei die Wände 56', 57', 58' bzw. 56", 57", 58" miteinander einen abgestuften Sektorbereich begrenzen, welcher an der der feststehenden Regenerativkammer 41 abgewendeten Seite durch eine entsprechend abgestufte Endwand 59' bzw. 59" abgeschlossen ist

Die Wände 57', 58', 59' bzw. 57", 58", 59" laufen in entsprechenden Schlitzen der radialen Begrenzungswände 53' bzw. 53" an der Abführungshaube 50 bzw. der entsprechenden Zuführungshaube für den Sekundärluftstrom, dergestalt, daß die Abführungshaube 51 für den Primärluftstrom in der Abführungshaube 50 für den Sekundärluftstrom sowie in entsprechender Weise auch die Zuführungshaube für den Primärluftstrom in der Zuführungshaube für den Sekundärluftstrom winkelverdrehbar ist Der größtmögliche Verdrehwinkel der Abführungshaube 51 bzw. der entsprechenden Zuführungshaube für den Primärluftstrom wird dabei bestimmt durch den Winkelabstand zwischen den radialen Seitenwänden 53' und 53" der Sekundärluft-Abführungshaube 50 bzw. der entsprechenden Zuführungshaube. In Abhängigkeit von den unterschiedlichen Drehwinkeleinstellungen zwischen den Abführungshauben 50 und 51 und den entsprechenden Zuführungshauben kann das Flächenverhältnis der von diesen bestrichenen Bereichen der Wärmespeichermassen 4Γ, 41", 41"' an der feststehenden Regenerativkammer 41 variiert werden. So wird bspw. bei der mittleren Winkeleinstellung, wie sie in F i g. 6 in voll ausgezogenen Linien gezeigt ist von jedem Arm 55' und 55" der Abführungshaube 51 bzw. der entsprechenden Zuführungshaube für den Primärluftstrom einer voller Sektorbereich des inneren Ringabschnitts 41'" sowie ein halber Sektorbereich des mittleren Ringabschnitts 41" der feststehenden Regenerativkammer 41 bestrichen. Gleichzeitig bestreicht die Abführungshaube 50 bzw. die zugehörige Zuführungshaube für den Sekundärluftstrom einen vollen Sektorbereich des äußeren Ringabschnitts 41' und einen halben Sektorbereich des mittleren Ringabschnitts 41" der feststehenden Regenerativkammer 41. Bei größtmöglicher Winkelverdrehung der Abführungshaube 51 und der zugehörigen Zuführungshaube für den Primärluftstrom wird außer dem vollen Sektorbereich des inneren Ringabschnitts 4Γ" auch der volle Sektorbereich des mittleren Ringabschnitts 41" der feststehenden Regenerativkammer 41 von dem Primärluftstrom durchströmt Demzufolge können dann aber die Sekundärluft-Zu- und -Abführungshauben nur einen vollen Sektorbereich des äußeren Ringabschnitts 41' der Wärmespeichermassen in der Regenerativkammer 41 bestreichen. Umgekehrt verhält es sich, wenn die vollständige Winkelverdrehung der Primärluft-Zu- und Abführungshauben relativ zu den Sekundärluft-Zu- und Abführungshauben entgegen dem Uhrzeigersinn vorgenommen wird. In diesem Falle wird nämlich von den Primärluft-Zu- und -Abführungshauben nur ein voller Sektorbereich des inneren Ringabschnitts 41'" der Wärmespeichermassen in der Regenerativkammer bestrichen, während gleichzeitig durch die Sekundärluft-Zu- und -Abführungshauben ein voller Sektorbereich in den Ringabschnitten 41" und 41' der Wärmespeichermassen der Regenerativkammer 41 bestrichen ist.

Beim Regenerativ-Wärmeaustauscher nach den F i g. 5 und 6 läßt sich also mit besonders einfachen Mitteln eine optimale Temperaturbeeinflussung für den Primärluftstrom bewirken.

Einen besonders einfachen Aufbau hat der Regenerativ-Wärmeaustauscher des in den F i g. 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiels.

In diesem Falle weist die feststehende Regenerativkammer 61 zwei konzentrisch zueinander angeordnete Ringabschnitte 6Γ, 61" von Wärmespeichermassen auf. Auch sind ihr stationäre Heiz- bzw. Abgaszuführungshauben und Abführungshauben zugeordnet, von denen nur die Zuführungshaube 62 gezeigt ist. Schließlich sind aber auch die ortsfesten Sekundärluft-Anschlußkanäle und Primärluft-Anschlußkanäle vorgesehen, von denen wiederum nur die abströmseitigen Anschlußkanäle 66 und 67 gezeigt werden.

Das wesentliche Unterscheidungsmerkmal des Regenerativ-Wärmeaustauschers nach den F i g. 7 und 8 gegenüber allen Regenerativ-Wärmeaustauschern nach den F i g. 1 bis 6 liegt jedoch darin, daß eine einzige Zuführungshaube und eine einzige Abführungshaube 70 sowohl der Förderung des Primärluftstromes als auch der Förderung des Sekundärluftstromes dient.

Auch hier hat die Abführungshaube 70 bzw. die ihr gegenüberliegende Zuführungshaube eine solche Ausgestaltung, daß ihre der feststehenden Regenerativkammer 61 zugewendeten Begrenzungskanten mit deren radialen Begrenzungswänden 73' und 73" zwei sich diametral gegenüberliegende Sektorabschnitte 72' und 72" bilden. Konzentrisch zum Stutzen 75 ist in der Abführungshaube 70 bzw. der entsprechenden Zuführungshaube noch ein Stutzen 76 gehalten, der einerseits mit dem benachbarten Primärluft-Anschlußkanal, bspw. dem abströmungsseitigen Anschlußkanal 67 zusammenwirkt, andererseits aber zwei in die Abführungshaube 70 bzw. die entsprechende Zuführungshaube im wesentlichen radial einmündende Verbindungskanäle 77' und 77" hat

Innerhalb der Abführungshaube 70 bzw. der entsprechenden Zuführungshaube sind jeweils um parallel zur Umlaufachse gerichtete Achsen 78' bzw. 78" bewegliche Schwenkklappen 79' und 79" gelagert Dabei lassen sich diese Schwenkklappen 79' und 79" um die Achsen TS' bzw. 78'' einerseits in eine im wesentlichen radiale Schwenklage bringen, wie sie in F i g. 8 durch voll ausgezogene Linien angedeutet ist In diesem Fall werden dann innerhalb der Abführungshaube 70 und in entsprechender Weise auch in der Zuführungshaube, zwei nebeneinanderliegende und radial gerichtete Luftführungssektoren 80', 80" und 8Γ, 81" gegeneinander abgegrenzt Den Luftführungssektor 80', 80" durchströmt dabei der durch den Stutzen 75 ausströmende Sekundärluftstrom, während durch den Sektorabschnitt 81', 81" der durch den Stutzen 76 geförderte Primärluftstrom strömt

Werden die Schwenkklappen 79', 79" um die Achsen 78', 78" in die gestrichelt gezeichnete, sekantiale Schwenklage gestellt dann bilden sich in der Abführungshaube 70 bzw. der entsprechenden Zuführungs-

haube zwei in Radialrichtung hintereinanderliegende Vektorabschnitte 82',82" und 83' bzw.83" aus.

Durch eine besondere bauliche Ausgestaltung der .Schwenkklappen 79', 79" wird dabei erreicht, daß der äußere .Sektorabschnitt 82' bzw. 82" mit dem Stutzen 75 in Strömungsverbindung gelangt, während der innere Sektorabschnitt 83', 83" gleichzeitig mit dem Stutzen 76 in Strömungsverbindung gebracht wird.

Während bei der in Fig.8 durch voll ausgezogene Linien angedeuteten Radialstellung der Schwenkklappen 79', 79" beide Sektorbereiche 80', 80" und 81,', 81" beide Ringabschnitte 6Γ, 61" der Wärmespeichermassen in der feststehenden Regenerativkammer 61 bestreichen, ist bei der gestrichelt dargestellten, sekantialen Lage der Schwenkklappen 79', 79", der äußere Sektorabschnitt 82', 82" mit dem Ringabschnitt 6Γ und der innere Sektorabschnitt 83', 83" mit dem inneren Ringabschniti 61" der Wärmespeichermassen in der feststehenden Regenerativkammer 61 in Wirkverbindung gehalten.

Während es bei sekantialer Einstellung der Schwenkklappen 79', 79" für das erzielbare Temperaturniveau im Primärluftstrom nicht auf die Umlaufrichtung der Zu- und Abführungshauben ankommt, kann bei radialer Einstellung der Schwenkklappen 79', 79" das Temperaturniveau des Primärluftstromes in Abhängigkeit von der Umlaufrichtung der Zu- und Abführungshauben beeinflußt werden. Laufen nämlich die Zu- und Abführungshauben, bezogen auf F i g. 8, im Uhrzeigersinn um, dann kommt der Primärluftstrom nur auf ein verhältnismäßig niedriges Temperaturniveau, weil der Sekundärluftstrom zeitlich früher durch die Wärmespeichermassen 61', 61" der Regenerativkammer 61 geführt wird. Bei Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn kommt jedoch der Primärluftstrom auf ein hohes Temperaturniveau, weil er zeitlich vor dem Sekundärluftstrom durch die Wärmespeichermassen 6Γ, 61" der Regenerativkammer 61 hindurchgeht.

Der Grundaufbau des in den F i g. 9 und 10 dargestellten Regenerativ-Wärmeaustauschers entspricht im wesentlichen demjenigen des Regenerativ-Wärmeaustauschers nach den F i g. 3 und 4. Ein Unterschiedsmerkmal besteht aber darin, daß beim Regenerativ-Wärmeaustauscher nach den Fig.9 und 10 die Abführungshaube 31 bzw. die entsprechende Zuführungshaube für den Primärluftstrom in ihren beiden radialen Armen 35' und 35" jeweils noch eine radiale Trennwand 36' und 36" mit Durchbrechungen hat, die durch Schwenkklappen 37' und 37" wahlweise freigegeben oder verschlossen werden können. Außerdem befinden sich auch jeweils in einer radialen Begrenzungswand 38' und 38" dieser Abführungshaube 31 bzw. der entsprechenden Zuführungshaube entsprechende Durchbrechungen, die sich ebenfalls durch Schwenkklappen 39' und 39" wahlweise freigeben oder absperren lassen.

Durch öffnen der Schwenkklappen 37', 37" läßt sich der von der Abführungshaube 31 bzw. der entsprechenden Zuführungshaube für den Primärluftstrom bestrichene Sektorwinkel der Wärmespeichermassen 21' vergrößern, während er durch Schließen derselben entsprechend verkleinert wird.

Hingegen können durch öffnen oder Schließen der Schwenkklappen 39', 39" die Sektorwinkel für die von der Abführungshaube 30 bzw. die entsprechende Zuführungshaube des Sekundärluftstroms bestrichenen Flächenbereiche der Wärmespeichermassen 21' vergrößert oder verkleinert werden.

Dabei sind die Schwenkklappen 37', 37" und die Schwenkklappen 39', 39" bewegungsmäßig so miteinander gekuppelt, daß sich die Schwenkklappe 39', 39" bei geöffneten Schwenkklappen 37', 37" in Schließlage befinden, und umgekehrt, damit ein Strömungskurzschluß zwischen dem Primärluftstrom und dem Sekundärluftstrom wirksam verhindert wird.

Es liegt ohne weiteres auf der Hand, daß der Regene-" rativ-Wärmeaustauscher nach den Fig. 10 und 11 gegenüber demjenigen nach den F i g. 3 und 4 weiter verbesserte Regelungsmöglichkeiten für die Temperatur des Primärluftstromes bietet.

Der Regenerativ-Wärmeaustausch er nach den F i g. 11 und 12 ist gewissermaßen als Variante des Regenerativ-Wärmeaustauschers nach den F i g. 1 und 2 anzusehen. Er weist nämlich innerhalb der Abführungshaube 10 für den Sekundärluftstrom und in entsprechender Weise auch in der Zuführungshaube für den Sekundärluftstrom eine Abführungshaube 11 bzw. eine entsprechende Zuführungshaube für den Primärluftstrom auf, die zwei sich übergreifende und konzentrisch zueinander angeordnete Haubenwandungen 11' und 11" besitzt Die Haubenwandung W ist dabei so ausgelegt, daß sie mit ihrem größten Durchmesser auf der Grenze der Wärmespeichermasse Γ" und der Wärme-Speichermasse 1" liegt, während die Haubenwandung 11" mit ihrem größten Durchmesser die Grenze zwischen der Wärmespeichermasse 1" und der Wärmespeichermasse Γ bestreicht.

In der Haubenwandung 1Γ sind dabei öffnungen vorhanden, die durch Schwenkklappen 17 wahlweise freigegeben oder verschlossen werden können, während sich in der Haubenwandung 11" öffnungen befinden, die durch Schwenkklappen 18 wahlweise freigegeben oder verschlossen werden können.

Bei geschlossenen Schwenkklappen 17 wird dabei der von der Abführungshaube 11 bzw. der entsprechenden Zuführungshaube geführte Primäriuftstrom nur durch die Wärmespeichermassen Γ" geleitet, während er bei geöffneten Schwenkklappen 17 durch die Wärmespeichermassen Γ" und 1" hindurchgeht. Im letzteren Falle befinden sich dabei die Schwenkklappen 18 der Haubenwand 11" in ihrer Schließlage.

Sind die Schwenkklappen 17 der Haubenwand W geschlossen, dann können die Schwenkklappen 18 geöffnet werden, und zwar mit der Folge, daß dann der Sekundärluftstrom nicht nur durch die Wärmespeichermassen 1' sondern auch durch die Wärmespeichermassen 1" hindurchgeführt wird.
Zweckmäßigerweise sind auch hier die Schwenkklappen 17 und 18 bewegungsabhängig miteinander gekuppelt, und zwar dergestalt, daß bei geöffneten Schwenkklappen 17 der Schwenkklappen 18 ihre Schließlage einnehmen und umgekehrt. Mit Hilfe der Schwenkklappe^ 17 und 18 kann also auch hier eine Temperaturbeeinflussung des Primärluftstroms und des Sekundärluftstroms erreicht werden, indem jeder derselben entweder nur durch eine oder aber durch zwei Wärmespeichermassen geleitet wird.

Der Grundgedanke bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen von Regenerativ-Wärmeaustauschern liegt darin, die den Wärmespeichermassen der Regenerativkammer zugeordneten Anschlußquerschnitte insbesondere für den Primärluftstrom, folglich aber auch für den Sekundärluftstrom mit möglichst einfachen Mitteln nach Lage und/oder Größe veränderbar zu machen, um eine optimale Anpassung der Primärlufttemperatur an die jeweilige Brennstoffcharakteristik des in Kohlenstaubfeuerungen zum Einsatz gelangen-

den Kohlenstaubes zu erreiche;!.

Selbstverständlich eignen sich die beanspruchten,
dargestellten' und bc.;hriebenen Regenerativ-Wärmeaustauscher aber auch für andere Einsatzzwecke, bei
denen es darauf ankommt, mit einem Primärstrom-Medium und einem Sekundärstrom-Medium zu arbeiten
und beide Medien unterschiedliche Temperaturen aufweisen müssen.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen io

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Regenerativ-Wärmeaustauscher zur getrennten Aufwärmung zweier parallel geführter Ströme eines wärmeaufnehmenden Mediums, nämlich eines Primär- und eines Sekundärstroms, durch ein wärmeabgebendes Medium, mit einer mit Wärmespeichermassen gefüllten Regenerativkammer, die in kontinuierlichem Wechsel einerseits von dem wärmeabgebenden Medium und andererseits von dem wärmeaufnehmendem Medium durchströmbar sind, mit jeweils einem Eintrittskanal und einer Zuführungshaube sowie mit einem Austrittskanal und einer Abführungshaube, sowohl für das wärmeabgebende Medium als auch für den Primärstrom und den Sekundärstrom des wärmeaufp.ehmenden Mediums, wobei die Zuführungshaube und die Abführungshaube für den den Primärstrom — Primärstromhauben — innerhalb der Zuführungshauben und der Abführungshauben für den Sekundärstrom — Sekundärstromhauben — des wärmeaufnehmenden Mediums angeordnet sind und die Sekundärstromhauben sowie die Größe und Lage der Ein- und Austrittskanäle unveränderbar ausgeführt sind, und wobei die Regenerativkammer und die Zu- und Abführungshauben relativ zueinander umlaufend bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage und/oder der vom Primärstrom durchströmte Querschnitt der Primärstromhauben (9 bzw. 11; 31, 51) verstellbar ausgebildet sind.

2. Regenerativ-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärstromhauben (31; 11) zusätzlich einen weiteren sektorförmigen Anschlußquerschnitt (Fig. 10) oder einen kreisringförmigen Anschlußquerschnitt (F i g. 12) aufweisen, der über Klappen (37', 37"; 39, 39" bzw. 17, 18) wahlweise dem Primärstrom oder dem Sekundärstrom zuschaltbar ist.

3. Regenerativ-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärstromhauben (31; 51) gegenüber den Sekundärstromhauben (30: 50) verdrehbar angeordnet sind (F i g. 4 und 6).

4. Regenerativ-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärstromhauben (9, U) in radialer Richtung verstellbar angeordnet sind (F i g. 1 und 2).

5. Regenerativ-Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärstromhauben (51) sowohl in ihrer Winkellage als auch in radialer Richtung gegenüber den Sekundärstromhauben (50) verstellbar ausgebildet sind (F i g. 6).

6. Regenerativ-Wärmeaustauscher zur getrennten Aufwärmung zweier parallelgeführter Ströme eines wärmeaufnehmenden Mediums, nämlich eines Primär- und eines Sekundärstromes, durch ein wärmeabgebendes Medium, mit einer Wärmespeichermassen gefüllten Regenerativkammer, die im kontinuierlichen Wechsel einerseits von dem wärmeabgebenden Medium und andererseits von dem wärmeaufnehmenden Medium durchströmbar sind, mit jeweils einem Eintrittskanal und einer Zuführungshaube sowie mit einem Austrittskanal und einer Abführungshaube, sowohl für das wärmeabgebende Medium als auch für den Primärstrom und den Sekundärstrom des wärmeaufnehmenden Mediums, wobei die Eintrittskanäle und die Austrittskanäle für den Primärstrom innerhalb der Eintrittskanäle und der Austrittskanäle für den Sekundärstrom des wärmeaufnehmenden Mediums angeordnet sind sowie die Größe und Lage der Ein- und Austrittskanäle unveränderbar ausgeführt sind, und wobei Regenerativkammer und die Zu- und Abführungshauben relativ zueinander umlaufend bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführungshaube und in

to der Abführungshaube (70) je eine Schwenkklappe (79') bzw. 79") vorgesehen ist, mit der ein Primärstromabteil (81', 81" bzw. 83', 83") und ein Sekundärstromabteil (8C, 80" und 82', 82") gegeneinander abgrenzbar ist und wobei die Schwenkklappen (79', 79") zwischen einer radialen Schwenklage, in welcher das Primärstromabteil (81', 81") und das Sekundärstromabteil (80', SO") radial nebeneinander liegen, und einer sekantialen Schwenklage, bei welcher das Primärstromabteil (83', 83") und das Sekundär stromabteil (82', 82") diametral hintereinander lie gen, verstellbar sind (F i g. 8).