DE4339045A1

DE4339045A1 - Lufterhitzer

Info

Publication number: DE4339045A1
Application number: DE4339045A
Authority: DE
Inventors: Franz Wiesmeier
Original assignee: KNOLL ANLAGENBAU GmbH
Current assignee: WIESMAIER, FRANZ, 84326 FALKENBERG, DE
Priority date: 1993-11-16
Filing date: 1993-11-16
Publication date: 1995-05-18

Description

Die Erfindung betrifft einen Lufterhitzer insbesondere zur Verwendung für Trocknungsanlagen für Getreide, Mais und andere Körnerprodukte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Die landwirtschaftliche Produktion von Feldfrüchten erfordert eine gezielte Nachbehandlung dieser Produkte, wobei sich insbesondere die thermische Behandlung von Getreide, Mais, Raps, Sonnenblumen und andere Körnerfrüchte bewährt hat, um die Produktfrische ohne eine Verwendungseinschränkung zu garantieren. Für die thermische Behandlung derartiger Produkte sind verschiedene Trocknungsanlagen bekannt geworden, mittels welcher die Produkte behandelt werden. Dabei wird das Produkt von oben in einen Trocknungsturm der Trocknungsanlage gefüllt und sinkt in einen kontinuierlichen Strom nach unten. Dabei muß das Produkt innerhalb des Durchlauf-Trockners so behandelt werden, daß die biologischen und ernährungsphysiologischen Eigenschaften der Körner sowie deren Aussehen, Geschmack und Geruch nicht beeinträchtigt werden.

Bei herkömmlichen Trocknungsanlagen wird mit einem dem Durchlauf-Trockner nachgeschalteten Saugventilator ein Unterdruck erzeugt, der kalte Außenluft durch einen Lufterhitzer saugt und die Luft auf die gewünschte Temperatur erwärmt. Diese erwärmte Luft wird dann dem Produktschacht des Durchlauf-Trockners zugeführt und über dachförmige Einbauten durch das zu trocknende Gut geleitet. Im oberen Bereich des Produktschachtes weist das Produkt eine höhere Feuchtigkeit als im unteren Bereich des Produktschachtes auf. Produkt mit höherer Feuchtigkeit kann dabei eine wärmere Luft schadlos vertragen, als ein Produkt mit geringerer Restfeuchtigkeit. Die Temperatureinstellung der zugeführten Warmluft und insbesondere auch die Warmluftverteilung innerhalb des Produkts ist deshalb von großer Wichtigkeit.

Die für die Erwärmung der erforderlichen Warmluft zur Trocknung des Produkts verwendeten Lufterhitzer sind in verschiedenen Bauarten bekannt. Beim indirekten Lufterhitzer (Fig. 2a) werden die Feuergase zur Erhitzung der Brennkammer und der Rauchgaszüge verwendet. An diesen Wärmetauschflächen wärmt sich die beiströmende Frischluft, welche als Heißluft oder Warmluft zur Trocknung benötigt werden. Die Methode der indirekten Lufterwärmung wird vorzugsweise zur schonenden Trocknung insbesondere von Lebensmittelgetreide angewandt.

Bei einem direkt betriebenen Lufterhitzer (Fig. 3a) werden die in der Brennkammer entstehenden Feuergase durch Umstellen einer Rauchgasklappe am Flammrohr bzw. durch Entfernung der dem Brenner gegenüberliegenden Stirnplatte direkt als Heißgas verwendet und mit der angesaugten Frischluft vermischt. Das so erhitzte Mischgas wird direkt zum Trocknen benützt. Dieses Verfahren findet vornehmlich beim Trocknen von Produkten Anwendung, die als Futtermittel verwendet werden.

Nachteilig beim direkten Betrieb bekannter Lufterhitzer ist die Tatsache, daß die Erzeugung des aus Feuergas und erwärmter Frischluft stehenden Mischgases sehr inhomogen ist, da die Heißgase im allgemeinen von kalter und nicht in entsprechendem Maße erwärmter Außenluft umgeben sind. Da das Feuergas direkt als Heizgas verwendet wird, kommt es zu einer stark verminderten Erwärmung der Wärmetauschflächen, so daß diese nicht in dem Maße erhitzt werden, wie dies beim indirekten Betrieb der Fall ist. Demzufolge wird die angesaugte Frischluft nicht oder nur ungenügend erwärmt, und kann sich auch nicht genügend mit dem Heißgas vermischen. Es stellt sich deshalb eine äußerst ungenügende Vermischung der erzeugten Warmluft ein, so daß es in der Trocknungssäule zu unkontrollierten Heiß- und Kaltluftströmungen kommen kann. Dies führt zu einer verschlechterten und unkontrollierten Produkttrocknung.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lufterhitzer vorzuschlagen, der die vorgenannten Nachteile vermeidet und der insbesondere auch im direkten Betrieb ein hohes Maß an gut vermischter und damit gleichmäßig temperierter Warmluft aufweist und dessen Wirkungsgrad insbesondere auch im direkten Betrieb stark erhöht wird.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Lufterhitzer der einleitend bezeichneten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhaft und zweckmäßige Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Lufterhitzers möglich.

Der erfindungsgemäße Lufterhitzer mit dem kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 hat gegenüber den bekannten Einrichtungen den Vorteil, daß eine gleichmäßige Lufterwärmung über den ganzen Luftaustrittsquerschnitt des Lufterhitzers stattfindet, so daß es nicht zu unkontrollierten Heiß- und Kaltluftströmungen kommt. Dabei liegt der Erfindung der Kerngedanke zugrunde, daß auch beim direkten Betrieb des Lufterhitzers der Rauchgaszug sehr wesentlich an der Lufterwärmung beteiligt sein muß, um die beim indirekten Betrieb erwärmten Wärmetauschflächen zur Erhitzung der Frischluft auch beim direkten Betrieb des Lufterhitzers zur Verfügung zu stellen. Die Feuergase werden demzufolge nicht direkt der Brennkammer entnommen, sondern sie dienen zunächst zur Erwärmung der Wärmetauschflächen wie beim indirekten Lufterhitzer. Erst nachdem die Rauchgase im Rauchgaszug zur Frischlufterwärmung beigetragen haben, werden diese im direkten Betrieb der Trocknungsluft beigemischt.

Eine zusätzliche erfinderische Maßnahme liegt darin, daß die Brennkammer mit zusätzlichen Feuergas-Austrittsöffnungen versehen ist, durch die ein Teil des heißen Feuergases direkt den die Brennkammer umgebenden Frischluftkanälen zuführbar ist. Hierdurch wird die angesaugte Frischluft ebenfalls erwärmt. Dabei werden die Feuergas-Austrittsöffnungen im Bereich der mit dem Brenner bestückten Stirnseite angeordnet, um eine Rückströmung des im Brennerraum erzeugten Feuergases und damit eine Erwärmung der Brennerwandung zu erzeugen. Die zusätzlichen Öffnungen in der Brennkammer sind in ihrem Öffnungsquerschnitt variabel und verschließbar, um das Maß des so der Frischluft zugeführten Feuergases zu beeinflussen. Da die Öffnungen in Brennernähe angeordnet sind, wird die Tauscherfläche der Brennkammer bestmöglichst genutzt. Dies bedeutet Energieeinsparung bei der Trocknung von Futtergetreide bzw. Futtermais, ohne daß zu stark erhitzte Heißluftströmungen das Trocknungsprodukt schädigen.

Selbstverständlich kann auch die Rauchgasaustrittsöffnung am Ende der Rauchgasführung verschließbar oder regelbar ausgeführt sein, um das Maß des austretenden Rauchgases zur Aufheizung der Warmluft zu bestimmen. Der erfindungsgemäße Lufterhitzer läßt sich dadurch stufenlos zwischen einem indirekten und einem direkten Betrieb betreiben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1a einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Lufterhitzer,

Fig. 1b einen Schnitt entlang der Schnittlinie I-I in Fig. 1a,

Fig. 2a, Fig. 2b einen bekannten indirekten Lufterhitzer im Längsschnitt sowie im Querschnitt und

Fig. 3a, Fig. 3b einen bekannten direkten Lufterhitzer im Längsschnitt sowie im Querschnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein bekannter indirekter Lufterhitzer nach Fig. 2a, 2b sowie ein bekannter direkter Lufterhitzer nach Fig. 3a, 3b ist in der Beschreibungseinleitung bereits näher erläutert. Ergänzungen hierzu wie folgt:

Gemeinsam mit dem erfindungsgemäßen Lufterhitzer 1 nach Fig. 1a, 1b weisen auch der bekannte indirekte Lufterhitzer 2 nach Fig. 2a, 2b sowie der bekannte direkte Lufterhitzer 3 nach Fig. 3a, 3b eine Brennkammer 4 auf, in welcher mittels eines Brenners 5 das Feuergas 6 erzeugt wird. Die Mantelfläche 7 der Brennkammer 4 dient als Wärmetauschfläche für einen die Brennkammer 4 umgebenden ersten Ringkanal 8, durch den Frischluft 13 über linksseitige Eintrittsöffnungen 15 angesaugt wird. Dem ersten Ringkanal 8 folgt radial außenliegend ein zweiter Ringkanal 9 für Frischluft 13, dem sich radial außenliegend ein als Rauchgaszug 11 dienender Ringkanal 11 anschließt. Der Rauchgaszug 11 ist von einem weiteren radial außenliegenden Frischluft-Ringkanal 10 umgeben. Die Frischluft 13 enthaltenen Ringkanälen 9, 10 umgeben demzufolge als Wärmetauschfläche den Rauchgaszug 11, während der Ringkanal 8 als Wärmetauschfläche die Brennkammer 4 umgibt. Dabei können die Ringkanäle 8, 9 ggf. zu einem einzigen Ringkanal zusammengefaßt werden.

Die zumindest bei indirektem Betrieb der Lufterhitzer nach Fig. 1 und 2 in den Wärmetauschkanälen 8 bis 10 erwärmte Frischluft 13 tritt aus den Austrittsöffnungen 16 der jeweiligen Ringkanäle als erwärmte Luft 14 aus. Dabei wird beim bekannten indirekten Lufterhitzer nach Fig. 2 das Rauchgas 17 aus dem Rauchgaszug 11 durch einen freien Rauchgasabzug 18 in einen nicht näher dargestellten Rauchgaskamin geleitet. Das in der Brennkammer 4 erzeugte Feuergas 6 wird beim erfindungsgemäßen Lufterhitzer 1 ebenso wie beim bekannten indirekten Lufterhitzer 2 innerhalb der Brennkammer 4 an dessen dem Brenner 5 gegenüberliegenden Stirnseite 19 über Feuergasumlenkbleche 20 umgelenkt, so daß das Feuergas 4 in der Brennkammer insbesondere an deren Mantelfläche 7 in Richtung gegenüberliegender Stirnseite 21 zurückströmt. Die Strömung des Feuergases 6 ist mit entsprechenden Pfeilen 6 gekennzeichnet. Die Rückströmung des Feuergases in der Brennkammer ist mit Pfeil 22 gekennzeichnet.

Das rückströmende Feuergas 6 in der Brennkammer 4 gelangt über einen radial verlaufenden Rauchgasschacht 12 in den ringförmig angeordneten Rauchgaszug bzw. Rauchgaskanal 11 und wird dort beim bekannten indirekten Lufterhitzer als Rauchgas 17 nach entsprechender Wärmeabgabe an den beschriebenen Wärmetauschflächen zum freien Rauchgasabzug 18 geführt.

Beim bekannten direkten Lufterhitzer nach Fig. 3a, 3b wird das komplette Feuergas 6 durch die dem Brenner 5 gegenüberliegende Öffnung 23 durch Entfernen der Stirnplatte 24 (Fig. 2a) nach außen geführt (Heißluft 25), um sich mit der übrigen Warmluft 14′ mehr oder weniger stark zu vermischen. Da das Feuergas 6 bei diesem direkten Betrieb nach Fig. 3a nicht mehr oder nur unwesentlich in den Rauchgaszug 11 gelangt, findet in diesem Bereich keine nennenswerte Erwärmung der angesaugten Frischluft 13 statt, so daß die aus den Austrittsöffnungen 16 austretende Warmluft 14′ im wesentlichen nur durch die Mantelfläche 7 im ersten Ringkanal 8 erwärmt ist. Auch die Mantelfläche 7 erwärmt sich aufgrund der fehlenden Rückführung des Feuergases 6 sehr viel weniger, so daß die Erwärmung der Frischluft 13 im Ringkanal 8 ebenfalls deutlich geringer ist. Es kommt bei diesem bekannten direkten Lufterhitzer nach Fig. 3a demzufolge zu einem Austritt von sehr heißer Heißluft 25, die von relativ kalter Luft 14′ umgeben ist, d. h. der Wärmetauschereffekt innerhalb des Lufterhitzers arbeitet nicht im gleichen Maße wie im indirekten Lufterhitzer nach Fig. 2a.

Die erfindungsgemäße Anordnung eines Lufterhitzers nach Fig. 1a sieht eine Abwandlung der Anordnung des bekannten indirekten Lufterhitzers nach Fig. 2a, jedoch auch für einen direkten Betrieb vor. Hierzu bleibt die dem Brenner 5 gegenüberliegende Stirnplatte 24 geschlossen, so daß es - wie zuvor beschrieben - zur Rückführung des Feuergases 6 innerhalb der Brennkammer 4 und zur Zuführung dieses erhitzten Gases zum ringförmigen Rauchgaszug 11 kommt.

Dadurch sind alle Wärmertauschflächen für die, die Frischluft 13 erwärmenden Ringkanäle 8 bis 10 mit Heißgas aus dem Brennraum 4 beaufschlagt. Die aus den Austrittsöffnungen 16 austretenden Warmluft 14 ist demnach wie im bekannten indirekten Betrieb stark erhitzt.

Zusätzlich wird zur Herstellung eines direkten Betriebes das Rauchgas 17 aus dem Rauchgaszug 11 nicht dem freien Rauchgasabzug 18 und damit dem Rauchgaskamin zugeführt, sondern dieser bleibt in diesem Betriebszustand als Rauchgasabzug 18′ geschlossen. Vielmehr wird das heiße Rauchgas 17 aus dem Rauchgaszug 11 über eine weitere Rauchgas-Austrittsöffnung 26 der Warmluft 14 beigemischt. Dabei können sich mehrere Rauchgas-Austrittsöffnungen im ringförmigen Querschnitt stirnseitig verteilt befinden, wobei Fig. 1a nur die obere Rauchgas-Austrittsöffnung 26 zeigt. Da dieses Rauchgas 17 ebenfalls noch stark erwärmt ist, kommt es zu einer weiteren Aufheizung der erwärmten Frischluft 14. Gemäß Fig. 1b sind in einem oberen Segmentabschnitt mit dem Winkel α ≈ 90° drei nebeneinanderliegende Austrittsöffnungen 26 für Rauchgas 17 aus dem Rauchgaszug 11 vorgesehen. Der Einfachheit halber wird das in der Brennkammer vorhandene Heißgas als "Feuergas 6" bezeichnet, welches in den Rauchgaszug 11 transportiert wird. Dort ist dieses Gas als "Rauchgas 17" bezeichnet.

Erfindungsgemäß ist es weiterhin vorgesehen, daß in Brennernähe, d. h. im Bereich der Stirnseite 21 zusätzliche Austrittsöffnungen 27 in der Wandung der Brennkammer 4 vorgesehen sind, die einen Durchtritt eines Teils des Feuergases 6 in den die Brennkammer 4 umgebenden Ringkanal 8 erlaubt. Dieses in den Ringkanal 8 eintretende Feuergas ist als Rauchgas 17′ bezeichnet und erwärmt die in diesem Kanal einströmende Frischluft 13. Hierdurch ist dieser "Frischluftkanal 8" gleichzeitig als Rauchgaszug ausgebildet, der den weiteren Ringkanal 9 und die darin strömende Frischluft erwärmt. Der Ringkanal 9 stellt demnach eine Wärmetauschfläche zwischen dem kombinierten Frischluft- Rauchgaskanal 8 und dem Rauchgaszug 11 dar. Im Bereich der Austrittsöffnungen 16 für die an den Wärmetauschflächen erwärmte Frischluft tritt demzufolge auch das Rauchgas 17′ aus dem Lufterhitzer aus. Diese Austrittsöffnung ist mit Bezugszeichen 16′ gekennzeichnet.

Die Austrittsöffnungen 27 sind in ihrem Querschnitt variabel einstellbar und können auch verschlossen werden, so daß der Ringkanal 8 nur Frischluft 13 und kein Rauchgas 17′ transportiert. Gleiches gilt für die Rauchgas- Austrittsöffnung 26 im Rauchgaszug 11, deren Öffnungsquerschnitt variert und verschlossen werden kann, so daß das Rauchgas auch durch den Rauchgasabzug 18 in den Rauchgaskamin gefordert werden kann. Hieraus ist ersichtlich, daß die Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Lufterhitzers zur Einstellung der gewünschten Temperatur des erzeugten Warmgases sehr variabel sind.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen des erfindungsgemäßen Gedankens.

Bezugszeichenliste

1 erfindungsgemäßer Lufterhitzer
2 indirekter Lufterhitzer
3 direkter Lufterhitzer
4 Brennkammer
5 Brenner
6 Feuergas
7 Mantelfläche
8 1. Ringkanal
9 2. Ringkanal
10 3. Ringkanal
11 Rauchgaszug
12 Rauchgasschacht
13 Frischluft
14 erwärmte Frischluft
15 Eintrittsöffnungen
16 Austrittsöffnungen
17 Rauchgas
18 freier Rauchgasabzug
19 Stirnseite
20 Feuergas-Umlenkbleche
21 Stirnseite
22 Pfeil
23 Öffnung
24 Stirnplatte
25 Heißluft
26 Rauchgas-Austrittsöffnung
27 Austrittsöffnung

Claims

1. Lufterhitzer, insbesondere zur Verwendung für Trocknungsanlagen für Getreide, Mais und andere Körnerprodukte, bestehend aus einer, mit einem Brenner bestückten Brennkammer (4) mit nachgeschaltetem Rauchgaszug (11) und die Brennkammer (4) und/oder den Rauchgaszug (11) umgebenden Wärmetauschflächen (8 bis 10) zur Erwärmung von Frischluft (13), wobei bei indirektem Betrieb des Lufterhitzers (1) das Rauchgas (6, 17) in einem Rauchgaskamin (18) abführbar ist und bei direktem Betrieb das in der Brennkammer erzeugte Heißgas (6) zur Heißlufterzeugung direkt der Frischluft (13, 14) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im direkten Betrieb des Lufterhitzers (1) die Brennkammer (4) auf der dem Brenner (5) gegenüberliegenden Stirnseite (19) verschlossen ist und die Feuergase (6) aus der Brennkammer (4) - entsprechend dem indirekten Betrieb - dem Rauchgaszug (11) zur Erwärmung der Wärmetauschflächen (8 bis 10) zugeführt werden und daß die Rauchgase (17) aus dem Rauchgaszug (11) über verstellbare Öffnungen (26) der erwärmten Frischluft (14) zuführbar ist.

2. Lufterhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammerwandung (7) im Bereich der mit dem Brenner bestückten Stirnfläche (21) weitere Feuergas- Austrittsöffnungen (27) aufweist, durch die das Feuergas (6) aus dem Brennraum (4) in einen die Brennkammer (4) umgebenden Ringkanal (8) strömt, wobei der Ringkanal (8) vorzugsweise mit Frischluft beaufschlagt ist.

3. Lufterhitzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (27) in der Brennkammerwandung in ihrem Durchtrittsquerschnitt variabel einstellbar und ggf. verschließbar sind.

4. Lufterhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (16′) des kombinierten Frischgas und Rauchgaskanals (8) in ihrem Durchtrittsquerschnitt variabel einstellbar und ggf. verschließbar ist.

5. Lufterhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase (17) aus dem Rauchgaszug (11) wahlweise über die Rauchgasöffnung (26) der Frischluft (14) direkt zuführbar sind, wobei der Rauchgaskamin (18′) verschlossen bleibt oder daß das Rauchgas (17) ganz oder teilweise dem freien Rauchgasabzug (18) zuführbar ist.