DE484548C - Waermeaustauschvorrichtung mit einem feststehenden Speicherkoerper, insbesondere fuer die Erhitzung von Luft - Google Patents

Waermeaustauschvorrichtung mit einem feststehenden Speicherkoerper, insbesondere fuer die Erhitzung von Luft

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DE484548C
DE484548C DEA47196D DEA0047196D DE484548C DE 484548 C DE484548 C DE 484548C DE A47196 D DEA47196 D DE A47196D DE A0047196 D DEA0047196 D DE A0047196D DE 484548 C DE484548 C DE 484548C
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Erik Harald Kignell
Erik Peder Kignell
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/02Arrangements of regenerators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description

  • Wärmeaustauschvorrichtung mit einem feststehenden Speicherkörper, insbesondere für die Erhitzung von Luft Außer den regenerativen Wärmeaustauschern mit umlaufendem Speicherkörper sind auch Austauscher bekannt, bei welchen der von beiderseits offenen Kanälen durchzogene Speicherkörper feststeht und zwischen dem Speicherkörper und den Ein- und Auslässen für die wärmeaustauschenden Mittel drehschieiberartig wirkende Steuervorrichtungen tätig sind.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Wärmeaustauschvorrichtung dieser Art, insbesondere für die Erhitzung von Luft, bei der die Steuervorrichtungen an den Stirnseiten eines mit durchlaufenden Kanälen versehenen Speicherkörpers anliegen und stetige oder aus ruckartigen Bewegungen schrittweise zusammengesetzte Umdrehungen vollführen.
  • Die Steuervorrichtungen bestehen aus umlaufenden Verteilern für das eine Mittel, welche innerhalb des Ein- und Auslaßkanals für das andere Mittel angebracht sind. Sie leiten das eine Mittel durch mehrere Kanäle des Körpers, während sie gleichzeitig für das andere Mittel freien Weg durch andere Kanäle der Masse lassen.
  • Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind ill der Zeichnung dargestellt. Abb. i zeigt einen Längsschnitt einer Ausführung der Erfindung.
  • Abb. 2, 3 und 4 zeigen Querschnitte nach den Linien 2-2, 3-3 bzw. 4-4 in Abb. i.
  • Abb. 5 zeigt ,einen Längsschnitt einer zweiten Ausführung der Erfindung.
  • Abb. 6, ; und 8 zeigen Querschnitte nach den Linien 6-6, 7-7 und 8-8 in A.bb. 5.
  • Bei -der in Abb. 1, 2, 3 und 4 dargestellten Ausführung bezeichnet io ein Gehäuse, das in eine obere, eine mittlere und eine untere Abteilung i 1, 12, 13 geteilt ist. Die mittlere Abteilung i2 enthält den Speicherkörper, der dazu dient, Wärme unter Temperatursteigerung aufzunehmen und unter Temperatursenkung wieder abzugeben, wobei Aufnahme und Abgabe der Wärme in bekannter Weise wc,chselweise und ununterbrochen stattfinden. Als Regener.ativmasse können verschiedene Stoffe verwendet werden, z. B. Glas, Ziegel usw. Am zweckmäßigsten wird sie indessen aus Metall ausgeführt, und zwar in der Form abwechselnd -angeordneter gerader und gewellter Bleche 14 bzw. 15, die eine wabenähnliche Bauart mit einer großen Zahl von geraden Kanälen 16 zwischen den Blechen bilden. Diese Kanäle 16 erstrecken sich über die ganze Höhe des Speicherkörpers. Die Regenerativmasse ist in einer zylindrischen Trommel 17 eingebaut, die die gleiche Länge wie die Abteilung I2 hat und durch radiale und zylindrische Zwischenwände ig bzw. 2o in mehrere Abteilungen 18 geteilt ist. Der Speicherkörper ist fest eingebaut. Zwischen der Trommel 17 und dem Gehäuse 12 ist ein wärmeisolierender Stoff vorgesehen.
  • Die obere und untere Abteilung i i bzw. 12 bestehen aus je zwei Teilen, von denen der eine die Zuführungs- und Ableitungskanäle für die wärmeaustauschenden Mittel enthält, während -der andere die Steuervorrichtung bildet, welche fortlaufend eine Verbindung zwischen den Ein- und Austrittskanälen einerseits und den Kanälen 16 des Speicherkörpers herbeiführt. Gleichzeitig werden die durch die Austauschvorrichtung strömenden Mittel an einer Mischung miteinander gehindert. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß eine ununterbrochene Strömung durch jeden der Ein- und Austrittskanäle sowie durch einen Teil der Kanäle 16 für das eine Mittel und durch einen anderen Teil dieser Kanäle für das andere Mittel stattfindet. Die Abteilungen il und 13 sind einander ähnlich; deshalb wird nur die obere Abteilung näher beschrieben, da die Bauart der unteren Abteilung größtenteils aus der Beschreibung der oberen Abteilung hervorgeht.
  • Die Abteilung i i umfaßt einen inneren zylindrischen Auslaßkanal22 und einen ringförmigen Kanal 23, der als Zulaßkanal für die Vorrichtung dient. Die äußeren Wände 24 und 25 dieser Kanäle sind mit dem zylindrischen Mantel 17 .des Speicherkörpers gleichachsig angeordnet. Das eine Mittel gelangt- in den Kanal 23 durch den Einlaßstutzen 26.
  • Die Verbindung zwischen der Kammer 23 und den Kanälen 16 wird .durch eine umlaufende gerade Platte 27 gesteuert, welche die Form eines Kreisbogens hat und durch zwei Halbmesser so-,wie zwei konzentrische Kreisbogen begrenzt wird. Durch diese Platte 27 wird ein Teil des unteren Endes der Kammer 23 mit einem Teil der Kanäle 16 in offene Verbindung gesetzt.
  • Die Verbindung zwischen der Kammer 22 und den Kanälen 16 wird durch einen umlaufenden, kegelig ausgebildeten Teil28 gesteuert, der an der Seite mit einer sektoriörmig gestalteten Öffnung 29 versehen ist. Der kegelige Teil 28 und die Platte 27 sind miteinander fest verbunden; zweckmäßig sind sie beide mit einem vollen Ring 30 aus einem Stück gearbeitet.
  • An dem kegeligen Teil 28 und der Platte 27 sind senkrechte Platten 31, 32, 33 und 34 beiestigt (Abb.3), von denen jede die Form eines Rechteckes mit einer abgeschnittenen Ecke hat. Die Lage dieser Platten ergibt sich beim Vergleich der Abb. i und 2 deutlich; die Platte 31 liegt unterhalb des Randes 35 der Platte 27, die Platte 32 unterhalb des Randes 36 des kegeligen Teiles 28, die Platte 33 unterhalb des Randes 37 der Platte 27 .und die Platte 34 unterhalb des Randes 38 des Kegels 28. Wenn diese senkrechten Platten nicht vorhanden wären, würden die Kammern 22 und 23 in unmittelbarer Verbindung miteinander stehen. Infolge der parallelen Stellung der Platten zueinander mit einem solchen gegenseitigen Albstand, daß jeder der Kanäle 16 auf einer radialen Linie mit nur einer der Kammern 22 und 23 in Verbindung gebracht werden kann, wird jedes Lecken von einer Kammer zur anderen wirksam verhindert. Der kegelige Teil 28 und die senkrechten Platten 31, 32, 33 und 34 sind an einer umlaufenden Hülse 3g befestigt, die mit einer Hohlwelle 4o in einem Stück ausgeführt ist.
  • An allen Rändern der beweglichen Teile 27, 28, 30, 31, 32, 33, 34, 39 und 4o entlang sind in an sich bekannter Weise dünne metallene Dichtungsleisten 41 vorgesehen, die mit einem Rand an dein betreffenden beweglichen Teil befestigt sind -Lind deren anderer Rand derart gekrümmt ist, ..daß eine tangentialeFläche gegen den festen Teil gebildet wird, an dem dieser bewegliche Teil entlanggleitet. Zweckmäßig sind zwei Leisten zu verwenden, eine Leiste an jeder Seite des betreffenden Teiles. Die am oberen Rand des Ringes 3o vorgesehene Dichtungsleiste gleitet in einem rinnenförmigen, an der Wand der Kammer 22 befestigten Teil42. Die am äußeren Rand der Platte 27 vorgesehene Dichtungsleiste gleitet in einem rinnenförmigen Tei143, der am Gehäuse befestigt ist. Die an den unteren Rändern der Platten 31, 32, 33 und 34 vorgesehenen Dichtungsleisten gleiten über die oberen Endendes Speicherkörpers. Die an den senkrechten äußeren Rändern der Platten 34 32, 33 und 34 befestigten Dichtungsleisten gleiten an der Innenfläche des Gehäuses entlang. Die Platte 27, der kegelige Teil 28, die Platten 31, 32, 33 und 34 und die Dichtungsplatten 41 bilden .die drehschieberartig wirkende Steuervorrichtung.
  • Zwecks Reinblasens der Kanäle 16 ist ein wagerechtes Rohr 44 vorgesehen, das mit dem Innern der Hohlwelle 40 in Verbindung steht und sich parallel zu einer der senkrechten Wände erstreckt. Dieses Rohr ist mit verschiedenen Löchern versehen, die derart angeordnet sind, daß ein dem Rohr zugeführtes Reinblasemittel, wie Luft oder Dampf, durch diese Löcher in die Kanäle 16 strömt. Dieses Reinigungsrohr 44 läuft mit der Ventilvorrichtung um. Das Reinigungsrn@ittel wird durch ein mit einem Ventil 62 versehenes Rohr 61 in den ortsfesten Kern 63 der Trommel 17 eingelassen und strömt dann durch Löcher 64 in die Hohlwelle 40 und das Rohr 44 ein.
  • Wie bereits erwähnt, ist die untere Abteilung 13 des Gehäuses der oberen ähnlich. Eine mittlere Kammer 45 dient als Einlaß für das durch den Kanal 22 herausströmende Mittel und ist mit einem zylindrischen Einlaßkanal 46 versehen. Die die Kammer 45 umgebende Kammer 4.7 dient als Auslaß für das durch die Öffnung 26 hineinströmende Mittel, das durch den Kanal 4.8 ausströmt. Aus Abb.4 geht hervor, wie der Kanal 46 sich durch die Kammer 47 erstreckt; in der in Abb. i dargestellten Stellung stehen .der Kanal 48, die Kammer 47 und die an der linken Seite der Vorrichtung liegenden Kanäle 16 miteinander in Verbindung.
  • Eine der oben beschriebenen ähnliche Steuervorrichtung regelt die Verbindung zwischen der Kammer 48 und den Kanälen 16 sowie zwischen der Kammer 45 und anderen Kanälen 16 des Speicherkörpers. Die untere Steuervorrichtung besteht aus Teilen, -die den Teilen 27, 28, 3i, 32, 33, 34, 39 und 41 der oberen Steuervorrichtung genau entsprechen und unmittelbar unterhalb derselben, aber denselben entgegengesetzt gerichtet liegen; sie sind mit den gleichen Bezugsziffern unter Beifügung des Buchstabens a bezeichnet. So z. B. liegt die Platte 3.1a unmittelbar unterhalb der Platte 34.
  • Die Strömungsgeschwindigkeit der Mittel wird in bekannter Weise durch in den Kammern 46 und 48 vorgesehene Ventilatoren 49 bzw. 5o bewirkt. Die Ventilatoren sind - wie ebenfalls bekannt - beide auf gleicher Welle 5i angeordnet, deren Lager bei 52 und. 53 schematisch angedeutet sind. Die Welle 5i wird mit Hilfe einer Riemenscheibe 54 in Drehung versetzt, die von einem Motor 55 durch den Riemen 56 getrieben wird. Die \Nrelle 4o der Steuervorrichtungen wird bei der dargestellten Ausführung auch vom Motor 55 her angetrieben, und zwar durch Vermittlungeines die .Geschwindigkeit herabsetzenden Zahnradgetriebes 57 und eines Schneckengetriebes 58. Die Welle kann in beliebiger Weise gelagert sein, z. B. in Kugellagern bei 59 und in einem unteren Stützlager 6o.
  • Die in den oben beschriebenen Abbildungen dargestellte Vorrichtung ist für Vonwärmung von Luft mit Hilfe von Abgasen gedacht. Aus diesem Grunde sind die Platten 33 und 34 in bekannter Weise winklig zu den Platten 31 und 33 verstellt, da das einer Feuerung zugeführte Luftvolumen kleiner ist als das Volumen der während derselben Zeit aus der Feuerung ausströmenden Abgase. Demzufolge sind die senkrechten Zwischenwände derart zueinander angeordnet, d.aß der Durchströmungsquerschnitt für Luft durch den Speicherkörper kleiner als derjenige für die Abgase ist (Abb. 3).
  • Die Luft wird vom Ventilator 49 in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung durch den Kanal 46 gedrückt und strömt dann durch die im Kegel a8a vorgesehene Öffnung vor der Platte 34a bei der in Abb. i dargestellten Stellung in die Kanäle 16 an der rechten Seite des Apparates ein, in denen sie der diese Kanäle bildenden Regenerativmasse Wärme entnimmt. Von diesen Kanälen strömt die Luft in den zwischen den Platten 32 und 34 vorhandenen Raum, durch die im Kegel 28 vorgesehene Öffnung 29 und dann zu der Kammer 22 heraus. -Die Abgase treten durch die Öffnung 26 ein und strömen durch die linke Seite des Apparates herab, wenn die Platte 27 die in Abb. 1,:2 und 3 gezeigte Stellung einnimmt. Sie strömen dann an der rechten Seite des unteren Kegels 28a um die Kammer .5 herum und durch den Kanal 48 heraus, wie durch gestrichelte Pfeile angedeutet ist. Während des Durchganges durch die Kanäle erwärmen die Gase die diese Kanäle bildende Regenerativ masse.
  • Wenn die Steuervorrichtungen gedreht werden, verändern die Kanäle 16, die früher als Weg für die Abgase dienten, ihre Verbindung und dienen nunmehr als Weg für kalte Luft. Die bisherigen Luftkanäle werden alsdann von den Heizgasen durchströmt. Es findet also bei stillstehenden Speicherkörpern eine ununterbrochene Erwärmung der Luft und Abkühlung der Abgase statt, und zwar unter Bewegung verhältnismäßig leichter Teile. Gleichzeitig wird eine wirksame Trennung der Luft und ,der Abgase voneinander erreicht.
  • In Abb. 5, 6, 7 und 8 ist eine zweite Ausführung der Erfindung dargestellt, bei welcher drei Mittel die regenerative Wärmeaustauschvorrichtung durchströmen und die Steuervorrichtungen vereinfacht sind. io bezeichnet das Gehäuse, in welchem der Speicherkörper angeordnet ist, der aus einer großen Zahl von Rohren ;2 gleicher Länge besteht, durch welche und an deren äußerer Oberfläche entlang die Mittel strömen. Oberhalb der Regenerativmasse sind drei Kammern 73, 74 und 75 vorgesehen. Die Kammern 73 und 74 stehen mit den Kanälen 76 bzw. 77 in Verhindung.
  • Die Steuervorrichtung besteht aus einer geraden Platte 78, die sowohl die Platte 27 als auch- den kegeligen Teil 28 der anderen Ausführung ersetzt. An dieser Platte 78 sind mehrere senkrechte rechtwinklige Platten 79, 8o, 81, 82, 83 und 84 befestigt (Abb. 8). Die gerade Platte 78 ist mit drei Öffnungen 85, 86 und 87 versehen, die eine solche Größe und Stellung zueinander haben, daß sie Verbindungen mit verschiedenen Kammern herstellen; die eine Öffnung 8.5 verbindet den unterhalb der Platte 86 vorhandenen Raum mit der Kammer 73, die zweite Öffnung 86 verbindet diesen Raum nur mit der Kammer 74 und die dritte Öffnung 87 verbindet diesen Raum nur mit der Kammer 75. Die Öffnungen sind ferner derart geformt, daß keine Teile je zweier Öffnungen in derselben radialen Linie liegen (Abb.7). Auf gewissen radialen Linien zwischen den parallelen senkrechten Platten sind keine Öffnungen vorhanden. Beim Vergleich der Abb. 7 und 8 ergibt sich, daß die Platten 8o und 81 unmittelbar unterhalb der radialen Ränder der Öffnungen 85, die Platten 82 und 83 unmittelbar unterhalb der radialen Ränder der Öffnungen 86 und die Platten 79 und 84 unmittelbar unterhalb der radialen Ränder der Öffnung 87 liegen. Die Öffnung 85 und die Kammer 73 stehen somit nur mit dem sektorförmigen Raum 88 zwischen den Platten 8o und 81 und den in diesem Raum ausmündenden Rohren 72, die Öffnung 86 und die Kammer 74 nur mit dem sektorförmigen Raum 89 zwischen den Platten 82 und 83 sowie mit den darin ausmündenden Rohren 72, Öffnung 87 und Kammer 75 schließlich nur mit dem sektorförmigen Raum go zwischen den Platten 84 und 79 sowie mit den darin ausmündenden Rohren 72 in Verbindung. Durch Drehung der Platte 78 können die Kanäle, mit denen jede Kammer in Verbindung steht, verändert werden.
  • Die Platten 79, 80, 82, 83 und 84 sind an einer Hülse 39 befestigt; die eine Mischung der Mittel in der Mitte des Apparates verhindert. Die Steuervorrichtung wird durch die Welle 4o getragen, die in Lagern 59 gelagert ist.
  • Bei dieserAusführung sind zwecks Drehung der Steuervorrichtung an der Platte 78 in der Öffnung 87 Schaufeln gi vorgesehen, die zu der Plattenebene winklig verstellt sind und durch das durchströmende Mittel betätigt werden.
  • Der untere Teil der Vorrichtung ist dem oberen ähnlich; die den im oberen Teil vorhandenen Teilen entsprechenden Teile sind mit denselben Bezugsziffern mit -dem Ergänzungsbuchstaben a bezeichnet.
  • Diese Vorrichtung winkt wie folgt: Angenommen, daß ein warmes abzukühlendes Mittel x in die Kammer 75 eintritt und daß zwei verschiedene zu erwärmende Mittel y und z in die Kammer 76d bz-#v. 77" eintreten. Bei der in Abb. 5 dargestellten Lage der verschiedenen Teile strömt das Mittel x durch die Öffnung 87, zwischen den Schaufeln gi, dann durch die Rohre 72 an der linken Seite der dargestellten Vorrichtung und um dieselben herum; um dann durch die Öffnung 87d in der unteren Platte 78a am Boden der Vorrichtung hinauszuströmen. Das Mittel y tritt durch den Kanal 76a in die Kammer 73a hinein und strömt durch die Öffnung 85a der unteren Platte 78a, dann durch Rohre 72 an der rechten Seite der Vorrichtung und in den Raum 88 hinein, von wo es durch die Öffnung 85, die Kammer 73 und den Kanal 76 herausströmt. Das Mittel z tritt durch den Kanal 77" in die Kammer 74 a hinein und strömt dann durch eine Öffnung in der unteren Platte 78a unmittelbar unterhalb der Öffnung 86 durch die Rohre 72 im Vorderteil der Vorrichtung und um dieselbe herum, dann durch den Raum 89, Öffnung 86 in der Platte 78, Kammer 74. und durch den Kanal 77 heraus.
  • Wenn die auf der gemeinsamen Welle 40 befestigten Steuervorrichtungen infolge der Wirkung des Mittels auf die Schaufeln gi gedreht werden, werden die Rohre 7:2 an der linken Seite der Vorrichtung, die früher mit den Kammern 75 und 75a in Verbbindung standen, nacheinander -mit den Kammern 73 und 73a und den Kammern 74 und 74.a in Verbindung gebracht, so daß die Wärme, .die von den Rohren 72 aufgenommen wurde, wenn diese Rohre sich an der linken Seite der Vorrichtung befanden und vom Mittel x durchströmt sowie bestrichen wurden, dann auf die Mittel y und z übertragen wird.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Wärmeaustauschvorrichtung, insbesondere für die Erhitzung von Luft, mit einem feststehenden, von beiderseits offenen Kanälen durchzogenen Speicherkörper und zwischen dem Speicherkörper und den Ein- und Auslässen für die wärmeaustauschenden Mittel drehschieberartig wirkenden Steuervorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtungen an den Stirnseiten eines mit durchlaufenden Kanälen versehenen Speicherkörpers anliegen und stetige oder aus ruckartigen Bewegungen schrittweise zusammengesetzte Umdrehungen vollführen.
DEA47196D 1925-03-14 1926-03-10 Waermeaustauschvorrichtung mit einem feststehenden Speicherkoerper, insbesondere fuer die Erhitzung von Luft Expired DE484548C (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE928768C (de) * 1951-04-24 1955-06-10 Power Jets Res & Dev Ltd Regenerativ-Waermeaustauscher
DE1120485B (de) * 1954-07-02 1961-12-28 Appbau Rothemuehle Dr Brandt & Abdichtungseinrichtung an Waermeaustauschern, die aus einer feststehenden Regenerativkammer und drehbaren Zu- und Ableitungsvorrichtungen fuer das eine Medium bestehen
DE2553200A1 (de) * 1975-11-27 1977-06-08 Rothemuehle Brandt Kritzler Regenerativ-waermetauscher zur getrennten aufwaermung von 2 oder mehreren luft- bzw. gasstroemen
EP0732542A1 (de) * 1993-12-03 1996-09-18 Nippon Furnace Kogyo Kabushiki Kaisha Regenerativ-brenner mit einem dafür geeigneten wärmetauschersystem vom speichertyp

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EP0732542A4 (de) * 1993-12-03 1998-11-25 Nippon Furnace Kogyo Kk Regenerativ-brenner mit einem dafür geeigneten wärmetauschersystem vom speichertyp

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