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Verfahren zum Betriebe von Wärmeregeneratoren Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Betriebe von Wärmeregeneratoren, bei denen eine Reihe von im Zuge
des Luftstromes hintereinandergeschalteten Speichereinsätzen öder Gruppen von solchen
von einem sich hierbei erwärmenden Wärmeträger durchströmt und abgekühlt und eine
andere Reihe von entsprechenden hintereinandergeschalteten Einsätzen von einem sich
hierbei abkühlenden Wärmeträger durchströmt und erwärmt werden. Bei diesem Verfahren
benötigen die Wärmeregeneratoren entweder viel Speichermaterial, oder es geht hier
durch häufigeres Umschalten eine steigende Menge des Wärmeträgers, die sich im Augenblick
der Umschaltung in den Reg eneratoren befindet, für den beabsichtigten Austauschzweck
verloren.
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Gemäß der Erfindung soll nun eine Verbesserung des Betriebes von derartigen
Wärmeregeneratoren dadurch erzielt werden, claß von der sich abkühlenden Reihe die
im Zuge der die Einsätze hintereinander durchströmenden, sich erwärmenden Luft von
dieser zuerst berührten ,kältesten Einsätze nacheinander der sich erwärmenden Reihe
an deren kältester Stelle,' d. h. an der Stelle, die im Zuge der die Einsätze hintereinander
durchströmenden, sich abkühlenden Luft von dieser zuletzt berührt wird, und von
der sich erwärmenden Reihe die von der strömenden, sich abkühlenden Luft zuerst
berührten wärmsten Einsätze nacheinander der sich abkühlenden Reihe an deren wärmsten
Stelle, d. h. an der Stelle, die im Zuge der die Einsätze hintereinander durchströmenden,
sich erwärmenden Luft von dieser zuletzt berührt wird, zugefügt werden. Durch diese
Maßnahme wird praktisch die gleiche Temperaturverteilung in den Regeneratoren, die
sonst: durch die Umschaltung der beiden Gesamtreihen erzielt wird, bereits durch
die Uinwechselung von nur zwei Einsätzen oder Gruppen von solchen bewirkt,
wobei
das Tempo der Umwechselung (las gleiche sein kann wie bei der Umschaltung der Gesamtreihen.
Es geht demnach bei der Umwechselung eine entsprechend geringere Menge des Wärmeträgers
verloren als bei der Umschaltung der Gesamtreihen. Man kann daher auch das Tempo
der Umwechselung gegebenenfalls Zeitersteigern und so die Temperaturschwankungen
oder die Menge des Speichermaterials weiter als bisher verringern.
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Die Reihe der Speicherelemente, die eine Wärmezunahme erfährt, kann
an einer beliebigen anderen Stelle untergebracht sein als die sich abkühlende Reihe,
wenn die Einsätze für sich lösbar und ortsbezveglicli sind. Es ist jedoch in -der
Regel vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß die Einsätze ihre räumliche Lage beibehalten
und lediglich durch Schieber oder Klappen der anderen Reihe zugeschaltet -werden,
was selbsttätig geschehen kann. Der Arbeitsaufwand für die beweglichen Teile ist
dann recht gering . Werden Gruppen von Einsätzen umgeschaltet, so ist es vorteilhaft,
-wenn diese Gruppen in der sich abkühlenden Reihe von den Wärmeträgern in entgegengesetzter
Richtung durchströmt -werden als in der sich erzwärmenden Reihe.
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Werden bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der
Erfindung di° Einsätze zylindrisch gleichlaufend zur Achse des Regeneratorgehäuses
angeordnet, so werden die der Zu- oder Abführung der Wärmer. - r von oder
nach außen dienenden Schiet e 15er oder Klappen zweckmäßig an den beiden Stirnflächen
des durch die Einsätze gebildeten Zylinders angebracht, wo sie zu ringförinigen
Sammelkanälen führen. -Man gewinnt damit eine besonders bequeme Steuerungsmöglichkeit.fiir
die Schieber oder Klappen, die dann sämtlich unter Zwischenschaltung -einzelner
Steuerwellen von einer gemeinsamen, in der Achse des Zylinders liegenden Antriebswelle
geöffnet und geschlossen werden. Die Drehung dieser Welle kann durch ein Uhrwerk
oder einen Motor schrittweise oder kontinuierlich erfolgen; ferner kann durch die
Drehgeschwindigkeit der Welle eine Anpassung an -wechselnde Mengen derWärineträger
herbeigeführt -werden.
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Es ist vorteilhaft, die Einsätze oder eine absclialtl>are Gruppe von
solchen zicl:zaclzförinig auszubilden, so daß keilförmige Kanäle entstehen, die
wechselseitig den Wärmeträger entweder zu- oder ableiten. Der Strömungswiderstand
wird dadurch so gering, daß das für die Einsätze zur Verwendung gelangende Material
in manchen Fällen mit Vorteil aus an sich zusammenhängenden luftdurchlässigen Stoffen,
-wie z. B. aus einem Geflecht von Draht oder feiner. Glasfäden, bestellt. In der
Zeichnung ist schematisch ein Ausführunäsbeispiel für einen Wärmeregenerator ,z-iedergegeben,
der der geschilderten Betriebsweise angepaßt ist. Hierin zeigen: Fig. i einen waagerechten
Schnitt durch einen ringförmigen Regenerator in verschiedenen Höhenlagen der Einsätze,
Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch den Regenerator nach Linie .r-j! in Fig.
i, Fig. 3 einen Schnitt durch eine das Öffnen und Schließen der Luftdurchlaßklappen
zu den Einsätzen bewirkende Steuerzz-elle in größerem Maßstäbe und Fig.:1 die Stellung
der einzelnen Steuernocken an dieser Welle zueinander.
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In der Zeichnung bedeutet i die z@v-ölf Gruppen von je fünf Einsätzen
eines Regenorators, die hier aus einem gefalteten Drahtgeflecht oder einem beliebigen
anderen gasdurchlässigen Material bestehen. Die einzelnen Gruppen sind durch je
zwei einen Zwischenräum bildende senkrechte Wände 2 voneinander getrennt, in denen
je eine obere und untere Welle 3 mit je vier Steuernocken .4 angeordnet ist. Die
Zwischenräume sind -wieder je durch eine Querwand 5 unterteilt. Dis Trennwände a
haben seitliche Öffnungen, die durch Klappen 6 bzw. 7 verschlossen -werden können,
was durch die S ocken .1 der Welleil 3 geschieht. Durch die Öffnungen tritt das
behandelte Gas oder Luft aus den Zwischenräumen nach Räumen 17 und 18 über, die
durch die Einsätze i und die -wärmeisolierenden zylindrischen Wände 8 des Regeneratorgeliäuses
gebildet sind. Die Zwischenräume sind ferner durch obere und untere Ö ffnungeii,
<lie durch Klappen 9, 10 bzw. 11. 12 verschlossen werden können, mit vier
ringförmigen Kanälen 13, 1.1 b:zw. 15, 16 verbunden. Die Klappen g, io, ii und 1-2
-werden ebenfalls durch die -"Zocken .1 der Wellen 3 gesteuert. Die ringförmigen
Kanäle haben je eine Öffnung für die Zuluft oder Abluft, von denen die beiden ersteren
durch Ventilatoren ig und ?o beschickt -werden. Diese Öffnungen können für die Zu-
oder Abluft an beliebigen Stellen der Ringkanäle liegen. Der Antrieb der Steuerwellen
3 erfolgt mittels Kegelräder 21 voll einer in der Achse des Generatorzeliätises
liegenden Welle 22> Die Nocken .4. der Steuerwellen 3 iiii oberen Teil des Regenorators
halten. die zwei einander diagonal gegenüberliegenden Klappen h -während der ersten
halben Umdrehung der Welle offen und -während der anderen halben Umdrehung geschlossen.
An den C,bergangsstellen ist nur eine Öffnung geschlossen, di; andere offen, -wie
die Stellung der beiden inneren Nocken 4 der Steuerwelle 3 in Fig. .1 zeigen. Während
dieser Zeit ist je eine der oberen hläppen cl, io geöffnet, wiv aus Fig. 2
ersichtlich
ist, während die anderen Klappen geschlossen sind. Im unteren Teil liegen die Klappen
7 in der anderen Diagonale; das öffnen und Schließen derselben erfolgt in gleicher
Weise. Die Stellung der Klappen 6 bzw. 7 in einem bestimmten Zeitmoment ist aus
den in verschiedener Tiefe geschnittenen, in Fig. i und 2 angegebenen Sektoren II
und IV zu ersehen, die Stellung der Klappen 9, io, ii und 1a aus den Sektoren I
und III.
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Der Regenerator arbeitet folgendermaßen: Die kalte Luft wird durch
den Ventilator ig in den -Ringraum 13 gefördert. In diesem strömt die Luft nach
der angegebenen Pfeilrichtung bis zu einer gerade geöffneten oberen Klappe g, in
Fig. i reit c bezeichnet, und gelangt dann durch die hier freigegebene Offnun- in
den darunterliegenden Zwischenraum. Die in diesem befindliche innere Klappe 6 ist
geschlossen und die äußere geöffnet. Durch die jetzt freiliegende Öffnung strömt
nun die Luft in den außerhalb der Einsätze i liegenden Raum 17, geht dann durch
die Gruppe der Einsätze i hindurch nach dem innenliegenden- Raum 18, findet hier
die innere Klappe 6 offen, gelangt weiter durch den anschließenden oberen Zwischenraum
und die offene äußere Klappe 6 nach dein nächsten Raum 17 usf., bis sie in den der
Lufteintrittsstelle gegenüberliegenden oberen Zwischenraum gelangt, in welchem die
innere Klappe 6 bereits geschlossen und die nach dem oberen Ringraum 14. führende
Klappe io (Fig. z) dagegen geöffnet ist. Die erwärmte Luft tritt hier in den Ringraum
1.4 ein und strömt in diesem bis zur Auslaßöffnung d (Fig. i). Gleichzeitig tritt
die warme Luft, durch den Ventilator ao gefördert, in den unteren, innenliegenden
Ringraum 16 ein, strömt in diesem bis zu der geöffneten Klappe 1a, in Fig. i mit
a bezeichnet, findet die äußere Klappe 7 geschlossen und die innere Klappe 7 geöffnet;
die Luft strömt daher in den benachbarten Raum 18, von zwo sie in radialer Richtung
von innen durch die Einsätze i nach außen, also in entgegengesetzter Richtung wie
die kalt eintretende Luft, nach dem Raum 17 gelangt. Die Luft setzt nun ihren Weg
in der gleichen Weise fort, wobei sie sich abkühlt, bis sie zu dem diametral gegenüberliegenden
unteren Zwischenraum gelangt, in welchem sie die nach dem unteren Ringraum 15 führende
Klappe i i, in Fig. i mit b bezeichnet, offen findet, wobei die äußere Klappe 7
geschlossen ist. Im Ringraum 15 strömt die abgekühlte Luft zur Auslaßöffnung. Die
eine Luftmenge strömt also bei 9 (Fig. 2, bzw. c, Fig. i) oben aus dem Ringkanal
13 ein und bei i o (Fig. 2, bzw. d, Fig. i) oben aus dem Ringkanal 14. aus; die
andere strömt bei 12 bzw. a. unten aus dem Ringkanal 16 ein und bei i i bz.w. b
unten aus dem Ringkanal 15 aus.
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Durch langsame Drehung der Steuerwellen 3 werden - nunmehr die in
der Luftströinung zuerst berührten Gruppen der Einsätze i der anderen Reihe zugeschaltet.
Bei der Umschaltung schließt sich zuerst selbsttätig die innere Klappe 6 des folgenden
oberen Zwischenraumes, und es öffnet sich die obere Klappe 9, während die bisher
geöffnete Klappe 9 des voraufgehenden Zwischenraumes geschlossen und die innere
Klappe 6 geöffnet wird. Ferner schließt sich im gegenüberliegenden Ringraum die
bisher offene Klappe io, während die folgende geöffnet wird, und es schließt sich
die innere Klappe 6 des folgenden Zwischenraumes, während die äußere Klappe 6 des
voraufgehenden Zwischenraumes geöffnet wird. Entsprechend ändert sich die Klappenstellung
in den unteren Zwischenräumen.
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Durch diese selbsttätigeKlappenumstellung, die absatzweise oder bei
geeigneter Ausgestaltung der 'Nocken auch kontinuierlich erfolgen kann, wobei zeitweilig
zwei nebeneinanderliegende Klappen 9 geöffnet sind, wird erreicht, daß jede Gruppe
nach der Umschaltung stets in entgegengesetzter Richtung von der Luft durchströmt
wird wie vor der Umschaltung.
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Diese Umschaltung ist natürlich nur ein Beispiel für die Betriebsweise.
Bei der Umschaltung einzelner Einsätze kann z. B. auf die Umkehr der Strömungsrichtung
verzichtet werden, die Zahl der Klappen wird dann geringer und ihre Steuerung einfacher.
Behält man diese Umkehr bei, so kann auch die Querwand 5 fortfallen, wenn die Klappen
9, i o, i r und 12 in die Räume 17 und 18 verlegt werden. Zugleich wird damit eine
gleichmäßigere Verteilung der Luftströmung erzielbar, und es wird der zweite Kranz
von Steuerwellen entbehrlich. die Zahl der Klappen -wesentlich geringer. , Das Ausführungsbeispiel
gibt also die Ausführungsmöglichkeiten keineswegs erschöpfend wieder, sondern dient
lediglich zur Erläuterung des Grundgedankens der Erfindung, bei Regeneratoren die
Einsätze einer Reihe einzeln oder gruppenweise nacheinander der anderen Reihe zuzufügen,
anstatt die Reihen in ihrer Gesamtheit umzuschalten.