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Umlaufender Regenerativ-Luftvorwärmer Die Erfindung betrifft einen
umlaufenden. Regenerativ-Luftvorwärmer, bei dem die heaufschlagte Kreisringfläche
des die Wärmespeichermassen enthaltenden Rotors durch radiale, vor seinen beiden
Stirnflächen angeordneteTrennwände, derenEbenen miteinander einen von i8o° verschiedenen.
Zentriwinkel einschließen, in die beiden. einander angenähert zu einer vollen Kreisringfläche
ergänzenden Isanalquerschnitte unterteilt ist.
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Bei den gebräuchlichen umlaufenden Regenerativ-Luftvorwärmern: liegen
die Ebenen der Trennwände, die den Strömungskanal des wärmneabgebenden Mediums von
demjenigen des wärmeaufnehmenden Mediums scheiden, diametral, so daß jedem Kanal
die Hälfte ider kreisrin@gförmnigen beawfschlagten Rotorfläche zugeordnet ist. Der
Hauptträger ist hierbei zweiarmig ausgeführt, wobei die beiden Trägerarme in der
Trennzone und somit ebenfalls diametral liegen. Das Verhältnis der beiden Strömungsquerschnitte
zueinander ist daher starr festgelegt, und zwar sind diese beiden Querschnitte im
Normalfall gleich groß. Es gibt nun aber Gründe, die in Abhängigkeit von den jeweils
vorliegenden Betriebsverhältnissen ein. anderes Ouerschnittsverhältnis erstrebenswert
machen. So hängt beispielsweise im Dampfkesselbetrieb das Verhältnis der den Luftvorwärmer
durchströmenden Rauchgastrienge zu der aufzuwärmenden Luftmenge von den. Eigenschaften
das verfeuerten. Brennstoffes ab, und zwar ist die Gasmenge häufig wesentlich größer
als die Luftmenge. Sind die Querschnitte der in den beiden Kanälen liegenden Teile
der Rotorfläche gleich groß, so werden in dem letztgenannten, Falle die Strömungsgeschwindigkeit
und damit auch der Strömungswiderstand auf der Gasseite erheblich größer als auf
der Luftseite. Im Hinblick auf die Zugverhältnisse im Rauchgasstrom, insb-esonder-e
für
die Bemessung der Saugzüge, ist es aber erwünscht, die Widerstände des Rauchgasstromes
so gering wie möglich zu halten. Andererseits ist die Tatsache, daß in diesem Falle
der Strömungswiderstand auf der Luftseite nur gering ist, ohne besonderen Wert,
weil es keine Schwierigkeiten bereitet, die kalte Verbrennungsluft unter Verwendung
eines entsprechend hoch bemessenen Druckes hindurchzupressen.
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Weiterhin ist es erwünscht, die Temperatur der Heizfläche auf der
Rauchgasaustrittsseite so hoch zu halten, daß der Taupunkt der Rauchgase nicht unterschritten
wird, um Korrosionen an der Heizfläche zu vermeiden.
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In regenerativ arbeitenden Luftvorwärmern ist es. möglich, die Heizflädhentemperatur
dadurch zu heben, daß der gasbestrichene Anteil der Heizfläche vergrößert und gleichzeitig
der luftbestrichene Anteil der Heizfläche vermindert wird, ohne daß hierdurch die
sonstigen Betriebsverhältnisse geändert werden.
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Um den jeweiligen Betriebsverhältnissen, Rechnung tragen zu können,
ist es daher vorteilhaft, das Verhältnis der durchströmtem Rotorquerschnitte diesen
Verhältnissen anzupassen. Die Lösung, den Querschnitt ides Gaskanals zu vergrößern,
indem man .diesen Kanal unmi:ttelbar an dien diametralen Träger hera:nlegt, lxrin@gt
den Nachteil mit sich, daß der Träger auch bei guter Isolierung auf dieser Seite
stark erwärmt wird, so daß er sich unzulässig weit durchbiegt. Eine Veränderung
des Heizflächenverhältnisses wäre auch dadurch möglich, daß in dem einen Kanal unter
Verzicht auf die Nutzbarmachung eines entsprechendem Teiles der Rotorfläche, der
zu diesem Zweck abgedeckt wird, die an sich insgesamt verfügbare Fläche verkleinert
wird, während die beaufschlagte Rotorfläche des anderen Kanals in ihrer Größe unverändert
bleibt. Diese Maßnahme hat jedoch den großen Nachteil, daß infolge einer solchen
Ausschaltung eines Teiles der Heizfläche von der Wärmeübertragung notwendigerweise
der Gesamtapparat entsprechend größer ausgeführt werden muß, um die gleiche Leistung
zu erzielen. Diese Lösung ist also äußerst unwirtschaftlich.
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Der Gedanke, die beaufschlagte Kreisringfläche des die Wärmespeichermassen
enthaltenden Rotors nicht diametral zu unterteilen, sondern. die Trennwände so anzuordnen,
daß ihre Ebenen miteinander einen Zentriwinkel einschließen, der von r8o° verschieden
ist, ist an sich ebenfalls. schon bekannt. Ein solcher Vorwärmer mit Kanälen unterschiedlichen.
Zentriwinkels und diametralen Trägern arbeitet aber unwirtschaftlich. Ein solcher
Träger, der die ganze Last des schweren Rotors aufnehmen muß, besitzt notwendigerweise
beachtliche räumliche Abmessungen, die die freie Durchführung der Strömungskanäle
behindern. Die Trägerarme müssen unterströmt werden, wobei die Umlenkung des betreffenden
Mediums unterhalb des Trägers zur Folge hat, daß der an sich durch Vergrößerung
des Zentriwinkels .gewonnene Querschnitt in Wirklichkeit nicht ausgenutzt wird.
Praktisch liegen die Verhältnisse so, daß die durch den Träger abgedeckten Teile
der Heizfläche tot liegen.
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Durch den Gegenstand der Erfindung werden. die genannten Nachteile
dadurch vermieden, daß der das Gewicht des Rotors aufnehmende Hauptträger dreiarmig
ausgeführt ist, wobei zwei Arme in den Ebenen der Trennwände liegen, während der
dritte Arm in einer den größeren Kanal schneidenden, vorzugsweise in der den zugehörigen
Zentriwinkel halbierenden Ebene angeordnet ist.
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Das entscheidende Merkmal des Vorwärmers gemäß vorliegender Erfindung
besteht also in der Anpassung des Trägers an die Strömungsquerschnitte. Bei einer
solchen Anpassung entsteht, abgesehen von den durch die Abdichtung unvermeidbar
bedingten toten Sektoren, keine zusätzliche Verengung des Strömungsquerschnittes
und kein Verlust an nutzbarem Rotorquerschnitt.
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Es sind dreiarmige Träger für Luftvorwärmer mit diametraler Trennung
der beiden Durchströmungsquerschnitte bereits bekanntgeworden. Während bei .den
vorstehend behandelten Vorwärmern mitKanälen von unterschiedlichem Zentriwinkel
eine Verengung der Strömungsquerschnitte dadurch entstand, daß die Trägerarme diametral
waren, ist bei den zuletzt erwähnten Vorwärmern mit dreiarmigen Trägern das umgekehrte
der Fall: Infolge der diametralen Unterteilung der beiden Kanäle liegen zwei der
um zzo° versetzten Arme des Trägers vor dem einen Kanal, so daß der Durchströmungsquerschnitt
dieses Kanals dadurch ebenfalls verengt wird und der abgedeckte Teil der Speichermassen
tot liegt.
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Alle diese Nachteile sind bei dem Vorwärmer gemäß der Erfindung vermieden,
weil bei Übereinstimmung der Lage der Trägerarme mit der Lage der Abdichtungen,
die die beiden Kanalsektoren voneinander trennen, gerade Durchströmun.gsquerschnitte
erhalten bleiben und tote Räume vermieden sind.
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Ein wesentlicher Vorteil ist hierbei auch, daß einseitigeErwärmungen
des Trägers ausgeschlossen sind. Wird nämlich der Träger wie bei diametraler Anordnung
der Trägerarme in Verbindung mit Kanälen von unterschiedlichem Zentriwinkel hinterströmt,
so. wird selbst bei guter Isolierung . der untere Teil des am Gaskanal liegenden
Trägers stärker erwärmt. als der obere Teil, so daß der Träger sich durchbiegt.
Dieses hat zur Folge, daß der betreffende Träger keine Belastung aufnimmt, die Last
vielmehr nur auf dem auf der Luftseite liegenden. Träger ruht. Es verteilt sich
die Last also ungleichmäßig, und zwar bis in das Lager, das dementsprechend einseitig
beansprucht wird. Bei dem Vorwärmer gemäß der Erfindung hingegen ist eine einseitige
Erwärmung ausgeschlossen. Es werden die Träger vielmehr gleichmäßig beansprucht,
und es ist auch möglich, sie vollständig frei anzuordnen, so @daß sie allseitig
von Außenluft umspült werden.
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Die Zeichnung stellt einen Luftvorwärm-er der bekannten. Art und ein
Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung,dar. Es zeigt
Abb.
i einen Luftvorwärmer der bisher gebräuchlichen Art, wobei das obere Bild eine Seitenansicht
und das untere eine Aufsicht der bekannten Aus führungsform darstellt, Abb.2 einen
Luftvorwärmer gemäß der Erfindung, und zwar zunächst ebenfalls in Seitenansicht
.und Aufsicht, während das dritte Bild eine Seitenansicht mit teilweisem Axialschnitt
durch den dritten Trägerarm darstellt.
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Bei dem bekannten Luftvorwärmer nach Abb. i wird der Rotor durch eine
gerade Traverse i getragen, wobei jedem der beiden Kanäle die Hälfte der beaufschlagten
kreisringförmigen Ro torfläche zur Verfügung steht. Tatsächlich ist die Nutzfläche
in jedem der beiden Kanäle etwas kleiner als die Hälfte, da ja durch die Traverse
eine Trennzone gewisser Breite abgedeckt wird. Die Abb-. i- macht verständlich,
daß durch Heranrücken eines der beiden Kanäle an die durch die Traverse i bestimmte
Durchmesserebene bestenfalls nur eine bescheidene Vergrößerung des Durchtrittsquerschnitts
auf dieser Seite erzielt werden kann.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 liegen die Verhältnisse infolge
der Verwendung eines dreiarmigen Hauptträgers völlig anders. Von: den drei Armen
2a, 2b und 2c liegen die beiden ersten oberhalb der Trennflächen 3 bzw. q., die
den großen Gaskanal 5 von dem kleinen. Luftkanal 6 scheiden. Der dritte Trägerarm
2c hingegen liegt in einer Ebene, ,die den größeren Kanal 5 @schneidet, und zwar
in diesem Falle, was im allgemeinen zweckmäßig ist, in derjenigen Ebene, die den
Zentriwinkel dieses Gaskanals halbiert. Die gesamte beaufschlagte Kreisringfläche
des Rotors ist somit durch die Trennflächen 3 und .I so unterteilt, daß der eine
Kanal, in diesem Falle der Luftkanal 6, einen Zentriwinkel besitzt, der kleiner
ist als i8o°, so daß der Zentriwinkel des anderen Kanals dementsprechend größer
ist als iSo°. Durch die Wahl dieser Zentriwinkel, d. h. durch entsprechende Anordnung
der Trennflächen 3 und q. und der Trägerarme 2" und 2b, hat man es also in der Hand,
jedes jeweils benötigte Verhältnis der beaufschlagten Rotorflächen zu schaffen.
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Für die konstruktive Ausbildung des dritten Trägerarmes 2c ergeben
sich insbesondere zwei Möglichkeiten. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist dieser Arm 2c, wie die Schnittzeichnung rechts oben erkennen läßt, durch den
Gaskanal mitten hindurchgeführt. Um eine unzulässige Erwärmung des Armes 2c zu vermeiden,
ist er mit einer Ummantelung 7 versehen, die ihn gegen die heißen Rauchgase schützt.
Der Zwischenraum 8 zwischen dem Träger 2c und seiner Ummantelung 7 steht mit der
Außenluft in Verbindung. Die Ummantelung 7 ist auf ihrer Innenseite mit einer wärmeisolierenden
Auflage 9 versehen. Die geringfügige Wärmemenge, die trotzdem in den Zwischenraum
8 eindringt, kann durch die Luft dieses Zwischenraumes ohne Schwierigkeiten abgeführt
werden. Wie die Abb. 2 erkennen läßt, ist der Zwischenraum 8 nach der einen Seite
offen, während er nach oben durch einen Kanal io ebenfalls mit der Außen-Luft in
Verbindung steht. Es steigt die erwärmte Luft somit durch ihren eigenen Auftrieb
hoch. Der dadurch erzeugte ständige Luftstrom führt die eingedrungene Wärme mit
Leichtigkeit ab.
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Eine andere Möglichkeit für die konstruktive Anordnung des dritten
Trägerarmes 21' ist die, daß man ihn vom Gehäuse des Luftvorwärmers abhebt, d. h.
ihn in größerer Entfernung von diesem Gehäuse anbringt, so daß man den Gaskanal
unter ihm hindurchführen kann. In diesem Falle ist der dritte Trägerarm also frei
angeordnet, so daß er von der Außenluft allseitig umströmt wird und eine besondere
Kühlung in der Regel nicht benötigt.
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Bei dem Luftvorwärmer gemäß der Erfindung ist es also möglich, das
Verhältnis zwischen den beiden Strömungsquerschnitten von Fall zu Fall beliebig
zu wählen. Die Konstruktion kann; in der Weise ausgeführt werden, daß sie die Festlegung
der in Betracht kommenden Winkelneigungen ermöglicht, so daß die Luftvorwärmer an
den Baustellen dann entsprechend den dort jeweils vorliegenden Verhältnissen eingestellt
und montiert werden können. Spätere Änderungen der Winkelunterteilung an Ort und
Stelle nach erfolgtem Einbau sind nicht mehr erforderlich, jedoch kann, sofern mit
wechselnden Betriebsbedingungen gerechnet wird, auch diese Möglichkeit von vornherein
berücksichtigt werden.
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Im Hinblick auf die schon erwähnte Tatsache, daß der Strömungswiderstand
im Gaskanal vorteilhafterweise möglichst gering gehalten werden soll, während eine
Erhöhung des Strömungswiderstandes im Luftkanal in Kauf genommen werden kann, wird
man in den meisten Fällen dem Gaskanal den. größeren Zentriwinkel zuordnen, so daß
der Luftvorwärmer nach Abb.2 die vorzugsweise in Betracht kommende Ausführungsform
darstellt. Hier beträgt der Zentriwinkel des. Luftkanals, i2o° und derjenige des
Gaskanals 2q.0°, so daß die drei Trägerarme 2a, 2b und 2c gleichmäßig je um i2o°
gegeneinander versetzt sind.