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Regenerator Die Erfindung betrifft einen Regenerator, bestehend aus
mehreren Lagen von mindestens zon-,-nweise gleichen Füllsteinen mit zeitlich abwechselnd
von den wärmetauschenden Gasen durchströmten Kanälen.
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Wenn Luft oder ein anderes Gas die Kanäle eines Regenerators durchströmt,
steigt die Strömungsgeschwindigkeit von der Randzone nach der Mitte des Querschnittes
der Kanäle an. Eine Verring,-rung der Strömungsgeschwindigkeit tritt insbesondere
an den Ecken ein. Hieraus ergibt sich ein schlechter Wärmeaustausch und eine ungünstige
Leistung des Regenerafors.
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Es ist deshalb z. B. bereits vorgeschlagen worden, zwisch#cn Lagen
von Füllsteinen mit gleichem Kanalquerschnitt eine Schicht von Füllsteinen mit düsenartig
eingeschnürtem Querschnittsverlauf anzuordnen oder nach einer anderen bekannten
Ausführung- an zwei gegenüberliegenden Seiten zur Hauptströmungsrichtung schräg
liegende oder ausgebuchtete Kanalbegrenzungsflächen vorzusehen.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Kanäle von Regeneratoren
mit rippenartigen Einbauten auszurüsten. Hierdurch wird dieser Nachteil noch gesteigert,
nämlich die Geschwindigkeit zwischen den Rippen oder in ihrer Nachbarschaft noch
weiter verringert.
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Ferner sind bereits Regeneratoren bekannt, welche mehrfache Zonen
von Gaskanälen verschliedener Ouerschnitte aufweisen, wobei die Querschnittsflächen
von
den heißen Zonen mit -sehr wirksamer Wärmeübertragung gegen die kälterenZonen mit
verlangsamter Wärmeübertragung abnehmen, wodurch in gewissem Grade der Wärmeaustausch
über die- ganze Höhe des Regenerators und damit seine Leistung ausgeglichen wird.
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Die Querschnittsverringerung der Gaskanäle erhöht jedoch die Gefahr
einer Verstopfung dieser Kanäle durch den Staub, insbesondere an den Stellen des
Überganges von einem größeren auf einen kleineren Querschnitt.
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Um der Verringerung der Gas-geschwindigkeit in der Randzone gegenüber
der Kernzone der Kanalquerschnitte entgegenzuwirken und damit die Wärmeübertragung
zu verbessern, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Querschnitte der Kanäle
als regelmäßige Polygone auszubilden, an deren einander nicht benachbarten Seiten
oder Ecken ein oder mehrere Vorsprünge, angeordnet sind, die, in in Strömungsrichtung
des Gases aufeinanderfolgenden Zonen gegeneinander um den Zentriwinkeldes Polygons
versetzt sind.
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Infolgedessen strömt das Gas oder die Luft aufeinanderfolgend abwechselnd
längs einer Kanalbegrenzungsfläche ohne Vorsprünge und einer solchen mit Vorsprüngen.
Hierdurch wird eine wirksame Wirbelbildung im Gas- oder Luftstrom und infolgedessen
eine erhöhte Wärmeübertragungsleistung des Regenerators erzielt.
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Dabei kann eine gleichmäßige spezifischeWärmeübertragungsleistung
ü1)er die gesamte Höhe des Regenerators dadurch erreicht werden, daß die Anzahl
der einer Zone angehörigen Lagen von zueinander nicht versetzten Füllsteinen entsprechend
der Abnahme der Temperatur des wärmeabgebenden Gases in dessen Strömungsrichtung
abnimmt.
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Zwecks gleichmäßiger Wärmeübertragung kann a,uc,'h #dic Zahl der Vorsprünge
der Füllsteine in den einzelnen Zonen in Strömungsrichtung des wärmeeabgebenden
Gases zunehmen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Fig. i zeigt schematischden Schnittdurch einen Kanal eines Regenerators
nach der Erfindung mit im wesentlichen viereckigem Querschnitt; Fig. 2, und
3 stellen Querschnittedurch zwei aufeinanderfolgende Lagen von Steinen dieses
Kanals dar; die Fig. 4 und 5 veranschaulichen Querschnitte durch zwei aufeinanderfolgende
Steine eines Kanals einer anderen Ausführungsforrn des Regenerators nach der Erfindung;
die, Fig. 6 und 7 stellen ebenfalls Querschnitte zweier aufeinanderfolgender
Steine eines Kanals eines Regenerators nach der Erfindung in einer weiteren Ausführungsform,dar;
Fig. 8 ist ein Vertikalschnitt durch einen, Regeneratornach der Erfindung,
und Fig. 9 -ein Vertikalschnitt durch einen Regenerator anderer Ausführungsform.
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Der Kanaldes Regenerators nach den Fig. i 'bis 3
besteht aus
miteinander vermanerten. Steinen 1, 2,
.deren Kanalquerschnitte längs ihres
inneren Umfangs abwechselnd eine gerade und eine mit Vorsprüngen a versehene Seite
aufweisen. In diesern Sonderfall eines quadratischen Quers#chnitts sind daher zwei
einander entgegengesetzte Flächen des Kanals b mit den Vorsprüngen a versehen,
die anderen c sind eben. Diese Steine 1,:2, deren Kanäle den gleichen Querschnitt
besitzen, sind gegeneinander um einen Winkel versetzt, der gleich dem Zentriwinkel
des Querschnittspolygonsdes Steines, nach dem AusführungsbeispieLalso go' ist, so
daß längsein und derselben Vertikalwandung des Kanals der Gas- oder Luftstrom aufeinanderfolgend
abwechselnd auf eine, ebene und auf eine. mit Vorsprüngen versehene Fläche auftrifft.
Wenn dieser Strom den Kanal von oben nach unten oder von unten nach oben durchströmt,
wird ihm hierdurch eine Wirbelbeweg#ing erteilt, durch welche die Wärmeübertragungsleistung
des Regenerators gesteigert wird.
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Die Zahl der auf den Flächen jedes Steines angeordneten Vorsprünge.
a kann nach Belieben, bemessen werden. So zeigen die Fig. 4 und 5 zwei Steine
aufeinanderfolgender Lagen eines Regenerators von viereckigem Querschnitt, welche
auf zwei einander entgegengesetzten Innenflächen je
zwei Vorsprünge a, aufweisen.
Diese sind in aufeinanderfolgenden Lagen -um go' gegeneinander versetzt, wodurch
die Wirbelbewegung des Gasstromes, wie oben erläutert, erzielt wird.
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Man kann jedem Stein beispielsweise, wie die Fig. 6 und
7 zeigen, einen sechseckigen Querschnitt geben. In #diesem Fa:11 weist der
Querschnitt drei ebene Flächen und drei Flächen mit Vorsprüngen auf. Die Steine
zweier aufeinanderliegender Lagen nehmendie in,den Eig. 6 und 7 dargestellten
Lagen ein. Sie sind gegeneinander -um 6o' versetzt, d. h. um einen Winkel,
der gleich dem Zentriwinkel des Sechsecks ist.
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Der Regenerator nach der Erfindung ermöglicht es, die Wirbelbildung
auf die gesamte Höhe des Steinmauerwerks zu beeinflussen. Die Fig. 8 veranschaulicht
einen Regenerator mit einer diesem Zweck dienenden Füllsteinanordnung.
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In -seinem oberen Teil, der im allgemeinen der wärmste ist, ist der
Wärmeaustausch infolge der hohen Temperatur des wärmeabgebenden Gases wirksamer.
Es ist also eine weniger energische Wirbelbewegung -des Gases erforderlich. Es sind
.daher mehrere Steine, übereinander ohne gegenseitige Versetzung angeordnet, während
im unteren, kälteren Teil die Lage der Vorsprünge von Stein zu Stein,durch aufeinanderfolgende
gegenseitige Verseetzung geändert wird.
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Man kann auch das Mauerwerk im oberen Teil des Regenerators aus Steinen
mit einem einzigen Vorsprung (Fig.:2 und 3) und im unteren Teil aus Steinen
mit mehreren Vorsprüngen (wie nach Fig. 4 und 5) aufbauen, gegebenenfalls
unter der irn vorigen Absatz beschriebenen Versetzung der Steine.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 sind die Steine in einem
Tragrost6 eingezapft, der seinerseits wieder in Tragekörpern 7 eingezapft
ist.
Der in der Fig. 9 veranschaulichte Cowper-Regenerator
besitzt sechs aufeinanderfolgende Zonen, die folgendermaßen ausgebildet sind: Zone
I besteht aus dickwandigen Schutzblöcken; Zone II besteht aus mehreren Lagen von
Steinen mit je einem Vorsprung an einander nicht benachbarten Kanalseiten
in nicht gegeneinander versetzter Anordnung;in Zone III wechseln je fünf
Lagen von Steinen, die nicht gegeneinander versetzt sind, mit je fünf Lagen"deren
Steine gegenüber benachbarten Lagen gegeneinander versetzt sind, ab; Zone IV besteht
aus jeweils zwei Lagen gegen-.einander nicht versetzten Steinen, auf die
je zwei gegenüber den erstgenannten versetzte Lagen folgen; in Zone V sind
idie Steine von Lage zu Lage gegeneinander versetzt; Zone VI besteht aus Steinen
mit mehreren Vorsprüngen, die in jeder benachbarten -Lage gegeneinander versetzt
sind.
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Es wird so ein Regenerator geschaffen, in welchem die Wirbelbildung
von dem wärmsten Teil zu dem weniger warmen Teil hin zunimmt. Die Intensität der
Wirbelbewegung ändert sich also in umgekehrtem Sinne wie :die Temperatur des Rekuperatormauerwerks.
Diese Änderung kann mit wenigen untereinander verschiedenen Steinausführungen erzielt
werden.