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Umlaufender Regenerativ-T.uftvorwärmer mit Radial- und Umfangsabdichtung
Die Erfindung bezieht sich auf umlaufende Regenerativ-Luftvorwärmer jeder Art, gleichgültig
also, ob es sich um solche mit senkrechter oder mit waagerechter Achse handelt,
ob die heiße Seite oben oder unten, rechts oder links liegt, gleichgültig auch,
ob die Kanalanschlüsse feststehen und die Heizfläche umläuft oder ob umgekehrt die
Heizfläche feststeht und die Kanalanschlüsse umlaufen. Bei allen solchen Luftvorwärmern
mit umlaufenden Teilen bietet die Abdichtung zwischen diesen umlaufenden und den
ruhenden Teilen gewisse Schwierigkeiten. Eine möglichst gute Abdichtung ist aber
wichtig, denn es muß weitestgehend verhindert werden, daß Frischluft in die Rauchgase
.übertritt, wofür insofern eine starke Neigung besteht, als die Frischluft in der
Regel unter Überdruck, die Rauchgase jedoch unter Unterdruck stehen. Jeder solche
Übertritt stellt einen Verlust dar, der beispielsweise die Leistung des Frischlüfters
vergrößert.
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Zur Erläuterung der Schwierigkeiten; die dadurch entstehen, daß infolge
der unterschiedlichen Temperaturen Verwerfungen auftreten, seien die Verhältnisse
bei einem Ljungström-Vorwärmer betrachtet,
bei dem die Heizflächen
im Läufer angeordnet sind, so daß dieser an seinen beiden Stirnflächen unterschiedliche
Temperaturen aufweist.
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Man hat bei diesen Vorwärmern schon verschiedene Wege versucht, um
-eine möglichst gute Abdichtung zu erzielen. So hat man beispielsweise in den toten
Übergangssektoren nachstellbare Abdeckplatten angeordnet. Da der Läufer sich aber
bei Erwärmung verwirft, entstehen trotz sorgfältiger Einstellung der Abdeckplatten
im kalten Ruhezustand, dann im erwärmten Betriebszustand doch erhebliche Undichtigkeiten,
die zu den erwähnten Verlusten führen. Wohl kann man diesem Nachteil in gewissem
Maße begegnen, indem man die Abdeckplatten dann während des Betriebes nachstellt.
Dadurch ergeben sich aber wieder andere Uebequemlichkeiten.
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Die Erfindung zeigt einen neuen Weg, der es gestattet, die Abdichtung
der beiden Stirnflächen des Läufers sehr genau vorzunehmen, und zwar ist der umlaufende
Regenerativ-Luftvorwärmer gemäß der Erfindung durch in geringem Abstand vor den
beiden Stirnflächen des Läufers angeordnete Zusatzläufer gleichen Querschnitts aber
geringer Höhe gekennzeichnet, deren Radialwände denjenigen des Hauptläufers gegenüberstehen
und je mit den letzteren durch Abdichtungselemente verbunden sind, die im Raum zwischen
Haupt- und Zusatzläufer einen Übertritt von Luft bzw. Gas in den benachbarten Sektor
verhindern, trotzdem aber die Verwerfung des Hauptläufers zulassen, ohne den Zusatzläufer
dabei mit zu verwerfen.
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Für Luftvorwärmer mit feststehender Heizfläche und umlaufenden Kanalanschlüssen
gelten die gleichen Überlegungen. Auch hier läßt sich der Erfindungsgedanke in entsprechender
Anpassung anwenden.
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Die Zeichnung stellt außer einigen Ausführungsbeispielen auch einen
Luftvorwärmer bekannter Art mit umlaufender Heizfläche dar, um die Probleme genauer
erläutern zu können.
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Abb. i zeigt einen Axialschnitt durch einen solchen stehenden Luftvorwärmer
bekannter Art; Abb. 2 ist ein Schnitt durch diesen bekannten Luftvorwärmer längs
der in Abb. i nach der dureh die Linie II-II gekennzeichneten Ebene; Abb. 3 stellt
einen waagerecht geführten Schnitt nach III-III in Abb. i dar; Abb.4 zeigt als Ausführungsbeispiel
einen stehenden Ljungström-Vorwärmer gemäß der Erfindung in der gleichen Ansicht
wie Abb. i, jedoch unter Fortlassung des Gehäuses; Abb. 5 bis 8 veranschaulichen
vier Ausführungen der Dichtungen.
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Bei der bekannten Ausführungsform gemäß Abb. i bis 3 ist der die Heizelemente
enthaltende Läufer i durch Radialwände 2 in Sektoren unterteilt. An das Gehäuse
3 sind der Anschlußstutzen 4 für die Frischluft und der Anschlußstutzen 5 für die
Rauchgase angebaut, so daß die Frischluft den in Abb. 3 unten im Querschnitt sichtbaren
Teil des Läufers durchströmt, während in dieser Abbildung der obere Kanal den Rauchgaskanal
darstellt. Beide Kanäle sind im Bereich der toten Übergangssektoren durch Abdeckplatten
6 abgedichtet, und zwar sind diese Platten, wie aus Abb. i und 2 ersichtlich ist,
möglichst dicht an die Stirnflächen des Läufers herangeführt, um einen Übertritt
von Frischluft in die Rauchgase in tangentialer Richtung bestmöglich zu verhindern.
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Es bereitet selbstverständlich keine Schwierigkeit, die Abdeckplatten
6 bei stehendem kaltem Luftvo.rwärmer äußerst dicht an die, Stirnflächen des Läufers
i heranzuführen, so daß ein Übertritt von Leckluft nahezu ausgeschlossen wäre, wenn
dieser Zustamd auch während des Betriebes erhalten bliebe. Bei den Darstellungen
in Abb. i und 2 ist angenommen, daß - in der üblichen Weise - die heißen Rauchgase
G von oben nach unten und die während des Durchgangs erwärmte Frischluft von unten
nach oben strömen, wie es in Abb. 2 durch je einen Pfeil angedeutet ist. Die »heiße
Seite« des Luftvorwärmers liegt hier also oben und die »kalbe Seite« unten. Dieser
Temperaturunterschied zwischen den beiden Stirnenden des Läufers, der mehrere ioo°
betragen kann, verursacht die in Abb. i durch gestrichelte Linien angegebene Läuferverformung.
Sofern hierbei die Abdeckplatte 6 dieser Verwerfung nicht folgt, treten sowohl oben
als auch unten je zwischen der Läuferstirnfläche und den Abdeckplatten 6 erhebliche
Spalte auf, die den unerwünschten Übertritt von Luft in die Rauchgase zur Folge
haben. Zwar ist es durch besondere Ausbildung der Abdeckplatten 6 bzw. durch Schaffung
der Möglichkeit des Nachstellens gelungen, die Breite dieser schädlichen Spalte
weitgehend zu vermindern und dadurch die Leckluftverluste wesentlich herabzusetzen.
Trotzdem sind diese Lösungen alle noch nicht ganz befriedigend. Der Luftvorwärmer
gemäß der Erfindung bedeutet in dieser Hinsicht eine weitere Verbesserung, denn
er setzt die Leckverluste noch weiter herab.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist aus dem Ausführungsbeispiel gemäß
Abb.4 ersichtlich, das den umlaufenden. Teil nebst Abdeckplatten, jedoch ohne das
für das Verständnis nicht erforderliche Gehäuse zeigt.
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Der umlaufende Teil besteht hier aus drei Läufern. Der mittlere Hauptläufer
7 entspricht dem gebräuchlichen Läufer i gemäß Abb. i bis 3. In geringem Abstand
vor den beiden, Stirnflächen dieses Läufers 7 ist je ein Zusatzläufer 8 angeordnet,
der nur eine sehr geringe Höhe aufweist, im übrigen aber der Ausbildung des Hauptläufers
7 entspricht. Die Zusatzläufer 8 haben den gleichen Durchmesser wie der Hauptläufer
7, die gleiche Zahl und Lage der Radialwände und dementsprechend auch die gleiche
Sektorenzahl. Diese Zusatzrotoren können, was nicht erforderlich ist, auch zur Aufnahme
von Heizblechen dienen.
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Der geringen Höhe der Zusatzläufer 8 wegen ist ein Temperaturgefälle
in axialer Richtung kaum vorhanden. Diese Zusatzläufer werden sich bei Erwärmung
zwar in radialer Richtung dehnen, sich in axialer Richtung jedoch nicht verwerfen.
Ihre
von vornherein ebenen Stirnflächen werden daher nahezu unverändert
beibehalten. Da also diese Zusatzläufer irgendwelche Verwerfungen nicht erleiden,
können die Abdeckplatten g sehr dicht an sie herangefahren werden. Der dabei eingestellte
äußerst schmale Durehtrittsspalt zwischen Abdeckplatte g und äußerer Stirnfläche
des Zusatzläufers B bleibt dann auch im Betrieb unverändert erhalten.
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Die Abdichtung zwischen dem Hauptläufer 7 einerseits und den beiden
Zusatzläufern 8 andererseits bereitet keine Schwierigkeiten. Da die Radialwände
und die Rotormäntel einander gegenüberstehen, kann man Dichtungselemente vorsehen,
die dem Erfordernis genügen, daß sie im Raum zwischen Haupt- und Zusatzläufer einen
Übertritt von Luft bzw. Gas in den benachbarten Sektor verhindern, trotzdem aber
die Verwerfung des Hauptläufers zulassen, ohne den Zusatzläufer dabei mit zu verwerfen.
Einige Ausführungsbeispiele für solche Dichtungen, die nur eine kleine Auslese unter
den verschiedenen bestehenden Möglichkeiten darstellen, sind in den Abb. 5 bis 8
dargestellt; sie zeigen je eine Radialwand io eines Zusatzläufers 8 und unten eine
Radialwand i i des Hauptläufers 7. Man kann das obere Element auch als Mantel 12
des Zusatzrotors 8 und das untere Element als Mantel 13 des Hauptrotors 7 betrachten.
Mittels Abdichtungselementen verschiedenster Form ist es leicht möglich, den Zwischenraum
zwischen den Elementen io (bzw. 12) und ii (bzw. 13) so zu überbrücken, doß eine
zuverlässige Abdichtung geschaffen ist, ohne daß die Verwerfungen des Elementes
11 (13) das Element io (12) des Zusatzrotors mit sich ziehen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 5 besteht die Abdichtung 14
aus zwei ebenem Federblechen, die am Element io befestigt sind und das Element i
i von beiden Seiten federnd unter abdichtender Berührung umfassen. Eine Abstandsänderung
zwischen dem oberen Element io und dem unteren Element i i ist ohne weiteres möglich.
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Das Abdichtungselement gemäß Abb. 6 ist ähnlich dem in Abb. 5 dargestellten
ausgebildet; nur sind hier die Federbleche vorgebogen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 7 sind die beiden Federbleche
an den Elementen io und i i befestigt; sie sind balgartig ausgebildet, so daß sie
die Abstandsänderungen zwischen dem sich verwerfenden Hauptläufer und dem sich nicht
verwerfenden Zusatzläufer aufnehmen können.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 8 gleicht dem vorangehenden mit
dem Unterschied, daß an Stelle balgartiger Federbleche nachgiebige Gewebe zur Überbrückung
des Zwischenraumes benutzt sind.
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An Stelle der Federbleche (Abb. 5) könnten auch starre, über das Element
i i übergreifende Wangen verwendet werden, die an ihren unteren Kanten mit Bürsten,
Gewebe od. dgl. ausreichender Nachgiebigkeit ausgestattet sind.
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Statt für jedes Elementenpaar io (12) eine doppelseitige Abdichtung
zu verwenden, kann man oft auch mit einer einseitigen Abdichtung allein auskommen.