DE816580C - Regeneratormasse fuer Regenerativ-Waermeaustauscher - Google Patents

Description

• Regeneratormasse für Regenerativ-Wärmeaustauscher Die Erfindung betrifft eine Regeneratormasse für Regenerativ-Wärmeaustauscher mit in mehreren Lagen dicht nebeneinander angeordneten, an ihren Enden eingespannten, frei schwebenden, parallel zueinander verlaufenden, aus Draht hergestellten. dünnen. luftdurchlässigen Speicherteilen.
• Bei 1Zegenerativ-Wärmeaustauschern gehen die Bestrebungen dahin, mit geringem Materialaufwand, d. h. mit kleiner und leichter Heizfläche, möglichst große Wärmemengen zu übertragen. Es ist hierbei verhältnismäßig leicht erreichbar, das Gewicht der Heizfläche, d. h. bei gegebener spezifischer Wärme die M'ärmekapazität der die Heizfläche bildenden Regeneratormasse herabzusetzen. Hierzu muß lediglich bei bewegten Regeneratormassen deren Umlaufgeschwindigkeit erhöht werden, während bei ruhenden Regeneratormassen der gleiche Zweck, sinngemäß durch Abkürzung der einzelnen Perioden des Wärmeaustauschers erzielt werden kann.
• Eine Verringerung der wärmeaustauschenden Oberfläche ist dagegen nur erreichbar, wenn es gelingt die Wärmeübergangszahl zwischen den Wärmeträgern und der Regeneratormasse, zu erhöhen. Bei den folgenden Betrachtungen soll die mögliche Vergrößerung der Wärmeübergangszahl durch Erhöhung der Gasgeschwindigkeit, durch starke «'irbelung oder häufigen Richtungswechsel der Gasströmung, außer Acht gelassen werden, da diese Maßnahmen mit erhöhtem Druckverlust beim Wärmeaustausch, d. h. mit einem erheblichen Mehraufwand an Ventilatorarbeit verbunden sind. Ebenso sollen rasche Bewegungen der Regeneratormasse, die eine erhebliche Relativgeschwindigkeit gegenüber den wärmeaustauschenden Gasen verursachen, außer Ansatz bleiben, da auch hierzu ein größerer Leistungsaufwand erforderlich ist. Unter den vorgenannten Voraussetzungen, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen strömendem Wärmeträger und Regeneratormasse, ferner der Druckverlust beim Strömungsvorgang unveränderlich bleiben sollen, wird die Größe der Wärmeübergangszahl allein durch die Oberflächengestalt der wärmeaufnehmenden bzw. -abgebenden Regeneratormasse bestimmt.
• Es ist bekannt, daß die Wärmeübergangszahl sowohl bei durchströmten Hohlkörpern, Spalten, Kanälen usw. wie bei umströmten Vollkörpern mit abnehmendem, hydraulischem Durchmesser zunimmt. Die Länge der durch- oder umströmten Oberfläche in Strömungsrichtung ist von untergeordnetem Einfluß auf die Größe des Wärmeübergangs, um so mehr, als große Längen (im Verhältnis zum hydraulischen Durchmesser), die eine geringfügige Steigerung des Wärmeübergangs hervorrufen, aus konstruktiven Gründen, wie auch wegen der erhöhten Verstopfungsgefahr praktisch nicht ausgeführt werden können.
• Bei der heute üblichen Ausführung der Regeneratormasse für Regenerativ-Vonvärmer werden, zur Erlangung von hohen Wärmeübergangszahlen, die vorbeschriebenen Grundbedingungen weitgehendst befolgt.
• Es werden hier z. B. durch schichtweisen Zusammenbau von dünnen Blechtafeln in geringem Abstand voneinander, schmale Kanäle oder Spalte gebildet, die einen sehr kleinen hydraulischen Durchmesser aufweisen. Ebenso ist versucht worden, mit dicht nebeneinander gespannten, dünnen Drähten oder mit Drahtsieben, wobei diese wie jene auch den Mantel umlaufender von den Wärmeträgern durchströmten Trommeln bilden, hohe Wärmeübergangszahlen zu erreichen.
• Alle diese Ausführungsarten der Regeneratormasse besitzen im praktischen Betrieb den gleichen Nachteil, daß sie nämlich, je mehr sie sich dem physikalisch bedingten Bestwert des Wärmeübergangs nähern, d. h. je enger die Kanäle und Spalte und je feiner und dichter die dünnen Drähte gespannt werden, um so mehr auch dieVerschmutzung der Oberfläche und die Verstopfung der Kanäle und Durchströmquerschnitte zunehmen. Es ist das durch den unvermeidbaren Flugaschen-, Ruß- und Staubgehalt der Wärmeträger, hauptsächlich des Rauchgases bedingt.
• Hinzu kommt noch, daß einmal verstopfte Kanäle usw. nur durch scharfes Ausblasen erfolgreich gereinigt werden können, und daß dieses Ausblasen mit erheblichen Kraft- und Wärmeverlusten verbunden ist.
• Es sind bisher alle Vorschläge, mit sehr engen Strömungsquerschnitten und damit mit den wünschenswerten, hohen Wärmeübergangszahlen zu arbeiten, an dem berechtigten Widerstand der Praxis gescheitert. Gegenstand der Erfindung ist eine Regeneratormasse, bei der gleichfalls (lie 1#hvsikalischen Grundbedingungen für hohe Wärnieülxrgangszahlen, also enge Kanal- bzw. Spaltquerschnitte und dünne Drähte verwendet werden, bei der aber die Spaltquerschnitte und die wärmeaustauschende Obe@-fläche sich entweder selbsttätig oder mit sehr geringem Arbeitsaufwand fortlaufend reinigen, so daß schädliche Verstopfungen der 1)tirclistrZ3mduerschnitte oder Verschmutzungen der lleizfläche auch bei flugaschenreichen Rauchgasen nicht eintreten. Darüber hinaus soll die Regeneratorinasse auf einfache und damit billige ``eise die Unterbringung großer Oberflächen je Volurneinheit ermöglichen.
• Dies soll erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß die Speicherteile aus zylindrischen Schraubenfedern aus dünnem Stahldraht bestehen und die durch Anspannen der Federn zwischen den Federwindungen frei werdenden Spalte Ilexible, sch-,vingungsfähige Durchströmduersclmitte für die vorzugsweise quer zu den Federachsen strömenden Wärmeträger (Luft. Rauchgas usw.). die Drahtwindungen selbst, schwin@rungsfühige. wärmeaustauschende und wärmespeichernde 1leizH:ichen bilden.
• Ferner kann die aus scliwingung:f:iliigen Schraubenfedern bestehende Ileizfl:iclie, durch äußere Einwirkungen, mechanischer. akustischer oder elektromagnetischer Art von Zeit zu Zeit oder ununterbrochen in Sch-,vingtingen versetzt oder gehalten werden.
• Weiterhin können die Federn aus profiliertem Draht, z. B. mit elliptischem oder rhombischem Querschnitt, zur Herabsetzung des Strömungswiderstandes hergestellt sein, ferner aus kegelstumpfartig gewickelten und bzw. oder flachgepreßten Federn, wie sie insbesondere zum Ausfüllen der Zylindersektoren von Ljungströni-Vorwärmern geeignet sind, bestehen.
• Auch können erfindungsgemäß mehrere Schraubenfedern verschiedenen Durchmessers, ineinandergesteckt als Regeneratormasse verwendet werden.
• Schließlich ist es noch möglich, Regenerativ-Wärmeaustauscher, bei denen eine umlaufende, endlose Kette die Wärme überträgt, erfindungsgemäß aus dicht nebeneinander angeordneten, endlosen Schraubenfedern, die treibrieinenartig um Walzen umlaufen und selbst das wärmefördernde Kettenband bilden, aufzubauen. Hier sind erfindungsgemäß auch mehrere Lagen Schraubenfedern aufeinander, die durch quer liegende Schraubenfedern und bzw. oder Abstandsbleche voneinander getrennt sind und treibriemenartig um Walzen umlaufen, verwendbar. Durch Einlegen von Blechstreifen in die `'Findungen des umlaufenden, endlosen Federbandes, und zwar senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung, kann eine Gasströmung innerhalb des Bandes in oder gegen seine Bewegungsrichtung und damit eine Mischung der beiden Wärmeträger (Rauchgas und Luft) verhindert werden.
• Die beiden letztgenannten Anwendungsformen der Regeneratormasse gemäß der Erfindung besitzen den Vorzug, daß beim Umlauf des Feder- Lande. oder der Federbänder um die Walzen durch die elastische Verformung (kurzzeitiges Spreizen und Zusammendrücken der Federwindungen) eine fortlaufende Selbstreinigung eintritt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE i. Regeneratormasse fürRegenerativ-Wärmeaustauscher mit in mehreren Lagen dicht nebeneinander angeordneten, an ihren Enden eingespannten, frei schwebenden, parallel zueinander verlaufenden, aus Draht hergestellten, dünnen, luftdurchlässigen Speicherteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherteile aus zylindrischen Schraubenfedern aus dünnem Stahldraht bestehen und die durch Anspannen der Federn zwischen den Federwindungen frei werdenden Spalte flexible, schwingungsfähige Durchströmquerschnitte für die vorzugsweise quer zu den Federachsen strömenden Wärmeträger, die Drahtwindungen selbst, schwingungsfähige, wärmeaustauschende und wärmespeichernde Heizflächen bilden.
2. 2. Regeneratormasse nach Anspruch i, gekennzeichnet durch mechanische, akustische oder elektromagnetische Einrichtungen, durch die die aus schwingungsfähigen Schraubenfedern bestehende, wärmeaustauschende Heizfläche von Zeit zu Zeit oder ununterbrochen in Schwingungen versetzt oder gehalten wird.
3. 3. Regeneratormasse nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfedern aus profiliertem Draht, z. B. mit elliptischem oder rhombischem Querschnitt, hergestellt sind. Regeneratorinasse nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß flach gepreßte, -zylindrische oder flach gewickelte Schraubenfedern zum Aufbau der Regeneratormasse verwendet sind. ;. IZegencratorma,;.e nach einem der Ansprüche i Abis 4, dadurch gekennzeichnet, daß kegelstumpfartig gewickelte Schraubenfedern zum Aufbau der Regeneratormass-e verwendet sind. 6. Regeneratorm.asse nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schraubenfedern verschiedenen Durchmessers ineinandergesteckt als Regeneratormasse verwendet säiid. 7. Regeneratonrnasse nach einem der Ansprüche i bis 4 oder 6 für Regenerati;v-Wärmeaustatischer, bei welchen eine umlaufende, endlose Kette die Wärme überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß dicht nebeneinander angeordnete, endlose Schraubenfedern treibriemenartig um Walzen umlaufen und selbst das wärmefördernde Kettenband .bilden. B. Regeneratormasse nach einem der Ansprüche i bis 4, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lagen endloser Schraubenfedern, durch quer liegende Schraubenfedern oder Abstandsbleche voneinander getrennt, aufeinander treibriemenartig um Walzen umlaufen und das wärmefördernde Kettenband bilden. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 715 568.