Mit kleinstückigen Austauschkörpern arbeitender Wärmeaustauscher Es
sind Wärmeawstausdher (Regeneratoren) bekannt, bei dienen die Wärmeübertragung unter
Verwendung bewegter wärmespeichernder -Massen erfolgt. Als solche kommen feinkörnige
Füllkörper bzw. Schüttmassen, in Betracht. Bei derartigen Wärmeaustausch ern werden
verschiedene Gasströme nacheinander im Gegenstrom durch die Speichermasse hindurchgeführt,
wobei unter Wärmeübertragung durch die Speichermasse eine Wärmemenge von dem einen
Gasstrom auf den anderen Gasstrom übertragen wird. In zahlreichen Fällen, z. B.
bei Verwendung von nach dem vorgenannten Prinzip arbeitenden Wärmeaustauschern für
Gasturbinenanlagen, ergibt sich, daß die mit der Speichermasse zur Herbeiführung
eines Wärmeaustausches in Berührung gebrachten verschiedenen Gasströme unter sehr
verschiedenen Drücken stehen. Es ist bekannt, zum Verhindern eines Über= strömens
des unter 'höherem Druck stehenden Gases aus dem einen Wärmeaustauschraum in den
einen niedrigeren Druck enthaltenden anderen Wärmeaustauschraum besondere Vorrichtungen
zwischen den die Speichermasse enthaltenden Wärmeaustauschräumen anzuordnen, um
eine möglichst kontinuierliche Überleitung der Speichermassenteilchen aus dem einen
in den anderen Wärmeaustauschraum bei gleichzeitiger Gasabdichtung der beiden Räume
zu erzielen. Man hat zu diesem Zweck zwischen den Räumen des Wärmeau.stauschers
mehrere in Reihe geschaltete Kammerventile vorgesehen, welche die Entnahme einer
bestimmten Speichermasse bei Aufrechter alturig der Abdichtung aus dem höher liegenden
Wärmeaustauschraum ermöglichen. Diese Ventile werden so umgesteuert, daß der entnommene
Teil der Speichermasse unter Aufrechterhaltung der Abdichtung in die einen anderen
Druck aufweisende Wärmeaustauschkammer übergeführt wird. Ferner ist der Gedanke
bekanntgeworden, zwischen den Wärmeaustauschkamine.rneine gasdichte Trennung ermöglichende
Zellenrad schleusen anzuordnen, welche ermöglichen, durch, kontinuierliche Drehung
des Zellenrades unter Aufrechterhaltung der Gasabdichtung entsprechend der Drehbewegung
des Zellenrades die Speichermasse von dem einen Wärmeaustausch.raum in den anderen
Wärmeaustauschraum in dosierten Teilmengen überzuleiten. Die erwähnten Anordnungen
ermöglichen zwar im Prinzip, bei der Überführung der Speichermasse einen Gasdurch.tritt
zwischen den Wärmeaustauschräumen zu verhindern; sie sind jedoch insofern verhältnismäßig
unvollkommen, als beim Absperren des Speichermassenstromes sich zwischen den Ventiltellern
bzw. den dichtenden Wandteilen der Zellenradschleuse einerseits und den Führungsflächen
andererseits Teilchen der Speichermassen festsetzen und einklemmen können, wodurch
einerseits leicht Betriebsstörungen hervorgerufen werden, andererseits sich infolge
des unvermeidlichen Verschleißes und des möglicherweise eintretenden Zermahlens
der Speicher= mas.senteilchen Spielvergrößerungen ergeben, die sich im Lauf einer
längeren Betriebszeit ständig vergrößern und zunehmende Leckverluste zur Folge haben.Heat exchanger working with small exchangeable bodies Es
are Wärmeawstausdher (regenerators) known, with serve the heat transfer under
Moved heat-storing masses are used. As such come fine-grained ones
Packing or bulk masses, into consideration. In such a heat exchange will be
different gas flows successively in countercurrent through the storage mass,
whereby, with heat transfer through the storage mass, an amount of heat from the one
Gas flow is transferred to the other gas flow. In numerous cases, e.g. B.
when using heat exchangers working according to the aforementioned principle for
Gas turbine systems, it follows that the with the storage mass to bring about
a heat exchange brought into contact different gas flows under very
different pressures. It is known to prevent overflow
the under 'higher pressure gas from the one heat exchange space in the
a lower pressure containing other heat exchange space special devices
to arrange between the heat exchange spaces containing the storage mass in order to
as continuous a transfer as possible of the storage mass particles from one
into the other heat exchange room with simultaneous gas sealing of the two rooms
to achieve. For this purpose one has between the spaces of the Wärmeau.stauschers
several series-connected chamber valves are provided, which allow the removal of a
certain storage mass at upright alturig the seal from the higher lying
Allow heat exchange space. These valves are reversed so that the removed
Part of the storage mass while maintaining the seal in the other
Pressurized heat exchange chamber is transferred. Further is the thought
became known, between the heat exchange chimneys.rn a gas-tight separation enabling
To arrange rotary feeders, which allow through, continuous rotation
of the cellular wheel while maintaining the gas seal in accordance with the rotary movement
of the cellular wheel transfers the storage mass from one heat exchange space to the other
To transfer heat exchange space in dosed partial quantities. The mentioned arrangements
allow in principle a gas passage when transferring the storage mass
to prevent between the heat exchange spaces; however, in this respect they are proportionate
imperfect than when shutting off the storage mass flow between the valve disks
or the sealing wall parts of the rotary valve on the one hand and the guide surfaces
on the other hand, particles of the storage masses can fix and pinch, whereby
on the one hand, malfunctions are easily caused, on the other hand, as a result
the inevitable wear and tear and the possible grinding that may occur
the memory = mass particles increase in play, which arise in the course of a
continuously increase the longer operating time and result in increasing leakage losses.
Gegenstand der Erfindung ist eine verbesserte Ausbildung eines mit
kleinstückigen Körpern als Speichermasse arbeitenden Wärmeaustausdhers für stetigen
Betrieb mit zwei Kammern; in deren einer die Aus= tausch'körper die Wärme aus. einem
Gas aufnehmen und in. deren anderer sie die Wärme an ein zweites unter anderem bzw.
höherem Druck stehendes Gas abgeben sowie mit einer zwischen den beiden Kammern
angeordneten Speicherschleuse zum Beschicken der zweiten Kammer mit Austauschkörpern
und. gegebenenfalls einer weiteren Speicherschleuse hinter der zweiten Kammer zum
Austragen der Austauschkörper. Zur Vermeidung der erwähnten Nachteile der= vorerwähnten
bekannten Einrichtungen erfolgt bei diesem Wärrneaustauscher die Füllung der Speicherschleusen
durch einen drehbaren Fülltrichter, während den Zu- und, Abfluß der Austauschkörper
steuernde Organe (Ven.til.e und Klappen) selbsttätig in Verbendung mit der Drehbewegung
des Fülltrichters gesteuert werden. Charakteristisch ist für die erfindungsgemäße
Anordnung, daß jeweils der nach Füllung einer Schleuse in die nächste Füllstellung
gedreht wird, ehe Ventile und. Klappen nach Unterbrechung des Speidhermassenflusses
umgesteuert werden. Diese Ventile und: Klappen sind dabei in bezug auf die in den
Wärmeaustauschkammern bzw. Schleusenkam= mern vorhandenen Speichermassen so angeordnet,
daß eine störende Beeinträchtigung der Ventile und Klappen durch die Speichermassen
unmöglich ist.
Vorzugsweise kann düeerfindun.gsgemäße Schleuseneinrichtung
derart ausgebildet werden, daß die Schleusenkammern über schalthart Ventile abwechselnd
mit den unter verschiedenen Drücken stehenden Wärmeaustausehkammern verbunden werden
und die zum Abschluß der Speicherschleusen dienenden Klappen selbsttätig in Abhängigkeit
von denn herbeigeführten Schleusendruck geöffnet bzw. geschlossen werden.The invention is an improved design of a with
small bodies working as storage mass heat exchangers for continuous
Operation with two chambers; in one of which the exchange bodies exchange the heat. one
Absorb gas and in. Whose other they transfer the heat to a second, among other things,
release higher pressure gas as well as with one between the two chambers
arranged storage lock for loading the second chamber with exchangeable bodies
and. possibly a further storage lock behind the second chamber
Discharge of the exchange body. To avoid the disadvantages mentioned above
known devices, the filling of the storage locks takes place in this heat exchanger
by a rotatable hopper, during the inflow and outflow of the exchange body
Controlling organs (valve parts and flaps) automatically in conjunction with the rotary movement
of the hopper can be controlled. Is characteristic of the invention
Arrangement that in each case after filling a lock in the next filling position
is turned before valves and. Flaps after interruption of the Speidhermasse flow
be redirected. These valves and: flaps are with respect to the in the
Heat exchange chambers or lock chambers of the existing storage masses arranged in such a way that
that a disruptive impairment of the valves and flaps by the storage masses
is impossible.
Preferably, the lock device according to the invention
be designed in such a way that the lock chambers alternate via switching hard valves
be connected to the heat exchange chambers under different pressures
and the flaps used to close the storage locks are automatically dependent
be opened or closed by the lock pressure brought about.
Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand eines in der Zeichnung
wiedergegebenen Ausführungsbeispieles erläutert werden, das sich auf einen Wärmeaustaus.cher
(Regenerator) zur Aufheizun:g der Verbrennungsluft einer Gasturbine durch die Abgase
bezieht.In the following the invention will be described in more detail with reference to one in the drawing
reproduced embodiment will be explained, which relates to a Wärmeaustaus.cher
(Regenerator) for heating up the combustion air of a gas turbine through the exhaust gases
relates.
In die obere Wärmeaustauschkamm-er I, die unrter geringem Druck steht,
tritt das heiße Abgas bei a ein, gibt seine Wärme an die Speichermasse b ab und
verläßt die Kammer I Stark gekühlt bei c. Der unteren, unter einem höheren Druck
stehenden Kammer II strömet bei d kaltes Druckgas zu, welches sich an der Speichermasse
e erwärmt und die Kammer II bei f hocherhitzt verläßt. Die in der Kammer I erwärmte
Speichermasse b wird mittels eines Schleusensystems in die Kammer 1I übergeführt.
Die hierin abgekühlte Speichermasse e wird dem Apparat wieder mit Hilfe eines Schleusensystems
entnommen und durch ein Becherwerk in die obere Wärmeaustauschkammer I zurückgefördert.In the upper heat exchange chamber I, which is under low pressure,
If the hot exhaust gas enters at a, its heat is transferred to the storage mass b and
leaves chamber I, strongly cooled, at c. The lower one, under a higher pressure
Standing chamber II flows in at d cold pressurized gas, which is located on the storage mass
e is heated and exits chamber II at high temperature at f. The one heated in Chamber I.
Storage mass b is transferred into chamber 1I by means of a lock system.
The storage mass e cooled here is returned to the apparatus with the aid of a lock system
removed and conveyed back into the upper heat exchange chamber I through a bucket elevator.
Das SdWeusens.ystem arbeitet folgen..dermaßen: In der Zeichnung ist
angenommen, daß zwischen den Wärmeaustauschkammern I und II d;ie beiden Schleusenkammern
g und h liegen. jede Schleusenkammer ist mit den Austauschkamm.ern I und II durch
Leitungen il und; i2 bzw. j1 und j. verbunden. Diese Leitungen sind durch Ventile
k1 und k2 bzw. 1i und 121 die durch Druckluft, Drucköl od. ä. betätigt werden können,
absperrbar. In der gezeichneten Stellung sind die Steuerventile k1 und, 1, geöffnet,
k2 und 1i geschlossen. Daher stellt sich in der Schleusenkammer g der Druck der
oberen Austauschkammer I und in der Schleusenkammer h der Druck der unteren Austauschkammer
1I ein. Dies hat zur Folge, daß sich die Klappen m1 und n2 öffnen können, während
die Klappen m2 und ui durch den in der unteren Wärmeaustauschkammer herrschenden
Druck fest geschlossen werden. Die der oberen Kammer I mixt Hilfe eines Drehtellers
o gleichmäßig entnommene, warme Speichermasse wird nun mit Hilfe des drehbaren Trichters
p in die Kammer g geleitet, die sich dadurch allmählich füllt. Ist Bliese voll,
so werden die Steuerventile k1, k2, 1i und 1" nach Beendigung -der Beschiokung der
Schleuse g durch Verdrehen des Fülltrichters umgeschaltet, so daß dadurch der Druck
in der Schleuse g auf den der unteren Austauschkammer II steigt. Als Folge davon
wird die Klappe m1 geschlossen. Die Klappe nag wird durch die darauf lastende Speichermasse
geöffnet, so daß diese in die untere Austauschkammer abgleitet. Gleichzeitig hat
sich die Klappe n2 geschlossen, weil der im Behälter h ursprünglich vorhandene Überdruck
nach dem Umschalten der Steuerventile 1, und 12 durch die Leitung j1 entweichen
kann. Während des Umschalteile wird ferner der Fülltrichter p so weit gedreht, daß
die Speichermasse nunmehr in die Schleusenkammer h gleiten kann, weil ja die Klappe
-iai inzwischen auch druck@entlast.°t ist. Nun wiederholen sich die Vorgänge in
gleicher Weise, wie sie vorher bei der rechten Eiammer abliefen.The SdWeusens.system works as follows: in the drawing is
assumed that between the heat exchange chambers I and II the two lock chambers
g and h lie. each lock chamber is through with the exchange chambers I and II
Lines il and; i2 or j1 and j. tied together. These lines are through valves
k1 and k2 or 1i and 121 which can be actuated by compressed air, pressurized oil or the like,
lockable. In the position shown, the control valves k1 and, 1, are open,
k2 and 1i closed. Therefore, the pressure in the lock chamber g arises
upper exchange chamber I and in the lock chamber h the pressure of the lower exchange chamber
1I a. This has the consequence that the flaps m1 and n2 can open during
the flaps m2 and ui by the one prevailing in the lower heat exchange chamber
Pressure to be closed tightly. The one of the upper chamber I mixes with the help of a turntable
o Evenly removed, warm storage mass is now with the help of the rotating funnel
p is fed into chamber g, which gradually fills up as a result. Is bleeding full,
so the control valves k1, k2, 1i and 1 "after completion of the Beschiokung
Lock g switched by turning the filling funnel, so that the pressure
in the lock g on which the lower exchange chamber II rises. As a consequence of this
the flap m1 is closed. The flap nag is due to the storage mass on it
opened so that it slides into the lower exchange chamber. Has at the same time
the flap n2 is closed because the overpressure originally present in the container h
after switching over the control valves 1, and 12 escape through the line j1
can. During the Umschalteile the hopper p is also rotated so far that
the storage mass can now slide into the lock chamber h because the flap
-iai is now also druck@entlast.°t. Now the processes are repeated in
in the same way as they ran before with the right Eiammer.
Aus der unteren Wärni-eaustauschkammer 1I wird die Speichermasse gleichfalls
über Schl.°usenkammern entnommen, die in der Zeichnung mit q und
r bezeiohnet sind. Der Zu- und Abfluß der Speichermasse wird dabei durch
die unmittelbar betätigten Absperrplatten s1, s2, t1 und t2 gesteuert. Die Betätigung
der Platten kann über druckluft- oder ölgesteuerte Kolben oder in sonst zweckmäßiger
Weise geschehen. In der gezeichneten Stellung sind die Absperrungen S1 und t2 geöffnet,
s2 und t1 geschlossen. Die Speichermasse, die der Austauschkammer II mit Hilfe des
Drehtellers u entnommen wird, gleitet daher über den drehbaren Führungstrichter
v in die Schleusenkammer q. Ist diese gefüllt, dann werden die Absperrungen s1,
s2, t1, t2 nach Beendigung der Beschickung der Schleuse q umgeschaltet, so daß die
Speichermarse aus der Schleuse q in die Sammelleitung x gleiten und
mittels des Becherwerkes y in die obere Wärineaustauschkammer I zurückgefördert
werden kann. Während des Schaltvorganges wird. der Führungstrichterv so weit ge.dre#ht,
daß die Speichermasse nun in die linke Schleuse r geleitet wird, bis auch diese
gefüllt ist und sich das Spiel nach Umsteuern der Ventile v und t wiederholt.The storage mass is also taken from the lower heat exchange chamber 1I via lock chambers, which are marked with q and r in the drawing. The inflow and outflow of the storage mass is controlled by the directly actuated shut-off plates s1, s2, t1 and t2. The actuation of the plates can take place via compressed air or oil-controlled pistons or in any other expedient manner. In the position shown, the barriers S1 and t2 are open, while s2 and t1 are closed. The storage mass, which is removed from the exchange chamber II with the aid of the turntable u, therefore slides over the rotatable guide funnel v into the lock chamber q. If this is filled, then the barriers s1, s2, t1, t2 are switched over after the loading of the lock q has ended, so that the storage jar slides out of the lock q into the collecting line x and can be conveyed back to the upper heat exchange chamber I by means of the bucket elevator y . During the switching process. The guide funnel v is turned so far that the storage mass is now led into the left lock r until this is also filled and the game repeats itself after reversing the valves v and t.
Grundsätzlich genügt für das Überschleusen der Speichermasse je eine
Schleusenkammer zwischen den Austauschkammern I und, II sowie am unteren Ende der
Austauschkammer II. Um einen möglichst kontinuierlichen Fluß der Speichermasse zu
gewährleisten, ist es indes zweckmäßig, mindestens zwei oder eine noch größere Zahl
von Aufnehmern anzuordnen.In principle, one is sufficient for the transfer of the storage mass
Lock chamber between the exchange chambers I and II and at the lower end of the
Exchange chamber II. In order to achieve as continuous a flow as possible of the storage mass
ensure, however, it is advisable to use at least two or an even larger number
to be arranged by transducers.
Weiterhin; ist es möglich:, auch zwischen den beiden Wärmeaustausehkammerndie
gleiche, plattengesteuerte Umschaltvorrichtung zu benutzen, wie am unteren Ende
der Austauschkammer II. Weiterhin kann r:s Vorteile bieten, die zusammengehörigen
Steuerzylinder einer Schleusenkam.mergruppe nicht gleichzeitig, sondern nacheinander
zu betätigen, und zwar derart, daß jeweils erst die Kammern vollständig abgesperrt
und erst dann nach der anderen Seite hin geöffnet werden. Dann wäre es auch möglich,
durch eine gesteuerte Druckausgleichlei,tung das Druckgas, welches in einer vom
Druck zu entlastenden Kammer enthalten ist, zunächst in eine auf Druck zu- bringende
Kammer überzuleiten und nur den Rest in die andere Wärmeaustauschkammer entweichen
zu lassen. Auf diese Weise werden die Verluste an Druckgas verin@indert, die mit
dem Umschalten verbunden sind.Farther; it is possible: also between the two heat exchange chambers
use the same plate-controlled switching device as at the lower end
the exchange chamber II. Furthermore, r: s can offer advantages that belong together
Control cylinders of a lock chamber group not at the same time, but one after the other
to operate, in such a way that only the chambers are completely shut off in each case
and only then can be opened to the other side. Then it would also be possible
through a controlled Druckausgleichlei, device the compressed gas, which in one of the
Pressure to be relieved chamber is contained, first in a to be brought to pressure
Pass over the chamber and only the rest of it can escape into the other heat exchange chamber
allow. In this way, the losses of compressed gas are verin @ indert that with
connected to switching.
Erwähnt sei schließlich noch, daß in der Verbindungsleitung x zwischen
Austauschkammer 1I und Baggerwerk eine Wäsche für die Speichermasse eingeschaltet
werden kann, sofern letztere durch die Gase verunreinigt werden sollte.Finally, it should be mentioned that in the connecting line x between
Exchange chamber 1I and dredging plant switched on a wash for the storage mass
if the latter should be contaminated by the gases.