DE1133850B - Nachstellvorrichtung fuer die Sektorenplatten bei umlaufenden Regenerativ-Vorwaermern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Nachstellvorrichtung für die die toten Sektoren der Speichermasse abdeckenden beweglichen Sektorplatten bei umlaufenden Regenerativ-Vorwärmern. Solche Vorwärmer werden beispielsweise in Großfeuerungsanlagen zur Vorwärmung der Verbrennungsluft mittels der heißen Rauchgase benutzt. Hierbei spielen die Verwerfungen, die die Speichermasse unter dem Einfluß der Temperaturschwankungen erfährt, eine große Rolle. Werden die Sektorplatten, die den Rauchgaskanal vom Luftkanal trennen, bei kalter Speichermasse auf den geringstmöglichen Abstand eingestellt, um den Leckluftstrom gering zu halten, so stimmt diese Einstellung nach Erwärmung der Speichermasse nicht mehr, so daß eine Nachstellung erforderlich wird. Während diese Nachstellung früher durch geschultes Personal von Hand vorgenommen wurde, strebt man seit längerem an, die Sektorplatten durch die Speichermasse selbsttätig steuern zu lassen, so daß sie sich entsprechend der Verwerfung des Speicherkörpers schwenken und dadurch auf die jeweils richtige Spaltbreite nachstellen. So ist insbesondere eine Ausführungsform zu erwähnen, bei der die beweglichen Sektorplatten einzeln, also unabhängig voneinander, unter der Wirkung einer sie gegen den Rotor drükkenden Kraft stehen und sich auf diesem mittels Wälzkörpern unter rollender Reibung abstützen. Durch dieses unmittelbare Abstützen auf dem Rotor läßt sich der gewünschte Abstand zwangläufig gewährleisten. Voraussetzung ist selbstverständlich, daß die andrückende Kraft genügend groß ist, um ein ungewolltes Abheben der Sektorplatte von der Speichermasse mit Sicherheit auszuschließen. Diese nicht unerhebliche Kraft, die für das zuverlässige Abstützen einer Sektorplatte benötigt wird, bedeutet eine entsprechend starke ständige Belastung des Abstützorgans, beispielsweise also des auf dem Speichermassenflansch ruhenden Stützrades. Eine solche ständige starke mechanische Beanspruchung bedeutet aber einen entsprechenden Verschleiß und damit eine Verkürzung der Lebensdauer, zumal das abstützende Organ bei rauchgasbeheizten Luftvorwärmern unter hohen Temperaturen arbeitet und auch durch die im Rauchgas enthaltenen Verunreinigungen mechanischen und chemischen Angriffen unterworfen wird.

Bei umlaufenden Regenerativ-Vorwärmern kleinerer und mittlerer Abmessungen wirken diese Erscheinungen sich noch nicht in solchem Maße aus, daß dadurch die Brauchbarkeit des genannten Konstruktionsprinzips in Frage gestellt werden könnte. Bei sehr großen Vorwärmern jedoch nehmen die genann-Nachstellvorrichtung

für die Sektorenplatten bei umlaufenden

Regenerativ -Vorwärmern

Anmelder:

Kraftanlagen Aktiengesellschaft,
Heidelberg, Bismarckstr. 11

Dipl.-Ing. Georg Kalbfleisch,

Eppelheim bei Heidelberg,

ist als Erfinder genannt worden

ten Kräfte und dementsprechend die dadurch verursachten Abnutzungserscheinungen doch schon eine solche Größenordnung an, daß es geraten ist, hier Besserung zu schaffen.

Der umlaufende Regenerativ-Vorwärmer gemäß der Erfindung, der also in an sich bekannter Weise mit die toten Sektoren der Speichermasse abdeckenden beweglichen Sektorplatten ausgestattet ist, beseitigt die vorstehend erläuterten Nachteile der bekannten Vorwärmer dieser Art, und zwar ist er gekennzeichnet durch eine die jeweilige räumliche Lage der Speichermassenstirnfläche im toten Bereich abtastende Vorrichtung sowie einen durch diese gesteuerten, die dortige Sektorplatte durch Schwenken entsprechend der Verwerfung des Speicherkörpers auf die richtige Spaltbreite nachstellenden Servomotor. Es wird hierbei also die die Sektorplatte schwenkende Kraft nicht unmittelbar durch einen sich auf der Speichermasse abstützenden, dieser Speichermasse folgenden Taster erzeugt. Zur Erzeugung dieser Kraft, die bei großen Vorwärmern erhebliche Ausmaße annehmen kann, dient vielmehr ein Servomotor, so daß für das Abtasten eine sehr geringe Kraft genügt. Diese für die Abtastung benötigte Kraft muß nur eben so groß sein, daß sie den durch die Verwerfung verursachten Änderungen der räumlichen Lage der Speichermassenstirnflächen folgen kann und andererseits genügt, um den Servomotor zu steuern. Derart geringfügige abtastende Kräfte bedeuten aber einen entsprechend geringen Verschleiß.

Für die Abtastung der Speichermasse gibt es viele Möglichkeiten, beispielsweise die mechanische mittels

209 627/82

hältnis Preßluft der einen oder der anderen Seite des Kolbens 8 zuführt. Diese Steuervorrichtung 9 stellt also den Kraftverstärker dar. Der Kraftkolben 8 greift mittels seiner Kolbenstange 11 unmittelbar an die 5 Sektorplatte 3 an. Die Durchführung durch den auf den Mantel 30 des Vorwärmergehäuses aufgesetzten Deckel 12 kann leicht mittels einer nachgiebigen Manschette 13 völlig einwandfrei abgedichtet werden. Um eine genaue Einstellung vornehmen zu kön-

Feinregulierung der Kolbenstangenlänge gestattet. Ein entsprechendes Spannschloß 15 ist in der Kolbenstange 11 des Kraftkolbens 8 vorgesehen.

Es ist aus der Darstellung ersichtlich, daß bei dieser Anordnung eine Vergrößerung der Spaltbreite ein Abfallen des Drucks im Leitungsteil 4' und damit im Steuerzylinder 7 zur Folge hat, wodurch der preßluftbetätigte Kraftkolben 8 in solchem Sinne tätig

eines Fühlers, die pneumatische nach dem Prallplattenprinzip und die magnetische.

Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens
sind in der Zeichnung drei Ausfuhrungsbeispiele dargestellt, und zwar ist in allen drei Fällen ein Luftvorwärmer mit umlaufender Speichermasse zugrunde
gelegt, bei dem die Speichermasse durch die Drehachse getragen wird, so daß die Verwerfungen sich
am Umfang der Speichermasse besonders stark auswirken. Ferner ist bei diesen Ausführungsbeispielen io nen, ist die Kolbenstange 7" der Steuervorrichtung 7 ein am Speiehermassenumfang angebrachter Rand- mit einer Einstellvorrichtung 14 versehen, die eine flansch der allgemein üblichen Art vorgesehen, da
beim Vorhandensein eines solchen Randflansches
sich dieser besonders gut als steuerndes Organ verwenden läßt. Die an Hand dieser Ausführungsbei- 15
spiele erläuterten Arbeitsgrundsätze sind aber selbstverständlich keineswegs an die speziellen Konstruktionsmerkmale gebunden. Es können vielmehr die
erläuterten Abtastverfahren auch bei anderen Ausführungsformen in entsprechender Anpassung An- 20 wird, daß er die Spaltbreite verkleinert und dadurch Wendung rinden, insbesondere unter einfacher kine- den Steuerdruck wieder auf den Normalwert zurückmatiseher Umkehr auch bei solchen umlaufenden führt. Jede Abweichung des Steuerdrucks von seinem Vorwärmern, bei denen die Speichermasse ruht und Normalwert im Sinne einer Vergrößerung oder Verdementsprechend die Kanalanschlüsse umlaufen. kleinerung, wie sie sich durch eine Verwerfung des

Fig. 1 stellt einen Vorwärmer mit pneumatischer 25 Rotors, d. h. durch Änderung der Spaltbreite ergibt, Abtastung dar, bewirkt somit auf dem beschriebenen Wege eine un-

Fig. 2 einen solchen mit mechanischer und verzügliche Schwenkung der Sektorplatte und Wie-

Fig. 3 einen solchen mit magnetischer Abtastung. derherstellung der vorschriftsmäßigen Luftspaltbreite. Für die Veranschaulichung der Arbeitsweise des Entsprechend dem dargestellten Beispiel können

erfindungsgemäßen Vorwärmers genügt die Darstel- 30 Luftdüsen außer in die Sektorplatten 3 auch in die lung einer Randkante des Rotors nebst Endteil einer Umf angssegmente sowie in die Mantelabdichtung ein-Sektorplatte. So zeigt Fig. 1 den Mantel 1 des Rotors gebaut werden, wobei also ebenfalls der Rotor selbst nebst dem in bekannter Weise daran angebrachten als Prallplatte für den Luftstrom dient. Auf diese Randflansch 2. Vor der Stirnfläche des Rotors befindet Weise können alle diese Abdichtungen auf den günsich die Sektorplatte 3, die zur Vermeidung vor- 35 stigsten Wert eingestellt werden, und zwar beträgt zeitiger Abnutzung (übrigens auch zur Vermeidung dieser nach den bisherigen Erfahrungen etwa 3 mm. störender Arbeitsgeräusche) die Rotorstirnfläche nicht Es können hierbei für alle Abdichtorgane die gleichen berühren soll, also auf dieser nicht schleifen soll, Steuer- und Verstellelemente verwendet werden. Die während andererseits zwecks Geringhaltung der Leck- pneumatische Steuerung ist auch insofern durchaus Verluste der Abstand zwischen dieser Sektorplatte 3 40 zweckmäßig, als Druckluft in Kesselhäusern im all- und der Rotorstirnfläche doch möglichst klein sein gemeinen vorhanden ist. So kann Preßluft in der soll. Größenordnung von 4 bis 5 atü benutzt werden, wäh-

Diese Sektorplatte 3 ist an ihrem in der Zeichnung ^rend als mittlerer Steuerdruck hinter der Drossel 5 rechts liegenden, nicht dargestellten Ende mittels ^eine Größenordnung von etwa 1,5 atü in Betracht eines Gelenkes so gehaltert, daß sie auf und nieder 45 kommen kann, ohne daß durch diese Zahlenbeispiele geschwenkt werden kann und dadurch in der Lage eine Beschränkung auf die genannten Werte ausist, sich den Verwerfungen des die Speichermasse
enthaltenden Rotors anzupassen. Diese Anpassung
wird mit Hilfe der vereinfacht dargestellten pneumatischen Servomotorssteuerung bewirkt.

Das steuernde Medium, beispielsweise Preßluft,
wird durch eine Leitung 4 herangeführt, und zwar
über eine Drossel 5 und eine weiterführende Leitung 4' zu einer am Ende der Sektorplatte angeordneten Düse 6, die gegen den Rotorflansch 2 gerichtet 55 empfehlen, dem Kraftverstärker einen kleinen Elekist, so daß letzterer als Prallplatte dient. In bekannter trostellmotor zuzuordnen, der wahlweise von der Weise hängt hierbei der Druck im Leitungsabschnitt 4' Warte aus betätigt werden kann. Eine solche Betätivom Abstand ab, den die Prallplatte 2 jeweils von gung kann beispielsweise dann in Betracht kommen, der Mündung der Düse 6 einnimmt. Daher ist es wenn an dem Manometer des meist benutzten Ölmöglich, in Abhängigkeit von der jeweiligen Spalt- 60 antriebs festgestellt wird, daß der Öldruck unzulässig breite einen Steuerzylinder 7 wirksam zu machen, der hoch angestiegen ist, woraus man auf starke Reibung

oder gar Verklemmung der Sektorplatten schließen muß. In entsprechender Weise kann man den Öldruck auch unmittelbar derart auf den Kraftkolben

entnommen, und zwar erfolgt die Steuerung des 65 wirken lassen, daß bei Überschreiten eines bestimm-Kraftkolbens 8 mittels einer Steuervorrichtung 9, die ten Grenzdrucks die Sektorplatten selbsttätig auseinandergefahren werden. Außerdem besteht auch die Möglichkeit, den Kraftkolben statt mit Luft mit Öl

gesprochen werden soll.

Die dargestellte Servomotorsteuerung soll auch nur als Beispiel eine von vielen Möglichkeiten veran-50 schaulichen. In gleicher Weise sind auch hydraulisch oder elektrisch betätigte und andere Servomotoren möglich. Es sei auch erwähnt, daß aus Sicherheitsgründen zusätzlich eine unmittelbare Betätigung des Servomotors vorgesehen werden kann. So ist es zu

seinerseits die weiteren Vorgänge steuert. Die Energie für die Betätigung des Kraftkolbens 8 wird beim dargestellten Beispiel aus der gleichen Preßluftleitung 4

je nach Stellung des Steuerkolbens T tätig wird und über ein Leitungspaar 10 in dem erforderlichen Ver-

zu betreiben, wodurch erheblich größere Kräfte ausgeübt werden können, so daß man mit kleineren Kolben auskommt.

Fig 2 zeigt eine mechanische Abtastvorrichtung. Diejenigen Elemente, die hier in gleicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel vorhanden sind, sind in der Darstellung mit den gleichen Kennziffern bezeichnet.

Bei dieser mechanischen Abtastvorrichtung ist auf der Sektorplatte 3 ein Taster, und zwar in Form eines schwenkbaren Tasthebels (20), befestigt, der auf dem Randflansch 2 des Rotors schleift. Dieser Taster tritt also an die Stelle des bei dem ersten Ausführungsbeispiel benutzten Steuerzylinders 7 nebst Tastdüse 6 usw. An der Sektorplatte 3 ist mittels einer starren Stütze 21 weiterhin der Kraftverstärker 9 befestigt. Eine Änderung der Spaltbreite zwischen Randflansch 2 und Sektorplatte 3 erzeugt somit eine Schwenkung des gegen den Randflansch 2 gleitend angedrückten Tasthebels 20 und damit eine Relativverschiebung der Steuerstange 1" gegenüber dem Kraftverstärker 9, der in der bereits geschilderten Weise den Servomotor 8 betätigt. Auch hier können die Durchführungen durch den Deckel 12 des Vorwärmergehäuses leicht mit Hilfe von Faltenbälgen 13, 13' und 13" abgedichtet werden.

Eine solche Vorrichtung mit schleifendem Taster hat zwar den Nachteil, daß ein Verschleiß eintritt, jedoch bleibt dieser wegen der geringen Kräfte in hinzunehmenden Grenzen. Da es sich bei diesem dem Verschleiß unterworfenen Element nur um einen kleinen Hebel handelt, kann man zu seiner Herstellung ein hochwertiges Sondermaterial verwenden, so daß dadurch der Verschleiß stark herabgesetzt werden kann und eine zufriedenstellende Lebensdauer erreichbar ist. Erwähnt sei ferner die Möglichkeit, daß der Taster in an sich bekannter Weise auch als Rolle ausgebildet werden kann.

Als drittes Beispiel ist in Fig. 3 eine magnetische Abtastung dargestellt, unter Fortlassung der Einzelheiten der Steuervorrichtung, die hier genauso ausgebildet sein kann wie bei den beiden ersten Beispielen.

Es ist hier als Taster ein Magnetsystem 34 vorgesehen, und zwar ist dieses an der Sektorplatte 3 im Bereich des Randflansches 2 befestigt. Vor seinen Polen ist eine ausreichend groß bemessene Öffnung aus der Sektorplatte herausgeschnitten, und es ist in diese Öffnung eine Scheibe 31 aus magnetisch unwirksamem, gut wärmeisolierendem Material eingesetzt. In Betracht kommen beispielsweise Keramik, Asbest sowie zahlreiche andere Werkstoffe, Der magnetische Widerstand des durch das System 34 und den Flansch 2 gebildeten Kreises wird bei dieser Anordnung ausschließlich durch den Abstand zwischen der Sektorplatte 3 und dem genannten Flansch 2 des Rotors bestimmt. Bei Anlegung einer konstanten Wechselspannung eines Wechselstromerzeugers 32 ändert sich daher die Stromstärke, und diese Änderungen der Stromstärke werden mittels eines Transformators 33 für die weitere Steuerung nutzbar gemacht. In gleicher Weise kann aber auch zusätzlich zu einem solchen Stromkreis ein Sekundärkreis mit auf dem Magnetsystem 34 angebrachten Sekundärspulen vorgesehen werden.

In Zusammenhang hiermit sei erwähnt, daß die auf diese Weise gewonnenen elektrischen Steuerenergien zur Steuerung eines elektrischen Servomotors benutzt werden können, der die Sektorplatte 3 entsprechend nachregelt, wie übrigens auch bei den beiden erstgenannten Beispielen die Verwendung eines Elektro-Servomotors in Betracht kommen kann. Die vorstehend behandelten Ausführungsbeispiele zeigen also, daß es möglich ist, den Grundgedanken der Erfindung auf verschiedenen Wegen zu verwirklichen. Dieser Grundgedanke besteht also darin, die Speichermasse abzutasten, was unter Aufwendung

ίο sehr geringer Kräfte erfolgen kann, und die Abtastwerte zur Erzeugung der wesentlich größeren Kräfte zu benutzen, die für die anpassende Verstellung der Sektorplatten benötigt werden. Aus diesem Grundgedanken ergibt es sich als zweckmäßig, die abtastenden Organe möglichst dort anzubringen, wo die Beträge der Verformung am größten sind. Handelt es sich um einen Luftvorwärmer mit umlaufender Speichermasse, bei dem diese Speichermasse durch eine Achse getragen wird, so erfolgt die Abtastung am Umfang, beispielsweise auf dem Randflansch. Weil diese Konstruktion die gebräuchlichste ist, wurde sie allen drei Ausführungsbeispielen zugrunde gelegt. Bei solchen Luftvorwärmern jedoch, bei denen die umlaufende Speichermasse am Umfang gelagert ist, bei denen also die Verformungen sich dementsprechend im zentralen Teil auswirken, erfolgt die Abtastung am inneren Begrenzungsmantel der Speichermasse. Die im Bereich der Sektorplatten angeordneten Abtastorgane bestreichen somit auf der Speichermasse Kreisbahnen größter räumlicher Verschiebung. In kinematischer Umkehr ergeben sich genau die gleichen Verhältnisse bei Luftvorwärmern mit ruhender Speichermasse und umlaufenden Anschlußkanälen.

In allen diesen Fällen bringt die Zwischenschaltung eines Servomotors den Vorteil mit sich, daß sehr große Verstellkräfte erzeugt werden können, daß also auch bei größten Luftvorwärmern eine Nachregelung ohne Schwierigkeiten durchführbar ist, während andererseits die geringfügigen Kräfte der abtastenden Organe einen geringen Verschleiß und daher eine große Lebensdauer ergeben. Da bei sehr großen Luftvorwärmern infolge der kalottenförmigen Krümmung der Stirnflächen ein befriedigend enger Luftspalt mittels ebenflächiger Sektorplatten nicht erzielt werden kann, werden letztere unterteilt, so daß die in radialer Richtung gelenkig aneinandergefügten einzelnen ebenflächigen Teilstücke sich der gekrümmten Stirnfläche besser anpassen können. In diesem Falle ist die erfindungsgemäße Abstandsregelung je auf diese einzelnen Abschnitte anzuwenden.

In allen Fällen werden die genauesten Ergebnisse erzielt, wenn zu jedem anzupassenden Element eine besondere Abtastvorrichtung vorgesehen wird, mit deren Hilfe dieses eine Element — unabhängig von allen übrigen — gesteuert wird. In vielen Fällen ist eine derart weitgehende Genauigkeit allerdings nicht erforderlich. So ist es seit langem bekannt, zwei einander gegenüberliegende, also zum gleichen toten Sektor gehörende Sektorplatten miteinander zu kuppeln und unter paralleler Schwenkung den Verformungen der Speichermasse folgen zu lassen. Wenn hiervon Gebrauch gemacht wird, so genügt dementsprechend für ein solches Sektorplattenpaar eine einzige Abtastvorrichtung nebst einem einzigen Servomotor. Werden hingegen die beiden Platten eines solchen Paares unabhängig voneinander an die jeweilige Lage der Speichermassenstirnfläche angepaßt,

wie es an sich ebenfalls bekannt ist, dann ist für jede Platte auch ein eigenes Steuersystem erforderlich.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE;

1. Nachtsellvorrichtung für die die toten Sektoren der Speichermasse abdeckenden beweglichen Sektorplatten bei umlaufenden Regenerativ-Vorwärmern, gekennzeichnet durch eine die jeweilige räumliche Lage der Speichermassenstirnfläche im toten Bereich abtastende Vorrichtung sowie einen durch diese gesteuerten, die dortige Sektorplatte (3) durch Schwenken entsprechend der Verwerfung des Speicherkörpers auf die richtige Spaltbreite nachstellenden Servomotor.

2. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung nach dem Prinzip der Druckluftsteuerung mittels Prallplatte arbeitet (Fig. 1).

3. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 2 mit im Bereich der Achse getragener Speichermasse und am Speichermassenumfang angebrachten Randflanschen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Randflansche (2) als Prallplatten dienen, während die Düsen (6) an den Sektorplatten (3) angebracht sind.

4. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung einen als gleitenden Fühlhebel (20) ausgebildeten mechanischen Taster besitzt (Fig. 2).

5. Nachstellvorrichtung nach Anspruch 1 mit im Bereich der Achse getragener Speichermasse und am Speichermassenumfang angebrachten Randflanschen, dadurch gekennzeichnet, daß als Taster ein Magnetsystem (34) dient, das an der Sektorplatte (3) im Bereich des Randflansches (2) befestigt ist und das die bei Abstandsänderungen eintretende Änderung des magnetischen Widerstandes für die Steuerung des Servomotors wirksam macht.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 035 843;

deutsche Patentschriften Nr. 925 853, 737 908,
006, 861157, 614566;

französische Patentschrift Nr. 726 438;

Dr.-Ing. Fritz Kretzschmer: Pneumatische Regler, 1958, S. 4 bis 6.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 209 627/82 7.62