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Vorrichtung zur Erhitzung der Prozeßluft
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für einen Trockner Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhitzung
der Prozeßluft fUr einen Trockner, insbesondere einen Getreidetrockner, mit mindestens
einem Brenner, dessen Verbrennungsgase mit der Prozeßluft vermischt werden.
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Die direkte Behizung der Prozeßluft durch. Vermischung mit den Verbrennungsgasen
ergibt eine gute Ausnutzung des Verbrennungswerts des Brennstoffs. Bei den bekannten
Anordnungen eingangs erwähnter Art verläuft die Strömung der mit den Verbrennungsgasen
zu vermischenden Prozeßluft achsparallel zur Strömung der Verbrennungsgase.
Das
Flammrohr des Brenners ist hierzu von einem in axialer Richtung beaufschlagten Luftkanal
umfaßt. Hierbei besteht die Gefahr, daß die am Flammrohr vorbeiströmende kalte Prozeßluft
sich teilweise mit der verbrennungsluft vermischt, was sich negativ auf die Verbrennung
auswirkt, da hierbei nicht nur die Verbrennungsluft abgekühlt wird, sondern infolge
eines Luftüberschusses auch eine stöchiometrische Verbrennung verhindert und ein
Abreißen der Flamme begdnstigt wird. Die bekannten Anordnungen neigen daher in nachteiliger
Weise zu einer unvollständigen Verbrennung des 3rennstoffs in der Brennzone, was
nicht nur eine schlechte Brennstoffausnutzung zur Folge haben, sondern auch zu Rußbildung
führen kann.
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Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
eine Vorrichtung eingangs erwähntor Art mit einfachen und konstengünstigen Mitteln
so zu verbessern, daß eine saubere, vollständige Verbrennun des Brennstoffs und
damit eine hohe 3rennstoffausnutzung gewährleistet ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich erfindungsgemäß durch
einen mit seinem kleineren Querschnitt an eine Windrohrleitung angeschlossenen Zyklon,
der im Bereich des äußeren Rands seines größeren Querschnitts mit aus einem koaxial
zur Zyklonache angeordneten, mit einem in Umfangsrichtung verlaufenden Einlaßkanal
versehenen Ringraum austretender Druckluft und radial innerhalb hiervon mit mittels
mindestens eines mit seinem Flammkopf im Bereich der Zyklonachse angeordneten Brenners
erzeugbaren Verbrennungsgasen beaufschlagbar ist.
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Im Einlaßkanal und im Ringraum wird die Luft beschleunigt und in eine
Rotationsbewegung versetzt, die sich in den Zyklon hinein fortsetzt. Hierdurch wird
im Zyklon eine wandnahe, spiralförmige Luftströmung erzeugt, die in vorteilhafter
Weise die radial innerhalb hiervon in den Zyklon eintretende Flamme nicht stören
kann und die gleichzeitig die Zyklonzandung hühlt. Hierdurch ist eine saubere, allein
durch die Brennereinstellung kontrollierbare Verbrennung gewährleistet. Gleichzeitig
ist hierdurch sichergestellt, daß der Zyklon in dem dem Mündungsquerschnitt des
Ringraums benachbarten Bereich keine Isolierung benötigt, so daß diese auf die Windrohrleitung
und der dieser benachbarten Zyklonbereich beschränkt werden kann. Die Rotation der
dem Zyklon zugeführten Druckluft und die hierdurch im querschnittsengen Austrittsbereich
des Zyklons erzeugten Wirbel bewirkten in vorteilhafter Weise außerdem eine homogene
Vermischung der Druckluft mit den Verbrennungegasen, was eine gleichmäßige Lufterwärmung
sicherstellt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist in der hierbei
gewährleisteten, beziiglich des Brenners druckseitigen Luftzufuhr zu sehen. Hierdurch
ist sichergestellt, daß bereits mit Hilfe eines kleinen Gebläses ein hoher Luftdurchsatz
erreichbar ist und eine VorwäM1n der Luft entfallen kann. Die mit der Erfindung
erzielbaren Vorteile sind demnach insbesondere in einer ausgezeichneten Wirtschaftlichkeit
zu sehen.
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Zur noch weiteren Steigerung der erzielbaren Verbrennungsgüte kann
in Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen dem Brenner ein in ein den T?ingraum
aufnehmendes Zylindergehäuse eingesetzter, koaxial zur Zyklonachse angeordneter
Trichter zugeordnet sein, der sich zum Mündungsquerschnitt des Ringraums hin erweitert
und
im Bereich seines kleineren Querschnitts den Flammkopf bzw. die Flammköpfe des brenners
bzw.
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der Brenner umfaßt. Der hier vorgesehene Trichter bewirkt eine saubere
Führung und Abschirmung der Flamme gegenüber der Prozeßluft. Gleichzeitig knnn der
Trichter, der sich nach kurzer Betriebszeit erwärmt, eine Aufheizung der Misch-
und Brennzone bewirken bzw. eine Wärmeabstrahlung verhindern, was sich positiv auf
die Erzielung einer vollständigen, sauberen Verbrennung auswirkt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der übergeordneten Maßnahmen
kann im Zyklon eine mit radialem Abstand vom Zyklonmantel und mit axialem Abstand
vom Anschlußquerschnitt an die Windrohrleitung an geordnete Flammenprallplatte vorgesehen
sein. Hierdurch wird verhindert, daß die Flamme etwa bei auf Vollast eingestelltem
Brenner in die Widrohrleitung durchschlagen kann. Außerdem werden hierdurch die
Verbrennungsgase nach radial außen gedrängt, was die Wirbelbildung und Vermischung
mit der Prozeß-luft positiv beeinflußt.
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Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, daß der dem
Ringraum zugeordnete Einlaßkanal mittels einer Druckausgleichsleitung mit der Luftansaugöffung
des Brenners bzw. der Brenner verbunden ist. Hierdurch wird sichergstellt, daß trotz
druckseitiger Luftzufuhr der Brenner nicht gegen den Druck der dem Zyklon zugeführten
Luft arbeiten muß und daher gebläseseitig vergleichsweise laicht dimensioniert werden
kann.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen
der übergeordneten Maßnahmen ergeben aich aus den restlichen Unteransprüchen.
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen: Figur 1 einen schematischen Längsschnitt
durch einen erfindungsgemäßen Lufterhitzer, Figur 2 eine Draufsicht auf die Anordnung
nach Figur 1 und Figur 3 eine Ansicht der Anordnung nach Figur 1 von der brennerseitigen
Stirnseite ber.
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Der den Zeichnungen zugrunde liegende Lufterhitzer besteht aus einem
Gehäuse, das eines konischen, einen Zyklon 1 bildenden Abschnitt und einen zylinderförmigen,
ein Zylindergehäuse 2 bildenden Abschnitt aufweist. Der Zyklon 1 ist mit seinem
größere Querschnitt an das bezüglich der Zyklonachse koaxial hierzu angeordnete
Zylindergehäuse 2 angeflanscht, dessen Außendurchmesser dem größten Außendurchmesser
des Zyklons in etwa entspricht. Der Mantel Bes Zylindergehäuses 2 ist doppelwandig
ausgebildet. Hiedurch wird ein Ringraum 3 begrenzt. Der Ringraum 3 endet im Bereich
der Flanschverbindung 4 zwischen Zyklon 1 und Zylindergehäuse 2 und mündet somit
im Bereich der äußeren Rands des grüßeren Querschnitts des Zyklons 1 in desen ein.
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Der Ringraum 3 wird mit Druckluft beaufschlagt. Hierzu ist der Ringraum
3 mittels eines im Bereich des Umfangs des Zylindergehäuses 2 angeordneten Einlaß-
kanals
5 mit einem nicht näher dargestellten Geblase verbunden. Der den Ringraum 3 in Umfangsrichtung
zumindest teilweise umfassende Einlaßkanal 5 ist, wie am besten aus Figur 3 erkennbar
ist, in Umfangsrichtung verjüngt und mündet in etwa tangentialer Richtung in der
Ringraum 3 ein. Hierdurch wird die dem Ringraum 3 zugeführte Druckluft beschleunigt
und in eine Rotationsbewegung versetzt, die im Ringraum 3 stabilisert wird. Die
Länge des Zälindergehäuses 2 in axialer Richtung entspricht etwa der 2, 5fachen
Breite des Einlaßkanals 5, wodurch der Ringraum 3 eine große Führungslänge erhält.
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Die dem Zyklon 1 demnach in Form einer wandnahen, spiralförmigen Strömung
zugeführte Druckluft wird durch die mittels eines Brenners 6, der als Öl-und/oder
Gasbrenner ausgebildet sein kann, erzeugten Verbrennungsgase direkt beheizt, d,
h. die Verbrennungsgase werden im Zyklon 1 mit der aus dem Ringraum 3 austretenden
Luft vermischt. Die so erehitute Luft wird durch eine an den kleineren Querschnitt
des Zyklons 1 sich anschließende Windrohrleitung 7 einem hier nicht näher dargestellten
Trockner, beispielsweise einem Trockner für Getreide, Sämereien oder dergleichen,
zugeführt. Die Windrohrleitung 7 und der hieran sich anschließende Bereich des Zyklons
1 sind mit einer Isolation 8 versehen, um Wärmeverluste zu vermeiden. Der zylindergehäuseseitige
Bereich des Zyklons 1 kann isolationsfrei bleiben, da die wandnahe Luftströmung
in diesem Bereich eine Kühlung ergibt.
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Der 3renner 6 ist an eine dem Zyklon 1 gegenüberliegende Stirnwand
9 des Zylindergehäuses 2 so ange-
flanscht, daX sein Flammkopf
18 etwa koa:ial zur Zyklonachse angeordnet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
findet lodiglich ein Brenner Verwendung. Es wäre aber auch denkbar, mehrere Brenner
zur Anwendung zu bringen. In diesem Falle ergibt sich eine zur Zyklonachse symmetrische
Anordnung der Flammköpfe. Zur Bewerkstelligung eines Druckausgleichs zwischen der
Druckseite und der Saugseite des Brenners ist der dem Ringraum 3 zugeordnete Einlaßkanal
5 mittels einer Druckausgleichsleitung T1 mit der Luftansaugöffnung 12 des Brenners
6 verbunden. Hierdurch ist sichergestellt, daß der Brenner nicht gegen den Druck
im Zyklon 1 arbeiten muß. Im Bereich des Zyklons 1 ist ein gewisser Druck erforderlich,
um den Druckabfall im Bereich des nachgeschalteten Irockners zu überwinden. Im Bereich
der Druckausgleichsleitung 11 ist eine Steuerklappe 13 angeordnet, mittels der die
gewünschte Druckdifferenz zwischen Saug- und Druckseite des Brenners einstellbar
ist. Die Steuerklappe 13 ist, wie am besten aus Figur 2 erkennbar ist, mit tels
eines Schwenkhebels 14 betätigbar, der hier einfach manuell bedient wird. Es wäre
aber auch denkbar, die Steuerklappe 13 mittels eines Stellmotors zu verstellen.
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In das den radial äußeren Ringraum 5 aufweisende Zylindergehäuse 2
ist ein bezüglich der Zyklonachse koaxial angeordneter Trichter 15 eingesetzt, der
sich zum Zyklon 1 129n erweitert. Der Trichter 15 liegt mit seinem größeren Durchmesser
an der zyklonzeitigen Randkante der radial inneren Wandung 16 des Ringraums 3 an
umd umfaßt mit seinem gegenüber-
liegenden engeren Bereich bzw.
mit einem hieran angesetzten Stutzen 17 den in das Zylindergehäuse 2 hineinragenden
Flammkopf 10 des Brenners 6. Der Trichter 15 hat die Aufgabe, die mittels des Flammkopfes
10 erzeugte Flamme zu führen und zu stabilisieren und ein Herausreißen von unverbrannten
Ölpartikeln aus dem flammkopfseitigen kalten Bereich der Flamme und damit eine Rußbildung
zu verhindern.
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Um zu verhindern, daß die mittels des Flammkopfes 10 erzeugte Flamme
etwa bei Vollasteinstellung des Brenners in die Windrohrleitung 7 durchschlägt,
ist im Bereich des Zyklons 1 eine mit axialem Abstand vom Zyklonaustrittsquerschnitt
18 angeordnete, hierzu parallele Prallplatte 19 vorgesehen, die gegenüber dem Innenumfang
des Zyklons 1 zur Bewerdstelligung eines ausreichenden Luftdurchlasses radialen
Abstand aufweist. Der Durchmesser der Prallplatte 19 entspricht in etwa dem Durchmesser
des Auslaßquerschnitts 18 des Zyklons. Die bezüglich der Zyklonachse koaxial angeordnete
Prallplatte 19 wird durch radial verlaufende, am Zyklon 1 befestigte Streben 20
gehalten, wie insbesondere aus Figur 3 erkennbar ist. An der Prallplatte 19 werden
die Verbrennungsgase nach radial außen gedrängt, wodurch eine Wirbelbildung und
gute Vermischung mit der spiralförmigen Luftströmung bewerkstelligt wird. Zur Beobachtung
der flamme ist der Zyklon 1, wie am besten aus Figur erkennbar ist, im Bereich vor
der Prallplatte 19 mit einer Dichtplatte bzw. einem Dichtfenster etc. versehen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Sichtfenster 21 vorgesehen, das durch
eine aus feuerfestem Glas bestehende Scheibe gebildet wird, die inein em zyklonseitig
vorgesehenen Fensterrrahmen 22 aufgenommen ist.
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- L e e r s e i t e -