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Wärmeaustauschvorrichtung mit antreibbarem, aus Rippenrohren bestehendem Läufer.
Wärmeaustauschvorrichtungen mit antreibbaren, aus Rippenrohren bestehenden Läufern stellen bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten wegen der auftretenden Fliehkraftwirkung grosse Anforderungen an die Festigkeit des Baustoffes, so dass das Traggestell für die Rippenrohre sehr kräftig ausgebildet werden muss. In den meisten Fällen sind daher mehrere Rohrstützwände notwendig, die ausreichend stark bemessen sein müssen, was in Gemeinschaft mit der dadurch bedingten Verstärkung der Welle eine Drosselung der Durchtrittsquerschnitte der Gaswege bedeutet, so dass sich aus der Berücksichtigung dieses Umstandes eine zusätzliche Vergrösserung der Abmessungen ergibt, die Gewicht und Baukosten ungünstig beeinflusst.
Da mit Rücksicht auf die Erzielung eines hohen Wirkungsgrades hohe Umdrehungsgeschwindigkeiten erwünscht sind, ergibt sich die Notwendigkeit, insbesondere die Anzahl und Abmessungen der Traggestelle möglichst zu vermindern. Dabei ist zu beachten, dass die Versteifung des Läufers durch in der Richtung des Durchmessers sich über mehrere Rohre erstreckende Rippen nicht ausreichend ist.
Auch die Verbindung der Rohre durch mit der Welle konzentrische, ringförmige, einzelne oder sämtliche Bündel vereinigende Rippen kommt wegen der Schwierigkeit des Einbaues und des bedeutenden Abfalles bei Herstellung der ringförmigen Rippen nicht in Betracht.
Die Erfindung besteht nun darin, dass jede Rippenplatte zwei benachbarte Rohrreihen verbindet, wobei die in der Längsrichtung der Rohe benachbarten Rippenplatten gegeneinander versetzt angeordnet sind, so dass sich die Rippenplatten übergreifen und dadurch eine kettenartige Verbindung ergeben, die sich zur Aufnahme der durch die Fliehkraftwirkung bedingten Beanspruchungen eignet. Infolge dieser Verbindung und des durchgehenden Zusammenhanges des Läufers ist es möglich, ganz leichte Tragarme zu verwenden. Diese können nachgiebig sein, so dass sie durch die Wärmedehnung der Rohre nicht schädlich beeinflusst werden. Da sie zwischen den Enden des Läufers angeordnet werden können, ist der auf sie wirkende Einfluss der Wärmedehnung der Rohre geringer als bei an den Läuferenden angeordneten Tragarmen.
Die Tragrippen bestehen aus schmalen Blechstreifen, bei deren Herstellung sich fast kein Abfall ergibt. Sie können gegeneinander in der Winkellage verstellt sein, so dass sie einen möglichst grossen Läuferquerschnitt frei lassen. Die Enden der Tragarme können verbreitert und als Rohrrippen ausgebildet sein. Schliesslich können die Rohrrippen Trapezform erhalten, wodurch bei ihrer Herstellung jeder Abfall vermieden wird.
Die Zeichnung veranschaulicht den Erfindungsgegenstand in einer beispielsweisen Ausführungsform. Fig. 1 ist ein lotrechter Querschnitt durch eine Wärmeaustauschvorrichtung nach der Linie A-B in Fig. 2, diese ein lotrechter Längsschnitt längs der Linie C-D in Fig. 1 und Fig. 3 ein in grösserem Massstab gehaltener Schnitt eines Stückes des Läufers längs des Bogenstückes E-F in Fig. 1.
Die Rippenplatten 1 des Läufers sind trapezförmig gestaltet und jede Rippenplatte vereinigt die Rohre von zwei benachbarten radialen Rohrreihen 2. Die nächste Plattenreihe ist, wie aus Fig. 1 gestrichelt ersichtlich ist, um die Breite einer halben Platte in der Umfangrichtung versetzt, so dass zwei benachbarte Plattenkränze eine kettenartige Verbindung ergeben. Das kettenartige Ineinandergreifen der Rippenplatten ist aus Fig. 3 ersichtlich. Die mit 1 bezeichneten Rippenplatten vereinigen die beiden mittleren Rohre 2, die übrigen verbinden ein mittleres Rohr 2 mit einem der seitlichen Rohre.
Das Traggestell besteht aus gegeneinander im Winkel verstellten Tragarmen 3,4, deren verbreiterte Enden sich bloss über einige in der Halbmesserrichtung verlaufende Rohrreihen erstrecken. Die Tragarme können auf die Länge der Welle 5 beliebig verteilt sein, wodurch eine günstige Baulänge erzielbar ist. Die
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Welle 5 ist in dem mit dem Gaseinlass 6 und dem Gasauslass 7 versehenen Gehäuse 8 gelagert und trägt eine zum Antrieb dienende Riemenscheibe 9. Die Zu-und Ableitung der die Rohre 2 durchströmenden Flüssigkeit erfolgt durch die Bohrungen 10, 11 der Welle.
Diese Wärmeaustauschvorrichtung ermöglicht die Ausnutzung grosser Gasgeschwindigkeiten, wodurch eine günstige Wärmeleitung erreicht, und mit kleinen Heizflächen das Auslangen gefunden wird. Der durch die hohe Gasgeschwindigkeit erzielbare Vorteil, der durch das rasche Durchschneiden des wärmeabgebenden Gasstromes durch die Heizflächen zustande kommt, besteht darin, dass eine Verlängerung des Gasweges eintritt und die kältere Grenzschicht durch Abschleudern der abgekühlten Gasteilchen wirkungsvoll zerstört wird.
Infolge der Nachgiebigkeit der zwischen der Mitte und den Enden des Läufers angeordneten dünnen Tragarme können sich die ungleich erwärmten Rohre unbehindert ausdehnen, so dass keine Spannungen auftreten und keine Gefahr besteht, dass die Rohre an den Verbindungsstellen undicht werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Wärmeaustauschvorrichtung mit antreibbarem, aus Rippenrohren bestehendem Läufer, bei dem die radialen Rohrreihen durch gemeinsame Rippenplatten verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rippenplatte zwei benachbarte radiale Rohrreihen (2) verbindet, wobei die in der Längsrichtung der Rohre benachbarten Rippenplatten gegeneinander versetzt angeordnet sind, so dass sich die Rippenplatten übergreifen und dadurch eine kettenartige Verbindung ergeben, die sich zur Aufnahme der durch die Fliehkraftwirkung bedingten Beanspruchungen eignet und die Verwendung ganz leichter Tragarme gestattet.