DE10130946A1

DE10130946A1 - Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl thermischer Speichermassen eines regenerativen Wärmetauschers sowie Speicherkörper eines regenerativen Wärmetauschers

Info

Publication number: DE10130946A1
Application number: DE2001130946
Authority: DE
Inventors: Kurt M Fierle; Reinhart Kirchmayr; Hermann Mueller-Odenwald
Original assignee: Alstom Schweiz AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2003-01-16

Abstract

Eine Aufnahmeeinrichtung (42) dient zur Aufnahme einer Mehrzahl thermischer Speichermassen (52) eines regenerativen Wärmetauschers. Sie umfasst mindestens ein in Einbaulage radial inneres Stirnelement (44) und mindestens ein in Einbaulage radial äußeres Stirnelement (46). Ferner ist mindestens ein Verbindungselement (48) vorhanden, welches sich zwischen dem inneren und dem äußeren Stirnelement (44, 46) in Einbaulage insgesamt in radialer Richtung erstreckt. Um die Abdichtung zwischen unterschiedlichen Gasbereichen des Wärmetauschers zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die Aufnahmeeinrichtung (42) mindestens eine Zwischenwand (50) aufweist, welche sich von einem Stirnelement (44) zum anderen Stirnelement (46) in Einbaulage insgesamt radial erstreckt und von den seitlichen Rändern der Aufnahmeeinrichtung (42) beabstandet ist.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl thermischer Speichermassen eines regenerativen Wärmetauschers, mit mindestens einem in Einbaulage radial inneren Stirnelement, mit mindestens einem in Einbaulage radial äußeren Stirnelement, und mit mindestens einem sich zwischen dem inneren und dem äußeren Stirnelement in Einbaulage insgesamt in radialer Richtung erstreckenden und mit diesen verbundenen Verbindungselement.
Eine derartige Aufnahmeeinrichtung ist vom Markt her bekannt. Sie wird in umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschern vom Typ "Ljungström" eingesetzt. Bei einem solchen Wärmetauscher nach dem Rotorprinzip dreht sich der insgesamt die Form einer Zylinderscheibe aufweisende Speicherkörper um eine Achse. In dem Speicherkörper sind thermische Speichermassen gehalten, die bei einer Drehung des Speicherkörpers zunächst von einem heißen Fluid durchströmt und hierdurch aufgeheizt werden. Im Verlauf der weiteren Drehung des Speicherkörpers werden sie von einem kalten Fluid durchströmt und geben die gespeicherte Wärme an dieses ab.
Bei den thermischen Speichermassen kann es sich z. B. um profilierte Bleche handeln. Diese sind in Form von Paketen in speziellen Aufnahmeeinrichtungen zusammengefasst, die wiederum in ein Traggerüst des Speicherkörpers eingesetzt werden können. Diese Aufnahmeeinrichtungen werden auch "Heizblechbehälter" genannt. Ein Beispiel für einen solchen bekannten Heizblechbehälter ist in Fig. 1 dargestellt.
Bei dem bekannten Heizblechbehälter, der in Fig. 1 insgesamt das Bezugszeichen 1 trägt, ist ein in Einbaulage radial inneres Stirnelement 2 und ein in Einbaulage radial äußeres Stirnelement 3 vorgesehen. Beide Stirnelemente 2 und 3 sind als durchgehende Metallplatten ausgebildet. Zwischen den Stirnelementen 2 und 3 sind vertikale Heizbleche 4 dicht gepackt. Vom oberen Rand des radial inneren Stirnelements 2erstrecken sich insgesamt drei Verbindungselemente 5 bis zum radial äußeren Stirnelement 3 (die Anzahl der Verbindungselemente hängt von der Behältergröße ab). Identische Verbindungselemente 5 erstrecken sich auch vom unteren Rand des radial inneren Stirnelements 2 zum unteren Rand des radial äußeren Stirnelements 3.
Ein grundsätzliches Problem bei umlaufenden Regenerativ- Wärmetauschern besteht darin, dass zwischen den ruhenden und den bewegten Teilen des Wärmetauschers Leckagen auftreten. Derartige Leckagen, welche vom Fluid höheren Drucks zum Fluid niedrigen Drucks hin auftreten, verschlechtern den thermischen Wirkungsgrad, führen zu einer Vermischung der wärmetauschenden Medien, erhöhen den Energieverbrauch und begrenzen beim Einsatz an Kesselanlagen als Luft- oder Gasvorwärmer ggf. sogar die Kessellast.
Um die Leckagen zu vermindern, wird bei dem bekannten Regenerativ-Wärmetauscher ein insgesamt die Form einer Zylinderscheibe aufweisender Speicherkörper durch sich radial erstreckende Zwischenwände in Sektoren unterteilt. Ferner sind zwischen den Bereichen mit unterschiedlichen Fluidströmen Deckplatten vorgesehen, die möglichst dicht oberhalb und unterhalb des Speicherkörpers angeordnet sind und sich in radialer Richtung erstrecken. Diese Deckplatten werden auch "Radialabdichtplatten" genannt.
Die Deckplatten sind dabei so bemessen, dass sie mindestens einen Sektor des Speicherkörpers abdecken und so die unmittelbare Strömung zwischen den unterschiedlichen Fluidseiten verhindern. Bekannt ist dabei auch, den Abstand der Deckplatten zum Speicherkörper durch entsprechende Einrichtungen zu verstellen und an die jeweilige Form des Speicherkörpers anzupassen, um unter allen Betriebszuständen und den damit einhergehenden unterschiedlichen Wärmeverformungen sicherzustellen, dass der Spalt zwischen der Deckplatte und dem Speicherkörper minimal ist. Die Verstellung der Deckplatten kann dabei manuell, elektromechanisch, automatisch und/oder sensorgesteuert erfolgen.
Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Abdichtung besteht darin, die Anzahl der sich radial erstreckenden Zwischenwände zu erhöhen, so dass immer möglichst viele derartige Zwischenwände sich unterhalb einer Deckplatte befinden. Hierdurch wird eine Art Labyrinthdichtung geschaffen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass der Fertigungsaufwand für den Speicherkörper erheblich erhöht wird. Ferner werden hierdurch zwangsläufig die Sektoren kleiner, so dass eine größere Anzahl kleinerer Heizblechpakete erforderlich ist. All dies führt letztlich zu einer Erhöhung der Herstellkosten.
In die gleiche Richtung zielt jene Maßnahme, bei der die Erstreckung der Deckplatten in Umfangsrichtung vergrößert wird. Dies hat aber den Nachteil, dass ein relativ großer Anteil der im Speicherkörper untergebrachten Speichermassen von den Deckplatten abgedeckt und somit zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht vom Fluid umströmt wird. Bei bestehenden Wärmetauschern führt dies zu einer Verringerung des Wirkungsgrads bzw. zu einer Erhöhung des Druckverlustes. Beide Maßnahmen haben ferner den Nachteil, dass diese bei bestehenden, älteren Anlagen umfangreiche und zeitaufwendige Umbau- und Anpassungsmaßnahmen erforderlich machen. Dies führt zu einem nicht tolerierbar langen Stillstand der mit dem Wärmetauscher verbundenen Anlage. Auch kann sich der Speicherkörper bei nachträglichen Schweißarbeiten verziehen.
In der DE 865 625 wird zur Verringerung der Leckage vorgeschlagen, die Heizbleche genau oder annähernd radial im Speicherkörper anzuordnen. Dies ist jedoch mit Schwierigkeiten verbunden, da bspw. aus geometrischen Gründen die Heizbleche nicht radial mit definiertem Packungsdruck in den Heizblechbehälter gepackt werden können.
Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Aufnahmeeinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass bei ihrem Einsatz der Wirkungsgrad eines regenerativen Wärmetauschers verbessert werden kann, ohne dass aufwendige Umbaumaßnahmen erforderlich sind.
Diese Aufgabe wird bei einer Aufnahmeeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Aufnahmeeinrichtung mindestens eine Zwischenwand aufweist, welche sich von einem Stirnelement zum anderen Stirnelement in Einbaulage insgesamt radial erstreckt und von den seitlichen Rändern der Aufnahmeeinrichtung beabstandet ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Aufnahmeeinrichtung liegt darin, dass mit ihr die Anzahl der sich radial erstreckenden Trennwände des Speicherkörpers erhöht werden kann, ohne dass am Speicherkörper selbst irgendwelche Umbaumaßnahmen erforderlich sind. Auch kann die Ausrichtung der thermischen Speichermassen, also bspw. der Heizbleche, beibehalten werden. Durch die Erhöhung der Anzahl der sich radial erstreckenden Trennwände wird jedoch die Leckage zwischen nebeneinander liegenden Bereichen mit unterschiedlichen Fluidströmungen und unterschiedlichen Druckverhältnissen verringert. Vorteilhafterweise sind alle Aufnahmeeinrichtungen eines Speicherkörpers erfindungsgemäß ausgeführt, so dass über den gesamten Radius des Speicherkörpers zusätzliche Zwischenwände vorhanden sind. Somit wird der Wirkungsgrad eines regenerativen Wärmetauschers, welcher mit Aufnahmeeinrichtungen der erfindungsgemäßen Art ausgestattet ist, erhöht, ohne dass an der Tragkonstruktion des Speicherkörpers selbst Maßnahmen erforderlich sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zunächst wird vorgeschlagen, dass mindestens einer der in Einbaulage tangential verlaufenden Ränder der Zwischenwand in etwa mindestens auf Höhe der entsprechenden, in Einbaulage tangential verlaufenden Ränder der Stirnelemente liegt, vorzugsweise etwas über die tangential verlaufenden Ränder der Stirnelemente übersteht. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass der Spalt zwischen den tangential verlaufenden Rändern der Zwischenwand und einer Radialabdichtplatte des regenerativen Wärmetauschers minimal ist. Der Begriff "tangential" bezieht sich dabei auf die Drehachse des Wärmetauschers. Bei vertikaler Drehachse handelt es sich also um die oberen bzw. unteren Ränder, bei horizontaler Drehachse um die vorderen bzw. hinteren Ränder.
Die Abdichtung wird nochmals dadurch verbessert, dass mindestens eines der Stirnelemente an mindestens einem seiner in Einbaulage tangential verlaufenden Ränder im Bereich der Zwischenwand einen bis auf Höhe der Zwischenwand in axialer Richtung überstehenden Abschnitt aufweist. Die Herstellung einer solchen Aufnahmeeinrichtung ist relativ einfach, da in diesem Fall die Zwischenwand als einfaches, rechteckiges Teil ausgebildet werden kann und die Verringerung bzw. Eliminierung eines Spalts an den radialen Endseiten der Zwischenwand durch den überstehenden Abschnitt geschieht. Unter dem Begriff "axial" wird dabei die Richtung der Drehachse des Wärmetauschers verstanden.
Die Herstellung der Aufnahmeeinrichtung wird nochmals vereinfacht, wenn die axialen Endseiten zueinander symmetrisch ausgebildet sind.
Besonders bevorzugt ist jene Weiterbildung der erfindungsgemäßen Aufnahmeeinrichtung, bei welcher die Zwischenwand an mindestens einem sich in Einbaulage radial erstreckenden Rand eine Dichteinrichtung aufweist. Auf diese Weise kann die Abdichtung zur Radialabdichtplatte hin nochmals verbessert werden. Die einfache Anpassung an unterschiedliche Einbauverhältnisse und/oder an Veränderungen des Spaltmaßes bspw. aufgrund von Korrosion oder thermischer Ausdehnung ist dann möglich, wenn die Dichteinrichtung eine einstellbare Dichtleiste und/oder eine flexible Dichtlippe umfasst.
Wenn die Zwischenwand an mindestens einem sich in Einbaulage radial erstreckenden Rand einen überstehenden Randversatz umfasst, hat dies im Wesentlichen zwei Vorteile: Zum einen wird durch einen solchen Randversatz die Abdichtung zwischen den Zwischenwänden von axial benachbart angeordneten Aufnahmeeinrichtungen verbessert. Zum anderen erleichtert ein solcher Randversatz die Positionierung axial benachbart angeordneter Aufnahmeeinrichtungen.
Eine einfache Möglichkeit für die Herstellung eines solchen überstehenden Randversatzes besteht darin, dass an dem Rand der Zwischenwand eine Leiste oder ein Federblech fest angebracht wird. Die Anbringung kann beispielsweise durch Schweißen oder Verschrauben erfolgen.
Die fluchtende Ausrichtung der Zwischenwände axial benachbart angeordneter Aufnahmeeinrichtungen wird nochmals vereinfacht, wenn die Zwischenwand an mindestens einem sich in Einbaulage radial erstreckenden Rand eine Schräge, insbesondere eine Anfasung, aufweist.
Die Erfindung betrifft ferner einen Speicherkörper eines regenerativen Wärmetauschers, welcher insgesamt die Form einer Zylinderscheibe aufweist, mit einer Tragkonstruktion mit einer radial äußeren Umfangswand und einer radial inneren Umfangswand, mit mindestens zwei in etwa radial verlaufenden und sich von einer radialen Umfangswand zur anderen erstreckenden Trennwänden, mit mindestens einem sich zwischen den Umfangswänden erstreckenden und zu diesen koaxialen Zwischenteil, wobei die Tragkonstruktion durch die Umfangswände, die radialen Trennwände und das mindestens eine Zwischenteil in Sektoren und Sektorfelder unterteilt ist, und mit mindestens einer Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl thermischer Speichermassen, welche in ein Sektorfeld der Tragkonstruktion eingesetzt ist und welche mindestens ein in Einbaulage radial inneres Stirnelement, mindestens ein in Einbaulage radial äußeres Stirnelement, und mindestens ein sich zwischen dem inneren und dem äußeren Begrenzungselement in Einbaulage insgesamt in radialer Richtung erstreckendes und mit diesen verbundenes Verbindungselement umfasst.
Um bei einem regenerativen Wärmetauscher, der mit einem solchen Speicherkörper ausgestattet ist, einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen, ohne am Speicherkörper selbst aufwendige Umbauarbeiten vornehmen zu müssen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Aufnahmeeinrichtung mindestens eine Zwischenwand aufweist, welche sich von einem Stirnelement zum anderen Stirnelement in Einbaulage insgesamt radial erstreckt und von den seitlichen Rändern der Aufnahmeeinrichtung beabstandet ist.
Im Hinblick auf die Vorteile des erfindungsgemäßen Speicherkörpers wird auf die weiter oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Aufnahmeeinrichtung genannten Vorteile verwiesen.
In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass bei einem erfindungsgemäßen Speicherkörper mindestens bei einer Aufnahmeeinrichtung, welche direkt an einer freien Stirnseite des Speicherkörpers angeordnet ist, der zur freien Stirnseite hin weisende Rand der Zwischenwand in etwa auf Höhe der zur Stirnseite hin weisenden tangential verlaufenden Ränder der Umfangswände und/oder des Zwischenteils der Tragkonstruktion liegt. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Spalt zwischen der Zwischenwand und einer Radialabdichtplatte des regenerativen Wärmetauschers möglichst klein und somit die Dichtwirkung maximal ist.
Besonders vorteilhaft ist ein solcher Speicherkörper dann, wenn die in ihm zum Einsatz kommende Aufnahmeeinrichtung in der obigen Art ausgebildet ist.
Die Abdichtung zwischen der Aufnahmeeinrichtung und der Tragkonstruktion wird dadurch optimiert, dass der Speicherkörper eine sich insgesamt in etwa parallel zur Achse des Speicherkörpers erstreckende Dichteinrichtung umfasst, die zwischen einem Stirnelement der Aufnahmeeinrichtung und einer benachbarten Umfangswand oder einem benachbarten Zwischenteil der Tragkonstruktion im Bereich der Zwischenwand angeordnet ist und die einen Spalt zwischen Stirnelement und Umfangswand oder zwischen Stirnelement und Zwischenteil abdichtet.
Eine solche Dichteinrichtung kann ein Dichtblech umfassen, welches unter Spannung zwischen dem Stirnelement und der benachbarten Umfangswand oder dem benachbarten Zwischenteil verklemmt ist. Ein solches Dichtblech wird entweder mit dem Behälter eingebracht oder nachdem die Aufnahmeeinrichtung in die Tragkonstruktion eingesetzt ist. Mit einer solchen Dichteinrichtung wird eine hohe Dichtwirkung erzielt, ohne dass bspw. ein Verschweißen etc. erforderlich ist.
Die Zwischenwände axial benachbart angeordneter Aufnahmeeinrichtungen können ferner über eine Nut-Feder- Verbindung miteinander verbunden sein. Hierdurch wird die Abdichtung zwischen derartigen Zwischenwänden optimiert.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl thermischer Speichermassen eines regenerativen Wärmetauschers nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung eines regenerativen Wärmetauschers mit einem als Rotor ausgebildeten Speicherkörper;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf den Rotor des regenerativen Wärmetauschers von Fig. 2;
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl thermischer Speichermassen, wie sie bei dem regenerativen Wärmetauscher von Fig. 2 zum Einsatz kommen kann;
Fig. 5 eine Darstellung ähnlich Fig. 4 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Aufnahmeeinrichtung;
Fig. 6 einen Schnitt durch einen Bereich eines dritten Ausführungsbeispiels einer Aufnahmeeinrichtung;
Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Bereich eines Rotors mit einem vierten Ausführungsbeispiel einer Aufnahmeeinrichtung und einer Dichteinrichtung;
Fig. 8 eine Ansicht ähnlich Fig. 7 mit einem fünften Ausführungsbeispiel einer Aufnahmeeinrichtung und einer Dichteinrichtung;
Fig. 9 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Bereichs von zwei vertikal übereinander angeordneten Aufnahmeeinrichtungen nach einem sechsten Ausführungsbeispiel;
Fig. 10 eine Darstellung ähnlich Fig. 9 mit zwei Aufnahmeeinrichtungen nach einem siebten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 11 eine perspektivische Draufsicht auf einen Bereich eines Rotors mit Aufnahmeeinrichtungen nach einem achten Ausführungsbeispiel.
In Fig. 2 trägt ein regenerativer Wärmetauscher nach dem Rotorprinzip insgesamt das Bezugszeichen 10. Er umfasst ein Gehäuse 12, in dem ein insgesamt die Form einer Zylinderscheibe aufweisender Rotor 14 angeordnet ist. Auf der Oberseite des Gehäuses 12 ist ein Fluideinlass 16 für wärmeabgebendes, vorliegend für unbehandeltes, warmes bzw. Gas ausgebildet. Diesem gegenüberliegend ist auf der Unterseite des Gehäuses 12 ein Auslass für das wärmeabgebende, also das unbehandelte, nun jedoch kalte Gas vorhanden. Dieser Auslass trägt das Bezugszeichen 18. Diametral gegenüberliegend von diesem ist auf der Unterseite des Gehäuses 12 ein Fluideinlass 20 für wärmeaufnehmendes, vorliegend behandeltes und kaltes Gas vorhanden. Diesem gegenüberliegend ist auf der Oberseite des Gehäuses 12 ein Fluidauslass 22 für das wärmeaufnehmende, behandelte, nun jedoch warme Gas vorgesehen.
Der Rotor 14 ist über eine Welle 24 im Gehäuse 12 drehbar gelagert. Er wird von Elektromotoren 26 angetrieben. Der Rotor 14 umfasst eine Tragkonstruktion 28, die zunächst aus einer radial äußeren Umfangswand 30 und einer zu dieser koaxialen radial inneren Umfangswand 32 besteht (vgl. auch Fig. 3). Die radial innere Umfangswand 32 umgibt eine Nabe (ohne Bezugszeichen), in der wiederum die Welle 24 aufgenommen ist. Von der inneren Umfangswand 32 erstrecken sich sternförmig mehrere radial verlaufende Trennwände 34. Zwischen benachbarten Trennwänden 34 sind wiederum zu den Umfangswänden 30 und 32 koaxiale Zwischenteile 36 angeordnet. Aus Darstellungsgründen tragen nur einige exemplarische Zwischenteile 36 Bezugszeichen. Die sich radial erstreckenden Trennwände 34 werden auch als Radialwände und die Zwischenteile 36 als Tangentialwände bezeichnet.
Die Umfangswände 30 und 32, die Trennwände 34 und die Zwischenteile 36 werden jeweils durch ebene Platten aus Metall gebildet, welche miteinander verschweißt sind. Auf, diese Weise ergibt sich für den Rotor 14 eine spinnennetzartige Struktur eines Vielecks (denkbar ist auch der Einsatz gekrümmter Platten, was dann beispielsweise zu einer insgesamt zylindrisch gekrümmten Umfangswand führen würde). Die Umfangswände 30 und 32 und die radialen Trennwände 34 begrenzen trapezförmige, relativ spitz zulaufende Sektoren 38 (ein derartiger Sektor ist in Fig. 3 auf der linken Seite fett umrandet). Zwischen den radialen Trennwänden 34 und den Zwischenteilen 36 und den Umfangswänden 30 und 32 sind wiederum einzelne Sektorfelder 40 gebildet, von denen eines zur Veranschaulichung in Fig. 3 auf der rechten Seite ebenfalls fett umrandet ist.
Der Wärmetauscher 10 umfasst insgesamt vier Radialabdichtplatten 41, die insgesamt in etwa Trapezform aufweisen (bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt zwei sich jeweils in etwa über den gesamten Durchmesser erstreckende Radialabdichtplatten vorhanden. Die Radialabdichtplatten können auch Rechteckform aufweisen). In Fig. 3 ist gestrichelt eine obere, einseitige Radialabdichtplatte 41 dargestellt. Diese ist also oberhalb des Rotors 14 in geringem Abstand zu diesem angeordnet. Eine zweite Radialabdichtplatte ist in Umfangsrichtung an der gleichen Stelle wie die in Fig. 3 gestrichelt dargestellte Radialabdichtplatte 41, jedoch unterhalb des Rotors 14 vorhanden.
Die beiden anderen Radialabdichtplatten 41 sind diametral gegenüberliegend angeordnet. Die Radialabdichtplatten können mit einer in Fig. 3 nicht dargestellten Einrichtung verbunden sein, die die vertikale Lage der Radialabdichtplatten 41 relativ zum Rotor 14 verändern kann. Hierdurch wird erreicht, dass der Spalt zwischen den Radialabdichtplatten 41 und dem Rotor 14 minimal ist. Der Zweck der Radialabdichtplatten 41 ist weiter unten erläutert.
In die Sektorfelder 40 sind Aufnahmeeinrichtungen 42 eingesetzt. Eine solche Aufnahmeeinrichtung 42 ist bspw. in Fig. 4 dargestellt.
Die in Fig. 4 dargestellte Aufnahmeeinrichtung 42 umfasst ein in Einbaulage radial inneres Stirnelement 44 und ein in Einbaulage radial äußeres Stirnelement 46. Beide Stirnelemente 44 und 46 sind als rechteckige Stahlplatten ausgeführt. Die Stirnelemente 44 und 46 sind zum einen durch sich in Einbaulage insgesamt in radialer Richtung erstreckende stabförmige Verbindungselemente 48 miteinander verbunden. Die Verbindungselemente 48 sind mit den Stirnelementen 44 und 46 jeweils im Bereich ihres oberen bzw. unteren Randes verschweißt.
Zum anderen sind die Stirnelemente 44 und 46 noch durch eine Zwischenwand 50 miteinander verbunden. Diese ist in Einbaulage vertikal und erstreckt sich ungefähr von der lateralen Mitte des inneren Stirnelements 44 zur lateralen Mitte des äußeren Stirnelements 46. Bei der in Fig. 4 dargestellten Aufnahmeeinrichtung 42 ist der untere Rand der Zwischenwand 50 in etwa auf gleicher Höhe wie die unteren Ränder der Stirnelemente 44 und 46, wohingegen der obere Rand der Zwischenwand 50 etwas über die oberen Ränder der Stirnelemente 44 und 46 übersteht.
Zwischen den Stirnelementen 44 und 46 sind zu beiden Seiten der Zwischenwand 50 thermische Speichermassen gepackt, welche als Profilbleche 52 ausgebildet sind. Die Profilbleche 52 erstrecken sich in Einbaulage vertikal und insgesamt in etwa parallel zu den Stirnelementen 44 bzw. 46. Aufgrund der Verwendung von Profilblechen 52 als thermische Speichermassen wird die Aufnahmeeinrichtung 42 auch als "Heizblechbehälter" bezeichnet.
Die Aufnahmeeinrichtungen 42 sind in Größe und Form an die einzelnen Sektorfelder 40 der Tragkonstruktion 28 des Rotors 14 angepasst. Auf diese Weise kann in jedes Sektorfeld 40 eine entsprechende Aufnahmeeinrichtung 42 eingesetzt werden.
Im Betrieb des Wärmetauschers 10 wird der Rotor 14 von den Elektromotoren 26 in Drehung versetzt. Somit werden die Aufnahmeeinrichtungen 42 mit den Profilblechen 52 zunächst am Fluideinlass 16 für unbehandeltes warmes Gas und anschließend am Fluideinlass 20 für behandeltes kaltes Gas vorbeibewegt. Wenn sich die Profilbleche 52 im Bereich des Fluideinlasses 16 für unbehandeltes warmes Gas befinden, werden sie von dem Gas umströmt und erwärmt. Befinden sich die Profilbleche 52 im Bereich des Fluideinlasses für behandeltes kaltes Gas, werden sie von diesem Gas umströmt und geben die zuvor aufgenommene Wärmeenergie an das behandelte Gas wieder ab. Dabei kühlen sich die Profilbleche 52 wieder ab.
Die Abdichtung zwischen jenem Bereich, in dem wärmeabgebendes, hier also unbehandeltes Gas strömt, und jenem Bereich, in dem wärmeaufnehmendes, hier also behandeltes Gas strömt, erfolgt im Wesentlichen durch das Zusammenspiel der radialen Trennwände 34 der Tragkonstruktion 28 mit den Radialabdichtplatten 41 und der Zwischenwände 50 der Aufnahmeeinrichtungen 42 mit den Radialabdichtplatten 41.
In Fig. 5 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Aufnahmeeinrichtung 42 dargestellt. Bei diesem und bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen tragen solche Elemente, welche äquivalente Funktionen zu bereits oben beschrieben Elementen aufweisen, die gleichen Bezugszeichen. Sie sind nicht nochmals im Detail erläutert.
Ein wesentlicher Unterschied der in Fig. 5 dargestellten Aufnahmeeinrichtung 42 zu der in Fig. 4 dargestellten Aufnahmeeinrichtung 42 besteht darin, dass die Oberseite 54 der Aufnahmeeinrichtung 42 symmetrisch zur Unterseite 56 ausgebildet ist. Dies bietet sich beim Einsatz in Rotoren 14 an, die nur eine Lage von Aufnahmeeinrichtungen 42 umfassen. Ferner sind an den Stirnelementen 44 und 46 jeweils hoch- bzw. heruntergezogene Abschnitte 57 vorhanden, durch die ein ggf. vorhandener Spalt zwischen dem vertikalen Rand der Zwischenwand 50 und einem Zwischenteil 36 oder einer Umfangswand 30 bzw. 32 der Tragkonstruktion 28 des Rotors 14 verringert wird. Aus Fig. 5 ist ferner ersichtlich, dass das radial innere Stirnelement 44, also das in Fig. 5 vordere Stirnelement, einstückig ausgebildet ist, wohingegen das radial äußere Stirnelement 46, also das in Fig. 5 hintere Stirnelement, zweistückig ausgebildet ist (Bezugszeichen 46a und 46b).
In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aufnahmeeinrichtung 42 dargestellt. Bei dieser ist am oberen Rand der Zwischenwand 50 eine längs zu diesem Rand verlaufende Dichteinrichtung 58 vorhanden. Bei dieser handelt es sich um eine flache Leiste 60, in die eine Mehrzahl von Langlöchern (ohne Bezugszeichen) eingebracht sind. Über Schrauben 62 ist die Dichtleiste 60 mit der Zwischenwand 50 verschraubt. Kommt es bspw. aufgrund von Korrosion zu einer Abnutzung der Dichtleiste 60, kann deren Position aufgrund der Langlöcher immer wieder neu angepasst werden. Die Dichtleiste 60 kann dabei auch eine flexible Dichtlippe umfassen.
Zwischen den Stirnelementen 44 bzw. 46 der Aufnahmeeinrichtungen 42 und den Zwischenteilen 36 bzw. den Umfangswänden 30 und 32 der Tragkonstruktion 28 des Rotors 14 ist im Allgemeinen ein gewisser Spalt 64 vorhanden (vgl. Fig. 7 und 8). Um eine Leckage von Gas zwischen den unterschiedlichen Gasbereichen durch diesen Spalt 64 hindurch zu verhindern oder zumindest zu vermindern, ist eine Dichteinrichtung 66 vorgesehen. Bei dieser handelt es sich um ein lang gestrecktes Dichtblech mit zwei außen liegenden längs verlaufenden Seitenabschnitten 68 und einem dachförmig durch Abkanten ausgewölbten Federabschnitt 70.
In Einbaulage verläuft die Längsachse des Dichtblechs 66 in etwa vertikal und parallel zur Längsachse des Rotors 14. Sie ist zwischen dem in Fig. 7 dargestellten radial äußeren Stirnelement 46 und dem zu diesem benachbarten Zwischenteil 36 im Bereich der Zwischenwand 50 verklemmt. Das in Fig. 7 dargestellte radial äußere Stirnelement 46 ist zweiteilig ausgeführt (vgl. Fig. 5) und mit der Zwischenwand 50 verschweißt. Um die Montage zu erleichtern, kann ein Seitenabschnitt 68 des Dichtblechs 66 am Stirnelement 46 angeheftet sein. In Fig. 8 ist das Dichtblech 66 zwischen einem radial inneren Stirnelement 44 und einem Zwischenteil 36 verklemmt. Dieses Stirnelement 44 ist einteilig ausgeführt, entsprechend Fig. 5.
Die Dichteinrichtung 66 sorgt ferner für einen sichereren Halt der Aufnahmeeinrichtung 42. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel steht die Zwischenwand etwas über die Außenseite des zweiteiligen Stirnelements über. In diesem Fall kann die Dichteinrichtung, die am anderen Ende der Aufnahmeeinrichtung vorhanden ist, für den nötigen Anpressdruck zwischen überstehender Zwischenwand und einem direkt anliegenden Zwischenteil oder einer direkt anliegenden Umfangswand sorgen.
Um eine möglichst große thermische Masse bereitstellen zu können, kann der Rotor 14 auch mehrere übereinander geschichtete Aufnahmeeinrichtungen 42 aufweisen. Um in einem solchen Fall eine möglichst gute Abdichtung zwischen vertikal übereinander angeordneten Zwischenwänden 50 sicherzustellen, kann entsprechend Fig. 9 bspw. am unteren Rand einer Zwischenwand 50 auf deren Seitenfläche eine Leiste 72 aufgeschweißt sein. Diese Leiste 72 steht etwas über den unteren Rand der Zwischenwand 50 über.
Um das Aufsetzen einer Aufnahmeeinrichtung 42 auf eine andere zu erleichtern, kann an jener Kante der Leiste 72, welche zu der Zwischenwand 50 der nächsten Aufnahmeeinrichtung 42 zeigt, eine Fase 74 vorhanden sein. Ebenso kann an der entsprechenden Kante der Zwischenwand 50 der nächsten Aufnahmeeinrichtung 42 eine Fase 76 vorgesehen sein. Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, kann anstelle einer Leiste auch ein Federblech 72 zum Einsatz kommen. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die dichte Verbindung der zueinander zeigenden Ränder der Zwischenwände aufeinander geschichteter Aufnahmeeinrichtungen 42 bspw. durch Verschweißen oder Verschrauben.
Bei älteren Wärmetauschern ist es möglich, dass die Zwischenteile 36 der Tragkonstruktion 28 nicht bis zur Oberkante der radialen Trennwände 34 oder der Zwischenwände 50 geführt sind. In einem solchen Fall sollte der Rand eines solchen Zwischenteiles 36 ggf. abgeschnitten und ein ausreichend hoher Blechstreifen aufgeschweißt werden, so dass schließlich die Ränder der Zwischenteile 36 mit den Rändern der Trennwände 34 bzw. der Zwischenwände 50 fluchten. Dieses wird auch als "Anschuhen" bezeichnet. Ein entsprechend ausgestalteter Bereich eines Rotors 14 ist in Fig. 11 dargestellt. Dabei wurde nur jener Bereich des Zwischenteils 36, welcher im Bereich der Zwischenwände 50 von Aufnahmeeinrichtungen 42 liegt, entsprechend bearbeitet. Das angesetzte Blechstück trägt in Fig. 11 das Bezugszeichen 36a.
Es versteht sich, dass die Erfindung gleichermaßen auch auf Wärmetauscher nach dem Statorprinzip und/oder Wärmetauscher mit horizontaler Drehachse anwendbar ist. In dem obigen Ausführungsbeispiel wurde ein Regenerativ-Wärmetauscher 10 für eine Rauchgasentschwefelungsanlage beschrieben. Es wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die beschriebenen Aufnahmeeinrichtungen 42 beispielsweise auch in einen Luftvorwärmer am Kessel eingebaut werden können.

Claims

1. Aufnahmeeinrichtung (42) zur Aufnahme einer Mehrzahl thermischer Speichermassen (52) eines regenerativen Wärmetauschers (10), mit mindestens einem in Einbaulage radial inneren Stirnelement (44), mit mindestens einem in Einbaulage radial äußeren Stirnelement (46), und mit mindestens einem sich zwischen dem inneren und dem äußeren Stirnelement (44, 46) in Einbaulage insgesamt in radialer Richtung erstreckenden und mit diesen verbundenen Verbindungselement (48), dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (42) mindestens eine Zwischenwand (50) aufweist, welche sich von einem Stirnelement (44) zum anderen Stirnelement (46) in Einbaulage insgesamt radial erstreckt und von den seitlichen Rändern der Aufnahmeeinrichtung (42) beabstandet ist.

2. Aufnahmeeinrichtung (42) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der in Einbaulage tangential verlaufenden Ränder der Zwischenwand (50) in etwa mindestens auf Höhe der in Einbaulage tangential verlaufenden Ränder der Stirnelemente (44, 46) liegt, vorzugsweise etwas über die tangential verlaufenden Ränder der Stirnelemente (44, 46) übersteht.

3. Aufnahmeeinrichtung (42) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Stirnelemente (44, 46) an mindestens einem seiner in Einbaulage tangential verlaufenden Ränder im Bereich der Zwischenwand (50) einen bis auf Höhe der Zwischenwand in axialer Richtung überstehenden Abschnitt (57) aufweist.

4. Aufnahmeeinrichtung (42) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Endseiten (54, 56) zueinander symmetrisch ausgebildet sind.

5. Aufnahmeeinrichtung (42) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (50) an mindestens einem sich in Einbaulage radial erstreckenden Rand eine Dichteinrichtung (58, 60) aufweist.

6. Aufnahmeeinrichtung (42) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung (58) eine einstellbare Dichtleiste (60) und/oder eine flexible Dichtlippe umfasst.

7. Aufnahmeeinrichtung (42) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (50) an mindestens einem sich in Einbaulage radial erstreckenden Rand einen überstehenden Randversatz (72) umfasst.

8. Aufnahmeeinrichtung (42) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Randversatz eine fest angebrachte Leiste (72) oder ein fest angebrachtes Federblech (72) umfasst.

9. Aufnahmeeinrichtung (42) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (50) an mindestens einem sich in Einbaulage radial erstreckenden Rand eine Schräge, insbesondere eine Anfasung (74), aufweist.

10. Speicherkörper (14) eines regenerativen Wärmetauschers (10), welcher insgesamt die Form einer Zylinderscheibe aufweist, mit einer Tragkonstruktion (28) mit einer radial äußeren Umfangswand (30) und einer radial inneren Umfangswand (32), mit mindestens zwei in etwa radial verlaufenden und sich von einer Umfangswand (30) zur anderen (32) erstreckenden Trennwänden (34), mit mindestens einem sich zwischen den Umfangswänden (30, 32) erstreckenden und zu diesen koaxialen Zwischenteil (36), wobei die Tragkonstruktion (28) durch die Umfangswände (30, 32), die radialen Trennwände (34), und das mindestens eine Zwischenteil (36) in Sektoren (38) und Sektorfelder (40) unterteilt ist, und mit mindestens einer Aufnahmeeinrichtung (42) zur Aufnahme einer Mehrzahl thermischer Speichermassen (52), welche in ein Sektorfeld (40) der Tragkonstruktion (28) eingesetzt ist und welche mindestens ein in Einbaulage radial inneres Stirnelement (44), mindestens ein in Einbaulage radial äußeres Stirnelement (46), und mindestens ein sich zwischen dem inneren und dem äußeren Stirnelement (44, 46) in Einbaulage insgesamt in radialer Richtung erstreckendes und mit diesen verbundenes Verbindungselement (48) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (42) mindestens eine Zwischenwand (50) aufweist, welche sich von einem Stirnelement (44) zum anderen Stirnelement (46) in Einbaulage insgesamt radial erstreckt und von den seitlichen Rändern der Aufnahmeeinrichtung (42) beabstandet ist.

11. Speicherkörper (14) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens bei einer Aufnahmeeinrichtung (42), welche direkt an einer freien Stirnseite des Speicherkörpers (14) angeordnet ist, der zur freien Stirnseite hin weisende Rand der Zwischenwand (50) in etwa auf Höhe der zur freien Stirnseite hin weisenden tangential verlaufenden Ränder der Umfangswände (30, 32) und/oder des Zwischenteiles (36) der Tragkonstruktion (28) liegt.

12. Speicherkörper (14) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (42) nach einem der Ansprüche 2 bis 9 ausgebildet ist.

13. Speicherkörper (14) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass er eine sich insgesamt in etwa parallel zur Speicherkörperachse erstreckende Dichteinrichtung (66) umfasst, die zwischen einem Stirnelement (44, 46) der Aufnahmeeinrichtung (42) und einer benachbarten Umfangswand (30, 32) oder einem benachbarten Zwischenteil (36) der Tragkonstruktion (28) im Bereich der Zwischenwand (50) angeordnet ist und die einen Spalt (64) zwischen Stirnelement (44, 46) und Umfangswand (30, 32) oder zwischen Stirnelement (44, 46) und Zwischenteil (36) abdichtet.

14. Speicherkörper (14) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung ein Dichtblech (66) umfasst, welches unter Spannung zwischen dem Stirnelement (44, 46) und der benachbarten Umfangswand (30, 32) oder dem benachbarten Zwischenteil (36) verklemmt ist.

15. Speicherkörper nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwände von in axialer Richtung benachbart angeordneten Aufnahmeeinrichtungen über eine Nut-Feder-Verbindung miteinander verbunden sind.