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Rotierender Regenerativ-Wärmeaustauscher der Scheibenbauart mit an
den Stirnflächen des Rotors angeordneten nicht umlaufenden Dichtmitteln Die Erfindung
betrifft einen rotierenden Regenerativ-Wärmeaustauscher, dessen Rotor zwischen zwei
konzentrisch angeordneten Zylinderwandungen in ebenfalls konzentrischer Anordnung
einen Speichermassenkörper aufweist und durch radiale Trennwände in Kammern unterteilt
ist, die das wärmespeichernde Material enthalten und nacheinander durch gasförmige
Strömungsmittel von verschieden hohen Drücken und unterschiedlicher Temperatur hindurchbewegt
werden, wobei an den Stirnseiten des Rotors nicht umlaufende Dichtmittel vorgesehen
sind, von denen jedes durch eine Öffnung eine Verbindung zwischen der Hochdruckleitung
und einem Teil der Zylinderkammern herstellt und diese gegenüber den anderen, an
die Niederdruckleitung angeschlossenen Kammern abdichtet.
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Beim Bau von Regenerativ-Wärmeaustauschern muß vor allem berücksichtigt
werden, daß der Wärmeaustauschvorgang mit einem möglichst geringen Druckabfall der
durchgeleiteten Strömungsmittel vonstatten geht; weiter sollen die durch Undichtigkeit
zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckseite des Austauschers auftretenden Strömungsmittelverluste
und auch die Strömungsmittelverluste niedrig gehalten werden, die beim Umlauf des
Rotors von einem Strömungsmittelkreis zum anderen durch die dabei überführten Strömungsmittelmengen
entstehen.
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Die bisher für Regenerativ-Wärmeaustauscher gewählten Lösungen machten
entweder von der Trommelbauart oder von der Scheibenbauart des Wärmeau.stauschers
Gebrauch. Bei der Trommelbauart sind zylindrische Wärmeaustauschkörper vorhanden,
durch die das Strömungsmittel in bezug auf die Rotationsachse der Gesamtvorrichtung
radial hindurchströmt. Diese Wärmeaustauscher zeichnen sich durch einen guten Wärmeaustausch
bei geringem Druckabfall aus; sie haben jedoch den Nachteil, daß im Betrieb große
Verluste durch Undichtigkeit auftreten, da bislang keine befriedigende Dichtungsmöglichkeit
geschaffen wurde. Bei der scheibenartigen Anordnung des Speichermassenkörpers strömt
das Gas durch diesen im wesentlichen parallel zur Rotationsachse hindurch. Die axiale
Länge solcher Wärmeaustauscher ist im allgemeinen klein, während die Umfangslänge
der Dichtung in Abhängigkeit von dem gewöhnlich sehr großen Durchmesser ebenfalls
sehr groß ist.
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Es wird nun vorgeschlagen, einen Regenerativ-Wärmeaustauscher mit
einem Speichermassenkörper zu schaffen, der so geformt ist, daß für eine gegebene
Ausführung des Speichermassenkörpers und gegebene Dichtungseigenschaften der Prozentsatz
der Dichtungsverluste und der Verluste durch Strömungsmittelüberführung vom Hochdruck-
zum Niederdruckteil einen Kleinstwert erreicht. Die Aufgabe wird für einen Regenerativ-Wärmeaustauscher
der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß der Speichermassenkörper aus zwei
ineinandergelagerten, entgegengesetzt gerichteten kegelstumpfförmigen Elementen
besteht, welche durch die radialen Trennwände unterteilt werden, so daß jede einzelne
Kammer einen keilförmigen Speichermasseneinsatz erhält, der von je einem Abschnitt
des äußeren und des inneren kegelstumpfförmigen Eleinentes gebildet wird.
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Die Lösung der Erfindungsaufgabe wird vorzugsweise dadurch erreicht,
daß der große Innenradius des äußeren kegelstumpfförmi--en Elementes
und der kleine Außenradius des inneren kegelstumpfförmigen Elementes
und die Länge der beiden kegelstumpfförmigen Elemente D/_r beträgt und für eine
optimale Leistung des Wärmeaustauschers x entsprechend der Beziehung
ausgewählt wird, wobei
und die verwendeten Symbole folgende Bedeutung haben und in den angegebenen Dimensionen
in die Gleichungen einzusetzen sind: Afü = der Stirnfläche des Speichermassenkörpers
in der Hochdruckzone (cm2), C4 = dem Verhältnis des in der Hochdruckzone liegenden
Teils zur gesamten Ringfläche des Rotors (./.), C4 = dem Verhältnis der vor der
Hochdruckzone des Rotors liegenden Zuleitungsquerschnittsfläche, die der Öffnung
in einer feststehenden Dichtung entspricht, zur gesamten Ringfläche des Rotors (./.),
k1 = dem Hauptleckverlust am Umfangsteil der Dichtung (kg/sec - cm), k2 = dem Hauptleckverlust
am radialen Teil der Dichtung (kg/sec - cm), L = der axialen Länge des Speichermassenkörpers
(cm), L = dem Maß, um das die axiale Innenabmessung des Rotors die axiale Länge
des Speichermassenkörpers übersteigt; üblicherweise gleich der Stärke eines der
kegelstumpfförmigen Elemente des Speichermassenkörpers (cm), ii = den Rotorumdrehungen
je Minute, W" = der Strömungsmenge durch die Hochdruckzone (kg/sec), O = dem halben
Kegelöffnungswinkel des Speichermassenkörpers, in Winkelgraden, d = dem Abstand
zwischen dem großen Innenradius des äußeren kegelstumpfförmigen Elementes und dem
Außenradius der Außenwand der das wärmespeichernde Material aufnehmenden Kammer,
ö = dem Haupt-Dichte-Unterschied zwischen den beiden Strömungsmitteln (kg/cm3).
Eine weitere Verbesserung des Regenerativ-Wärmeaustauschers läßt sich dadurch erreichen,
daß die nicht umlaufenden Dichtungsmittel Abdichtungsplatten sind, wobei mit Hilfe
von an sich bekannten Ausgleichsmitteln die Abdichtungsplatte im Bereich der Übergangszone
zwischen Hochdruck- und Niederdruckteil mit einer Kraft an die Trommelstirnfläche
angedrückt wird, die proportional zu den Druckänderungen in den durch die Übergangszone
wandernden Kammern geändert wird.
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Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung besteht
darin, daß die Ausgleichsmittel an der Rückseite der axial beweglich ausgebildeten
Abdichtplatten angeordnete Faltenbälge, Druckdosen, Kolbenanordnungen od. d-1. sind,
welche in an sich bekannter Weise über Bohrungen in radial gerichteten Teilen der
Abdichtplatten von dem Hochdruckströmungsmittel beaufschlagt werden und sich zwischen
der Abdichtplatte und unbeweglichen Gehäuseteilen des Wärmeaustauschers so abstützen,
daß die Abdichtplatten gegen den Rotor gedrückt werden.
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Vorzugsweise läßt sich der Wärmeaustausoher so ausführen, daß eine
Mehrzahl von mit Abstand voneinander angeordneten Bohrungen in einem Radialteil
der Abdichtplatte vorgesehen sind, welche jeweils mit einem Faltenbalg in Verbindung
stehen.
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Eine weitere Verbesserungsmöglichkeit besteht darin, daß das freie
Ende des Faltenbalges die Dichtkraft über ein Hebelgestänge auf die Abdichtplatte
überträgt.
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Ferner sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Ausgleichsmittel
an festen Gehäuseteilen des Wärmeaustauschers befestigt sind und die Dichtkraft
über einen Stempel übertragen.
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Auch läßt sich der Wärmeaustauscher nach der Erfindung so herrichten,
daß die Abdichtplatte zur Abtrennung des Hochdruekströmungsmittels vom Niederdruckströmungsmittel
aus zwei konzentrischen Teilen und mit Abstand voneinander liegenden radialen Verbindungsstücken
besteht, wobei die radialen Verbindungsstücke größere Umfangsabmessungen aufweisen
als die Umfangsweite einer Öffnung der angrenzenden Rotorstirnfläche und die Ausgleichsmittel
tragen.
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Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit des Wärmeaustauschers nach
der Erfindung sieht vor, daß die Strömungsrichtung des Hochdrucksmittels in an sich
bekannter Weise der des Niederdruckmittels entgegengesetzt ist.
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Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß die aneinandergleitenden,
umlaufenden und nicht umlaufenden Dichtungsplatten mit Temperaturausgleichsplatten
aus Material von großer Wärmeleitfähigkeit hinterlegt sind.
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Vorzugsweise kann der Wärmeaustauscher nach der Erfindung auch so
gebaut werden, daß die Dichtungsplatte an der Eintrittsstelle des Niederdruckströmungsmitte:ls
in das Rotorgehäuse starr an dem äußeren Rahmengehäuse mit leichtem Abstand vom
Rotor befestigt ist, wobei neben der Innenwandung und neben der Außenwandung des
Rotorgehäuses eine innere und äußere Dichtungsscheibe vorgesehen ist.
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Eine weitere Verbesserung des Wärmeaustauschers besteht darin, daß
die Speichermassenkörperteile ein-und/oder beidseitig mit Leitblechen besetzt sind,
welche das Strömungsmedium so umleiten, daß es im wesentlichen senkrecht durch die
Wärmeaustauschkörperteile hindurohtritt. Ferner kann bei dem Regenerativ-Wärmeaustauscher
vorteilhaft zwischen den Speichermassenkörperteilen einer jeden Kammer ein axial
gerichtetes Leitblech angeordnet werden.
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Weitere Vorzüge ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung und an Hand der Zeichnungen. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des gesamten Speichermassenkörpers, Fig. 2 einen
Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 eine schematische Darstellung eines
Radialschnittes durch den Regenerativ-Wärmeaustauscher zur Veranschaulichung des
Strömungsweges, Fig. 4 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispieles eines Regenerativ-Wärmeaustauschers
mit einem Speicherwasserkörper nach der Erfindung, Fig. 5 eine Stirnansicht des
Wärmeaustauschers gemäß der Fig. 4, teilweise im Schnitt und teilweise als Grundriß,
Fig.
6 eine Stirnansicht des Wärmeaustauschers in der entgegengesetzten Richtung als
in Fig. 5 gesehen und teilweise im Schnitt und teilweise als Grundriß dargestellt,
Fig. 7 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform eines Regenerativ-Wärmeaustausehers,
Fig. 8 einen Schnitt durch die Ausgleichsmittel der feststehenden Dichtungsplatten,
Fig. 9 eine Schnittansicht einer Abart der Ausgleichsmittel der feststehenden Dichtungsplatte
und Fig. 10 eine Schnittansicht einer weiteren Ausfährungsform der Ausgleichsmittel
der feststehenden Dichtungsplatte.
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Die räumliche Anordnung des vorliegenden Regenerativ-Wärmeaustauschers
ist bestimmt durch zwei konzentrische, kegelstumpfförmige, entgegengesetzt gerichtete
Speichermassenkörper, wie sie Fig. 1 zeigt. Diese Anordnung ermöglicht, eine verhältnismäßig
große Speichermassenkörperstirnfläche zwischen kleinen Strömungseintritts- und austrittsflächen
anzuordnen und somit kleine Dichtungsflächen zu erzielen. Die Stirnfläche der Speichermassenkörper
liegt senkrecht zur Strömungsrichtung und wird von der Vorderseite der zwei kegelstumpfförmigen
Elemente des Speichermassenkörpers gebildet. Bei dieser Anordnung verbleibt zwischen
den Dichtungsebenen des Rotors ein Zwischenraum, welcher üblicherweise nicht von
dem Speichermassenkörper eingenommen wird und eine Überführung von Strömungsmittelmengen
vom einen Strömu.ngsmittelkreis zum anderen bewirkt. Je kleiner der Umkreis der
Dichtung ist, desto geringer wird die Abströmung je Zentimeter Dichtungslänge, d.
h. der Undichtigkeitsverlust bei einer vorgegebenen Qualität der Dichtung, und desto
größer wird die Strömungsmittelmengenüberführung bei einem Regenerator der bevorzugten
Anordnung. Es ist also eine optimale Ausführung vorhanden, bei welcher für einen
Speichermassenkörper von gegebener Stirnflächengröße und Länge sowie einer gegebenen
Abströmung durch die Dichtung je Zentimeter ihrer Länge eine besondere räumliche
Anordnung besteht, bei der die Gesamtsumme der Abströmung und der Überführung einen
Kleinstwert hat. Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines Teiles des umlaufenden Regeneratorgehäuses
mit Maßangaben und Hi:lfsmeßgrößen, welche die Regeneratorgrundform für eine optimale
Ausführung festlegen, bei der sich die gesamten prozentualen Verluste durch Undichtigkeit
und Überführung unter Benutzung der vorstehend eingeführten Bezeichnungen zusammensetzen
aus
Speichermassenkörper müssen in einem Gehäuse zwischen Dichtungsplatten eingebaut
und mit Mitteln versehen sein, um die Gase mit verschiedenen Temperaturen zu verschiedenen
Zeiten den Teilen des Speichermassenkörpers zuzuführen. Bei dem in Fig. 1 dargestellten
Speichermassenkörper sind die Elemente 2 und 3 in mehrere Teile unterteilt, um die
Überführung von Strömungsmittelmengen einzuschränken und eine wirksame Hitzeübertragung
sicherzustellen.
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Ein Regenerativ-Wärmeaustauscher, der einen erfindungsgemäßen Speichermassenkörper
besitzt und der angeführten optimalen Ausführung entspricht, ist in den Fig.4 bis
6 gezeigt. Innerhalb des äußeren Rahmengehäuses 4 ist mit Abstand ein ringförmiges
Rotorgelhäuse 5 angeordnet. Das Rotorgehäuse 5 läuft um und ist in mehrere kreisringsektorenförmige
Kammern 9 unterteilt. Diese Kammern werden von einer Anzahl von getrennten Kästen
6 geschaffen, die kreisringsektorenförmizen Querschnitt haben.
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Die Unterteilung des Rotorgehäuses in mehrere Kammern erfordert eine
entsprechende Teilung der zwei Elemente 2 und 3 des Speichermassenkörpers. Jeder
Teil des Speiehermassenelementes 2 ist durch das Bezugszeichen 12 und jeder Teil
des Speichermassenelementes 3 durch das Bezugszeichen 14 bezeichnet. Jede Kammer
9 enthält einen Teil 12 und einen Teil 14. Die hier ebenso wie in Fig. 1 gezeigte
räumliche Anordnung des Speichermassenkörpers in Form zweier kegelstumpfförmiger
Elemente ermöglicht, eine sehr große Stirnfläche des Speichermassenkörpers in einem
verhältnismäßig kleinen Raum anzuordnen. Dies ermöglicht, daß die Strömung bei niedrigem
Druckverlust im wesentlichen radial durch jeden Teil 12 des Elementes 2 und jeden
Teil 14 des Elementes 3 hindurchströmt und im wesentlichen axial in den Kammern
ein- und austreten kann und nur eine Dichtung von kleinem Umfang benötigt wird.
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An jedem Ende des ringförmigen Gehäuses 5 ist eine mit dem Gehäuse
umlaufende Dichtungsplatte 15 befestigt. Diese umlaufenden Dichtungsplatten haben
Öffnungen 16, die mit den Kammern 9 in Verbindung stehen. Diese Öffnungen sind kleiner
bemessen als die Kammern, um die Befestigung der Enden der Kästen 6 des Gehäuses
zu ermöglichen. Wenn es erwünscht ist, kann eine der umlaufenden Dichtungsplatten
auch Öffnungen von gleicher Abmessung wie die Kammern haben.
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Die Art, in der der Regenerator ausgeführt ist, entspricht der im
deutschen Patent 1000 037 beschriebenen. Wie auch dort, passen die mit kreisringsektorenförmigem
Querschnitt ausgeführten Kästen 6 in Nuten 17, die in den umlaufenden Dichtungsplatten
15 vorgesehen sind. Diese Nuten haben daher kreisringsektorenförmige Form. Die Dichtungsplatten
15 sind am Rotor mit Spannstangen 18 und Spannschlössern 19 befestigt.
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An dem einen Ende des Rotorgehäuses ist eine feststehende Dichtungsplatte
22 neben der auf der gleichen Seite liegenden umlaufenden Dichtungsplatte 15 angeordnet.
Diese feststehende Dichtungsplatte ist vorzugsweise kreisringförmig um den Hochdruck-
und den Niederdruckkanal zu umgeben und mit radialen Dichtungen gegeneinander abzudichten;
sie kann aber auch kreissektorförmig sein und nur den Hochdruckkanal umgeben. Dieses
feststehende Dichtungsplatte 22 ist durch Faltenbälge 25 an dem feststehenden Rahmen
oder Rahmengehäuse 4 befestigt, welches mit den Leitungen 23 und 24 verbunden ist.
Die Faltenbälge 25 ermöglichen der feststehenden Dichtungsplatte 22, sich gegenüber
dem Gehäuse 5 und Rahmengehäuse 4 zu bewegen.
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Neben dem anderen Ende des Rotorgehäuses ist eine zweite feststehende
Dichtungsplatte 26 angeordnet. Diese Platte kann kreisförmig sein, sie ist aber
vorzugsweise nur als Kreissektor ausgeführt, der den Hochdruckkanal 27 umgibt. Diese
Platte 26 ist mit Faltenbälgen 29 an dem Rahmengehäuse 4 und somit am Kanal
27 befestigt, da der letztere mit dem Rahmengehäuse 4 verbunden ist. So kann
die Dichtungsplatte 26 sich zwischen dem Rotorgehäuse 5 und dem Rahmengehäuse 4
hin- und herbewegen.
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Das Hochdruckströmungsmittel aus dem Kanal 27
strömt durch die
Dichtung in die Gruppe von Kammern 9 hinein, die zu dieser Zeit vor der Hochdruckzuführung
liegen, und durch die Dichtung aus dem
Kanal 23 wieder heraus. Das
Niederdruckströmungsmittel strömt aus dem Kanal 24 in das Rotorgehäuse, tritt dann
durch die restlichen Kammern 9 hindurch und verläßt das Rotorgehäuse über
die Leitung 28. Obwohl die Strömungen der Hochdruck- und Niederdruckströmungsmittel
entgegengesetzt gezeigt sind und eine derartige Anordnung vorzuziehen ist, wird
darauf hingewiesen, daß die Mittel auch in gleicher Richtung strömen können.
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Da es nicht schadet, wenn das Niederdruckströmungsmittel - solange
es das Rotorgehäuse nicht umströmt - von dem Kanal in den Zwischenraum zwischen
dem Rotor- und dem Rahmengehäuse eintritt, braucht nur der Hochdruckkanal an jedem
Ende des Regenerators eine Dichtung. Es müssen jedoch Mittel vorgesehen sein, um
zu verhindern, daß das :\ iederdruckströmungsmittel das Rotorgehäuse umströmt. Das
wird von selbst erreicht, wenn sich die feststehende Dichtungsplatte 22 über einen
vollen Kreis erstreckt. Wenn die Platte 22 jedoch nur als ein Kreissektor ausgeführt
ist, der den Hochdruckkanal umfaßt. muß an einer der umlaufenden Dichtungsplatten
15 eine entsprechende Dichtung vorgesehen werden.
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Am Umfang der Dichtungsplatte 15 befindet sich ein Zahnkranz 32. Dieser
Zahnkranz kämmt mit der Verzahnung 33 des Antriebszahnrades 34. Das Antriebszahnrad
ist durch eine Welle mit dem Motor 35 verbunden. Der Radkranzantrieb kann, wenn
er-,viinscht, auch durch einen Wellenantrieb ersetzt sein. Auch ist es möglich,
die Zuführungskanäle in Umlauf zu versetzen und das Gehäuse in einer feststehenden
Lage zu halten.
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Für den Fall, daß die feststehenden Dichtungsplatten nur den Hochdruckkanal
umgeben, sind sie aus Radialteilen 40, einem inneren konzentrischen Teil 41 und
einem äußeren konzentrischen Teil 42 zusammengesetzt. Wenn eine der feststehenden
Dichtungen sowohl den Hochdruck- als auch den Niederdruck1canal umgibt, werden die
inneren und äußeren konzentrischen Teile zu vollständigen Kreisen, welche durch
relativ breite radiale Teile zwischen dem Hoch-und \ iederdruckkanal und zusätzlich
relativ schmale radiale Teile im Bereich des Niederdruckkanals verbunden «-erden.
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Da alle das Hochdruckströmungsmi.ttel enthaltenden Kammern unter einem
der radialen Teile der feststehenden Dichtungsplatte vorbeilaufen, wird dieser spezielle
radiale Teil verschiedenen Drücken unter-,nirfen, die bestrebt sind, die feststehende
von der umlaufenden Platte abzuheben und dem Hochdruckströmungsmittel einen Abfluß
zum Niederdruckabschnitt zu ermöglichen. DerUmlaufderbewegliohen Dichtungsplatte
mit dem Gehäuse hat zur Folge, daß sich die Abdichtungsstelle über den Radialteil
der feststehenden Dichtungsplatte hinwegbewegt und die verschiedenen Abschnitte
der feststehenden Dichtungsplatte wechselnd Hoch- und Niederdrücken ausgesetzt werden
und veränderliche, abhebende Kräfte entstehen.
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1r m die Dichtung zu gewährleisten, ist eine Ausleiriis1,raft erforderlich,
die konstant und dem größten Wert der abhebenden Kraft gleich ist oder die sich
mit der abhebenden Kraft verändert. Am zweckmäßigsten wird eine Ausgleichskraft
angewandt, die sich schrittweise mit der abhebenden Kraft verändert. Zu diesem Zweck
ist jeder der Radialteile der Dichtungsplatten mit einer Mehrzahl von mit Abstand
zueinander angeordneten Öffnungen 50 versehen. Diese Öffnungen sind (s. Fig. 5)
radial gegeneinander ver-
| setzt dargestellt, können aber auch auf dem gleichen |
| Umfang angeordnet sein. Gemäß Fig. 8 ist jede dieser |
| Öffnungen direkt mit einem ausgleichenden Falten- |
| balg 44 verbunden, der an der Dichtungsplatte be- |
| festigt ist, Diese Faltenbälge sind in einem Gehäuse |
| 45, das an dem Rahmengehäuse 4 angebracht ist, an- |
| geordnet. Zwischen dem Faltenbalg und dem Gehäuse |
| 45 ist ein Stempel 46 angeordnet. Wenn die erste |
| Drucköffnung der Hochdruckzone ausgesetzt ist, |
| nimmt der Ausgleichsfaltenbalg, der an diese Öffnung |
| angeschlossen ist, den gleichen Druck auf. Dieses be- |
| wirkt, daß der Faltenbalg sich auf das Gehäuse 45 zu |
| auszudehnen versucht. Der Stempel 46 verhindert das |
| aber, und der Faltenbalg dehnt sich in Richtung auf |
| die Dichtungsplatte zu aus. Hierdurch wird die Dich- |
| tungsplatte in der gewünschten Dichtungsstellung |
| gegen die umlaufende Platte gedrückt. Wenn die |
| zweite Öffnung beaufschlagt wird, wird der zweite |
| Faltenbalg wit'ksam. Die Zahl der zu verwendenden |
| Faltenbälge hängt von der jeweils geforderten Dich- |
| tigkeit ab. |
| In dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel |
| ist der Ausgleichsfaltenbalg 44 unmittelbar mit der |
| Öffnung 50 und der Dichtungsplatte wie in Fig. 8 ver- |
| bunden. An dem Ende des Faltenbalges 44 ist ein Teil |
| 47 angebracht, an welchem bei 47' zwei Hebelarme 48 |
| angelenkt sind. Teile 48' dieser Hebelarme ragen von |
| diesen ab, um auf die Dichtungsplatte einzuwirken. |
| Jeder dieser Hebelarme 48 hat einen Stützpunkt, der |
| durch die Bolzen 49 in dem Gehäuse 45 gebildet wird. |
| Diese Bolzen sind einstellbar und verhindern, daß die |
| Faltenbälge sich über die erwünschte Grenze aus- |
| dehnen, und stellen sicher, daß die Teile 48' sich an |
| die Dichtungsplatte anlegen, wenn ein Gasdruck über |
| die Öffnung 50 den Faltenbalg 44 beaufschlagt. Wenn |
| die Öffnung 50 der Hochdruckzone ausgesetzt ist, |
| nehmen die Ausgleichsfaltenbälge diesen Druck auf |
| und dehnen sich aus. Ihr Hub ist zwar beschränkt, |
| doch genügt er, um über die zweiarmigen Hebel 48 |
| mit den Teilen 48' eine Kraft auf die Dichtungsplatte |
| auszuüben. In gleicher Weise wird infolge des be- |
| grenzten Hubes des Faltenbalges durch diesen eine |
| Kraft auf die Platte ausgeübt. Durch Anlegen dieser |
| Kraft an drei Punkten anstatt an einen kann die |
| Größe der Faltenbälge entsprechend verkleinert wer- |
| den. Es wird darauf hingewiesen, daß auch in diesem |
| Fall mehrere Öffnungen mit jeweils einem Faltenbalg |
| wie bei der Ausführungsform nach Fig. 8 vorgesehen |
| werden. |
| Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 ist jede der |
| Öffnungen 50 mittelbar über eine Verbindungsrohr- |
| leitung 51 mit einem ausgleichenden Faltenbalg 52 |
| verbunden. Der Faltenbalg ist in einem Gehäuse 53 |
| angeordnet, das an dem Rahmengehäuse 4 befestigt |
| ist, und bewirkt daß Andrücken der Dichtung mit |
| einem Stempel 55. Wenn die erste Drucköffnung der |
| Hochdruckzone ausgesetzt ist, nimmt der aus- |
| gleichende Faltenbalg, der an diese Öffnung ange- |
| schlossen ist, den gleichen Druck auf, und der Stempel |
| 55 sorgt dafür, daß die Dichtungsplatte gegen die um- |
| laufende Platte mit steigender Kraft gedrückt wird. |
| Wenn die zweite Öffnung beaufschlagt wird, wird der |
| zweite Stempel wirksam. Es ist ersichtlich, daß die |
| Anzahl der zu verwendenden Faltenbälge von der je- |
| weils geforderten Dichtigkeit abhängt. |
| Die radialen Teile der feststehenden Dichtungs- |
| platten haben eine größere Umfangsweite als die Off- |
| nun,-en 16 in der umlaufenden Dichtungsplatte,` .: " |
| ein Abströmen von der Hochdruckseite zu der Niedet-I"'°e |
| druckseite zu vermeiden. Eine Überführung von |
Strömungsmittel ist durch das Fassungsvermögen der Kammer 9 und
die Umlaufgeschwindigkeit beschränkt.
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Bei der Ausführungsform eines Regenerativ-Wärmeaustauschers gemäß
Fig. 7 ist ein vorzugsweise aus Aluminium hergestelltes Rahmengehäuse 60 und ein
ringförmiges Rotorgehäuse 61 vorgesehen, das mit Abstand innerhalb des Rahmengehäuses
60 angeordnet ist. Das Gehäuse 61 besteht in der gleichen Weise wie das Gehäuse
5 gemäß Fig. 4 aus einer Mehrzahl von Kästen 62. jeder Kasten 62 enthält eine Kammer
63, in welcher Speichermasse.nkörper 12 und 14 in der gleichen Weise angeordnet
sind, wie es unter Hinweis auf Fig. 4 beschrieben wurde.
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An jedem Ende des ringförmigen Rotorgehäuses ist eine mit dem Gehäuse
umlaufende Dichtungsplatte 64 befestigt. Zwischen jeder Dichtungsplatte und dem
Ende des Gehäuses ist eine Temperaturausgleichsplatte 65 vorgesehen, die aus Kupfer
oder einem anderen Material hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist und für einen
Temperaturausgleich in der Dichtungsplatte 64 sorgt. Eine feststehende Dichtungsplatte
67, die über Faltenbälge 66 mit dem Rahmengehäuse 60 verbunden ist, ist an dem einen
Ende des Rotorgehäuses gegenüber einer der umlaufenden Dichtungsplatten angeordnet.
Eine zweite feststechende Dichtungsplatte 68, die über Faltenbälge 69 mit dem Rahmengehäuse
60 verbunden ist, ist an dem anderen Ende des Rotorgehäuses gegenüber der anderen
umlaufenden Dichtungsplatte angeordnet. jede dieser Dichtungsplatten 67 uäd 68 bildet
nur einen Kreissektor, um in der gleichen Weise eine Dichtung um den Hochdruckabschnitt
zu schaffen wie die Dichtungsplatte 26 in dem _ Ausführungsbeispiel- gemäß Fig.
4. Zwischen- der feststehenden Platte 67 und dem Faltenbalg 66 ist eine Temperaturausgleichsplatte
70 aus Kupfer oder einem anderen Material hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen, die
die gleiche Wirkung wie die Temperaturausgleichsplatte 65 hat. Der Teil 70 bildet'
nur einen Kreissektor. Ein Teil 71, ähnlich wie Teil 70, ist zwischen der feststehenden
Dichtungsplatte 68 und dem Faltenbalg 69 angeordnet.
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In dem Sektor des Regenerativ-Wärmeaustauschers, durch welchen das
Niederdruckströmungsmittel strömt, ist neben jeder umlaufenden Dichtungsplatte eine
Temperaturausgleichsplatte 72 vorgesehen, die aus Kupfer oder einem anderen Material
hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist und für einen Temperaturausgleich in den
aneinander vorbeibewegten Teilen sorgt. Es wird darauf hingewiesen, daß diese Platten
72 nur einen Kreissektor bilden, der den Abschnitt des Regenerativ-Wärmeaustaüschers
umfaßt, durch welchen das Niederdruckströmungsmittel strömt.
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Leitbleche 74 sind angrenzend an die Teile 12 und 14 der Elemente
2 und 3 des Speichermassenkörpers vorgesehen. Diese Leitbleohe dienen zur Führung
der Strömungsmittel durch die Teile 12 und 14 in radialer Richtung. In der Mitte
ist ein Leitblech 75 zwischen den Teilen 12 und -14 angeordnet, um zu bewirken,
daß der mittlere Teil des Stromes der Mittel gegen das Ende der Kammer 63 zu nach
beiden Seiten hin in axialer Richtung umgelenkt wird.
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Um zu bewirken, daß das Niederdruckströmungsmittel eher durch -die
.Kammer 63 und die Teile 12 und 14 des Speichermassenkörpers strömt als durch den
Zwischenraum zwischen dem Rotorgehäuse 61 und dem Rahmengehäuse 60, welcher durch
den Ab= stand zwischen dem Teil 72 und der rotierenden Dichtungsplatte 64 hervorgerufen
wird, ist eine feststehende Dichtungsscheibe 76 angeordnet, die an den inneren Rand
der umlaufenden Dichtungsplatte 64 angrenzt. Eine ähnliche Dichtungsscheibe 77 ist
um den äußeren Rand der umlaufenden Dichtungsplatte 64 angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 7 ist im übrigen die Art der Strömung und die Wärmeübertragung die gleiche
wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4.