DE1243707B - Verfahren und Vorrichtung zum Abdichten der Dichtungsspalte rotierender Regenerativ-Waermetauscher - Google Patents

Description

DEUTSCHES #ffW PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 17 f -12/07

Nummer: 1 243 707

Aktenzeichen: M 658501 a/17 f

J 243 707 Anmeldetag: 7.Juli 1965

Auslegetag: 6. Juli 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zum Abdichten der Dichtungsspalte rotierender Regenerativ-Wärmetauscher, bei denen mindestens eines der wärmetauschenden Medien Schmutzteile in Staubform mitführt. Insbesondere sollen die zwischen dem Speichermassenträger und der Sektorplatte vorhandenen Spalte abgedichtet werden.

Zur Vermeidung von Leckverlusten ist es bekannt, die Dichtungsspalte zwischen den rotierenden und den feststehenden Teilen bei Regenerativ-Wärmetauschern abzudichten und hierfür Tauch-, Glocken-, Tassen-, Dehn- oder Schleifdichtungen vorzusehen.

Bei einer bekannten Abdichtung dieser Art wird der Spalt zwischen dem die Speichermasse aufnehmenden Radialwandsystem und der Sektorplatte mittels eines Schleppbleches abgedichtet und das Schleppblech an der Sektorplatte mit Abstand hängend befestigt. Als Hängevorrichtung dient hierbei ein am Boden der Sektorplatte befestigter Flansch, dessen nach unten weisendes Ende U-förmig gebogen ist und einen Radialkanal bildet, in den ein Ende des Schleppbleches eintaucht. Dieses Ende des Schleppbleches ist S-förmig gebogen und der eine S-Bogen an den Wänden des Kanals angelegt, so daß durch diesen der Kanal luftdicht abgeschlossen wird. Zur Unterstützung der Dichtfähigkeit ist der Kanal mit Sand oder einer Flüssigkeit annähernd ganz gefüllt. Über dem Kanal ist im Bereich des S-Bogens eine radial verlaufende Haltestange angebracht, durch die ein unbeabsichtigtes Herausspringen des S-Bogens aus dem Kanal verhindert werden soll. Das Schleppblech ist zudem über eine federnde Kolben- Zylinder-Anordnung mit der Sektorplatte verbunden, wobei die Feder dieser Anordnung unter Vorspannung steht und das Schleppblech gegen die Stirnseiten der Radialwände bzw. der Ringkörper andrückt. Indessen vermag diese Abdichtvorrichtung in der Praxis nicht ganz zu befriedigen, da einerseits das Schleppblech nicht über dessen ganze radiale Länge dem temperaturbedingten Verwölbungsgrad der Radialwände folgt, andererseits durch den Druck der Spiralfeder auf das Schleppblech eine Reibungsarbeit verursacht wird, ohne jedoch die Abdichtung wesentlich zu beeinflussen. Die Abdichtung bedarf außerdem einer ständigen Wartung, was wiederum die Betriebskosten der Anlage erhöht. Dieser genannte Aufwand steht jedoch in keinem Verhältnis zur Leckersparnis, so daß die Wirtschaftlichkeit dieser Abdichtung in Frage gestellt ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Abdichtung für Wärmetauscher dahin-Verfahren und Vorrichtung zum Abdichten
der Dichtungsspalte rotierender
Regenerativ-Wärmetauscher

Anmelder:

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg
ίο Aktiengesellschaft,

Zweigniederlassung Nürnberg,
Nürnberg, Katzwanger Str. 101

Als Erfinder benannt:

Jochen Magerfleisch, Nürnberg

ao gehend weiterzubilden, daß sowohl eine zuverlässige Abdichtung der Spalte erfolgt als auch die Kosten für die Wartung und Instandsetzung des Wärmetauschers gesenkt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Eras findung vorgeschlagen, einen Teil des Staubes aus einem der wärmeaustauschenden Medien auszuscheiden und auf die Dichtflächen des Wärmetauschers in solchem Maß abzulagern, daß dadurch die Abdichtung erzielt wird.

Durch diese Maßnahmen wird der Vorteil einer sehr dichten Abdeckung der sektorförmigen Räum;: durch die Sektorplatte erzielt, da der durch den temperaturbedingten Verwölbungsgrad hervorgerufene Spaltabstand infolge einer mehr oder weniger starken Beaufschlagung mit Staub ausgeglichen wird, so daß keine der Laständerung entsprechende Nachstellung der Dichtflächen zu erfolgen braucht. Ein weiterer Vorteil dieser Abdichtung besteht darin, daß infolge der Relativbewegung der Sprühelektroden zu den zu beaufschlagenden Dichtflächen der Dichtungsspalte letztere zwar ihren Abstand ändern, indessen aber diese Änderung für die Abdichtung unbedeutend ist, da die Sprühelektroden infolge ihrer Form und der an ihnen angelegten elektrischen Spannung den Staub über den zu überbrückenden bzw. vorgewählten Abstand auf die Dichtflächen zu sprühen vermögen. Hierdurch werden die Dichtungsspalte mit Sicherheit abgedichtet, so daß Leckverluste kaum auftreten können. Ferner haben die Sprühelektroden die Eigenschaft, bei Erreichen des Sollabstandes sich selbsttätig abzuschalten, wodurch der Energieverbrauch auf das Notwendigste beschränkt bleibt. Schließlich

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kann durch diese Abdichtung ein klarer und einfacher Aufbau der Dichtorgane erzielt und die Konstruktion leichter und wartungsfreier gestaltet werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht auf einen mit feststehender Speichermasse, z. B. als Stator ausgebildeten Wärmetauscher,

F i g. 2 eine Draufsicht auf den Wärmetauscher nach F i g. 1,

F i g. 3 einen ausschnittweisen Querschnitt durch den Wärmetauscher nach der SchnittlinieIII-III in F i g. 1, in vergrößertem Maßstab, und

F i g. 4 einen ausschnittweisen Querschnitt durch den Wärmetauscher nach der Schnittlinie IV-IV in Fi g. 2, in vergrößertem Maßstab und perspektivisch.

Ein zum Wärmeaustausch zwischen gasförmigen Medien, vorzugsweise zwischen Rauchgasen und Verbrennungsluft, dienender, beispielsweise als Stator 1 ausgeführter Wärmetauscher besteht aus einem den Statorkern bildenden Ringkörper 2, um den konzentrisch und im Abstand von diesem ein weiterer Ringkörper 3 großen Durchmessers angeordnet ist. Zwischen diesen beiden Ringkörpern 2, 3 sind mehrere radial verlaufende Trennwände, sogenannte Radialwände 4, vorgesehen und die freien Räume 5 zwischen diesen Wänden mit einer Speichermasse 6 ausgefüllt, die beispielsweise aus Blechpaketen oder einem anderen den Wärmeaustausch zwischen den Medien bezweckenden Material bestehen kann. Im Bereich der Ein- und Austrittsebene der Medien ist am Wärmetauscher je ein rotierender Stutzen 7 für die Verbrennungsluft angeordnet, der mit geringem axialem Abstand über den Stirnflächen 8 der Radialwände 4 dreht. An diesen beiden Stutzen 7 einer solchen Drehstutzenausführung sind an deren Rändern je eine Sektorplatte 9 befestigt, die sowohl den Drehbewegungen der Stutzen folgt als auch die Räume 5 zwischen den Radialwänden 4 abwechselnd überdeckt. Zum Vermeiden eines Übertrittes der Rauchgase in die Verbrennungsluft und umgekehrt ist an dem einen, in diesem Fall dem oberen Stutzen 7, eine elektrostatisch arbeitende Staubabscheidevorrichtung angebracht, die im wesentlichen aus einem ringförmigen Drahtkörper 10 und mehreren an diesem radial gespannten und mit Sprühelektroden 16 bestückten Sprühdrähten 11 besteht. Der Drahtkörper 10 ist hierbei mit seinen freien Enden 12 an den Rändern 13 der Stutzen 7 befestigt und an seiner dem äußeren Ringkörper 3 zugekehrten Seite mit Sprühelektroden 16 versehen, die im Abstand voneinander an einem unter den Drahtkörper 10 über Isolatoren 14 befestigten Sprühdraht 11 angebracht sind. Infolge der festen Verbindung des Drahtkörpers 10 am Stutzen 7 wird dieser Drahtkörper vom Stutzen mitgedreht, so daß die an diesem Drahtkörper 10 befestigten Sprühdrähte 11 mit der Geschwindigkeit des Stutzens 7 über die Radialwände 4 bewegt werden. Im Bereich des Zentrums des Wärmetauschers sind die Sprühdrähte 11 an einem Kreisringstück 15 befestigt und dieses über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Isolierkörper im Bereich des Drehpunktes an den Stutzen 7 angeschraubt. Der Abstand der Sprühdrähte 11 und des Drahtkörpers 10 zu den Stirnflächen 8 der Radial- ^ande 4 bzw. der Ringkörper 2, 3 ist so bemessen, daß dieser den maximalen Sprühabstand der an die-

sen Drähten angebrachten Sprühelektroden 16 nicht über- bzw. unterschreitet, so daß der von diesen Sprühdrähten 11 abgeschiedene Staub 17 aus einem der gasförmigen Medien mittels der Sprühelektroden 16 mit Sicherheit auf die Stirnflächen 8 der Radialwände 4 und der Ringkörper 2, 3 aufgesprüht werden kann. Als Gegenelektroden der Sprühdrähte 11 bzw. der Sprühelektroden 16 sind die Radialwände 4 bzw. die Ringkörper 2, 3 sowie die untere Sektorplatte 9 vorgesehen. Zwecks besserer Haftung des Staubes 17 an diesen Stirnflächen 8 weisen die Radialwände 4 und die Ringkörper 2, 3 radial bzw. kreisförmig verlaufende Sicken 18 als Halter auf, in den sich der aufgesprühte Staub 17 festlegt und von den die Speichermasse 6 durchströmenden Medien nicht erfaßt und herausgeweht werden kann. Je nach Verwölbungsgrad des Speichermassenträgers, d. h. der Radialwände 4 und der an diesen befestigten Ringkörper 2, 3, weist der Spalt in den Dichtebenen einen

ao großen oder kleinen Abstand auf, der durch den aufgesprühten Staub 17 ausgeglichen bzw. aufgehoben wird. Im Fall, daß mehr Staub 17 als für das Abdichten erforderlich auf die Stirnflächen 8 der Radialwände 4 und der Ringkörper 2, 3 aufgetragen ist, wird dieser von der rotierenden Sektorplatte 9, deren Ränder einen Böschungswinkel α aufweisen, abgestrichen, so daß nur die für das Abdichten der Dichtungsspalte erforderlichen Staubschicht erhalten bleibt. Desgleichen wird die Menge des abgeschiedenen Staubes 17 auch von den Sprühelektroden 16 der Staubabscheidevorrichtung geregelt, deren Spannung je nach Anforderung verändert werden kann, so daß die Staubschicht die erforderliche Stärke in der Regel nicht über- bzw. unterschreitet. Um die abgeschiedenen Staubteile auch im unteren Statorbereich in Strömungsrichtung der diese Staubteile mitführenden Medien, beispielsweise der Rauchgase, strömen zu lassen, ist die Staubabscheidevorrichtung an der Austrittsseite der Rauchgase an den Stimflächen 8 der Radialwände 4 bzw. der Ringkörper 2,3 angebracht und die Sicken 18 für den Staub 17 in der unteren Sektorplatte 9 eingearbeitet. Hierbei wird die Höhe der auf der unteren Sektorplatte 9 aufgetragenen Staubschicht durch die Sprühelektroden 16 der unteren Staubabscheidevorrichtung bestimmt und etwaige Staubanhäufungen von den Radialwänden 4 abgestrichen. Zu diesem Zweck können die Radialwände 4 mit einem Böschungswinkel versehen sein, so daß beim Vorbeistreichen der Sektorplatte 9 an den Radialwänden 4 die Staubschicht zudem in die Sicken 18 der Sektorplatte 9 gepreßt wird. Die Stromzufuhr zur oberen und unteren Staubscheidevorrichtung, die als Drehstutzenausführung gestaltet ist, erfolgt mittels bekannter Übertragungsmittel, die je nach Anordnung der Staubabscheider am Wärmeaustauscher als Fest- oder Schleifkontakte ausgebildet sein können. Der die Hochspannung erzeugende und in der Zeichnung nicht dargestellte Generator ist außerhalb des Wärmetauschers angebracht und am Kontrollpult der gesamten Anlage angeschlossen. Die Erfindung ist nicht nur auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es beispielsweise denkbar, den abgeschiedenen Staub auch gegen die Strömungsrichtung der Rauchgase auf die Dichtflächen des Wärmetauschers aufzusprühen. Desgleichen ist es denkbar, die Staubabscneidevorrichtung auch für rotierende Speichermassenträger anzuwenden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abdichten der Dichtungsspalte rotierender Regenerativ-Wärmetauscher, bei denen mindestens eines der wärmetauschenden Medien Schmutzteile in Staubform mitführt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Staubes aus einem wärmetauschenden Medium ausgeschieden und auf die Dichtflächen des Wärmetauschers in solchem Maß abgelagert wird, daß dadurch die Abdichtung erzielt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei als Staubabscheider eine elektrostatisch arbeitende Einrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Staubabscheider aus einem ringförmigen Drahtkörper (10) mit an diesem angebrachten Sprühelektroden (16) und mehreren an diesem Drahtkörper (10) befestigten Sprühdrähten (11) besteht,

und die Sprühdrähte (11) radial und ringförmig über den Dichtflächen verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 für Drehstutzenausführungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdrähte (11) über mindestens einen Isolator (14) am Drahtkörper (10) angebracht sind und der Drahtkörper (10) mit seinen Enden (12) an der rotierenden Sektorplatte (9) befestigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Dichtflächen sowohl die Radialwände (4) als auch die Ringkörper (2, 3) an mindestens einer ihrer Stirnflächen Sicken (18) als Halter für den Staub (17) aufweisen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1041 632.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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