DE1255681B

DE1255681B - Umlaufender Regenerativ-Waermetauscher mit einem Rotor, dessen Innenmantel eine Rotorwelle koaxial umschliesst

Info

Publication number: DE1255681B
Application number: DES85383A
Authority: DE
Inventors: James Conde
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Current assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Priority date: 1962-05-28
Filing date: 1963-05-27
Publication date: 1967-12-07
Also published as: GB1046106A; US3155152A

Description

DEUTSCHES ÄW^SS PATENTAMT

DeutscheKl.: 17 f-12/07

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1255 681

Aktenzeichen: S 853831 a/17 f

1 255 681 Anmeldetag: 27.Mail963

Auslegetag: 7. Dezember 1967

Die Erfindung bezieht sich auf umlaufende Regenerativ-Wärmetauscher mit einem Rotor, der von den beiden wärmetauschenden Strömungsmitteln im Gegenstrom durchströmt ist und aus einem zylindrischen Außenmantel und einem Innenmantel be- S steht, zwischen denen sich radiale Trennwände zur Bildung sektorförmiger Kammern für die Aufnahme von Füllungen aus wärmespeicherndem Material erstrecken, wobei der Innenmantel eine Rotorwelle mit Abstand koaxial umschließt und von dieser getragen wird, und mit einem den Rotor axial zwischen sich einschließenden Gehäuse, das an einander gegenüberliegenden starren Enden mit Ein- und Auslaßöffnungen für ein wärmeabgebendes Strömungsmittel und, in Umfangsrichtung dazu versetzt, mit Ein- und Auslaßöffnungen für ein wärmeaufnehmendes Strömungsmittel versehen ist.

Bei einem bekannten Wärmetauscher dieser Art besteht der gesamte Rotorinnenmantel aus einer den Rotor im Radialabstand umschließenden trommelförmigen Nabe, die mit Hilfe zweier in ihrem Inneren angeformter und symmetrisch auf ihre Länge verteilter Stützscheiben auf der Rotorwelle sitzt und auf dieser befestigt ist. Bei einem Wärmetauscher mit Ein- und Auslaß des Strömungsmittels an dem gleichen Stirnende des Rotors und entsprechender Umlenkung der Strömung innerhalb des Rotors ist es auch bekannt, den dort konischen Rotorinnenmantel durch sich längs erstreckende Radialrippen an der Rotorwelle zu befestigen.

In beiden Fällen erbringen zwar die verhältnismäßig dünnwandigen scheiben- bzw. rippenförmigen Stützteile des Rotors eine begrenzte Wärmeisolation der Rotorwelle, so daß deren Temperaturen wie auch die Temperaturen der Wellenlager im Betrieb niedriger liegen. Bei verhältnismäßig hohen Arbeitstemperaturen des Rotors von beispielsweise mehr als 540° C nimmt jedoch eine zunehmende thermische Verformung des Rotors selbst wie auch des die Ein- und Auslaßöffnungen enthaltenden Gehäuses überhand, und es wird sehr schwierig, wenn nicht gar unmöglich, auch nur einigermaßen eine Abdichtung zwischen den relativ umlaufenden Teilen des Wärmetauschers zu erhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Verformung des Rotors unter solchen Temperaturverhältnissen während des Betriebs herabzusetzen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die axiale Erstreckung des von der Rotorwelle getragenen Innenmantels wesentlich kleiner ist als die des Rotors, daß der Innenmantel am kalten Ende des Rotors angeordnet ist und eine Hülse trägt, die eine Umlaufender Regenerativ-Wärmetauscher
mit einem Rotor, dessen Innenmantel
eine Rotorwelle koaxial umschließt

Anmelder:

Svenska Rotor Maskiner Aktiebolag,
Nacka, Stockholm (Schweden)

Vertreter:

DipL-Ing. W. Beyer, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Freiherr-vom-Stein-Str. 18

Als Erfinder benannt:

James Conde, Wellsville, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 28. Mai 1962 (198161)

bis zum heißen Ende des Rotors sich erstreckende Verlängerung des Innenmantels bildet, und daß die Trennwände in axialer Richtung geteilt ausgeführt sind, wobei die zwischen dem Innenmantel und dem Außenmantel sich erstreckenden Teile starr mit diesen Mänteln verbunden sind, während die zwischen der Hülse und dem Außenmantel gelegenen Teile gelenkig mit den vorgenannten Teilen verbunden und axial und radial verschieblich geführt sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Rotors wird erreicht, daß nur der am kalten Ende des Rotors gelegene Teil des Tragkörpers eine starre Konstruktion bildet, während der andere, der höheren Temperatur ausgesetzte Teil derart ausgeführt und derart mit dem starren Teil verbunden ist, daß die verschiedenen Elemente des Rotors sich unabhängig voneinander ausdehnen und zusammenziehen können. Hierdurch werden Spannungen und sonst unvermeidbare Verformungen des Rotors weitgehend vermieden. Da außerdem die mechanische Verbindung zwischen Rotor und Welle nur im kälteren Teil des Rotors liegt, wird gegenüber den bekannten Wärmetauschern noch weniger Wärme zur Rotorwelle und den Rotorlagern übertragen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch einen Wärmetauscher gemäß der Erfindung.

709 707/395

Claims

F i g. 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 in F i g. 1,

Fig. 3 einen anderen Querschnitt nach Linie3-3 in F i g. 1 und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Rotorinnenmantels und seiner Haltemittel.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist eine Rotorwelle 10 an ihrem oberen oder kalten Ende von einem Traglager 12 gehalten, das an einem davon unabhängigen Querträger 14 sitzt. In ähnlicher Weise wird ein Führungslager 16 von einem zweiten Querträger 18 getragen, der über Zuganker 22 am Querträger 14 am kalten Ende des Wärmeaustauschers aufgehängt ist.

Ein zylindrischer Rotorinnenmantel 24 umgibt mit Abstand koaxial die Rotorwelle 10 an deren oberen oder kalten Ende und ist an dieser durch eine Anzahl von tangential angeordneten Stützrippen 26 gehalten, die sich in Querrichtung biegen können, um eine Durchmesservergrößerung des Rotorinnenmantels 24 aufzufangen. Eine Anzahl radial angeordneter Trennwandteile 28 erstreckt sich vom Rotorinnenmantel 24 radial nach außen zu einem konzentrischen Rotoraußenmantel 32 und teilt eine Anzahl von sektorförmigen Kammern 34 ab, von denen jede zur Aufnahme einer Füllung aus wärmespeicherndem Material dient, durch die das wärmeabgebende und das wärmeaufnehmende Strömungsmittel wechselweise beim Umlauf des Rotors um seine Achse geleitet werden.

Die fest angebrachten radialen Trennwandteile 28 sind nur am kalten Ende des Rotors zwischen dessen Innen- und Außenmantel vorgesehen. Von den festen Trennwandteilen 28 hängen weitere Trennwandteile 33 herab, die bei 35 gelenkig mit den festen Trennwandteilen verbunden und so bemessen sind, daß sie sich durch den Rotor axial fluchtend mit den die Last tragenden Trennwandteilen 28, erstrecken. Die herabhängenden Trennwandteile 33 legen sich mit ihren Außenkanten lose gegen die Innenfläche des Roioraußenmantels, während sich ihre Innenkanten in ähnlicher Weise an eine zylindrische Hülse 36 anlegen, die an einem Flansch 37 des Rotorinnenmantels 24 befestigt ist und diesen derart fortsetzt, daß ein Raum 38 gebildet wird, durch den Luft hindurchstreichen kann.

In radialer Anlage mit der Hülse 36 und dem Rotoraußenmantel 32 sind axial gerichtete Rinnenglieder 42 vorgesehen, die Halteschlitze für die Längskanten der herabhängenden Trennwandteile 33 bilden, um eine Querverschiebung in Abhängigkeit von Druckunterschieden in den benachbarten Rotorkammern zu verhindern.

Auf diese Weise üben die Rinnenglieder 42 eine Dichtfunktion aus, wobei sie mit Zwischendichtungen 44 und radialen Stirndichtungen 46 zur Begrenzung einer Fluidleckage zwischen den benachbarten Rotorkammern zusammenwirken. Umfangsdichtungen 48 an den Endkanten des Rotors verhindern das Her-

austreten der Strömungsmittel aus dem Rotorbereich und ein Durchströmen durch den zwischen Rotoraußenmantel und Rotorgehäuse gebildeten ringförmigen Raum.

Das den Rotor umgebende Gehäuse 52 besitzt Einlaß- und Auslaßstutzen 54 bzw. 56 für das wärmeabgebende Strömungsmittel und im Abstand dazu Rohrstutzen 58 und 62 für das wärmeaufnehmende Strömungsmittel. Die kalten Rohrstutzen 56 und 58 sind mit Hilfe von Befestigungsmitteln 64 am Querträger 14 und die Rohrstutzen 54 und 62 mit Hilfe von Stützsäulen 66 am Querträger 18 befestigt.

Um die Rotorwelle von der Wärme des Rotors zu isolieren, ist der Rotorinnenmantel mit einer Schicht wärmeisolierenden Materials 68 ausgekleidet, dessen Innenfläche die Oberfläche eines Kühlluftkanals bildet.

Patentanspruch:

Umlaufender Regenerativ-Wärmetauscher mit einem Rotor, der von den beiden wärmetauschenden Strömungsmitteln im Gegenstrom durchströmt ist und aus einem zylindrischen Außenmantel und einem Innenmantel besteht, zwischen denen sich radiale Trennwände zur Bildung sektorförmiger Kammern für die Aufnahme von Füllungen aus wärmespeicherndem Material erstrecken, wobei der Innenmantel eine Rotorwelle mit Abstand koaxial umschließt und von dieser getragen wird, und mit einem den Rotor axial zwischen sich einschließenden Gehäuse, das an einander gegenüberliegenden starren Enden mit Ein- und Auslaßöffnungen für ein wärmeabgebendes Strömungsmittel und, in Umfangsrichtung dazu versetzt, mit Ein- und Auslaßöffnungen für ein wärmeaufnehmendes Strömungsmittel versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung des von der Rotorwelle (10) getragenen Innenmantels (24) wesentlich kleiner ist als die des Rotors, daß der Innenmantel (24) am kalten Ende des Rotors angeordnet ist und eine Hülse (36) trägt, die eine bis zum heißen Ende des Rotors sich erstreckende Verlängerung des Innenmantels bildet, und daß die Trennwände in axialer Richtung geteilt ausgeführt sind, wobei die zwischen dem Innenmantel und dem Außenmantel (32) sich erstreckenden Teile (28) starr mit diesen Mänteln verbunden sind, während die zwischen der Hülse (36) und dem Außenmantel (32) gelegenen Teile (33) gelenkig mit den vorgenannten Teilen (28) verbunden und axial und radial verschieblich geführt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 852 555, 728 977;
britische Patentschrift Nr. 783 877.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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