DE1402990C - Verfahren und Vorrichtung zur ab schließenden Bearbeitung der rotations symmetrischen Flachen bei der Fertigung von Regenerativ Wärmetauschern - Google Patents

Description

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Die Erfindung befaßt sich mit der abschließenden messungen konnte die Bearbeitung der äußeren, der

Bearbeitung der rotationssymmetrischen Flächen bei Versteifung und Abdichtung des Speicherkörpers

der Fertigung von Regenerativ-Wärmetauschern. Bei dienenden Rotorflansche sowohl stirnseitig als auch

diesen Regenerativ-Wärmetauschern handelt es sich umfangsseitig ohne Schwierigkeiten auf einer Kopftim sehr große Geräte zur Übertragung der Rauch- 5 dreh- oder Karusseldrehmaschine vorgenommen wer-

gaswärme in großen Feuerungsanlagen an die Ver- den. Im Laufe der technischen Entwicklung sind die

brennungsluft, in Sonderfällen auch an die Mühlen- Kesseleinheiten aber immer größer geworden, und

luft, die in Kohlenstaubfeuerungen zur Trocknung dementsprechend drängt auch die Entwicklung der

des Brennmaterials benötigt wird. · rauchgasbeheizten Regenerativ-Luftvorwärmer in

Solche Regenerativ-Luftvorwärmer enthalten eine io Richtung zu größeren Bemessungen, so daß schon

große Speichermasse, und zwar in der Regel in Form heute Speicherkörperdurchmesser von etwa 13 m

von Stahlblechen, die in ein käfigartiges Gehäuse, dringend wünschenswert erscheinen, wobei noch nicht

den sogenqnnten Speichermassenträger, eingesetzt abzusehen ist, welche Durchmesser in naher Zukunft

sind. Ein Teilbereich des Speichermassenkörpers wird werden gefordert werden müssen,

in den Zug der heißen Rauchgase eingeschaltet, die 15 Derart große rotationssymmetrische Körper kön-

somit vom Feuerungsraum der Kesselanlage durch nen aber nicht mehr auf den gängigen Drehmaschi-

diesen Teil der Speichermasse hindurch zum Kamin nen bearbeitet werden. Wohl gibt es Drehmaschinen

geführt werden. Dadurch wird der genannte Teil der für Werkstücke von derart großen Abmessungen. In

Speichermasse aufgeheizt (deutsche Patentschrift der Regel handelt es sich bei solchen Werkstücken

415 391). Im Anschluß hieran wird der Strom der 20 aber um kompakte Maschinenbauteile von entspre-

vorzuwärmenden Luft durch die aufgeheizte Speicher- chend hohem Gewicht, und aus diesem Grunde wer-

masse hindurchgeleitet, wobei sie die gespeicherte den die Drehmaschinen mit zunehmendem Planschei-

Wärme aufnimmt und zu ihrer Vorwärmung nutzbar ben-Durchmesser auch in ihrer Lagerung und in ihrer

macht. Gesamtausführung entsprechend robust hergestellt,

Dieses wechselseitige Aufheizen der Speichermasse 25 zumal bei Maschinenbauteilen dieser Größe im all- und Abkühlen durch die Verbrennungsluft kann kon- gemeinen auch verhältnismäßig hohe Anforderungen struktiv auf zwei Wegen gelöst werden, von denen an die Maßgenauigkeit der mechanischen Bearbeitung der eine die kinematische Umkehr des anderen dar- gestellt werden. Drehmaschinen mit den benötigten stellt. In beiden Fällen besitzen die heute gebrauch- Planscheiben-Durchmessern werden daher aus dielichen Regenerativ-Wärrhetauscher Speicherkörper in 30 sen Gründen derart teuer, daß sie für den Zweck Form flacher Zylinder, wobei die beiden wärmetau- der Bearbeitung von Speichermassenträgern wirtschenden Medien an gegeneinander versetzten Stellen schaftlich nicht vertretbar sind. Bei diesen Speicherdurch den Speichermassenkörper axial und im Gegen- massenträgern handelt es sich zwar um Körper von strom zueinander hindurchgeleitet werden. In dem sehr großem Durchmesser, jedoch sind diese aus vereinen Falle dreht sich hierbei der Speichermassen- 35 hältnismäßig dünnem Blech zusammengeschweißt, körper langsam um seine Achse, während die Kanal- Dieser Speichermassenträger ist in der Lage, das Geanschlüsse der beiden Medien ruhend angeordnet wicht der einzubauenden Heizbleche zu tragen, das sind. Bei der anderen Ausführungsform ist der Spei- je nach der Größe des Luftvorwärmers bisher zwichermassenkörper ruhend angeordnet, während die sehen 30 und 50 t liegt. Trotzdem ist das Verhältnis Kanalanschlüsse eines der beiden Medien, Vorzugs- 40 des Gewichts eines solchen Speichermassenträgers zu weise diejenigen der Luft, langsam umlaufen. Bei seinen Abmessungen nicht derart groß wie bei masbeiden Ausführungsformen ist die gesamte Kreis- siven Teilen des Maschinenbaus. Auch sind die Anfläche des Speichermassenkörpers unter Berücksich- forderungen an die Maßgenauigkeit wesentlich gerintigung der Volumenverhältnisse und der Strömungs- ger als sie sonst bei Werkstücken dieser Abmessungen geschwindigkeit der beiden Medien in Luft- und 45 üblicherweise gestellt werden.
Rauchgasquerschnitt durch zwei radiale Trennzonen Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe im Verhältnis 2:3 aufgeteilt. gestellt, die erläuterten Schwierigkeiten zu beseitigen

Diese Trennung der beiden Kanäle im Bereich und eine wirtschaftich vertretbare Lösung zu schafdes Übergangs von den Kanalmündungen zu den fen, die es gestattet, die Speichermassenträger von Stirnflächen des Speichermassenkörpers und in der 50 Regenerativ-Luftvorwärmern mit derjenigen Genauumgekehrten Richtung muß einigermaßen dicht sein, igkeit zu bearbeiten, die für eine zufriedenstellende damit das Medium höheren Drucks, nämlich Luft, Abdichtung gefordert werden muß, jedoch nicht mit nicht in zu starkem Maße in den anderen Kanal als der großen — verteuernden — Genauigkeit, wie sie sogenannte »Leckluft« übertritt. Hierbei ergibt die beispielsweise im Werkzeugmaschinenbau notwendig Verwendung schleifender Abdichtungen eine gute 55 ist.

Trennung der Kanäle voneinander, bedeutet jedoch Der Grundgedanke der Erfindung, die die vorste-

cincn starken Verschleiß. Infolgedessen zieht man es hend bezeichnete Aufgabe löst, besteht darin, daß

vor, die radialen Abdichtungen möglichst dicht an der Rotationskörper zum Zweck der abschließenden

die Stirnflächen des Speichermassenkörpers heran- Bearbeitung mittels seiner betriebsmäßigen Halte-,

führen, also einen freien, aber möglichst engen 60 rungselemente oder mittels entsprechend ausgebilde-

Durchgangsspalt zu belassen, so daß die Leckluft- ter Hilfselemente gehaltert wird und daß seine Bear-

verluste nur gering sind. Diese berührungslose Ab- beitung unter betriebsmäßiger Relativdrchung um

dichtung erfordert aber eine genaue Bearbeitung der seine Achse gegenüber den Bearbeitiingswerkzeugen

beiden Stirnflächen des Spcichcrmassciikörpers. Das erfolgt,

gleiche gilt auch für die Mantelfläche. 65 Dementsprechend ist das Verfahren gemäß der Er-

Uci den bisher gebauten Luftvorwärmern betrugen lindung, sofern es sich um die abschließende Bcar-

die Durchmesser der rotationssymmetrisch^ Spei- beitung der rotationssymmetrisdien !'lachen bei der

cherkörper im Höchstfalle etwa K m. Bei diesen Ab- Fertigung vom Regenerativ-Wärmetauschern mit um-

laufender Speichermasse und ruhenden Kanalan- äußeren Rotor-Segmente 2 mit Hilfe einer Fräsvorschlüssen handelt, dadurch gekennzeichnet, daß der richtung abgefräst, wobei die bereits bearbeitete Speichermassenträger mittels seiner betriebsmäßigen Stirnfläche des Innenrotors und die stirnseitig abge-Halterungselemente oder entsprechend ausgebildeter drehten Flanschringe 3 als Auflage zum genauen Aus-Hilfselemente gehaltert und unter Umlauf durch ru- 5 richten der Fräsvorrichtung dienten. Alle diese Arhend angeordnete Werkzeuge bearbeitet wird. Han- beitsgänge werden durch das erfindu.ngsgemäße Verdelt es sich jedoch um die abschließende Bearbeitung fähren vereinfacht und verbilligt. Daher wird man der rotationssymmetrischen Flächen bei der Fertigung das erfindungsgemäße Verfahren auch bei den größevon Regenerativ-Wärmetauschern mit ruhender ren der bisher gebauten Typen anwenden, obwohl Speichermasse und umlaufenden Kanalanschlüssen, io die Bearbeitung in der Vergangenheit mit den verfügdann ergibt sich die kinematische Umkehr des Be- baren Maschinen durchaus möglich gewesen ist. arbeitungsverfahrens, und zwar ist in diesem Falle Bei den zur Ausübung des Verfahrens dienenden

das Verfahren gemäß der Erfindung in entsprechen- Bearbeitungsvorrichtungen kann man drei Hauptder Weise dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher- gruppen von Elementen unterscheiden, nämlich
massenträger mittels seiner betriebsmäßigen Halte- 15 ,_,·»,,,., _r . ,- , ,
rungselemente oder entsprechend ausgebildeter Hilfs- '· die Werkstuckaufnahme, die als Lagerung aus-

elemente gehaltert und durch umlaufende Werkzeuge gebildet ist, wenn der Speiehermassentrager wah-

bearbeitet wird, während die Bearbeitung der Luft- ^{rend de},^r Bearbeitung umlauft ,also mit ortsfest

hauben, ebenfalls unter betriebsmäßiger Halterung angeordneten Werkzeugen bearbeitet wird,

unter Umlauf durch ruhende Werkzeuge erfolgt. 20 2. den Antrieb zur Erzeugung der erforderlichen

In beiden Fällen ist die Bearbeitungs- und Vor- Schnittgeschwindigkeit bzw. des Vorschubes,

Schubgeschwindigkeit sebstverständlich durch die 3 _{die Werkz}eugaufnahme mit der erforderlichen

Erfordernisse des zur Anwendung kommenden Bear- Vorschubeinrichtung

beitungsverfahrens bestimmt. Dieses bedeutet, daß

die Umlaufgeschwindigkeit der Relativdrehung nicht 25 Für die Halterung des zu bearbeitenden rotationsetwa mit derjenigen Umlaufzahl übereinstimmen symmetrischen Speichermassenträgers gibt es mehrere muß, die die umlaufenden Teile des Wärmetauschers Möglichkeiten,
im praktischen Betrieb aufweisen. Handelt es sich um einen Speichermassenrotor, so

Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens kann dieser mittels seiner eigenen Welle und Lagedienen die beigefügten Zeichnungen. Für diese ist 30 rung in seinem Gehäuse gelagert werden. Es ist nur als Ausführungsbeispiel zur · Erläuterung des erfin- erforderlich, an diesem Gehäuse Aussparungen vordungsgemäßen Verfahrens ein Luftvorwärmer ge- zusehen, die für die Anbringung der Werkzeughalter wählt, bei dem die Speichermasse umläuft, während und für deren Schlittenführung benötigt werden. Die die Anschlußkanäle ruhen. Es zeigt Bearbeitung kann in dieser Weise noch in der Werk-

Fig. 1 eine Aufsicht auf den Rotor dieses Luft- 35 statt vorgenommen werden, sobald das Gehäuse und Vorwärmers, der Rotor provisorisch montiert sind. Es ist aber

Fig. 2 einen Querschnitt durch diesen Rotor; auch die Bearbeitung auf der Baustelle möglich,

Fig. 3 stellt den gleichen Rotor in Seitenansicht nachdem dort die einzelnen Rotorteile miteinander dar, und zwar zusammen mit einer Bearbeitungsma- fest verschweißt sind.

schine, um die Bearbeitungsvorgänge zu veranschau- 40 Eine andere Möglichkeit besteht darin, für die liehen. - Halterung des Rotors ein Hilfsgehäuse zu konstru-

Wenngleich die Erfindung aus der Notwendigkeit ieren. Dieses wird zweckmäßigerweise so groß bemesentstanden ist, die in Zukuft erforderlich werden- sen, daß es für alle vorkommenden Rotordurchmesden großen Speichermassenträger zu bearbeiten, so ser bis zu den größten Durchmessern ausreicht. In ist die Anwendung doch auch schon für die bisher 45 diesem Hilfsgehäuse kann der Rotor in genau der gebräuchlichen Träger nützlich, obwohl diese Ab- gleichen Weise wie in seinem eigenen Gehäuse gemessungen noch mit den verfügbaren Mitteln bewäl- lagert werden, nämlich mittels seiner eigenen Welle tigt werden konnten. So wurden die Speichermassen- und Lagerung. Vorzugsweise wird man ihn mit senkträger der bisher gebräuchlichen Größe, d. h. bis zu rechter Achse einhängen.

8 m Durchmesser, aus Transport- und Montagegrün- 50 Man kann aber auch einen Lagerständer mit den aus mehreren Teilstücken zusammengesetzt, wie waagerechter Achse verwenden, der gleichzeitig als es Fig. 1 und 2 veranschaulichen, nämlich aus einem Schweißvorrichtung zum Einschweißen der radialen Innenrotor 1 und den äußeren Rotorsegmenten 2. und tangehtialen Rotorwände dient. Hierdurch wird Die Fertigung spielte sich in der Reihenfolge ab, daß ein Transportweg eingespart. Ein solcher l.agerstänzunächst der Innenrotor I hergestellt und auf der 55 der kann als Schweißkonstruktion oder aber unter Drehbank auf Fertigmaß bearbeitet wurde. Dann Verwendung von zwei Betonsockeln hergestellt werwurden auf den Außenmantel dieses Innenrotors die den. Es ist eine Frage der Wirtschaftlichkeit, ob man äußeren Rotorsegmente 2 aufgebaut und miteinander die Achsenhöhe über Flur größer oder kleiner wählt verschraubt. und schließlich wurden die radialen und als den größten in Frage kommenden Rotoihalbmestangentialcn Zwischenwände eingeschweißt. Nach 60 ser. Will man die Achsenhöhe kleiner bemessen, st) diesem Zusammenbau wurde der gesamte Rotor auf wird zwischen den Lagersockeln eine Grube vorgeeine Kopf- oder Karusselldrehmaschine genommen. sehen, in die der untere Teil des Rotors während und es wurden die. in den Rotor-Stirnflächen liegen- der Bearbeitung hineinragt.

den Flansche 3 fluchtend mit der Rotor-Stirnfläche Für den Antrieb des Rotors zur Erzeugung der

des bereits bearbeiteten Innenrotors 1 plangedrehl. 65 erforderlichen Schnittgeschwindigkeit wird ein Ge-Dann wurden alle Flanschringe 3 und 4 auf genauen triebe benutzt, das vorzugsweise regelbar ist. Die An-Durchmesser abgedreht. Schließlich wurden die noch tricbsleistung kann hierbei auf den Rotor dureh desüber die Stirnfläche vorstehenden Radialwände der sen eigenen Bolzenkranz übertragen werden. Dieser

Bolzenkranz wird zweckmäßigerweise aus einzelnen Segmentabsehnitten hergestellt und zum Ausgleich der Unrundheit der Rotor-Schweißkonstruktion einstellbar angebracht, so daß er auf runden Lauf einjustiert werden kann. Andere Möglichkeiten bestehen in der Verwendung eines Seil-, Riemen- oder Kettenantriebs, der um den rohen Rotormantel geschlungen wird, oder eines Reibradantriebes. Man kann auch einen besonderen Zahnkranz benutzen, der an der Stirnfläche des Innenrotors angeflanscht wird und immer wieder für alle zur Bearbeitung kommenden Rotoren Verwendung finden kann.

Auch für das Bearbeiten-der Rotorflansche 3 und 4 gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie an Hand von F i g. 3 erläutert sei.

Die erste Möglichkeit besteht darin, die Flansche 3 und 4 durch Drehen zu bearbeiten. Zu diesem Zweck wird ein achsparalleles Bett 10 vorgesehen. Dieses trügt auf seiner prismatischen Führung einen Kreuz-Support II. auf dessen Quer-Support der Werkzeughalter 12 mit dem Drehstahl 13 befestigt ist. Je nachdem, wie die Werkstückaufnahnie im Sinne der vorstehend angedeuteten verschiedenen Möglichkeiten ausgebildet ist. winl das Bett 10 im Abstand α von der Rotorachse entweder am Vorwärmergehäuse, am llilfsg'.'häuse oder an dem gleichzeitig als Sehweißvorriehlung dienenden I.agerständer befestigt. Soll die Bearbeitung durch Fräsen erfolgen, so ist der Aufbau im Grunde der gleiche. Nur treten an die Stelle des Werkzeughalters 12 und des Drehstahles 13 eine Fräseinheit und ein eigener Fräserantrieb.

Soll die Bearbeitung durch Brennsehneiden erfolgen, so tritt an die Stelle des Drehstahles ein Autogen-Schneidbrenner. der in den Werkzeughalter 12 eingespannt werden kann. Hierbei kann man hinter dem Autogen-Sehneidbrenner die noch erhitzte Schnittfläche mit Wasser abschrecken und dadurch härten, also ein "Flammhärten- vornehmen.

Auch das Bearbeiten durch Bohren kann auf einer Vorrichtung entsprechend derjenigen gemäß Fig. 3 vorgenommen werden. Wenn der Bolzenkranz sich, wie in 1·' i g. 2 gezeichnet, an einer der beiden Rotor-Stirnflächen befindet und wenn der Rotorantrieb nicht über diesen Bolzenkranz erfolgt, sondern auf einem der anderen erwähnten Wege, so kann die in F i g. 3 dargestellte Vorrichtung auch dazu benutzt werden, diese Bolzenlöcher zu bohren. Zu diesem Zweck wird auf den Kreuz-Support 11 an Stelle des Werkzeughalters 12 eine Bohreinheit aufgespannt.

Das Abfräsen der über die Stirnflächen vorstehenden Radialwände der äußeren Rotorsegmente kann in der gleichen Weise, wie es bisher üblich gewesen ist. auf der dargestellten Vorrichtung vorgenommen werden. Hierzu ist die Bearbeitungsvorrichtung gemäß F i g. 3 in der vorstehend schon angegebenen Weise auszubilden, daß auf dem Support 11 an Stelle des Werkzeughalters 12 und des Drehstahles 13 eine Fräsvorrichtung verwendet wird.

Wenngleich die vorstehenden Ausführungen von dem in der Praxis meist vorliegenden Fall ausgegangen sind, daß es sich bei dem Speicherkörper um einen mit der Speichermasse bepackten Rotor handelt, so treffen die gleichen Überlegungen doch in kinematischer Umkehr auch auf den anderen Fall zu, daß bei einem Regenerativ-l.uftxorwärmer mit ruhender Speichermasse dieser ebenfalls rotationssynimetrisehe. im Betrieb allerdings ruhende Speicherkörper bearbeitet werden soll. Hierfür bestehen zwei, einander kinematisch umgekehrt entsprechende Möglichkeiten.

So ist es zunächst einmal möglich, den Speichermassenträger drehbar zu lagern und mit ortsfesten Werkzeugen zu bearbeiten. Auf diesen Fall treffen die vorstehenden Ausführung in vollem Umfange zu, so daß eine Wiederholung sich erübrigt.

Die andere Möglichkeit besteht darin, die Bearbeitung des Speichermassenträgers unter denjenigen Betriebsbedingungen vorzunehmen, denen dieser rotationssymmetrische Körper auch im praktischen Betrieb unterworfen ist. Dieses bedeutet, daß der Speichermassenträgcr ruhend gehaltert und mittels umlaufender Vorrichtungen bearbeitet wird. Diese Vorrichtungen würden hierbei also in gleicher Weise umlaufend geführt werden, wie es im praktischen Betrieb mit den umlaufenden Kanalanschlüssen geschieht, bzw. es wird für den Zweck der Bearbeitung eine besondere Bearbeitungsvorrichtung geschaffen, die so gehalten wird, daß sie gegenüber dem ruhenden Speichermassenkörper umlaufen kann, und es wird diese Bearbeilungsvorrichtung in gleicher oder ähnlicher Weise angetrieben, wie nachher die Kanalanschlüsse. So kann sie beispielsweise an diese Kanalanschlüsse über der Statorebene angeschraubt werden. Auch auf diesen Sonderfall treffen die ausführlichen Erläuterungen zu. die vorstehend zu der Bearbeitung rotierender Speichermassenträger gemacht wurden, denn es handelt sich ja nur um die Relativbewegung des Speichermassenträgers einerseits und der Bearbeitungswerkzeuge andererseits im Verhältnis zueinander.

Vorstehend sind die wichtigsten in der Praxis denkbaren Fälle erläutert. Die besondere konstruktive Ausgestaltung der Halterungs-, Antriebs- und Bearbeitungsvorrichtung ergibt sich auf Grund dieser Richtlinien dann im Einzelfall nach den jeweils vorliegenden Erfordernissen. Es ist auf diese Weise aber jedenfalls die Möglichkeit geschaffen. Speichermassenträger von beliebig großen Durehmessern, wie sie im Zuge der Entwicklung gefordert werden können, unter Aufwendung verhältnismäßig einfacher und billiger Mittel und unter Vermeidung großer, schwerer und teurer Drehmaschinen mit der für die Abdichtung benötigten Genauigkeit zu bearbeiten.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur abschließenden Bearbeitung der rotationssymmetrischen Flächen bei der Fertigung von Regenerativ-Wärmetauschern mit umlaufender Speichermasse und ruhenden Kanalanschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß der Speichermassenträger mittels seiner betriebsmäßigen Halterungselemente oder entsprechend ausgebildeter Hilfselemente gehaltert und unter Umlauf durch ruhend angeordnete Werkzeuge bearbeitet wird.

2. Verfahren zur abschließenden Bearbeitung der rotationssymmetrischen Flächen bei der Fertigung von Regenerativ-Wärmetauschern mit ruhender Speichermasse und umlaufenden Kanalanschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß der Speichermassenträger mittels seiner betriebsmäßigen Halterungselemente oder entsprechend ausgebildeter Hilfselemente gehaltert und durch umlaufende Werkzeuge bearbeitet wird, während die Bearbeitung der I.ufthauben, ebenfalls unter be-

triebsmäßiger Halterung, unter Umlauf durch ruhende Werkzeuge erfolgt.

3. Vorrichtung zur Bearbeitung der Rotoren von Regenerativ-Wärmetauschern gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus dem Wärmetauschergehäuse besteht, das zur drehbaren Lagerung des Rotors dient, ferner ruhend angeordneten Bearbeitungsgeräten sowie einer den Rotor während der Bearbeitung drehenden Antriebsvorrichtung, Vorzugsweise der betriebsmäßigen.

4. Vorrichtung zur Bearbeitung der Rotoren von Regenerativ-Wärmetauschern gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Lageranordnung zur drehbaren Lagerung des Speicherkörpers, ferner ruhend angeordneten Bearbeitungsgeräten sowie

einer den Speicherkörper während der Bearbeitung drehenden Antriebsvorrichtung besteht. -

5. Vorrichtung zur Bearbeitung der Statoren von Regenerativ-Wärmetauschern gemäß dem Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus dem den Stator ruhend, in betriebsmäßiger Stellung aufnehmenden Gehäuse, ferner umlaufend angeordneten Bearbeitungsgeräten sowie einer die letzteren antreibenden Vorrichtung besteht. ■

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich auch mit den Arischlußhauben ausgestattet ist, daß die Bearbeitungsgeräte an den Kanalstutzen angebracht sind und daß die Antriebsvorrichtung — vorzugsweise die betriebsmäßige — die Anschlußhauben antreibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 109643/19