DE1426233B1

DE1426233B1 - Drehspeicherwaermetauscher fuer Gasturbinenanlagen

Info

Publication number: DE1426233B1
Application number: DE19621426233
Authority: DE
Inventors: Olaf Steven Dipl-Ing Kronogard
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1961-09-11
Filing date: 1962-09-10
Publication date: 1970-05-06
Also published as: US3194302A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Drehspeicherwärme- gleichzeitig als Lagerung für den drehbaren Wärmetauscher für Gasturbinenanlagen, versehen mit axia- träger dient.

len Einlassen und Auslässen für das Abgas und die Dadurch wird erreicht, daß der Einlaßkanal kurz verdichtete Luft, der in einem im wesentlichen kreis- wird und die Druckverluste gering; zudem wird die förmigen Außengehäuse angeordnet ist, welches als 5 Luft auf dem Wege nicht abgekühlt und kann überDeckel für Luft- und Abgaskanäle im Kompressor- dies als Kühlmittel für das Lager des Wärmeträgers und Turbinengehäuse der Anlage ausgebildet ist und dienen, wenn der Rohrstutzen gleichzeitig die Lagerin welchem ein ringförmiger Wärmeträger mit axialer halterung für das genannte Lager bildet.
Durchströmung drehbar gelagert ist. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der

Ein Wärmetauscher mit diesen Merkmalen ist etwa io Erfindung dargestellt.

aus der deutschen Patentschrift 944 647 bekannt. F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt eines Regenerativ-Hiernach wird die verdichtete Luft durch eine äußere Wärmetauschers nach der Erfindung;
Leitung einer Verteilungskammer an dem einen Ende F i g. 2 veranschaulicht teilweise im Schnitt eine des Wärmetauschers zugeführt. Dort erfährt der Stirnansicht des Wärmetauschers.
Luftstrom eine Umlenkung und wird, nachdem er 15 Der dargestellte Wärmetauscher ist für eine Gasden Wärmetauscher durchströmt hat, ein zweites Mal ' turbinenanlage bestimmt, in der die Restwärme der umgelenkt, so daß die Luft nunmehr in entgegen- <_f Abgase der Turbine zur Vorwärmung der Verbrengesetzter Richtung entlang einer im Zentrum vor- nungsluft ausgenutzt wird. Der Wärmetauscher hat gesehenen Brennkammer zum erstgenannten Ende ein Außengehäuse 1 mit einem Deckel 1 a, der eine zurückströmt. Dort ändert sie nochmals ihre Rieh- 20 Verteilungskammer 2 für Luft und eine Sammelkamtung, bevor sie schließlich in die Brennkammer ge- mer 3 für die Abgase enthält, wobei die beiden Kamlangt. Durch die zahlreichen Umlenkungen und den mern durch eine Wand 4 voneinander getrennt sind, langen Strömungsweg entsteht selbstverständlich ein Der Deckella trägt einen zentralen Einlaßstuterheblicher Strömungswiderstand, der unter anderem zen 5, auf dem der eigentliche Wärmeträger unter den Wirkungsgrad verschlechtert. Außerdem treten 25 Vermittlung von Kugellagern 6 gelagert ist.
mehrere Dichtungsflächen auf, wodurch die Abdich- Der Wärmeträger besteht aus einem ringförmigen tung problematisch wird. Innengehäuse, dessen Außenmantel mit 7 und dessen

Die deutsche Auslegeschrift 1102 784 beschreibt Innenmantel mit 8 bezeichnet ist. Das Innengehäuse einen Wärmetauscher herkömmlicher Bauart, bei hat außen ebene Stirnwände 9 und 10, in denen zwei dem die Medien im wesentlichen nur geradlinig hin- 30 Reihen von kreisförmigen Öffnungen 11 und 12 vordurchströmen. Zu diesem Zweck sind verhältnis- gesehen sind, von denen die Öffnungen 11 einen grömäßig lange Anschlußleitungen erforderlich, die zum ßeren Durchmesser haben und radial außerhalb der einen ebenfalls einen großen Strömungswiderstand Öffnungen 12 liegen.

verursachen, zum anderen zu einer unerwünschten Zwischen den Stirnwänden 9 und 10 sind Blech-Abkühlung der Medien führen. 35 behälter 13 eingesetzt, in denen eine Speichermasse

Die Patentschrift 20 285 des Amtes für Erfin- 14 angebracht ist. Wie am besten aus Fig.2 erdungs- und Patentwesen in Ost-Berlin schließlich sichtlich, sind die Behälter im wesentlichen keilförmig zeigt einen Wärmetauscher, bei dem das wärme- und mit den Öffnungen 11 und 12 entsprechenden abgebende Medium durch die mittlere Partie des Öffnungen versehen. Die Stirnwände der Behälter 13 Wärmetauschers hindurch zu einer Umlenkkammer 40 sind kegelförmig nach außen um die Öffnungen geströmt, ehe es durch die Speicherelemente hindurch- preßt und tragen zylindrische Kragen 15, die in den geführt wird, während das wärmeaufnehmende Me- Öffnungen der Stirnwände des Innengehäuses 7 gedium unmittelbar durch die Speicherelemente hin- führt und mit abdichtenden Kolbenringen 16 verdurchtritt, sehen sind. Infolge dieser Anordnung haben die Be-

Sämtliche dieser erwähnten bekannten Konstruk- 45 hälter 13 eine gewisse Bewegungsmöglichkeit im Ver-

tionen erfordern eine Lagerung des drehbaren hältnis zum Innengehäuse 7, so daß schädliche

Wärmeträgers an dessen Außenumfang. Dies jedoch Wärmespannungen vermieden werden,

bedingt wegen des großen Lagerdurchmessers eine Die vom Verdichter der Gasturbinenanlage kom-

aufwendige Bauweise und mühselige Montage. Den- mende Luft strömt durch einen Raum 17 im Außen-

noch ist eine genaue Zentrierung zum Zwecke der 50 gehäuse 1 des Wärmeaustauschers und durch den

einwandfreien Abdichtung kaum möglich. Einlaßstutzen 5 in die Verteilerkammer 2 und dann

Aufgabe der Erfindung ist es, einen möglichst korn- von links nach rechts in F i g. 1 durch den Wärmepakten Drehspeicherwärmetauscher zu schaffen, der träger. Die Abgase der Turbine strömen über eine leicht von den übrigen Teilen der Gasturbinenanlage Verteilerkammer 18 im Außengehäuse 1 und von abmontiert werden kann. Dies ist besonders bedeu- 55 rechts nach links durch den Wärmeträger. Die Abtungsvoll bei der Verwendung für Fahrzeugantriebe, gase verlassen die Sammelkammer 3 durch einen wo der verfügbare Raum meistens sehr begrenzt Auslaß 19.

ist und ein beschädigtes Maschinenteil rasch und Um ein Überströmen von Luft in den Gasteil des

ohne längeren Stillstand ersetzbar sein soll. Dar- Wärmetauschers zu verhindern, sind zu beiden Seiten

über hinaus jedoch soll eine einfachere und zu- 60 des Wärmeträgers Dichtungen 20 und 21 angeordnet,

verlässigere Konstruktion erzielt werden, die den- die mit kreisbogenförmig gekrümmten Öffnungen ver-

noch einen hohen Wirkungsgrad aufweist und hin- sehen sind, deren Kanten in Fig.2 mit 22 bzw.23

sichtlich der Abdichtung keine besonderen Probleme bezeichnet sind. Die Dichtungen 21 werden von Bäl-

aufwirft. gen 24 (F i g. 1) getragen, denen Druckluft zugeführt

Dies alles wird erfindungsgemäß dadurch er- 65 wird, so daß die Dichtungen an die ebenen Stirnreicht, daß ein Kanal für die verdichtete Luft wände 9 und 10 angepreßt werden. Die Anpreßkraft durch einen axialen Rohrstutzen im Zentrum des kann dabei so abgestimmt werden, daß die Kugel-Außengehäuses gebildet ist, wobei dieser Stutzen lager 6 von Axialkräften entlastet werden.

In Aussparungen der Dichtungen 21 sind Stützrollen 25 gelagert, die vom Anfang an gegebenenfalls ganz innerhalb der Dichtfläche liegen können, aber nach einem gewissen Verschleiß der Dichtung mit den ebenen Stirnwänden 9 und 10 in Berührung kommen. Die Stützrollen nehmen den größten Teil der Anpreßkraft auf, so daß die Dichtflächen gerade miteinander in Berührung kommen. Der Verschleiß der Dichtflächen ist daher unbedeutend. Die den Bälgen 24 zugeführte Luft leckt an den Rollen vorbei und kühlt diese wie auch die Dichtflächen.

Die Dichtungen sind zusammen mit den Bälgen auf Platten 26 befestigt, die am Außengehäuse 1 bzw. am Deckel 1 α angeschraubt sind.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel dient ein hydraulischer Motor 27 zum Antrieb des Wärmeträgers.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, erstreckt sich die Öffnung 22 der Dichtung 20 für den Gasteil über einen beträchtlich größeren Winkel als die Öffnung 23 der ao Dichtung 21 für den Luftteil. Die Trennwand 4 im Deckel 1 α ist jedoch so angeordnet, daß die Kammern 2 und 3 sich beide im wesentlichen über einen Winkel von 180° erstrecken. Im Deckel sind Leitschaufeln 28 eingesetzt, welche die Luft vom Einlaßstutzen 5 auch zu den Enden der Kammer 2 hin ablenken, was zu einer gleichmäßigen Zuströmung durch die Öffnung 23 beiträgt und wodurch auch gleichzeitig die Außenseite des Deckels 1 α auf einem verhältnismäßig großen Teil gekühlt wird.

Die Leitschaufeln dienen gleichzeitig als tragende Organe zur Entlastung der einem Überdruck ausgesetzten Außenwand der Kammer.

Claims

Patentansprüche:

1. Drehspeicherwärmetauscher für Gasturbinenanlagen, versehen mit axialen Einlassen und Auslässen für das Abgas und die verdichtete Luft, der in einem im wesentlichen trommeiförmigen Außengehäuse angeordnet ist, welches als Deckel für Luft- und Abgaskanäle im Kompressor- und Turbinengehäuse der Anlage ausgebildet ist und in welchem ein ringförmiger Wärmeträger mit axialer Durchströmung drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kanal für die verdichtete Luft durch einen axialen Rohrstutzen (5) im Zentrum des Außengehäuses gebildet ist, wobei dieser Stutzen gleichzeitig als Lagerung für den drehbaren Wärmeträger dient.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrstutzen (5) im Außengehäuse (1) fest angebracht ist und daß das Außengehäuse zusammen mit dem Wärmeträger und dessen Antriebsvorrichtung als Einheit von dem Kompressor- und Turbinengehäuse abgebaut werden kann.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Rohrstutzen (5) in eine im Außengehäuse angeordnete Verteilungskammer (2) für die Luft mündet, wobei diese Kammer den Einlaß zum Wärmeträger darstellt und in ihr radial gerichtete Leitschaufeln (28) angebracht sind, die gleichzeitig als tragende Organe zur Entlastung der einem Überdruck ausgesetzten Außenwand der Kammer dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen