DE1501529B1

DE1501529B1 - Radial rotary storage heat exchanger

Info

Publication number: DE1501529B1
Application number: DE19661501529
Authority: DE
Inventors: Addie Albert Norman; Hart Jack Paul
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1965-09-01
Filing date: 1966-08-17
Publication date: 1970-03-26
Also published as: GB1118893A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Radial- bzw. 34 der Stirnringe 10 bzw. 12 eingreifen. Die Drehspeicher-Wärmetauscher, dessen Trommel aus Dichtungsplatten sind gegenüber diesen Rahmen-Stirnringen und diese verbindenden, in Umfangsrich- platten 26 verhältnismäßig dünn. Zwischen den tung Abstand voneinander aufweisenden, in radialen Rahmenplatten 26 sind Pakete 36 aus gewellten Ebenen liegenden kräftigen Rahmenplatten besteht, 5 dünnen Platten aus nichtrostendem Stahl eingesetzt, zwischen denen Pakete aus wärmespeicherndem In jedem Paket 36 sind radiale Kanäle gebildet, durch Werkstoff angeordnet sind, welche durch eine Reihe die die Medien zum Wärmeaustausch strömen. Die von dünnen, in radialer Richtung überstehenden Ringnuten 32 und 34 in den Stirnringen dienen zu-Dichtungsplatten unterteilt sind, die in den Stirn- gleich der Halterung der Pakete 36. ringen gehaltert sind und an der wärmeren Kante io Der äußere Gurtteil 18 jeder Dichtungsplatte beSchlitze aufweisen, die ein Ausdehnen und Zu- steht aus Berylliumkupfer und wird zwischen den sammenziehen in Längsrichtung gestatten, während Stirnringen 10 und 12 unter Zugspannung gehalten, an der kälteren Kante ein durchgehender Gurtteil Berylliumkupfer hat eine wesentlich höhere Wärmevorhanden ist. leitfähigkeit als rostfreier Stahl und biegt sich nicht Die Trommeln derartiger Wärmetauscher sind 15 merkbar aus, wenn die Gurtteile einer hohen Temstark unterschiedlichen Temperaturen der sie durch- peratur ausgesetzt sind. Es hat ferner bis zu Temströmenden Medien ausgesetzt, so daß die Abdich- peraturen von 260^: C eine vorzügliche Zugfestigkeit, tung erhebliche Schwierigkeiten bereitet, da sich die Das Einsetzen der Gurtteile 18 unter Zugspannung Trommel an ihren Außenflächen veriormt. erfolgt durch Anlage von an deren Enden vor-Die Erfindung bezweckt, die Abdichtung bei einer 20 gesehene Zapfen 38 gegen nockenähnliche Flächen 40 radial durchströmten Wärmetauschtrommel an deren von in den Stirnringen 10 und 12 befindlichen inneren und äußeren Flächen zu verbessern und Schlitzen 42. Die Zugspannung in jedem Gurtteil 18 hierzu Dichtungen zu verwenden, die im wesentlichen wirkt einem Biegemoment infolge eines geringeren formhaltig sind und trotzdem eine wirksame Dichtung Temperaiurgefalles entgegen und wirkt daher als an den örtlich sehr unterschiedliche Temperatur auf- 25 selbsttätiger Ausgleich zur Formhaltung des Gurtweisenden Stellen bewirken. teils, da mit größerer Wärmeausbiegung das durch Diese Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs die Zugspannung bedingte Gegenmoment größer bezeichneten Art von Radial-Drehspeicher-Wärme- wird.The invention relates to a radial or 34 of the end rings 10 and 12 respectively. The rotary storage heat exchanger, the drum of which is made of sealing plates, is relatively thin in circumferential direction compared to these frame end rings and plates 26 connecting them. Between the spaced apart, in radial frame plates 26, packages 36 are made of corrugated planes lying strong frame plates, 5 thin plates of stainless steel are inserted, between which packages of heat-accumulating In each package 36 are formed radial channels, which are arranged by material, which through a series of media that flow for heat exchange. The thin, radially protruding annular grooves 32 and 34 in the end rings are used to subdivide sealing plates, which are held in the end rings of the holder of the packets 36 and are slotted on the warmer edge which is made of beryllium copper and is allowed to contract in the longitudinal direction between the constrictions, while end rings 10 and 12 are held under tension, at the colder edge a continuous belt part beryllium copper has a much higher heat present. conductivity as stainless steel and does not bend. The drums of such heat exchangers are noticeably bulky when the belt parts are exposed to a high temperature and different temperatures. It has also been exposed to media flowing up to the tempo, so that the sealing temperatures of 260 ^: C, excellent tensile strength, cause considerable difficulties, since the inserting of the belt parts 18 under tensile stress on the drum is deteriorated on its outer surfaces. The invention aims to improve the sealing of a pin 38 seen against cam-like surfaces 40 with radially flowed through heat exchange drum on the inner and outer surfaces located in the end rings 10 and 12 and slots 42. The tensile stress To use seals in each belt part 18 for this purpose, which essentially act on a bending moment due to a lower level of shape retention and still provide an effective seal against temperature drop and therefore act as an automatic compensation for maintaining the shape of the belt-facing points at the locally very different temperature. partly because the greater the heat deflection, the greater the type of radial rotary storage heat, which is called this task, starting from the counter-torque caused by the tensile stress at the beginning.

tauschern, dadurch gelöst, daß nur die Gurtteile der Jede Rahmenplatte 26 ist mit den Stirnringen 10exchangers, solved in that only the belt parts of each frame plate 26 are connected to the end rings 10

Dichtungsplatten in den Stirnringen gehaltert und 30 und 12 durch vier Schrauben 44 und zwei Schrauben durch die Rahmenplatten unter Zugspannung ge- 46 verbunden, welch letztere auch der Befestigung halten sind. der Halteringe 14 und 16 dienen. Die HalteringeSealing plates held in the end rings and 30 and 12 by four screws 44 and two screws 46 connected by the frame plates under tensile stress, the latter also the fastening hold are. the retaining rings 14 and 16 are used. The retaining rings

Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Wärme- haben Nasen 50, die den Zusammenhalt der Trommel tauschers ergeben sich aus den Unteransprüchen. unterstützen.Refinements of the inventive heating have noses 50 that hold the drum together exchangers result from the subclaims. support.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen des 35 Jeder Gurtteil 18 hat über seine Länge verteiltIn the drawing, embodiments of the 35 Each belt part 18 is distributed over its length

Wärmetauschers nach der Erfindung dargestellt. In radiale Aussparungen 52, in die geschlitzte ZungenShown heat exchanger according to the invention. In radial recesses 52, in the slotted tongues

der Zeichnung ist . 56 des zugeordneten plattenförmigen Teils 20 nachthe drawing is. 56 of the associated plate-shaped part 20 according to

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer Art eines Schnappverschlusses eingreifen. Diese Ver-F i g. Fig. 1 is a perspective view of one type of snap lock. This ver

Wärmetauschtrommel einer Bauform nach der bindung ermöglich den Einbau der zusammengesetz-Heat exchange drum of one design after the binding enables the installation of the composite

Erfindung, 40 ten Pakete 36 in die Trommel. Ferner können auchInvention, 40 th packages 36 in the drum. Furthermore can also

F i g. 2 eine Teilansicht auf die Außenseite der beschädigte Pakete 36 ohne völligen Abbau derF i g. 2 shows a partial view of the outside of the damaged packages 36 without complete dismantling of the

Wärmetauschtrommel, in Richtung der Pfeile 2-2 Trommel ausgewechselt werden.Heat exchange drum, can be replaced in the direction of arrows 2-2.

in F i g. 1 gesehen, in größerem Maßstabe, Der innere plattenförmige Teil 20 der Dichtungs-in Fig. 1 seen on a larger scale, the inner plate-shaped part 20 of the sealing

F i g. 3 ein Schnitt durch die eine Seite der Wärme- platten muß gegen hohe Temperaturen, wie etwaF i g. 3 a section through one side of the heating plates must withstand high temperatures, such as

tauschtrommel in Richtung der Pfeile 3-3 in Fig. 1, 45 690° C, widerstandsfähig sein. Ein geeigneter Werk-Exchange drum in the direction of arrows 3-3 in Fig. 1, 45 690 ° C, be resistant. A suitable work

gesehen, wobei einzelne Teile weggebrochen sind, stoff für diesen Teil 20 besteht aus 73¹Vo Nickel undseen, with individual parts broken away, fabric for this part 20 consists of 73 ¹ Vo nickel and

F i g. 4 ein Schnitt in größerem Maßstabe in Rieh- 15 ⁰Zo einer Chromlegierung. Jeder Teil 20 ist inF i g. 4 a section on a larger scale in Rieh- 15 ⁰ Zo a chromium alloy. Every part 20 is in

tung der Pfeile 4-4 in F i g. 2 gesehen, Längsrichtung durch Schlitze 60 unterteilt, so daßdirection of the arrows 4-4 in FIG. 2 viewed, longitudinal direction divided by slots 60 so that

F i g. 5 eine perspektivische Darstellung von Teilen, eine verhältnismäßig ungehinderte Ausdehnung desF i g. 5 is a perspective view of parts showing a relatively unobstructed expansion of the

die zu einem in den F i g. 2 bis 4 enthaltenen 50 Teils in Längsrichtung unter Aufrechterhaltung derwhich lead to one in the F i g. 2 to 4 contained 50 part in the longitudinal direction while maintaining the

Dichtungsplattenelement gehören, geraden Trennkanten gegeben ist.Sealing plate element belong, straight separating edges are given.

Fig. 6 ein der Fig. 3 entsprechender Schnitt In der Dichtungsplane 18, 20 sind Durchbrüche626 shows a section corresponding to FIG. 3. There are openings 62 in the sealing tarpaulin 18, 20

durch eine andere Ausführungsform und vorgesehen, in die mit Spiel Ansätze 64 und 66 derby another embodiment and provided in the with game lugs 64 and 66 of the

F i g. 7 eine zum Teil geschnittene perspektivische benachbarten Abstandsplatten 22 bzw. 24 eingreifen Darstellung der Dichtungsteile aus F i g. 6. 55 (F i g. 5).F i g. 7 a partially cut perspective adjacent spacer plates 22 and 24 engage Representation of the sealing parts from FIG. 6. 55 (Fig. 5).

Die in F i g. 1 dargestellte Trommel hat zwei par- Das den Wärmeaustausch bewirkende Paket 36The in F i g. The drum shown in FIG. 1 has two par- The heat-exchanging package 36

allel zueinander liegende Stirnringe 10 und 12, die endet kurz vor den abdichtenden Kanten der Gurtteile von je einem Haltering 14 bzw. 16 umschlossen sind. 18 und des plattenförmigen Teils 20 (F i g. 4), so daß Zwischen den Stirnringen 10 und 12 erstreckt sich es sich unter dem Einfluß verschiedener Temperaturen eine Reihe in Umfangsrichtung Abstand voneinander 60 biegen oder verformen kann, ohne den Gurtteil 18 zu habender und in radialer Richtung liegender Dich- beeinflussen. Die Dichtungsplatien 18, 20 sind mit tungsplatten, die aus einem äußeren Gurtteil 18 und dem wärmetauschenden Paket 36 nicht verbunden einem inneren plattenförmigen Teil 20 bestehen. und die dichtenden Kanten bleiben bei allen Tem-Beiderseits der Dichtungsplatten 18, 20 sind Ab- peraturbedingungen gerade. Dies vereinfacht die standsplatten 22 und 24 zwischen den Stirnringen 10 65 Ausbildung der nicht dargestellten Dichtungsleisten, und 12 vorgesehen. Ferner sind kräftige Rahmen- mit denen die Dichtungsplattenteile 18,20 zusammenplatten 26 zwischen den Stirnringen 10 und 12 an- arbeiten und ein bestimmtes Spiel einhalten müssen, geordnet, die mit Zungen 28 und ^O in Ringnuten 32 Die Zapfen 38 der Dich tungsplatten liegen mit Rei-allel to each other lying end rings 10 and 12, which ends shortly before the sealing edges of the belt parts are each enclosed by a retaining ring 14 or 16. 18 and the plate-shaped part 20 (F i g. 4), so that It extends between the end rings 10 and 12 under the influence of different temperatures can bend or deform a row in the circumferential direction spaced apart from one another 60 without the belt part 18 to having and lying in the radial direction you influence. The sealing plates 18, 20 are with processing plates, which consist of an outer belt part 18 and the heat-exchanging package 36 are not connected an inner plate-shaped part 20 exist. and the sealing edges remain with all tem-both sides of the sealing plates 18, 20, the temperature conditions are straight. This simplifies the stand plates 22 and 24 between the end rings 10 65 formation of the sealing strips, not shown, and 12 provided. Furthermore, strong frame with which the sealing plate parts 18, 20 plate together 26 between the end rings 10 and 12 and must adhere to a certain clearance, arranged, with tongues 28 and ^ O in annular grooves 32. The pins 38 of the sealing plates lie with friction

bung gegen die nockenartigen Flächen 40 der Stirnringe an und die Reibung beeinflußt die Ablenkung des Gurtteils 18 der Dichtungsplatten.Exercise against the cam-like surfaces 40 of the end rings and the friction affects the deflection of the belt part 18 of the sealing plates.

Um den Einfluß dieser Reibung zu verringern und die Schlitze 42 in den Stirnringen zu vermeiden, ist eine abgewandelte Bauform vorgesehen, die in den F i g. 6 und 7 dargestellt ist. Bei dieser sind zwei Stirnringe 70 und 72 an den einander zugewandten Stirnflächen mit Nuten 74 bzw. 76 versehen, in die Zungen 86 an beiden Seiten von Abstandsplatten 78 und 80 eingreifen. Die Abstandsplatten 78 und 80 liegen beiderseits einer Dichtungsplatte 88 aus rostfreiem Stahl, die Durchbrüche 90 enthält. In diese greifen Ansätze 82 und 84 der Abstandsplatten 78 bzw. 80 mit Spiel ein.In order to reduce the influence of this friction and to avoid the slots 42 in the end rings a modified design is provided, which is shown in FIGS. 6 and 7 is shown. There are two in this one End rings 70 and 72 are provided on the facing end faces with grooves 74 and 76, respectively, into which Tongues 86 on both sides of spacer plates 78 and 80 engage. The spacer plates 78 and 80 lie on both sides of a sealing plate 88 made of stainless steel, which contains openings 90. In these lugs 82 and 84 of spacer plates 78 and 80, respectively, engage with play.

Die Stirnringe 70 und 72 sind durch Rahmenplatten 92 verbunden. Der Verbindung dienen lange Schrauben 94. In der Zeichnung sind an jeder Seite nur eine Schraube 94 gezeichnet, es sind aber an jeder Seite deren zwei vorgesehen. An der äußeren, also »kalten« Seite haben die Stirnringe 70 und 72 Ausnehmungen 96 bzw. 98, in die die Rahmenplatten 92 reichen, wie dies F i g. 7 erkennen läßt. In die Ausnehmungen 96 und 98 sind ferner Haltesegmente 100 und 102 bzw. 104 und 106 eingesetzt, die durch Schrauben 120 bzw. 122 befestigt sind. Die Segmente erstrecken sich zwischen einander benachbarten Rahmenplatten 92 und treten durch ein nicht dargestelltes Paket aus wärmespeicherndem Werkstoff, das ähnlich dem Paket 36 der ersten Bauform ausgebildet ist. Die Segmente weisen Ausnehmungen auf, in denen der äußere Kopf 116 bzw. 118 von I-förmigen federnden Stützen 112 bzw. 114 festgehalten ist. Jede Stütze enthält einen Schlitz 124 zur Aufnahme eines Lappens 126 an der Seite der Dichtungsplatte 88. Der Lappen 126 hat ein Loch 128, durch das Keile 130 bzw. 132 gesteckt sind, um die Dichtungsplatte 88 gegen die inneren Köpfe der I-förmigen Stütze 112 bzw. 114 zu halten. Die flanschartigen inneren Köpfe und der Steg der I-förmigen Stützen wirken wie ein zweiarmiger federnder Hebel zur Abstützung der Dichtungsplatte 88. Die der Dichtungsplatte 88 erteilte Zugspannung ergibt sich aus der Verschraubung der Segmente 100, 102 bzw. 104, 106 mit den Stiraringen 70 bzw. 72, wobei die Längsausdehnung der Dichtungsplatte durch Verwendung von Zwischenlagen berücksichtigt wird. Bei dieser Bauform verursacht die Zugspannung in der Dichtungsplatte 88, daß diese gerade bleibt, selbst wenn im benachbarten Paket des wärmespeichernden Werkstoffs und entsprechend auch in der Dichtungsplatte ein hohes Temperaturgefälle auftritt.The end rings 70 and 72 are connected by frame plates 92. The connection serve for a long time Screws 94. In the drawing, only one screw 94 is drawn on each side, but there are on there are two on each side. The end rings 70 and 72 are on the outer, ie “cold” side Recesses 96 and 98, respectively, into which the frame plates 92 extend, as shown in FIG. 7 reveals. In the Recesses 96 and 98 are also holding segments 100 and 102 or 104 and 106 inserted through Screws 120 and 122 are attached. The segments extend between adjacent ones Frame plates 92 and pass through a package (not shown) made of heat-storing material, which is designed similar to the package 36 of the first design. The segments have recesses, in which the outer head 116 and 118, respectively, is held in place by I-shaped resilient supports 112 and 114, respectively. Each support includes a slot 124 for receiving a tab 126 on the side of the sealing plate 88. Tab 126 has a hole 128 through which wedges 130 and 132, respectively, are inserted around the sealing plate 88 against the inner heads of the I-shaped support 112 and 114, respectively. The flange-like inner heads and the web of the I-shaped supports act like a two-armed resilient lever Support of the sealing plate 88. The tensile stress imparted to the sealing plate 88 results from the screwing of the segments 100, 102 and 104, 106 with the steel rings 70 and 72, the longitudinal extension the sealing plate is taken into account by using intermediate layers. At this The design causes the tension in the sealing plate 88 to remain straight, even if in the adjacent package of the heat-storing material and accordingly also in the sealing plate a high temperature gradient occurs.

Um das Spiel an der kalten Seite der Dichtungsplatte 88 gegen die nicht dargestellte Dichtungsleiste zu steuern, sind in der Mitte des Gurtteils 142 der Dichtungsplatte 88 drei Klötze 136 aus Wolframkarbid an der Dichtungsplatte angeschweißt. Diese bilden Abriebflächen für die Dichtungsplatte, wenn diese an der zugehörigen Dichtungsleiste vorbeiläuft. Gegen diese liegen die Klötze 136 dann an, und zwar gegen eine aus Wolframkarbid bestehende streifenförmige Führung an der Dichtungsleiste. Hierdurch wird ein geringes Spiel der Dichtungsplatte an der kalten Seite des Wärmetauschers gewährleistet. Die Abstandsplatte 78 hat eine Aussparung 138 zur Aufnähme der Klötze 136.To the game on the cold side of the sealing plate 88 against the sealing strip, not shown To control, three blocks 136 made of tungsten carbide are in the middle of the belt part 142 of the sealing plate 88 welded to the sealing plate. These form abrasion surfaces for the sealing plate, if this runs past the associated sealing strip. The blocks 136 then rest against this, namely against a strip-shaped guide made of tungsten carbide on the sealing strip. Through this a slight play of the sealing plate on the cold side of the heat exchanger is guaranteed. the Spacer plate 78 has a recess 138 for receiving blocks 136.

Im Bereich der Durchbrüche 90 ist die Dichtungsplatte 88 an der heißen Seite mit Unterbrechungen versehen, durch die eine ungehinderte Wärmedehnung in Längsrichtung der Dichtungsplatte gewährleistet ist.In the area of the openings 90, the sealing plate 88 is on the hot side with interruptions which ensures unhindered thermal expansion in the longitudinal direction of the sealing plate is.

Bei der Bauform nach den F i g. 6 und 7 kann ein Paket aus dem wärmespeichernden Werkstoff mit den zugeordneten Platten 78, 80 und 88 zusammengebaut werden und als Einheit in die Trommel eingebaut werden, wobei das Paket in radialer Richtung festgelegt wird. Die nicht dargestellten zugehörigen Dichtungsleisten können durchgehende zylindrische Oberflächen haben, so daß die üblichen komplizierten mit Doppelkrümmung ausgebildeten Oberflächen vermieden sind. Ferner wird das Spiel an der Dichtung der heißen Seite durch die Dichtungskante an der kalten Seite bestimmt. Wird die Wärmetauschtrommel beschädigt, so können einzelne Teile ausgewechselt werden, ohne die Stirnringe abbauen zu müssen.In the design according to FIGS. 6 and 7 can be a package made of the heat-storing material the associated plates 78, 80 and 88 are assembled and installed as a unit in the drum the package is fixed in the radial direction. The associated, not shown Sealing strips can have continuous cylindrical surfaces, so that the usual complicated surfaces formed with double curvature are avoided. There is also play on the seal the hot side is determined by the sealing edge on the cold side. Will the heat exchange drum damaged, individual parts can be replaced without having to dismantle the end rings have to.

Claims

Patent claims:

1. Radial rotary storage heat exchanger, the drum of which is made up of end rings and connecting them, in the circumferential direction spaced from each other, lying in radial planes strong Frame plates are made, between which packages of heat-storing material are arranged are, which by a series of thin, protruding in the ladial direction sealing plates are divided, which are held in the end rings and have slots on the warmer edge, which allow expansion and contraction in the longitudinal direction, while at the colder Edge a continuous belt part is present, characterized in that only the belt parts (18) of the sealing plates are held in the end rings and held under tension by the frame plates (26).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the belt parts (18) to the Ends are provided with retaining pins (38).

3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the belt part (18) each sealing plate represents its own component, the one with the inner plate-shaped part (20) of the sealing plates is connected by snap connections (52, 56).

4. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that that to allow relative movement between the sealing plates (18, 20) and the sealing plates have recesses (62) next to these spacer plates (22, 24), in the lugs (64, 66) of the spacer plates lying on both sides of the sealing plates with play intervention.

5. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that in the areas between adjacent frame plates (92) as an intermediate support member between the end rings (70, 72) and the belt part (142) of the sealing plate (88) I-shaped supports (112, 114) are provided, each of which holds the outer edge of one of the sealing plates under tension.

1 sheet of COPY drawings