DE19615606A1 - Drehender Turbulenzwärmetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen drehenden Turbulenzwärmetauscher, der bei der Rückgewinnung von Energie aus stark verschmutzten Fluiden, insbesondere in der Textilproduktion bei Waschen, Bleichen und Trocknen Anwendung findet.

Aus der Druckschrift US-4 301 860 ist ein drehender Turbulenzwärmetauscher bekannt, der aufweist: einen Behälter mit an seinen Wänden starr befestigten Trennelementen, einen hohlen linsenförmigen Körper, der zwischen jeden zwei Trennelementen angeordnet ist, wobei jeder linsenförmige Körper an einer mit einem Motor gekoppelten Welle starr befestigt ist. Jeder hohle linsenförmige Körper besteht aus einer linken und einer rechten Platte, zwischen denen eine Trennscheibe montiert ist, wobei die Platten entlang ihres Umfangs fest miteinander verbunden sind. Eine mit der Welle in Eingriff befindliche Zwischenbuchse ist zwischen jeden zwei hohlen Linsenförmigen Körpern montiert. Jede von den zwei End-Zwischenbuchsen ist mit der Endbuchse fest verbunden, die sich mit der Welle, die in diesem Abschnitt hohl ist, in Eingriff befindet. Der zwischen der Wellenoberfläche und der Endbuchse definierte Raum ist mittels Öffnungen mit dem hohlen Innenraum der Welle verbunden. Zwischen der Zwischenbuchse und der Welle sind Leitschaufel bzw. -flügel symmetrisch und in einem spitzen Winkel zum Radius angeordnet.

In der linken und rechten Platte sind konkave Abschnitte bzw. Austiefungen ausgebildet, die bogenförmige Kanäle darstellen. Jeder bogenförmige Kanal beginnt am Berührungspunkt des Radius der Zentralöffnung der Platte mit dem kanalförmigen Bogen. Entlang der Peripherie der Trennplatte sind Leitschaufel symmetrisch und in einem Winkel zu der Oberfläche dieser Platte angeordnet.

Die Welle ist zusammen mit den hohlen linsenförmigen Körpern in einem Behälter untergebracht, wobei zwischen jeden zwei hohlen linsenförmigen Körpern Trennwände angeordnet sind. Die kontaminierte Flüssigkeit fließt durch den Behälter, während die gereinigte Flüssigkeit durch den Rotor strömt.

Ein Nachteil dieses drehenden Turbulenzwärmetauschers besteht darin, daß wegen der statischen Eigenart der Anordnung der einzelnen Elemente zueinander ein minimaler hydraulischer Widerstand nur bei einer bestimmten Drehzahl der Welle gewährleistet ist und von der Geometrie der Kanäle abhängt, weil mit steigender Drehzahl die Zentrifugalkraft entlang der Linsenkörperperipherie größer als die Antriebskräfte im Raum zwischen den Kanälen wird.

Bei dieser bestimmten Drehzahl erreicht der Wärmeübertragungskoeffizient zwischen den zwei Strömungen seinen Optimalwert nicht, der an sich bei einer größeren Wellengeschwindigkeit erhalten werden kann. Bei dieser höheren Wellengeschwindigkeit wird eine maximale selbstreinigende Wirkung der Wärmeübertragungsflächen erreicht.

Außerdem steigt bei dieser bestimmten Drehzahl der hydraulische Widerstand des Rotationswärmetauschers, demzufolge die Energieverluste höher werden.

Die Wärmeübertragung zwischen den zwei Flüssigkeiten hängt von der Geschwindigkeit und der Strömungsart dieser Flüssigkeiten ab. Mit Erhöhung der Strömungsturbulenz und Abnahme der Dicke der laminaren Grenzschicht kommt es zu einer Verbesserung der Wärmeübertragung und der selbstreinigenden Wirkung der Wärmeübertragungsflächen. Bei dieser Konstruktion entstehen am Schnittpunkt jeder zwei benachbarten Kanäle einer Platte makrostrukturelle axiale Wirbel, deren Geschwindigkeit und Richtung die Wärmeübertragung bestimmen. Diese Wärmeübertragung nimmt mit Anstieg der Drehzahl zu, um einen bestimmten Wert zu erreichen, bei dem die Ausbildung eines Automodell- Entwicklungsbereiches im Lauf der Kaltströmung einsetzt. Die Strömung der kontaminierten bzw. verschmutzten Flüssigkeit führt zu einer externen Glättung der linsenförmigen Körper, wobei die Flüssigkeitsturbulenzen mit Zunahme der Drehzahl ansteigen, um einen bestimmten Wert zu erreichen, nachdem nicht nur die Flüssigkeitsturbulenzen, sondern auch die Dicke der laminaren Grenzschicht ansteigen und somit zur Verschlechterung der Wärmeübertragung führen.

Diese zwei Nachteile sind verantwortlich für einen niedrigen Wärmeübertragungswert zwischen den zwei Flüssigkeitsströmungen, wobei die Pumpwirkung schwach und die Wellendrehzahl niedrig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen drehenden Turbulenzwärmetauscher mit selbstreinigender Wirkung der Wärmeübertragungsflächen zur Verfügung zu stellen, bei dem die Pumpwirkung mit Ansteigen der Wellengeschwindigkeit zunimmt, um dadurch hohe Wärmeübertragungswerte zwischen den Strömungen sowie eine verbesserte selbstreinigende Wirkung zu erzielen.

Diese Aufgabe wird durch einen drehenden Turbulenzwärmetauscher gelöst, der aufweist: einen Behälter mit einer Einlauf- und Auslauföffnung, ein Entsorgungsrohr mit einem Kugelventil, an den Wänden des Behälters fest angebrachte Trennelemente, jede ungeradzahlige von denen eine unter dem Trennelementmittelpunkt anfangendene U-förmige Öffnung im oberen Trennelementbereich aufweist, mit einem auf der linken Öffnungsseite ausgebildeten Flügel, der die Form eines mit der Grundseite nach oben gerichteten abgestumpften Dreiecks aufweist, welches Dreieck einen spitzen Winkel mit der linken Frontfläche der Trennwand nach innen gegen diese Wand gerichtet bildet, und mit einem auf der rechten Seite der Öffnung ausgebildeten Flügel, der die Form eines mit der Grundseite nach oben gerichteten abgestumpften Dreiecks aufweist, das einen stumpfen Winkel mit der Frontfläche der Trennwand in Richtung nach außen gegen die Wand bildet. Jede ebene Trennwand hat einen U-förmige Öffnung in ihrem unteren Bereich, welche Öffnung eine Höhe von ½ ihrer Breite aufweist und oberhalb des Trennwandmittelpunkts beginnt. Auf der linken Seite der Öffnung ist ein Flügel in Form eines Dreiecks mit einer nach unten gerichteten Grundseite ausgebildet, welche Flügel einen stumpfen Winkel mit der linken Frontfläche der Trennwand nach innen gegen die Wand gerichtet bildet. Auf der rechten Seite der Öffnung ist ein Flügel in Form eines stumpfen Dreiecks mit einer nach unten gerichteten Grundseite ausgebildet, welcher Flügel einen spitzen Winkel mit der Frontfläche der Trennwand nach innen gegen die Wand gerichtet bildet.

Ein hohler linsenförmiger Körper ist jeweils zwischen zwei gerad- und ungeradzahligen Trennwänden angeordnet. Jeder hohle linsenförmige Körper ist an einer Welle fest angebracht und besteht aus einer linken und einer rechten Platte mit einer Zentralöffnung, wobei die Platten entlang ihrer Peripherie fest miteinander verbunden sind, sowie aus einer Trennscheibe, die sich mit der Welle in Eingriff befindet und zwischen den zwei Platten montiert ist. Zwischen zwei hohlen linsenförmigen Körpern ist eine Abstandsbuchse angebracht, dessen äußere Ring an der Zentralöffnung der rechten bzw. linken Platte von zwei benachbarten linsenförmigen Körpern befestigt ist. Der innere Ring befindet sich in Eingriff mit der Welle, ist mit dieser fest verbunden und beabstandet die zwischenliegenden Trennwände von zwei benachbarten linsenförmigen Körpern. Zwischen dem inneren und äußeren Ring sind Leitschaufel symmetrisch zueinander und in einem spitzen Winkel in bezug auf den vertikalen Längsabschnitt der Buchse angeordnet, wobei die Leitschaufel entlang ihrer eigenen vertikalen Achse verdreht sind. Die Vorderhälfte einer jeden Schaufel hat eine linke Verdrehung entlang ihrer Längsachse, während die hintere Hälfte eine rechte Verdrehung hat. Die End-Abstandsbuchsen sind entlang ihrer inneren Ringe an den Wellenenden, und entlang ihrer äußeren Ringe an Flanschen bzw. an der linken Platte des ersten linsenförmigen Körpers und an der rechten Platte des letzten linsenförmigen Körpers befestigt.

Als bogenförmige Kanäle ausgebildete Vertiefungen sind in der linken und rechten Platte eines jeden linsenförmigen Körpers ausgebildet. Jeder Kanal beginnt vom Berührungspunkt des Radius der mittleren Plattenöffnung (Zentralöffnung) mit dem kanalförmigen Bogen und endet in einem bestimmten Abstand von der Plattenperipherie, wobei der Kanal einen spitzen Winkel mit der Berührungslinie des Plattendurchmessers bildet.

Entlang des Umfangs der zwischen der linken und rechten Platte eines jeden linsenförmigen Körpers angeordneten Trennscheibe sind Leitschaufel ausgebildet, die entlang ihrer eigenen vertikalen Längsachse verdreht bzw. verwunden sind. Die Leitschaufel sind entlang der Peripherie der Trennscheibe und in einem Winkel gegenüber der Frontfläche der Trennscheibe symmetrisch angeordnet. Die Verwindung und der Winkel dieser Leitschaufel befinden sich in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der Verwindung und des Winkels der Leitschaufel der zwischenliegenden Abstandsbuchsen. Auf beiden Seiten der Trennscheibe zwischen der mittleren Öffnung und der Peripherie der Trennscheibe sind Leitschaufel befestigt. An der Vorderseite der Trennscheibe folgen die Leitschaufel der Bogenneigung der bogenförmigen Kanäle in der linken Platte, während die Leitschaufel auf der Rückseite der Bogenneigung der bogenförmigen Kanäle in der rechten Platte folgen, wobei die Leitschaufel zwischen jeden zwei bogenförmigen Kanälen in den Platten des linsenförmigen Körpers symmetrisch angeordnet sind. Die Höhe der Leitschaufel der zwischenliegenden Scheibe ist kleiner als die Tiefe der bogenförmigen Kanäle in den Platten, wobei die Leitschaufel der Neigung der bogenförmigen Kanäle folgen.

Die Bogenrichtung der bogenförmigen Kanäle entspricht dem Uhrzeigersinn und ist somit entgegengesetzt zu der Drehrichtung der Welle.

Der Wärmeübertragungsrotor besteht aus der Welle mit den daran befestigten linsenförmigen Körpern, wobei die Körper durch zwischenliegende Buchsen voneinander beabstandet sind. Der linke Flansch des Wärmetauschrotors ist an den Flansch einer halbhohlen, mit einem Motor verbundenen Eingangswelle befestigt. Die halbhohle Eingangswelle ist in zwei Lagergehäusen abgestützt, d. h. in einem kleinen und einem großen Gehäuse, die in einem kleinen bzw. großen Lagerkasten untergebracht sind, wobei der große Lagerkasten am Behälter fest angebracht und zentriert ist. Auf beiden Seiten des großen Lagerkastens sind Dichtungsringe sowie einzelne, in Eingriff mit der Welle befindliche mechanische Dichtungen montiert. Auf der rechten Seite des kleinen Lagergehäuses ist eine einzelne mechanische Dichtung angebracht, währenddessen auf der linken Seite des Gehäuses ein Dichtungsring montiert ist. Die rechte Seite des kleinen Lagerkastens und die linke Seite des großen Lagerkastens sind mittels Flansche an einer zwischenliegenden Einlaßkammer befestigt, in der die Eingangswelle untergebracht ist. Die Eingangswelle ist hohl von diesem Abschnitt bis hin zum Flansch, wobei das hohle Innere der Welle in diesem Abschnitt mittels der Öffnungen mit dem hohlen Inneren der zwischenliegenden Einlaßkammer verbunden ist. In diesem Bereich ist die zwischenliegende Einlaßkammer spiralförmig, wobei ein mit einem Flansch versehener Adapter im breiten Abschnitt der Kammer ausgebildet ist.

Ein Flügelrad mit Schaufeln, die in Drehrichtung der Eingangswelle gebogen sind, ist an der halbhohlen Eingangswelle an einer Stelle befestigt, die sich im spiralförmigen Bereich der Einlaßkammer befindet. Auf beiden Seiten des Lauf- bzw. Flügelrades sind an der zwischenliegenden Einlaßkammer und am großen Lagerkasten Membrane befestigt, die die Vorder- und Rückseite des spiralförmigen Abschnitts der zwischenliegenden Einlaßkammer abschließen.

Der rechte Flansch des Wärmetauschrotors ist an den Flansch der hohlen Ausgangswelle befestigt. Diese Welle ist in einem Lagergehäuse aufgenommen, das in einem Lagerkasten installiert ist, wobei der Lagerkasten am Behälter fest angebracht und zentriert ist. Auf der Welle, sowie auf der linken und rechten Seite des Lagergehäuses sind Dichtungsringe und einzelne mechanische Dichtungen angebracht. Ein Pumpenflügelrad mit Schaufeln, die in eine Richtung entgegengesetzt der Drehrichtung des Wärmetauschrotors verdreht sind, ist am Ausgang der hohlen Welle befestigt. Das Pumpenflügelrad ist in eine spiralförmigen Kammer angeordnet, die mit einem Diffusor mit Flansch endet. Die spiralförmige Kammer ist an der Lagerkammer mittels einer zwischenliegenden Kammer fest angebracht. Eine die spiralförmige Kammer schließende Membran ist zwischen der Zwischenkammer und der spiralförmigen Kammer angeordnet.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die auf der halbhohlen Eingangswelle ausgebildeten Schaufel des Pumpenflügelrades in eine Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Welle verdreht, d. h. das Flügelrad funktioniert als ein Flügelrad einer Kraftmaschine.

Ein Vorteil des drehenden Turbulenzwärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die von der Wellenbewegung resultierende mechanische Energie auf das Pumpenflügelrad der die Flüssigkeit einsaugenden halbhohlen Eingangswelle, danach auf die Leitschaufel der zwischenliegenden Abstandsbuchse, und anschließend auf die in der Oberfläche der Platten ausgebildeten bogenförmigen Kanäle übertragen wird, wobei diese Kanäle die Energie auf die saubere Flüssigkeit übertragen, so daß dadurch die Flüssigkeit durch den Wärmetauschrotor geleitet und mittels der Ausgangswelle des Pumpenflügelrades in die Rohrleitung gepumpt wird. D.h., daß eine Pumpendruckhöhe im drehenden Turbulenzwärmetauscher erzeugt wird. Die auf beiden Seiten der Trennscheiben der linsenförmigen Körper angeordneten Leitschaufel dienen dazu, die im großen Ausmaß auftretenden Wirbel zu unterbrechen, während die Leitschaufel der zwischen den einzelnen linsenförmigen Körpern befindlichen Trennwände dazu dienen, die laminare Grenzschicht der kontaminierten Flüssigkeit zu zerstören, um dadurch die Verwirbelungen der zwei Flüssigkeiten zu intensivieren und den Wärmeübertragungskoeffizienten zu erhöhen. Bei dieser Konstruktion wird mit Erhöhung der Wellengeschwindigkeit die Pumpwirkung erhöht, so daß hohe Werte des Wärmeübertragungskoeffizienten zwischen den zwei Strömungen erreicht werden, wobei auch der selbstreinigende Effekt des drehenden Turbulenzwärmetauschers verbessert wird.

Eine typische Ausführungsform der Erfindung ist in den beigefügten Figuren dargestellt. Diese Figuren zeigen:

Fig. 1 eine längliche Schnittansicht des drehenden Turbulenzwärmetauschers;

Fig. 2 eine Ansicht des Turbulenzwärmetauschers entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 einen linsenförmigen Körper mit einer zwischenliegenden Scheibe;

Fig. 4 eine zwischenliegende Trennscheibe mit Leitschaufeln;

Fig. 5 seitliche Schnittansicht der zwischenliegenden Trennscheibe;

Fig. 6 zwischenliegende Abstandsbuchse;

Fig. 7 ungeradzahlige Trennwände mit Leitschaufeln;

Fig. 8 Ansicht einer ungeradzahligen Trennwand entlang der Linie A-A in Fig. 7;

Fig. 9 eine geradzahlige Trennwand mit Leitschaufeln;

Fig. 10 eine Ansicht der geradzahligen Trennwand entlang der Linie A-A in Fig. 9.

Der drehende Turbulenzwärmetauscher besteht aus einem Behälter 1 mit einem Einlaß 51 und einer Auslaßöffnung 50 sowie aus einem Entwässerungsrohr 53 mit einem U-förmigen Querschnitt, mit einem Kugelventil 55 zum Ablassen der Flüssigkeit, das am Entwässerungsrohr mit dem U-förmigen Querschnitt und am Behälter angebracht ist, mit Trennwänden 2, 2′, die an den Wänden des Behälters fest angebracht sind, wobei jede ungeradzahligen Trennwand 2 eine U-förmige Öffnung in ihrem oberen Abschnitt aufweist, welche Öffnung unterhalb des Mittelpunkts der Trennwand 2 in einem Abstand von ½ der Öffnungsbreite beginnt, mit einer Schaufel 16, die auf der linken Seite der Öffnung ausgebildet ist und die Form eines abgestumpften Dreiecks mit nach oben gerichteter Grundseite aufweist, welches Dreieck einen spitzen Winkel mit der linken Frontfläche der Trennwand in Richtung nach innen gegen die Trennwand bildet, und mit einer auf der Rechten Seite der Öffnung ausgebildeten Schaufel 16′′, die die Form eines abgestumpften Dreiecks mit nach oben gerichteter Grundseite aufweist, welches Dreieck einen stumpften Winkel mit der Frontseite der Trennwand in Richtung nach außen gegen die Wand bildet. Jedes geradzahlige Trennelement 2′′ hat eine U- förmige Öffnung in seinem unteren Abschnitt, welche Öffnung oberhalb des Mittelpunkts des Trennelements 2′′ beginnt und eine Höhe von ½ seiner Breite aufweist. Auf der linken Seite der Öffnung ist eine Schaufel 15 in Form eines abgestumpften Dreiecks mit nach oben gerichteter Grundseite ausgebildet, welche Schaufel einen stumpfen Winkel mit der linken Frontfläche der Wand des Trennelements 2′′ in Richtung nach innen gegen die Wand gerichtet bildet. Auf der rechten Seite der Öffnung ist eine Schaufel 15′′ in Form eines abgestumpften Dreiecks mit nach unten gerichteter Grundseite ausgebildet, welche Schaufel einen spitzen Winkel mit der Frontflächen der Trennwand des Trennelements 2′′ in einer nach innen gegen die Wand laufende Richtung bildet.

Ein hohler linsenförmiger Körper 3 ist zwischen jeden zwei, d. h. zwischen jedem geradzahligen 2 und nichtgeradzahligen 2′′ Trennelement untergebracht. Jeder einzelne von diesen Körpern ist auf einer Welle 4 fest abgestützt. Jeder hohle linsenförmige Körper 3 besteht aus einer linken Platte 5 und einer rechten Platte 6 mit einer mittleren Öffnung, wobei die Platten ihrer Peripherien fest miteinander verbunden sind und zwischen den Platten eine mit der Welle in Eingriff befindliche Trennscheibe 7 eingebaut ist.

Zwischen jeden zwei hohlen linsenförmigen Körpern 3 ist eine zwischenliegende Abstandsbuchse 58 eingebaut, dessen äußere Ring 56 an der mittleren Öffnung der rechten Platte 6 bzw. der linken Platte von zwei benachbarten linsenförmigen Körpern 3 befestigt ist. Der innere Ring 10 befindet sich in Eingriff mit der Welle, ist an dieser befestigt und beabstandet die zwischenliegenden Trennelemente 7 von zwei benachbarten linsenförmigen Körpern 3. Zwischen dem äußeren Ring 56 und dem inneren Ring 10 sind Gleitschaufeln symmetrisch zueinander und in einem spitzen Winkel gegenüber des vertikalen Längsabschnitts der Buchse 58 angeordnet, wobei die Schaufel entlang ihres eigenen vertikalen Längsabschnitts verbunden sind. Die Vorderhälfte der Schaufel 8 hat eine linke Verdrehung entlang ihres Längsabschnitts, und das hintere Teil - eine rechte Verdrehung.

Jede von den zwischenliegenden End- bzw. Abstandsbuchsen ist entlang ihres inneren Ringes mit den Enden der Welle 4, und entlang ihres äußeren Ringes 9 - mit den Flanschen 18, bzw. mit der linken Platte 5 des ersten linsenförmigen Körpers 3 und der rechten Platte 6 des letzten linsenförmigen Körpers 3 verbunden.

Vertiefungen, die bogenförmige Kanäle 11 darstellen, sind in der linken Platte 5 sowie in der rechten Platte 6 eines jeden linsenförmigen Körpers 3 ausgebildet. Jeder Kanal 11 beginnt vom Berührungspunkt des Radius der mittleren Öffnung der Platte mit dem bogenförmigen Kanal 11 und endet in einem bestimmten Abstand von der Plattenperipherie, wobei der Kanal einen spitzen Winkel mit der Berührungslinie dieses Durchmessers der Platte bildet.

Entlang der Peripherie der zwischen der linken Platte 5 und der rechten Platte 6 eines jeden linsenförmigen Körpers 3 angeordneten Trennscheibe 7 sind Leitschaufeln ausgebildet, die entlang ihrer vertikalen Erstreckung verbunden sind. Die Leitschaufeln 12 sind entlang der Peripherie der Trennscheibe 7 symmetrisch und in einem spitzen Winkel gegenüber der Frontfläche der Scheibe angeordnet. Die Verdrehung und der Winkel der Schaufel 12 sind in einer Richtung orientiert, die entgegengesetzte Richtung der Verwendung bzw. des Winkels der Leitschaufel 8 der zwischenliegenden Abstandsbuchse 58 sind.

Auf beiden Seiten der Trennscheibe 7 sind zwischen der mittleren Öffnung und der Peripherie der Trennscheibe Leitschaufeln 14, 14₂′ fest angebracht. Auf der Frontseite der Scheibe folgen die Schaufel der Bogenneigung der bogenförmigen Kanäle 11 in der linken Platte 5 während dessen auf der hinteren Seite die Schaufel der Bogenneigung der bogenförmigen Kanäle 11 in der rechten Platte 6 folgen. Die Schaufeln sind zwischen jeden zwei bogenförmigen Kanälen 11 der den linsenförmigen Körper 3 ausbildenden Platten symmetrisch angeordnet. Die Höhe der Leitschaufel 14, 14₂′ der zwischenliegenden Scheibe 7 ist kleiner als die Tiefe der bogenförmigen Kanäle 11 in den Platten, wobei die Leitschaufel der Neigung der bogenförmigen Kanäle folgen.

Die bogenförmigen Kanäle erstrecken sich im Uhrzeigersinn in entgegengesetzter Richtung zur Drehrichtung der Welle.

Der Wärmetauscherrotor besteht gleichermaßen aus der Welle 4 mit den darauf befestigten linsenförmigen Körpern 3, die mittels der zwischenliegenden Buchsen 58 voneinander beabstandet sind, und den zwei Endflanschen.

Der linke Flansch des Wärmetauschrotors ist am Flansch 17 einer halbhohlen, mit einem Motor verbundenen Eingangswelle 31 fest verbunden. Die halbhohle Eingangswelle 31 ist in zwei Lagergehäusen abgestützt, d. h., in einem kleinen Lagergehäuse 44 und in einem großen Lagergehäuse 34, wobei die Lagergehäusen in einem kleinen Lagerkasten 46 bzw. in einem großen Lagerkasten 59 untergebracht sind. Der große Lagerkasten 59 ist am Behälter 1 fest abgestützt und daran zentriert. Auf beiden Seiten des großen Lagergehäuses 34 sind Dichtungsringe 35 und einzelne mechanische Dichtungen 32, 37, die mit der Welle 31 in Eingriff sind, eingebaut. Auf der rechten Seite des kleinen Lagergehäuses 44 ist ein einzelnes mechanisches Dichtungselement 42 angebracht, und auf der linken Seite des Gehäuses - ein Dichtungsring 45. Die rechte Seite des kleinen Lagerkastens 46 und die linke Seite des großen Lagerkasten 59 sind mittels Flansche an einer zwischenliegenden, die Eingangswelle 31 aufnehmende Eingangskanal 60, wobei die Welle angefangen von diesem Abschnitt bis hin zum Flansch hohl ist und das hohle Innere der Welle in diesem Abschnitt mit dem hohlen Inneren der zwischenliegenden Einlaßkammer 60 mittels Öffnungen 38 verbunden ist. In diesem Abschnitt ist die zwischenliegende Einlaßkammer spiralförmig, wobei ein mit einem Flansch versehenen Anschlußstück 40 im Breitenabschnitt der Kammer ausgebildet ist. Ein Flügelrad 39 mit Schaufeln, die in Drehrichtung der Eingangswelle 31 gebogen sind, ist in dem Bereich der halbhohlen Eingangswelle 31 befestigt, der sich im spiralförmigen Abschnitt der Einlaßkammer befindet. Auf beiden Seiten des Flügelrads sind an der zwischenliegenden Einlaßkammer 60 sowie am großen Lagerkasten 59 Membranen 41 und 36 befestigt, die die Front- und Rückseite des spiralförmigen Abschnitts der zwischenliegenden Einlaßkammer 60 abschließen.

Der rechte Flansch 18 des Wärmetauschrotors ist am Flansch der hohlen Ausgangswelle 19 befestigt. Diese Welle ist in einem Lagergehäuse 24 abgestützt, das in einem am Behälter 1 fest angebrachten und zentrierten Lagerkasten 22 untergebracht ist. Dichtungsringe 21, 25 und einzelne mechanische Dichtungselemente 20, 32 sind auf der Welle 19 sowie auf der linken und rechten Seite des Lagergehäuses 24 montiert. Ein Pumpenflügelrad 28 mit Schaufeln bzw. Flügeln, die in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Wärmetauschrotors gebogen sind, ist am Ausgang der Hohlwelle 19 befestigt. Das Pumpenflügelrad ist in einer spiralförmigen Kammer 29 angeordnet, die mit einem einen flanschaufweisenden Diffusion 52 endet. Die spiralförmige Kammer 29 ist an der Lagerkammer 22 mittels einer zwischenliegenden Kammer 27 befestigt. Eine die spiralförmige Kammer abschließende Membran 61 ist zwischen der zwischenliegenden Kammer 27 und der spiralförmigen Kammer 25 angeordnet.

Die Arbeitsweise des rotierenden Turbulenzwärmetauschers ist wie folgt:
Die vom elektrischen Motor ausgegehende drehende Bewegung wird auf die halbhohle Eingangswelle 31 und somit auf das Einsaugflügelrad 39, den Wärmetauschrotor 62, die Auslaßwelle 19, und anschließend auf das Pumpenflügelrad 58 übertragen. Das saubere Wasser tritt über den Adapter 40 in das hohle Innere des spiralförmigen Abschnitts der zwischenliegenden Kammer 60 ein und wird von dort durch das Saugflügelrad 39 bzw. durch die Leitschaufel 8 der zwischenliegenden Buchse 58 eingesaugt, um dann durch die Arbeitsfläche der bogenförmigen Kanäle 11 in der linken Platte 5 durch die Leitschaufel 12 hindurch und die innere Arbeitsfläche der bogenförmigen Kanäle 11 in der rechten Platte 6 zu den benachbarten linsenförmigen Körpern verdrängt zu werden. Vom letzten linsenförmigen Körper wird das saubere Wasser nach Durchströmen der Welle 19, des Pumpenflügelrads 28 und des Auslaßdiffusors 52 zum Konsumenten gepumpt. Entlang dieser Strecke übernimmt das saubere Wasser die Wärme von der verschmutzen Flüssigkeit und diese Flüssigkeit wird eingeleitet durch den Einlaß 51 im Behälter 1 und nach Durchströmen zwischen den Leitschaufel 15, 15₂′ durch den Kanal 11 in der Platte 6 und dem Kanal 11 in der Platte 5 zu den Leitschaufeln 16, 16₂′ des gradzahligen Trennelements verdrängt. Durch diese Schaufel wird die verschmutzte Flüssigkeit in den benachbarten linsenförmigen Körper des Wärmetauschrotors 62 eingeführt, wobei sie eine spirale Bewegung erfährt. Nachdem die verschmutze Flüssigkeit ihre Wärme an die saubere Flüssigkeit abgegeben hat, wird sie in die Kanalisation durch den Auslaß 50 abgeleitet.

Alle evtl. anfallende Ablagerungen und Schmutzreste im Behälter werden in die Kanalisation durch das Ablaßrohr 53 abgleitet, in dem das Kugelventil 55 geöffnet wird.

Claims (2)

1. Drehende Turbulenzwärmetauscher mit einem Behälter, Trennelementen, die an den Wänden des Behälters fest angebracht sind, einem hohlen zwischen jeden zwei Trennelementen angeordneten linsenförmigen Körper, wobei jeder Körper an einer mit einem Motor verbundenen Welle fest angebracht ist, jeder hohle linsenförmige Körper aus einer linken und einer rechten Platte besteht, die Platten entlang ihrer Peripherie fest miteinander verbunden sind, mit Austiefungen, die bogenförmige Kanäle darstellen und in der linken und rechten Platte ausgebildet sind, wobei jeder bogenförmige Kanal von einem Berührungspunkt der mittleren Plattenöffnung mit dem Kanalbogen beginnt, mit einer Trennscheibe, die mit der Welle in Eingriff und zwischen den Platten montiert ist, mit entlang der Peripherie der Trennscheibe ausgebildeten Leitschaufeln, die symmetrisch zueinander und in einem Winkel zu der Oberfläche der Scheibe angeordnet sind, mit einer zwischenliegenden Buchse, die mit der Welle in Eingriff und zwischen jeden zwei hohlen linsenförmigen Körpern montiert ist, mit zwischen der zwischenliegenden Buchse und der Welle angeordneten Leitschaufeln, die symmetrisch zueinander und in einem spitzen Winkel zum Radius angeordnet sind, wobei jede von den zwei zwischenliegenden Endbuchsen an einer mit der Welle in Eingriff befindliche Endbuchse fest angebracht sind, gekennzeichnet durch ein Ablaßrohr (53) mit einem u-förmigen Querschnitt, das im untersten Abschnitt des Behälters (1) montiert ist, wobei das u-förmige Ablaßrohr mit einem Kugelventil (55) endet, mit Trennelementen (2, 2₂′), die an den Wänden des Behälters fest angebracht sind, wobei jedes ungradzahlige Trennelement (2) eine u-förmige Öffnung in seinem oberen Abschnitt hat, welche Öffnung unterhalb des Mittelpunkts des Trennelements (2) in einem Abstand von ½ der Öffnungsbreite beginnt, mit einer auf der linken Seite der Öffnung ausgebildeten Schaufel (16), welche Schaufel die Form eines abgestumpften Dreiecks mit nach oben gerichteter Grundseite aufweist, wobei das Dreieck einen spitzen Winkel mit der linken Frontfläche der Trennwand nach innen gegen die Wand gerichtet bildet, und mit einer auf der rechten Seite der Öffnung ausgebildeten Schaufel (16₂′) die die Form eines abgestumpften Dreiecks mit einer nach oben gerichteten Grundseite aufweist, wobei das Dreieck einen stumpfen Winkel mit der Frontfläche der Trennwand nach außen gerichtet gegen die Wand bildet, jedes Trennelement (2₂′) eine u-förmige Öffnung in seinem unteren Abschnitt aufweist, welche Öffnung oberhalb des Mittelpunkts des Trennelements (2₂′) beginnt, die Höhe der Öffnung ½ der Breite der Öffnung entspricht, mit einer auf der linken Seite der Öffnung ausgebildeten Schaufel (15), welche Schaufel die Form eines abgestumpften Dreiecks mit nach unten gerichteter Grundseite aufweist, wobei die Schaufel einen stumpfen Winkel mit der linken Frontfläche der Trennwand (2₂′) nach innen gegen die Wand gerichtet bildet, und mit einer auf der rechten Seite der Öffnung ausgebildeten Schaufel (15₂′) welche Schaufel die Form eines abgestumpften Dreiecks mit nach unten gerichteter Grundseite aufweist, wobei die Schaufel einen spitzen Winkel mit der Frontfläche der Trennwand (2₂′) nach außen gegen die Wand gerichtet bildet, mit Schaufeln (8) der zwischenliegenden Buchse (58), die symmetrisch zueinander und in einem spitzen Winkel in Bezug auf den vertikalen Längsabschnitt der Buchse angeordnet sind, die Schaufel entlang ihrer eigenen vertikalen Längserstreckung verbunden sind, die vordere Hälfte einer jeder Schaufel (8) eine linke Verdrehung entlang ihrer Längserstreckung aufweist, während dessen die hintere Hälfte eine rechte Verbindung hat, jede zwischenliegende Endbuchse entlang ihres äußeren Ringes (56) mit der linken Platte (5) des ersten linsenförmigen Körpers (3) und der rechten Platte (6) des letzten linsenförmigen Körpers (3) befestigt ist, und die freie Seite des Ringes (56) an einem linken (62) und einem rechten (18) Flansch befestigt ist, während dessen der innere Ring (10) der zwischenliegenden Buchse (58) auf einer Welle (4) befestigt ist, der innere Ring, die zwischenliegenden Trennelemente (7) von zwei benachbarten linsenförmigen Körper beabstandet, mit Leitschaufeln (14, 14₂′), die auf der linken und rechten Seite der Trennscheibe (7) befestigt sind, diese Schaufel sich zwischen der mittleren Öffnung befeinden, die in Eingriff mit der Welle (4) und der Peripherie der Scheibe ist, die Schaufel auf der Vorderseite der Scheibe angeordnet sind und der Bogenneigung der bogenförmigen Kanäle (11) in der linken Platte (5) folgen, wobei diese Neigung und Bogen sich im Uhrzeigersinn entgegengesetzt zu der Richtung der Welle (4) befinden, die Schaufel auf der hinteren Seite der Scheibe angeordnet sind und der Bogenneigung der bogenförmigen Kanäle (11) in der rechten Platte (6) folgen, wobei die Neigung und der Bogen mit der Drehrichtung der Welle (4) übereinstimmen, die Höhe der Leitschaufel (14, 14₂′) kleiner als die Tiefe der Kanäle in den Platten ist, und mit Leitschaufeln (12), die einen spitzen Winkel mit der Frontfläche der Trennscheibe (7) entlang ihrer Peripherie bilden, wobei die Schaufel entlang ihrer eigenen vertikalen Längserstreckung verbunden sind, die Winkel und die Verbindungsrichtung der Schaufel entgegengesetzt zu den Winkel und Verdrehungsrichtung der Leitschaufel (8) der zwischenliegenden Abstandsbuchse (58) sind, mit einem Wärmetauschrotor, der ausgebildet ist durch eine Welle (4), die linsenförmigen Körper mit den Trennscheiben, mit zwischenliegenden und End- bzw. Abstandsbuchsen zusammen mit den zwei Endflanschen (18), wobei der linke Flansch des Wärmetauschrotor an den Flansch (17) einer halbhohlen Eingangswelle (31) befestigt ist, die Welle in zwei Lagergehäusen aufgenommen ist, nämlich in einem kleinen Lagergehäuse (44) und einem großen Lagergehäuse (34), wobei die Lagergehäusen in einem kleinen (46) bzw. in einem großen (59) Lagerkasten untergebracht sind, der große Lagerkasten (59) am Behälter (1) befestigt und zentriert ist, mit Dichtungsringen (35) und einzelnen mechanischen Dichtungen (32, 37), die mit der Welle (31) in Eingriff sind und auf beiden Seiten des großen Lagergehäuses (34) montiert sind, mit einer einzelnen mechanischen Dichtung (42), die auf der rechten Seite des kleinen Lagergehäuses (44) montiert ist und mit einem Dichtungsring (45), der auf der rechten Seite des Gehäuses montiert ist, wobei die rechte Seite des kleinen Lagerkastens (47) und die linke Seite des großen Lagerkastens (59) durch Flansche mit einer zwischenliegenden Einlaßkammer (60) befestigt sind, die Eingangswelle (31) in dieser Kammer aufgenommen ist, die Welle in ihrem Abschnitt von diesem Punkt bis zum Flansch (17) hohl ist, die Welle in diesem Abschnitt mittels Öffnungen (38) mit dem hohlen Inneren der zwischenliegenden Einlaßkammer (60) verbunden ist, die Kammern in diesem Abschnitt spiralförmige ist, mit einem Adaptor (40) mit einem Flansch, der im Breitenabschnitt der Kammer ausgebildet ist, mit einer Pumpenflügelrad (39), das auf der halbhohlen Eingangswelle (31) in dem Abschnitt der Welle befestigt ist, der sich im spiralförmigen Abschnitt der Einlaßkammer befindet, die Schaufel des Pumpenflügelrades in Drehrichtung der Eingangswelle gebogen sind, mit Membranen (41) und (36), die an der zwischenliegenden Einlaßkammer und am großen Lagerkasten auf beiden Seiten des Flügelrades befestigt sind, die Membrane die Vorder- und Rückseite des spiralförmigen Abschnitts der zwischenliegenden Einlaßkammer abschließen, wobei der rechte Flansch des Wärmetauschrotors (62) am Flansch der hohlen Ausgangswelle (19) befestigt ist, welche Ausgangswelle in einem Lagergehäuse (24), das in einem Lagerkasten (22) untergebracht ist, abgestützt ist, der Lagerkasten am Behälter (1) fest angebracht und zentriert ist, mit Dichtungsringen (21, 25) und einzelnen mechanischen Dichtungen (20, 32), die auf der linken und rechten Seite des Lagergehäuses (24) auf der Welle (19) angebracht sind, mit einem Pumpenflügelrad (28), das am Ausgang der hohlen Welle (19) befestigt ist, die Schaufel des Flügelrades in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Wärmetauscherotors gebogen sind, wobei das Pumpenflügelrad in einer spiralförmigen Kammer (29) untergebracht ist, welche Kammer mit einer Diffuser (52) mit einem Flansch endet, die spiralförmige Kammer an einer Lagerkammer (22) mittels einer zwischenliegenden Kammer (27) befestigt ist, mit einer Membran (61), die zwischen der zwischenliegenden Kammer (27) und der spiralförmigen Kammer (29) angeordnet ist, wobei die Membran die spiralförmige Kammer verschließt.

2. Drehender Turbulenzwärmetauscher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Schaufel des Flügelrades die auf der halbhohlen Eingangswelle (1) montiert und in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Welle (31) gebogen sind.