DE2225389C3 - Regenerativer Wärmetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen regenerativen Wärmelauscher mit rotierender Matrix in Form einer keramischen Scheibe, die zur Wärmeübertragung zwischen getrennten Strömen gasförmiger Medien angeordnet ist, wobei in einem ringförmigen Spalt zwischen dem lußeren Umfang der keramischen Scheibe und einem tie mit radialem Abstand umgebenden koaxialen metallischen Antriebsring eine Anzahl von radial wirkenden Druckfedern angeordnet ist, welche die Antriebskräfte von dem Antriebsring auf die Matrix dadurch übertragen, daß ihre jeweiligen Enden in Eingriff mit dem Antriebsring stehen bzw. sich an der keramischen Scheibe abstützen.

Ein Beispiel für eine bisher bekannte Antriebsart «igt die britische Patentschrift 1 202 840. Diese Antriebsart erfordert jedoch die Herstellung von Abflachungen am äußeren Umfang des keramischen Kerns, also gerade eine der zusätzlichen maschinellen Bearbeitungen, die erheblich zur Kostensteigerung des fertigen Erzeugnisses beitragen. Weiter hat sich in der Praxis ergeben, daß die hierbei verwendeten im wesentlichen C- und U-förmigen Federn zu Rissen im keramischen Kern führen. Dies dürfte daran liegen, daß die Form der verwendeten Federn keine gleichmäßige Übertragung des Antriebs vom Antriebsring über den gesamten äußeren Umfang des keramischen Kerns gewährleistet. Praktisch wird über einige der Federn eine grö-Bere Kraft bzw. ein größerer Anteil des Drehmoments übertragen als über andere, und zwar als Folge der Fertigungstoleranzen beim Herstellen des vollständigen Wärmetauschers.

Eine andere nach der USA.-Patentschrift 3 430 687 bekannte Antriebsart verwendet bogenartige Federelemente, die zwischen den Antriebsring und die keramische Scheibe derart eingesetzt sind, daß die Sehne des Bogens an der keramischen Scheibe anliegt. Auch bei dieser bekannten Ausführungsform ergibt sich in der Praxis eine ungleichförmige Übertragung des Drehmoments vom Antriebsring auf den keramischen Kern, die zu Rissen im Kern führt, wenn der Wärmetauscher längere Zeit in Betrieb ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen regenerativen Wärmetauscher der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem gewährleistet ist, daß eine zwi sehen dem Antriebsring und der keramischen Scheibe vorgesehene gefederte Antriebsübertragung das Drehmoment während des Betriebs gleichförmig vom Antriebsring auf die Matrix überträgt und damit die Möglichkeit der Rißbildung im Wärmetauscher ausschaltet oder erheblich reduziert

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß als Druckfedern Kegelstumpffedern dienen, deren schmäleres Ende von einem sich von dem Antriebsring radial nach innen erstreckenden Bolzen gehalten ist und deren breiteres Ende sich über eine mit einer elastomeren Unterlage versehene Metallplatte gegen die keramische Scheibe abstützt.

Hierbei hai die verwendete Federart die Eigenschaft, sowohl in radialer als auch in Umfangsrichtung flexibel zu sein. Die Ausbildung des gefederten Antriebs nach der Erfindung hat die Eigenschaft, daß die wirksame Komponente der Federung in Richtung des Umfangs der Matrix das vom Antriebsring ausgehende Drehmoment über die Matrix bzw. den keramischen Kern verteilt. Außerdem ist die radiale Federwirkung ausreichend bemessen, um das Antriebsdrehmoment ohne Schlupf zwischen den Federn und dem keramischen Kern zu übertragen. Zugleich wird eine Kompensation erreicht für die thermische Ausdehnung des Antriebsringes, für Ungenauigkeiten und Fertigungstoleranzen beim Antriebsring und/oder der keramischen Scheibe, für zyklische Belastungen infolge der Reibung zwischen den Umfangsdichtungen, die gegen jede Seite des keramischen Kerns anliegen, und für jede Art von Ver/cr rung des Antriebsrings infolge von Belastungen seitens des Antriebszapfens. Die zwischen keramischem Kern und Feder eingeschaltete elastische Unterlage dient der gleichmäßigen Übertragung der Federkraft auf den Kern unter Vermeidung örtlicher Belastungsspitzen, wobei die Metallplatte bereits für eine Verteilung des an den .Stützstellen der Feder wirkenden Drucks auf die elastomere Unterlage sorgt und eine besonders einfache Verbindung mit dem betreffenden Federende ermöglicht. Die Charakteristik einer Kegelstumpffeder ist für die erstrebte gleichförmige Verteilung des Antriebsdrehmoments besonders vorteilhaft, wobei das kleinere Ende der Feder selbst als Teil einer formschlüssigen Verbindung zum Antriebsring verwendbar ist, der selbst lediglich einen nach innen vorspringenden Bolzen ?u tragen braucht, der preisgünstiger und ohne Querschnittsschwächung des Antriebsrings angebracht werden kann als eine das Federende aufnehmende Aussparung im Ring. Obwohl die nach der Erfindung erforderliche Kombination von wirksamen Federkräften in Umfangsrichtung und in radialer Richtung durch eine Anzahl verschiedener Federanordnungen erreicht werden kann, wird daher die Verwendung von Kegelstumpffedern als besonders vorteilhaft angesehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die eine bevorzugte Ausbildung der Antriebsübertragungselemente als abgebrochenen Schnitt in einer Ebene der Matrix des Wärmetauschers zeigt. Die rotierende Matrix ist als eine keramische Scheibe 1 gezeigt, und ein ringförmiger Spalt 2 besteht zwischen dem äußeren Umfang dieser Scheibe 1 und einem sie koaxial umgebenden metallischen Antriebsring 3, der an der Außenseite mit Zähnen 4 für den Eingriff eines (nicht gezeigten) Ritzels versehen ist.

In dem ringförmigen Spalt 2 sind Kegelstumpffedern

5 mit gegenseitigem Abstand um die Scheibe 1 herum so angeordnet, daß ihre Achsen radial zur Scheibe liegen. Jede der Federn 5, von denen nur eine in der Zeichnung gezeigt ist, wird mit ihrem schmäleren Ende zu einem zugehörigen Bolzen 6 hip angeordnet und von diesem gehalten, der selbst starr an dem Antriebsi ing 3 befestigt ist und sich von diesem radial nach innen erstreckt. Das breitere Ende jeder der Federn 5 ist an einer Metallplatte 7 abgestützt; die als Antriebsübertragungadement dient.

Jede der Metallplatten 7 ist befestigt an einer ihr zugeordneten elastomeren Unterlage 8, die gegen den äußeren Umfang der keramischen Scheibe 1 durch den Axialdruck der zugehörigen Feder 5 (oder Federn, wenn jede Metallplatte 7 zur Aufnahme von mehr als einer Feder angeordnet ist) in Anlage gehalten wird.

Die den Antrieb übertragenden Metallplatten 7 und die ihnen zugeordneten elastomeren Unterlagen 8 sind in ihrer Form dem Krümmungsradius der keramischen Scheibe 1 angepaßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Regenerativer Wärmetauscher mit rotierender Matrix in Form einer keramischen Scheibe, die zur Wärmeübertragung zwischen getrennten Strömen gasförmiger Medien angeordnet ist, wobei in einem ringförmigen Spalt zwischen dem äußeren Umfang der keramischen Scheibe und einem sie mit radialem Abstand umgebenden koaxialen metallischen Antriebsring eine Anzahl von radial wirkenden Druckfedern angeordnet ist, welche die Antriebskräfte von dem Antriebsring auf die Matrix dadurch übertragen, daß ihre jeweiligen Enden im Eingriff mit dem Antriebsring stehen bzw. sich an der keramischen Scheibe abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckfedern Kegelstumpf federn (5) dienen, deren schmäleres Ende von einem sich von dem Antriebsr'mg (3) radial nach innen erstreckenden Bolzen (6) gehalten ist und deren breiteres Ende sich über eine mit einer elastomeren Unterlage (8) versehene Metallplatte (7) gegen die keramische Scheibe (1) abstützt.