DE2239533C2

DE2239533C2 - Rotor eines Drehspeicherwärmetauschers

Info

Publication number: DE2239533C2
Application number: DE2239533A
Authority: DE
Inventors: Harlan Eugene New York N.Y. Finnemore
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Current assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Priority date: 1971-08-19
Filing date: 1972-08-11
Publication date: 1984-08-23
Also published as: CA960210A; US3710851A; JPS4830137A; DE2239533A1; JPS5230735B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotor eines Drehspeicherwärmetauschers, mit einer Nabe und mit stirnseitig offenen und mit wärmespeicherndem Material gefüllten, sektorförmigen Einzelkammern, wobei jede der Einzelkammern an ihrer der Nabe zugewandten Wand mittels Befestigungseinrichtungen mit der Nabe und an ihren radial verlaufenden Seitenwänden mittels Verbindungseinrichtungen mit den benachbarten Einzelkammern verbunden ict und wobei ferner die Befestigungseinrichtungen für jede der Einzelkammern als Schwenkgelenke ausgebildet sind und die Verbindungseinrichtungen im radial äußeren Bereich der Seitenwände angeordnet sind, gemäß Patent 22 38 140.

Bei derartigen Drehspeicherwärmetauschern kommen die stirnseitig offenen sektorförmigen Einzelkammern abwechselnd in den Strom eines heißen und eines zu erhitzenden Fluids. Das wärmespeichernde Material wird dabei durch das heiße Fluid erwärmt :ind gibt dann, wenn es im Verlauf der Drehung des Rotors in den Strom des zu erwärmenden Fluids kommt. Wärme an dieses ab. Der Rotor wird von einem Gehäuse mit im Abstand zueinander angeordneten Endplatten umschlossen, die mit getrennten Ein- und Auslaßöffnungen für das wärmeabgebende und das wärmeaufnehmende Fluid versehen sind.

In letzter Zeit wird der Bedarf an großen Wärmetauschern mit hoher Kapazität ständig stärker, und da die

ίο Temperaturdifferenz, bei welcher derartige Wärmetauscher arbeiten, normalerweise verhältnismäßig hoch ist, wurde es ständig, schwieriger eine funktionssichere Dichtung zwischen den relativ zueinander drehbaren Teilen aufrechtzuerhalten und die Leckage der Fluide zwischen diesen Teilen hindurch zu verhindern. Außerdem bewirkt die ständige abwechselnde Beaufschlagung des Rotors mit dem heißen und dem kalten Fluid zusätzlich zu den Temperaturänderungen während des Starts und Abstellens der Anlage eine ständig schwankende Erwärmung und Abkühlung des Rotors, die zu einer ständig unterschiedlichen Wärmeausdehnung und Kontraktion des Rotors und des Rotorgehäuses führt, welche wiederum ausreichend stark ist, um eine übermäßige Leckage der Fluide zwischen den genannten Teilen und den Bruch von Schweißverbindungen in einem Umfang zur Folge zu haben, daß eine optimale Betriebsweise der Anlage ausgeschlossen und ihre Unversehrtheit nur sehr schwierig aufrechtzuerhalten ist
Zur Vermeidung der genannten Mängel ist im oben angegebenen Hauptpatent vorgeschlagen worden, die Befestigungseinrichtungen für jede der Einzelkammern als Schwenkgelenke auszubilden und die Verbindungseinrichtungen im radial äußeren Bereich der Seitenwände anzuordnen.

Aufgabe der vorliegenden Zusatzerfindung ist es, die gelenkige Verbindung zwischen der Rotornabe und den Einzelkammern weiter zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Schwenkgelenke zwischen der Nabe und den Einzelkammern als Kugelgelenke ausgebildet sind. .

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus uen Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen axialen Längsschnitt durch einen Drehspeicherwärmetauscher mit einem Rotor gemäß der Erfindung,
F i g. 2 einen vergrößerten Querschnitt nach Schnittlinie2-2in Fig. 1,

F i g. 3 einen Querschnitt durch ein die Rotornabe und eine daran befestigte korbförmige Einzelkammer mit wärmespeicherndem Material verbindendes Kugelgelenk,

F i g. 4 eine perspektivische Darstellung einer Einzelkammer mit wärmespeicherndem Material, welcher einen Teil des Rotors bildet,

F i g. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kugelgelenkverbindung zwischen der Rotornabe und den das wärmespeichernde Material enthaltenden Einzelkammern.

Der in der Zeichnung dargestellte Drehspeicherwärmetausciier hat eine horizontal angeordnete Rotornabe 12, die in Lagern 14 läuft und über ein geeignetes Unterem setzungsgetriebe von einem Motor 16 angetrieben wird. An der Rotornabe selbst sind korbähnliche Einzelkammern 22 befestigt, die mit einem warmespeichernden Material 18 gefüllt sind, welches während der Drehung

des Rotors von einem hindurchgeleiteten heißen Fluid Wärme aufnimmt und diese an ein auf getrenntem Wege hindurchgeleitetes kälteres Fluid abgibt

Die Einzelkammern 22 sind an den gegenüberliegenden Stirnseiten offen, so daß die Fluide ungehindert hindurchströmen können. Die Befestigung der Einzeikaminern 22 an der Rotornabe 12 geschieht jeweils mittels eines einzigen Kugelgelenks 24, dessen auf Seiten der Einzelkammer 22 angebrachter Lagerteil an der radial inneren Mantelfläche der Einzelkammern befestigt ist, wie Fig.4 zeigt. Das Kugelgelenk gestattet eine begrenzte relative Bewegung zwischen der Rotornabe und dem diese umgebenden Rotor 26, welcher aus den voneinander unabhängigen Einzelkammern 22 zusammengesetzt ist.

Der Rotor 26 ist umgeben von einem Gehäuse 28 mit stirnseitigen Endplatten 32 und 34, in denen sich Ein- und Auslaßöffnungen 36,38,42 und 44 für den Ein- und Auslaß des wärmeabgebenden und des zu erwärmenden Fluids befinden. Um eine Leckage der FIuHe durch den Zwischenraum zwischen dem Rotor und seinem Gehäuse zu verhindern, sind an den Kanten des Rotors Dichtungen angebracht, welche den Zwischenraum zwischen Rotor und Gehäuse überbrücken. Es handelt sich dabei um eine sich längs des Außenumfangs des Rotors erstreckende Umfangsdichtung 46, welche z. B. durch Schraubenbolzen mit den äußeren Umfangskanten des Rotors verbunden ist und an dem gegenüberliegenden Abschnitt des Gehäuses dichtend gleitend anliegt. Außerdem sind radiale Dichtungen 48 zwischen den offenen stirnseitigen Enden benachbarter Einzelkammern 22 befestigt, welche den Zwischenraum zwischen üem Rotor und den stirnseitigen Endplatten des Gehäuses überbrücken. Schließlich sind auch .:och sich axial erstreckende Dichtungen 52 vorgesehen, die zwischen Flanschen 65 an den äußeren, kreisbogenförmig gekrümmten Endflächen der Einzelkammern 22 gehalten sind und eine Strömung der Fluide durch den Ringraum zwischen dem Rotor und dessen Gehäuse verhindern.

Die Kugelgelenke 24 zwischen den sektorförmigen Einzelkammern 22 und der Rotornabe 12 sind im wesentlichen im Mittelpunkt der radial inneren Umfangsflächen der Einzelkammern angeordnet, an denen das eine Lagerteil befestigt ist. Das kugelförmige Lagerteil 56 sitzt dabei am freien Ende eines bolzenförmigen Vor-Sprungs 54 an der Einzelkammer 22, welche zu letzterem hin einen versteifenden, konischen Übergang 58 besitzt. Die mit der Kugel zusammenwirkende sphärische Lagerflächt 60 kann entweder unmittelbar an der Rotornabe 12 oder auch in einer diese umgebende Ver-Stärkung 62 ausgebildet sein. Zum Halten der Kugel in der sphärischen Lagerfläche dient eine Halteplatte 64, welche mittels Schrauben 68 unter Einspannung der Kugel gegen die Verstärkung 62 angezogen weHen kann. Die Halteplatte 64 hält die Kugel während der Montage und verhindert weitgehend das Eindringen von Fremdteilen in das Kugelgelenk während des Betriebs des Wärmetauschers.

Die Einzelkammern 22 sind an ihren äußeren Umfangskanten miteinander verbunden, indem die Flan- t>o sehen 65 durch Bolzen 67 zusammengehalten werden. Insgesamt wird somit durch die teilzylindrischen Außenflächen der Einzelkammern 22 ein geschlossener, ringförmiger Rotormantel gebildet, der sich mit im wesentlichen konstantem Radius rund um die Rotornabe er- o3 streckt, während die radial innen liegenden Mantelflächen der Ein'ielkammern voneinander unabhängig Sinti und nur dtiri'h d'e Kugelgelenke 24 mit der Rotornabe 12 verbunden sind. Durch diese Konstruktion mit der Verbindung der Einzelkammern miteinandsr nur radial außen und unabhängiger gelenkiger Anbringung radial innen an der Rotornabe wird erreicht, daß feste Schweißverbindungen oder andere Verbindungsmittel, weiciie keine relative Ausdehnung oder andere Bewegung der Teile zulassen, gebraucht werden.

Bei einer anderen, in F i g. 5 dargestellten Ausführung der Kugelgelenkverbindung sitzt ein kugelförmiger Lagerteil 72 am freien Ende eines Bolzens 74, welcher bis zum Anschlag gegen einen Bund 76 in der Rotornabe 12 eingeschraubt ist. Der Bund 76 hat den Zweck, das kugelförmige Lagerteil 72 in einem ganz bestimmten Abstand von der Rotornabe 12 zu halten. Eine mit dem kugelförmigen Lagerteil 72 zusammenwirkende Lagerfläche 78 ist am radial inneren Ende eines Vorsprungs oder einer Rippe 82 ausgebildet, die z. B. auf die radial innere Mantelfläche der sektorförmigen Einzelkammern 22 aufgeschweißt und zusätzlich durch versteifende, zwickeiförmige Eckplatten 84 abgestützt ist. Das kugelförmige Lagerteil 72 wird durch eine Spannplatte 85 in Anlage an der Lagerfläche 78 gehalten. Die Spannplatte 85 kann mittels Schrauben 86 unter Einspannung der Kugel gegen die Rippe 82 angezogen werden. Der durch den Bund 76 gesicherte Zwischenabstand zwischen dem Kugelgelenk und der Rotornabe 12 gestattet freien Zugang zu den mit den Schrauben 86 zusammenwirkenden Muttern 88, welche gegen die Innenfläche der Spannplatte 85 anliegen.

Da das kugelförmige Lagerteil 72 einer unterschiedlichen Belastung ausgesetzt ist, je nachdem, ob es auf Zug oder Druck beansprucht wird, ist es in Anpassung an diese unterschiedlichen Belastungen aus zwei Kugelhälften mit unterschiedlichem Radius zusammengesetzt. Der Radius R 1 der auf Seiten der Rotornabe 12 befindlichen Halbkugel ist dabei wesentlich größer als der Radius R 2 der mit der Lagerfläche 78 zusammenwirkenden Halbkugel. Der größere Radius R 1 der radial inneren Halbkugel erlaubt die Anwendung größerer und stärkerer Spannplatten 85, was während der Montage vorteilhaft ist, wenn die gesamte Einzelkammer 22 und ihr verhältnismäßig schwerer Inhalt mit der Rotornabe 12 verbunden werden und dann zunächst nur über das Kugelgelenk an der Rotornabe hängen. Um eine beständige, gleichmäßige Ausrichtung während aller Phasen der Rotorbewegung zu erhalten, kommt es wesentlich darauf an, daß die Mittelpunkte der durch die Radien R 1 und R2 bezeichneten Halbkugeln übereinstimmen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rotor eines Drehspeicherwärmetauschers, mit einer Nabe und mit stirnseitig offenen und mit wärmespeicherndem Material gefüllten, sektorförmigen Einzelkammern, wobei jede der Einzelkammern an ihrer der Nabe zugewandten Wand mittels Befestigungseinrichtungen mit der Nabe und an ihrer radial verlaufenden Seitenwänden mittels Verbindungseinrichtungen mit den benachbarten Einzelkammern verbunden ist und wobei ferner die Befestigungseinrichtung für jede der Einzelkammern als Schwenkgelenke ausgebildet sind und die Verbindungseinrichtungen im radial äußeren Bereich der Seitenwände angeordnet sind, gemäß Patent 22 38 140, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkgelenke (56, 60, bzw. 72, 78) zwischen der Nabe (12) und den Einzelkammern (22) als Kugelgelenke ausgebildet sind.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kugelgelenk (56, 60, bzw. 72, 78) im Mittelpunkt der der Nabe (12) zugewandten Wand der zugehörigen Einzelkammer (22) angeordnet ist.

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kugelförmige Lagerteil (56) jedes Kugelgelenks mit der Einzelkammer (22) verbunden ist und die sphärische Lagerfläche (60) der Nabe (12) zugewandt ist.

4. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärische Lagerfläche (60) als Verstärkung (62) der Nabe (12) ausgebildet ist.

5. Rotor nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine an der Rotorwelle (\2) befestigbare Spannoder Halteplatte (64) mit einer dem Kugeldurchmesser entsprechenden sphärischen Spannfläche, mittels welcher der kugelförmige Lagerteil (56) gegen die sphärische Lagerfläche (60) verspannt ist.

6. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kugelförmige Lagerteil (72) jedes Kugelgelenks aus Halbkugeln mit unterschiedlichem Durchmesser besteht.

7. Rotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die der Nabe (12) zugewandte Halbkugel einen größeren Durchmesser hat als die Halbkugel auf der Seite der Einzelkammer (22).