DE2260945A1

DE2260945A1 - Umlaufender regenerativ-waermeaustauscher

Info

Publication number: DE2260945A1
Application number: DE19722260945
Authority: DE
Inventors: Robert Noel Penny
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-12-18
Filing date: 1972-12-13
Publication date: 1973-07-26
Also published as: IT976063B; NL7216918A; JPS4869144A; BE792948A; AU4969972A; FR2163765A1

Description

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Augsburg, den 11. Dezember 1972

Robert Noel Penny, 12 Älderbrook Road, Solihull, Warwickshire, England

Umlaufender Regenerativ-Wärmeaustauscher

Die Erfindung betrifft einen umlaufenden Regenerativ»

Wärmeaustauscher mit einem ringförmigen Wärmespeicherkörper₉ der koaxial auf einer denselben drehenden Welle angeordnet ist«, welch letztere mittels eines Lagers in einem feststehenden. Gehäuse gelagert ist«,

Bei Wärmeaustauschern, bei denen der Speicherkörper aus keramischem Material besteht und starr auf der koaxialen Triebwelle befestigt ist, kann die Triebwelle unerwünschte Spannungen im Speicherkörper verursachen, die einen Bruch oder eine andere Beschädigung des Speicherkörpers zur Folge haben können.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Wärmeaustauscher der eingangs dargelegten allgemeinen Art so auszubilden, daß die Welle keine Spannungen im Speicherkörper hervorrufen kann.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist ein solcher Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Welle über eine auf derselben befestigte federnde Kupplung mit dem Speicherkörper in Triebverbindung steht,

Zweckmäßigerweise weist ein über das Lager überstehendes Wellenende eine Vielzahl von in Umfangarichtung mit gegenseitigen Abständen angeordneten, sich radial auswärts erstreckenden Armen auf, an deren radial äußeren Enden Federelemente angeordnet sind, die in entsprechende Aussparungen der radial inneren Wandung des Speicherkörpers eingreifen und zusammen die federnde Kupplung darstellen.

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Die Federelemente sind vorzugsweise mit Bezug auf die Welle sowohl in radialer Richtung als auch in Umfängsrichtung verformbar.

Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung sind die Federelemente rohrförmig ausgebildet und jeweils mit mindestens einem in Umf angsrieiitung · verlauf enden Schlitz versehen, so daß die einzelnen* durch die Schlitze voneinander getrennten Rohrabschnitte der Federelemente jeweils unabhängig voneinander sowohl in radialer als auch in Umfangsriehtung verformbar sind. Die Aussparungen in der radial inneren Speieherkörperwandung sind in diesem Fall entsprechend zylindersegmentförmig, so daß sie die rohrförmigen Feder"= elemente aufnehmen können»

Das Gehäuse weist vorzugsweise einen rohrförmigen Gehäuseteil zur Aufnahme des Lagers auf₉ wobei die äußere Mantelfläche des Gehäuseteils kugelig gewölbt ist₀ so daß diese Mantelfläche den Speicherkörper nur leicht berühren kann₀

Die Erfindung umfaßt auch einen Speicherkörper_a der koaxial auf einer ihn treibenden Welle angeordnet ist₉ und bei welchem die genannten Federelemente zwischen dem Speicherkörper und der Welle angeordnet sind_a ■

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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen

Wärmeaustauscher nach der Erfindung, und

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung,

welche die den Speicherkörper treibende Welle mit der federnden Kupplung und dem Speicherkörper darstellt.

Gemäß Fig. 1 weist der Wärmeaustauscher ein feststehendes, aus den Gehäuseteilen 1 und 2 bestehendes Gehäuse und einen ringscheibenförmigen Speicherkörper 3 auf, der drehbar im Gehäuse gelagert ist» Das Gehäuse weist eine Einlaßöffnung 4 und eine Auslaßöffnung 5 für verdichtete Luft, welche die Wärmetauschkanäle des Speicherkörpers durchströmt und dann in eine nicht gezeichnete Brennkammer gelangt, sowie eine Einlaßöffnung 6 und eine Auslaßöffnung 7 auf, durch welche aus einer nicht gezeichneten Turbine kommende Abgase in den Wärmeaustauscher und nach Durchströmen des Speicherkörpers

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in einen Auspuffkanal 8 gelangen.

Der Speicherkörper 3 ist aus keramischem Material hergestellt und wird über eine koaxial zu demselben angeordnete, allgemein mit 9 bezeichnete Welle getrieben. Zwischen der Welle und dem Speicherkörper ist gemäß der Erfindung eine federnde Kupplung vorgesehen, durch welche unerwünschte Spannungen im Speicherkörpermaterial vermieden werden. Derartige Spannungen treten in einem Speicherkörper mit einer starr befestigten Welle-infolge von Kräften auf, die auf den Speicherkörper einwirken und versuchen, diesen mit Bezug auf die Wellenachse zu neigen. Diese Kräfte resultieren aus den auf den Speicherkörper wirkenden .Wärmetauschmitteldrücken und den Axialdrücken von Dichtungen 10, welche die Strömungswege durch den Speieherkörper für die Luft und die Gase begrenzen.

Die Welle 9 weist eine äußere rohrförmige Hülse 11 auf, die mittels Lagern 12 drehbar in der Bohrung eines rohrförmigen Gehäuseteils 13 in der Mitte des Gehäuseteils 2 montiert ist. Die Hülse 11 trägt ein Antriebsritzel 14 undweist einen radial innen keilverzahnten Abschnitt 15 auf. Weiterhin weist die Welle ein mit der Hülse 11 konzentrisches Rohrteil 16 mit einem Abschnitt 17 auf, welch letzterer außen keilverzahnt und axial verschieblich in den Hülsenabschnitt 15 eingeschoben ist. Wenn die

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Hülse 11 also über das Ritzel 1*J angetrieben wird, dreht die Hülse 11 das Rohrteil 16 mit. Ein Ende 18 des Rohres 16 steht axial über die Lager 12 über. Von diesem Rohrende 18 aus erstrecken sich, wie Fig. 2 besonders deutlich zeigt, drei in Umfangsrichtung mit gegenseitigen Abständen angeordnete Arme 19 radial auswärts. Auf diesen Armen 19 ist jeweils ein rohrförmiges Federelement 20 achsparallel zur Wellenachse angeordnet. Diese Federelemente 20 greifen in entsprechende Aussparungen 21 in der radial inneren Wandung eines Nabenteils des Speicherkörpers 3 ein. Wird das Rohrteil 16 durch die Hülse 11 gedreht, so drehen sich auch die Arme 19, die dadurch den Speicherkörper 3 über die in den Aussparungen 21 befindlichen Federelemente 20 mitdrehen· Die Federelemente 20 sind, wie Fig. 2 zeigt, mit einem oder mehreren achssenkrecht verlaufenden Schlitzen 22 versehen, die sich jeweils über einen Teil des Umfangs der Federteile erstrecken. Durch diese Schlitze 22 sind die Rohrabschnitte der Federelemente 20 mit Bezug auf das Rohrteil 16 sowohl in radialer als auch in Umfangsrichtung federnd verformbar, wodurch eine begrenzte Neigung des Speicherkörpers 3 bezüglich der Wellenachse ermöglicht wird. Auf diese Weise werden Spannungen im Speicherkörper infolge von zeitweise auftretenden Neigungen des Speicherkörpers gegen die Welle vermieden. Eine solche Neigungsbewegung wird außerdem dadurch ermöglicht,

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daß die äußere Mantelfläche des rohrförmigen Teils 13 des Gehäuseteils 2 eine kugelig gewölbte Oberfläche 23 aufweist, über welche die radial innere Wandung des Speicherkörpers taumeln kann, und die Neigungsbewegung wird weiterhin dadurch unterstützt, daß die rohrförmigen Federelemente 20 einen axialen Abstand zu dem in den Abschnitt 15 der Hülse eingesetzten keilverzahnten Abschnitt 17 des Rohrteils 16 aufweisti Das Rohrteil l6 ist gemäß Fig. 1 durch einen Haltering 24, der in eine Nut 25 des oberen Endes des Rohrteils eingesetzt ist, gegen Herausfallen gesichert.

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Claims

Patentansprüche

IJ Umlaufender Regenerativ-Wärmeaustauscher mit einem ringförmigen Wärmespeicherkörper, der koaxial auf einer denselben drehenden Welle angeordnet ist, welch letztere mittels eines Lagers in einem feststehenden Gehäuse gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (9) über eine auf derselben befestigte federnde Kupplung (19, 20) mit dem Speicherkörper (3) in Triebverbindung steht·

2, Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende (18) der Welle (9) über das Lager (13) übersteht und eine Vielzahl von in Umfangsrichtung mit Abständen angeordneten, sich radial auswärts erstreckenden Armen (19) aufweist, auf denen Federelemente (20) angeordnet sind, welche die federnde Kupplung bilden und in Aussparungen (21) der radial inneren Wandung des Speicherkörpers (3) eingreifen.

3· Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (20) rohrförmig ausgebildet sind und jeweils mindestens einen in Umfangsrichtung ver-

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laufenden Schlitz (22) aufweisen, so daß die so gebildeten einzelnen Rohrabschnitte der Federelemente sowohl in radialer als auch in Umfangsrxchtung federnd verformbar sind,

4, Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 2) in an sich bekannter Weise einen rohrförmigen Gehäuseteil (13) aufweist, in welchem das Lager (12) angeordnet ist, und daß die äußere Mantelfläche dieses rohrförmigen Gehäuseteils eng an der radial inneren Wandung des Speicherkörpers (3) anliegt und kugelig gewölbt ist, so daß sie den Speicherkörper nur leicht berührt.

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