DE2316508C2

DE2316508C2 - Rotor für einen Drehspeicherwärmetauscher

Info

Publication number: DE2316508C2
Application number: DE2316508A
Authority: DE
Inventors: Harlan Eugene Wellsville N.Y. Finnemore
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Current assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Priority date: 1972-04-05
Filing date: 1973-04-03
Publication date: 1982-10-14
Also published as: FR2179142B1; FR2179142A1; US3834449A; DE2316508A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen Rotor für einen Drehspeicherwärmetauscher, mit einer horizontal angeordneten Welle, mit sektorförmlg um die Welle angeordneten Kammern, die ein wärmespeicherndes Material enthalten und die in axialer Richtung Durchlaßöffnungen für ein abzukühlendes bzw. für ein zu erwärmendes Fluid aufweisen, wobei jede der Kammern an Ihrer der Welle zugewandten Innenwand gelenkig mit der Welle verbunden Ist. -

Das Im zylindrischen Rotor enthaltene wärmespeichernde Material wird während des Betriebs des Drehspeicherwärmetauschers abwechselnd mit dem heißen und dem zu erhitzenden Fluid in Berührung gebracht. Dabei nimmt das wärmespeichernde Material in den einzelnen Kammern des Rotors von dem heißen Fluid Wärme auf und gibt sie, nachdem die betreffende Kammer durch Drehung des Rotors In den axialen Strömungsweg des zu erwärmenden Fluids gebracht worden 1st, an dieser wieder ab.

Die das wärmespeichernds Material aufnehmenden Kammern sind normalerweise an der Rotorwelle befestigt. Da sich der Rotor zwischen Anschlüssen für sowohl heißes als auch kaltes Fluid dreht und an, über den Umfang gesehen, verschiedenen Stellen von diesen Fluiden unterschiedlicher Temperatur durchströmt wird, unterliegt er einem zyklischen Erhltzungs- und Abkühlungsprozeß, welcher eine abwechselnde Wärmedehnung und Kontraktion der Rotortelle zur Folge hat, was wiederum zu einer Verkrümmung und Verdrehung des Rotors und benachbarter Gehäuseteile sowie zur Zerstörung des dichten Zusammenwirkens beider führt. Da sich der Rotor zusammen mit der ihn tragenden Vollwelle dreht, hat außerdem der kontinuierliche Wechsel der thermischen Beanspruchung einen Verlust an Materialfestigkelt der Rotorwelle und der tragenden Konstruktion des Rotors zur Folge, well das Material ermüdet. Weiterhin läßt die thermische Verformung des Rotors die Schweiß- oder sonstigen Verbindungen zwischen unterschiedlich beanspruchten Teilen reißen und bewirkt Insgesamt eine Schwächung der wesentlichen Konstruktlonstelle des Wärmetauschers bis schließlich zum vollständigen Bruch.

Nach der DE-OS 22 38 140 Ist ein Drehspeicherwärmetauscher mit einem Rotor mit sektorförmlgen Kammern bekannt, die aus voneinander getrennten, stirnseitig offenen Körben bestehen, die an einer rotierend antreibbaren, tragenden Vollwelle einzeln schwenkbar angelenkt sind. Auf diese Welse wird verhindert, daß die von einer thermischen Ausdehnung oder Zusammenziehung herrührende Bewegung der einzelnen Körbe auch auf die benachbarten Körbe übertragen wird, was Reißen oder Brechen von Schweißverbindungen des die Tragwelle umgebenden Rotors zur Folge haben könnte. Thermische Verwerfungen und Verformungen der einzelnen Teile der mit großem Lagerabstand an den Enden abgestützten, tragenden Voll welle lassen sich jedoch durch die einzelne schwenkbare Anlenkung der Korbs nicht vermeiden.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend geschilderten Nachtelle, die auf die wechselnde thermische und Biegebeanspruchung des zentralen, tragenden Teils zurückzuführen sind, zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die als Hohlwelle ausgebildete Welle auf einer drehfest angeordneten Achse gelagert 1st.

Bei dem erfindungsgemäßen Drehspeicherwärmetauscher steht die zentrale· Achse fest, wird also nicht durch Drehung zwischen den Temperaturzonen des heißen und des kühleren Fluids unterschiedlichen Temperaturen mit daraus resultierender unterschiedlicher Wärmedehnung unterworfen. Da sich die Teile der Achse nicht ständig ausdehnen und wieder zusammenziehen, entfallt das Reißen der Schweißverbindungen und das Entstehen übermäßig großer Leckagewege zwischen relativ zueinander beweglichen Oberflächen. Ein erfindungsgemäß konstruierter Rotor erfährt auch keine Schwächung der Achse durch Materialermüdung infolge Wechselspannungen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Flg. 1 einen Axialschnitt durch einen Drehspeicherwärmetauscher mit horizontaler Achse gemäß der Erfindung,

F1 g. 2 einen Teilschnitt durch die Lagerung des Rotors des Drehspeicherwärmetauschers nach Flg. 1 in größerem Maßstab.

Der Rotor wird von einer horizontal angeordneten Achse 12 getragen, die mittels ortsfester Abstützungen 14 an beiden Enden fest gelagert Ist. Der Rotor besteht aus zwei oder mehreren mit axialem Zwischenabstand angeordneten Lagen 16/} und 16ß wärmespeichernder Elemente. Jede Lage der Elemente setzt sich zusammen aus einer Vielzahl sektorförmlger Kammern, die seitlich nebeneinander angeordnet und über Gelenkverbindungen 20 unabhängig voneinander an einer die Achse 12 umgebenden zylindrischen, als Hohlwelle ausgebildeten Welle 22 gelenkt sind.

Der gesamte Rotor 1st In einem Gehäuse 24 eingeschlossen, das mit geeigneten Ein- und Auslassen versehen Ist, wodurch ein heißes und ein zu erwärmendes Fluid durch die wärmespeichernden Elemente des Rotors geleitet werden. Der Rotor wird durch einen Motor 34 langsam um seine Achse 12 gedreht. Dadurch bewegen sich die abgeteilten Kammern des Rotors abwechselnd durch den Strömungsweg des heißen und des zu erwärmenden Fluids und übertragen dabei die vom heißen aufgenommene Wärmeenergie auf das zu erwärmende Fluid.

An den gegenüberliegenden Enden der Achse 12 sind zwischen dieser und der konzentrischen Welle 22 Drehlager 42 angeordnet. Während des Betriebs dreht sich der Rotor mit der Welle 22, während die Achse 12 undrehbar feststeht. Da jede der Kammern mit wärmespelchemden Elementen unabhängig von den anderen Kammern an der Welle 22 angelenkt Ist, kann sie sich thermisch frei ausdehnen, zusammenziehen oder in anderer Welse verziehen, ohne daß davon die radial oder axial benachbar-

ten Kammern betroffen werden. Die zyklischen thermischen oder strukturellen Beanspruchungen, die in einem Teil des Rotors erzeugt werden, übertragen sich also nicht auf die Welle 22, die Achse 12 oder andere benachbarte Konstruktionstelle des Rotors. s

Da die horizontale Achse 12 ständig feststeht, können in einfacher Welse Schmiermlttelleltungen 44 und 46 unmittelbar durch zentrale Bohrungen in der Achse 12 verlegt werden. Dadurch wird die Vielzahl der Drehlager 42 über die Schmiermittelleitungen 44 und 46 mit Öl ver- ι ο sorgt.

Der Wärmetauscher ist mJt einer Hubvorrichtung 52 für den Rotor ausgerüstet. Die Hubvorrichtung 52 kann als Hydraulikzylinder oder Schraubgetriebe ausgebildet sein, die an beiden Enden zwischen der Welle 22 und den ortsfesten Abstützungen 14 angeordnet sind und mil herkömmlichen Steuerungen betrieben werden können.

Bei Betätigung der Hubvorrichtung werden die Welle 22 und die damit verbundenen Rotorelemente von der horizontalen Achse 12 frei abgehoben, ε*} daß die Dreh-Jager 42 entlastet werden und zur Reparatur oder zum Austausch ausgebaut werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

23 16 50« Patentansprüche:

1. Rotor für einen Drehspeicherwärmetauscher, mit einer horizontal angeordneten Welle, mit sektorförmlg um die Welle angeordneten Kammern, die ein wärmespelcherndes Material enthalten und die In axialer Richtung Durchlaßöffnungen für ein abzukühlendes bzw. für ein zu erwärmendes Fluid aufweisen, wobei jede der Kammern an Ihrer der Welle zugewandten Innenwand gelenkig mit der Welle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die als Hohlwelle ausgebildete Welle (22) auf einer drehfest angeordneten Achse (12) gelagert ist.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der hohl ausgebildeten Achse (12) Schmiermittelleitungen (44, 46) für die Drehlager (42) der Welle (22) angeordnet sind.