DE2358276A1 - Regenerator - Google Patents

Description

LINDE AICTEENGESELLSCHAFT

H 73/Q81

Me/Kp

15. November 1973

Regenerator

Die Erfindung betrifft einen Regenerator mit Rohrblindeln, bei dem die Rohre an den Enden der BUndel in Sammelstücke zusammengeführt sind.

Derartige Regeneratoren sind bekannt. Dabei ist an den Enden des Regenerators für jedes Medium ein SammelstUck vorgesehen _t das parallel zur Achse des Regenerators am Außenmantel des Regenerators, also außermittig angebracht ist, und in das sämtliche von einem Medium durchströmten Rohre des RohrbUndels eingeschweißt sind. Das durch die SchUttung

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des Regenerators strömende Medium strömt dabei aus strömungstechnischen Gründen axial und zentrisch durch den Regenerator.

Ein derartiger Regenerator hat aber erhebliche Nachteile, denn die Rohre des Bündels weisen ungleiche Längen auf, da es nicht möglich ist, alle Rohre für ein Medium in gleicher zylindrischer Höhe aus dem Bündel herauszuführen, wenn sie gleichzeitig an einer Stelle gesammelt werden sollen. Durch die unterschiedlichen Rohrlängen ergeben sich unterschiedliche Strömungswiderstände in den einzelnen Rohren des Rohrbündels und des halb auch unterschiedliche Temperaturdifferenzen, vor allem auch weil jeweils nur wenige Rohre vom theoretischen, der Berechnung zugrundegelegten BUndelende direkt zum Sammelstück geführt werden können. Die Temperaturdifferenz zwischen dem in den Rohren geführten Medium und dem in der SchUttung strömenden Medium ist deswegen relativ groQ.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Regenerator der beschriebenen Art zu entwickeln, bei dem die Ströraungseigenschaften für jedes Medium bei allen Rohren des Bündels weitgehend gleich sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemMfl dadurch gelöst, daß für die von einem Medium durchströmten Rohre jeweils mehrere, über

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den Umfang des Regenerators verteilte Sammelstücke vorgesehen sind.

Durch die Anordnung mehrerer Sammelstücke für ein Medium anstelle eines großen SammelstUckes an jedem Ende können die Rohre wesentlich näher an das theoretische Wiokelende des Bündels herangeführt und von dort auf kurzem Wege zu den Sammlern geführt werden. Die Unterschiede in den Längen der einzelnen Rohre werden dadurch wesentlich verringert, wodurch eine bessere Strömungsverteilung und gleichmäßigere Rohrleitungswiderstände erzielt werden, wodurch sich nur sehr geringe Wärmetauschverluste ergeben.

Dabei ist es von Vorteil, wenn die Sammelstücke gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.

Bei einem Regenerator in doppelflutiger Bauweise ist es dabei von Vorteil, die Sammelstücke für die aneinandergrenzenden Bündel getrennt auszuführen. Damit können die beiden Hälften des doppelflutigen Regenerators getrennt hergestellt werden. Deshalb ist es auoh nicht notwendig, ©in gemeinsames Kernrohr vorzusehen, auf daa die Rohre aufgewickelt werden und für das sonst ein entsprechend großes Widerstandsmoment erforderlich wäre, wodurch das Kernrohr sehr dick oder mit

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großem Durchmesser ausgeführt »»erden muß. Abgesehen davon, dafi das Kernrohr und die Wickelvorrichtung die doppelte Längsausdehnung aufweisen müßte, wie sie für einfache Regeneratoren notwendig ist.

Nunmehr kann aber jedes Bündel des doppelflutigen Regenerators für sich gewickelt werden, wobei die Halterung fUr das BUndel jeweils am beispielsweise warmen unteren und oberen Ende des Gehäuses erfolgen kann. Eines der beiden aneinanderstoßenden Kernrohrenden wird mit einer Manschette versehen, die als Gleitführung für das Ende des zweiten Kernrohres dient. Dadurch ist die Dehnungsmöglichkeit für die beiden BUndel beim Abkühlen bzw. Anwärmen gegeben. Die beiden Kemrohre können nach dem Zusammensetzen auch miteinander verschweißt sein, wobei jedoch dann die Halterung für beide BUndel gemeinsam beispielsweise in der kalten Mitte mit teuerem, tieftemperaturbestSndigem Material erfolgen muß. Durch die Anordnung mehrerer Sammelstücke anstelle eines großen Sammelstücke ergibt sich auch in der Regeneratormitte eine gewünschte gedrängte Bauweise, wodurch eine preisgünstigere Fertigung von RohrbUndeln für doppelflutige Regeneratoren erreicht ist.

GemMS einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Sammelstücke in der Wandung des Regenerators angeordnet und außerhalb

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des Regenerators mittels Sammelrohren zusammengefaßt.

Gemäß einer anderen vorteilhaften AusfUhrungsform sind die Sammelstücke im Inneren der Regeneratoren angeordnet und mittels Anschlußstutzen nach außen geführt. Insbesondere die letztere dieser AusfUhrungsformen ist von besonderem Vorteil bei der Ausgestaltung der Sammelräume in der Mitte eines doppelflutigen Regenerators. Jedoch wird sich im Einzelfall die eine oder die andere der beiden möglichen AusfUhrungsforraen als billiger und damit zweckmäßiger erweisen.

Die Anwendung, der erfindungsgemHßen Regeneratoren ist insbesondere von erheblichem Vorteil, wenn sie, wie es lh Zukunft zu erwarten, ist. in immer größeren Bauformen mit immer größeren Leistungen gebaut werden. Außerdem ist es auch möglich, bei derartigen Regeneratoren Reinprodukte durch Rohrbündel strömen zu lassen.

Die Erfindung wird in den Figuren anhand von AusfUhrungsbeispielen näher erläutert.

Fig. la und Ib zeigen einen Teil eines Schnittes durch

einen doppelflutigen Regenerator;

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf einen doppelflutigen

Regenerator nach Figur Ib.

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Die Figuren zeigen einen Teil eines doppelflutigen Regenerators, dessen andere Teile im wesentlichen symmetrisch, in einer Ebene in Höhe der Mitte des Regenerators bzw. symmetrisch zur Längsachse des Regenerators ausgeführt sind.

In einem Gehäuse 1 des Regenerators ist eine RegeneratorfUllung eingebracht. Innerhalb des Gehäuses 1 sind ein oberes Kernrohr 2 für die obere Hälfte des Regenerators und ein unteres Kernrohr 3 für die untere HSlfte des Regenerators in Verlängerung zueinander, sich stirnseitig berührend, untergebracht. Die Kernrohre 2, 3 sind in der Mitte des Regenerators von einer Manschette 4 umgeben, die die Verbindung zwischen den beiden Kernrohren 2, 3 herstellt. Diese Anordnung ist von einem Siebkorb 5 umgeben, durch den mittels einer nicht dargestellten Rohrleitung ein beispielsweise erwärmendes Medium in der Mitte des Regenerators in den Regenerator eintreten kann, das .den Regenerator dann durch axiale Stutzen 6 wieder verläßt, wobei nach erfolgtem Umschalten des Regenerators das abzukühlende Medium an den axialen Stutzen 6 in den Regenerator eintritt und diesen in der Mitte über den Siebkorb 5 und die nicht dargestellte Rohrleitung wieder verläßt.

Durch einen solchen Regenerator werden andere Hilfsmedien, die an dem Wärmetausch teilhaben sollen, mittels in der

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'Regeneratorfüllung angeordneter Rohrleitungen geführt.. Dabei werden in berechnetem Maße Rohrleitungen zu einem Bündel auf die Kernrohre 2, 3 aufgewickelt, wobei für jedes Medium Art und Anzahl der Rohre sowie deren theoretische Länge feststreht. Dies® Rohre sind" irr Sammelst ticken befestigt, beispielsweise eingeschweißt, die mittels- Stutzen mit Zu- bzw. AbführungaLeitungjggL umcL SammeiLlßiLtitiigen for diese Medien in. Verbindung stehen.

Im Beispiel sind im Deckel des Gehäuses 1 Stutzen 7, 8, 9 mit SammeistUcken· Io angeordnet. Die Größe der Sammelstücke Io richtet sich nach der Größe der Stutzen 7» 8, 9 sowie der Anzahl und Art der einzuschweißenden Rohre, ist aber im wesentlichen stets gleich ausgeführt. Gemäß der Erfindung sind für Jedes Medium mehrere Sammelstücke Io vorgesehen, die über den Umfang verteilt angeordnet sind. Im Deckel des Gehäuses 1 sind deshalb gemäß Figur 2 beispielsweise vier Stutzen 7 mit Sammelstücken lo, vier Stutzen 8 mit Sammelstücken Io und acht Stutzen 9 mit Sammelstücken Io angeordnet, wobei die Stutzen 7 für ein erstes, die Stutzen 8 für ein zweites und die Stutzen 9 für ein drittes Hilfsmedium vorgesehen sind. Die Stutzen 7, 8, 9 sind Jeweils mittels Sammelleitungen mit den Zu- bzw. AbfUhrungsleitungen für die Hilfsmedien verbunden.

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In der Mitte des als Beispiel gewählten doppelflutigen Regenerators sind die Bündel ebenfalls in mehrere, über den Umfang verteilte Sammelstücke Io geführt und beispielsweise darin eingeschweißt. Dabei können die in den Figuren la und Ib gezeigten AusfUhrungsformen gewählt sein, die auch innerhalb eines einzigen Regenerators verwendet werden können.

Im Beispiel gemäß Figur la sind die Sammelstücke Io innerhalb des Regenerators in Ebenen senkrecht zur Regeneratorachse angeordnet und in Stutzen 11 befestigt. Diejenigen Stutzen 11 und Sammelstücke Io, die mit Rohren der Rohrbündel in Verbindung stehen, durch die eines der Hilfsmedien strömt, sind mit Sammelrohren 12 in Sammelleitungen geführt, die mit den Zu- bzw. AbfUhrungsleitungen für dieses Hilfsmedium in Verbindung stehen.

Die Zugänglichkeit zum Einschweißen der Sammelstücke Io in die Sammelrohre 12 ist gegeben, wenn die nicht dargestellte Rohrleitung für das durch die RegeneratorschUttung in der Regeneratormitte strömende Medium zwischen deren Eintrittsstutzen in das Gehäuse 1 und den Siebkorb 5 als letztes Stück eingeschweißt wird. Auch der Siebkorb 5 selbst wird zweckmäßigerweise erst nach dem Zusammenfahren der beiden Regeneratorhälften und dem Einschweißen der Sammelstücke Io angebracht,

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um genügend Bewegungsmöglichkeit für die Durchführung der Arbeiten im Gehäuse 1 zu haben.

Die Sammelleitung für-eines der Hilfsmedien kann auch innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet sein, z.B. als Ringleitung, wenn dadurch keine Behinderung für die anderen Medien und flilfsmedien erfolgten. In diesem Fall kann sogar jedes von dem Hilfsmedium durchflossene Rohr des Bündels in das Sammelrohr eingeschweißt sein und somit die größtmögliche Zahl von Sammelstücken Io für die Rohre des Bündels gebildet sein.

Gemäß dem AusfUhrungsbeispiel nach Figur Ib sind die Sammelstücke Io in Stutzen 13 eingeschweißt, die in der Wandung des Gehäuses.1 angebracht sind. Sie sind über den Umfang des Regenerators verteilt angeordnet. Im dargestellten Beispiel sind die Rohre der beiden Bündel der beiden Regenerator hKlften in die gleichen Sammelstücke Io eingeschweißt. Selbstverständlich können die Rohre der beiden Bündel auch getrennt voneinander in neben- oder übereinander angeordnete Sammelstücke Io eingeschweißt sein. Die Stutzen 1J> münden j in Sammelleitungen, die mit den Zu- bzw. Abführungsleitungen für die Hilfsmedien verbunden sind.

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Wie aus der Figur Ib ersehen werden kann, kann ein Hilfs-.mediutn auch nur einen Teilabschnitt des Regenerators durchströmen. Dazu sind "ebenfalls am Umfang des Regenerators verteilt, Sammelstücke Io angeordnet, in die diejenigen Rohre des Bündels eingeschweißt sind, durch die dieses Hilfsmedium strömt. Die Sammelstücke Io sind dabei in Stutzen lh eingeschweißt, die im Gehäuse 1 des Regenerators angeordnet sind und die mit Zu- bzw. AbfUhrungsleitungen für dieses Hilfsmedium verbunden sind.

In einem Beispiel eines doppelflutigen Regenerators ist der mittlere Teil der kalte Regeneratorteil. Als Medium tritt Luft an den Stutzen 6 ein und mittels des Siebkorbes 5 und der damit verbundenen Rohrleitung wieder aus und wird dabei abgekühlt. In der umgeschalteten Phase strömt als Medium unreiner Stickstoff durch die Rohrleitung in den Siebkorb 5 und erwärmt durch den Stutzen 6 wieder aus dem Regenerator heraus. Als Hilfsmedium dienen Sauerstoff, reiner Stickstoff und Turbinenluft, die Über Stutzen 12, 13 mit SammelstUcken in Rohre des BUndels eintreten und über Stutzen 7» 8* 9» 1^ mit SammelstUcken Io den Regenerator wieder verlassen. Je nach Menge der einzelnen Hilfsmedien ist ftlr jedes der Hilfsmedien eine entsprechende Anzahl von SammelstUcken Io sowie dazugehörigen Stutzen 7, 8, 9, 12, 13, 14 vorgesehen, die möglichst gleichmäßig Über den Umfang des Regenerators verteilt angeordnet sind.

5 Patentansprüche
2 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

1. 2358278

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   731) H 73 /081

   Me/Kp

   15. November 1973

   Patentansprüche

   [ !.!Regenerator mit Rohrbündeln, bei dem die Rohre an den Enden der Bündel in Sammelstücke zusammengeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß flir die von einem Medium durchströmten Rohre jeweils mehrere, Über den Umfang des Regenerators verteilte Sammelstücke (lo), vorgesehen sind.
2. 2. Regenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelstücke (lo) gleichm&ßig über den Umfang verteilt sind.
3. 3· Regenerator-nach Anspruch 1 oder 2 in doppelflutiger Bauweise, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelstücke (lo) für die aneinandergrenzenden Bündel getrennt ausgeführt sind.

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4. 4. Regenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelstücke (lo) in der Wandung des Regenerators angeordnet und außerhalb des Regenerators mittels Sammelrohren zusammengefaßt sind.

   5- Regenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelstücke (lo) im Inneren der Regeneratoren angeordnet und mittels Anschlußstutzen nach außen geführt sind.

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