DE2504325A1

DE2504325A1 - Drehspeicherwaermetauscher

Info

Publication number: DE2504325A1
Application number: DE19752504325
Authority: DE
Inventors: Robert Emmett Mahoney
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Current assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Priority date: 1974-02-04
Filing date: 1975-02-03
Publication date: 1975-08-07
Also published as: IN142391B; DE2504325C2; JPS50109547A; OA04956A; CA996922A; GB1500193A; US3891029A; ZA75257B; AU7734275A; NL173554C; FR2260075B1; FR2260075A1; NL7501308A

Description

Pat ent anwäIte

Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Joches

Prankfurt am Main Staufenstraße 36

Svenska Rotor Maskiner IB

P.O. Box 15085

S-104- 65 Stockholm/Schweden

Drehspeicherwärmetauscher

Die Erfindung betrifft einen Drehspeicherwärmetauscher, bestehend aus einem Rotor mit senkrechter Welle_; an welcher eine Vielzahl den Rotor bildender von einander unabhängiger, sektorförmiger Körbe, die wärmespeicherndes Material enthalten, befestigt sind, einem den Rotor umgebenden Gehäuse mit Ein- und Auslaßöffnungen für die den Rotor durchströmenden, am Wärmeaustausch, beteiligten Fluide und einem Drehantrieb für den Rotor»

Bei bekannten Wärmetauschern mit senkrechter Welle und daran aufgehängten Körben mit wärmespeichernder Kasse sind gewöhnlich sich radial mit Umfangsabstand erstreckende Membranen vorgesehen, welche das sektorförmig aufgeteilte,

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wärmespeichernde Material tragen. Die Membranen sind durch eine ununterbrochene feste Schweißung mit der Rotorwelle verbunden, so daß diese ein schweres Schmiede stück oder dgl. sein muß, welches in der Lage ist, die Vielzahl mit kontinuierlichen Schweißnähten angeschweißter Seile zu tragen. Ein in dieser Weise aufgebauter Rotor ist von der Struktur her sehr massiv, schwer und deshalb sowie wegen der erforderlichen Schweißarbeiten verhältnismäßig teuer. Außerdem treten trotz der schweren Ausführung häufig Brüche, insbesondere an den Schweißstellen auf, da die festen Verbindungen durch die starken Temperaturschwankungen während des Betriebs sehr großen Wärmespannungen unterliegen.

Ein ähnliches Problem hat bei Wärmetauschern mit waagerechter Achse zu den Entwicklungen nach den ÜS-PS 5 710 850 und 3 710 851 geführt. Bei diesen Konstruktionen ist jeweils eine einzige Gelenkverbindung zwischen federn Korb des Rotors und der Rotorwelle vorgesehen. Das Gelenk gestattet ReIativbewegungen infolge unterschiedlicher Wärmedehnungen zwischen der horizontalen Rotorwelle und den daran aufgehängten Körben. Allerdings üben bei derartigen Wärmetauschern die sektorförmigen Körbe nit ihrem gesamten Gewicht so starke Biegekräfte auf die Rotorwelle aus, daß diese notwendigerweise ebenfalls wieder sehr stark und schwer sein muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in der Punktion den bekannten Wärmetauschern gleichwertigen, aber leichteren und dennoch den Wärmebeanspruchungen besser als bisher angepassten Rotor für einen

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Drehspeicherwärmetauscher der eingangsgenannten Art zu schaffen, und diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ö^e<3-^er sektorförmige Korb mittels eines oberen, auf Zug beanspruchten und eines unteren, auf Druck beanspruchten Lagers an der Welle befestigt ist.

Da die Körbe nur an den axialen Enden gelagert sind, dazwischen aber nicht mit der Rotorwelle in Berührung stehen, sind Relativbewegungen möglich, ohne daß dadurch Schweißverbindungen oder andere Befestigungsmittel zwischen den Körben und der Rotorwelle belastet wurden. ■

Der neue Drehspeicherwärmeaustauscher hat den.weiteren Vorteil, daß alle Komponenten in einer Pabrik vorgefertigt werden können, die Montagearbeiten an der Baustelle minimiert werden und die Bauzeit wesentlich verkürzt t^erden kann, so daß auch die Eerstellungs- und Unterhaltungskosten gesenkt werden können. Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Pig. 1 eine Seitenansicht, z.T. im Schnitt, eines · Wärmetauschers gemäß der Erfindung,

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Teilschnitt durch ■ ein oberes und ein unteres.Lager eines sektorförmigen Korbs des Rotors des Drehspeicherwärmetauschers an der Rotorwelle,

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FIg-. 5 eine nochmals vergrößerte Detailansicht eines gegenüber Fig. 2 abgewandelten unteren Lagers,

Pig. 4- eine Draufsicht auf benachbarte sektorförnige Körbe, die zusammen den Rotor des Wärmetauschers bilden.

Der Drehspeicherwärtcetauscher nach Pig. 1 hat eine in Lagern 14- aufgenommene, senkrechte Eotorwelle "•2. Der Rotor wird mittels eines geeigneten Antriebs-TiOtors und eines Reduziergetriebes 18 rotierend angetrieben. An den Enden offene, unabhängige, sektorförmige Ecrbe 22 enthalten v,^rärraespeicherndes Material 20. Die Körbe werden von der Rotorwelle getragen· "Dtr aus den Kerben zusammengesetzte Rotor ist in einem Gehäuse 26 eingeschlossen, welches auf gegenüberliegenden Seiten Ein- und Auslaßöffnungen 52, JA, 35 und 3? für heiße und kalte Fluide aufweist, die nit Zwischenabstand durch den Rotor geleitet werden«

Wenn der Rotor während des Betriebs des Wärmetauschers süändig alternierend extremen TepmeraturSchwankungen unterworfen ist, treten an den radial inneren Enden der sektorförnlgen Körbe die größten TemperaturSchwankungen und deshalb auch die größten Wärmedehnungen und Schrumpfungen auf. Die benachbarte Rotorwelle bleibt dagegen in einer Im Vergleich zu den Körben verhältnismäßig kühlen Atmosphäre, so daß die relative Bewegung zwischen Körben und Welle an der Ver-

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ciiidungsstelle zwischen beiden am größten ist*

Dies ist der Grund, weshalb die bekarjaten Ausfimrurren mit an der Welle festgeschweißter- Körben, also einer starren Verbindung awischen den !Teilen, _; su unbefriedigenden Ergebnissen führt, da die festen Schweißverbindungen Temperatur- -und Behnungs-unterschieden, und dadurch einer Bruchgefahr und der Gefahr einer Zerstörung der gesamten Einheit unterliegen. Hinzu kommt, daß bei den bekannten derartigen Brehspeicherwärraetauschern die Rotorwelle auch SMS den Grunde noch stärker als sie ohnehin schon ist, ausgeführt werden muß, damit sie ihre eigene Hasse trägt.

Getnäß der Erfindung sind die sektorförnigen Korbe des Ectors nur mit den Enden der senkrecht stehenden Rotorwelle verbunden, während der mittlere Seil der Eörbe vollständig frei bleibt» Sonit sind der Diktiere Teil gedss Korbs und die Rotorwelle frei und können sich relativ sueinander bewegen* ITur die Enden der Rotorwelle, welche den Hotox· aktiv tragen, rr-insen zur Verbindung mit einem AntriebS/rellensapfen 33 entsprechend stark und schwer ausgebildet werden.

ür.fangsdichtungen 40 an den Endkanten und radiale Dichtungen 4-2 zwischen seitlich benachbarten Körben des Rotors sind so angeordnet, daß sie gegen die Innenwand des Rotorgehäuses abdichten und einen LeckstroE durch diese Zwischenspalte verhindern.

Der Rotor besteht im wesentlichen aus einer Viel-"

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saiil voneinander unabhängiger,, sektorförtaiger Körbe, die jeweils aa inneren Ende mit der Rotorwelle und am äußeren Ende mit einander verbunden sind. Zu diesem Zweck hat ~eder Korb eine obere, auf Zug beanspruchte Halterung 44 und eine untere, auf Druck beans-oruchte Halterung 46. Alle Halterungen sind

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so dimensioniert, daß sie zwischen dieVradial erstreckenden Seiten 48 der einzelnen Körbe passen, v/o sie sicher angeschweißt sind, so daß eine einstük— ■ kig zusammenhängende Konstruktion gebildet ist. Die radial inneren Enden der Halterungen ragen über die inneren Kanten der Körbe heraus und sind mit axialen Bohrungen 52 versehen, die mit passenden Bohrungen 5^- in einer oberen Halterung 56 und einer unteren Halterung 58 as Umfang der fiotorwelle in Flucht gebracht werden können♦ Wenn die Bohrungen fluchten, werden oben und unten passende Bolzen 62 durchge— SZ-i Z'Ktm

Die obere Halterung 56 und die untere Halterung 58 er. der !Rotorwelle besteht jeweils aus einem ringförmigen Teil mit ü-förinigen Querschnitt, in welchen die Halterungen 44 bzw. 46 der Körbe passen. Die ringförmigen Halterungen 56 und 58 können aus schweren Teilen bestehen, die am Außenumfang der Rotorwelle befestigt werden, oder sie können auch in anderer Weise als feste Teile einstückig mit der Eotorwelle geformt werden.

Der in der Zeichnung mit &. bezeichnete Abstand zwischen den Halterungen 44 und 46 an den Körben ist etwas größer als der Abstand d^ zwischen den Halterungen 56 und 5S an. der !Rotorwelle. Die Abstände &., und dp können wegen unterschiedlicher Xvärmedehnungen

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■und Schrumpfungen schwanken, ohne daß dabei Verspanzwischen den Teilen entstehen»

Jede Halterung 56 "und 58 an der Rotorwelle hat einen IT-fcrmigen Querschnitt, dainiii die Bolzen 62, welche die Halterungen verbinden» an zwei Scherflachen ■beansprucht werden, nämlich jeweils über und -unter den Halterungen 44 und 46.

?ig. 3 zeigt eine andere Ausführungsforn der unteren, auf Druck "beanspruchten Halterung, welche, hier eine geneigte, reibende Oberfläche aufweist* Die Schrägflachen an den zusammenwirkenden Teilen 4&. und 43 erzeugen eine selbsttätige Ausrichtung, durch die die Montage erleichtert wird. Außerdem vrerden die Halterungen durch die Abschrägung zu Ealfcen ko.n.~ srsüriter Stärke, die gut geeignet sind, den darauf ausgeübten Biegekräften zu widerstehen.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Drehspeichervärsetauscher,,bestehend aus einem Rotor mit senkrechter Velle, an welcher eine Vielzahl den Rotor bildender, voneinander "unabhängiger, sektorförniger Körbe, die wärmespeichernces Material enthalten, befestigt sind, einem den Rotor umgebenden Gehäuse mit Sin- und Auslassöffnungen für die den Rotor durchströmenden, an Wärmeaustausch beteiligten Fluide und einem Drehantrieb für den Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß jeder sektorförmige Korb (22) mittels eines oberen, auf Zug beanspruchten und eines unteren, auf Druck beanspruchten Lagers (44-, 56 bzw. 4G₁ 53) an der Welle (12 ) befestigt ist.

2. Drehspeicherwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennze. ichnet daß die Lager (54, 56; 46, 58) Schwenklager mit einer zur Rotorwelle (12) versetzten Achse (62) sind.

Drehspeichervärcietauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Schwenklager (44, 56, 46, parallel zur Rotorachse (12) sind.

4. Drehspeicherwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3»

dadurch gekennzeichnet, daß das untere Lager (46, 58) aus einer am Korb

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(22) befestigten Halterung (46) mit ainea radial nach innen ragenden Vorsprung- und einer ein axiales Auflager für diesen bildenden Halterung (58) an der Rotorwelle mit einem Anschlag (62) oder dgl. zur Begrenzung der Bewegung nach r-adial e in v; ärts besteht.

Drehspeiche !"wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet „ caB die Auflagefläche sowie die mit dieser susarnrsenwirkende Fläche an Vorsprung der Halterung (46) an Korb (22) zur Horizontalen geneigt sind·

Lrehspeicherwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß das obere Lager (44-, 56) aus einer auf Zug beanspruchten Halterung (44) am Korb (22) mit einer axialen Lagerbohrung (52), einer passenden Halterung (56) an der Rotorwelle (12), ebenfalls mit einer Lagerbohrung (54), und einen in die fluchtenden Lagerbohrungen (5·+, 52) einsteckbaren Gelenkbolzen (62) bestellt.

Brehspeicherwärsietauscher nach einem der vorher-. gehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die untere Halterung (58) an der Rotorwelle (12) durch einen Ring mit einer äußeren Ringnut gebildet ist.

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S. Drehspeicher Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die tint ere EaI te rims (58) durch ein ringförmiges Zlement gebildet ist, welches die Hctorwelle (12) in Fora eines Segel stumpf es urgitt, der sich nach oben verjüngt«,

9. Srehspeicherwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet da£ die obere Halterung (56) an der Rotorwelle (12) durch ein ringförmiges- Element gebildet ist, welches ein radial außen offenes ü-förmiges Profil aufweist, in das die auf Zug beanspruchte obere Halterung (4-4) am Korb (22) eingreift.

10. Drehspeicherv/ärmetauscher nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (44) am Korb (22) nit beidseitigem axialem Spiel in das U-förmige Profil (56) eingreift.

IJ 8647/3.2.1975

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