DE2504325C2

DE2504325C2 - Drehspeicherwärmetauscher

Info

Publication number: DE2504325C2
Application number: DE2504325A
Authority: DE
Inventors: Robert Emmett Wellsville N.Y. 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: 1984-12-20
Also published as: FR2260075A1; FR2260075B1; US3891029A; ZA75257B; JPS50109547A; DE2504325A1; NL173554C; GB1500193A; CA996922A; OA04956A; IN142391B; NL7501308A; AU7734275A

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehspeicherwärmetauscher, bestehend aus einem Rotor mit einer Welle, an welcher eine Vielzahl den Rotor bildender, voneinander unabhängiger, sektorförmiger Körbe, die wärmespeicherndes Material enthalten, gelenkig gelagert 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.

Ein solcher Drehspeicherwärmetauscher ist aus der DE-OS 22 38 140 bekannt, wobei dieser Drehipeicherwärmetauscher eine waagerechte Welle aufweist, to Bei bekannten Wärmetauschern mit senkrechter Welle und daran aufgehängten Körben mit wärmespeichernder Masse sind gewöhnlich sich radial mit Umfangsabstand erstreckende Membranen vorgesehen, welche das sektorförmig aufgeteilte, wärmespeichernde Material tragen. Die Membranen sind durch eine ununterbrochene feste Schweißung mit der Rotorwelle verbunden, so daß diese ein schweres Schmiedestück sein muß, welches in der Lage ist, die Vielzahl mit kontinuierlichen Schweißnähten angeschweißter Teile 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 unierliegen.

Ein ähnliches Problem hat bei Wärmetauschern mit waagerechter Achse zu den Entwicklungen nach der DE-OS 22 38 140 geführt. Bei diesen Konstruktionen ist jeweils eine einzige Gelenkverbindung zwischen jedem Korb des Rotors und der Rotorwelle vorgesehen. Das Gelenk gestattet Rciativbewegungen infolge unterschiedlicher Wärmedehnungen zwischen der horizontalen Rotorwelle und den daran aufgehängten Körben. Allerdings üben bei derartigen Wärmetauschern die sektorförmigen Körbe mit ihrem gesamten Gewicht so starke Biegekräfte auf die Rotorwelle aus, daß diese notwendigerweise ebenfalls wieder ι ehr stark und schwer sein muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in der Funktion gleichwertigen, aber leichteren und dennoch den Wärmebeanspruchungen besser als bisher angepaßten Rotor für einen Drehspeicherwärmetauscher der eingangs genannten Art zu schaffen, und diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Welle senkrecht angeordnet ist und daran jeder Korb mittels eines am unteren Ende angeordneten, auf Druck beanspruchten l-agers und eines am oberen Ende angeordneten, auf Zug beanspruchten laagers an der Welle befestigt ist, wobei zwischen den Lagern ein axiales Spiel zur Aufnahme von Relativbewegungen zwischen Welle und Korb infolge unterschiedlicher Wärmedehnungen vorhanden 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 bela-M stet würden.

Der neue Drehspeicherwärmetauscher hat den weiteren Vorteil, daß alle Komponenten in einer Fabrik vorgefertigt werden können, die Montagearbeiten an der Baustelle minimiert werden und die Bauzeit wesentlich verkürzt werden kann, so daß auch die Herslellungs- und Unterhaltungskosten gesenkt werden können. Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbcispiels durch die Zeichnungen näher erläutert. Es

zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht, z. T. im Schnitt, eines Wärmetauschers gemäß des Ausführungsbeispiels,

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

F i g. 3 eine nochmals vergrößerte Detailansicht eines gegenüber F i g. 2 abgewandelten unteren Lagers,

F i g. 4 eine Draufsicht auf benachbarte sektorförmige Körbe, die zusammen den Rotor des Wärmetauschers Duden.

Der DrehspeicherwäiTnetauscher nach F i g. 1 hat eine in Lagern 14 aufgenommene, senkrechte Rotorwelle 12. Der Rotor wird mittels eines geeigneten Antriebsmotors und eines Reduziergetriebes 18 über eine Antriebswelle 38 rotierend angetrieben. An den Enden offene, unabhängige sektorförmige Körbe 22 enthalten wärmespeicherndes Material 20. Die Körbe werden von der Rotorwelle getragen. Der aus den Körben zusammengesetzte Rotor ist in einem Gehäuse 26 eingeschlossen, welches auf gegenüberliegenden Seiten Ein- und Auslaßöffnungen 32, 34, 35 und 37 für heiße ir;id kalte Fluide aufweist, die durch den Rotor geleitet werden.

Wenn der Rotor während des Betriebs des Wärmetauschers ständig alternierend extremen Temperaturschwankungen unterworfen ist, treten an den radial inneren Enden der sektorförmigen 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 Verbindungssielle zwischen beiden am größten ist. Daher führen an der Welle festgeschweißte Körbe, zu unbefriedigenden Ergebnissen, da die festen Schweißverbindungen den Temperatur- und Dehnungsunterschieden, und dadurch einer Bruchgefahr unterliegen.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind die sektorförmigen Körbe des Rotors nur mit den Enden der senkrecht stehenden Rotorwelle verbunden, wahrend der mittlere Teil der Körbe vollständig frei bleibt. Somit sind der mittlere Teil jedes Korbs und die Rotorwelle frei und können sich relativ zueinarder bewegen. Nur die Enden der Rotorwelle, weiche den Rotor aktiv tragen, müssen zur Verbindung mit einem Antriebswellenzapfen 38 entsprechend stark und schwer ausgebildet werden.

Umfangsdichtungen 40 an den Endkanten und radiale Dichtungen 42 zwischen seitlich benachbarten Körben des Rotors sind so angeordnet, daß sie gegen die Innenwand des Rotorgehäuses abdichten und einen Leckstrom durch diese verhindern.

Der Rotor besteht im wesentlichen aus einer Vielzahl voneinander unabhängiger, sektorförmiger Körbe, die jeweils an den inneren Enden mit der Rotorwelle und am äußeren Ende miteinander verbunden sind. Zu diesem Zweck hat jeder Korb eine obere, auf Zug beanspruchte Halterung 44, und eine untere, auf Druck beanspruchte Halterung 46. Alle Halterungen sind so dimensioniert, daß sie zwischen die sich radial erstreckenden Seiten 48 der einzelnen Körbe passen, wo sie sicher angeschweißt sind, so daß eine einstückig zusammenhangende 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 54 in einer oberen Halterung 56 und einer unteren Halterung 58 am Umfang de>· Rotorwelle in Flucht gebracht werden können. Wenn die Bohrungen fluchten, werden oben und unten passende Bolzen 62 durchgesteckt
Die obere Halterung 56 und die untere Halterung 58 an der Rotorwelle besteht jeweils aus einem ringförmigen Teil mit U-förmigem Querschnitt, in welchen die Halterungen 44 bzw. 46 der Körbe passen. Die ringförmigen Halterungen 56 und 58 können aus schweren

ίο Teilen bestehen, die am Außenumfang der Rotorwelle befestigt werden, oder sie können auch in anderer Weise als feste Teile einstückig mit der Rotorwelle geformt werden.
Der in der Zeichnung mit d\ bezeichnete Abstand zwischen den Halterungen 44 und 46 an den Körben ist etwas größer als der Abstand di zwischen den Halterungen 56 und 58 an der Rotorwelle. Die Abstünde d\ und d₂ können wegen unterschiedlicher Wärmedehnungen und Schrumpfungen schwanken, ohne daß dabei Verspannungen zwischen den Teilen entstehe ~

Jede Halterung 56 und 58 an der Rotorwelle hat einen U-förmigen Querschnitt, damit die Bolzen 62, v/elche die Halterungen verbinden, an zwei Scherflächen beansprucht werden, nämlich jeweils über und unter den Halterungen 44 und 46.

F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der unteren, auf Druck beanspruchten Halterung, weiche hier eine geneigte. Oberfläche aufweist. Die Schrägflächen an den zusammenwirkenden Teilen 46 ond 48 erzeugen eine selbsttätige Ausrichtung, durch die die Montage erleichtert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drelispeicherwärmetauscher, bestehend aus einem Rotor mit einer Rotorwelle, an welcher eine Vielzahl den Rotor bildender, voneinander unabhängiger, sektorförmiger Körbe, die wärmespeicherndes Material enthalten, gelenkig gelagert 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, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (12) senkrecht angeordnet ist und daran jeder Korb (22) mittels eines am unteren Ende angeordneten, auf Druck beanspruchten Lagers (46,58) und eines am oberen Ende angeordneten, auf Zug beanspruchten Lagers (44, 55) an der Rotorwelle (12) befestigt ist, wobei zwischen den Lagern ein axiales Spiel zur Aufnahme von Relativbewegungen zwischen Welle und Korb infolge unterschiedlicher Wärmedehnungen vorhanden ist.

2. Drehspeicherwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (54, 56; 46, 58) Schwenklager (62) sind.

3. Drehspeicherwärmetauschf r nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Schwenklager (44,56; 46,58) parallel zur Rotorwelle (12) sind.

4. Drehspeicherwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 Lj 3, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Lager (46, 58) aus einer ^m Korb (22) befestigten Halterung (46) mit einem radial nach innen ragenden Vorsprung und eisen cM axiales Auflager für diesen bildenden Halterung (38) an der Rotorwelle mit einem Bolzen zum Verbinden der Halterungen (46,58) besteht

5. Drehspeicherwärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche sowie die mit dieser zusammenwirkende Fläche am Vorsprung der Halterung (46) zur Horizontalen geneigt sind.

6. Drehspeicherwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Lager (44,56) aus einer am Korb (22) befestigten Halterung (44) mit einer axialen Bohrung (52), einer Halterung (56) an der Rotorwelle (12), ebenfalls mit einer Bohrung (54), und einem in die fluchtenden Bohrungen (54,52) einsteckbaren Bolzen (62) besteht.

7. Drehspeicherwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Halterung (58) an der Rotorwelle (12) durch einen eine Nut aufweisenden Ring gebildet ist.

8. Drehspeicherwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Halterung (56) an der Rotorwelle (12) durch ein ringförmiges Element gebildet ist, welches ein U-förmiges Profil aufweist, in das die obere Halterung (44) am Korb (22) eingreift.