DE2512817A1

DE2512817A1 - Drehspeicherwaermetauscher

Info

Publication number: DE2512817A1
Application number: DE19752512817
Authority: DE
Inventors: Robert Emmett Mahoney
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Current assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Priority date: 1974-03-25
Filing date: 1975-03-22
Publication date: 1975-10-09
Also published as: JPS50133542A; FR2266135A1; AU7885575A; FR2266135B1; OA04972A; BR7410886A; DE2512817C3; DE2512817B2; CA1038368A

Description

Patentanwälte

Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochem

Frankfurt am Main Staufenstraße 36

Anm.: Svenska Rotor Maskiηer
Stockholm/Schweden

Drehspeicherwärmetauscher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehspeicherwärmetauscher mit einem durch radiale, mit einem Mantel verbundene Trennwände unterteilten Speichermassenträger.

Beijherkömmlichen Drehspeicherwärmetauschern ist der Speichermassenträger ein Rotor, bestehend aus einer zentralen Welle und daran befestigten sektorförmigen Körben, welche die Speichermasse aufnehmen. Diese wird während des Betriebs von Fluiden mit großem Temperaturunterschied durchströmt
und überträgt dabei Wärme vom heißen auf das kühlere Fluid. Die großen Temperaturunterschiede führen zu Verformungen des Rotors, Leckagen und einer Verringerung des Wirkungsgrades.

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Es sind bereits verschiedene Wärmetauscher mit waagerechter oder·senkrechter Drehachse konstruiert worden, bei denen versucht wird, die nachteiligen Wirkungen des WärmeVerzugs zu vermeidest So beschreibt z.B. die US-PS 3 l82 715 eine Dichtungsanordnung, durch welche die aus dem Verzug des Rotors resultierende Leckage neutralisiert werden soll. Bei einem in der US-PS 3 C88 518 beschriebenen Drehspeicherwärmetauscher wird der ara Rotor auftretende Temperaturunterschied dazubenutzt, auf eine Dichtungsvorrichtung einzuwirken, welche die Leckage verhindert. Obgleich somit Versuche angestellt wurden, die Auswirkungen des Verzugs infolge ungleichförmiger Wärmedehnungen zu verhindern, zu neutralisieren oder im günstigen Sinne auszunutzen, konnte bisher kein durchgreifender Erfolg erzielt werden. Die Leckage der durch den Drehspeicherwärmetauscher geleiteter. Fluide aus ihren Strömungswegen ist immernoch eines der schwierigsten Probleme·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehspeicherwärmetauscher zu schaffen, bei welchem die nicht zu vermeidenden wechselnden Wärmedehnungen nur einen möglichst geringen negativen Einfluß auf Form und Funktion der wichtigsten Teile des Wärmetauschers haben, und zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Mantel des Speichermassenträgers doppelwandig mit so großem Zwischenabstand der Wände ausgebildet ist, daß sich im Betrieb Verformungen der äußeren Mantelwand und Wärmedehnungen der inneren Mantelwand nicht behindern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Drehspeicherwärmetauscher mit horizontaler Drehachse gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie 2-2 in Pig. I,

Fig· 3 in perspektivischer Ansicht ein sektorförmiges Segment des Rotors des Drehspeicherwärmetauschers nach Fig. i und 2.

Der in Fig. 1 dargestellte Drehspeicherwärmetauscher hat eine waagerecht liegende Rotorwelle 12, die in Lagern 14 aufgenommen ist und durch einen Motor i6 über ein geeignetes Reduziergetriebe rotierend angetrieben wird. Eine wärmespeichernde Masse 18 wird bei Drehung des Rotors abwechselnd von einem heißen und einem kühleren Fluid durchströmt und nimmt dabei vom ersteren Wärme auf, die dann an das kühlere Fluid abgegeben wird, wenn die zuvor erwärmte Speichermasse in den Strömungsweg des' kühleren Mediums gelangt.

Die wärmespeichernde Masse ist in auf beiden Stirnseiten offenen sektorförmigen Abteilen oder Körben 22 aufgenommen* die einzeln über eine gelenkige Kupplung 24 mit der Rotorwelle 12 verbunden sind. Die gelenkige \^rerbindung gestattet in einem gewissen Ausmaß Relativbewegungen zwischen der Rotorwelle und den sie umgebenden Körben.

Der aus der Rotorwelle 12 und den mit wärmespeichernder Masee gefüllten Kgrben 22 bestehende Rotor dreht sich innerhalb eines Gehäuses 28, dessen stirnseitige Endwände Ein- und Auslaßöffnungen 32, 34, 35 und 37 für ein durch

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den Wärmetauscher geleitetes aufheizendes Fluid und ein zu erwärmendes Fluid aufweisen. Um die Leckage von Fluid durch den Zwischenraum zwischen dem Rotor und dem Gehäuse 28 zu verhindern, sind Dichtleisten an den Endkanten des Rotors angebracht, die den Abstand zwischen P.otor und Gehäuse überbrücken. Im Einzelnen sind im Beispielsfall Dichtungen 50 an den Endkanten der äußeren Mantelwand 46 des Rotors befestigt, z.B. mittels Bolzen. Diese Dichtungen gleiten an der benachbarten Fläche des Gehäuse 28. entlang, während sich radial erstreckende Dichtungen 48 zwischen den offenen Enden benachbarter Körbe 22 angebracht sind und den Abstand zwischen der Rotorstirnseite und der entsprechenden Endwand des Gehäuses überbrücken.

Die K^rbe oder Abteilungen des Rotors sind an ihren äußeren Kanten über Verbindungsflansche 6o mittels Bolzen 62 miteinander verbunden und bilden somit eine zusammengesetzte, in sich kreisförmig geschlossene Rotor-Mantelwand.

Wenn sich die mit 42 bezeichneten radialen Trennwände bei einem Temperaturanstieg ausdehnen, wird dadurch bewirkt, daß die äußere Mantelwand 46 verlängert bzw. gestreckt wird. Die einzelnen Abschnitte der Mantelwand 46 nähern sich dabei der Form von Sehnen, d.h. sie werden 'Abgeflacht. Wenn die sektorförmigen Abteilungen des Rotors mit wärmespeichernder Masse fest gepackt sind, unterliegt^ atich diese Masse bei Erwärmung einer Dehnung. Dies bedeutet, daß bei den herkömmlichen Ausführungen der Drehspeicherwärmetauscher mit einer einzigen Mantelwand, die abschnittsweise zu Sehnen gestreckt wird, die Packung der Speichermasse noch fester gespannt und die Schweißverbindungen zwischen den radialen Trennvränden 42 ui>d den Mantelwandabschnitten sehr stark belastet und

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gestreckt werden. Die zyklischen Belastungsänderungen der Schweißstellen führen nach einer gewissen Zeit zum Bruch und dein Ausfall der gesamten Einheit.

Bei dem neu vorgeschlagenen Drehspeicherwärmetauscher ist zur Vermeidung des vorstehenden Mangels eine doppelte Mantelwand vorgesehen, wobei die mit 44 bezeichnete innere Mantelwand konzentrisch zur äußeren Mantelwand 46 liegt. Zwischen beiden Mantelwänden befindet sich ein freier Ausdehungsrauin 55, der so groß bemessen ist, daß sich die innere Mantelwand 44 bei Wärmedehnung der Speichcrmasse innerhalb jeder sektorförmigen Abteilung des Rotors nach außen aufbiegen kann. Gleichzeitig erzeugt die Ausdehnung der radialen Trennwände 42 den er-

wähnten Sehneneff elct, d.h. die Abschnitte der äußeren Mantelwand 46 werden radial nach einwärts in den Zwischenraum 55 verformt, der aber so weit bemessen ist, daß sich die Verformungen der beiden Mantelwände nicht gegenseitig behindern.

Die innere Mantelwand 44 besteht vorzugsweise aus einem Material etwas geringerer Stärke als die äußere Mantelwand 46. Dadurch wird ein in sich elastisches Behältnis für die Aufnahme der wärmespeichernden Masse erhalten.

Es versteht sich, daß die Erfindung auch anwendbar ist auf Ausführungen von Drehspeicherwärmetauschern, bei denen nicht der Speichermassenträger,'sondern das Gehäuseteil mit den Ein- und Auslässen rotiert.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Drehspeicherwärmetauscher mit einem durch radiale, mit einem Mantel verbundene Trennwände unterteilten Speichermassenträger, dadurch gekennzeichnet , daß der Mantel (44, 46) doppelwandig mit so großem Zwischenabstand (55) der Wände (44, 46) ausgebildet ist, daß sich im Betrieb Verfor-. mungen der äußeren Mantelwand (46) und Wärmedehnungen der inneren Mantelwand (44) nicht behindern.
2. Drehspeicherwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermasse (18) dicht gepackt an der inneren Mantelwand (44) anliegt.
3« Drehspeicherwärnetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die innere und die äußere Mantelwand (44, 46) an den radialen Trennwänden (42) befestigt sind.
4. Drehspeicherwärmetauscher nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Mantelwände (44, 46) konzentrisch sind.
5. Drohspeicherwärmetauscher nach einem der Ansprüche

1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelwände (44, 46) aus sich jeweils zwischen zwei radialen Trennwänden (42) erstreckenden, bogenförmigen Abschnitten zusammengesetzt sind.

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6. Drehspeicherwärmetauschor nach einem der Ansprüche

1 bis] 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (55) zwischen den Mantelwändeii ('i4, 46) von den durch den Wärmetauscher geleiteten Fluiden durchströmt und jeweils im wesentlichen derselben Temperatur ausgesetzt ist wie die benachbarten radialen Trennwände. (42).
7. Drehspeicherwärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Gehäusewand (28) zusammenwirkende Dichtleisten (48, 50) an den radialen Trennwänden (42) und der äußeren Mantelwand (46) angebracht sind.
8. Drehspeicherwärmetauscher nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dichtleisten (48) an den radialen Trennwänden (42) nach außen bis wenigstens zur äußeren Mantelwand (46) erstrocken.
9. Drehspeicherwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Mantelwarid (46) stärker ist als die innere Mantelwand (44).

LJ 8663/21.3.I975

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