DE2512817C3 - Drehspeicherwärmetauscher - Google Patents
DrehspeicherwärmetauscherInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D19/00—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium
- F28D19/04—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier
- F28D19/041—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier with axial flow through the intermediate heat-transfer medium
- F28D19/042—Rotors; Assemblies of heat absorbing masses
- F28D19/044—Rotors; Assemblies of heat absorbing masses shaped in sector form, e.g. with baskets
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Drehspeicherwärmetauscher
mit einem durch radiale, mit einem doppelwandigen Mantel verbundene Trennwände unterteilten
Speichermassenträger.
Derartige Drehspeicherwärmetauscher mit doppelwandigem
Mantel des Speichermassenträgers sind beispielsweise aus der DE-OS 15 01 571 und der DIi-AS
30 196 bekannt
Bei herkömmlichen Drehspeicherwärmetauschern ist
der Speichermassenträger ein Rotor, der aus einer zentralen Welle und einem zylindrischen Außenmuntel
besteht, zwischen denen sich radiale Trennwände unter Ausbildung sektorförmiger Kammern erstrecken, die
mit wärmespeichernder Masse gefüllt sind. Diese Speichermasse wird während des Betriebs durch
langsame Drehung des Rotors abwechselnd von zwei Fluiden mit großem Temperaturunterschied gewöhnlich
im Gegensinn durchströmt und überträgt dabei Wärme von dem heißeren auf das kühlere Fluid Unter der dabei
auftretenden Erwärmung insbesondere am sogenannten heißen Ende des Rotors dehnen sich dessen radiale
Trennwände aus und versuchen dadurch, die äußere Mantelwand zu verlängern bzw. zu strecken. Die
einzelnen Abschnitte der Mantelwand zwischen den radialen Trennwänden nähern sich dabei der Form von
in Sehnen, d.h. sie werden abgeflacht. Wenn die
sektorförmigen Kammern des Rotors mit wärmespeichernder Masse fest gepackt sind, unterliegt auch
diese Masse bei der Erwärmung einer radialen Dehnung. Dies bedeutet, daß bei den herkömmlichen
Ausführungen der Drehspeicherwänmetauscher mit einwandigem Mantel, der abschnittsweise zu Sehnen
gestreckt wird die Speichermasse noch fester zusammengedrückt wird und die Schweißverbindungen
zwischen den radialen Trennwänden und den Mantelwandabschnitten sehr stark belastet und gestreckt
werden. Die zyklischen Belastungsänderungen der Schweißstellen im Betrieb führen dann früher oder
später zum Bruch und damit zum Ausfall der gesamten Einheit
Die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten konnten auch bei den bekannten Drehspdcherwärmetauschern
mit doppelwandigem Mantel des Speichermassenträgers nicht beseitigt werden. Bei diesen bekannten
Wärmetauschern der eingangs genannten Art sind an
3d den axialen Endsn der zueinander konzentrischen
Mantelwände Ringscheiben angeschweißt oder zwischen diesen Wänden ringförmige Stege zur Verstärkung
der Mantelwandsektoren in Gestalt von Kastenoder Doppel-T-Trägern eingeschweißt, die einer seh-
)5 neuartigen Streckung dieser sektorförmigen Mantelwandabschnitte
entgegenwirken sollen. Dadurch wird zwar die Biegebeanspruchung der Schweißstellen
zwischen den radialen Trennwänden und den Mantelwandabschnitten herabgesetzt; die Zugspannung wird
■to aber entsprechend erhöht mit der Folge, daß auch hier
die Schweißstellen brechen und die gesamte Einheit früher oder später ausfällt
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drehspeicherwärmetauscher zu schaffen, bei welchem die Beanspruchungen
der Schweißstellen am Außenumfang des Speichermassenträgers erheblich vermindert sind
Ausgehend von einem Drehspeicherwärmetauscher der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der doppelwandige Mantel mit so großem Zwischenabstand der Wände
ausgebildet ist, daß sich die im Betrieb auftretenden
Verformungen der inneren Mantelwand nach außen und der äußeren Mantelwand nach einwärts gegenseitig
nicht behindern, und daß der Zwischenraum zwischen den Mantelwänden von den durch den Wärmetauscher
geleiteten Fluiden durchströmt und jeweils im wesentlichen derselben Temperatur ausgesetzt ist wie die
benachbarten radialen Trennwände.
Im Gegensatz zu den bekannten Drehspeicherwärmetauschern mit doppelwandigem Mantel des Speichermassenträgers vermeidet die Erfindung somit bewußt eine gegenseitige Versteifung der zueinander konzentrischen Mantelwände und nimmt stattdessen eine sehnenartige Verformung der äußeren Mantelwandabschnitte in Kauf, während sich die innere Mantelwand unter der Wärmedehnung der Speichermasse innerhalb jeder sektorförmigen Kammer des Rotors nach außen aufzubiegen vermag, ohne das sie
Im Gegensatz zu den bekannten Drehspeicherwärmetauschern mit doppelwandigem Mantel des Speichermassenträgers vermeidet die Erfindung somit bewußt eine gegenseitige Versteifung der zueinander konzentrischen Mantelwände und nimmt stattdessen eine sehnenartige Verformung der äußeren Mantelwandabschnitte in Kauf, während sich die innere Mantelwand unter der Wärmedehnung der Speichermasse innerhalb jeder sektorförmigen Kammer des Rotors nach außen aufzubiegen vermag, ohne das sie
hieran durch die sich sehnenförmig streckende äußere Mantelwand behindert wird Gleichzeitig sorgt der von
den Fluiden durchströmte Zwischenraum zwischen den beiden Mantelwänden dafür, daß die innere Mantelwand
beidseitig im wesentlichen derselben Temperatur ausgesetzt wird wie die benachbarten radialen Trennwände
und die zugehörige wärmespeichernde Masse, so daß die innere Mantelwand eine höhere Temperatur
annimmt, als ^/enn sie — wie die äußere Mantelwand —
außenseitig der Außentemperatur ausgesetzt wäre, ι ο Durch die sich hierdurch einstellende erhöhte Wärmedehnung
wird dem Sehneneffekt sowie der von der radialen Wärmedehnung der wärmespeichernden Masse
herrührenden Belastung der inneren Mantelwand entgegengewirkt Die vom Gewicht der wärmespeichernden
Masse herrührende Belastung wird hauptsächlich von der äußeren Mantelwand aufgenommen,
die nicht von der radialen Ausdehnung der wärmespeichernden Masse belastet ist und ihrerseits
dadurch die Belastung der inneren Mantelwand entsprechend vermindert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher
erläutert Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Drehspeicherwärmetauscher mit horizontaler Drehachse gemäß der
Erfindung,
Fig.2 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie 2-2 in to
Fig. 1,
F i g. 3 in perspektivischer Ansicht e'in sektorförmiges
Segment des Rotors des Drehspeicherwärmetauschers nach F ig. 1 und 2.
Der in F i g. 1 dargestellte Drehspeicherwärmetau- J5
scher hat eine waagerecht liegende Rotorweile 12, die in
Lagern 14 aufgenommen ist und durch einen Motor 16 über ein geeignetes Reduziergetriebe rotierend angetrieben
wird. Eine wärmespeichernde Masse 18 wird bei Drehung du 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 v,
Die w&rmespeichernde 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 Verbindung gestattet w
in einem gewissen Ausmaß Relativbewegungen zwischen der Rotorwelle und den sie umgebenden Körben.
Der aus der Rotorwelle 12 und den mit wärmespeichernder Masse gefüllten Körben 22 bestehende
Rotor dreht sich innerhalb eines Gehäuses 28, dessen , stirnseitige Endwände Ein- und Auslaßöffnungen 32,34,
35 und 37 für ein durch 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 Rotor
und Gehäuse überbrücken. Im Einzelnen sind im Beispielsfall Dichtungen 50 an den Endkanten der
äußeren Mantelwand 46 des Rotors befestigt, ζ. Β.
mittels Bolzen. Diese Dichtungen gleiten an der benachbarten Fläche des Gehäuses 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 Körbe oder Abteile des Rotors sind an ihren äußeren Kanten über Verbindungsflansche 60 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 die äußere Mantelwand 46 verlängert bzw. gestreckt Die einzelnen Abstritte der Mantelwand
46 nähern sich dabei der Fon» von Sehnen, d h. sie werden abgeflacht Wenn die sektorförmigen
Abteilungen des Rotors mit wärmespeichernder Masse fest gepackt sind unterliegt auch 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 wird und die Schweißverbindungen
zwischen den radialen Trennwänden 42 und den Mantelwandabschnitten sehr stark belastet und
gestreckt werden. Die zyklischen Belastungsänderungen der Schweißstellen führen nach einer gewissen Zeit
zum Bruch und zum Ausfall der gesamten Einheit
Zur Vermeidung des vorstehenden Mangels ist eine doppelte Mantelwand vorgesehen, wobei die mit 44
bezeichnete innere Mantelwand konzentrisch zur äußeren Mantelwand 46 verläuft Zwischen beiden
Mantelwänden befindet sich ein freier Ausdehnungsraum 55, der so groß bemessen ist daß sich die innere
Mciitelwand 44 bei Wärmedehnung der Speichermasse innerhalb jeder sektorförmigen Abteilung des Rotors
nach außen aufbiegen kann. Gleichzeitig erzeugt die Ausdehnung der radialen Trennwände 42 den erwähnten
Sehneneffekt, dh. 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.
Claims (8)
1. Drehspeicherwärmetauscher mit einem durch radiale, mit einem doppelwandigen Mantel verbundene
Trennwände unterteilten Speicherrnassenträger, dadurch gekennzeichnet, daß der
doppelwandige Mantel (44, 46) mit so großem Zwischenabstand (55) der Wände (44, 46) ausgebildet
ist, daß sich die im Betrieb auftretenden Verformungen der inneren Mantelwand (44) nach
außen und der äußeren Mantelwand (46) nach einwärts gegenseitig nicht behindern, und daß der
Zwischenraum (55) zwischen den Mantelwänden (44, 46) von den durch den Wärmetauscher geleiteten
Fluiden durchströmt und jeweils im wesentlichen derselben Temperatur ausgesetzt ist wie die
benachbarten radialen Trennwände (42).
2. Drehspeicherwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermasse (18)
dicht gepackt an der inneren Mantelwand (44) anliegt
3. Drehspeicherwärmetauscher 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. Drehspeicherwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mantelwän Je (44,46) aus sich jeweils zwischen zwei
radialen Trennwänden (42) erstreckenden, bogenförmigen Abschnitten zusammengesetzt sind.
6. Drehspeicherwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß mit der Gehäusewand (28) zusammenwirkende Dichtleisten (48, 50) an den radialen
Trennwänden (42) und der äußeren Mantelwand (46) angebracht sind
7. Drehspeicherwärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dichtleisten
(48) an den radialen Trennwänden (42) nach außen bis wenigstens zur äußeren Mantelwand (46)
erstrecken.
8. Drehspeicherwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die äußere Mantelwand (46) stärker ist als die innere Mantelwand (44).
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (4)
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- 1975-03-24 FR FR7509168A patent/FR2266135A1/fr active Granted
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