DE2802221A1

DE2802221A1 - Umlaufender regenerativ-waermetauscher

Info

Publication number: DE2802221A1
Application number: DE19782802221
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz Ing Grad Mock
Original assignee: Kraftanlagen AG
Current assignee: Kraftanlagen AG
Priority date: 1978-01-19
Filing date: 1978-01-19
Publication date: 1979-07-26
Also published as: DE2802221C2; FR2415282B1; FR2415282A1; OA06164A

Description

4~4 C

[NACHGEREtCHT |

PATENTANWÄLTE HELBER & ZENZ · 6142 BENSHEIM-AwERBmCH · FASA;s;ENWE3 14 · TEL: (06251) 74106

K 7801

Kraftanlagen AG., Im Breitspiel 7, 69ΟΟ Heidelberg 1 Umlaufender Regenerativ-Wärmetauscher

Die Erfindung betrifft einen umlaufenden Regenerativ- ¥ärmetauscher mit vertikaler Achse, dessen Speichermassenträger durch Radial- und Tangentialwände in Sektoren und Teilsektoren unterteilt ist.

Es sind Luftvorwärmer bekannt (DT-PS 1 298 231), deren Speichermassenträger aus zwei koaxial ineinander angeordneten Speichermasβenringen besteht, die zur Durchleitung unterschiedlich temperierter Gasströme dienen. In der Regel wird hierbei der äußere Speichermassenring dazu verwendet, Verbrennungsluft als Zweitluft aufzuwärmen, während der koaxiale innere Speichermassenring in der Regel höher temperierte Luft für die Kohlenmühlen als Erstluft zur Verfügung stellt. Diese für Kohlenmühlen bestimmte Luft kann zugleich einen höheren Druck aufweisen. Außerdem sind Luftvorwärmer mit umlaufendem Speichermassenträger bekannt (DT-OS 22 39 533)»

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dessen Sektoren als mehr oder minder selbständige Einheiten an der Nabe aufgehängt sind.

Die teschnische Entwicklung verläuft in Richtung immer größerer Einheiten und auch immer größerer Temperaturdifferenzen in den radial aufeinanderfolgenden Bauteilen, wie Nabe und einem oder mehrere die Nabe koaxial umschließenden Speichermas senring( en) .

¥ird beispielsweise der äußere Speichermassenring zur Aufwärmung der Verbrennungsluft benutzt und der innere zur Aufwärmung der Mühlenluft, die eine höhere Temperatur aufweist, so führen die Temperaturunterschiede zu unterschiedlichen thermischen Verformungen der beiden Bauteile, zentral und peripher. Ausführungen, die diesen Verformungen nicht Rechnung tragen, werden gefährlichen ¥ärmespannungen und Verformungen im Betrieb unterworfen, die die Baugröße begrenzen. Für beide Luftvorwärmer-Bauarten, diejenige mit koaxial ineinander angeordneten, von unterschiedlich temperierten Gasströmen beaufschlagten Speichermassenringen und diejenige mit um die Nabe herum angeordneten, gegebenenfalls auch unabhängig voneinander aufgehängten, sektorartigen Körben für einen einfacheren Transport und eine einfachere Montage, sind Verbindungslieder vorgeschlagen worden, die den inneren mit dem äußeren Bauteil verbinden und auf- bzw. ineinander gleiten. Diese Verbindungselemente haben beispielsweise die Form von Pratzen (z.B. DT-PS 1 237 150; DT-PS 1 298 231), Bolzen und Buchsen (DT-OS 22 38 l4o) oder Kugeln und Schalen (DT-OS 22 39 533). Andere Vorschläge

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haben Verbindungselemente Tür die Bauteile des Speichermassenträgers in Form von Scharnierbändern (DT-PS 1 776 166) oder Dehnungswülsten (DT-PS 1 298 231) zum Gegenstand, die im Unterschied zu den ersterwähnten, an einzelnen Punkten angreifenden Konstruktionen über die Höhe des Speichermassenträgers durchlaufen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Temperaturen während des Aufheiz- und Abkühlvorganges - aber auch bei unterschiedlichen Lasten - keine Verbindungspunkte in einer achssenkrechten Ebene finden lassen, in denen der äußere und der innere Bauteil etwa gleiche Temperaturen aufweist, und stellt sich hiervon ausgehend die Aufgabe, die beiden Bauteile derart miteinander zu verbinden, daß sie sich unter Vergrößerung und Verkleinerung ihres radialen Abstandes und gegebenenfalls auch ihrer axialen Höhe frei, d.h. ohne gegenseitige Behinderung dehnen können.

Ausgehend von einem umlaufenden Regenerativ-T/ärmetauscher der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zu verbindenden itadialwandabschnitte des tragenden und die des getragenen Bauteils axial mit Abstand übereinander Lagerstellen aufweisen, die durch auf Zug oder Druck beanspruchte Verbindungsglieder gelenkig miteinander verbunden sind. Aufgrund ihrer gelenkigen Abstützung in den Lagerstellen werden die unter der thermischen Belastung im Betrieb, bei Aufheiz- oder Abkühlungsvorgangen, unterschiedlichen Lasten und anderen thermischen Beanspruchungen, insbesondere auch bei Parallelführung von Luft- und Gasströmen

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unterschiedlicher Temperaturen auftretenden radialen und zugleich auch axialen Längenänderungen unbehindert zugelassen, wobei die laschenartigen Verbindungsglieder ihre relative Lage zur Vertikalen in Abhängigkeit von den Formänderungen der Bauteile ändern. Dabei ist die Ausgestaltung der Lagerstellen in den unterschiedlichsten Formen möglich, so können beispielsweise Pratzen mit einander zugewandten AbStützflächen vorgesehen werden, zwischen denen die dann als druckbeanspruchte Profile, insbesondere Stäbe, ausgebildeten Verbindungsglieder angeordnet sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Verbindungsglieder als Traglaschen ausgebildet und an den Lagerstellen mit jeweils einem Schwenkzapfen an den zugehörigen Radialwandabschnitten gehaltert. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Schwenkzapfen durch einen etwa mittig und rechtwinklig zui- Zapfenachse verlaufenden Schnitt zweiteilig ausgebildet und durch lösbare Befestigungsmittel die Hälften der Lagerzapfen miteinander verbunden sind. Dann ist es nämlich möglich, die Haälften der Lagerzapfen mit einem äußeren Bund zu versehen, um die um die Lagerzapfen veirschwenkbar angeordneten, insbesondere beidseitig angeordneten Traglaschen zur Verbindung des tragenden mit dem getragenen Bauteil über die Radialwandabschnitte auch seitlich abzustützen. Dies führt zu einer besonders raumsparenden Lösung.

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Derartige Traglaschen übernehmen zugleich Dichtfunktionen, so daß bei wechselnder Beaufschlagung der Speichermassen mit den wärmetauschenden Gasströmen im Betrieb eine zuverlässige Trennung zwischen den einzelnen Sektoren im Speichermassenträger erhalten bleibt, obwohl der Spalt zwischen den gegenüberliegenden Radialwandabschnitten sich unter der radialen thermischen Dehnung öffnet bzw. schließt. Die Traglaschen können beispielsweise auch zugleich mit querverlaufenden Schienen versehen werden, um Heizblechpackungen im Zwischenraum und zugleich im Verbindungsbereich beider Bauteile abzustützen. Zur Aufnahme des Gewichts der oberen Heizblechlagen können hierbei die oberen der übereinander parallel verlaufende Schienen dienen, während die unteren Schienen eine kaltendseitige Lage in radial ausbaubaren Heizblechkörben abstützen. Die Lagerflächen in den Traglaschen bzw. den ihnen zugeordneten Schwenkzapfen können zur Vermeidung eines Fressens mit Buchsen aus Gleitlagermaterial versehen werden, die entweder mit den Radialwandabschnitten fest oder aber mit den Laschen beweglich sind.

Die Hälften der Lagerzapfen werden nach ihrer Montage vorzugsweise durch eine oder mehrere in der bzw. parallel zur Zapfenachse verlaufende Befestigungsschraube (n) lösbar miteinander verbunden.

Bei Regenerativ-¥ännetauschern, deren Speichermassenträger um eine senkrechte Drehachse umläuft, und die für parallel geschaltete Gasströme unterschiedlicher Temperatur vorgesehen sind, denen unterschiedliche, koaxial zueinander angeordnete Speichermassenringe zugeordnet sind, ist es dann

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möglich, den inneren Speichermassenring unmittelbar mit der Nabe als tragendem Bauteil zu verbinden und den inneren Speichermassenring mit ersten Radialwandabschnitten zu versehen, die radial über dessen äußere Tangentialwandreihe vorkragen und die oberen Lagerzapfen tragen und den äußeren Speichermassenring als getragenem Bauteil mit zu den ersten Radialwandabschnitten fluchtenden zweiten Radialwandabschnitten zu versehen, die radial etwas über dessen innere Tangential

nach innen
wandreihe/vorkragen und die unteren Schwenkzapfen tragen, wobei die an den Radialwandabschnitten jeweils vorgesehenen Schwenkzapfen dann durch die erwähnten Traglaschen verbunden sind.

Die gleichen Verbindungsmittel können auch für die Verbindung zwischen einer Nabe und einem Speichermassenring verwendet werden. Bei der Montage bzw. Demontage des Speichermassenringes aus sektorförmigen Teileinheiten müssen diese Teileinheiten dann bis zum Schließen des Speichermassenringes abgestützt oder in anderer ¥eise gesichert werden.

Die Nabe kann somit wärmegedämmt werden, wodurch die ¥elle und die Lager von thermischen Belastungen weitgehend frei bleiben und unterschiedliche axiale Dehnungen beider Bauteile durch die Verbindungselemente nicht behindert werden und somit auch nicht zu unzulässigen Wärmespannungen führen.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:

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Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch, einen

Speichermassenträger mit vertikaler Drehachse mit einem inneren und einem äußeren koaxialen Speichermassenring, die in der erfindungsgemäßen ¥eise miteinander verbunden sind;

Fig. 2 eine Teildraufsicht auf den in Fig. gezeigten Speichermassenträger;

Fig. 3 einen Teilschnitt des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Speichermassenträgers im Bereich der laschenartigen Verbindungsglieder beider Bauteile; und

Fig. h- eine Draufsicht auf den in Fig. 3

im Schnitt gezeigten Teil des Speichermassenträgers .

In Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch einen Speichermassenträger eines Regenerativ-lfärmetauschers dargestellt, dessen senkrecht angeordnete Antriebswelle von einem Nabenmantel 3 umschlossen ist. An diesem Nabenmantel sind Radialwände 5 angeschlossen, die über eine äußere Tangentialwandreihe 7 peripher miteinander verbunden sind, und so sektorförmige Räume eines inneren Tragkörperringes für die Aufnahme von Speichermassen bilden. Den Radialwänden 5 sind fluchtende Radialwände 9 gegenübergestellt, die von innen nach außen gehend über drei Tangentialwandreihen 11, 13 und 15 miteinander verbunden sind, und mit dem umschließenden Außenmantel 17 gemeinsam sektorförmige Räume eines äußeren Tragkörperringes bilden.

Der äußere und innere Tragkörperring sind über die Radialwände 5 und 9 miteinander verbunden. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß obere

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Schwenkzapfen 21 an über die Tangentialwandreihe 7 des inneren Speichermassenringes radial etwas nach außen vorkragenden Radialwandabschnitten der Wände 5 befestigt sind, während die unteren S diwenkzapfen 23 an Wandabschnitten der Radialwände 9 befestigt sind, die über die innere Tangentialwandreihe 11 des äußeren Tragkörperringes radial etwas nach innen vorspringen. Auf den Schwenkzapfen 21 einerseits und den Schwenkzapfen 23 andererseits sind iaschenartige Verbindungsglieder 19 schwenkbar gehalten, welche die Last des äußeren Tragkörperringes auf den inneren Tragkörperring und über diesen auf die Antriebswelle 1 übertragen.

In Fig. 2 ist schematisch die hintere Hälfte des in Fig. 1 gezeigten Tragkörpers dargestellt, wobei gleiche Bauteile mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind. Radial von innen nach außen folgen auf die Nabenwände 3 die zum inneren Tragkörperring gehörende Tangentialwandreihe 7 und die dem äußeren Tragkörperring zugeordneten Tangentialwandreinen 11, 13 und 15. Den äußeren Abschluß bildet der Mantel 17, der den äußeren Tragkörperring umschließt. Aus der Zeichnungsfigur wird ersichtlich, daß die laschenartigen Verbindungsglieder I9 beider Bauteile, des inneren und des äußeren Tragkörperringes, paarweise zu beiden Seiten der einander gegenübergestellten, von der Tangentialwand 7 nach außen bzw. der Tangentialwand 11 nach innen vorkragenden Radialwandabschnitte angeordnet sind.

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Aus dem im Maßstab gegenüber Fig. 1 und 2 vergrößerten Teilschnitt nach. Fig. 3 ist die Art der Verbindung zwischen dem inneren und dem äußeren Tragkörperring über ihre Radialwände bzw. deren vorkragende Abschnitte zu entnehmen, und zwar ist die Traglasche der linken Seite bezogen auf die Darstellung nach Fig. 1 gezeigt.

Auf die Radialwände .5 des inneren Tragkörperringes folgen die sie tangential verbindenden Wände 7, die zu Dichtungszwecken auf beiden Stirnflächen des Tragkörperringes mit Flanschringen 6 bzw. 8 versehen sind. Die über die Reihe der Tangentialwände 7 radial nach außen vorspringenden Radialwandabschnitte 5a kragen im oberen Bereich des Verbindungsabschnittes über dessen Mitte nach außen vor und entsprechend ragen die diesen gegenübergestellten Radialwandabschnitte 9a des äußeren Speichermassenringes im unteren Bereich über die Mitte des Verbindungsabschnitts nach innen vor. Der innere Radialwandabschnitt 5^a trägt hierbei den oberen Schwenkzapfen 21 und der äußere Radialwandabschnitt 9^a den Schwenkzapfen 23· Über diese Schwenkzapfen 21, 23 greifen die als Traglaschen ausgebildeten Verbindungsglieder 19 und stellen so zwischen den Tangentialwandreihen 7 und 11 eine gelenkige Verbindung der beiden Speichermassenringe her.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf den Teilschnitt gemäß Fig. 3» wobei erkennbar ist, daß den Radialwänden 5 des inneren Ringes des Tragkörpers die Radialwände 9 des äußeren Tragkörperringes radial fluchtend gegenübergestellt sind. Zwischen den

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Tangentialwandreihen 7 und 11 beider Bauteile sind die laschenartigen Verbindungsglieder 19, 19' paarweise zu beiden Seiten der Radialwandabschnitte 5a und 9^a angeordnet. Diese Laschenpaare sind auf den Schwenkzapfen 21 und 23» von denen in der Zeichnungsfigur der untere Zapfen 23 vom oberen Schwenkzapfen 21 verdeckt ist, gelagert.

Der zwischen den vorkragenden Radialwandabschnitten 5a und 9^a bestehende Spalt wird den infolge der Wärmedehnungen zu erwartenden Abmessungsänderungen der Tragkörperringe entsprechend bemessen, wobei die laschenartigen Verbindungsglieder den Spalt verschließen und so einen Durchtritt von wärmetauschenden Medien von einem Sektor in den in Umfangs richtung anschließenden nächsten Sektor verhindern. Der zwischen dem äußeren und dem inneren Tragkörper gebildete, in Sektoren unterteilte Zwischenraum kann also ebenfalls mit wärmetauschenden Speichermassen belegt werden, so daß das Erfordernis, diesen Ringraum möglichst schmal zu bemessen, entfällt. Daher können die laschenartigen Verbindungsglieder auch mit dem zur Aufnahme hoher Belastungen erforderliche hinreichend großen Querschnitt bemessen werden.

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Leerseite

Claims

j^NACHGSRC! Patentansprüche

1. Umlaufender Kegenerativ-Iiärmetauscher mit vertikaler Achse, dessen Speichermassenträger durch Radial- und Tangentialwände in Sektoren und Teilsektoren unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Radialwandabschnitte (z.B. 5; 9) cLes tragenden und die des getragenen Bauteils axial mit Abstand übereinander Lagerstellen aufweisen, die durch auf Zug oder Druck beanspruchte Verbindungsglieder (z.B. 19) gelenkig miteinander verbunden sind.

2. Regenerativ-Warmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsglieder (19) als Traglaschen ausgebildet und an den Lagerstellen mit jeweils einem Schwenkzapfen (21; 23) an den zugehörigen Radialwandabschnitten gehaltert sind.

3. iiegenerativ-liärme tauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkzapfen (21; 23) durch einen etwa mittig und rechtwinklig zur Zapfenachse verlaufenden Schnitt zweiteilig ausgebildet und durch lösbare Befestigungsmittel die Hälften der Lagerzapfen miteinander verbunden sind.

4. Regenerativ-lärraetauscher nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Hälften der Lagerzapfen (21; 23) einen äußeren Bund aufweisen, und daß jeder Bund beidseitig der Radialwandabschnitte (5; 9) des tragenden und des getragenen Bauteils angeordnete Traglaschen seitlich abstützt.

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5. ßegenerativ-Wärmetauseher nach. Anspruch 3

oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hälften der Lagerzapfen (21; 23) durch eine oder mehrere in der bzw. parallel zur Zapfenachse verlaufende Befestigungsschraube^ lösbar miteinander verbunden sind.

6. ßegenerativ-¥ärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 5 für parallel geschaltete Gasströme unterschiedlicher Temperaturen, die in koaxialen Speichermassenringen geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Speichermassenring unmittelbar mit der Nabe (3) als tragender Bauteil verbunden und mit ersten Radialwandabschnitten (5) versehen ist, die radial über dessen äußere Tangentialwandreihe (7) vorkragen und die oberen Lagerzapfen (21) tragen, daß der äußere Speichermassenring als getragener Bauteil zu den ersten Hadialwandabschnitten (5) fluchtende zweite Radialwandabschnitte (9) aufweist, die radial etwas über dessen innere Tangentialwandreihe (ll) nach innen vorkragen und die unteren Schwenkzapfen (23) tragen, und daß die an den Radialwandabschnitten jeweils vorgesehenen Schwenkzapfen (21; 23) durch die Traglaschen (19) verbunden sind.

7. Regenerativ-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 5f dadurch gekennzeichnet, daß die die Antriebsachse (l) umschließende Nabe (3) des Speichermassenträgers als tragender Bauteil radial nach außen vorstehende Radialwandabschnitte und der Speichermassenring als getragener Bauteil Radialwandabschnitte aufweist, die über dessen

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innere Tangenti alwandr eihe radial nach, innen ragen, wobei die Radialwandabschnitte beider Bauteile einander radial fluchtend gegenüberstehen, und daß die an den Radialwandabschnitten jeweils vorgesehenen Schwenkzapfen durch die Traglaschen miteinander verbunden sind.

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