DE2840743A1 - Packung eines plattenstapels fuer waermeaustauscher - Google Patents

Description

Packung eines Plattenstapels für Wärmeaustauscher

Die Erfindung bezieht sich auf eine Packung, die einen Stapel aneinanderstoßender rechteckiger Platten^czum Anbringen in einem Abteil enthält, das von radialen und tangentialen Wänden in einem regenerativen Drehwärmetau— scher bestimmt ist, wobei diese Platten ein solches Profil aufweisen, daß sie Durchgänge für das ein Wärmeaustauschmedium zwischen zwei parallelen Endflächen der Packung bilden und eine Einrichtung zum Zusammenhalten der Platten in der Packung sind.

Die Zahl der Wärmeaustauschplatten im Dreh- und Zylinderregeneratorteil einer Luftvorheizeinrichtung kann bis zu 100 000 erreichen. Es ist deshalb aus praktischen und wirtschaftlichen Gründen unmöglich, jede besondere Platte von Hand an ihre Stelle zu bringen. Die Platten werden daher in Packungen entsprechender Form angeordnet und gewöhnlich in Verbindung mit dem Stanzen gestapelt, wobei sie in korbähnliche Behälter gebracht werden, die entsprechend einer endgültigen Lage in Abteile im Regeneratorteil gesenkt werden. Solche Körbe mit Platten werden beispielsweise in den Britischen Patentschriften 1 103 207 und 1 174 513 beschrieben.

Packungen dieser Art sind kostspielig herzustellen und haben den großen Nachteil, daß Luftspalte zwischen jeder Packung und der ^and des jeweiligen Abteils entstehen. Diese Spalte ergeben Leckwege für das Wärmeaustauschmedium und die Verluste sind groß.

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Es hat sich gezeigt, daß ein Luftspalt in der Größe von 6 mm zwischen der Packung und der umgebenden radialen und tangentialen Wände die Temperatur des herausgehenden Mediums um Werte von 6 bis 7°C erhöht, was einen Verlust von 750 bis 900 Tonnen Brennöl pro Jahr bei einer 100 MW- Kraftstation ergibt.. Man hat versucht dieses Leck durch Anbringen von Dichtungen zwischen dem Korb und den Abteilwänden zu vermeiden, aber dies führt nur zu einem Druckabfall in Strömungsrichtung, aber die Leistung steigt nicht an. Es gibt keine Möglichkeit, den Spalt unter 6 mm zu verringern, wenn Körbe zum Zusammenhalten der Stapel der Platten verwendet werden.

Es sind Versuche gemacht worden, Plattenpackungen ohne Körbe herzustellen, um den freien Raum zwischen den Packungen und den Wänden auf etwa 3 nua zu verringern. Ein solcher freier Raum ist nämlich durchaus annehmbar, da praktische Versuche gezeigt haben, daß die Wärmeübertragungen nicht schlechter werden. Eine bekannte Packung ohne Korb wird in der schwedischen Patentschrift 7501904-4 beschrieben und besteht aus Wärmeaustauschplatten, die auf der Oberseite einer anderen gestapelt sind und von einem Bodengestell zusammengehalten werden, gegen das ein Ende der Packung in Kontakt steht, wobei Stahlbänder um das Gestell und den Stapel herumgezogen sind und die Platten beim Transport gegeneinander halten. Das Gestell ist mit einer vertikalen Hebestange versehen, die durch die obere Fläche herausragt. Wenn die Pakkung in ihr Abteil gebracht worden ist, wird das Band durchgeschnitten und weggenommen, worauf der Plattenstapel sich radial zu den tangentialen Wänden dehnt. Zum Halten der Platten zueinander beim Packen drücken radial gerichtete, lose Führungsstangen in die in den Plattenstapel befindliche Lo-

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eher, wobei diese Stangen die Aufgabe haben, das seitliche Gleiten der Platten zueinander im Abteil zu verhindern, nachdem der das Band abgenommen worden ist. Auch wenn eine gewisse Verbesserung hinsichtlich der Ausdehnung des Stapels zu den tangentialen Wänden erzielt worden ist, so besitzt ein solcher Packungsaufbau doch einige Nachteile. Das zum Tragen des ganzen Gewichts der Packung, z.B. 200 bis 400 kg für das notwendige Bodengestell beim Anheben teuer ist und verringert den nutzbaren Raum im Wärmetauscherrotor und die fest gespannten Bänder verformen die Eantenteile der Außenplatten, was den Druckabfall erhöht. Das Band ist auch schwierig abzunehmen, nach dem den Packung in das Abteil gesenkt worden ist. Die radiale Dehnung des Plattenstapels nach dem Abschneiden des Bandes läßt oft die Platten im Stapel voneinander entfernt liegen und ergibt dadurch die Ausbildung eines Kanals zwischen benachbarten Platten, was diese profiliert und neutralisiert, was den Wirkungsgrad herabsetzt.

Es ist deshalb Hauptaufgabe der Erfindung eine Packung der in der Einleitung beschriebenen Art anzugeben, die leicht mit solchen Toleranzen hergestellt werden kann," daß das Leck zwischen der Packung und den umgebenden Wänden auf vernachlässigbare Werte verkleinert wird, und die auch nach dem Einpassen in den Rotor seine Form behält und kein tragendes Bodengestell benötigt.

Diese Aufgabe wird im wesentlichen durch einen Plattenstapel gelöst, der von mehreren Spannstangen durchdrungen ist, deren Endpunkte Anschlageinrichtungen aufweisen, die mit der Außenseite der äußersten Platten im Stapel zusammenwirken. Diese Spannstangen, die vorzugsweise rechteckigen CJuerschnitt besitzen, und die schmale nach vorn in Strömungsrichtung des

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Mediums weisende Kantenflächen halten die Platten in der beabsichtigten Lage gegeneinander gedrückt. Jede Stange besitzt an einem Ende vorzugsweise einen feststehenden, scheibenähnlichen Kopf, der an die Außenplatte an einer Seitenfläche der Packung angreift, und am anderen Ende einen ähnlichen Kopf, der an das Ende angeschweißt wird, nachdem die Stange durch entsprechende, zueinander ausgerichtete Löcher in der Platte gedruckt worden ist.

Nachdem die Spannstangen eingepaßt worden sind und die lose Scheibe an das freie Ende der jeweiligen Stange angeschweißt worden ist, wird eine starre, in den Abmessungen stabile Packung erhalten, deren Toleranzen innerhalb sehr enger Grenzen gehalten werden können und für den Raum im Abteil des Rotors des regenerativen Wärmetauschers geeignet ist. Das Leck zwischen den Wänden des Abteils und der Packung kann auf einem Minimum und der Wirkungsgrad des Wärmetauschers auf einem Maximum gehalten werden. Eine Packung nach der Erfindung kann außerdem leichter und einfacher als übliche Packungen hergestellt werden.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Herstellen einer Packung nach der Erfindung, das im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß in jeder Platte für eine Packung mit mehreren Löchern von solcher Größe und Form versehen ist, daß eine der Platten über der anderen gestapelt ist, so daß die Löcher für jede Stange so ausgerichtet sind, daß durch jeden Satz miteinander ausgerichteter Löcher mit einem ersten Anschlag an einem Ende in eine Spannstange eingesetzt werden, so daß an dieses Ende an jeder Spannstange eine Kompreßsivkraft angelegt wird, daß ein

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zweiter Anschlag mit einer Öffnung zum" Aufnehmen des vorderen Endes der jeweiligen Stange ein starres Lager bildet und daß nach, dem Bringen des freien Endes der jeweiligen Spannstange durch die Kompreßivkraft in diese Öffnung und nach Erzielen einer gegebenen Kompression der Platten in der Packung der zweite Anschlag am freien Ende der jeweiligen Stange und in Eingriff mit der Packung festgelegt wird.

Der Anschlag, vorteilhafterweise aus Stahlscheiben mit etwas größeren Kontaktflächen als die Außenplatten und die Querschnittsfläche der jeweiligen Spannstange ist entsprechend durch Schweißen angebracht. Der feste Anschlag oder Kopf kann jedoch auch aus Stangenmaterial gedrückt sein.

Andere charakteristische Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und den Zeichnungen. In diesen ist:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines regenerativen Rotorluftvorheizgerätes mit Packungen nach der Erfindung, die in Abteilen aufgenommen sind,

Figur 2 eine einfache perspektivische Darstellung eines Plattenstapels j

Figur 3 eine schematische Darstellung einer Packung mit vier Spannstangen und einer Hebeeinrichtung in der Form von Drahtsohleifen;

Figur 4 eine Spannstange mit einer losen in Abschnitte unterteilte Anschlagscheibe; und

Figur 5 ein Schnitt durch zwei miteinander vereinigter Wärmetauscherplatten und eine Aufhängeöse mit einer der Platten. 909812/1088

Die Plattenpackung 1 besitzt einen Plattenelementstapel 2, der aus den Figuren 1 bis 5 nicht ersichtlich und in für sich bekannter Weise so profiliert ist, daß zwischen zwei aneinanderstoßender Platten Kanäle für das Wärmeaustauschmedium z.B. Luft oder ein Gas gebildet werden. Die Kanäle oder Durchgänge sind am besten in Figur 5 zu sehen, wo die Teile der beiden Platten in Strömungsrichtung gezeigt werden. Alle Platten in einer Packung besitzen dieselbe Höhe, aber eine sich aufeinanderfolgend ändernde Breite, so daß die Packung eine trapezförmige Form erhält. Die Stapelendflächen von Oberteil 3 und der Boden

4 verlaufen zueinander parallel und beide Seitenflächen

5 und 6 konvergieren zu einer nach innen gerichteten tangentialen Wand 8 in einem Abteil im ^Rotor des Vorheizgerätes. Dieses Abteil ist durch die tangentialen Wände 7

8 und zwei radialen Wände 9 und 10 gegeben. Jede Platte 11, 12 (Figur 5) wird mit sehr geringen Toleranzen hergestellt und, wenn sie gestapelt sind, fallen die Kanten vollständig mit der Ebene der Seitenflächen 5 und 6 zusammen, was für die Luftspalte der geweiligen radialen Wand

9 bzw. 10 von größter Wichtigkeit ist. Die Luftspalte werden auf einem bestimmten Minimum gleich oder kleiner als 5 mm gehalten.

Um eine Packung nach der Erfindung zu erhalten, sind mehrere Löcher an bestimmten Stellen aus der Platte gestanzt worden, z.B. die Löcher 15, 16, 17 und 18 in Figur 2. Die Löcher 15 in jeder Platte werden zueinander ausgerichtet. Bei Aufbau des Stapels ergeben sich durch alle Platten zur Aufnahme der Spannstangen 19» 20, 21 und 22 hindurchgehende Durchgänge.

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Eine Spannstange nach. Figur 1, die in Figur 7 gezeigt wird, besitzt einen Kopf, der hier rechteckig ist, aber auch Jede andere geeignete Form aufweisen kann. Der Kopf 23 ist starr an einer flachen Stange 24 mit rechteckigem Querschnitt 25 angebracht. Nach dem Einpassen der fertigen Packung in ein Abteil im horizontalen Rotor nach Figur 1 wird der Kopf 23 zu einer tangentialen Wand, z.B. der Wand 7 in Figur 1 , gerichtet und muß etwa so hoch wie möglich sein und soll vorzugsweise nicht 3 sua überschreiten, so daß der größte mögliche Wirkungsgrad des Torheizgerätes erhalten wird. Die Stange soll so schmal wie möglich sein, um den mindest möglichen Widerstand gegen die Luft- oder Gasströmung durch die Packung zu erhalten. Die Spannstangen 19 bis 22 in den zugehörigen Löchern können über ihre ganze Länge oder am Endteil 26 etwas zugespitzt sein. Die Löcher 15 bis 18 haben den gleichen Querschnitt wie die Spannstangen und eine nur unbedeutend das die Stangen überschreitende Fläche, so daß die Platten in festen Stellungen der Stangen gehalten werden.

Nach dem Aufbauen eines Plattenstapels werden die Spannstangen 19 bis 22 in die Durchgänge eingesetzt, die von den miteinander ausgerichteten Löchern in den Platten gebildet sind. Der Plattenstapel wird durch eine Preßeinrichtung zusammengedrückt, die an den Köpfen der Stangen, z.B. am Kopf 23 wirkt. Eine Unterlegscheibe 27 mit einer dem Querschnitt der Stange entsprechenden Öffnung arbeitet mit dem freien Endteil, z.B. dem Endteil 26 oder der jeweiligen Stange zusammen, wobei die Scheibe stationär gehalten wird. Nach dem Zusammendrücken des Plattenstapels auf einen bestimmten Wert und dem Eindrücken des freien Endes 26 in die Öffnung 28 der Scheibe 27 werden das -Endteil 26 und die

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Scheibe 27 zusammengeschweißt. Da die Scheibe 27 gegen eine Außenplatte gedrückt wird, werden die Platten in festen Stellungen zueinander gehalten. Es können auch andere z.B. runde Querschnitte für die Spannstangen verwendet werden, aber der rechteckige Querschnitt mit geringer Breite zur Höhe wird bevorzugt, da ein geringer Strömungswiderstand und eine ausreichende Steifigkeit zum Anheben der ganzen Packung erhalten wird, während eine oder mehrere Spannstangen genutzt werden. Beide oberen Stangen 19 und 20 sind in Figur 3 _mit Hübösen 29» 30, 31 und 32 dargestellt. Diese ösen bestehen aus Drahtschleifen, die um die jeweilige Stange herum und zwischen den beiden Platten angeordnet sind und ragen über die obere Endfläche der Pakcungen heraus. Bei mehreren übereinandergestapelten Packungen können diese Schleifen leicht zwischen die Platten heruntergedrückt werden. Es können auch andere Hebeeinrichtungen, z.B. Hubösen aus flachen Stangen angewendet werden, die an eine oder mehrere Platten im Stapel angeschweißt sind. Eine solche Huböse 32 ist in Figur 6 an die Platte 14 angeschweißt dargestellt.

Die Spannstangen, deren Zahl verändert werden kann, aber wie in ^igur 3 beispielsweise 4 beträgt, liegen vorzugsweise in, zu den Endflächen 3 und 4 parallelen Ebenen, die auch zueinander parallel verlaufen, aber nicht deren Ebenen liegen müssen. In Figur 3 sind die Stangen 19, 20 bzw. 21, 22 voneinander von links nach rechts divergierend dargestellt. Es können die Stangen aber auch parallel zueinander verlaufen, wodurch jede Platte genau in derselben Weise gestanzt wird. In diesem Fall werden die Stangen senkrecht zu allen Platten der Packung verlaufen, was den Zusammenbau erleichtert und eine vorteilhafte Druckverteilung ergibt.

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Figur 4 zeigt eine zweite Art einer Hubeinrichtung, der Funktion praktisch, der der Drahtringe 29, 30,31 und 32 entspricht. Die Huböse 32" enthält eine flache Eisenstange mit einen Langloch 35» das so breit wie die Stange 24- ist. Die Hubose 32" wird in Hubstellung gezeigt, wobei sich der Boden 37 des Loches 35 in Kontakt mit der Unterseite der Stange 24 ist. Das (nicht dargestellte) obere Ende der Huböse 32" ragt über der oberen Fläche der Plattenpackung heraus, wodurch die Packung angehoben werden kann. Außer Betrieb wird die Huböse 32" in die Packung zurückgedrückt, wodurch die obere Fläche 36 des Lochs die obere Fläche der Stange 24 berührt. In dieser Stellung fluchtet das obere Ende der Huböse 32" mit der oberen Fläche oder Ebene des Plattenpakets oder darunter.

Bei sehr großen Packungen können deren Wände versteift werden, an die der Anschlag der Scheiben der Stangen angreift. Eine solche versteifte Endwand wird in Figur 3 gezeigt. Dort sind zwei der Endplatten 13 und 14, d.h. die Platten, die an einer tangentialen Wand im Abteil anliegen, miteinander durch Niete verbunden, von denen der Niet 33 zu sehen ist. Jede Endwand kann aus mehreren Platten, z.B. aus vier Platten bestehen, die miteinander durch Nieten oder Punktschweißen verbunden sind.

Eine Packung der beschriebenen Art ist einfach herzustellen, erheblich billiger als bisherige Packungen und ermöglicht vor allem eine wesentliche Verringerung des Spalts zwischen den Abteilwänden und den Flächen der herzustellenden Pakkungen, da nur ein Anschlag der Spannstangen außerhalb der Außenplatten liegt. Diese Anschlageinrichtungen können sehr dünn, z.B. 3 mm, sein und nur in den tangentialen Wänden Luftspalte bewirken.

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Da die Platten profiliert sind d.h. mit aufsteigenden Teilen versehen sind, kann der Anschlag zwischen diesen Teilen angeordnet sein und so vollständig innerhalb der Ausbildung der Platte liegen, d.h. der einzige Paktor zum Beeinflussen der Größe des Luftspalts ist die Herstellungsgenauigkeit .

Es sind verschiedene Abänderungen z.B. der Spannstangen möglich. Beispielsweise können anstelle von angeschweißten Scheiben auf Stummeln a» Ende der Spannstangen aufgeschraubte Muttern verwendet werden. Außerdem kann die Zahl der Spannstangen beispielsweise so verändert werden, daß zwei Stangen in einer oberen Ebene parallel zu den Endflächen 3 und 4 liegen und den dargestellten Stangen 19 und 20 entsprechen und die Stangen 21 und 22 ersetzen, die durch die Packung in einer mittleren vertikalen Ebene angeordnet sind. Auch kann eine in der Mitte liegende Spannstange vorgesehen sein, die mit Hubösen versehen ist.

Zusammenfas sung

Die eine Packung bildet rechteckige Platten, die in einem regenerativen Wärmetauscher verwendet werden sollen, werden von mehreren zueinander rarallelen Spannstangen an ihrem Platz gehalten, die durch ausgerichtete öffnungen in den Platten hindurchgehen. Jede Spannplatte besitzt an ihren Enden Befestigungsmittel, die mit den Außenplatten des Stapels zusammenarbeiten und so die Platten gegeneinander gepreßt halten. Mindestens eine Spannstange ist mit einer Huböse versehen, die in die bzw. aus der Packung gebracht werden kann.

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Claims (7)

1. Packurg aus einem Stapel von aneinander stoßenden rechteckigen Platten, die in ein abteil gebracht werden sollen, das aus radialen und tarntenti-ιler ./Vrkler. eines regenerativen v/ärme aus tau scher besteht, wobei die Platten so profiliert sind, daß sie zwischen zwei parallelen Endflächen Durchgänge für das jVe.rme-MiFt'-i-irehne.lium ergeben, und eine Einrichtung mit den oiu-nnsban-.en die Platte^ in der Packung zusammenhält, die angehoben wurden kann,dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für das Zusammenhalten der 1-le.tten aus mehreren zueinander parallelen Spannstangen (19,20, 21,22) bestehen, die durch rueinander ausgerichtete Lücher (15, 16, 17, 18) in den jeweiligen Platten hindurchgehen und praktisch dieselbe Größe und Form wie die <uerschnittsflache der zugeordneten Spannstange besitzen, daß jede Stange an ihren Enden eine starre Befestigungseinrichtung (23,27) besitzt, die nit den Außenplatten des Stabeis zusammenarbeiten und die Platten gegeneinander gepreßt

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BORO MÖNCHEN: TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO: ST. ANNASTR. 11 1-85644 INVENTION BERLIN BERLIN 31 W. MEISSNER, BLN-W 8000 MÖNCHEN 22 INVEN d BERLIN 030/891 BO 37 BERLINER BANK AQ. 122 82-109 TEL.: 089/22 35 44 030/89223 82 3695716000

ORIGINAL INSPECTED

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halfcen, und d'-ß n.ehr^re rhibösen (2?,30,31 ,32) an einer oder mehreren Cparnstcmfen angeordnet sind.

2. Packune" n^h .-.ns^rnch 1, dadurch irekenn7-eich.net, daß ;jesie ijp.-vnsti:¹·! ^re einen rechteckigen _cuersch.ritt aufweist und die schmaleren Flächen jeder stange para31el "■χι den ^e^eili p-sn indflHohen (3 »4-^ der Pa^kiir-f verlaufen.

3. Fackunf?· nach, vns^ruch 1, dadurch. gekenn- 7. ei ch.net, daP die Spannstange wesentlich, höher als breit sind.

4. Fackur!q; nac¹"· ien !.nsprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung aus einem starr an .ieder Spannstanfre (24) angebrachten Kopf besteht und eine besondere Befestigxmgsplatte (27) das freie Ende der aus dem Plattenstapel herausregenden 3tange festlegt.

5. Fackung nach anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsplatte (27) an die Gtange angeschweißt ist.

6. Packung nach den Ansprüchen Λ bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens beide äußersten Platten (13i14-) DecLer gegenüberliegenden Endfläche des Stapels starr miteinander verbunden sind.

7. Packung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn ze i chnet, daß die Hubösen (29,30»3^,32) aus biegsamen otahlringen bestehen.

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BAD ORIGINAL

■^Q. Tackung nach -,.nsnruch 7, d a d u r c h. ··; ^ l·: e η r zeichnet, d:._1 ,jede Huböe^ ai-s ei^-r o^arrre (32") besteht, die i.it eineB"; I.5n?>·] öch. (3^r0 vrT.-eben -"ε-t, duroi d^s eine Stsnre (?A) h in lurch --.:eht, mi·' 'J''-.: ^rne ΪΛ^ι~β (JJ"} in ^i^e ^Tl"..bl.> ;e brin.-en l^:':7t, ,ve" oi i^r &~iae ^r
dem llattmstrpel he^^xj^r··^^, arv."- in eine urvirl-".:.-.-.!?.^

stapel

BAD ORIGINAL