DE3020672A1

DE3020672A1 - Drehspeicherwaermetauscher

Info

Publication number: DE3020672A1
Application number: DE19803020672
Authority: DE
Inventors: Richard F Stockmann
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Current assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Priority date: 1979-05-31
Filing date: 1980-05-30
Publication date: 1980-12-11
Also published as: CA1130785A; KR840000335B1; FR2458041B1; JPS55162596A; OA06830A; KR830003074A; FR2458041A1; US4219069A

Description

- 3 Drehspeicherwarmetauscher

Die Erfindung betrifft einen Drehspeicherwarmetauscher mit einem aus einer Mantelwand und mit Ein- und Auslaßöffnungen für ein heißes und ein zu erwärmendes Fluid versehenen Endwänden gebildeten Gehäuse, einem darin rotierend antreibbaren Rotor, bestehend aus einer zentralen Rotorwelle, einem zu dieser konzentrischen Rotormantel und einer im dadurch gebildeten Ringraum enthaltenen wärmespeichernden Masse, weiterhin mit einem Traglager am unteren und einem Radiallager am oberen Ende der Rotorwelle sowie einer der Trennung der Fluide dienenden Sektorplatte zwischen dem Ende des Rotors und dem Gehäuse, welche radial innen durch entsprechend der axialen Ausdehnung der Rotorwelle beweglichen Tragorgane gehalten und radial außen durch eine Betätigungseinrichtung über ein Gestänge entsprechend dem Profil des Rotors zu einer gekrümmten Gestalt verformbar ist.

In einem derartigen Drehspeicherwarmetauscher wird die normalerweise aus zusammengepackten plattenförmigen Elementen bestehende wärmespeichernde Masse in den Strömungsweg eines heißen Gases gebracht, um Wärme aufzunehmen. Danach werden die Platten in den Strömungsweg eines kühleren Fluid gebracht, wo sie die aufgenommene Wärme dann an dieses Fluid, z.B. Frischluft oder ein anderes zu erwärmendes Fluid, wieder abgeben.

Die wärmespeicherndeη Platten sind in einem Rotor enthalten, der zwischen dem heißen und kalten Fluid rotiert und von einem Gehäuse, zu dem mit Öffnungen versehene Sektorplatten an den gegenüberliegenden Endseiten des Rotors gehören, umgeben ist. Um Leckage und das Vermischen des heißen und kalten Fluids zu vermeiden, sind die Endkanten des Rotors mit flexiblen Dichtungsgliedern versehen, welche an den benachbarten Teilen des Rotorgehäuses reiben und infolge ihrer Flexibilität ein be-

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stimmtes Maß an Verformung, z.B.. ein Absenken des radial äußeren Bereichs des Rotors, verursacht durch mechanische Belastungen und Wärmeverzug des Rotors, auszugleichen vermögen .

Damit sich der Rotor frei um seine Achse drehen kann, muß ein bestimmter Mindestabstand zwischen ihm und den benachbarten Teilen des Rotorgehäuses eingehalten werden, ein zu großer Abstand ist jedoch wegen der damit verbundenen starken Leckage zu vermeiden. Unter Ubergangsbedingungen, die gekennzeichnet sind durch eine sehr schnelle Temperaturänderung und Ausdehnung des Rotors und des Rotorgehäuses kann jedoch eine starke Leckage entstehen mit der Folge eines niedrigen Wirkungsgrads -

Die Expansion des Rotors und der benachbarten Gehäuseteile erreicht maximale Werte unmittelbar neben dem Einlaß des heißen Fluids, wo die Temperatur am höchsten ist. Eine Anordnung zum Ausgleich des Verlusts an Dichtwirkung an diesem heißen Ende des Rotors ist in der US-PS 3 786 869 beschrieben, wobei*eine ebene Sektorplatte um einen Schwenkpunkt am Gehäuse verschwenkt wird. Eine spätere, in der US-PS 4 124 06 3 beschriebene Anordnung führte dadurch zu einer verringerten Leckage, daß die Sektorplatte gezwungen wurde, sich entsprechend der thermischen Verformung des Rotors ebenfalls bogenförmig zu verformen. Obgleich eine solche Anordnung unter normalen Betriebsbedingungen sehr wirksam ist, kann eine sehr schnelle Temperaturänderung zu einer solch unterschiedlichen Verformung des Rotors und des Rotorgehäuses führen, daß sie aneinander stoßen, wodurch ein außergewöhnlich starker Verschleiß und starke Abnutzung an den aneinander stoßenden Oberflächen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorstehend erwähnten Mangel zu beseitigen, und zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Gestänge zwischen der Betätigungseinrichtung und der Sektorplatte mit einem

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Schnellauslöser versehen ist, durch welchen die Wirkverbindung zwischen der Betätigungseinrichtung und der Sektorplatte lösbar ist.

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

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Drehspeicherwärme tauscher gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des erfindungsgemäß am Drehspeicherwärmetauscher vorgesehenen Schnellauslösers in einer die normale Dichtung aufrecht erhaltenden Eingriff ssteilung;

Fig. 3 den Schnellauslöser nach Fig. 2 in der Stellung nach dem Auslösen.

Der in der Zeichnung dargestellte Drehspeicherwärinetauscher hat einen Rotor, zu dem eine Rotorwelle 12 und ein konzentrischer Rotormantel 13 gehören,'die einen ringförmigen Zwischenraum begrenzen, welcher mit einer durchlässigen, wärmeabsorbierenden Speichermasse 16 angefüllt ist. Der Rotor mit der wärmespeichernden Masse wird duxch einen Antriebsmechanismus langsam um seine Mittelachse gedreht, so daß er von einem auf seiner einen Seite hindurchgeleiteten heißen Fluid Wärme aufnehmen und an ein zu erwärmendes Fluid weitergeben kann, welches auf der gegenüberliegenden Seite hindurchgeleitet wird.

Das heiße Gas oder andere heiße Fluid gelangt in den Wärmetauscher durch einen Einlaßkanal und wird nach dem Durchqueren des erwärmten Materials 16 über einen Auslaßkanal abgeleitet. Frischluft oder ein -anderes zu erwärmendes Fluid tritt durch einen Einlaßkanal in den Wärmetauscher ein und wird, nachdem es durch das erwärmte Material 16 geströmt ist, über einen Auslaßkanal, an welchen gewöhnlich ein Sauggebläse an-

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geschlossen ist, abgeleitet. Nachdem die Frischluft beim Durchqueren des erwärmten Materials 16 Wärme aufgenommen hat/ wird sie ihrer endgültigen Verwendung zugeführt.

Ein zylindrisches Gehäuse umgibt mit Zwischenabstand den Rotor, wobei zwischen beiden ein Ringraum 18 gebildet wird. Sektorplatten 26 zwischen den Enden des Rotors und den benachbarten Gehäuseteilen liegen zwischen mit Abstand angeordneten Öffnungen, welche die Gas- und Luftströme'ein- und auslassen. Damit die Gas- und Luftströme nicht am Rotor vorbeifließen, ist es üblich, flexible Dichtungen 30 an den Endkanten des Rotors zu befestigen, so daß sie sich zu den benachbarten Flächen des -Rotorgehäuses hin erstrecken und hindurchfließende Fluidströme verhindern.

Bei einem üblichen Drehspeicherwärmetauscher der genannten Art tritt das heiße Gas oben in den Wärmetauscher ein und überträgt den größten Teil seiner Wärme an das wärmespeichernde Material des Rotors, um danach als abgekühltes Gas durch einen Auslaßkanal abgeleitet zu werden. Da sich der Einlaß für die Frischluft am Boden des Wärmetauschers in der Nachbarschaft des Auslasses des abgekühlten Gases befindet, wird der Boden des Wärmetauschers als das "kalte" Ende des Rotors bezeichnet, während das gegenüberliegende Ende, an dem sich der Heißgaseinlaß befindet, das "heiße" Ende genannt wird. Es versteht sich, daß das heiße Ende des Rotors den größten thermischen Veränderungen unterworfen ist, während das kalte Ende diesen nur zum geringeren Teil ausgesetzt ist.

Somit findet die maximale Wärmeausdehnung des Rotorgehäuses und des benachbarten indes des eingeschlossenen Rotors oben statt, wo sich der Einlaß für das heiße Gas oder ein anderes heißes Fluid befindet, also am sogenannten "heißen" Ende. Dadurch verformt sich der Rotor zur Form eines umgekehrten Tellers, so~daß man von einem heruntergebogenen Rotor spricht * Das Ergebnis dieser relativen Expansion des Rotors und des umgebenden Rotorgehäuses besteht darin, daß die Leckspalte

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vergrößert werden, so daß die Leckage zwischen den relativ beweglichen Teilen zunimmt und der Wirkungsgrad sinkt.

Ein unteres Traglager 22 ist fest auf einem Fundament montiert, welches die zentrale Rotorwelle 12 bei ihrer Drehung um die Längsachse trägt, während ein oberes, am Rotorgehäuse abgestütztes Führungslager 24 seitliche Bewegungen des Rotors verhindert, sich aber in senkrechter Richtung mit der Wärmedehnung der Rotorwelle bewegt.

In Übereinstimmung mit dem gegenwärtigen Stand der Technik wird das innere Ende einer Sektorplatte 26 von Trägern 2 8 gehalten, die gelenkig an dem axial beweglichen Führungslager angebracht sind. Das radial äußere Ende der Sektorplatte 26 wird dann gezwungen, eine teller- bzw. schalenförmige Gestalt anzunehmen, die im wesentlichen der benachbarten Fläche des Rotors entspricht, wobei das radial innere Ende der Sektorplatte im wesentlichen flach bleibt, während das radial äußere Ende durch einen Antriebsmechanismus 32 niedergedrückt wird.

Geeignete Mittel, um die Sektorplatte in eine Form entsprechend der des benachbarten Endes des Rotors zu bringen, sind in der US-PS 4 124 063 beschrieben. Dadurch wird ständig eine dicht benachbarte Lage des Rotors und des Motorgehäuses aufrechterhalten, so daß nur ein minimaler Leckagestrom zwischen beiden zustandekommt.

In Zeiten jedoch, wo der Wärmetauscher sich sehr schnell ändernden Temperaturen ausgesetzt ist, können plötzliche Veränderungen in der Ausdehnungsgeschwindigkeit zwischen dem Rotor und der benachbarten Sektorplatte auftreten, so daß diese aneinandergeraten. Dadurch werden dann die Dichtungen oder anderen Teile des Rotors, die für im wesentlichen reibungslosen Betrieb ausgelegt sind, starkem Verschleiß ausgesetzt.

Um den so verursachten starken Verschleiß zu vermeiden, ist die vorliegende Erfindung auf eine Anordnung gerichtet, durch

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welche eine angehängte Sektorplatte, die gezwungen wurde, sich entsprechend der Verformung des Rotors zu verformen, schnell gelöst werden kann, um eine unabhängige Stellung einzunehmen, die frei ist vom Rotor oder anderen beweglichen Teilen, so daß danach nur noch eine geringe oder keine Gefahr mehr besteht, daß die Teile aneinanderstoßen und sich stark verschleißen.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel gehört zu dem Antriebsmechanismus 32 ein Schraubgetriebe 34, welches entsprechend seiner Drehung ein Gestänge 36 auf und ab bewegt. Das Gestänge 36 ist durch einen Bolzen 38 gelenkig mit dem äußeren Ende der Sektorplatte 26 verbunden, so daß diese gezwungen werden kann, eine gekrümmte Form anzunehmen, welche der Form der benachbarten Fläche des Rotors entspricht, um in bekannter Weise eine Leckströmung zwischen diesen Teilen zu verhindern (siehe Fig. 2).

Das Schraubgetriebe 34 hat eine Verlängerung in Form eines Schafts 35, der über einen Bolzen 42 gelenkig mit dem oberen Ende des Gestänges 36 verbunden ist, so daß Zug- und Druckkräfte über die in Längsrichtung fluchtenden Gestängeteile 36 auf das radial äußere Ende der Sektorplatte 26 übertragen werden können.

Ein Haken 44 an einem Hebel 46 dient dazu, einen mittleren Gelenkbolzen 48 des zweiteiligen Gestänges 36 in senkrechter Flucht mit den Gelenkbolzen 38 und 42 an den gegenüberliegenden Enden des Gestänges 36 zu halten. Der Haken 4 4 befindet sich am Ende des Hebels 46, der selbst bei 52 gelenkig an der Sektorplatte 26 gelagert ist. An dem dem Haken 44 gegenüberliegenden Ende des Hebels 46 befindet sich eine öse 54, an der eine Zugkette 56 angreift. Das andere Ende der Kette ist im Bereich einer Öffnung in der darüberliegenden Endplatte mit einem von Hand zu betätigenden Stößel 58 verbunden. Wenn dieser Stößel, ausgehend von der Stellung nach Fig. 2, von Hand hochgezogen wird, wird der Hebel 46 im Uhrzeigersinn gedreht, so daß der Haken 44 den Gelenkbolzen 48 freigibt.

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Sobald sich der Haken vom Bolzen gelöst hat, drückt eine Schulter 6 2 am Hebel 46 den Bolzen 48 aus der axialen Flucht mit den Gelenkbolzen 38 und 42, so daß sich diese einander nähern können und sich die Sektorplatte 26 in der in Fig. 3 gezeigten Weise von den Dichtungen 30 am Ende des Rotors abheben kann.

Daneben ist an der Sektorplatte 26 ein Hilfs-Hubgestänge angebracht, um sie von dem benachbarten Ende des Rotors nach oben abzuheben, wenn die Drehung des Hebels 46 keine selbsttätige Bewegung der Sektorplatte auslöst. Hierzu ist eine von Hand drehbare Flügelmutter 66 vorgesehen, die auf einen Schraubenbolzen 6 8 aufgeschraubt ist, der unter der Wirkung der an einer Schulter 72 abgestützten Flügelmutter ein bei 64 mit der Sektorplatte 26 verbundenes Gestänge hochzieht.

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ORIGINAL INSPECTED

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Leerseite

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem

Frankfürt/Main Staufenstraße 36

Svenska Rotor Maskiner Aktiebolag

S-104 65 Stockholm

Patentansprüche

/i · / Drehspeicherwärmetauscher mit einem aus einer Mantelwand "- und mit Ein- und Auslaßöffnungen für ein heißes und ein zu erwärmendes Fluid versehenen Endwänden gebildeten Gehäuse, einem darin mit Zwischenabstand rotierend antreibbaren Rotor, bestehend aus einer zentralen Rotorwelle, einem zu dieser konzentrischen Rotormantel und einer im dadurch gebildeten Ringraum enthaltenen wärmespeichernden Masse, weiterhin mit einem Traglager am unteren und einem Radiallager am oberen Ende der Rotorwelle sowie einer der Trennung der Fluide dienenden Sektorplatte zwischen dem Ende des Rotors und dem Gehäuse, welche radial innen durch entsprechend der axialen Ausdehnung der Rotorwelle bewegliche Tragorgane gehalten und radial außen durch eine Betätigungseinrichtung über ein Gestänge entsprechend dem Profil des Rotors zu einer gekrümmten Gestalt verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge (36) mit einem Schnellauslöser (46, 48, 56, 58) versehen ist, durch welchen die Wirkverbindung zwischen.der Betätigungseinrichtung (32, 34) und der Sektorplatte (26) lösbar ist.

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ORIGINAL !NSPRCTED
2. Drehspeicherwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge (36) aus mehreren Teilen besteht und feste Gelenke (38, 42} an den Enden sowie ein seitlich auslenkbares mittleres Gelenk (48) hat.
3. Drehspeicherwärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekenn ζ ei chnet, daß der Schnellauslöser einen das mittlere Gelenk (48) in Flucht mit den endseitigen Gelenken (38, 42) des Gestänges (36) haltenden Riegel (44, 46) aufweist.
4. Drehspeicherwärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß zu dem Schnellauslöser (46, 48, 56, 58) eine am Gehäuse montierte und von außerhalb des Gehäuses aus zu bedienende Betätigungseinrichtung (58) sowie ein Verbindungselement (56) zwischen dieser und dem Riegel (44, 46) gehören.
5. Drehspeicherwärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse senkrecht über der Sektorplatte (36) eine Stellschraube (66) drehbar gehaltert ist, durch welche über Verbindungsglieder (64, 68) die Sektorplatte (26) vom Ende des Rotors abhebbar ist.

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