DE3038317A1

DE3038317A1 - Trommel-waermetauscher

Info

Publication number: DE3038317A1
Application number: DE19803038317
Authority: DE
Inventors: Leopoldo Aghate Milano Pozzi
Original assignee: POZZI L MECC; Pozzi Leopoldo SRL
Current assignee: POZZI L MECC; Pozzi Leopoldo SRL
Priority date: 1979-10-15
Filing date: 1980-10-10
Publication date: 1981-04-23
Also published as: NL8005689A; BE885726A; FR2467370A1; LU82848A1; ES8200474A1; JPS5682385A; GB2062837A; DK421180A; IT7926508A0; GB2062837B; IT1163729B; ES495898A0; GR70752B; JPS5925946B2; US4301860A; DE3038317C2; FR2467370B1

Description

PATENTANvVALT DIPl-ING. DR. MANFRED RAU

D-8500 NDRNBERG 91 POSTFACH 91 0480 LANGE ZEILE 30 TELEFON 0911 / 371 47 TELEX 06/23 965

Nürnberg, o9.1o.198o Gr/St

COSTRUZIONI MECCANICHE LEOPOLDO POZZI S.p.A., Via Cavour 59, Carate Brianza, Agliate, Mailand/Italien

Trommel-Wärmetauscher

Die Erfindung betrifft einen rotierenden Trommel-Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der dazu geeignet ist, Restwärme aus flüssigen Abfallprodukten beliebiger Beschaffenheit und Herkunft, insbesondere aus Schlamm und Schmutzwasser od. dgl., die Feststoff-Partikel in suspendierter Form enthalten, so wie sie gewöhnlich in Abwässern aus Chemieanlagen, insbesondere aus Bleichungsund Färbungsanlagen od. dgl., vorkommen, zurückzugewinnen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, unter beliebigen Betriebsbedingungen einen kontinuierlichen und wirkungsvollen Wärmeaustausch zwischen zwei Flüssigkeiten als Funktion der Temperatur zu erreichen und andererseits (abhängig vom speziellen Anwendungsbereich) eine leichte Zugänglichkeit zu den verschiedenen Teilen des Wärmetauschers (speziell zu den Teilen, die mit Schlamm und/oder mit Schmutzwasser in Berührung kommen) zur regelmäßigen Reinigung, Wartung od. dgl.,zu ermöglichen.

Diese Aufgaben werden bei einem Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die Merkmale von dessen

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Kennzeichnungsteil gelöst. Der Wärmetauscher besteht, aus einem Gehäuse, das mit Rohrverbindungsstücken zum Einlauf und Ablauf der eingesetzten (Abwasser-)Flüssigkeiten versehen ist, aus wenigstens einem drehbar in diesem Gehäuse untergebrachten Rotor und einer Reihe von Hohlkörpern, die in ihrem Inneren mit Trennwänden versehen sind, um den Fluß einer zweiten Flüssigkeit zu regulieren. Die Hohlkörper hängen hintereinander hydraulisch zusammen und ihre Enden sind durch Dichtungsmittel abgedichtet und mit entsprechenden Anschlußstücken verbunden, um eine Zirkulation der zweiten durch den Rotor geleiteten Flüssigkeit im Gegenstrom zu ermöglichen.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform des Wärme tauschers ist das Gehäuse, das mindestens einen drehbar gelagerten Rotor aufnimmt, an seinen gegenüberliegenden Enden mit hohlen Drehzapfen versehen. Diese Drehzapfen ver binden die Kammern der Hohlkörper nach außen und sind in Lagern abgestützt, die lösbar mit den Stirnwänden des Gehäuses verbunden sind. Die Öffnungen der Drehzapfen sind mittels dichtender Mittel hydraulisch miteinander verbunden, wobei die Drehzapfen ihrerseits an einer Lager-Konstruktion befestigt sind, die eine Drehung des Rotors und ein Aufklappen des Gehäuses zur Reinigung und zur Wartung der verschiedenen Teile des Wärmetauschers erlauben.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen axialen Querschnitt des Wärmetauschers,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Wärmetauschers in teilweise aufgebrochener Darstellung und

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Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt des axial geschnittenen Wärmetauschers nach Fig. 1.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine mögliche Anwendungsform des Wärmetauschers, die hauptsächlich zur Wärme-Zurückgewinnung aus Schmutzwasser verwendet wird. Der Wärmetauscher besteht aus einem Gehäuse A, in dem die eine der beiden Flüssigkeiten zirkuliert. Dieses Gehäuse A nimmt drehbar eine oder mehrere Trommeln oder Rotoren B auf, in denen die andere Flüssigkeit im Gegenstrom zirkuliert.

In diesem speziellen Ausführungsbeispiel wird das Gehäuse A im wesentlichen aus einem zylindrisch mit planen Flächen trogförmigen Teil 1o und zwei sich gegenüberliegenden Stirnwänden 12, 14 gebildet, die entsprechend verstärkt sind und mit etwa in ihrer Mitte angeflanschten Lagern 16, 18 versehen sind, wobei diese Lager 16, 18- zum Inneren des trogförmigen Teils 1o des Gehäuses A hin vorstehen. Jedes dieser Lager 16, 18 ist mit Rollenlagern 2o (siehe Fig. 3) und Wellendichtungen 22 versehen, die hohle Drehzapfen 32, 34 und nach außen von den Stirnwänden 12, 14 des Gehäuses A vorspringende hohle Anschlußzapfen 24, 26 gegeneinander abdichten. Die inneren Enden der Anschlußzapfen 24, 26 schließen mit Dichtungs-Flanschen 28, 3o ab. Diese Flansche 28, 3o sind mit Bohrungen versehen, die mit entsprechenden Bohrungen in Flanschen der Lager 16, 18 übereinstimmen. Die Lager 16, 18 werden mittels durchgehender Schrauben an den Stirnwänden 12, 14 des Gehäuses A angeflanscht. Die hohlen Anschlußzapfen 24, 26 sind somit hydraulisch (mittels der Wellendichtungen 22) mit den hohlen Drehzapfen 32, 34 verbunden, die die Enden einer den Rotor B tragenden Welle 36 bilden. Die Enden der hohlen Drehzapfen 32, 34 und diejeweiligen Flansche der Lager 16, 18 sind koplanar mit den Flanschen 28 _r 3o. Ent-

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sprechend der Länge der Drehzapfen 32, 34 kann, falls benötigt, der Abstand vom Rotor B zum Gehäuse A vergrößert werden. Der Rotor B ist somit im Gehäuse A drehbar gelagert und hydraulisch zur Außenseite hin über auswechselbare Rohranschlußstücke 38, 4o am freien Ende der hohlen Anschlußzapfen 24, 26 verbunden, um daran ein Rohr mit entsprechendem (gegebenenfalls geringerem) Durchmesser zur Zu- und Abführung der einen Flüssigkeit zu verbinden.

Die hohlen AnSchlußzapfen 24, 2 6 sind mit Klammern 42, an den Enden von Stützen 46, die auf einer Grundplatte befestigt sind, mit einem Paar Verriegelungsteile 5o gesichert. Ein Teil (Bolzen) der schäkelförmig ausgebildeten Klammern 42, 44 ermöglicht das Entfernen des Gehäuses A von seinem Untersatz. Weiterhin ermöglichen die Verriegelungsteile 5o, das Gehäuse A in einer Arbeitsposition (wie in der Zeichnung dargestellt) oder in einer gekippten Lage,bei der das Gehäuse A um die Anschlußzapfen 24, 26 beispielsweise um 9o° gedreht ist, um so ein vorteilhaftes Reinigen des trogförmigen Teils 1o zu ermöglichen, zu verriegeln.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß das Gehäuse A in Arbeitsstellung durch einzelne Verriegelungsteile 5o, die z. B. aus entsprechenden Teilen bestehen, um die Arme der Klammern 42, 44 miteinander zu verbinden und folglich auch damit die Drehzapfen 24, 26 zu sichern, verriegelt werden kann. Die Welle 36 des Rotors B trägt eine Anzahl an ihr befestigter linsenartig geformter Hohlkörper 52, die hintereinander angeordnet sind. Diese linsenartigen Hohlkörper 52 bestehen aus zwei Kapselhälften ' oder Kappen 53, 54 (siehe Fig. 3), die an ihren Rändern beispielsweise durch Verschweißen miteinander verbunden sind.

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In der Mitte dieser Kapselhälften oder Kappen 53, 54 sind Öffnungen ausgebildet und deren Randbereiche 56, 57 aufgebogen, um jeweils den Randbereich 56 eines Hohlkörpers 52 mit dem Randbereich 5 7 eines benachbarten Hohlkörpers dicht und fest zu verbinden. Diese Hohlkörper 52 sind der Reihe nach an der Rotor-Welle 36 mittels jeweils zwei Stegen in Form von durchbrochenen Trennwänden 58, 6o, die zwischen den Hohlkörpern 52 und der Welle 36 liegen, befestigt. Die Trennwände 58 bestehen aus durchbrochenen Kreisscheiben mit abgewinkelten Kanten. Diese werden am inneren Radius mit der Welle 36 verbunden und am äußeren Rand mit den Verbindungsstellen der aufgebogenen Randbereiche 56, 5 7 zweier benachbarter Hohlkörper 52 durch Verschweißen verbunden.

Die Trennwände 6o bestehen ebenso aus durchbrochenen Kreisscheiben, die sich in das Innere der Hohlkörper 52 ausdehnen. Die äußeren Ränder dieser Trennwände 6o werden an Stellen, wo durch Zusammendrücken des Hohlkörpers Wulste 64, 65 ausgebildet werden, befestigt und gesichert (beispielsweise festgeklemmt). Diese Verformungen in Form der Wulste 64, 65 sind so am Hohlkörper 52 angebracht, daß dadurch, zusammen mit der dazwischen geklemmten Trennwand 6o jeweils drei miteinander in Verbindung stehender Kammern C1, C2 und C3 innerhalb der einzelnen Hohlkörper 52 entstehen.

Die Ränder 56 und 57 der jeweils äußeren Hohlkörper 52 sind durch Verschweißung mit einer Abdeckung 55 verbunden, die an ihren äußeren Seiten mit den jeweiligen hohlen Drehzapfen 32, 34 der Welle 36 verbunden sind und eine Kammer C4 bilden. Die hohlen Drehzapfen 32, 34 der Welle 36 sind in ihrem von der Abdeckung 55 überdeckten Bereich mit radialen Löchern 51 versehen, um eine Verbindung mit den

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ringförmigen Kammern C4 in den Abdeckungen 55, die zu den Kammern C der Hohlkörper 52 führen, herzustellen. Die teilweise durchbrochenen Trennwände 58, 6o, die die notwendigerweise aus dünnem Metall-Plattenmaterial hergestellten Hohlkörper 52 von erheblicher Größe versteifen, können zusätzlich die Aufgabe haben, eine Zwangsführung der Flüssigkeit in den Hohlkörpern 52 zu bewirken.

Zusätzliche Zwischenwände 66 sind fest an der Innenseite des trogförmigen Teils 1o des Gehäuses A angebracht und dehnen sich über seine ganze Höhe aus. Durch diese spezielle Anordnung wird eine Hintereinanderfolge von Kammern innerhalb des trogförmigen Teils 1o gebildet. Diese Kammern sich hydraulisch durch öffnungen 68 im oberen Bereich der einzelnen Zwischenwände 66 miteinander verbunden. Die öffnungen 68 im Bereich zwischen den einzelnen Hohlkörpern erlauben einen Durchfluß von Kammer zu Kammer.

Der Rotor B wird durch einen Motor D, der mittels Befestigungsteile auf einer Platte 7o auf dem oberen Teil 1o des Gehäuses A befestigt ist, auf einer geeigneten Drehzahl gehalten. Der Motor D ist ein Flüssigkeitsantrieb und treibt den Rotor B durch Antriebsritzel 72, Antriebskette 74 und Kronenrad 75 an.

Der erste Kreislauf des Wärmetauschers beginnt mit einem Rohrverbindungsstück 76 an der Stirnwand 12, das die erste Flüssigkeit zuführt, in unserem Beispiel Schlamm, Schmutzwasser od. dgl. Die gegenüberliegende Gehäuse-Stirnseite 14 ist mit einem abgewinkelt ausgebildeten Rohrverbindungsstück 78 zum Auslaß versehen, das in ein mit einem Bodenabfluß 82 versehenes Überlaufgefäß oder Wehr 8o führt. Durch die Höhe des Wehrs 8o kann der Flüssigkeitsspiegel im Gehäuse A reguliert werden. Der Durch-

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messer dieser Ausflußrohre ist entsprechend der Beschaffenheit und der Durchflußrate der verwendeten Flüssigkeit dimensioniert, die, wie oben angeführt, Schlamm oder Schmutzwasser sein kann.

Die beschriebene Ausführungsform ermöglicht einen kontinuierlichen Flüssigkeitsfluß von Einlaß zu Auslaß ohne Verstopfungen, insbesondere während des Flusses durch die durch die Zwischenwände 66 gebildeten Kammern. Die Bodenteile dieser Zwischenwände 66 können, falls notwendig, mit Durchströmkanälen oder Öffnungen versehen sein.

Der zweite Flüssigkeitskreislauf des Wärmetauschers arbeitet im Gegenstrom zum ersten und beginnt am Rohranschlußstück 4o. Nach Durchfluß durch die erste Sammel-Kammer C4 fließt die Flüssigkeit nacheinander durch die Kammern C1, C2, C3 aller Hohlkörper 52, um sich schließlich in der anderen Kammer C4 zu sammeln und durch das Rohranschlußstück 38 auszufließen.

Der Wärmetauscher ist völlig dafür ausgebildet Wärme insbesondere aus Abfall-Flüssigkeiten, die auch in Form von Schlamm vorliegen können, zurückzugewinnen. Die Wärmetauscheroberflächen des Rotors B werden hinsichtlich der entlangströmenden Flüssigkeit im trogförmigen Teil 1o kontinuierlich erneuert, so daß sie einen konstanten Wärmeaustausch sichern und folglich einen optimalen thermischen Wirkungsgrad garantieren.

Durch die spezielle Ausgestaltung des Wärmetauschers wird eine leichte Reinigung und Beseitigung der Kruste, die sich auf der metallenen Oberfläche des Wärmetauschers bildet, gewährleistet, da dieser zerlegt werden kann. Das Gehäuse A läßt sich nach Lösen der Verrxegelungstexle 5o aus den

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Klammern 42, 44 nehmen. Der Rotor B läßt sich durch Lösung der entsprechenden Schrauben 25, die die Lager 16, 18 an den Stirnwänden 12, 14 des trogförmigen Teils 1o sichern, leicht zerlegen und aus dem Gehäuse A herausnehmen, da die, Flächen der Drehzapfen 32, 34 der Welle 36 koplanar zu denen der hohlen Anschlußzapfen 24, 26 und den Flächen der Dichtungs-Flansche 28, 3o sind.

Alle Außenflächen und insbesondere auch die inneren Flächen des trogförmigen Teils 1o des Wärmetauschers sind für Reinigungsmittel (Wasserstrahl, Bürsten od. dgl.) gut zugänglich. Wenn eine obere Abdeckplatte 84 und der Rotor B von dem trogförmigen Teil 1o abgenommen sind, kann dieses zur Reinigung um die Drehzapfen 24, 26 gekippt werden. Falls nötig, können die Zwischenwände 66 ebenfalls entfernt werden, sofern sie an den Wänden des trogförmigen Teils 1o des Gehäuses A abnehmbar, z. B. durch Halterungen in Führungsschienen, befestigt sind.

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ORIGINAL INSPECTED

Leerseite

Claims

PATENTANWALT DIPl-ING. DR. MANFRED RAU

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Ansprüche

{Λ} Wärmetauscher, insbesondere zur Rückgewinnung von Restwärme aus Flüssigkeiten, insbesondere aus Schmutzwasser, Schlamm od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem mit Rohrverbindungsstücken (76, 78) zum Zufluß und Abfluß einer ersten Flüssigkeit versehenen Gehäuse (A) und aus mindestens einem drehbar im Gehäuse (A) angeordneten, aus mehreren hintereinander angeordneten und im Inneren mit Trennwänden (58, 6o) zur Durchflußregulierung einer zweiten Flüssigkeit versehenen Hohlkörper (52) gebildeten Rotor (B) besteht, wobei die Hohlkörper (52) hydraulisch hintereinander geschaltet sind und beidseitig mittels Wellendichtungen (22) abgedichtet und mit Rohranschlußstücken (38, 4o) zur Gegenstromführung der zweiten Flüssigkeit verbunden sind.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (B) an seinen Enden mit hohlen Drehzapfen (32, 34) versehen ist, die eine Verbindung von Kammern (C) in den Hohlkörpern (52) nach außen bilden, daß die Drehzapfen (32, 34) in Lagern (16, 18) gehalten sind, die abnehmbar an Stirnwänden (12, 14) des Gehäuses (A) befestigt sind lind die Wellendichtungen (22) zwischen den Drehzapfen (32, 34) und weiteren an den Stirnwänden (12, 14) des Gehäuses (A) befestigten hohlen Anschlußzapfen (24, 26) tragen.

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3. Wärmetauscher nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Ende der Anschlußzapfen (24, 26) mit an den Stirnwänden (12, 14) des Gehäuses (A) befestigten Dichtungs-Flanschen (28, 3o), an denen auch die Lager (16, 18) abnehmbar befestigt sind, abschließt.
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (52) des Rotors (B) linsenförmig ausgebildet und mit zentralen Öffnungen versehen sind, deren Randbereiche (56, 57) aufgebogen sind und dicht und fest mit entsprechenden Randbereichen (57, 56) eines jeweils benachbarten Hohlkörpers (52) verbunden sind, um diese Hohlkörper (52) auf Abstand zu halten, und daß innerhalb der Hohlkörper (52) jeweils mindestens zwei Trennwände (58, 6o) angeordnet sind, die die Hohlkörper (52) versteifen und mit einer zentralen Welle (36) verbinden, deren hohle Enden die Drehzapfen (32, 34) des Rotors

(B) bilden.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden innerhalb der Hohlkörper (52) befestigten . Trennwände (58, 6o) aus durchbrochenen Scheiben mit unterschiedlichem Durchmesser bestehen, und daß diese dicht und fest mit der Rotor-Welle (36) verbunden sind.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben kleineren Durchmessers abgekantete Ränder zur Verbindung mit der Welle (36) und mit den Verbindungsstellen der aufgebogenen Randbereiche (56, 57) der Hohlkörper (52) aufweisen.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (6o) größeren Durchmessers entlang der jeweiligen Mittelebene der Hohlkörper (52) angeordnet sind und sich bis in deren Randbereich erstrecken, wodurch

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innerhalb jedes Hohlkörpers (52) drei radial hintereinander angeordnete Kammern (C1, C2, C3) gebildet sind, wobei die Ränder der Trennwände (6o) jeweils zwischen Paaren von Wulsten (64, 65) geklemmt sind.
8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Drehzapfen (32, 34) der Rotor-Welle (36) mit axialen und radialen Löchern (51) versehen sind, wobei die radialen Löcher (51) in den Innenraum jeweils einer eine Sammelkammer (C4) am jeweiligen Ende der Drehzapfen (32, 34) bildende Abdeckung (55) führen, deren Enden dicht und fest mit dem aufgebogenen Randbereich der jeweils letzten Hohlkörper (52) des Rotors (B) verbunden sind und eine hydraulische Verbindung von den Hohlkörpern (52) nach außen bilden.
9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein trogförmiger Teil (1o) des Gehäuses (A) in seinem Bodenbereich mit mehreren, den Raum zwischen den Hohlkörpern (52) des Rotors (B) unterteilenden Zwischenwänden (66) versehen ist, und daß mindestens eine Zwischenwand (66) an den Wänden des trogförmigen Teils (1o) löfjbar befestigt sind.
10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnwänden (12, 14) des Gehäuses (A) die Anschlußzapfen (24, 26) angebracht sind, die schwenkbar in -auf einer Grundplatte (48) befestigte Klammern (42,44) eingreifen, um ein Kippen des Gehäuses

(A) zu ermöglichen.
11. Wärmetauscher nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußzapfen (24, 26) in den Stirnwänden (12, 14) des Gehäuses durch die Klammern (42, 44) klemmbar gehalten sind, um das Gehäuse (A) in einer vorbestimmten,winkligen

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Lage zu halten und ein Abnehmen des Gehäuses (A) von der Grundplatte (48) zu ermöglichen.
12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß dj e Dichtungsflächen der an den Stirnwänden (12, 14) des Gehäuses (A) befestigten Anschlußzapfen (24, 26) und die Dichtungs-Flansche der Rotor-Welle (36) koplanar mit den Enden der Rotorlager (16, 18) und den ebenfalls an den Stirnwänden (12, 14) befestigten Flanschen (28, 3o) sind.

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