DE3835839A1

DE3835839A1 - Rotationswaermetauscher

Info

Publication number: DE3835839A1
Application number: DE19883835839
Authority: DE
Inventors: Karl Nolte; Karl August Dipl Ing Jacob
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-10-21
Filing date: 1988-10-21
Publication date: 1990-04-26
Also published as: DE3835839C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationswärmetauscher.

Es sind Rotationswärmetauscher bekannt mit einem zylinderförmigen Gehäuse, diametral verlaufenden Mitteln zur Trennung des Gehäuses in zwei Halbzylinder, wobei ein gasförmiger Abstrom den ersten Halbzylinder und ein gasförmiger Zustrom den zweiten Halbzylinder zur Wärmeübertragung vom Abstrom auf den Zustrom jeweils diametral durchsetzt, sowie jeweils mit einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung im Zylindermantel für jeden Halbzylinder, wobei die Einlaßöffnung des ersten Halbzylinders neben der Auslaßöffnung des zweiten Halbzylinders und diametral auf der gegenüberliegenden Zylindermantelseite, die Auslaßöffnung des ersten Halbzylinders neben der Einlaßöffnung des zweiten Halbzylinders angeordnet ist, und mit der in dem zylinderförmigen Gehäuse axial gelagerten drehbaren Welle mit mehreren parallel zueinander axialzentrisch auf der Welle gelagerten und die Teilungsmittel durchsetzenden kreisförmigen Scheiben, wobei sich die drehenden und die Wärme übertragenden Scheiben jeweils zur Hälfte in jedem Halbzylinder befinden. Bei diesen bekannten Rotationswärmetauschern bestehen, um eine möglichst hohe Wärmeübertragungsrate zu erzielen, die Scheiben aus einem gitterförmigen Metallkörper. Dieses Ziel wird bei sauberen Gasströmen auch erreicht; große Probleme treten jedoch dann auf, wenn der Wärmeaustausch bei relativ niedrigen Temperaturen zwischen nebelartigen Gasströmen erfolgen soll, wobei die nebelartigen Tröpfchen durch die Abkühlung an den Wärmeträgerscheiben kondensieren und die gitterförmige Struktur sehr schnell bedecken. Hierdurch sinkt die Wärmeübertragungsrate beträchtlich. Bei feiner gitterförmiger Struktur hat die Praxis auch erwiesen, daß eine Reinigung der gitterförmigen Scheibe zwar einerseits sehr oft notwendig, aber nur sehr schwierig oder überhaupt nicht möglich ist. Die gitterförmige Struktur der Scheibe muß aber andererseits immer fein oder sehr fein sein, da bei grober Struktur die "Leakage", d.h. die Gasübertrittsrate vom Abstrom zum Zustrom zu groß wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rotationswärmetauscher zu schaffen, der auch im Kondensationsbereich arbeitend über eine beträchtliche Zeit hinweg selbstreinigend ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wärmeträgerscheiben aus massivem wärmeleitenden Material bestehen und die zwischen den Wärmeträgerscheiben befindlichen Trennmittel zur mechanischen Reinigung der Wärmeträgerscheiben an den Scheibenoberflächen schleifend anliegen. Hierdurch wird die Leakage sehr herabgesetzt und eine Selbstreinigung erfolgt über einen längeren Zeitraum.

Vorzugsweise bestehen die Wärmeträgerscheiben aus Duraluminium, da es sich bei diesem um ein preisgünstiges Material mit hoher Wärmespeicherung und Wärmeleitung handelt.

In einer ersten Fortbildung der Erfindung bestehen die Trennmittel zwischen den Wärmeträgerscheiben aus Mineraltextilfilz. In einer zweiten Fortbildung der Erfindung ist der Mineraltextilfilz mit einer Stahlfaserbeimischung versehen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Trennmittel aus zwei Streifen aus starrem Material, zwischen denen der Streifen aus Mineraltextilfilz festgeklemmt ist.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Rotationswärmetauschers nach der Schnittlinie I-I von Fig. 3,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der wärmeübertragenden Einheit,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den nach oben offenen Rotationswärmetauscher und

Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt durch ein Trennmittel zwischen zwei Wärmeträgerscheiben nach der Linie IV-IV von Fig. 3

In Fig. 1 ist die perspektivische Ansicht des Rotationswärmetauschers 1 mit einem zylinderförmigen Gehäuse wiedergegeben. Das zylinderförmige Gehäuse ist durch diametral verlaufende Trennmittel 3 in zwei Halbzylinder 21, 22 geteilt, wobei ein gasförmiger Abstrom o den ersten Halbzylinder 21 und ein gasförmiger Zustrom i den zweiten Halbzylinder 22 zur Wärmeübertragung vom Abstrom o auf den Zustrom i jeweils diametral durchsetzt. Jeder Halbzylinder 21, 22 hat eine Einlaßöffnung 23, 25 und eine Auslaßöffnung 24, 26, wobei die Einlaßöffnung 23 des ersten Halbzylinders 21 neben der Auslaßöffnung 26 des zweiten Halbzylinders 22 und diametral auf der gegenüberliegenden Zylindermantelseite, die Auslaßöffnung 24 des ersten Halbzylinders 21 neben der Einlaßöffnung 25 des zweiten Halbzylinders 22 angeordnet ist. Die beiden Halbzylinder 21, 22 sind mit einer in den Zeichnungen nicht wiedergegebenen möglichst guten Wärmeisolierung umkleidet.

In Fig. 2 ist die wärmeübertragende Einheit 4 wiedergegeben, die aus einer Welle 41 und mehreren parallel zueinander und axialzentrisch auf der Welle gelagerten kreisförmigen Wärmeträgerscheiben 42 bestehen. In Fig. 2 sind beispielsweise sechs Scheiben 421 .... 426 dargestellt. Die wärmeübertragende Einheit 4 kann jedoch auch aus mehr oder weniger Scheiben 42 bestehen. Die Anzahl und der Durchmesser der Wärmeträgerscheiben 42 wird von der zu übertragenden Wärmemenge und der hindurchströmenden Gasmenge bestimmt. Die Einheit 4 ist, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, in dem zylinderförmigen Gehäuse 21, 22 axial gelagert und durchsetzt die Trennmittel 3, wobei sich die drehenden und wärmeübertragenden Scheiben 42 jeweils zur Hälfte in jedem Halbzylinder 21, 22 befinden. Durch die Anordnung von Wirbulatoren 27 zwischen den Wärmeträgerscheiben 42 wird für die Gase in den Innenräumen der Halbzylinder 21, 22 ein höherer k-Wert für den Wärmeübergang zwischen den Gasen und den Wärmeträgerscheiben 42 erreicht. Die Drehrichtung r 1 der Wärmeträgerscheiben 42 ist dem Abstrom o und damit auch dem Zustrom i immer entgegengerichtet.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf den nach oben offenen Rotationswärmetauscher 1. Bei dieser Draufsicht ist der obere Halbzylinder 21 abgenommen. Die Draufsicht läßt die Trennmittel 3 im einzelnen erkennen. Die Trennmittel 3 bestehen aus zwei Randstreifen 31, 32, von denen aus sich jeweils zwischen zwei Wärmeträgerscheiben 42 Trennstege 33 erstrecken. In Fig. 4 ist ein vergrößerter Querschnitt nach der Linie IV-IV von Fig. 3 durch einen Steg 33 wiedergegeben. Der Steg 33 besteht aus zwei gleichmäßig leicht gekrümmten streifenförmigen Platten 34, 35, zwischen denen ein Mineraltextilfilzstreifen 36 festgeklemmt ist. Beide Platten 34, 35 werden von Schrauben zusammengepreßt, von denen in Fig. 4 nur eine Schraube 37 zeichnerisch dargestellt ist. Die Platte 35 ist mit den Randstreifen 31, 32 verbunden oder mit diesen einstückig ausgebildet. Der Pfeil r 2 gibt an, wie sich die Wärmeträgerscheiben 424, 425 in Bezug auf den Trennsteg 33 drehen. Die Drehrichtung r 2 von Fig. 4 stimmt mit der Drehrichtung r 1 von Fig. 1 überein. Die muldenförmige Seite des Steges 33 ist nach oben orientiert. Hierdurch wird bei der durch den Pfeil r 1 in Fig. 1 angegebenen Drehrichtung die schleifende Wirkung des Mineraltextilfilzstreifens 36 erhöht. Da außerdem im oberen Halbzylinder 21 ein höherer Gasdruck als im unteren Halbzylinder 22 herrscht, wird der Mineraltextilfilzstreifen 36 durch die vorbeschriebene muldenförmige Ausgestaltung der Trennstege 33 wie eine Dichtlippe an die Wärmeträgerscheiben 42 angedrückt.

Sämtliche Trennstege 33 besitzen in der Mitte zwischen den Randstreifen 31, 32 eine etwa halbkreisförmige Wellenmulde 38 um die Welle 41 herum. Die Trennmittel 3 sowie die Wärmeträgereinheit 4 stellen jeweils Einheiten dar, die nach Abnahme des oberen Gehäusehalbzylinders 21 ohne Lösen weiterer Verschraubungen od.dgl. herausgenommen werden können.

Der Mineraltextilfilzstreifen 36 erfüllt die Aufgabe, die sich beim Abkühlen der Abgase im Abstrom o auf der massiven Wärmeträgerscheibe 42 niederschlagende Mikrokondensationsverschmutzung und andere Verunreinigungen durch die Drehbewegung abzuschleifen und so die Ausbildung einer den weiteren Wärmeübergang behindernden Schmutzschicht auf den Wärmeträgerscheiben 42 zu verhindern. Der Mineraltextilfilz im Streifen 36 kann außerdem eine Stahlfaserbeimischung besitzen, durch welche die Schleifwirkung erhöht, eine statische Aufladung der Wärmeträgerscheiben 42 abgeführt und somit die Adhäsion von Schmutzpartikeln vermindert wird. Der Rotationswärmetauscher 1 ist besonders für Abgase geeignet, aus denen beim Abkühlen Kondensationsrückstände wie z.B. Fett, Nikotin, Teer oder Ölrückstände ausgefällt werden. Es kann sich hierbei auch um eine Mikrokondensationsverschmutzung handeln. Derartige mit kondensierbaren Substanzen beladene Gase treten beispielsweise auf in Klimaanlagen, Wärmerückgewinnungsanlagen für Warmluftheizungen in Industriebetrieben, Abluftanlagen in Wäschereieinrichtungen und chemischen Reinigungsbetrieben und bei der Gasgewinnung der Kokereien in Metallschmelzbetrieben. Nach längerem Betrieb können sowohl die Trennmittel 3 als auch die Wärmeüberträgereinheit 4 in chemischen Bädern mit geeigneten Lösungsmitteln gereinigt werden.

Bezugszeichenliste:

1 Rotationswärmetauscher
21 Gehäusehalbzylinder
22 Gehäusehablzylinder
23 Einlaßöffnung im Halbzylinder 21
24 Auslaßöffnung im Halbzylinder 21
25 Einlaßöffnung im Halbzylinder 22
26 Auslaßöffnung im Halbzylinder 22
27 Wirbulatoren
3 Trennmittel
31 Randstreifen
32 Randstreifen
33 Trennstege
34 streifenförmige Platte
35 streifenförmige Platte
36 Mineraltextilfilzstreifen
37 Schraube
38 Wellenmulde
4 Wärmeüberträgereinheit
41 Welle
42 Wärmeträgerscheibe
421 . . . 426 Wärmeträgerscheiben
o Abstrom
i Zustrom
r 1, r 2 Drehrichtung der Wärmeträgerscheiben 42

Claims

1. Rotationswärmetauscher (1) mit einem zylinderförmigen Gehäuse, diametral verlaufenden Trennmitteln (3) zur Teilung des Gehäuses in zwei Halbzylinder (21, 22), wobei ein gasförmiger Abstrom (o) den ersten Halbzylinder (21) und ein gasförmiger Zustrom (i) den zweiten Halbzylinder (22) zur Wärmeübertragung vom Abstrom (o) auf den Zustrom (i) jeweils diametral quer zur Zylinderachse durchsetzen, sowie jeweils mit einer Einlaßöffnung (23, 25) und einer Auslaßöffnung (24, 26) im Zylindermantel für jeden Halbzylinder (21, 22), wobei die Einlaßöffnung (23) des ersten Halbzylinders (21) neben der Auslaßöffnung (26) des zweiten Halbzylinders (22) und diametral auf der gegenüberliegenden Zylindermantelseite die Auslaßöffnung (24) des ersten Halbzylinders (21) neben der Einlaßöffnung (25) des zweiten Halbzylinders (22) angeordnet ist und mit einer in dem zylinderförmigen Gehäuse (21, 22) axial gelagerten drehbaren Welle (41) mit mehreren parallel zueinander axial zentrisch auf der Welle (41) gelagerten und die Trennmittel (3) durchsetzenden kreisförmigen Wärmeträgerscheiben (42), wobei sich die drehenden und Wärme übertragenden Scheiben (42) jeweils zur Hälfte in jedem Halbzylinder (21, 22) befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeträgerscheiben (42) aus massivem, wärmespeicherndem und -leitendem Material bestehen und die zwischen den Wärmeträgerscheiben (42) befindlichen Trennmittel (3) zur mechanischen Reinigung der Wärmeträgerscheiben (42) an der Scheibenoberfläche schleifend anliegen.

2. Rotationswärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeträgerscheiben (42) aus Duraluminium bestehen.

3. Rotationswärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Mineraltextilfilzstreifen (36) als Trennmittel (3).

4. Rotationswärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mineraltextilfilz mit einer Stahlfaserbeimischung versehen ist.

5. Rotationswärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstege (33) aus zwei streifenförmigen Platten (34, 35) aus steifen Material und einem zwischen den Streifen (34, 35) festgeklemmten Mineraltextilfilzstreifen (36) bestehen.