DE69300967T2

DE69300967T2 - Regenerativer wärmetauscher.

Info

Publication number: DE69300967T2
Application number: DE69300967T
Authority: DE
Inventors: Bjarne Madsen
Original assignee: Burmeister & Wains Energi
Current assignee: Burmeister & Wain Energi Gentofte Dk AS
Priority date: 1992-07-07
Filing date: 1993-07-06
Publication date: 1996-08-29
Anticipated expiration: 2013-07-07
Also published as: PL171829B1; EP0601167A1; ATE131280T1; DE69300967D1; WO1994001730A1; DK89292A; PL302676A1; DK168649B1; ES2080623T3; DK89292D0; EP0601167B1

Description

Die Erfindung betrifft einen regenerativen Wärmeaustauscher umfaßend eine als einen Rotor ausgestaltete Wärmetauschmatrix, die an jedem Ende an der Peripherie eine glatte Axialfläche und an jedem Ende eine Radialabdichtungseinrichtung aufweist, welche mittels eines Gegengewichtes über eine Gelenkverbindung gegen den Rotor gehalten wird, sowie eine Abstandseinrichtung zur Steuerung des Radialabstandes zwischen der Radialabdichtungseinrichtung und dem Rotor.
Aus DE-B-1 035 843 ist ein Wärmeaustauscher der obenerwähnten Art bekannt, worin die Abstandseinrichtung eine Rolle ist, die in der Radialabdichtung drehbar aufgehängt ist und auf einer ringförmigen Schiene an der Endf läche des Rotors läuft. Es wird erwähnt, daß der Betrieb der Rollen wegen hohen Staubinhaltes im durch den Wärmeaustauscher strömenden Gas erschwert wird, und verschiedene Kombinationen der Dimensionen und Materialien für die Rolle und ihren Achsbolzen sind zur Überwindung dieser Schwierigkeiten vorgeschlagen worden.
In DE-B-1 133 850 wird eine ähnliche Einrichtung beschrieben, und es wird erwähnt, daß der Verschleiß der Rolle infolge der großen Kräfte und der Einwirkung von Staub und hoher Temperatur so groß ist, daß die Lebenszeit der Rolle kurz wird, und es wird empfohlen, eine andere Lösung zu finden, die nicht auf mechanischen Kontakt zwischen der Radialabdichtungseinrichtung und dem Rotor basiert ist.
Der Zweck der Erfindung ist einen regenerativen Wärmeaustauscher anzuweisen, in welchem die Größe des Spaltes auf eine einfache Weise gesteuert wird, ohne daß die obenerwähnten Nachteile vorkommen.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Abstandseinrichtung einen Gleitschuh aus Kohlenstoff umfaßt, der aus der Radialabdichtungseinrichtung hervorragt und gegen die glatte Axialfläche des Rotors anliegt, und daß der Vorsprung des Gleitschuhs im Verhältnis zum Gehäuse einstellbar ist.
Bei Einstellung des Gegengewichtes in einer solchen Weise, daß der Gleitschuh gegen die glatte Axialfläche an der Peripherie des Rotors anliegt, und danach Einstellung des Vorsprungs des Gleitschuhs im Verhältnis zum Gehäuse, kann eine gewünschte Spaltgröße festgelegt werden. Diese Spaltgröße wird aufrechterhalten, ungeachtet eventueller Änderungen der Geometrie des Rotors aufgrund geänderter Temperaturen der durch den Rotor strömenden Gase, so lange das Gegengewicht den Gleitschuh gegen die glatte Axialfläche des Rotors hält.
Versuche haben überraschend ergeben, daß es möglich ist, den aus Kohlenstoff hergestellten Gleitschuh als Abstandselement zwischen der Radialabdichtungseinrichtung und dem Rotor zu benutzen, ohne daß großer Verschleiß des Gleitschuhs vorkommt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Kohlenstoff im wesentlichen von den herrschenden hohen Temperaturen und korrosiven Gasen nicht beeinflußt wird. Gleichzeitig ist der Kohlenstoff selbstschmierend, wobei hierdurch eine niedrige Friktion zwischen der Radialabdichtungseinrichtung und dem Rotor erreicht wird. Es hat sich gezeigt, daß ein Teil des Kohlenstoffes des Gleitschuhs nach einiger Betriebszeit in der glatten Axialfläche des Rotors eingelagert wird, sodaß die Friktion nach einer Weile auf einem Tiefstand stabilisiert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Gleitschuh während des Betriebes im Verhältnis zum Rotor undrehbar festgehalten. Eine bessere Anpassung des Gleitschuhs an die glatte Fläche des Rotors wird hierdurch erreicht, welches eine verminderte Friktion und einen verminderten Verschleiß ergibt.
Eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft, womit ein Gleitschuh gegen die glatte Fläche des Rotors gedrückt wird, weniger als 50 kg ist. Die Kraft, womit der Gleitschuh gegen den Rotor gedrückt wird, muß ausreichend groß sein, um eine permanente Anlegung des Gleitschuhs gegen den Rotor, ungeachtet der von den Temperaturvariationen verursachten Variationen der Geometrie des Rotors, zu sichern.
Eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen regenerativen Wärmeaustauschers ist dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandseinrichtung ein Gehäuse umfaßt, das auf der der Axialfläche des Rotors gegenüberliegenden Fläche der Radialabdichtungseinrichtung montiert ist, daß die Radialabdichtungseinrichtung mit einer Öffnung versehen ist, durch welche der Gleitschuh hervorragt, daß der Gleitschuh an dem einen Ende einer im Gehäuse axial beweglichen Spindel montiert ist, die an ihrem anderen Ende ein Gewinde im Eingriff mit einem korrespondieren Gewinde im Gehäuse aufweist, und daß das Gewindende der Spindel zum Eingriff mit einem Einstellwerkzeug eingerichtet und mit einem Gewinde für eine Gegenmutter zum Verriegeln der Stellung der Spindel versehen ist.
In dieser Ausführungsform wird der Spalt dadurch manuell eingestellt, daß die Spindel mit dem Gleitschuh mehr oder weniger vorwärts gegen die glatte Axialfläche des Rotors geschraubt wird, wonach die Spindel mittels einer Gegenmutter verriegelt wird. Es wird dann normalerweise nur notwendig sein nach einer langen Betriebszeit ein manuelles Nachstellen wegen Verschleiß des Gleitschuhs vorzunehmen. Der Bedarf an elektrischen oder elektromagnetischen Steuereinrichtungen, Kabeln, Signaleinrichtungen, usw. erübrigt sich deshalb, was zu niedrigeren Herstellungs- und Wartungskosten des Wärmeaustauschers führt.
Die Erfindung wird nun anhand einer Ausführungsform und mit Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert, auf welcher
Fig. 1 einen etwas schematischen Schnitt in einer mit der Rotorachse in einem erfindungsgemäßen regenerativen Wärmeaustauscher parallelen Ebene zeigt,
Fig. 2 ein Grundriß der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung ist, und
Fig. 3 ein detaillierter Schnitt der in Fig. 1 und 2 gezeigten Abstandseinrichtung ist.
Fig. 1 zeigt eine Wärmeaustauschermatrix 1 in Form eines Rotors. Der Übersichtlichkeit halber sind nur die Bereiche an den Endflächen des Rotors gezeigt. Gegenüber der oberen (auf der Zeichnung) Endfläche des Rotors ist eine Radialabdichtungseinrichtung 2 vorgesehen, die bei der Mitte auf eine nicht detaillierte Weise gestützt wird, und die an jedem Ende auf einem Stützarm 3 ruht, der in einen Schlitz 4 am Ende der Radialabdichtungseinrichtung eingreift. Der Stützarm 3 ist mit einer waagerechten auf einem Tragbalken 6 montierten Welle 5 verbunden, welcher Balken ein Teil der tragenden Konstruktion des Wärmeaustauschers ist und auf eine nicht gezeigte Weise auch das obere Lager des Rotors trägt.
Der Stützarm 3 ist mit einer Stange 7 verbunden, in welche eine Wantenschraube 8 derart eingeschoben ist, daß die Länge der Stange 7 einstellbar ist. Das obere Ende 7 der Stange ist mit dem einen Ende eines Kipphebels 9 drehbar verbunden, dessen anderes Ende ein Gegengewicht 10 trägt. Der Kipphebel 9 dreht sich um eine von Lagerträgern 12 gestützte Welle 11.
An der unteren Endfläche des Rotors ist eine ähnliche Einrichtung vorgesehen, nähmlich eine Radialabdichtungseinrichtung 15, deren Ende einen Stützarm 16 aufweist, der im Eingriff mit einem Schlitz 17 in der Radialabdichtungseinrichtung 15 steht und um eine Welle 18 drehbar ist. Der Stützarm 16 ist mit dem unteren Ende einer Stange 20 verbunden, deren Länge auf dieselbe Weise wie in Verbindung mit der Stange 7 beschrieben einstellbar ist. Die Stange 20 ist an ihrem oberen Ende an ein Ende eines Kipphebels 22 angeschloßen, dessen anderes Ende ein Gegengewicht 23 trägt. Der Kipphebel 22 dreht sich um eine von Lagerträgern 12 gestützte Welle 11.
Jede Radialabdichtungseinrichtung ist an ihren freien Enden mit einer Abstandseinrichtung 24 versehen, die nachfolgend mit Hinweis auf Fig. 3 näher beschrieben wird.
Die Abstandseinrichtung 24 umfaßt ein rohrförmiges Gehäuse 25, das an einem Ende einen Flansch 26 aufweist, der mittels Stiftbolzen auf der dem Rotor 2 gegenüberliegenden Seite der Radialabdichtungseinrichtung 2 befestigt ist. Im Gehäuse 25 ist eine verschiebbare Spindel 28 angeordnet, die an einem Ende ein Gewinde 29 im Eingriff mit einem korrespondierenden Gewinde im Gehäuse 25 aufweist. Die Spindel ist an ihren freien Enden mit einem Zapfen 30 mit Flächen für einen Schraubenschlüssel versehen. Das andere Ende der Spindel hat eine Grundplatte 32, in welcher ein Gleitschuh 33 aus Kohlenstoff mittels einer Befestigungsschraube 34 undrehbar festgehalten wird. Der Gleitschuh 33, der vom Gehäuse durch eine Öffnung 38 in der Radialabdichtungseinrichtung hervorragt, wird gegen die glatte Axialfläche 13 des Rotors anliegend gezeigt, die hier von einem der Flanschen eines mit der Peripherie des Rotors verbundenen Winkeleisens 36 dargestellt ist.
Bei Schrauben der Spindel 28 gegen den Rotor 1 mittels eines Schraubenschlüssels im Eingriff mit einem Zapfen 30, kann der Spalt 37 zwischen der Radialabdichtungseinrichtung 2 und der Rotorfläche 13 auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Das zugehörige Gegengewicht 10 und die Stange 7 werden derart eingestellt, daß gesichert wird, daß der Gleitschuh während des Betriebes gegen die Fläche 13 immer anliegt, selbst wenn Deformationen der Geometrie des Rotors aufgrund Variationen der Betriebstemperatur im Rotor während des Betriebes des Wärmeaustauschers entstehen.
Es wird aus Fig. 3 hervorgehen, daß die Abstandseinrichtung 24 sich durch eine Öffnung im Tragbalken 6 nach oben erstreckt. Um Leckagen von Gasen aus dem
Gebiet gerade über der Radialabdichtungseinrichtung 2 zu vermeiden, ist ein zylindrischer Balg 41 als Andichtungselement zwischen dem Gehäuse 25 und dem Tragbalken 6 montiert.

Claims

1. Regenerativer Wärmeaustauscher umfaßend eine als einen Rotor ausgestaltete Wärmetauschmatrix (1), die an jedem Ende an der Peripherie eine glatte Axialfläche (13) und an jedem Ende eine Radialabdichtungseinrichtung (2; 15) aufweist, welche mittels eines Gegengewichtes (10, 23) über eine Gelenkverbindung (7, 20) gegen den Rotor gehalten wird, sowie eine Abstandseinrichtung (24) zur Steuerung des Radialabstandes zwischen der Radialabdichtungseinrichtung und dem Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandseinrichtung einen Gleitschuh (33) aus Kohlenstoff umfaßt, der aus der Radialabdichtungseinrichtung hervorragt und gegen die glatte Axialfläche des Rotors anliegt, und daß der Vorsprung des Gleitschuhs im Verhältnis zum Gehäuse einstellbar ist.

2. Regenerativer Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschuh (33) während des Betriebes im Verhältnis zum Rotor undrehbar festgehalten wird.

3. Regenerativer Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft, womit ein Gleitschuh (33) gegen die glatte Fläche (13) des Rotors gedrückt wird, weniger als 50 kg ist.

4. Regenerativer Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandseinrichtung (24) ein Gehäuse (25) umfaßt, das auf der der Axialfläche (13) des Rotors (1) gegenüber-liegenden Fläche der Radialabdichtungseinrichtung (2; 15) montiert ist, daß die Radialabdichtungseinrichtung mit einer Öffnung versehen ist, durch welche der Gleitschuh (33) hervorragt, daß der Gleitschuh an dem einen Ende einer im Gehäuse axial beweglichen Spindel (28) montiert ist, die an ihrem anderen Ende ein Gewinde (2) im Eingriff mit einem korrespondieren Gewinde im Gehäuse aufweist, und daß das Gewindende der Spindel zum Eingriff mit einem Einstellwerkzeug eingerichtet und mit einem Gewinde für eine Gegenmutter (31) zum Verriegeln der Stellung der Spindel versehen ist.