-
Umlaufender Regenerativwärmeaustauscher Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf umlaufendeRegenerativwärmeaustauscher, insbesondere zur Vorwärmung
von Verbrennungsluft für Dampfkessel, bei denen die im Wärmeaustausch stehenden
Mittel wenigstens auf einer Seite des Wärmeaustauschers in axialer Richtung ein-
bzw. ausströmen und bei denen die wärmespeichernden Bauteile von einer Mittelwelle
getragen werden.
-
Bei bekannten Wärmeaustauschern dieser Art sind an den Stirnflächen
Stirnplatten angeordnet, die mit dem Gehäuse des Wärmeaustauschers fest verbunden
sind und die sich mit Ausnahme von Öffnungen für den Ein- bzw. Austritt der im Wärmeaustausch
stehenden Mittel über die ganze Stirnseite des Wärmeaustauschers erstrecken. Die
Anschlußstutzen für die im Wärmeaustausch stehenden Mittel sind mit den genannten
Stirnplatten verbunden, die somit zwischen dem Gehäuse und den Anschlusstutzen liegen.
-
Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die bekannte Bauart insbesondere
dahingehend zu verbessern, das die großen und schweren Stirnplatten entbehrlich
werden. Erreicht wird dies gemäß der Erfindung dadurch, das die Anschlusstutzen
für die Betriebsmittel ohne Vermittlung von Stirnplatten unmittelbar mit dem Gehäuse
des Wärmeaustauschers verbunden sind, wobei die Überströmung der Betriebsmittel
zwischen ihren Leitungen durch eine auf der Stirnseite angeordnete, zur Gänze innerhalb
des Gehäuses gelegene Trennplatte verhindert wird, die aus zwei sektorförmigen Teilen
und einem die Läuferwelle umgebenden Mittelteil besteht und derart beweglich von
einem feststehenden Mittelteil des Wärmeaustauschers getragen wird, das sie sich
in radialer Richtung unbehindert ausdehnen kann.
-
In den beiliegenden Zeichnungen zeigen: Fig. z den Aufbau eines umlaufenden
Regenerativwärmeaustauschers gemäß der bisher üblichen Bauart im Schnitt nach der
Linie 1-I der Fig. a,
Fig. 2 diesen Wärmeaustauscher von oben gesehen,
Fig.3 einen gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Wärmeaustauscher im Schnitt
nach der Linie 111-III der Fig. 4, Fig. 4. &ine Draufsicht auf .den in Fig.
3 dargestellten Wärineaustauscher, Fig. q.a in größerem Maßstab einen Schnitt nach
der Linie IV-IV der Fig.4 und die Fig.5 bis io verschiedene Beispiele für die bewegliche
Lagerung der Trennplatte in einem feststehenden Teil des Whrmeaustauschers im Schnitt
nach der Linie A-A der Fig. 4..
-
Der in den Fig. i und 2 dargestellte Wärmeaustauscher bekannter Bauart
besteht im wesentlichen aus einer im vorliegenden Falle lotrecht angeordneten, .in
geeigneter Weise gelagerten Welle i, mit der die wärmespeichernden Bauteile 2 verbunden
sind, die in bekannter Weise durch in der Zeichnung nicht dargestellte radiale Trennwände
auf eine Anzahl von sektorförmigen Kammern verteilt sind. Das feststehende Gehäuse
des Wärmeaustauschers besteht aus einem zylindrischen Mantel 3, der oben
und unten je mit einem ringförmigen Flansch 4 und 5 verschweißt ist. Bei Verwendung
des Wärmeaustauschers als Luftvorwäriner strömt die vorzuwärmende Luft durch die
wärmespeichernden Bauteile beispielsweise in Richtung des Pfeiles 6. während die
Verbrennungsgase des Kessels ebenfalls in axialer Richtung im Sinne des Pfeiles
7 durch den Vorwärmer fließen. 8 bezeichnet den Einlasstutzen und 9 den Auslaßstutzen
für die Luft, während Ein- und Auslaßstutzen für die Verbrennungsgase mit io und
i i bezeichnet sind. Wie aus Fig.2 ersichtlich, werden diese Stutzen durch in geeigneter
Weise angeordnete U-Eisen gebildet. Die Anschlusstutzen sind mit Stirnplatten i2und
i3 verbunden, die ihrerseits auf den Flanschen und 5 des Gehäuses befestigt sind.
Die Stirnplatten weisen Öffnungen 14, 15, 16 und 17 auf, durch die die Luft und
die Verbrennungsgase in den Wärmeaustauscher einströmen und aus demselben ausströmen
können. Die zwischen den genannten öffnungen befindlichen Teile 18 und i9 der Stirnplatten
dienen dazu, ein Überströmen eines Mittels in die Leitung für das andere ,Mittel
zu verhindern. Die Teile 18 und i9 sind sektorförmig ausgebildet, wobei der Sektorwinkel
etwas größer ist als der Winkel der Sektoren, in die die wärmespeichernden Bauteile
unterteilt sind. Durch an den Zwischenwänden befestigte, radial verlaufende Dichtungsstreifen,
von denen einer bei 2o angedeutet ist, wird ein Überströmen zwischen den beiden
Leitungen nahezu vollständig verhindert. Der bewegliche Teil des Wärmeaustauschers
wird von Trägern 21 getragen, in denen das Lager für die Läuferwelle sowie die Antriebsvorrichtung
untergebracht ist.
-
Bei dem in den Fig.3, 4 und 4a dargestellten Wärmeaustauscher gemäß
der Erfindung sind die Anschlusstutzen 9, io und 8, i i unmittelbar mit den Flanschen
4 und 5 des Gehäuses 3 verbunden. An Stelle der Stirnplatten 12 und 13 der
bekannten Ausführung treten hierverhältnismäßigkleine und leichte Trennplatten 22
und 23, deren Form aus Fig.4 ersichtlich ist. Jede dieser Trennplatten besteht aus
zwei sektorförmigen Teilen 24 und 25 sowie einem die Läuferwelle umgebenden Teil
26. Die sektorförmigen Teile 24 und 25 sowie der Mittelteil 26 entsprechen ihrer
Größe und Lage nach ungefähr den sektorförmigen Teilen und dem Mittelteil der ,bei
der bekannten Bauart verwendeten Stirnplatte 12, während, wie ersichtlich, der Rand
dieser Stirnplatte bei der neuen Bauart vollkommen wegfällt, wodurch eine erhebliche
Ersparnis an Baustoff und Gewicht erzielt wird. Die Trennplatten sind im Durchmesser
kleiner als die bekannten Stirnplatten. Die die Anschlusstutzen bildenden [)-Eisen
sind im vorliegenden Beispiel kreisförmig ausgebildet, sie können aber auch eine
andere Form haben, z. B. ein regelmäßiges Vieleck bilden.
-
Die obere Trennplatte 22 ist mit zwei Z-Eisen 22" verbunden, die auf
dem Träger 22b ruhen. Mit Hilfe von Abstandhaltern 22, (Fig.4a) wird die Trennplatte
in einer bestimmten Lage gehalten. Mit 22d ist eine Wärmeisolierung und mit 22e
eine Platte bezeichnet, die den mittleren Teil des Wärmeaustauschers nach oben abschließt.
Die untere Trennplatte 23 ist in ähnlicher Weise angeordnet. Sie ruht auf Abstandhaltern
23, und wird (durch Z-Eisen 23, daran gehindert, sich vom Träger 23b abzuheben.
23e bezeichnet eine untere Abschlußplatte und 23d eine Wärmeisolierung. Wie ohne
weiteres ersichtlich, erlaubt die gezeigte Lagerung Formveränderungen der Trennplatte
infolge von Temperaturschwankungen.
-
Die äußeren Teile der Trennplatten 22 und 23 können vom Gehäuse des
Wärmeaustauschers, und zwar entweder von den Flanschen 4, 5 oder von den Anschlusstutzen
getragen werden. Sie sollen gleichfalls mit 'den genannten Teilen nicht starr, sondern
nachgiebig verbunden sein, derart, das sie sich zufolge der auftretenden Temperaturschwankungen
in radialer Richtung frei ausdehnen und zusammenziehen können. Beispiele für Verbindungen
dieser Art sind in den Fig. 5 bis io dargestellt.
In Fig. 5 bezeichnet
27 den die wärmespeichernden Bauteile umgebenden Mantel, 3 den Manteldes feststehenden
Gehäuses des Wärmeaustauschers und 4 und 5 die damit verbundenen ringförmigen Flansche.
Wie ersichtlich,. sind die Anschlußstutzen 8 und 9 unmittelbar mit den betreffenden
Flanschen ,des Gehäuses verbunden. Der in der Zeichnung sichtbare Teil des einen
Sektors der oberen Trennplatte 22 ist mit 28 und der entsprechende Teil der unteren
Trennplatte 23 mit 29 bezeichnet. Zwischen den umlaufenden und feststehenden Teilen
des Wärmeaustauschers sind eine Reihe von aus Blech bestehenden Dichtungsstreifen
angeordnet, von denen in Fig. 5 auf den Stirnseiten des Läufers angebrachte, radial
verlaufende Dichtungsstreifen 30 und 31 sowie am oberen und am unteren Umfang
des Läufers vorgesehene peripherisch verlaufende Dichtungsstreifen 32 und 33 dargestellt
sind.
-
Die obere Trennplatte wird in -folgender Weise vom Anschlußstutzen
9 getragen. Nahe dem äußeren Umfange der Trennplatte sind mit dieser eine Anzahl,
z. B. zwei, schräg nach außen gestellte, mit Öffnungen 34 versehene Ösen 35 verbunden,
die von am Stutzen g befestigten, schräg nach innen gerichteten Haken 36 getragen
werden, die sich durch die Öffnungen 34 erstrecken. Die Trennplatte wird also im
vorliegenden Beispiele vom Anschlußstutzen 9 unter Vermittlung der Teile 35 und
36 getragen. Sie ist an ihrer Außenseite abgeschrägt, wie dies bei 37 angegeben
ist, und liegt mit dem abgeschrägten Teil gegen einen Ring 38 an, der mit dem Flansch
4 fest verbunden ist. Die in Fig. 5 dargestellte Lage der beschriebenen Teile entspricht
dem kalten Zustand des Wärmeaustauschers. Wenn sich die Trennplatte infolge ,der
Erwärmung des Wärmeaustauschers ausdehnt, nehmen die beschriebenen Teile die in
Fig. 6 gezeigte Lage ein.
-
Infolge der Abschrägung der aneinanderstoßenden Endflächen der Teile
28 und 38 wird .die Trennplatte bei ihrer radialen Ausdehnung nach unten gedrückt,
da ja der ringförmige Teil: 38 starr mit dem Gehäuse verbunden ist. Gleichzeitig
verschiebt sich die Öse 35 auf dem Haken 36 in der gezeigten Weise nach unten, und
es wird also auch in dieser Lage die Trennplatte unter Vermittelung der Teile 35
und 36 vom Anschlußstutzen 9 getragen. Die beschriebene Bauart gestattet der Trennplatte,
sieh radial auszudehnen und den auf der warmen Seite auftretenden Formveränderungen
des Läufers sich anzupasen, wobei gleichzeitig das Spiel zwischen den Dichtungsblechen
und den Trennplatten bei allen Betriebsverhältnissen praktisch gleichbleibt. Die
untere Trennplatte ist am Umfang des sektorförmigen Teiles 29 mit einem Ring 39
verschweißt, der zwischen dem Flansch 5 des Gehäuses und einem am Anschlußstutzen
befestigten Winkel 4o beweglich ruht, so daß sich der Ring 39 bei Ausdehnung der
Trennplatte in radialer Richtung zwischen dem Flansch und dem Winkel 4o verschieben
kann.
-
Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform hängt die Trennplatte
mit Hilfe einer Gelenkverbindung 41 am Anschlußstutzen 9. Wie ohne weiteres ersichtlich,
gestattet die Gelenkverbindung eine beliebige Einstellung der Trennplatte in radialer
Richtung. Die peripherische Dichtung erfolgt hier durch einen Dichtungsstreifen
42, der federnd an einem am Gehäusemantel 3 befestigten Ring 43 schleift.
-
Bei der in Fig.8 gezeigten Ausführungsform ist ebenso wie bei dem
in Fig.5 gezeigten Beispiel ein Ring 38 am Flansch befestigt und mit einer konisch
abgeschrägten Endfläche versehen, gegen die die entsprechend abgeschrägte äußere
Endfläche des Teiles 28 der Trennplatte stößt. Die Trenn-. platte wird hier von
einem im Anschlußstutzen 9 bei 44 drehbar gelagerten Hebel 45 unter Vermittelung
einer Stange46 getragen, die mit der Trennplatte fest verbunden ist und in einem
Langloch 47 des Hebels 45 drehbar und verschiebbar gelagert ist. Der Hebel 45 ist
dichtend durch den Anschlußstutzen geführt und ist an seinem äußeren Ende mit einer
Zugfeder 48 verbunden, deren unteres Ende mit dem Gehäuseflansch 4 verbunden ist.
Infolge der Spannung der Feder 48 wird der Teil 28 der Trennplatte fest gegen
den Ring 38 gedrückt, und zwar auch dann, wenn sich die Trennplatte bei ihrer Ausdehnung
in radialer Richtung in der in Fig.6 gezeigten Weise nach unten durchbiegt. Die
Feder 48 gewährleistet somit ein sicheres Anliegen zwischen der Trennplatte und
dem Ring 38.
-
Bei dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der sektorförmige
Teil 28 der oberen Trennplatte vom Gehäuseflansch 4 mit Hilfe eines Ringes
49 getragen, der auf dem Teil 28 festgeschweißt ist, und sich frei zwischen dem
Gehäuseflansch 4 und einem mit dem Anschlußstutzen 9 verbundenen Winkel So bewegen
kann.
-
Der sektorförmige Teil 29 der unteren Trennplatte ruht auf einem mit
dem Anschlußstutzen 8 verbundenen Winkel 51 und wird zwischen diesem Winkel und
dem Gehäuseflansch 5 so geführt, daß er sich in radialer Richtung frei bewegen kann.
-
In Fig. ro liegt der äußere sektorförmige Teil 28 der oberen Trennplatte
mit seinem
äußeren konisch abgeschrägten Ende gegen einen Ring 52
an, der mit dem Gehäuseflansch 4. fest verbunden ist und eine schräg gerichtete
Öffnung 53 aufweist, in die eine mit der Trennplatte verbundene Führungsstange 54
eingreift. In der dargestellten Lage wird eine Durchbiegung der Trennplatte nach
unten durch die Stange 54 verhindert. Bei einer Ausdehnung der Trennplatte in radialer
Richtung wird sie auf Grund ihrer abgeschrägten Endfläche 37 in der in Fig. 6 gezeigten
Weise nach unten gedrückt, wobei sich ebenfalls die Führungsstange 54 in der Öffnung
53 des ringförmigen Teiles 52 nach unten verschiebt, wodurch die Berührung zwischen
den schrägen Endflächen der Teile 28 und 52 aufrechterhalten wird.
-
Der sektorförmige Teil 2g der unteren Trennplatte ruht hier auf einem
mit dem Anschlußstutzen 8 verbundenen Winkel 55. Die Führung der Trennplatte erfolgt
mit Hilfe einer Zwischenscheibe 56, die durch eine Feder 57 leicht gegen den Winkel
55 gedrückt lvird.
-
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
und insbesondere nicht auf die besondere Bauart des beschriebenen Wärmeaustauschers
beschränkt. Der Wärmeaustauscher kann beispielsweise auf einer waagerechten Welle
gelagert sein, und eines oder beide der im Wärmeaustausch stehenden Mittel können
derart durch den Wärmeaustauscher geführt werden, daß sie in radialer Richtung eintreten
und in axialer Richtung austreten oder umgekehrt. Die für die oberen Trennplatten
beschriebenen Tragvorrichtungen können bei entsprechender Abänderung auch für die
Lagerung der unteren Trennplatten Verwendung finden und umgekehrt.