DE758672C

DE758672C - Regenerativ-Waermeaustauscher mit einem in einem Gehaeuse um eine senkrechte Achse drehbaren Laeufer

Info

Publication number: DE758672C
Application number: DEA86491D
Authority: DE
Inventors: Fred Horney
Original assignee: LJUNGSTROEMS ANGTURBIN AB
Current assignee: LJUNGSTROEMS ANGTURBIN AB
Priority date: 1938-04-14
Filing date: 1938-04-14
Publication date: 1953-05-18
Also published as: GB527452A; FR840298A; US2224787A

Description

Regenerativ-Wärmeaustauscher mit einem in einem Gehäuse um eine senkrechte Achse drehbaren Läufer Die Erfindung betrifft einen Regenerativ-Wärmeaustauscher mit einem in einem Gehäuse um eine senkrechte Achse drehbaren Läufer, der die von den wärmeaustauschenden Mitteln in radialer Richtung durchströmte Regenerativmasse trägt.
Es sind Wärmeaustauscher dieser Art bekannt, bei denen die Ein- und Auslässe für die wärmeaustauschenden Mittel so angeordnet sind, daß das eine Mittel in radialer Richtung einströmt und in axialer Richtung ausströmt, während das andere Mittel in axialer Richtung einströmt und in radialer Richtung ausströmt. Demgegenüber kennzeichnet sich die Erfindung im wesentlichen dadurch, daß die eine, zweckmäßig die obere Stirnseite des Läufers abgeschlossen ist und daß die in axialer Richtung angeordneten Ein- bzw. Auslässe auf der entgegengesetzten Stirnseite angeordnet sind. Hierdurch werden im Vergleich mit der bekannten Bauart die Leckverluste in dem Vbrwärmer weitgehend verringert und damit der Wirkungsgrad des, Vorwärmers erhöht. Weiterhin wird die Anordnung der Lagerung und der Antrieb des Läufers verbessert, wobei sämtliche dieser Glieder bequem zugänglich werden. Die lotrechte Läuferachse kann, insbesondere wenn die obere Stirnseite des Läufers. abgeschlossen ist, in, sehr einfacher Weise, gelagert und angetrieben werden. Infolge des Umstands, daß die Temperatur der wärmeaustauschenden Masse an beiden Stirnseiten ungefähr gleich hoch ist und nach der Mitte zu gleichmäßig zunimmt bzw. abnimmt, besitzt der Läufer nicht die Neigung, sich zu werfen, was hinsichtlich der verschiedenen Dichtungseinrichtungen von großem Vorteil ist. Da der Läufer nur unbedeutenden Wärmespannungen unterworfen ist, kann bei geringen Mengen der wärmeaustauschenden Mittel oder bei nur geringer erwünschter Wärmeaustauschleistung nicht nur die axiale und radiale Abmessung der wärmeaustauschenden Masse, sondern auch die Bemessung des gesamten Läufers gering gehalten werden, was bei bekannten umlaufenden Wärmeaustauschern mit Rücksicht auf die darin auftretenden Wärmespannungen nicht immer ohne weiteres möglich ist.
Die neue Bauart des Wärmeaustauschers gestattet ferner eine einfache Verstellung des Gehäuses gegenüber dem Läufer, wodurch die Dichtung zwischen den genannten Teilen auf dem Umfang des Läufers und auf seiner Stirnseite genau eingestellt werden kann.
Der Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung kann in einfachster Weise so ausgebildet werden, daß das wärmeaustauschende Mittel in längs des Läuferumfangs angeordneten Fächern untergebracht werden kann, die leicht auswechselbar sind, z. B. zwecks Reinigung der Füllmasse, ohne daß irgendwelche Rohrleitungen oder Läufer- und Gehäuseteile entfernt zu «-erden brauchen. Die einzelnen Fächer können aus dem Läufer ohne besondere Mittel, wie z. B. Schienen und Führungen, herausgenommen und in denselben ebenso leicht wieder eingesetzt werden.
Ein in der angegebenen Weise gebauter Wärmeaustauscher besitzt ferner den Vorteil, daß die wärmeübertragenden Bleche, aus denen die regenerative Füllmasse besteht, alle die gleichen Abmessungen erhalten können, was ihre Herstellung vereinfacht und ihre Kosten erniedrigt.
Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Regenerativ -Wärmeaustauscher zur Vorwärmung von Verbrennungsluft für Dampfkesselfeuerungen ist in den Zeichnungen. dargestellt. Es zeigt Abb. i einen Mittellängsschnitt durch den Wärmeaustauscher in schematischer Darstellung, Abb.2 eine Draufsicht des Wärmeaustauschers, Abb.3 einen Schnitt durch den halben Läufer mit den angeschlossenen Gehäuseteilen in vergrößertem Maßstab, Abb.4 eine Draufsicht auf einen Teil des Läufers, Abb.5 eine perspektivische Darstellung eines der auswechselbaren Fächer des Läufers und Abb. 6 eine Abänderung einer Einzelheit. Zu Abb. i und 2: Die lotrechte Läuferwelle 2, die in einem Axial- und Radiallager 4 gelagert ist, wird mit Hilfe eines elektrischen Motors 6 und eines Übersetzungsgetriebes 8 in Umlauf versetzt. Das Antriebsaggregat und das Lager ruhen auf einer Trägerkonstruktion io, 12" die bei 14 und 16 abgestützt ist. Auf der zylindrischen Nabe 18 der Läuferachse sind radiale Zwischenwände 2o festgeschweißt, die den Läufer in eine Anzahl von Sektoren unterteilen. Die Wände 2o sind an ihrem Umfang durch angeschweißte Ringe 22 und 24 miteinander verbunden und an ihrer Oberseite durch eine Platte 26 abgedeckt. Diese Platte erstreckt sich jedoch nicht bis auf den Umfang der Zwischenwände, sondern läßt einen ringförmigen Teil offen, durch den die die wärmeaustauschende Masse enthaltenden Fächer herausgenommen bzw. eingesetzt werden können. Auf seiner Oberseite ist der Läufer durch eine Platte 28 dicht abgeschlossen. Die Platte 28 weist eine durch einen Deckel 30 (Abb. 3) verschließbare Öffnung 32 auf, die etwa den Abmessungen eines Faches entspricht und durch die die einzelnen Fächer der Reihe nach herausgenommen bz«-. eingesetzt werden können.
Jedes der Fächer, in denen die «-ärmeaustauschende 'Masse untergebracht ist, besteht aus einer oberen teilsektorförmigen Platte 34 und einer ebenso geformten Bodenplatte 36 (Abb. i und 3) sowie aus zwei Seitenwänden 38 und 4o (Abb.4). Mit Hilfe von etwas kürzeren Zwischenwänden .12, 44 und ..46 (Abb. 4.) ist jedes Fach in vier Abteilungen unterteilt, in denen die wärmeaustauschende Masse in der in Abb. 5 gezeigten Weise untergebracht ist. Der Deutlichkeit halber ist in dieser Abbildung nur der zwischen den Wänden 4o und .a2 befindliche Raum mit wärmeaustauschender Masse gefüllt, die aus an sich bekannten, radial angeordneten stehenden Blechen .a8, 5o besteht. Wie aus Abb. 3 ersichtlich, ist die Bodenplatte 36 kürzer als die Bleche 48, 5o, um dem durch die Bleche strömenden Mittel einen sanften Austritt nach unten zu ermöglichen. Die Platten 34 und 36 sind mit den seitlichen Wänden 38 und 4.o verschweißt, so daß sie eine die wärmeaustauschenden Bleche enthaltende Einheit bilden, die mit Hilfe eines Griffs 52, der auf der Platte 34 befestigt ist, aus dem Läufer herausgehoben werden kann. Wenn das Fach in den Läufer eingesetzt ist, ruht es mit der oberen Platte 34. in der aus Abb. 3 ersichtlichen Weise teils auf dem Ring 22 und teils auf der Deckplatte 26, kann sich also nach unten hin frei ausdehnen. Die Bewegungsmöglichkeit der Fächer und der darin eingesetzten Bleche wird nach außen hin durch die Ringe 22 und 24 und nach innen hin durch die Ringe 54 und 56 begrenzt, die mit den Zwischenwänden 2o verschweißt sind (Abb.3 und 4). Die an der Oberseite von aneinandergrenzenden Fächern gebildeten Fugen sind durch kleine Platten 58, 6o verschlossen, die über je zwei Fächer greifen, jedoch nur mit einem Fach verbunden sind, um die getrennte Entfernung bzw. Einsetzung der Fächer zu ermöglichen (Abb. 4).
Eine andere Art der Abdichtung ist in Abb.6 dargestellt, bei der die oberen Endplatten 34' und 34' von aneinander grenzenden Fächern mit seitlichen Leisten 62 bzw. 64 versehen sind, die sich in der gezeigten Weise überdecken und die Fächer gegeneinander abdichten.
Das Gehäuse des Wärmeaustauschers ist ebenfalls auf den Trägern io, 12 (Abb. i und 2) aufgehängt. Mit diesen Trägern ist ein T-förmiger Ring 66 verbunden, der über eine einstellbare Verbindung einen U-förmigen Ring 68 trägt, mit dem das Gehäuse verbunden ist. Die genannte einstellbare Verbindung besteht im vorliegenden Beispiel aus einer exzentrischen Welle 7o, die im T-Ring und im U-Ring gelagert ist und durch deren Drehung der U-Ring und damit das ganze Gehäuse im Verhältnis zu den Trägern io, 12 und daher auch im Verhältnis zum Läufer gehoben oder gesenkt werden kann.
Ein T-förmiger Ring 72 ist mit dem U-Ring 68 durch eine Anzahl von lotrechten Rohren 74 verbunden. Die mit Öffnungen für die wärmeaustauschenden Mittel versehene Stirnplatte 76 ist am T-Ring 72 angeschweißt und trägt die auf der Stirnseite des Läufers gelegenen Anschlußstutzen 78 und 8o, die von C-Eisen 82, 84, 86, 88 bzw. 9o, 92, 94, 96 gebildet werden (Abb. i und 2). Diese Anschlußstutzen sind mit der Stirnplatte 76 nicht starr verbunden, sondern mit Hilfe einer in der Zeichnung nicht dargestellten Verbindung, die eine Längenausdehnung der Anschfußstutzen im Verhältnis zur Stirnplatte erlaubt und so Verformungen dieser Teile infolge von Temperaturschwankungen vermeidet.
Die radialen Anschlußstutzen für die wärmeaustauschenden Mittel sind mit 98 und ioo bezeichnet (Abb. i) und bilden das Gehäuse io2 des Vorwärmers (Abb. 3).
Die verschiedenen Dichtungseinrichtungen für den Wärmeaustauscher sind in folgender Weise angeordnet: Auf dem oberen Umfang des Läufers erfolgt die Dichtung gegenüber dem Gehäuse mit Hilfe eines Blechstreifenringes i o4, der am Ring 22 befestigt ist und auf dem U-Ring 68 schleift (Abb. 3). Ein ähnlicher Dichtungsring io6 ist zwischen dem unteren Ring 24 und dem T-Ring 72 vorgesehen,. Die radialen Zwischenwände 2o sind an ihrem äußeren Umfang mit Dichtungsstreifen io8 versehen (Abb. 4), die gegen Wände iio und 112 (Abb. 2) schleifen, die zwischen der Gasseite und der Luftseite des Vorwärmers angebracht sind. Diese Dichtungswände, die sich über etwas mehr als eine Sektorbreite erstrecken müssen, sind zweckmäßig verstellbar angeordnet und verhindern im Verein mit den Dichtungsstreifen io8 ein Überströmen zwischen Luft- und Gasseite. Die radialen Zwischenwände sind ferner an ihrer Unterseite mit Dichtungsblechen 114 versehen, die gegen die Stirnplatte 76 schleifen (Abb.3). Schließlich ist mit der Nabe des Läufers ein Dichtungsstreifen 116 verbunden, der ringförmig ausgebildet ist und ebenfalls auf der Stirnplatte 76 schleift.
Die Kesseläbgase gelangen durch den Stutzen 98 in den Luftvorwäriner, strömen im Sinn des Pfeils 118 in radialer Richtung durch die wärmeübertragenden Bleche und verlassen den Luftvorwärmer durch den Anschlußstutzen 78 (Abb. i). Die vorzuwärmende Luft strömt in axialer Richtung durch den Stutzen 94 ein und durchströmt die wärmeübertragenden Bleche in radialer Richtung im Sinn des Pfeils i2o. Wie ersichtlich, erfolgt der Wärmeaustausch im Gegenstrom (Abb. i).
Die Lagerung und der Antrieb des Wärmeaustauschers könnten auch auf der unteren Stirnseite desselben angeordnet sein, in welchem Fall die Anschlußstutzen 78 und 8o auf der oberen Stirnseite anzubringen und die untere Stirnseite abzuschließen wäre. Dabei kann es zweckmäßig sein, die auswechselbaren Fächer so anzuordnen, daß sie seitlich, d. h. in radialer Richtung, herausgenommen und eingesetzt werden können.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Antriebsvorrichtung für den Läufer vollkommen außerhalb der Kanäle und Leitungen für die wärmeaustauschenden Mittel angeordnet, wodurch sich diese Bauart vorteilhaft von einem älteren Vorschlag unterscheidet, bei dem die Antriebsvorrichtung im Innern des Läufers vorgesehen ist.
Die die wärmeübertragenden Bleche enthaltenden Fächer haben in der gezeigten Ausführungsform im radialen Querschnitt eine teilsektorförmige Form, wobei die Seitenwände 38 und 4o, radial angeordnet sind (Abb. 4 und 5). Hierbei muß naturgemäß bei Verwendung gewellter Bleche 48, 5o die Wellenhöhe nach der Mitte des Läufers: zu abnehmen. Man kann jedoch auch die Wände 38, 40 parallel zueinander anordnen, in welchem Fall die Wellenhöhe der Bleche auf ihrer ganzen Breite gleich sein kann. Bei dieser Anordnung entstehen. zwar zwischen den Flächen keilförmige, leere Räume, doch besitzt diese Bauart den Vorteil, daß die Bleche einfacher herzustellen sind und daß sie für Läufer von verschiedenen radialen Abmessungen verwendet werden können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Regenerativ-Wärmeaustauscher mit einem in einem Gehäuse um eine senkrechte Achse drehbaren Läufer, der die von den wärmeaustauschenden Mitteln in radialer Richtung durchströmte regenerative Masse trägt, bei welchem die Ein- und Auslässe für die wärmeaustauschenden Mittel so angeordnet sind, daß das eine Mittel in radialer Richtung einströmt und in axialer Richtung ausströmt, während das andere Mittel in axialer Richtung einströmt und in radialer Richtung ausströmt, dadurch gekennzeichnet, daß die eine, zweckmäßig die obere Stirnseite des Läufers abgeschlossen ist und daß die in axialer Richtung angeordneten Ein- bzw. Auslässe auf der entgegengesetzten Stirnseite angeordnet sind.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeaustauschende Mittel aus in auswechselbaren Fächern eingesetzten Blechen besteht und die Fächer vom oberen Teil des Läufers getragen werden und sich nach unten frei ausdehnen können.
3. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Läufer auf der einen Stirnseite abschließenden Platte eine verschließbare Öffnung vorgesehen ist, durch die die Fächer einzeln herausgenommen und eingesetzt werden können. .
4. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit seinem Träger durch eine in axialer Richtung verstellbare Verbindung verbunden ist.
5. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstutzen für die kalten Mittel am Gehäuse durch eine Längenveränderungen gestattende Verbindung befestigt sind. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden: Österreichische Patentschrift Nr. 103 757.