DE854660C - Regenerativ-Waermeaustauschvorrichtung - Google Patents

Description

• Regenerativ -Wärmeaustauschvorrichtung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmeaustausclivorrichtung von der regenerativen Art, d. h. von der Art, bei der ein Wärme absorbierendes und übertragendes Glied nacheinander in ein Gebiet heißeren Arbeitsmittels und in ein Gebiet kälteren Arbeitsmittels bewegt wird, um so Wärme vom ersteren zu absorbieren und auf das letztere zu übertragen.
• Das Glied ist allgemein so unterteilt, daß Durchgänge oder Zellen gebildet werden, von denen jede einzelne beim Übergang vom heißeren Arbeitsmittel zum kälteren eine gewisse Ladung des Arbeitsmittels mit sich trägt. Wenn der Druck des einen Arbeitsmittels wesentlich verschieden ist vom Druck des anderen, wie es z. B. im Falle eines Wärmeaustauschers einer Gasturbine ist, wo das kältere Arbeitsmittel vom Kompressor mit hohem Druck geliefert wird, während das heißere Arbeitsmittel aus der Turbine beträchtlich niedrigeren Druck aufweist, erfolgt ein Verlust durch Kompression bzw. Expansion, wenn die Durchgänge oder Zellen vom einen Gebiet ins andere befördert werden, und dies kann den Nutzeffekt der Vorrichtung vermindern.
• Die Erfindung beruht darauf, daß zur Vermeidung dieses Verlustes Mittel vorgesehen werden, wodurch mindestens eine Zelle, die gerade das Gebiet höheren Druckes verlassen hat, in Verbindung gesetzt wird mit mindestens einer Zelle, die gerade in das erwähnte Gebiet eintreten will, und zwar in einem Augenblick, wo beide Zellen sowohl vom Gebiet des höheren wie vom Gebiet des niedrigeren Druckes losgetrennt sind. Dies gleicht den Druck in den zwei Zellen auf einen Wert zwischen den beiden Drücken aus und vermindert so den obenerwähnten Verlust.
• Die erfindungsgemäße Wärmeaustauschvorrichtung verwirklicht obiges Prinzip durch zwei im Gegensinne drehbare, gleichachsige Scheiben mit einer Mehrzahl axial gerichteter Durchgänge und durch eine arbeitsmitteldichte, sich zwischen den beiden Scheiben erstreckende Scheidewand, die den Raum zwischen diesen für die Aufnahme von Arbeitsmitteln verschiedenen Druckes in zwei Teile teilt, wobei die erwähnte Scheidewand mit mindestens einem axial gerichteten Durchgang versehen ist, so daß bei der Drehung der Scheiben mindestens ein Durchgang in der einen Scheibe beim Vorbeigehen an der Scheidewand vorübergehend mit mindestens einem Durchgang in der zweiten Scheibe in Verbindung tritt, wenn sich die zweite Scheibe an der Scheidewand vorbeibewegt, wobei in diesem Augenblick beide Durchgänge von den Räumen verschiedenen Druckes losgetrennt sind. Die Scheiben bzw. scheibenförmigen Körper haben vorteilhaft gleiche oder ähnliche Abmessungen, und die zwei Teile des Raumes zwischen den Scheiben können als ein Gebiet höheren Druckes und ein Gebiet niedrigeren Druckes dienen.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, auf welcher Fig. i ein scherpatischer Querschnitt ist und Fig. 2 ein Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. i.
• Wie aus der Zeichnung hervorgeht, umfaßt die Vorrichtung zwei Scheiben 1, 2, beispielsweise aus keramischem Werkstoff, die gleichachsig auf Wellen, welche in den Abschlußstegen 3, 4 gelagert sein können, angeordnet sind und sich. in entgegengesetzter Richtung drehen können. Jede Scheibe hat eine Anzahl axial gerichteter Durchgänge ja bzw. 211, von denen nur einzelne dargestellt sind. Zwischen den Scheiben 1, 2 befindet sich eine arbeitsmitteldichte Scheidewand5, die den von den Rohren6a, 7a umgrenzten Raum zwischen den erwähnten Scheiben in zwei Kammern 6, 7 teilt und selbst mit einer Anzahl axial gerichteter Durchgänge 5a versehen ist, so daß bei der Drehung der Scheiben 1. 2 jeder Durchgang ia, 2a an den Durchgängen 511 vorbeiführt und damit einerseits in Verbindung tritt, während er andererseits durch den Steg 3, 4 abgeschlossen wird.
• Die Scheiben 1, 2 drehen sich gegenüber den entsprechenden Enden der zylindrischen Rohre 8, 9, die ihrerseits so mit arbeitsmitteldichten Scheidewänden io, i i versehen sind, daß jedes der Rohre 8, 9 in zwei Rohre mit halbkreisförmigem Querschnitt unterteilt wird, nämlich entsprechend 8a, 8b, 9a 9b.
• Heißeres Arbeitsmittel unter verhältnismäßig niedrigem Druck, wie beispielsweise die Austrittsgase einer Gasturbine, strömen entlang den Rohren 8a, 9a durch jene Durchgänge ja, 2a, die die Fortsetzung der erwähnten Rohre bilden, in die Kammer 6 und werden dann durch das Rohr 6a weggeführt, z. B. ins Freie. Kälteres Arbeitsmittel unter verhältnismäßig hohem Druck, wie beispielsweise die Luft aus der Endstufe eines Kompressors einer Gasturbinenanlage, wird durch das Rohr 7a in die Kammer 7 und dann durch jene Durchgänge i a, 20, die mit der Kammer 7 in Verbindung stehen, in die Rohre 86 und 9b und durch nicht gezeigte Hilfsleitungen an irgendeinen gewünschten Ort, z. B. zum Verbrennungsraum einer Gasturbinenanlage, geführt. Mittels der drehenden Scheiben 1, 2 wird Wärme vom heißeren Arbeitsmittel auf das kältere übertragen.
• In einem bestimmten Augenblick werden einige der Durchgänge la in der Scheibe gerade die Kammer 6 mit dem niedrigeren Druck verlassen, um in die Kammer 7 mit dem höheren Druck einzutreten, während gleichzeitig einige der Durchgänge 2a in der Scheibe 2 gerade die Kammer 7 mit dem höheren Druck verlassen, um in die Kammer 6 mit dem niedrigeren Druck einzutreten, und diese Durchgänge werden vorübergehend miteinander in Verbindung gesetzt, während sie an den Durchgängen 5a vorbeigedreht werden. Auf diese Weise wird der Druck in diesen Durchgängen ja, 2a ausgeglichen, und die bei ihrem Übergang von der einen Kammer in die andere erfolgenden Kompressions- bzw. Expansionsverluste werden vermindert.
• Da die Scheidewand 5 mit einer großen Anzahl von Durchgängen 5a versehen werden und jede Scheibe 1, 2 auch eine große Anzahl von Durchgängen ja, 2a haben kann, ist der Verlust auf sehr kleine Beträge herabzusetzen.
• Es ist vorteilhaft, jeden Durchgang 5a durch eine oder mehrere in der Richtung der Scheibenachsen verlaufende Trennwände zu unterteilen, wie beispielsweise durch den Block 12 in Fig. 2, um zu verhindern, daß ein Durchgang 2a, der gerade die Niederdruckkammer 6 verläßt, in Verbindung tritt mit einem anderen Durchgang 2a, der gerade in diese Kammer eintritt, und um auf gleiche Weise eine Verbindung zwischen zwei solchen Durchgängen la zu verhindern.
• Die Vorteile der oben beschriebenen Anordnung bestehen darin, daß verhältnismäßig kleine Scheiben verwendet werden können, daß die Wärmeaustauschvorrichtung gleichförmiger arbeiten kann und ein höherer Wärmeübertragungsfaktor erreichbar ist, als es sonst möglich wäre. Wenn ferner gewünscht wird, die Fläche der Scheiben 1; 2 in ungleiche Teile zwecks weiterer Verbesserung des Nutzeffektes einzuteilen, kann dies leicht eingerichtet werden, ohne daß eine komplizierte Bauweise entsteht.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Regenerativ-Wärmeaustauschvorrichtung, gekennzeichnet durch zwei im Gegensinne drehbare, gleichachsige Scheiben (i, 2) mit einer Mehrzahl axial gerichteter Durchgänge (la, 2a) und durch eine arbeitsmitteldichte Scheidewand (5), die sich zwischen den beiden Scheiben erstreckt und den Raum zwischen diesen für die Aufnahme von Arbeitsmitteln verschiedenen Druckes in zwei Teile (6, 7) teilt, wobei die erwähnte Scheidewand mit mindestens einem axial gerichteten Durchgang (5a) versehen ist, so da8 bei der Drehung der Scheiben mindestens ein Durchgang in der einen Scheibe beim Vorbeigehen an der Scheidewand vorübergehend mit mindestens einem Durchgang in der zweiten Scheibe in Verbindung tritt, wenn sich die zweite Scheibe an der Scheidewand vorbeibewegt, wobei in diesem Augenblick beide Durchgänge von den Räumen verschiedenen Druckes losgetrennt sind.
2. 2. Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB die Scheidewand mit einer Anzahl axial gerichteter Durchgänge (5a) versehen ist und daß in der Richtung der Scheibenachsen verlaufende Mittel (i2) vorgesehen sind, die jeden der erwähnten Durchgänge in zwei nicht zusammenhängende Teile teilen.
3. 3. Wärnieaustauschvorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Rohre (6a, 7a), die zusammen mit den erwähnten Scheiben zwei Kammern zwischen diesen umgrenzen, wobei die beiden Kammern voneinander durch die Scheidewand (5) getrennt werden und jede Kammer mit einigen der Durchgänge in den Scheiben in Verbindung steht.
4. 4. Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch zusätzliche Rohre (8, 9), die ein Arbeitsmittel durch einige der Durchgänge in jeder Scheibe in die eine der Kammern hineinführen und ein anderes Arbeitsmittel aus der anderen Kammer von jeder Scheibe wegleiten, nachdem es die anderen Durchgänge in jeder Scheibe passiert hat.
5. 5. Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese zusätzlichen Rohre bei jeder Scheibe durch eine arbeitsmitteldichte Scheidewand (io, i i) in der Längsrichtung in zwei Teile (8a, 8b bzw. 9a, 9b) geteilte Rohre sind, wobei der eine der Teile mit einigen der Durchgänge in der angrenzenden Scheibe in Verbindung steht, während der zweite Teil mit anderen Durchgängen dieser Scheibe in Verbindung steht.