DE875666C - Waermeaustauscher - Google Patents

Waermeaustauscher

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Publication number
DE875666C
DE875666C DES20378A DES0020378A DE875666C DE 875666 C DE875666 C DE 875666C DE S20378 A DES20378 A DE S20378A DE S0020378 A DES0020378 A DE S0020378A DE 875666 C DE875666 C DE 875666C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor
housing
heat exchanger
head
head pieces
Prior art date
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Expired
Application number
DES20378A
Other languages
English (en)
Inventor
Harold Melhuish
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Superheater Co Ltd
Original Assignee
Superheater Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to GB875666X priority Critical
Application filed by Superheater Co Ltd filed Critical Superheater Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of DE875666C publication Critical patent/DE875666C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D11/00Heat-exchange apparatus employing moving conduits
    • F28D11/02Heat-exchange apparatus employing moving conduits the movement being rotary, e.g. performed by a drum or roller
    • F28D11/04Heat-exchange apparatus employing moving conduits the movement being rotary, e.g. performed by a drum or roller performed by a tube or a bundle of tubes

Description

  • Wärmeaustauscher. Die Erfindung bezieht sich auf zylindrische Wärmeaustauscher, im besonderen auf solche, bei denen ein durch geeignete Antriebsmittel betätigter Rotor umläuft, der aus zwei Kopfstücken besteht, die durch Rohre verbunden sind, welche von .dem einen der wärmeaustauschenden Mittel, d. h. das innere, durchströmt sind, während ein den Rotor aufnehmendes Gehäuse das andere der wärmeaustauschenden Mittel, d. h. das äußere, führt.
  • Wärmeaustauscher der genannten Art sollen gemäß der Erfindung derart verbessert werden, daß ein hochgradiger Wärmeübergang zwischen dem äußeren und inneren Mittel stattfindet, wobei zugleich ein wirtschaftlicher Kraftaufwand für den Antrieb des Rotors gewährleistet sein soll. In Fällen, in denen ein Verbrennungsgas das eine der durch den Wärmeaustauscher strömenden Mittel bildet, ist zu erwarten, daß dieses Gas feste Teilchen mit sich führt, z. B. unverbrauchten Brennstoff, Asche, Ruß oder andere unverbrannte Stoffe. Im Hinblick hierauf bezweckt die Erfindung, einen Wärmeaustauscher zu schaffen, bei welchem nicht nur eine Ablagerung der Fremdkörper auf den Wärmeaustauschflächen verhindert wird, sondern auch eine Ausscheidung der Teilchen aus dem Gasstrom stattfindet, so daß diese Teilchen für anderweitige Zwecke gesammelt werden können.
  • Nach der Erfindung wird der Rotor eines einschlägigen Wärmeaustauschers mit Flächen ausgestattet, auf welche eines der Mittel beim Eintritt in den Austauseher auftrifft und so eine Antriebskraft erzeugt, welche die an sich vorhandenen Antriebsmitttel in ihrer Funktion unterstützt.
  • So kann eine Ausführungsform des Erfindungsgedankens darin bestehen, daß das Einlaßkopfstück des Rotors im, Innern mit einem Ring geneigter Schaufeln oder Flügel ausgestattet ist, die ein im Wege des eintretenden inneren Mittels liegendes Turbinenaggregat bilden, das den Rotor zu drehen verslicht.
  • Eine andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der eine der Rotorkopfstücke Aufprallflächen aufweist, auf welche das zugeführte äußere Mittel auftrifft und so eine Antriebskraft für den Rotor bildet. Diese Aufprallflächen können zwischen einem hohlen Zapfen des Kopfstückes und dem Hauptkörper des letzteren angeordnet sein. Zweckmäßig weist dabei das Kopfstück eine Anzahl von schrägen Rohrästen auf, die das innere Mittel führen und- den erwähnten hohlen Zapfen des Kopf-stuckes mit der Rohrwand verbinden, an deren anderer Seite- die Rohre des Rotors endigen. - Um Flächen zu bilden, auf welche das anlangende äußere Mittel auftrifft, werden die Rohräste abgeflacht oder finit einem mondsichelartigen oder sönstwie geeignieten Querschnitt versehen.
  • In der Zeichnung zeigt Fig. i einen !Längsschnitt eines. Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung in ein=er ersten Ausführungsform; Fig. 2 veranschaulicht, teils in Ansicht, teils im Schnitt, ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens; Fig. 3 ist ein Querschnitt flach Linie A-B der Fig. 2; 'Fig.4 veranschaulicht schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens.
  • Der in Fig. i dargestellte Wärmeaustauscher besteht aus einem Gehäuse i, das seitlich durch Deckel 2, 3 begrenzt wird. Innerhalb des Gehäuses befindet sich ein aus einem Bündel von Rohren 4 bestehender Rotor. Die Rohre verlaufen zwischen Eimaß- und Auslaßkopfstück 5, 6. Am Gehäuse i befindet sich ein Einläßstutzen 7 und ein Auslaßstutzen 8, wobei der Einlaßstutzen 7 mit dem Innern des Gehäuses durch eine langgestreckte, schlitzartige Öffnung in Verbindung steht, die sich auf den größeren Teil der Länge zwischen den. Kopfstücken erstreckt. Umgekehrt kann -auch der Auslaßstutzen 8 eine schlitzartige Verbindung mit dem Gehäuse i aufweisen, öder es können beide Anschlüßstutzen in dieser Weise mit dem Gehäuse verbunden sein.
  • Wie bei einigen bekannten Konstruktionen von Wärmeaustauschern der hier in Betracht kommenden Art sind auch beim Erfindungsgegenstand die Kopfstücke des Rotors mit Hohlzapfen9, io ausgerüstet, die zur Zu- und Ableitung des den Rotor durchströmenden Mittels dienen und in Lagern der Endwände 2, 3 drehbar sind. Die Abdichtung gegen ein Durchlecken -kann durch irgendwelche geeigiieten Mittel, z. ß. eine Labyrinthdichtung, erfolgen. Einer der Zapfen, im Zeichnungsbeispiel der Zapfen io, ist innen mit einem Drehkreuz ii ausgestattet, das mit der Antriebswelle 12 des Rotors gekuppelt wird, die ihrerseits außerhalb des Gehäuses mit einer Riemenscheibe 13 oder anderen Mitteln zur Überleitung der Antriebskraft versehen ist.
  • Die Rohre 4, die zwischen den Kopfstücken 5, 6 verlaufen, sind mit den ringförmigen Randbezirken der letzteren verbunden und können entweder gerade oder wie im Zeichnungsbeispiel schraubenförmig gekrümmt sein. Sie weisen einen kleinen oder wenigstens verhältnismäßig kleinen, lichten Querschnitt auf und können entweder von zylindrischer oder anderer Querschnittsform sein. Zweckmäßig werden sie, wie im' Zeiehnungsbeispiel veranschaulicht, flach, oval oder elliptisch profiliert, können aber auch irgendeine andere abgeflachte Querschnittsform aufweisen, derart, daß das Mittel sie in dünner Schicht durchströmt und zugleich eine große Strahlungsfläche entsteht. Falls erwünscht, können die Rohre außen mit Stegen oder Rippen versehen werden, um die wärmeleitende Fläche zu vergrößern. Der besseren Übersicht wegen sind in Fig. i nur ein .ganzes schraubenförmiges, abgeflachtes Rohr q., daneben Teile des diametral gegenüberliegenden Rohres veranschaulicht, während in Wirklichkeit der Rotor einen vollständigen Ring solcher Rohre aufweist, die in Abständen voneinander angeordnet sind.
  • Das Einlaßkopfstück 5 ist innen mit einem Ring schräger Schaufeln oder Flügel 14 versehen, die, als Turbinenschaufeln. wirkend, im Strömungsweg des über den Anschluß 15 und den Hohlzapfen 9 in die Eintrittsenden - der Rohre 4 eindringenden Mittels liegen. Das ankommende Mittel wirkt dabei auf die Schaufeln 14 ein und versucht hierdurch den Rotor zu drehen, wodurch der auf die Welle 14 einwirkende Antrieb unterstützt wird.
  • Im Falle des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 2 und 3 haben die Kopfstücke 5, 6 des Rotors ringförmige Gestalt und sind durch ein Bündel geradliniger Rohre 4 miteinander verbunden. Das äußere Mittel gelangt in dein Wärmeaustauscher dur.ch die Anschlüsse 17 und 27 der Abschlußdeckel 2 und 3 des Gehäuses, strömt dann durch die Mittelöffnungen 16 der `ringförmigen Kopfstücke 5, 6 in das Innere des Gehäuses i und verläßt das letztere schließlich durch den Stutzen B. Falls erwünscht, kann das äußere Mittel auch nur an einem Ende des Gehäuses i eintreten. Der Rotor hat ebenso wie im Falle der Fig. i Hohlzapfen 9 und io, durch welche das innere Mittel ihn betritt und verläßt. Er ist mit (in Fig. -> nicht dargestellten) Mitteln zu seinem Antrieb ausgestattet, etwa wiederum mit einer Riemenscheibe und einer Welle, wie in Fig. i.
  • Im Falle der Fig. 2 wird das ankommende .äußere Mittel dazu benutzt, um den Antrieb des Rotors zu unterstützen, und zwar hat zu diesem Zweck mindestens das eine der Kopfstücke 5, 6 Flächen, auf welche das äußere Mittel einwirkt. Zweckmäßig werden diese Flächen, wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, zwischen dem ringförmigen Teil des Kopfstückes und dessen Hohlzapfen angeordnet, indem der letztere eine Anzahl von Rohrästen 18 aufweist, die schräg verlaufen und zum Körper des Kopfstücken. an derjenigen Seite führen, die der Rohrwand abliegt. Die Rohräste 18 weisen, wie man aus Fig.3 ersieht, eine mehr oder weniger ausgeprägte Mondsichelform auf und bilden so die Wirkungsfläche für das äußere Mittel. Im übrigen können die Rohräste 18 abgeflacht werden oder irgendeine andere geeignete Querschnittsform erhalten: .
  • Im Falle der Fig. 2 und 3 dringt das äußere Mittel von beiden Seiten her durch die Mittelöffnungen 16 in die Kopfstücke des Rotors ein und verläßt das Gehäuse r an der Seite. Die Vorrichtung kann aber auch so ausgebildet sein, daß das äußere Mittel nur an einem Ende eintritt, in welchem Falle nur ein einfaches Kopfstück ohne die Rohräste 18 find ohne die Mittelöffnung 16, aber mit geeigneten Zapfen für die andere Rotorseite verwandt wird. Wenn der Rotor an beiden Seiten ringförmige Kopfstücke hat, die eine Mittelöffnung aufweisen, so kann der Einlaß des äußeren Mittels zum Gehäuse i durch die Mittelöffnung in dem einen Kopfstück und der Auslaß durch die entsprechende Öffnung des anderen liopfstückes erfolgen, wobei dann inneres und äußeres Mittel vorzugsweise im Gegenstrom durch den Austauschei fließen. Es können dabei, falls notwendig, Leitflächen od. dgl. vorgesehen werden, um das äußere Mittel gegen die äußere Zone des Gehäuses hin zu lenken, in welcher die Rohre des Rotors gelegen sind.
  • Für den Fall, daß das äußere Mittel aus einem Verbrennungsgas besteht, ist zu erwarten, daß dieses Gas einen Teil Fremdkörper; z. B. Brennstoff, Asche, Ruß od. dgl., mit sich führt, die insgesamt als Schmutz bezeichnet werden sollen. Wenn sich hierbei der Rotor dreht, wird der Schmutz, der die Rohre 4 berührt, durch Zentrifugalkraft abgeschleudert und gegen die Wandung des Gehäuses i hin getragen. Die Umdrehung des Rotors verursacht eine Zentrifugalbewegung der Gase, wodurch der Schmutz an der Innenseite des Gehäuses entlang geführt wird. Es können daher zur Sammlung der Schmutzteilchen (zwecks weiterer Verwendung) eine oder mehrere Taschen 1g am Gehäuse i vorgesehen werden, die sich in Längsrichtung erstrecken und gegen das Innere des Gehäuses hin durch Schlitze 2o des letzteren geöffnet sind. Das Metall an den Seiten der Schlitze 2o ist mit überstehenden Stegen oder Lippen 21 und 22 versehen, die jeweils so gegen das Tascheninnere abgeschrägt sind, daß der Schmutz gegen die Taschen hin abgelenkt wird. wo er dann andererseits durch die überhängenden Stege festgehalten wird.
  • Bei. den Wärmeaustauschern nach den Fig. 1, 2 und 3 strömt das äußere Mittel nur einmal über die Rohre 4. des Rotors. Das Gerät kann aber im Bedarfsfalle so ausgebildet sein, daß es eine Mehrzahl hintereinandergeschalteter Durchgänge für das äußere Mittel aufweist. In Fig. 4 ist beispielsweise ein Austauschei dargestellt, der zwei in Serie geschaltete Wege 23, 24 für das äußere Mittel aufweist, wobei fliese beiden Wege durch eine Zwischenplatte 25 getrennt sind, die von den Rohren 4 getragen wird und sich diametral durch das Gehäuse 1 erstreckt. Für jeden der Wege ist ein Ein- und ein Auslaßstutzen-7, 8 vorgesehen, derart, daß der Auslaß des ersten Weges mit dem Einlaß des zweiten Weges über den Krümmer 26 in Verbindung steht. Vorzugsweise ist die allgemeine Strömungsrichtung des äußeren Mittels durch das Gehäuse derjenigen des inneren Mittels im Rotor entgegengesetzt, wie dies aus den Pfeilen der Fig.4 klar hervorgeht. Natürlich ist aber die Erfindung in dieser Hinsicht keinen Beschränkungen unterworfen.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Zylindrischer Wärmeaustauscher mit einem Gehäuse, in welchem sich ein kraftgetriebener Rotor aus einem zwischen zwei Kopfstücken verlaufenden Rohrbündel dreht, wobei der Rotor das eine und das Gehäuse- das andere Wärmeaustauschmittel führt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4, 5, 6) mit Aufprallflächen (14. 18) ausgestattet ist, auf welche eines der Mittel beim Eintritt in den Austauschei auftrifft und den Antrieb des Rotors unterstützt.
  2. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkopf (5) des Rotors innen mit einem Ring schräger Schaufeln oder Flügel (14) ausgestattet ist, die als Turbinenschaufeln im Strömungsweg des ankommenden inneren, in den Rotor gelangenden Mittels liegen, während das andere, den Rotor umspülende äußere Mittel an der Mitte des Gehäuses zugeführt wird.
  3. 3. Wärmeaustauscher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Kopfstücke (5, 6) des Rotors Aufprallflächen od. dgl. aufweist, auf die das ankommende, an einem oder beiden Enden desWärmeaustauschers äußere Mittel einwirkt, bevor es in das Gehäuseinnere gelangt.
  4. 4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufprallflächen zwischen dem Hohlzapfen (9) des Kopfstückes (5) des Rotors und dem Hauptkörper des letzteren angeordnet sind.
  5. 5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfstück aus einer hohlen, ringförmigen Kammer besteht, deren eine Wand das Rohrbündel des Rotors trägt, und daß .die Kammer auf der der Rohrwand gegenüberliegenden Seite eine Anzahl von schrägen Rohrästen (1$) aufweist, die das innere Mittel führen und die zur Bildung von Aufprallflächen für das anlangende äu@ßiere Mittel abgeflacht sind oder einen mondsichelförmigen oder ähnlichen Querschnitt aufweisen.
  6. 6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Kopfstücke (5, 6) einen Hohlzapfen (9, io) aufweist, der zum Ein- bzw. Auslaß des inneren Mittels dient und in einem Lager der zugehörigen Verschlußwand (2, 3) des Gehäuses (i) läuft, wobei einer der Hohlzapfen innen mit Armen, Speichen ad. dgl: (i i) -zur Ankupplung an eine Antriebs--welle (i2) versehen ist, die außerhalb des . Gehäuses (i) mit einer Riemenscheibe (13) odereiner entsprechendere Vorrichtung zur Übertragung der Drehbewegung ausgestattet ist
  7. 7. Wärmegustauscher nach Anspruch i oder den folgenden Ansprüchen, dadurch gekem@-zeichnet, daß die zwischen den Kopfstücken (5, , 6) des Rotors verlaufenden Rohre (q.). schraubenförmig gewunden sind. B. Wärmeaustauscher nach Anspruch i oder den folgenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß @d'ie zwischen den Kopfstücken (5, 6) verlaufenden Rohre (q.) des Rotors eine .Qvale, elliptische. oder anderweitig abgeflachte Ouerschnittsform aufweisen. g. Wäreneaustauscher nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das' Gehäuse (i) mit einem in der Mitte. liegenden Einlaß (7) und .Auslaß -(8) versehen ist, von denen mindestens der eine die Form eines verhältnismäßig schmalen,. längs zum Gehäuse gerichteten Spaltes aufweist, der sich auf den größeren Teil der Gehäuselänge zwischen den Kopfstücken des Rotors erstreckt, ro. Wärmeaustauscher nach Anspruch r oder den folgenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sammlung fester Teilchen., z_ B. Brennstoff, Asche; Ruß ad. dgl., die das äußere .Mittel mit sich führt und die durch die Zentrifugalkraft. des Rotors nach außen geschleudert werden, eine oder mehrere Taschen (19) am Gehäuse (i) vorgesehen sind, die durch Längsschlitze, (2o) reit dem Gehäuseinnern in Verbindung stehen, und zwar derart, daß mindestens_ eine der Begrenzungskanten (21, 22) der Schlitze derart ,geschrägt ist, daß die an der Innenseite des Gehäuses entlang geführten Par,-.tikelchen gegen die Tasche hin abgelenkt und in dieser gesammelt werden. 11_. Wärmeaustauscher nach Anspruch i oder den: folgenden Ansprüchen, - dadurch. gekennzeichnet, daß-das Gehäuseinnere durch die vom Rotor getragenen Scheidewände in mehrere hintereinandexgeschaltete Strömungswege für das ,äußere. Mittel unterteilt ist.
DES20378A 1947-04-17 1950-10-03 Waermeaustauscher Expired DE875666C (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
GB875666X 1947-04-17

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DE875666C true DE875666C (de) 1953-05-04

Family

ID=10629266

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Application Number Title Priority Date Filing Date
DES20378A Expired DE875666C (de) 1947-04-17 1950-10-03 Waermeaustauscher

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DE (1) DE875666C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1174264B (de) * 1952-12-22 1964-07-16 Gustav Bojner Trocknungsvorrichtung fuer koerniges Gut

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1174264B (de) * 1952-12-22 1964-07-16 Gustav Bojner Trocknungsvorrichtung fuer koerniges Gut

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