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Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Abdichtung bei Wärmeaustauschern
der Regenerativ-Type Die Erfindung betrifft umlaufende Regenerativ-Wärmeaustauscher
und insbesondere jene Teile des Rotors, die Glieder für die Abdichtung zwischen
Rotor und Rotorgehäuse tragen. Die abwechselnde und ungleichmäßige Erhitzung bzw.
Kühlung verursacht ein Verziehen des Rotors, so daß erhebliche Schwierigkeiten in
der Aufrechterhaltung einer zufriedenstellenden Abdichtung zwischen den feststehenden
und den umlaufenden Teilen des Wärmeaustauschers entstehen. Um diese Schwierigkeiten
zu überwinden, hat man, bisher Dichtungseinrichtungen vorgeschlagen, die sich selbsttätig
einstellen, wenn der Rotor seine Abmessungen ändert. Die Erfindung will nun, statt
auf Schaffung wirksamerer, selbsttätig sich einstellenden Dichtungseinrichtungen
auszugehen, das Problem zentraler in der Weise anfassen, daß die radial gerichteten
Trennwände, welche Dichtungsglieder tragen, in geeigneter `'eise gekühlt werden,
um die Temperaturunterschiede in diesen Trennwänden herabzusetzen. Bei solchem Vorgehen
wird das Verziehen des Rotors eingeschränkt und demzufolge eine wirksame Abdichtung
wesentlich erleichtert. Erfindungsgemäß wird diese Kühlung dadurch erreicht, daß
die Trennwände, welche den Rotor in eine Anzahl von sektorenförmigen, Wärmeübertragungselemente
enthaltenden Fächern unterteilen, so gebaut sind, daß ein als Kühlmittel dienendes
Gas, vorzugsweise Luft, an geeigneten Stellen, entweder in radialer oder axialer
Richtung, entlang den Zwischenwänden geführt wird.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich im
wesentlichen dadurch, daß die radialen Trennwände aus einer Zwischenplatte,
die
an ihren oberen- und unteren Enden mit Dichtungsgliedern versehen sein kann, und
Seitenwänden aus wärmeisolierendem Stoff bestehen, welche an jeder Seite- der genannten
Platte liegen und von dieser so weit abstehen, daß zwei Kanäle gebildet werden,
die an einem Ende mit Öffnungen versehen sind und am entgegengesetzten Ende durch
Öffnungen in der Zwischenplatte miteinander verbunden sind, derart, daß, wenn eine
Seite der Trennwände der Luftseite des Wärmeaustauschers zugewendet ist, Luft unter
höherem Druck als dem des Gases an der entgegengesetzten Seite der Trennwand durch
die Kanäle zum Überfließen nach der Gasseite gebracht wird, wodurch sich die doppelseitige
Bestreichung der Zwischenplatte in der gewünschten Verminderung der Temperaturdifferenzen
in dieser Platte auswirkt.
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Diese und andere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Fig.
i bis io der Zeichnung beispielsmäßig dargestellt. Es zeigt F'ig. i die Draufsicht
auf das Gehäuse eines Regenerativ-Luftvorwärmers mit seinem Rotor, Fig. 2 den Schnitt
durch eine Trennwand nach Linie II-II der Fig. i, Fig. 3 eine andere Ausführungsform
der Trennwand nach Fig. 2; Fig. 4 in vergrößertem Maßstab den oberen und unteren
Teil der Trennwand nach Fig. 2#, Fig. 5 :den Schnitt .durch einen Regenerativ-Luftvorwärmer
mit erfindungsgemäßen Trennwänden, Fig.6 die Teilansicht eines Querschnitts des
Vorwärmers nach Linie III-III in Fig. 5, Fig. 7 den Schnitt durch eine Ausführungsform
der Rotorhülse, Fig. 8 die Verbindung zwischen einer Trennwand und der Rotorhülse,
Fig. 9 die Rotorhülse, gesehen von der Innenseite des Rotors, wonach die Hülse mit
Schlitzen zur Vermeidung von Wärmespannungen versehen ist, Fig. io einen Schnitt
nach LinieIV-IV der Fig.9, von oben gesehen.
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Wie man erkennt, stellt die Zeichnung Ausführungsformen von Regenerativ-Luftvorwärmern
der Ljungströmtype dar, die. einen in sektorförmige Fächer unterteilten Rotor besitzen,
der sowohl oben wie unten -Dichtungsglieder aufweist und in ein Rotorgehäuse mit
Einlaß- und Auslaßöffnungen in dessen Endplatten gestellt ist, zwecks Durchflusses
von Gas und Luft im Gegenstrom.
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Mit io ist eine der radialen Trennwände des Rotors bezeichnet, die
durch je zwei Wände 12 und 14, die äußere Hülse 16 und die Rotornabe 17 miteinander
verbunden sind. Der Gaskanal und der Luftkanal sind durch Sektorplatten 18 getrennt,
welche Endplatten des Rotorgehäuses bilden; eine von diesen Sektorplatten ist in
Fig. i dargestellt. Ein Schnitt dieser Sektorplatte nach Linie II-II der Fig. i
ist in denFig. 2 und 3,dargestellt, von welchen jede eine erfindungsgemäße Ausführungsform
der radialen Trennwand zeigt. Aus diesen Figuren ist zu erkennen, wie die radialen
Dichtungsglieder 2o die Luft- und Gasseite- trennen, wenn die Trennwand iö zwischen
ein Paar der Sektorplatten i8 gestellt ist. Um die Trennwände io vor so großen Temperaturverschiedenheiten
zu bewahren, daß die Dichtung zwischen den Sektorplatten 18 und den Dichtungsgliedern
2o beeinträchtigt wird, sind die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Trennwände io
an jeder Seite mit einer wärmeisolierenden Außenwand versehen. Diese Außenwände
sind durch Distanzstücke 22 im Abstand von der Zwischenwind io gehalten, so daß
zwei Räume gebildet werden, die auf der einen Seite der Trennwand mit dem Gaskanal,
auf der anderen Seite mit dem Luftkanal kommunizieren, und zwar nur durch Öffnungen.
im Boden der genannten Räume, nämlich durch die Einlaßöffnungen 2q. und die Auslaßöffnungen
26. Diese Öffnungen sind in Fig.4 zu sehen, die den oberen und unteren Teil der
Ausführungsformen nach Fig. 2 in einem vergrößerten Maßstab zeigt. Am oberen Ende
stehen die zwei Räume durch öffnungen 28 in der Zwischenwand io in Verbindung. Da
der Druck an der Luftseite größer ist als an der Gasseite, wird Luft durch die Einlaßöffnungen
24 einfließen, den rechten Raum (Fig. 2 bis 4) passieren, durch die Öffnungen 28
durchfließen, dann durch den linken Raum herabstreichen und ihn schließlich durch
die Auslaßöffnungen 26 verlassen; hierdurch wird Wärme aus der Platte io und teilweise
aus den Außenwänden von dem Luftstrom aufgenommen. Die Temperaturdifferenzen in
der Zwischenplatte io werden dann stark verringert, so daß größere Deformationen
vermieden werden.
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Die Außenwände können entweder aus gewöhnlichen Plattenwänden 3o bestehen,
wie in Fig. 3 gezeigt, oder sie können aus doppelwandigen Platten 32 zusammengesetzt
sein, die einen Isolierstoff einschließen, der die Zwischenplatte io wirksam isoliert.
Bei den dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen wird der Umlauf der Kühlluft
durch die Druckdifferenz zwischen der Luft- und Gasseite bewirkt, Dieses System
hat unter anderen den Vorteil, daß kein Hilfsgebläse für die Kühlluft gebraucht
wird und daß dieselbe Kühlluft die Zwischenplatte in zwei Richtungen und an deren
beiden Seiten bestreicht, wodurch sich eine besonders gute Herabsetzung der Temperaturverschiedenheiten
in der Zwischenplatte ergibt.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen einige andere erfindungsgemäße Ausführungsformen
der radialen Trennwände. In Fig. 5 ist ein Regenerativ-Luftvorwärmer im Längsschnitt
dargestellt. Die gestrichelten Pfeile in der Figur zeigen den Weg der Kühlluft im
radialen Fluß entlang den Trennwänden. Die Kühlluft, die durch ein besonderes Kühlluftgebläse
oder durch das gewöhnliche Frischluftgebläse zu liefern ist, wird zunächst in einen
ringförmigen Raum 36 geleitet, der unter dein Rotorgehäuse liegt, von wo die Luft
durch Öffnungen 38 im Ringraum 36 in einen anderen Raum fließt, der durch Innendichtungsglieder
des Rotors und der Rotornabe begrenzt ist. Durch Öffnungen 44 im Boden des
Rotors steht dieser Raum mit entsprechenden Räumen in Verbindung, die durch die
Rotornabe 42,
die Platten .46, die Verlängerungen der radialen Trennwände
und die Endplatten des Rotors begrenzt sind.
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Zwischen der Nabe .42 und der Außenhülse 16 sind die radialen Trennwände
eingeschweißt. Wie aus Fig. 6 zu erkennen, können diese Trennwände auf mehrere Arten
konstruiert sein, wobei das sie alle Kennzeichnende die Zusammensetzung von kanalbildenden
Wänden für den Durchfluß von Kühlluft ist. Aus diesen Kanälen in den Trennwänden
kommend, fließt Luft aus Schlitzen 52 in der Außenhülse 16 in den Raum zwischen
ihr und dem Rotorgehäuse, in welchem Auslaßöffnungen 48 vorgesehen und mit Leitungen
ausgestattet sein können, die die erwärmte Luft in den Luftkanal hinter den Vorwärmer
leiten. Der die Rotornabe 42 umgebende Raum steht mit den Räumen in den Trennwänden
durch Schlitzöffnungen 5o in der Platte _46 in Verbindung. Zwecks Vermeidung zu
starker Abkühlung der unteren Teile der Trennwände, weil der Frischluftzufluß in
der Richtung der voll eingezeichneten Pfeile in Fig.5 ebenfalls als Kühlluft auf
die Trennwände wirkt, beginnen die Schlitzöffnungen 46 im Rotor erst von einer gewissen
Entfernung ab. Die schlitzförmigen Auslaßöffnungen in der äußeren Hülsenplatte sind
auch in der gleichen Art ausgebildet. Da jede radiale Trennwand erfindungsgemäß:
gebaut ist, sind alle Trennwände, wo immer sie sich auch beim Rotorumlauf befinden,
der Kühlluft ausgesetzt. Um eine gewisse Veränderlichkeit dieser Luftkühlung zu
ermöglichen, können die Einlaßöffnungen 38 im Ringraum 36 auf der Gasseite größer
gemacht werden als auf der Luftseite. Außerdem können die schlitzförmigen Öffnungen
So in der Platte .I6 so gestaltet sein, daß ihre Durchgangsfläche, gesehen in Richtung
des Hauptflusses der Frischluft, weiter wird.
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Fig.6 zeigt durch mehrere Beispiele den erfindungsgemäßen Bau und
den im wesentlichen radialen Fluß der Kühlluft entlang der Trennwände. Diese verschiedenen
Beispiele sind als Schnitte nach Linie III-III der Fig. 5 dargestellt. Die einfachste
dieser Ausführungsformen besteht in zwei im Abstand voneinander gehaltenen Platten
54 und 56. Eine wirksamere, aber auch teurere Ausführungsform zeigt die Außenseite
der Platten 54 und 56 mit Isolierstoff 58 versehen. Eine andere geeignete Ausführungsform
besteht aus zwei Isolierwänden 6o und 62, zwischen welchen eine Zwischenplatte 64
vorgesehen ist, durch welche Anordnung letztere auf beiden Seiten gekühlt wird.
In der vierten Ausführungsform sind die Isolierwände6o und 62 durch gewöhnliche
Plattenwände 66 und 68 ersetzt. Die Trennwände können selbstverständlich auch noch
in vielen anderen, erfindungsgemäßen Arten konstruiert %verden, mit dem durchwegs
geltenden Ziel der Kühlung dieser Trennwände und der Verminderung der Temperaturdifferenz
in ihnen.
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Fig. 7 zeigt einen Teil des Rotormantels 16 im Schnitt. Auch dieser
wird erheblichen Temperaturdifferenzen und dementsprechenden Abmessungsänderungen
ausgesetzt sein. Um diese Temperaturveränderungen in energischer Weise zu verringern,
ist die äußere Hülse 16 an der Innenseite mit wärmeisolierendem Stoff
70 versehen.
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In Fig. 8 ist eine Art der Befestigung der Trennwände an der Rotorhülse
dargestellt. Die Trennwand ist mit 72, die Rotorhülse mit 16 bezeichnet; bei 74
sind Hülse und Trennwand verschweißt. Die Schweißnaht geht nur über einen Teil der
Kurzseite der Trennwand, da der untere Teil letzterer schräg abgeschnitten ist,
um dieser Partie freie Ausdehnungsmöglichkeit zu geben. Bei solchem Vorgehen werden
in weitgehendem ?Maße Stauchungen der Hülse und der Trennwände vermieden, welche
Stauchungen beim Betrieb eines Regenerativ-Wärmeaustauschers sich in erheblichen
Schwierigkeiten für die Erzielung wirksamer Abdichtungen auswirken.
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Wie in noch anderer Weise Stauchungen der Hülse 16 vermieden werden
können, ist in Fig. 9 und io gezeigt. In Fig. 9 ist die Hülse von der Innenseite
her dargestellt; zwei Schlitze 76 sind von der Kante nach unten eingearbeitet. An
der Außenseite der Platte sind beiderseits des Schlitzes winkelförmige Leisten 78
durch Schweißen befestigt. Diese Leisten sind in der Fig. io gezeigt, die einen
Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 9 darstellt. Die Leisten sind im Ouerschnitt zu
sehen und zwischen ihnen ist eine Platte So eingeschoben, die den Durchtritt von
Luft und Gas durch die Schlitze ; 6 verhindert. Die Breite der Platte So in Beziehung
zur Distanz zwischen den Leisten 78 gestattet eine gewisse Relativbewegung der Platte,
wenn sich die Hülse zusammenzieht oder ausdehnt.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellten und
beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind innerhalb des Rahmens
der Erfindung noch viele andere Ausführungsformen möglich.