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Wärmetauscher, insbesondere Luftvorwärmer, mit zylindrischem Rotor
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere Luftvorwärmer mit einem
zylindrischen Rotor, der um eine senkrechte Achse umläuft und Wärmeübertragungsstoff
für heiße und verhältnismäßig kühle Strömungsmittel enthält, und mit einem den Rotor
umgebenden Gehäuse, das an axial gegenüberliegenden Seiten mit Öffnungen für den
Durchgang der Strömungsmittel versehene Endplatten aufweist und mit einem seitlich
des Vorwärmers auf einem Gerüst aufgestützten waagerechten, über dem Vorwärmer sich
erstreckenden Querträger, auf dem ein mit der Rotorwelle verbundenes Lager für die
Aufhängung des Rotors sitzt. Mit dem Gegenstand der Erfindung ist die Senkung der
durch mechanische oder thermische Kräfte hervorgerufenen Verwindungen und Verschiebungen
bezweckt. Der übliche Vorwärmer dieser Art enthält einen zylindrischen Rotor mit
Wärmeübergangsplatten, die Wärme von ihn durchfließenden Verbrennungsgasen aufnehmen
und an nachfolgend über die Platten strömende Luft abgeben. Der Rotor ist in ein
Gehäuse eingebaut, das mit Endplatten versehen ist, mit welchen die Einlaß- und
Auslaßleitungen für Gas und Luft verbunden sind. Das Gehäuse ist mit Stützfüßen
ausgestattet, die auf dem Eisengerüst der Anlage aufruhen, welcher der Vorwärmer
zugehört. Dieses Gehäuse enthält gewöhnlich über dem Rotor einen Querträger, der
das Stützlager für den Rotor derart trägt, daß das Gewicht des Rotors das Gehäuse
belastet. Die bei dieser Bauweise auftretenden mechanischen Kräfte und die infolge
ungleicher thermischer Beanspruchung der Gehäuseteile diesen auferlegten Beanspruchungen
durch
das Überströmen der verschiedenen Teile mit heißem Gas und
verhältnismäßig kühler Lufthaben Störungen der Spielräume für die üblichen Abschlüsse
zwischen Rotor und Gehäuse und damit zusammenhängende Gasundichtheiten zur Folge.
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Der Gegenstand der Erfindung behebt diesen Mangel durch die Unabhängigkeit
derStützung des Vorwärmerrotors von der Stützung seines Gehäuses, wodurch sowohl
die mechanischen Kräfte als auch die Wirkung der thermischen Beanspruchungen auf
Gehäuse und Rotor niedriggehalten werden.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung in den Fig. i bis 4 dar. Es zeigt Fig. i einen Axialschnitt durch einen
umlaufenden Regenerativ-Luftvorwärmer, Fig. 2 eine Draufsicht, gesehen nach Linie
2-2 in Fig. i, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 in Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt
nach Linie 4-4 in Fig. i, Fig. 5 eine Einzelheit aus Fig. i.
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Fig. i und 2 zeigen den durch radiale Zwischenwände ii in sektorförmige
Abteile unterteilten Rotor io.Diese Zwischenwände ii verbinden den zylindrischen
Rotor mit der Rotorsäule 13, die durch einen Motor über ein Untersetzungsgetriebe
langsam um ihre Achse gedreht wird. Die Rotorabteile enthalten Regenerativwärmeübertragungsstoff
in Form dicht nebeneinander stehender Metallplatten 15, die die Wärme heißer Gase
aufnehmen, welche durch die Leitung 16 aus einem Kessel oder einer anderen Wärmequelle
in den Luftvorwärmer einströmen und diesen nach Überstreichen der Wärmeübergangsplatten
15 durch eine an ein Zuggebläse angeschlossene Auslaßleitung 17 verlassen.
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Da der Rotor langsam umläuft, werden die erhitzten Platten in den
Luftstrom hinüberbewegt, der mittels eines Windgebläses durch die Leitung 18 in
den Vorwärmer gedrückt und nach Wärmeaufnahme aus den Platten 15 des Vorwärmers
aus diesem durch dieKesselfeuerung oder einer anderen Bedarfsstelle führende Leitung
ig hinausgeführt wird.
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Das Rotorgehäuse 2o ist an jedem, dem Rotor gegenüberliegenden Ende
mit einer oberen bzw. unteren End-oder Sektorenplatte versehen, die je Öffnungen
zum Zu- und Abgang der den Rotor durchfließenden Gas-und Luftströme aufweisen. Damit
sich die Ströme nicht vermischen, sind in den Platten 39 zwischen den Gas- und Luftöffnungen
undurchbrochene Teile 25 vorgesehen, die in Umfangsrichtung mindestens gleich groß,
gewöhnlich aber etwas größer sind als ein mit ihnen zusammentreffendes durch Zwischenwände
ii gebildetes Rotorabteil. So wird wenigstens ein solches Abteil isoliert bzw. abgeschlossen,
wenn es in die Stellung zwischen den Gas- und Luftdurchgängen gelangt. Damit die
Gas- und Luftströme die Wärmeübergangsflächen 15 nicht umgehen, durch radiales Ausweichen
und Eintritt in den Ringraum 27 zwischen der Rotorhülse io und dem Gehäuse 2o, pflegt
man ringsherum an der Hülse Abschlüsse 28 vorzusehen, die an den ihnen gegenüberliegenden
Teilen der Endplatten 39 oder an den mit diesen verbundenen Teilen entlangstreichen,
wodurch der Ringraum 27 abgeschaltet ist. Erfindungsgemäß ist der Rotor io an einem
Querträger 3o aufgehängt, der sich über der Rotorwelle 31 und quer über den Vorwärmer
erstreckt. Die Enden des Querträgers 3o ruhen auf den Trägern 32 auf, die sich auf
den Teilen 33 des Eisengerüstes der Anlage aufstützen. Auf dem Querträger
30 sitzt das Traglager 34 für das obere Ende der Rotorwelle 31, so daß der
Rotor io bei seinem Umlauf im Gehäuse nicht an diesem, sondern am Querträger 3o
hängt. Das Gehäuse 2o wird von der Anschlußplatte 35 getragen, mit der die Lufteinlaß-
und Gasauslaßleitungen verbunden sind, und sie liegt wie üblich zwischen diesen
Leitungen und der oberen Endplatte 39. Erfindungsgemäß ist die Anschlußplatte 35
gebildet durch den kreisförmig gebogenen Träger 36 mit Flansch 37 an seiner Unterseite,
der radial nach außen vorsteht und mit dem oberenFlansch 38 des Gehäuses 2o verbunden
ist, um so das Gehäuse 2o zu tragen. Die Anschlußplatte 35 ist je mit einem Paar
aufrecht stehender Lappen 40, 41 versehen, die einander gegenüber stehen (Fig. 2).
Die Lappen 41 sind durch Bolzen 42 (Fig. i) mit den unteren Enden der angelenkten
Aufhängeglieder 43 verbunden, die mittels Bolzen 44 an Laufwinkeln 46 (Fig. 4) hängen,
welche mit ihren waagerechten Stegen 47 auf den Seitenflanschen 48 des Querträgers
30 aufliegen. Bei diesem Aufbau wird das Gehäuse 2o, unabhängig von der Abstützung
des Rotors io, mittels einer gelenkigen Aufhängung, vom Querträger 30 getragen.
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Ein Flansch 5o am unteren Ende des Rotorgehäuses ist mit dem Flansch
51 an der unteren Anschlußplatte verbunden, die die Form eines kreisförmigen Trägers
52 aufweist und radiale Stege 53 besitzt, die von einer halbrunden Schelle 54 ausgehen,
die das untere Ende der Rotorwelle 31 lose umgibt und ein Hülsenstück bildet, an
dem das untere Führungslager 56 für die Rotorwelle befestigt werden kann.
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Die obere Endplatte 39 ist so montiert, daß sie sich vom Gehäuse und
vom Rotor unabhängig ausdehnen kann. Die obere Anschlußplatte 35 ist mit zwei Paaren
radial verlaufender Stegbalken 6o, 61 aus Winkeleisen versehen (Fig.2), die an den
inneren Enden in halbkreisförmige Glieder 62 übergehen und einen Ring um die Rotorwelle
31 bilden. jedes Paar der Stegbalken 6o, 61 hängt durch Verbindungsstücke 63 zusammen.
Die Paare der @Stegbalken 6o, 61 sind über den undurchbrochenen Teilen 25 der Endplatten
39 gelegen; diese Endplattenabschnitte 25 liegen so zwischen den Gas- und Luftöffnungen,
daß die an den radialen Kanten der undurchbrochenen Teile der Endplatten befestigten
Tragwinkeleisen 64 auf den unteren Flanschen 65 der Stegbalken 6o, 61 anliegen (Fig.
3). Die Endplatten 39 haben Kreisform, und ihr äußerer Rand liegt in gleicher Höhe
wie der Anschlußplatten-Flansch 37 (Fig. 5), und es können sich die Endplatten 39
in radialer Richtung ausdehnen und zusammenziehen, wobei weder auf die Anschlußplatte
35 noch auf die den Rotor io einschließenden Teile des Gehäuses 2o Verzerrungskräfte
ausgeübt werden.
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Bei dieser Bauweise wird das Gewicht des Rotors io auf das Eisengerüst
33 des Kessels übertragen, ohne daß vom Rotorgewicht herrührende Kräfte auf das
Gehäuse einwirken. Die gesonderte Aufhängung des
Rotors macht das
Gehäuse vom Rotorgewicht frei und ermöglicht es, das Gehäuse als einen leichten
Durchleitungskörper für die Begrenzung und Führung von Gas- und Luftströmen zu entwerfen,
was doch seine Hauptfunktion sein soll. Diese Vorwärmergehäuseaufhängung bzw. Stützung
läßt Dehnungsunterschiede ohne Veränderung der Spielräume und ohne Kräftewirkung
auf das Gehäuse zwischen den oberen und unteren Endplatten zu. Verbindungen zwischen
den Endplatten und Gehäuseflanschen, die Dehnungen gestatten, verhüten die Übertragung
von Ausdehnungskräften von den Endplatten auf den Gehäuseaufbau. Diese Bauweise
gestattet radiale Gehäuseausdehnungs- und Zusammenziehungsbewegungen ohne irgendwelche
Spannungsbelastung, da die angelenkten Aufhängungsglieder 43 sich diesen Bewegungen
anpassen. Eine derartige Aufhängung des Gehäuses an zwei Punkten mittels Gelenkverbindungen
ermöglicht eine spannungsfreie Ausdehnung des Gehäuseflansches 37. Die Gelenke sind
vorzugsweise in kleinem Winkel zur Senkrechten mit Einwärtsrichtung ihrer unteren
Enden angesetzt, so daß bei thermischer Ausdehnung sich nur eine geringfügige (vernachlässigbare)
Senkrechtbewegung des Vorwärmergehäuses ergibt und auf diese Weise jegliche Störung
in den Abschlüssen zwischen Rotor und Gehäuse auf ein Mindestmaß herabgesetzt ist.