DE909136C

DE909136C - Luftvorwaermer mit zylindrischem Rotor

Info

Publication number: DE909136C
Application number: DES28887A
Authority: DE
Inventors: William E Hammond
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Current assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Priority date: 1951-08-14
Filing date: 1952-06-12
Publication date: 1954-04-15
Also published as: US2684230A; FR1054557A

Description

AUSGEGEBEN AM 15. APRIL 1954

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Die Erfindung betrifft einen Luftvorwärmer mit zylindrischem Rotor, der eine vertikale Achse umläuft und Wärmeübertragungsstoff für heiße Gase und verhältnismäßig kühle Luft enthält und mit Abschlußplatten, die den Rotorenden gegenüberliegen, und mit ausgerichteten Aussparungen für den Durchfluß von Gas und Luft durch den Rotor versehen sind, die auf entgegengesetzten Seiten der Rotorachse liegen, und hat insbesondere Verbesserungen in der Bauart und Abstützung des Gehäuses, das den Rotor umschließt, zum Gegenstand, um die Wirkungen mechanisch oder thermisch hervorgerufener Verziehungen zu vermindern bzw. zu beseitigen.

In derartigen Erhitzern trägt ein zylindrischer Rotor Wärmeübergangsplatten, gewöhnlich metallischer Art, die in einem Gasdurchgangsweg Wärme aufnehmen und diese nach einer Rotordrehung im Luftdurchgangsweg an die Luft abgeben. Der Rotor ist von einem Gehäuse umschlossen, das mit Gas- und Luftleitungen verbunden und mit Abschlußplatten versehen ist, die im Abstand zueinander liegende und mit den Gas- und Luftdurchgangswegen durch den Rotor fluchtende Öffnungen aufweisen. Es sind ferner Umfangsdichtungen zur Verhinderung des Entweichens von Gas und Luft durch den Ringraum zwischen dem Rotor und dem Gehäuse vorgesehen. Auch radiale Dichtungen zur Verhinderung eines Quervermischens der Gas- und Luftströme an den Rotorenden sind an den Scheidewänden, die den Rotor in das Wärmeübertragungsmaterial enthaltende Abteile trennen, vorhanden. Alle diese Abdichtungen stehen mit den Abschlußplatten oder angrenzenden Teilen des Gehäuses in Berührung. Um die Drehung des Rotors zu ermöglichen, sind gewisse Spielräume nötig. Diese Spielräume sind bis jetzt nur auf Grund von Überlegungen geschaffen worden, die die Verbiegungen lediglich des Rotors betrafen, welche er bei seiner Drehung durch die Temperaturunterschiede der

ihn durchfließenden Strömungsmittel erleidet. Folglich verändern Verbiegungen des Gehäuses, die durch mechanische Belastungen durch die Art des Rotor- und Gehäusezusammenbaues, sowie durch die Wärmeausdehnungen entstehen, die erforderlichen Spielräume.

Bei den Vertikalerhitzern mit aufwärts strömendem Gas und abwärts gerichtetem Luftdurchfluß und demnach kühlerer oberer Stelle versucht das durch thermische Einwirkung entstehende Kräftepaar, die Zuleitungsseite des Gehäuses her abzudrücken, dem aber durch die Gegenwirkung der Leitungsfüße entgegengearbeitet wird, so daß die Reaktionskräfte auf eine Verringerung der Verbiegung hinwirken und diese in einer niedrigen Größenordnung halten.

Bei der Verkehrtbauart von Erhitzern, in denen das Gas abwärts und die Luft aufwärts strömt, so daß die oberste Stelle die heißeste ist, versuchen die thermischen Kräfte, die Zuleitungsseite des Gehäuses zuheben und werden darin durch die Wirkung der Stützfüße, die den Leitungen benachbart liegen, unterstützt. Da diese Kräfte alle in gleicher Richtung wirken, wird das Verziehen gefördert. Verbiegungen dieser Art verringern die Spielräume zwischen den Dichtungen am kalten Ende des Erhitzers in den Gebieten, in denen die Leitungen anschließen, und vergrößern die Spielräume am heißen Ende des Erhitzers.

Durch den Gegenstand der Erfindung soll ein Gehäuseaufbau für einen Luftvorwärmer geschaffen werden, in dem die Abschlußplatten durch säulenartige Stützteile innerhalb des den Rotor umgebenden Gehäuseshüllbleches miteinander verbunden und der Temperatur der Heizgase sowie der erhitzten Luft so ausgesetzt sind, daß sie bei ihrer Beaufschlagung durch die Heizgase und die erhitzte Luft eine gleichförmige Temperatur behalten. Das Hüllblech kann deshalb von geringer Dicke sein, weil es nun als Leitungsteil anzusehen ist, der nur zur Umgrenzung oder Führung eines strömenden Mittels dient. Das Gehäusegewicht wird dadurch verhältnismäßig leicht.

Ein weiteres Merkmal des Gegenstandes der Erfindung besteht darin, daß ein Satz der üblichen Umf angsdichtungen zwischen dem Gehäuse und dem Rotor an dessen Enden wegfällt, vorzugsweise am heißen Ende, so daß an dieser Stelle Dichtungsschwierigkeiten beseitigt werden. Eine Folgeerscheinung hiervon ist das Merkmal der Anordnung axialer Dichtungen in dem Ringraum zwischen Rotor und Gehäuse, so daß Gas und Luft in diesem Raum nicht um den Rotor herum fließen und sich vermischen können, was den Zweck der üblichen radialen Dichtungen vereiteln würde.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt; Fig. ι einen Lufterhitzer im Längsschnitt nach Linie 1-1 in Fig. 2,

Fig. 2 einen waagerecht geführten Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1.

Der Rotor besitzt einen zylindrischen Mantel 10 und ist durch radiale Scheidewände 11 (Fig. 2) in sektorförmige Abschnitte unterteilt. Die Scheidewände verbinden den Mantel mit der Rotorsäule 13, die durch einen Motor und ein Untersetzungsgetriebe 14 langsam um ihre Achse gedreht wird. Die Rotorabschnitte enthalten Regenerativwärmeübertragungsstoff in Form dicht nebeneinander angeordneter Platten 15, die Wärme von den Heizgasen aufnehmen bzw. von Kesselfeuerungsabgasen, welche durch eine Leitung 16 in den Vorwärmer eintreten und nach dem Hinwegstreichen über die Wärmeübertragungsplatten 15 durch eine an ein Gebläse' angeschlossene Auslaßleitung 17 abgeführt werden. Beim langsamen Umlauf des Rotors um seine Achse treten die erhitzten Platten 15 in den Luftstrom ein, der durch ein Gebläse in die Leitung 18 des Vorwärmers gefördert wird. Beim Hinwegstreichen über die Platten 15 nimmt der Luftstrom Wärme auf, und über die Leitung ig wird er zur Kesselfeuerung oder einem anderen Bedarfsplatz weitergeleitet.

Das den Rotor einschließende Gehäuse 20 weist an beiden Enden Abschlußplatten 21, 22 auf, in denen sektorförmige Öffnungen 23 und 24 (Fig. 2) zum Zutritt und Abgang der den Rotor durchziehenden Gas- und Luftströme ausgespart sind. Damit die Gas- und Luftströme sich untereinander nicht vermischen, haben die Abschlußplatten 21, 22 Flächen 25, die zwischen den Gas- und Luftdurchlässen liegen und in ihrer Oberfläche mindestens so groß, vorzugsweise aber etwas größer sind als ein einzelner Rotorabschnitt, damit mindestens ein Abschnitt bei seiner Lage zwischen den Gas- und Luftdurchlässen durch an den Scheidewänden 11 befindliche radiale Dichtungen isoliert bzw. abgesperrt sei. Damit die Gas- und Luftströme nicht die Wärmeübertragungsplatten 15 umgehen können, indem sie axial im ringförmigen Spielraum 27 zwischen dem Rotormantel 10 und dem Gehäuse 20 entlangstreichen, ist es üblich, Umfangsdichtungen 28 an dem Mantel 10 vorzusehen, die sich an ihnen gegenüberliegenden Teilen der Abschlußplatten 21, 22 oder mit diesen verbundenen Teilen hinwegstreichen und so den Raum 27 abschließen.

Gewöhnlich wird der Luftvorwärmer von einem Eisengerüst 30 eines Kessels getragen. An den Verbindungsstücken 34, die zwischen den Leitungen 17, 18 und der Abschlußplatte 22 des Gehäuses 20 angeordnet sind, sind Stützfüße 32 vorgesehen, die auf Balken 33 ruhen, die ihrerseits vom Gerüst 30 getragen werden; weiter sind noch diametral gegenüberliegende Stützfüße 35 am Gehäuse 20 vorhanden.

In Verkehrtvorwärmern (Fig. 1) mit abwärts gerichtetem Gasdurchgang wird der Rotor außerdem durch die Temperaturunterschiede zwischen dem oberen (heißen) und unteren (kalten) Ende konvex gekrümmt. Das Gehäuse verzieht sich ebenfalls, da die obere Abschlußplatte 21 heißer wird als die untere Abschlußplatte 22; oben verkürzt sich der Gehäusedurchmesser, und die Stützfüße 32 werden angehoben. Diese Stützfußreaktion steigert, da sie in gleicher Richtung wie die thermische Verbiegung wirkt, die Gehäuseverbiegung und die Störwirkung zwischen Gehäuse und Rotor; außerdem lassen sie Spalten zwischen den Dichtungen und den Abschlußplatten entstehen.

Nach der Erfindung sind nun Umfangsdichtungen 28 ausschließlich am kalten Ende des Vorwärmers vorgesehen. Deshalb kann das Heizgas, welches durch die Leitung 16, das Verbindungsstück 36 und durch die öffnung 23 der oberen Abschlußplatte 21 in den Rotor einströmt, durch den Spalt 38 zwischen der Abschluß-

platte und dem Umfang 39 des Rotors in den Ringraum 27 zwischen Rotormantel 10 und dem Gehäuse 20 eintreten ; auf der gegenüberliegenden Seite des Rotors gelangt erhitzte Luft in den Raum 27 ^A.
Säulenartige Stützen 40 sind mit ihren Enden im Ringraum 27 innerhalb des Gehäuses 20 mit der oberen und unteren Abschlußplatte 21, 22 verbunden und kommen deshalb fast ganz auf die Temperatur der Strömungsmittel. Diese Säulen sind die Hauptstützglieder der Vor wärmer einheit, und das Gehäuse20 dient lediglich als Strömungswegbegrenzung. Seine Wandstärke kann deshalb auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden, wodurch sich das Gewicht des Vorwärmers verringert. Die untere Abschlußplatte 22 ist an dem Flansch 42 des unteren Verbindungsstückes 34 befestigt, während sich die obere Abschlußplatte 21 auf den Säulen 40 abstützt. Der übliche Träger 44, an dem der Rotor mit seinen Antriebsmitteln 14 hängt, ist an dem oberen Verbindungsstück 36 angeordnet, das auf

ao dem Flansch 46 der oberen Abschlußplatte 21 ruht und mit diesem verbunden ist.

Da die übliche Anordnung der Umfangsdichtungen um das obere Ende des Rotors den Zustrom von Luft und Gas in die Ringräume 27 und 27 ^A zwischen Gehäuse 20 und Rotormantel 10 zuläßt, könnte dort eine Vermischung der zwei Strömungsmittel erfolgen und so den Zweck der Radialdichtungen beeinträchtigen, deren normale Funktion darin besteht, ein Querfließen und Vermischen der zwei Strömungsmedien an den Enden des Rotors zu verhindern. Um solche Vermischung der Gas- und Luftströme in dem Ringraum zu verhindern, sind axiale Dichtungsglieder 50 zwischen diesen Teilen an am Umfang verteilten Stellen des Ringraumes vorgesehen, und zwar den Flächen 25 der Abschlußplatten, die zwischen den Gas- und Luftdurchgangsöffnungen 23, 24 liegen, benachbart.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt also darin, die Temperaturen des Gehäuses und der Verbindungsstücke zu erhöhen, um das Ausmaß der Verformungen zu verringern. Um dies durchzuführen, sind die üblichen Umfangsdichtungen am heißen Ende weggelassen und durch axiale Dichtungen zur Steuerung von Undichtheiten ersetzt. Durch diese Mittel wird die Temperatur des den Rotor umgebenden Ringraumes erhöht und so der Temperaturunterschied zwischen der Abschlußplatte und dem Verbindungsstück am heißen Ende des Vorwärmers verringert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Luftvorwärmer mit zylindrischem Rotor, der um eine vertikale Achse umläuft und Wärmeübertragungsstoff für heiße Gase und verhältnismäßig kühle Luft enthält, und mit Abschlußplatten, die den Rotorenden gegenüberliegen und ausgerichtete Aussparungen für den Durchfluß von Gas und Luft durch den Rotor aufweisen, gekennzeichnet durch säulenartige Stützglieder (40), die am Umfang verteilt radial außerhalb des Rotormantels (10) liegen und an ihren Enden mit den Abschlußplatten (21, 22) verbunden sind, und durch ein verhältnismäßig dünnes, zusammen mit den Abschlußplatten ein den Rotor einschließendes Gehäuse (20) bildendes, um den Rotor herum und außerhalb der Stützglieder (40) gelegenes Mantelblech von leichtem Gewicht und durch einen Ringspalt (38) zwischen dem oberen Rotorrand (39) und dem ihm gegenüberliegenden Teil der Abschlußplatte (21) als Zugang für Gas und Luft zum Ringraum (27, 27^-) zwischen dem Rotormantel (10) und dem Gehäuse (20), wobei mit der oberen Abschlußplatte (21) verbundene Leitungen (16, 19) zum Einlaß von Heizgas in den und zum Auslaß erhitzter Luft aus dem Rotor sowie mit der unteren Abschlußplatte verbundene Leitungen (17, 18) zum Einlaß kühler Luft in und zum Austritt abgekühlten Gases aus dem Rotor vorhanden sind, und durch nur zwischen dem Rotormantel (10) und der unteren Abschlußplatte (22) zur Verhütung des Eintrittes kühler Luft und abgekühlten Gases zum Ringraum (27, 27^) zwischen dem Rotor und dem Gehäuse (20) ringsum verlaufende Dichtungsmittel (28).
2. Luftvorwärmer nach Anspruch 1, der als Verkehrtvorwärmer ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der unteren Abschlußplatte (22) Gerüststützen (30, 32, 33, 35) verbunden sind, auf welchen der Vorwärmer ruht.
3. Luftvorwärmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einlaß des heizenden Strömungsmittels in den Ringraum (27, 27 ^A) zwischen Rotor und Gehäuse dieser an jener Seite des Gehäuses, die mit der Einlaßleitung des heizenden Strömungsmittels verbunden ist, offen bleibt.
4. Luftvorwärmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abhalten des Einströmens kühler Luft und abgekühlter Gase in den Ringraum (27, 27^) die zwischen Rotor und Gehäuse angeordneten ringsum verlaufenden Abschlußmittel (28) durch in diesem Raum sich axial erstreckende Abschlußmittel (50) ergänzt werden, welche, am Umfang verteilt, an Stellen vorgesehen sind, wo zwischen den Aussparungen (23, 24) der Abschlußplatten (21, 22) volle Flächen (25) vorhanden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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