LU82848A1 - Drehtrommel-waermetauscher - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Drehtrommel-Wärmetauscher, insbesondere einen Wärmetauscher zur Rückgewinnung von Restwärme aus Entsorgungsflüssigkeiten beliebiger Natur und beliebigen Ursprungs, speziell auch aus Schlamm, Abwasser und dergleichen mit Festkörpern in Suspension, wie z.B.

Abwässer aus chemischen Anlagen im allgemeinen, und insbesonderf aus Bleich- und Färbanlagen usw.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher der vorgenannten Art vorzuschlagen, welcher es ermöglicht, unter allen Betriebsbedingungen einen kontinuierlichen und wirkungsvollen Wärmetausch zwischen den beiden Flüssigkeiten in Funktion der Temperatur durchzuführen, und insbesondere, je nach Anwendungsfall, eine gute Zugänglichkeit zu den verschiedenen Teilen des Wärmetauschers selbst (besonders zu den Teilen, welche mit dem behandelten Schlamm und/oder Abwasser in Verbindung kommen) zu ermöglichen zwecks periodischer Reinigung, Wartung, usw.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Wärmetauscher, insbesondere einen Wärmetauscher zur Rückgewinnung von Restwärme aus Flüssigkeiten, wie Kühlabwässern, Schlamm und dergleichen, gekennzeichnet durch eine Kapsel mit Rohranschlüssen für die Zu- und die Abführung einer ersten der beiden Wärmetauschflüssigkeiten, mindestens einen, drehbar in der Kapsel untergebrachten Rotor, welcher aus einer i

Anzahl von in Reihe angeordneten Hohlkörpern besteht, die ihrerseits zur Lenkung der zweiten Wärmetauschflüssigkeit * im Innern mit Zwischenwänden versehen sind, in der Weise, * dass die Hohlkörper nacheinander von der zweiten Flüssigkeit durchströmt werden, wobei ihre Enden über geeignete Dreh-abdichtpackungen mit Anschlüssen verbunden sind, sodass die zweite Flüssigkeit im Gegenstrom in Bezug zur ersten den Rotor durchströmen kann.

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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Wärmetauschers weist die Kapsel, in welcher mindestens ein Rotor drehbar untergebracht ist, an ihren beiden gegenüberliegenden Enden hohle Tragzapfen auf; diese Hohlzapfen verbinden die Kammern der Hohlkörper mit aussen, sie sind gelagert in je einem Support, welche trennbar mit den Seitenwänden der Kapsel verbunden sind. Die Hohlräume der Tragzapfen sind mittels Abdichtungen hydraulisch mit festen Hohlzapfen verbunden, welch letztere drehbar an einer Tragstruktur gelagert sind, sodass sowohl der Rotor sich drehen kann als auch die . Kapsel in der Tragstruktur geschwenkt werden kann, zwecks

Reinigung und Wartung der verschiedenen Teile des Wärmetauschers

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben Es zeigen:

Figur 1, einen Längsschnitt durch den Wärmetauscher;

Figur 2, eine Seitenansicht des Wärmetauschers nach Figur 1;

Figur 3, einen Längsschnitt, in vergrössertem Massstab des rechten Endes des Wärmetauschers nach Figur 1.

Der in den Zeichnungen dargestellte Wärmetauscher besteht unter anderem aus einer Kapsel A welche von einer s der beiden Wärmetauschflüssigkeiten durchströmt wird. In dieser Kapsel A ist eine oder mehrere Trommeln oder Rotoren B untergebracht in welchen die zweite Wärmetauschflüssigkeit im Gegenstrom zirkuliert.

Im vorliegenden Falle besteht die Kapsel A aus einem prismatischen, schüsselartigen Gehäuse 10,dessen Stirnwände 12 und 14 verstärkt ausgeführt sind. In der Mitte dieser Stirnwände sind Tragelemente 16, 18 angebracht, welche von den Stirnwänden aus in das Innere des Gehäuses hineinragen. Jedes dieser Tragelemente 16, 18 weist Wälzlager 20 (siehe Figur 3) auf, sowie Drehabdichtungen 22 für die Hohlzapfen > 24, 26, welche von den Stirnwänden 12 und 14 des Gehäuses i aus nach aussen ragen. Die innen liegenden Extremitäten - 4 - dieser Hohlzapfen sind bündig mit Flanschen 28, 30 mit denen sie eine mechanische Einheit bilden, welche an den Stirnwänden 12, 14 des Behälters 10 befestigt sind. Die Flansche 28, 30 sind darüberhinaus mit Innengewinden versehen, sodass die Tragelemente 16, 18 mittels Schrauben 25 an den Flanschen und damit an den Stirnwänden 12, 14 des Gehäuses befestigt werden können.

Die Extremitäten der Hohlzapfen 24, 26 stossen an die aufgebohrten Enden 32, 34 einer Welle 36 für den Rotor B.

' Zwischen den Hohlzapfen 24, 26 einerseits und den aufge bohrten Wellenenden 32, 34 andererseits sind in den Tragelementen 16, 18 Drehabdichtungen 22 untergebracht. Die Hohlwellenenden 32, 34 sind ebenfalls bündig mit den Innenflächen der Flansche 28, 30, sodass der Rotor B aus der Kapsel A demontiert werden kann, wenn dies notwendig sein sollte.

Aus vorstehender Beschreibung folgt, dass der Rotor B drehbar in der Kapsel A gelagert ist und mit aussen hydraulisch verbunden durch lösbare Anschlüsse 38, 40 an den' freien Enden der Hohlzapfen 24, 26, womit diese mit den Anschlussleitungen für die andere der beiden Wärmetauschflüssigkeiten verbunden werden können.

Die Hohlzapfen 24, 26 sind in Gabelböcken 42, 44 an den 1 oberen Enden von Stützsäulen 46 gelagert, welch letztere ihrerseits an einer Fundamentplatte 48 verankert sind. Zwei Verriegelungsglieder 50 sind an den Gabelböcken angebracht.

Ein Teil der Gabelböcke erlaubt das Entfernen der Kapsel A von ihrer Fundamentplatte, während die verbleibenden Teile <· in den Stirnwänden 12, 14 im Eingriff bleiben und diese in Arbeitsstellung (wie in den Figuren dargestellt) halten oder aber in der herumgeschwenkten Stellung wenn die Kapsel um die Hohlzapfen 24, 26 gedreht wurde zwecks Reinigung I derselben.

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Aus Vorstehendem geht hervor, dass die Kapsel A in ihrer Arbeitsstellung verriegelt werden kann und zwar mittels einem Satz Verriegelungsglieder 50, welche z.B. aus Elementen bestehen können, mit denen die Arme der Gabelbücke 42, 44 gegeneinander gezogen werden können, wodurch die Hohlzapfen 24, 26 blockiert werden.

Auf der Welle 36 des Rotors B sind hintereinander eine Mehrzahl von linsenförmigen Hohlkörpern 52 montiert. Diese linsenförmigen Hohlkörper bestehen aus zwei konkaven Deckeln oder Schalen 54, 55 (Figur 3), deren Ränder miteinander verbunden sind, z.B. durch Schweissen. Die Schalen 54, 55 haben in der Mitte einen Durchlass mit herumgebogenen Rändern 56, 57, welche bei zwei nebeneinander liegenden Hohlkörpern 52 gegeneinander zeigen und hermetisch dicht miteinander verbunden sind. Die Hohlkörper 52 sind ihrerseits mit der Welle 36 verbunden durch Zwischenschaltung von durchbrochenen Trennwänden 58, 60, wobei die erste Trennwand 58 aus Ringen mit herumgebogenen Rändern besteht und mit dem inneren Rand auf der Welle 34 gelagert ist; die äusseren herumgebogenen Ränder 56, 57 werden miteinander verbunden, z.B. indem zwei nebeneinander liegende Hohlkörper 52 miteinander verschweisst werden. Die Ringe 58 sind mit Durchbrüchen versehen. Die Trennwände oder Blenden 60 bestehen ihrerseits aus perforierten Scheiben, welche sich in das Innere der Hohlkörper 52 erstreckea Die herumgebogenen Innenränder 62 dieser Blenden sitzen ebenfalls auf der Welle 36. Durch Wülste oder Einbuchtungen 64, 65 in den Schalen 52 werden die Blenden 60 an ihrem Aussenrand festgelegt und können, z.B. durch Schweissen, an diesen Wülsten 64, 65 befestigt werden. Ausser an den mit Einbuchtungen oder Wülsten versehenen Stellen sind die Schalen 54, 55 so weit voneinander entfernt, dass im Innern f eines jeden Hohlkörpers 52 ein Satz von drei miteinander in Ί.

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Verbindung stehenden Kammern C^, C£ und gebildet wird.

Die Ränder 56 und 57 der Hohlkörper 52 sind durch Schweissen mit Abschlusstöpfen 55 verbunden, wobei die Böden dieser Abschlusstöpfe durchbrochen sind zwecks Einführung der hohlen Enden 32 und 34 der Welle 36. Die Enden der Welle 36 weisen radiale Bohrungen auf zur Herstellung der Verbindung mit Ringkammern in den Abschlusstopfen, welche ihrerseits mit den Kammern C der Hohlkörper 52 in Verbindung stehen. Durch das Vorhandensein der Blenden 58 und 60 im Innern der Hohlkörper 52 wird diesen letzteren eine genügend grosse Steifheit verliehen, selbst wenn sie von bedeutender Grösse sind und notwendigerweise aus dünnen Stahlplatten hergestellt sind.

Zusätzliche Trennwände 66 sind innerhalb des Behälters 10 vorgesehen und an demselben befestigt; sie haben etwa die gleiche Höhe wie der Behälter.

Auf Grund dieser besonderen Anordnung entsteht innerhalb des Behälters eine Anzahl von aufeinander folgenden Kammern, welche miteinander in hydraulischer Verbindung stehen durch Oeffnungen 68 am oberen Teil der einzelnen Trennwände 66.

Diese Oeffnungen 68 dienen als Durchgang für den von den herumgebogenen Rändern 56, 57 gebildeten Hals der Hohlkörper 52.

Der Rotor B wird von einem Motor D , welcher durch geeignete Mittel auf der Oberseite 70 der Kapsel 10 befestigt ist, mit bestimmter Drehzahl in Umdrehung versetzt.

Der Motor ist vorzugsweise vom hydraulischen Typ und treibt vorteilhafterweise den Rotor B mittels Ritzel 72, Kette 74 f und Kronrad 75 an.

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Die erste hydraulische Schleife des Wärmetauschers beginnt an der Austrittsöffnung eines Speiserohres 76 in der Seitenwand 12. Durch dieses Speiserohr wird eine der beiden Wärmetauschflüssigkeiten, im vorliegenden Falle Schlamm, warme Abwässer usw. zugeführt. An der gegenüber liegenden Stirnwand 14 ist ein knieförmiges Entsorgungsrohr 78 vorgesehen, welches in einen Ueberlaufkessel oder Wehr 80 einmündetj ein Abflussrohr 82 ist am Boden des lieberlauf-kessels vorgesehen.

Der Durchmesser dieser verschiedenen Rohre wird der Natur und der Strömungsgeschwindigkeit der Wärmetauschflüssigkeit angepasst welche, wie schon oben bemerkt, Schlamm oder Abwasser sein kann.

Durch die beschriebene Anordnung wird ein Flüssigkeitsstrom vom Einlass zum Auslass praktisch ohne Hindernisse ermöglicht, insbesondere beim Durchfliessen der durch die Zwischenwände 66 gebildeten Kammern. Die unteren Teile dieser Trennwände können im Bedarfsfall mit Durchlassöffnungen versehen werden.

Die zweite hydraulische Schleife des Wärmetauschers verläuft im Gegenstrom in Bezug zur ersten und beginnt am * lösbaren Anschluss 40. Nach dem Durchfliessen der Sammelkammer strömt die Flüssigkeit nacheinander durch die Kammern der Hohlkörper 52 um schliesslich in die andere Kammer einzuströmen und den Wärmetauscher durch den Anschluss 38 zu verlassen.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, dass j das Ziel der Erfindung, d.h. die Wärmerückgewinnung, aus 4, jr %_ - 8 -

Entsorgungsflüssigkeiten, welche auch in Form von Schlamm anfallen können( vollständig erreicht wird. Darüber hinaus werden der in der Kapsel 10 zirkulierenden Flüssigkeit immer neue Wärmetauschflächen des Rotors B dargeboten, wodurch ein dauernder Wärmeaustausch und damit ein optimaler thermischer Wirkungsgrad gewährleistet ist.

Es wurde ebenfalls klargestellt, dass die Reinigung und das Entfernen einer Kruste auf den Metallflächen des Wärmetauschers leicht durchzuführen ist, und zwar sowohl von der Kapsel A wie vom Rotor B, da letzterer aus der Kapsel demontiert werden kann, wozu nur die Elemente 50 und die Schrauben 25, mit welchen die Tragelemente 18 mit den Stirnwänden 12 und 14 des Behälters 10 verbunden sind, gelöst werden. Diese Demontage ist möglich weil die Berührungsflächen zwischen den jeweiligen Enden 32, 34 der Welle 36 und den Hohlzapfen 24, 26 mit den inneren Stirnflächen der Flansche 32, 34 bündig sind. Alle Aussenflachen des Wärmetauschers sind damit dem Reinigungsmittel (Wasserstrahl, Bürsten usw) zugänglich gemacht, insbesondere die Innenflächen des Behälters 10. Nach dem Entfernen des Deckels 84 und des Rotors B aus dem Kessel 10 kann dieser um die Hohlzapfen 24, 26 in den Lagern 44 gedreht oder gekippt werden. Falls notwendig können die Trennwände 66 auch entfernt werden, wenn sie nicht unlösbar mit den Wänden des Behälters 10 verbunden sind.

Eine solche Demontage der Trennwände 66 wäre z.B. möglich, wenn diese Trennwände in Führungen an den Behälterwänden quer verschieblich in Bezug zur Behälterachse gehalten wären.

Es versteht sich von selbst, dass eine Reihe von Detailänderungen vorgenommen werden können insbesondere zur Anpassung an bestimmte Einsatzfälle, ohne dass davon der Grundgedanke f der Erfindung berührt würde.

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Claims (11)

1. Wärmetauscher, insbesondere Wärmetauscher zur Rückgewinnung von Restwärme aus Flüssigkeiten, wie Kühlabwässern, Schlamm und dergleichen, gekennzeichnet durch eine Kapsel (A) mit Rohranschlüssen (76, 78) für die Zu- und Abführung einer ersten der beiden Wärmetauschflüssigkeiten, mindestens einen, drehbar in der Kapsel (A) untergebrachten Rotor (B), welcher aus einer Anzahl von in Reihe angeordneten Hohlkörpern (52) besteht, die ihrerseits zur Lenkung der zweiten Wärmetauschflüssigkeit im innern mit Zwischenwänden (58, 60) versehen sind in der Weise, dass die Hohlkörper (52) nacheinander von der zweiten Flüssigkeit durchströmt werden, wobei ihre Enden über geeignete Drehabdichtpackungen (22) mit Anschlüssen (38, 40) verbunden sind, sodass die zweite Flüssigkeit im Gegenstrom in Bezug zur ersten den Rotor durchströmen kann.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (B) beidseitig durchbohrte Tragzapfen (32, 34) aufweist, welche Kammern (C) in den Hohlkörpern (52) mit aussen verbinden, wobei die Tragzapfen in lösbar an Seitenwänden (12, 14) der Kapsel (10) befestigten Lagerungen (16, „ 18) gelagert sind und mit den Drehabdichtpackungen (22) zwischen diesen Tragzapfen und anschliessenden Hohlzapfen (24, 26) bestückt sind, welch letztere ebenfalls an den Stirnwänden (12, 14) der Kapsel (A) befestigt sind.

3. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Extremitäten der festen Hohlzapfe (24, 26) bündig ist mit an den Stirnwänden (12, 14) der j Kapsel (10) befestigten Flanschen (28, 30), an welchen ihrer-,ΐ seits die Rotorlagerungen (16, 18) lösbar befestigt sind. Λ h - 10 -

4. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (52) des Rotors Linsenform haben und mit mittigen Oeffnungen versehen sind, an denen die Blechränder (56, 57) der Hohlkörper herumgebogen sind und hermetisch dicht mit den entsprechenden Rändern (57, 56) der an den betrachteten Hohlkörpern anschliessenden Hohlkörper verbunden sind, wodurch ein Zwischenraum zwischen zwei aufeinander folgenden Hohlkörpern entsteht , und dass im Hohlkörperinnern mindestens zwei Sätze von Blenden (58,60) * vorgesehen sind, welche die Hohlkörper versteifen und mit einer tragenden Welle (36) verbinden, deren durchbohrte Enden (32, 34) die rotierenden Wellenzapfen der Trommel bilden.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei im Innern der Hohlkörper vorgesehenen Blenden oder Trennwände (58, 60) perforierte Scheiben unterschiedlichen Durchmessers sind, welche die Rotorwelle (36) hermetisch dicht umfassen, wobei die kleineren Trennwände (58) ebenfalls perforiert sind und herumgebogene Ränder aufweisen, mit denen sie einerseits die Rotorwelle umfassen und andererseits an den Verbindungsstellen (56, 57) der Hohlkörper anliegen.

6. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blenden grösseren Durchmessers (60) entlang der Mittellinie der Hohlkörper (52) verlaufen und sich bis in deren Peripherie erstrecken, wodurch im Innern eines jeden Hohlkörpers in radialer Folge drei Kammern (C^, C-2 un<l C3) gebildet werden, wobei die Ränder der Blenden von je zwei Einbuchtungen (64, 65) in den Seiten der Hohlkörper I eingeklemmt werden, welch letztere im übrigen aus zwei x l l* -11- ί J konkaven Schalen (54, 55) bestehen, welche den Hohlkörpern ihre Linsenform verleihen.

7. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgebohrten Enden (32, 34) der » Rotorwelle (36) mit axialen und radialen Oeffnungen versehen sind, welch letztere den Durchlass darstellen zum Innern von Schüsseln (55), welche als Sammelkammer an den Enden der Rotorwelle fungieren und deren Ränder hermetisch dicht mit den herumgebogenen Rändern (56, 57) der Rotorhohlkörper » verbunden sind, wodurch die hydraulische Verbindung zwischen dem Rotor und aussen hergestellt wird.

8. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das die Kapsel (A) bildende Gehäuse (10) in seinem unteren Teil mit einer Mehrzahl von zwischen den Hohlkörpern (52) befindlichen Blenden versehen ist, welche wenigstens an einem Teil ihres Umfanges lösbar an dem Gehäuse (10) befestigt sind, zwecks Erleichterung der Reinigung desselben.

9. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stirnseiten (12, 14) des Gehäuses (A) Tragzapfen (24, 26) vorgesehen sind, welche demontierbar in Lagerböcken (42, 44) gelagert sind, welch letztere ihrer- - seits an einer Fundamentplatte verankert sind, wodurch ein Herumschwenken der Kapsel (A) um ihre Achse möglich ist.

, 10. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlzapfen (24, 26) an den Stirnwänden (12, 14) des Gehäuses demontierbar in Gabelböcken (42, 44) gelagert sind, welch letztere ein Sperrelement (50) aufweisen, um die Kapsel (A) in einer vorbestimmten Winkellage zu halten und ihr Entfernen von der Fundamentplatte zu 4 ~· Ί\ ✓ - 12 -

11. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen an den Hohlzapfen (24, 26)f welche an den Stirnwänden des Gehäuses befestigt sind, mit den Dichtflächen der Rotorwelle koplanar mit den Enden der Rotorlagerungen (16, 18) und den Flanschen (28, 30. welche ebenfalls an den Stirnwänden befestigt sind, sind wodurch ein Entfernen des Rotors durch die Oeffnung des Gehäuses möglich wird. j / * / >