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Regenerativ-Wärmeaustauscher mit feststehendem Regenerativ-Wärmeaustauschmaterial
und drehbaren Strömungsmittel-Verteilervorrichtungen Die Erfindung betrifft einen
Regenerativ-Wärmeaustauscher mit einem feststehenden, in benachbarte Kammern unterteilten
Gehäuse, in dessen Kammern Regenerativ-Wärmeaustauschmaterial so untergebracht ist,
daß Durchflüsse für das Strömungsmittel gebildet werden, denen durch drehbare Strömungsmittel-Verteilervorrichtungen
wechselweise ein wärmeabgebendes und ein zu erwärmendes Strömungsmittel zugeführt
wird.
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In modernen Kraftwerken hat die Größe der verwendeten umlaufenden
Wärmeaustauscher zusammen mit der Größe der Dampfkraftanlage ständig zugenommen.
Bei Wärmeaustauschem der genannten Art ergeben sich mit zunehmender Größe Dichtungsschwierigkeiten.
Außerdem macht die Unterbringung der Wärmeaustauscher Schwierigkeiten.
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Es ist ein Regenerativ-Wärmeaustauscher mit feststehendem Wärmeübertragungsmittel,
bei welchem die Durchführung des zu erwärmenden Strömungsmedium durch rotierende
Rohrstücke erfolgt, bekannt. Bei einem derartigen Wärmeaustauscher ist die Raumausnutzung
verhältnismäßig schlecht, da er nur zylinderförmig ausgeführt werden kann. Außerdem
ergeben sich Schwierigkeiten bezüglich der Dichtung, da die Dichtungsteile auf verschiedenen
Radien der Kreisbahn der Rohrstücke liegen. Es ergibt sich somit eine unterschiedliche
Abnutzung der Dichtungsteile.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Wärmeaustauschers der eingangs
genannten Art, bei welchem die bestehenden Nachteile vermieden sind. Die Erfindung
besteht darin, daß das feststehende Gehäuse rechteckig ausgebildet und die Kammern
für das Regenerativ-Wärmeaustauschmaterial durch parallele Trennplatten gebildet
sind, wobei an jedem Gehäuseende ein Übergangsabschnitt vorgesehen ist, welcher
in eine Reihe benachbarter, am äußeren Ende eine gewölbte Fläche bildende Kammern
unterteilt ist, während die drehbaren Strömungsmittel-Verteilervorrichtungen in
der Mittelachse der gewölbten Fläche gelagert sind. Der Wärmeaustauscher gemäß der
Erfindung ermöglicht gegenüber den bekannten Wärmeaustauschem eine außerordentlich
gute Raumausnutzung, wobei gleichzeitig eine sichere Dichtung der beweglichen Teile
gewährleistet ist, da alle Dichtungsteile gleichmäßig abgenutzt werden.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 eine perspektivische Darstellung
eines rechteckigen Wärmeaustauschers mit den drehbaren Strömungsmittel-Verteilervorrichtungen
und Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Strömungsmittel-Verteilervorrichtung.
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In Fig. 1 ist mit 10 das rechteckige Gehäuse bezeichnet, welches durch
eine Reihe paralleler Trennplatten 14 in eine Vielzahl von Kammern 12 unterteilt
ist. Die auf diese Weise gebildeten Kammern sind mit einem Regenerativ-Wärmeaustauschmaterial
beschickt, welches die Wärme des durchströmenden Strömungsmittels leicht aufnimmt
bzw. Wärme leicht an das durchströmende Mittel abgibt. Das wärmeabgebende Strömungsmittel
und das wärmeaufnehmende Strömungsmittel werden wechselweise während des Betriebes
den einzelnen Kammern 12 zugeführt. An jedem Ende des Wärmeaustauschmaterials ist
ein freier Raum 16 vorgesehen, um den Einbau einer Reinigungsvorrichtung unmittelbar
neben den Endflächen des zu reinigenden Wärmeaustauschmaterials zu ermöglichen.
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An jedem Ende des Gehäuses 10 sind eine Reihe Verlängerungsplatten
24 vorgesehen, die mit den Trennplatten 14 abschließen und eine Reihe benachbarter
Kammern 18 bilden. Die Verlängerungsplatten 24 haben unterschiedliche Länge und
sind so ausgebildet, daß ihre Endkanten in einer gewölbten Fläche 26 enden. An diese
gewölbte Fläche 26, in welche die einzelnen Kammern 18 münden, schließt sich
die geschlossene gewölbte Fläche 28 an. Beide
Flächen bilden zusammen
einen zylindrischen Kanal. In dem Ausführungsbeispiel ist die axiale Länge und der
Durchmesser des dargestellten zylindrischen Kanals wesentlich kleiner als die entsprechenden
Abmessungen des Gehäuses 10. Diese Abmessung ist jedoch nicht kritisch und kann
innerhalb eines gewissen Bereiches beträchtlich verändert werden.
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In jedem der von den gewölbten Flächen 26 und 28 gebildeten zylindrischen
Kanäle befindet sich eine Strömungsmittel-Verteilervorrichtung, deren Wellen 34
an entgegengesetzten Enden jedes zylindrischen Kanals in Lagern 32 gelagert sind.
Die obere Strömungsmittel-Verteilervorrichtung leitet das heiße Strömungsmittel
aus einem Einlaßkana142 in mehrere der Kammern 12, in denen es Wärme an das Wärmeaustauschmaterial
abgibt. Nach dem Durchtritt durch das Wärmeaustauschmaterial strömen die abgekühlten
Gase zur unteren Strömungsmittel-Verteilervorrichtung, durch welche sie in einen
Kanal 44 abgeleitet werden. Gleichzeitig leitet die untere Strömungsmittel-Verteilervorrichtung
das kühle Strömungsmittel, z. B. Luft aus dem Einlaß 46 zu dem in anderen Kammern
12 befindlichen Wärmeaustauschmaterial, wodurch das Wärmeaustauschmaterial in diesen
Kammern 12 abgekühlt und die durchgeführte Luft erwärmt wird. Nach dem Durchtritt
der Luft durch das Wärmeaustauschmaterial tritt diese durch die obere Strömungsmittel-Verteilervorrichtung
hindurch in den Auslaß 48 ein und wird von hier einer Verbraucherstelle zugeführt.
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Für den Antrieb der beiden Strömungsmittel-Verteilervorrichtungen
ist eine Antriebsvorrichtung 52 mit einem Motor und einem Untersetzungsgetriebe
sowie mit zwei Kettentrieben 54 vorgesehen. Die beiden Strömungsmittel-Verteilervorrichtungen
werden mit umgekehrtem Drehsinn im Gleichlauf angetrieben. Die obere Strömungmittel-Verteilervorrichtung
wird in der einen Richtung in Drehung versetzt, während die untere im entgegengesetzten
Drehsinn derart angetrieben wird, daß gleichzeitig ähnliche Kanalverbindungen an
entgegengesetzten Enden gebildet werden, um das Wärmeaustauschmaterial jeder Kammer
der Luft- und Gasströmung auszusetzen. Statt der Antriebseinrichtung 52, 54
kann eine gleichwertige mechanische oder elektronische Antriebsvorrichtung .verwendet
werden, ohne daß der Betrieb der Vorrichtung hierdurch wesentlich beeinflußt wird.
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Jede Strömungsmittel-Verteilervorrichtung 36 (Figur 2) besteht im
. wesentlichen aus einer Rotorwelle 34, von der aus sich vier trapezförnüge Trennplatten
56 radial nach außen zu zwei in axialem Abstand voneinander angeordneten Dichtungsringen
58 erstrecken, deren Durchmesser nur geringfügig kleiner als derjenige des von den
gewölbten Flächen 26, 28 gebildeten zylindrischen Kanals ist. Die Strömungsmittel-Verteilungsvorrichtungen
können sich so innerhalb des zylindrischen Kanals frei um ihre Achsen drehen.
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Eine dreieckförmige Trennplatte 62 ist jeweils mit den Kanten zweier
aufeinanderfolgender trapezförmiger Trennplatten 56, und zwar wechselweise an verschiedenen
Stirnseiten der Strömungsmittel-Verteilervorrichtung verbunden, so daß sich gleichartige
Kammern ergeben, die wechselweise nach verschiedenen Stirnseiten offen sind.
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Zwischen den stirnseitigen Kanten der Trennplatten 62 und dem gegenüberliegenden
Teil des Dichtungsringes 58 sind segnentartige Platten 64 angeordnet, welche die
Kammern an den Stellen, wo sich die trapezförmigen Trennplatten 56 befinden, völlig
abschließen. Auf diese Weise stehen jeweils zwei gegenüberliegende Kammern über
den von den dreieckförmigen Trennplatten 62 an den jeweiligen Stirnseiten der Strömungsmittel-Verteilervorrichtung
gebildeten Raum miteinander in Verbindung, so daß das eine der Strömungsmittel,
das in radialer Richtung in eine der Kammern strömt, an den dreieckförmigen Trennplatten
der Nachbarabteile vorbei in die gegenüberliegende Kammer geleitet wird und diese
in radialer Richtung verläßt, während das andere Strömungsmittel in der gleichen
Weise die beiden anderen Kammern durchsetzt. Die Öffnungen der Kammern sind am Umfang
zwischen den Dichtungsringen 58 durch sich in Richtung der Drehachse 34 erstreckende
gekrümmte Dichtungsflächen 66 teilweise abgedeckt, welche mit den Endkanten der
Trennplatten 56 verbunden sind. Diese Dichtungsflächen 66 sind in Umfangsrichtung
so breit wie der Abstand zwischen den Verlängerungsplatten 24, so daß sie eine Vermischung
der beiden die Strömungsmittel-Verteilervorrichtung durchsetzenden Strömungsmittel
verhindern. Außerdem sind an den freien Endkanten der Verlängerungsplatten 24 und
mit gleichen Abständen auf der gewölbten Fläche 28 Dichtungselemente 68 angeordnet,
die die Spalte zwischen den gewölbten Flächen 26 und 28 und den Strömungsmittel-Verteilervorrichtungen
überbrücken. An jedem Ende der von den gewölbten Flächen 26 und 28 gebildeten zylindrischen
Kanäle ist ferner noch eine Umfangsdichtung vorgesehen, welche gegen den Dichtungsring
58 anliegt, um eine Strömung um dessen Kante herum zu verhindern.