DE2239533A1

DE2239533A1 - Rotor fuer einen drehspeicherwaermetauscher

Info

Publication number: DE2239533A1
Application number: DE2239533A
Authority: DE
Inventors: Harlan Eugene Finnemore
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Current assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Priority date: 1971-08-19
Filing date: 1972-08-11
Publication date: 1973-03-08
Also published as: CA960210A; JPS4830137A; JPS5230735B2; US3710851A; DE2239533C2

Description

l)ipl.-Irw% W. lUvyor Dipl.-Wi rtMoh.-Ing. 11. Jochom

Frankfurt am Hain Freiherr-vom-Stein-Str.

In Sachen:

SVENSKA ROOX)R MASKIKER AB
104 65 Stockholm 15/Schweden

Rotor für einen Drehspeicherwärmetauscher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotor für einen Drehspeicherwärmetauscher, bestehend aus einer zentralen Welle, an welcher mit wärmespeicherndem Material gefüllte, sektorförmige Behälter oder Körbe einzeln schwenkbar angelenkt sind, gemäß Patent . . . (Patentanmeldung P 22 38 140.4).

Bai derartigen Drehspeicherwärmetauschern kqmmen die stirnsnitig of.fonen, sektorförmigen Behälter oder Körbe abwechselnd in den Strom eines heißen und eines zu erhitzenden Fluids. Das wärmespeichex-nde Material wird dabei durch das heiße Fluid erwärmt und gibt dann, wenn es im Verlauf der Drehung des Rotors in den Strom des zu erwärmenden Fluids kommt, Wärme an dieses ab. Der Rotor wird von einem Gehäuse mit im Abstand zueinander angeordneten Endplatten umschlossen, die mit getrennten Ein- und Auslaßöffnungen für das wärmeabgebende und das wärmeaufnehmende Fluid versehen sind.

In letzter Zeit wird der Bedarf an großen Wärmetauschern mit hoher Kapazität ständig stärker, und da · die Tempernturdifferenz, bei welcher derartige Wärmetauscher arbeiten,

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normalerweise verhältnismäßig hoch ist, wurde es ständig nchwieriger eine funktionssichere Dichtung zwischen den relativ zueinander drehbaren Teilen aufrechtzuerhalten und die Leckage der Fluide zwischen diesen Teilen hindurch zu verhindern. Außerdem bewirkt die ständige abwechselnde Beaufschlagung des Rotors mit dem heißen und dem kalten Fluid zusätzlich zu den Temperaturänderungen während des Starts und Absteilens der Anlage eine ständig schwankende Erwärmung und Abkühlung des Rotors, die zu einer ständig unterschiedlichen WärmeauBdehmmg und Kontraktion des Rotors und des Rotorgehäuses führt, welche wiederum ausreichend stark ist, um eine übermäßige Leckage der Fluide zwischen den genannten Teilen und den Bruch von Schweißverbindungen in einem Umfang zur Folge zu haben, daß eine optimale Betriebsweise der Anlage ausgeschlossen und ihre Unversehrtheit nur sehr schwierig aufrechtzuerhalten ist.

Zur Vermeidung der genannten Mangel ist im oben angegebenen Hauptpatent vorgeschlagen worden, die sektorförmigen Körbe nicht mehr fest mit der Rotorwelle zu verbinden, sondern einzeln schwenkbar an dieser zu befestigen. Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die gelenkige Verbindung zwischen der Rotorwelle und den Körben zu verbessern, und zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Gelenk zwischen der Rotorwelle und den Körben als Kugelgelenk auszubilden. Derartige Gelenke erlauben eine relative Ausdehnung und Konstrktion der untereinander verbundenen Teile und verhindern den Bruch der Verbindungen zwischen diesen Teilen, was schließlich zum Ausfall der gesamten Anlage führen kann.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch einen Dreh-

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speicherwärmetauscher mit einem Rotor gemäß der Erfindung,

Pig. 2 einen vergrößerten Querschnitt nach- Schnittlinie 2-2 in Fig. 1,

Pig. 3 einen Querschnitt durch ein die Rotorwelle und

einen daran befestigten Korb mit wärmespeicherndem Material verbindendes Kugelgelenk,

Fig. 4- eine perspektivische Darstellung eines sektorförmigen Korbs mit wärmespeicherndem Material, welcher einen Teil des Rotors bildet,

Pig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kugelgelenkverbindung zwischen Rotorwelle wnä den Körben mit wärmespeicherndem Material.

Der in der Zeichnung dargestellte' Drehspeicherwärmetauscher hat eine horizontal angeordnete Rotorwelle 12, die in Lagern läuft und über ein geeignetes Untersetzungsgetriebe von einem Motor 16 angetrieben wird. An der Rotorwelle selbst sind Behälter oder Körbe 22 befestigt, die mit einem wärme speie hemden Material'18 gefüllt sind, welches während der Drehung des Rotors von einem hindurchgeleiteten heißen Fluid Wärme aufnimmt und diese an ein auf getrenntem Wege hindurchgeleitetes kälteres Fluid abgibt.

Die Körbe 22 sind an den gegenüberliegenden Stirnseiten offen, so daß die Fluide ungehindert hindurchströmen können. Die ■ Befestigung der Korbe 22 an der Rotorwelle 12 geschieht jeweils mittels eines einzigen Kugelgelenks 24, dessen a\if Soiten der Körbe 22 angebrachter Lpgerteil an der radial inneren Mantelfläche der Körbe befestigt ist, wie Fig. 4-zeigt. Das Ktigelgelenk gestattet eine begrenzte relative

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Bewegung, zwischen der Rotorwelle und dem diene umgebend en Rotor 26, welcher aus den voneinander unabhängigen Körben zusammengesetzt ist.

Der Rotor 26 ist umgeben von einem Gehäuse 28 mit stirnseitigen Endplatten 32 und 34, in denen sich Ein- und Auslaßöffntmgen 36» 38, 42 und 44 für den Ein- und Auslaß des wärmeabgebenden und des zu erwärmenden Fluids befinden. Um eine Leckage der Fluide durch den Zwischenraum zwischen dom Rotor und Feinem Gehäuse zu verhindern, sind an den Kanten des Rotors Dichtungen angebracht, welche den Zwischenraum zwischen Rotor und Gehäuse überbrücken. Es handelt sich dabei um eine sich längs den Außenumfangs des Rotors erstreckende Umfnngsdichtung 46, welche z.B. durch Schraubenbolzen mit den äußeren Umfangsknnten des Rotors verbunden ißt und nn dem gegenüberliegenden Abschnitt des Gehäuses dichtend gleitend anliegt. Außerdem sind radiale Dichtungen 48 zwischen den offenen stirnseitigen Enden benachbarter Körbe 22 befestigt, welche den Zwischenraum zwischen dem Rotor und den stirnseitigen Endplatten des Gehäuses überbrücken. Schließlich sind auch noch sich axial erstreckende Dichtungen 52 vorgesehen, die zwischen Flanschen 65 an den äußeren, kreisbögenförmig gekrümmten Endflächen der Körbe 22 gehalten siM^: und eine Strömung der Fluide durch den Ringraum zwischen dem Rotor und dessen Gehäuse verhindern.

Die Kugelgelenke 24 zwischen den sektorförmigen Körben 22 und der Rotorwelle 12 sind im wesentlichen im Mittelpunkt der radial inneren Umfangsflachen der Körbe angeordnet, an denen das eine Lagerteil befestigt ist. Das kugelförmige Lagerteil 56 nitet dabei am freien Ende eines bolzenförmigen Vorsprungs 54 am Korb 22, welcher zu letzterem hin einen versteifenden, konischen übergang 58 besitzt. Die mit der Kugel 56 zusammenwirkende sphärische Lagerflätehe 60 kann entweder unmittelbar an der Rotorwelle 12 oder auch in

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einom diene umgebenden Verstärkungsring 62 ausgebildet■ Zum Halten der Kugel 56 in dor sphärischen Lngerflächr; diont eine Spannplatte 64, welche mittels Schrauben 68 unter Einspannung der Kugel 56 gegen den Verstärkungsring 62 angezogen werden kann. Die Spannplatte 64 hält die Kugel 56 während der Montage und verhindert weitgehend das Eindringen von Freindteilen in das Kugelgelenk während des Betriebs des Wärmetauschers.

Die Korbe 22 sind an ihren äußeren Umfangskanten miteinander verbunden, in^-dem die Flanschen 65 durch Bolzen 67.zusammengehalten werden. Insgesamt wird somit durch die teilzylindrischen Außenflächen der Körbe 22 ein geschlossener, ringförmiger Hotormantel gebildet, der sich mit im wesentlichen konstantem Radius rund um die Rotorwelle erstreckt, während die radial innen liegenden Mantelflächen der Körbe voneinander unabhängig sind und nur durch die Kugelgelenke 24 mit der Rotorwelle 22 verbunden sind. Durch diese Konstruktion mit der Verbindung der Körbe miteinander nur radial außen und unabhängiger gelenkiger Anbringung radial innen an der Rotorwelle wird erreicht, daß feste Schweißverbindungen oder andere Verbindungsmittel, welche keine relative Ausdehnung oder .andere Bewegung der Teile zulassen, gebraucht werden.

Bei einer anderen, in Fig. 5 dargestellten Ausführung der Kugelgelenkverbindung sitzt ein kugelförmiger Lagerkörper 72 am. freien Ende eines Bolzens 74, welcher bis zum Anschlag gegen einen Bund 76 in die Rotorwelle 12 eingeschraubt ist. Dor Bund 76 hnt den Zweck, don kugelförmigen Lagerktfrpor 7? in oi.nom gnnz bestimmten Abstand von der Rotorwelle 12 zu halten. Eine mit dem kugelförmigen Lagerkörper 72 zusammenwirkende Lagerfläche 78 ist am radial inneren Ende eines Vorsprung.^ oder einer Rippe 82 ausgebildet, &4-e z.B. auf die radial innere Mantelfläche der sektorfönmigen Körbe 22

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aufgeschweißt und zusätzlich durch versteifende, zwickelförmige Eckplatten 84 od.dgl. abgestützt ist. Der kugelförmige Lagerkörper 72 wird durch eine Spannplatte 85 in Anlage an der Lagerfläche ?8 gehalten. Die Spannplatte 85 kann mittels Schrauben 86 unter Einspannung der Kugel 72 gegen die Rippe 82 angezogen werden. Der durch den Blind 76 gesicherte Zwischenabstand zwischen dem Kugelgelenk und der Rotorwelle 12 gestattet freien Zugang zu den mit den Schrauben 86 zusammenwirkenden Muttern 88, welche gegen die Innenfläche der Spannplatte 85 anliegen.

Da der kugelförmige Lagerkörper 72 einer unterschiedlichen Belastung ausgesetzt ist, je nachdem, ob er auf Zug oder Druck beansprucht wird, ist er in Anpassung an diese unterschiedlichen Belastungen aus zwei Kugelhälften mit unterschiedlichem Radius zusammengesetzt. Der Radius R1 der auf Seiten der Rotorwelle 12 befindlichen Halbkugel ist dabei wesentlich größer als der Radius R2 der mit der Lagerfläche zusammenwirkenden Halbkugel. Der größere Radius R1 der radial inneren Halbkugel erlaubt die Anwendung größerer und stärkerer Spannplatten 85, was während der Montage vorteilhaft ist, wenn der gesamte Korb 22 und sein verhältnismäßig schwerer Inhalt mit der Rotorwelle 12 verbunden werden und dann zunächst nur über das Kugelgelenk an der Rotorwelle hängen. Um eine beständige, gleichmäßige Ausrichtung während aller Phasen der Rotorbewegung zu erhalten, kommt es wesentlich darauf an, daß die Mittelpunkte der durch die Radien R1 und R2 bezeichneten Halbkugeln übereinstimmen.

Patentansprüche /

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Claims

Patentansprüche

1. Rotor für einen Brehspeicherwärmetauscher, bestehend aus einer zentralen Welle, an welcher mit wärmespeicherndem Material gefüllte, sektorförmige Behälter oder. Körbe einzeln schwenkbar angelenkt sind, gemäß Patent. . . (Patentanmeldung P 22 38 140.4), dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk (56, 60 bzw. 72, 78) zwischen der Rotorwelle (12) und den Körben (22) als Kugelgelenk ausgebildet ist.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Kugelgelenk (56, 60 bzw. 72j 78) im Mittelpunkt der der Rotorwelle (12) benachbarten Fläche der Körbe (22) angeordnet ist.

3. Rotor nach Anspruch 1 oder· 2, dadurch gekennzeichnet , daß der kugelförmige Lagerteil (56) auf Seiten der Körbe (22) und die sphärische Lagerfläche (60) auf Seiten der Rotorwelle (12) angeordnet ist.

4. Rotor· nach einem der Ansprüche 1 bis 3₅ dadurch gekennzeichnet , daß die sphärische Lagerfläche (60) in einer Verstärkung (62) der Rotorwelle (12) ausgebildet ist.

5. Rotor nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine an der Rotorwelle (12) befestigbare Spann- oder Halteplatte (64) mit einer dem Kugeldurchmesser (56) entsprechenden sphärischen Spannfläche, mittels welcher der kugelförmige Lagerteil (56) gegen die sphärische Lagerfläche (60) verspannbar ist.

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6. Botor noch Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet , daß das kugelförmige Lagerteil (72) aus Halbkugeln mit unterschiedlichem Durchmesser besteht·

7. Rotor nach Anspruch 6_f dadurch gekennzeichnet, daß die Halbkugel auf Seiten der Rotorwelle (12) einen größeren Durchmesser hat als die Halbkugel auf Seiten der Körbe (22).

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