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Drehspeicherwärmetauscher Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehspeicherwärmetauscher,
insbesondere zum Aufheizen der Verbrennun-sluft von Gasturbinen, bei dem der Drehspeicher
aus ringfönnigen Lamellen gebildet ist, deren Ebenen senkrecht zur Drehachse gen,
wobei ein Ringsektor für die ün wesentlichen lieg C
radiale Durchströmung
durch das wärmeabgebende Gas und der restliche Sektor für die im wesentlichen radiale
Durchströmung durch das aufzuheizende Gas eingerichtet ist und als Trennvorrichtung
zwischeu den beiden Sektoren die Zwischenräume zwischen den Lamellen ausfüllende
Streifen angeordnetsind.
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Diese Streifen sollen bei derartigen Drehspeicherwännetauschern die
vom wärmeabgebenden und vom aufzuheizenden Gas durchströmten Ringsektoren gegeneinander
abdichten und darüber hinaus die Lamellen auf Abstand halten und zugleich eine Reinigung
der Lamellen von sich absetzendem Staub oder Ruß bewirken.
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Bei bekannten Drehspeicherwärinetauschem mit auf einer gemeinsamen
Welle aufgereihten scheibenförmigen Lamellen werden die Streifen durch die Zinken
von kammförmig geschlitzten Trennwänden gebildet, die radial auf die Welle gerichtet
sind. Da diese Zinken bzw. Streifen eine ausreichende Festikeit aufweisen müssen,
um den von den rotierenden Lamellen übertragenen Schubbeansprachungen und Reibungskräften
standhalten zu können, müssen diese Streifen in einer entsprechenden Breite ausgeführt
werden. Durch die breite Ausführung der Streifen wird aber eine Anbringung möglichst
vieler Lamellen in geringstem Abstand verhindert, wodurch der Wärinetauscherwirkungsgrad
begrenzt wird.
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Es sind weiterhin Wärmetauscher bekannt, bei denen die Lamellen durch
konzentrisch um die Drehachse angeordnete Zylinder gebildet werden, zwischen denen
als Trennvorrichtung für die gasdurchströmten Räume den Zylinderkrümmungen entsprechend
gebogene Trennstreifen angeordnet sind. Diese Streifen berühren allerdings die rotierenden
Lamellen über einen verhältnismäßig langen Weg, was sich insbesondere durch die
hierdurch bewirkte große Reibung als nachteilig erweist. Die Reibung zwischen den
gebogenen Streifen und den zylindrischen Lamellen kann insbesondere beün Verwerfen
der Streifen infolge thermischer Spannungen hohe Werte annehmen. Bei dieser Anordnung
sind zwar die vorderen staub- und rußabgebenden Kanten der Streifen nicht entlang
eines Radius des Drehspeichers, sondern entlang einer Sekante angeordnet,
C el so daß die vorderen Flanken der Streifen eine Neit'ung a gegenüber dem
entsprechenden Radius des Drehspeichers aufweisen. Da die Flanken aber parallel
zur axialen Strömung chtung des Gases und ,sri zur Achse der zylindrischen
Lamellen stehen, erbringt die erwähnte Neigung der Flanken hinsichtlich der drei
von den Streifen zu erfüllenden Aufgaben keinen besonderen Vorteil.
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Es wurde ferner bereits bei einem Wärmetauscher mit im wesentlichen
radial durchströmten Sektoren vorgeschlagen, die Trennung der Sektoren durch ein
Zusammenpressen der Lamellen mittels Dichtungsrollen vorzunehmen und besondere kammförmig
zusammengefaßte Streifen vorzusehen, welche eine Abstandhalterung und Reinigung
der Lamellen bewirken sollen. Da die Streifen hierbei die Lamellen spreizen müssen,
ist auch bei dieser Anordnung eine starke Reibung zwischen den Lamellen und den
Streifen zu erwarten.
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Der Erfindung ist die Aufgabe gestellt, bei einem Drehspeicherwärmeaustauscher
der eingangs genannten Art die Streifen derart auszubilden und anzuordnen, daß diese
Streifen ihre mehrfachen Aufgaben, also Abdichtung, Abstandshalterung und Reinigung,
ohne Beeinträchtigung des Wirkungsgrades und unter Vermeidung einer stärkeren Reibung
in besonders günstiger Weise erfüllen.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Streifen im Querschnitt gesehen
in Umlaufrichtung des Drehspeichers verjüngt und gegenüber den Radien der ringförmigen
Lamellen zur Umlaufrichtung geneigt sind. Durch die besondere Profilgebung der Streifen
können diese bei ausreichender Stabilität sehr schmal und auch länger ausgebildet
werden. Die vorderen Kanten bewirken zugleich eine gute Abdichtung der Ringsektoren
gegeneinander und eine gründliche Reinigung und eine sichere Abstandshalterung der
C
Lamellen, wobei durch die nur linienhafte Berührung die
Reibung stark gegenüber den bekannten Anordnungen vermindert ist. Die Neigung der
Streifen erbringt darüberhinaus den Vorteil, daß die vorderen Kanten der Streifen
besonders wirkungsvoll die Lamellen von Ruß u. dgl. säubern und daß innerhalb des
vom wärmeabgebenden Gas durchströmten Sektors die vorderen Kanten bzw. die Vorderseite
der Streifen vom Gas unter einem Winkel angeblasen werden, so daß die von den Lamellen
abgestreiften Rußpartikeln in besonders hohem Maße von dem wärmeabgebenden Gas,
also meist den Abgasen, mit fortgerissen werden.
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In Ausgestaltung der Erfindung kann weiterhin vorgesehen werden, daß
die Streifen, im Längsschnitt gesehen, in an sich bekannter Weise zu Kämmen vereinigt
und daß außer an den Trennstellen zwischen den beiden Sektoren des Wärinetauschers
noch an weiteren Stellen Streifen angeordnet sind.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand zweier Figuren beispielsweise
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt längs der Drehachse durch einen
rotierenden, sich selbst reinigenden Wärmetauscher und F ig.2 die Ansicht desselben
Wärinetauschers in Richtung der Drehachse, in der einige Teile im Schnitt dargestellt
sind.
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Der Wärmetauscher ist in einem runden Gehäuse 1
untergebracht,
das, vom Mittelpunkt (F i g. 2) ausgehend, im wesentlichen in drei Abschnitte
unterteilt ist. Im inneren, kreisförmigen Abschnitt 2 findet die Luft- und Gaszu-
bzw. -abfuhr statt. Diesem Ab-
schnitt schließt sich ein ringföriniger mittlerer
Ab-
schnitt, der Drehspeicher 3 und ganz außen ein weiterer ringförmiger
Abschnitt, der Luft- und Gasringkanal 4 an. Der innere Abschnitt 2 wird durch die
Trennwände 5, 6, 7 und 8 im wesentlichen in zwei Sektoren aufgeteilt,
die zusammen mit den übrigen Gehäuseteilwänden 9 und 10, die den inneren
Abschnitt abschließen, die, Stutzen für die Luft-oder Gaszu- bzw. -abfuhr
bilden. So tritt z. B. durch den Kanal 11 die Luft, also das aufzuheizende
Gas, in Pfeilrichtung IY in das Innere des Wärmetauschers ein, durchdringt den Drehspeicher
3 im Ringsektor 12, der von den die Trennwände 13 und 14 bildenden
Blechstreifen begrenzt wird. Nach Durchdringen des Drehspeichers 3 bzw. des
Ringsektors 12 des Drehspeichers gelangt die Luft in den äußeren Sektor
15, der mit dem Luftaustrittskanal 16
und dem Luftaustrittsstutzen
17 in Verbindung steht, durch den die erwärmte Luft abgeleitet werden kann.
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Im Ausführungsbeispiel durchströmt das Wärme abgebende Gas den Wännetauscher
im Gegenstrom, d. h., das Gas strömt in entgegengesetzter Richtung wie die
aufzuheizende Luft durch den Drehspeicher. Demgemäß tritt das Gas über den Stutzen
18 durch den Kanal 19 in den äußeren Sektor 20 ein, strömt von dort
auf dem gesamten, für das Gas bestimmten Ringsektor 21 des Drehspeichers
3, der durch die Wände 13 und 14 begrenzt wird, durch das Lamellenpaket
hindurch und wird in dem Raum 22 gesammelt und von dort abgeleitet. Zu bemerken
ist noch, daß die konzentrisch zueinander ausgebildeten beiden inneren Abschnitte
zum äußeren Abschnitt des Wärmetauschers exzentrisch angeordnet sind, so daß von
einem Ende zum Luft- bzw. Gasanschlußstutzen 17 bzw. 18 sich vergrößernde
Ringkanäle gebildet werden. Der Wärmeaustausch zwischen Gas und Luft findet bei
Umdrehung der den Drehspeicher bildenden Lamellenpakete statt. Der Drehspeicher
3 ist zw!-schen starr oder federnd gelagerten Rollen 23 gehalten,
von denen mindestens eine angetrieben wird. Im Ausführungsbeispiel ist die Rolle
24 mit einer Verzahnung 25 versehen, die in die Verzahnung 26
am äußeren
Lamellenring 27 eingreift. In diesen Lamellenring 27 sind die einzelnen
Lamellen 28
eingesetzt. Wird der Laniellenring 27 mit den Lamellen
28 in Umdrehung versetzt, so nehmen die einzelnen Lamellen von der Trennwand
13 ausgehend bis zur Trennwand 14, also im Ringsektor 21, fortlaufend aus
dem die Lamellenpakete durchströmenden Gasstrom Wärme auf. Von der Trennwand 14
ab bis zur Trennwand 13, also im Ringsektor 12, geben die Lamellenpakete
die vom Gas aufgenommene Wärme wieder an die vom Raum 11
über den Ringsektor
12 nach dem äußeren Sektor 15
strömende Luft ab.
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Vornehmlich durch die Verbrennungsgase, aber auch durch ungereinigte
Luft mitgeführte Fremdkörper und Schmutzteile setzen sich an den nur in einer Entfernung
von beispielsweise 0,25 mm voneinander angeordneten Lamellen an und verstopfen
dieselben oder können zumindest zur Verminderung des Wärmeüberganges beitragen.
Um den Ansatz dieser Fremdkörper zu vermeiden, sind zwischen den Lamellen 28 Blechstreifen
29 vorgesehen, durch die auch die Trennwände 13, 14 gebildet werden.
Diese Blechstreifen sind, wie in F i g. 1 dargestellt, im Querschnitt gesehen
in Umlaufsrichtung verjüngt ausgeführt, so daß jeweils die Kante 30, die
in Umlaufrichtung von den Lamellen zuerst berührt wird, einen stärkeren Querschnitt
aufweist als die hintere Kante 31. Die von den Seitenflächen der Blechstreifen
29 und der Fläche 30 gebildeten Kanten streifen demnach an den Lamellenwänden
entlang und reinigen sie. Die Blechstreifen sind in ihrem nach der Mitte zu gelegenen
Teil in nicht dargestellter Weise kammartig zusammengefaßt und mit dem Fuß
32 des Kammes jeweils befestigt. Besonders vorteilhaft ist für die Zwecke
der Reinigung die geneigte Anordnung der Blechstreifen, die in Umfangsrichtung mit
dem äußeren Ende etwas gegenüber dem inneren Ende nach hinten geneigt angeordnet
sind. Hierdurch werden die in einer radialen Ebene liegenden inneren Teile des Lamellenpaketes
jeweils den Blechstreifenkamm eher erreichen als die äußeren Teile, die in derselben
radialen Ebene liegen. Eine derartige Anordnung ist für die Entfernung der Fremdkörper
von Vorteil, zumal im Ringsektor 21, in dem in verstärktem Maße mit einem Ruß-Staub-Anfall
zu rechnen ist, die Kanten 30 der Streifen unter einem Winkel vom Gas angeblasen
werden.