DE2245448A1 - Rotationswaermetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Rotationswärmetausehern und insbesondere Verbesserungen an drehbaren Wärmetauschern, Vielehe eine Reihe sich drehender ringförmiger Rippen aufweisen^ durch Vielehe ein erstes Medium geleitet und primär durch Viskositätoscher- bzw. Schiebekräfte auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit beschleunigt itfird, um einen ausreichenden Wärmetausch zwischen dem.ersten Medium und einem zweiten Medium herzustellen, das sich in mit den Rippen in thermischer Berührung befindlichen V/ärmet aus cherr öhren befindet.

Bei. Rc',;jt:i.c;'nnv'äriiietauBCberri der beschriebenen Art besteht ein ['■uv:i',Miuι' Widürr;I;and gegenüber dein Wörmeflußj welcher den p;c- HHwXfJp. Würj.Kilc'iiwjuh zwischen den beiden Medien und irtfolgedessen den thermit.·hon Leitung-;rad der Anlage vediiziort. Gin groöer .l.'.j^l'.vr'iit.-j.iii] gegf.iiübe'f V/ürmei'.iuß besteht zwisclien der Ausöcn-XMacht; der eich von den Würinotauscherröhren erstreckenden

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Rippen und dem ersten Medium, welches zwischen den sich drehenden Rippen nach außen abgelassen wird. Ein weiterer wesentlicher Widerstand gegenüber WärmefIuJi besteht zwischen dem zweiten Medium in den Wärmetauscherröhren undden inneren Wandflächen dieser Röhren. Ein dritter Widerstand gegenüber Wärmefluß besteht gewöhnlich an den Wänden bzw. in den Wänden der Wärmetauscherröhren; dieser Widerstand kann jedoch auf einfache Weise auf ein Minimum reduziert werden, wenn man aie Wände der Wärmetauscherröhren aus einem stark wärmeleitenden Material fertigt und.so dünn wie¹ möglich ausbildet.

Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß der Widerstand gegenüber Wärmefluß zwischen den sich von den Wärmetauscherröhren erstreckenden Rippenaussenflächen und dem »wischen den sich drehenden Rippen nach außen geleiteten Medium wesentlich reduziert werden kann, wenn man das Volumen des sich durch die drehenden Rippen des Wärmetauschers nach außen aogeführten Mediums wesentlich zunehmen läßt.

Darüberhinaus wurde festgestellt, daß die zwischen den sich drehenden Rippen des Wärmetauschers der beschriebenen Art nach außen führende Strömung nicht direkt proportional ist zur Anzahl der Rippen bzw. zur Axiallänge der Rippenreihe, sondern daß entsprechend der Anzahl der Rippen auf deren adalen Abstand und auf den Innendurchmesser derselben zu achten ist. Infolgedessen besteht pro Längeneinheit des Wärmetauschers eine beträchtliche Reduzierung der Strömung des Mediums durch die Rippen, wenn das Verhältnis der Summe der Rippeii-zwischenräume bezüglich des Innendurchmessers der Rippen zunimmt/and wenn das Verhältnis der Länge zum Durchmesser der nippenreihe in Wärmetauscher grüß^r wird. Die V/äriiietauscherfl'iehe wird jedoch mit zunehmender Länge größer.. Es kann irifol^ode^isen ein Kon:;truktionspunkt bestimmt werden, bei welche.« die Auswirkung der Strcmungareduzierung mit do tu Effekt dav F.Iac he π zunähme inr; Gleichgewicht kommt, um das; in Ribtung der Rippen nach außen

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geleitete Volumen des Mediumstromes wesentlich anzuheben und um einen optimalen Gesamtwärmetausch zwischen 'einem ersten, durch die R5.ppenreihe nach außen geleiteten Medium und einem zweiten Medium innerhalb der Wärmetauscherröhren zu erzielen.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß der Widerstand gegenüber Wärmefluß zwischen einem zweiten Medium innerhalb der Wärmetauscherröhren und der Innenwaridflache der Röhren sehr stark reduziert und auf ein Minimum herabgesetzt werden kann, wenn man die innere Kontaktfläche der Röhren unter Beachtung des Druckgefälles auf ein Maximum bringt. Wenn das Gerät gemäß · der Erfindung als Kondensator benutzt wird, werden die Wärmetauscherröhren vorteilhaftervreise unter einem kleinen Winkel bezüglich der Drehachse des Wärmetauschers angestellt bzw. in- Schräglage gebracht, um das Ableiten des Kondensats zu unterstützen. Auf diese Weise wird die Dicke des Flüssigkeitsfilmes innerhall· der Röhren reduziert,"um somit den Wärmeflußwiderstand von der Kondensatflüssigkeit auf die Innenwandflächen der Wärmetauscherröhren weiter herabzusetzen. Falls die Wärmetauscherröhren ausreichend gekantet oder schräg angestellt .werden, um zu gewährleisten, daß sich selbst bei Fabrikationsfehlern kein Kondensat in den Röhren ansammeln kann, werden auf diese Weise Gleichgewichtsfehler und Schwingungen verhindert.

Während Betrieb des Wärmetausehers unter Teillasten und / oder j wenn die Einlaßtemperatur des ersten Mediums unterhalb der KonstruktiOnstemperatur liegt, ist es erwünscht, die durch die Rippen nach außen verlaufende Strömung des Mediums zu reduzieren, um dein reduzierten Belastungserfordernis und / oder der verbesserten Wärmeübertragung des Wärmetauschers gerecht zu werden. Auf diese Weise kann die zürn Drehen des Wärmetauschers erforderliche Pumpen-Eingangskraft reduziert werden. Gemäß der Erfindung wird zu diesem Zweck die Strömung moduliert bzw. geändert, indem man das Medium nur dureh^;-die Anzahl der Rippen der Rippenreihe nach außen leitet,"die zu-optimaler Verwendung des -Wärmetauschers bei bestimmter Belastung

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erforderlich sind. Gleichzeitig wird die Auswirkung des Verhältnisses von Länge/Durchmesser und die resultierende Strömungsabnahme bei geringen Lasten auf ein Minimum reduziert.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Rotationsv/ärmetauscher der eingangs erwähnten Art zu schaffen,welcher Wärmetauscherröhren neuartiger Konstruktion und neuartiger Anordnung aufweist, um den Widerstand des Wärmeflusses zwischen einem Medium in den Röhren und den inneren Wandflächen der Röhren auf ein Minimum herabsetzen zu können.

Der Rotationswärmetauscher der eingangs genannten Art soll von neuartiger ..onstruktion und so ausgebildet sein, daß der Widerstand gegenüber Wärmefluß zwischen den sich von den Wärmetauscherröhren nach außen erstreckenden Rippenflächen und einem zwischen den sich drehenden Rippen nach außen geleiteten Medium auf ein Minimum reduzierbar ist.

Der neuartige Rotationswärmetauscher soll betätigbar sein, um die am Medium anliegende Scherwirkung der Reihe sich drehender Rippen zu vergrößern und um entsprechend den durch die Rippen nach außen geleiteten Fluß des Mediums wesentlich zu vergrößern. ·

Der Wärmetauscher neuartiger Konstruktion soll so aufgebaut sein, daß das Medium nur durch diejenige Anzahl der Rippen in der Reihe leitbar ist, welche zur optimalen Verwendung des Wärmetauschers bei bestimmter Belastung erforderlich sind.

Die den Strom des Mediums verteilende Vorrichtung soll entsprechend vorbestimrnter Arbeitsbedingungen des Wärmetauschers automatisch steuerbar sind.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

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Figur 1 ist eine Schnittansicht eines Rotationswärmetauschers gemäß der Erfindung;

Figur 2 ist eine Schnittansieht längs der Linie 2-2 in Figur 1, wobei ein Teil des Stromungsverteilerkegels zum Zwecke übersichtlicher Darstellung der Einzelteile gebrochen wiedergegeben ist;

F-igur 3 ist eine vergrößerte, teilweise geschnittene Ansicht unter Darstellung der Einzelteile der den Strömungsverteiler tragendenWelle am Einlaßende des Wärmetauscher-Kondensators;

Figur 4 ist eine vergrößerte, teilweise geschnittene Ansicht eines Teils der in Figur 1 dargestellten Anordnung unter Darstellung des am inneren Ende der Reihe ringförmiger Rippen befindlichen Strömungsverteilers und einer Ausführungsform eines Gerätes zur Betätigung mehrerer, den Fluß des Mediums verstärkender Flächenleitkörper und die zur Begrenzung der nach innen gerichteten Verschiebebewegung des Strömungsverteilers dienende Einrichtung ist gleichfalls wiedergegeben;

Figur 5 ist eine Teil-Schnittansicht vonLinie.5-5 in Figur Ά;

Figur 6 ist eine teilweise geschnittene, umgekehrte Draufsicht von Linie 6-6 in Figur 4;

Figur 7 ist eine Schnittansicht von Linie 7~7 in Figur 4, in welcher der zur Strömungsverteilung dienende Kegel zum Zwecke übersichtlicherer Darstellung gewisser Einzelteile abgenommen ist;

Figur 8 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht von· Linie 8-8 in Figur h unter "Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Verschieben des Strömungsverteilers;

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Figur 9 ist eine vergrößerte Teilansicht eines Bereiches der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung zur Darstellung der Einzelelemente der ringförmigen Rippen und der Wärmetauscherröhren. Die Bauteile sind in überhöhtem Maßstab wiedergegeben, um die Schräglage bzw. Neigung der Wärmetauscherröhren relativ zur Drehachse des Kondensators wiederzugeben;

Figur Io und 11 sind Schnittansichten von Linie lo-lo und 11 - 11 in Figur 9;

Figur 12 ist eine Teil-Perspektivansicht unter Darstellung der Endkonstruktion der in Figur 9 dargestellten Wärmetauscherrohre;

Figur 13 ist eine Explosiv-Perspektivansicht eines der zur " Verstärkung des Stromes des Mediums dienenden Plächenleitkörpers;

Figur lh ist eine schematische Ansicht unter Darstellung der Anordnung und Arbeitsweise der Vorrichtung zur Begrenzung der Verschiebung des Strömungsverteilers;

Figur 15 ist eine Teil-Schnittansicht unter Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Wärmetauscherrohre;

Figur 16 ist eine Endansicht der in Figur 15 dargestellten Wärmetauscherröhre;

Figur IT ist eine Teil-Endansicht der,ringförmigen Rippe unter Darstellung einer weiteren Ausführurigsform der Wärmetauscherrohre; und

Figur 18 ist eine Teil-Cchnittansicht von Linie 18-18 in Figur 17.

In Figur 1 der Zeichnungen ist eine Ausführung»form eines drehbaren Wärmetauscher-Kondensators gemäß der Erfindung

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dargestellt. Wie ersichtlich weist der Kondensator einen zylindrischen Körper bzw. ein Gehäuse 1 bestimmten Durchmessers und verhältnismäßig kurzer axialer Länge auf. Das Gehäuse

1 ist mit einer am Umfang sich erstreckenden Wand 2 und mit axial im Abstand zueinander befindlichen, am Ende vorgesehenen Wänden 3 und k versehen. Von der Wand 3 des Gehäuses erstreckt sich eine rohrförmlge Welle 5 koaxial nach außen» Die Welle ist mit dem Inneren des Gehäuses 1 verbunden. Die Welle ist drehbar in Lagern 6 und 7 geführt, wobei die Welle und das Gehäuse 1 mit Hilfe eines Elektromotors M mit erwünschter Geschwindigkeit im Drehsinne angetrieben werden. Der Elektromotor M treibt ein Zahnrad 8 an, welches seinerseits in ein Zahnrad 9 auf derWelle 5 eingreift.

Außerhalb der gegenüberliegenden Wand k des Gehäuses 1 und mit diesem drehbar sind eine Reihe ringförmiger Rippen Io vorgesehen, welche koaxial bezüglich des Gehäuses 1 unter einem vorbestimmten Abstand und parallel zueinander angeordnet sind. Die Leitflächen bzw. Rippen Io bestehen aus getrennten bzw. unabhängigen ,ringförmigen Scheibene.lementen, welche unter einem engen, vorbestimmten Abstand parallel zueinander und bezüglich des Gehäuses 1 angebracht sind. Zu diesem Zweck werden sie durch mehrere Wärmetauscherröhren 11 gehalten, welche sich gemäß Darstellung durch die Reihe der Rippen erstrecken. ·

Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist der Aussanradius aller Rippen Io gleich, was auch für den Innenradius- aller Rippen zutrifft. Die inneren Umfangskanten der Rippen Io bilden im Inneren eine koaxiale Einlaßkammer' C für das Wärmetauschermedium, welches in nachfolgend beschriebener Weise durch die sich drehenden Rippen Io und zwischen diesen nach außen wieder abgegeben wird.

Die Wärme t aus ehe rr öhre-n 11 sind unter gleichem Abstand auf dem Umfang der Rippen Io und des Gehäuses 1 angebracht,, wie

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in Figur 2 der Zeichnungen dargestellt ist» Die Innenenden der Wärmetauscherröhren sind in entsprechenden öffnungen 12 angebracht und befestigt. Zu diesem Zweck erstrecken sich die öffnungen 12 durch die Endwand 4 des Gehäuses, so daß das Innere der Röhren 11 mit dem Inneren des Gehäuses 1 in Verbindung steht. Die anderen Enden der Röhren 11 befinden sich in Ausnehmungen 13 in einem ringförmigen Endring 14, welcher koaxial bezüglich des Kondensators nahe des Aussenendes der Rippen Io vorgesehen ist. Der Endring 14 verschließt die Aussenenden der Röhren 11 und trägt sie in vorbestimmter Lage. Der Innendurchmesser des Endrings 14 entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser der angrenzenden Reihe von Rippen lo, um nicht dem Strom von Medium in die Kammer C zu widerstehen.

Die Rippen Io und die Wärmetauscherröhren 11 sind aus Metall mit hoher thermischer Leitfähigkeit gefertigt, so beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium. Die Rippen sind bevorzugt mit den Wärmetauscherröhren 11 durch Warmlöten, Kaltlöten oder dergleichen verbunden , um zwischen ihnen eine maximale thermische Leitfähigkeit herzustellen.

Gemäß der Erfindung sind die Wärmetauscherröhren 11 bevorzugt unter einem kJ.einen Winkel bzw. einer Schräglage bezüglich der Drehachse des Kondensators angeordnet, so daß sie vom Einlaßende der Kammer C in Richtung des Gehäuses 1 nach innen divergieren, wie insbesondere Figur 9 zu entnehmen ist. Dieso Winkellage bzw. Schräge der V/ärmetauscherröhren 11 bezüglich der Drehachse unterstützt das Ableiten des Kondensats aus den Röhren, um die Dicke des Flüssigkeitsfilmes in den Röhren zu reduzieren. Auf diese Weise wird der Widerstand des Warniestromea vorn in den Röhren befindlichen Medium auf die Innenwandfläche der Röhren wesentlich reduziert. In der Praxis kann der Schräg- bzw. Divergenzwinkel der Wärmetauscherröhren 11 bezüglich der Drehachse sehr klein sein, so 0,8 mm pro 3o,5 cm Reihenlänge der Rippen. Diese Schräge reicht aus,

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die erwünschte Reduzierung des Wärmestromwiderstandes zu erreichen, da eine genügende Ableitung des Flüssigkondensats aus den Wärmetauscherröhren in das Gehäuse 1 gewährleistet ist.

In der darstellten Ausführungsform der Erfindung wird die Schräglage der Wärmetauscherröhren bezüglich der Drehachse im Verlaufe durch die Reihe derRippen Io bestimmt, indem man öffnungen 15 in die Rippen Io so stanzt, daß diese radial gestreckt sind bzw. vom Rundmaß abweichen. Auf. diese Weise ist die Gesamtneigung.der Röhren 11 zu erreichen, wie bei 16 und 17 in Figur lö und il dargestellt ist. Man kann sich infolgedessen einer einzelnen Spannvorrichtung bzw. Befesti- ■ gung bedienen, um entsprechende öffnung 15 in allen Rippen Io herzustellen. Die kleinen Zwischenräume zwischen den Kanten der öffnungen 15 und den Wärmetauscherröhren 11 werden vollständig mit Hart- bzw. Weichlotmaterial gefüllt, wie den Figuren Io und 11 unter Bezugsnummer 18 und 19 zu entnehmen ist. Auf diese Weise wird maximale thermische Leitfähigkeit zwischen den Wärmetauscherröhren 11 und den Rippen Io gewährleistet. Der gleichförmige Abstand der Rippen Io auf den Wärmetauscherröhren kann durch Abstandsringe 2o bestimmt werden, Vielehe sich gemäß Figur 9 an die Rippen anlegen.

Ein nach außen sich erweiternder bzw. glockenförmiger Einlaß-, körper 21 für Medium befindet sich in koaxialer Lage nahe der Aussenflache des Eriringes Ik. Gemäß Darstellung dreht sich der Einlaßkörper 21 nicht mit dem Wärmetauscher und ist mit Hilfe einer stationären Befestigung 22 in der beschriebenen Position fixiert. Die Befestigung bzw. Halterung 22-besteht aus einer Basis 23 > aus einem Ring 24 und aus radialen Speichen 25, die sich durch den Eihlaßkörper 21 erstrecken und an ihren inneren Enden in einem koaxial befindlichen Nabenkörper 26 fixiert sind. Das kleinere Ende des Einlaßkörpers 21 nahe des Endrings 1'4 weist einen Durchmesser auf, welcher dem Innendurchmesser des Rings und der Rippen Io entspricht, um einen glatten, unterbrechungslosen und nah innen gerichteten

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Strom durch den Einlaßkörper 21 und den Ring 14 in die Kammer C zu erreichen.

Der axiale Abstand zwischen angrenzenden Rippen Io ist bezüglich der Drehgeschwindigkeit bestimmt, mit welcher die Rippen angetrieben werden, als auch bezüglich der Innen- und Aussenradien der Rippen. Man bedient sich der viskosen Eigenschaften des Mediums und der durch die sich drehenden Rippen daran ausgeübten Scherkräfte, um das Medium radial zwischen den Rippen nach außen abzudrängen bzw. zu pumpen. Wenn die Rippen Io mit vorbestimmter Geschwindigkeit bezüglich des Rippenabstandes und ihrer Radien gedreht werden, kann das Medium nach innen durch den Einlaßkörper 21 und den Ring 14 in die Kammer C fliessen und von dort radial in die Zwischenräume zwischen den Rippen austreten. Dort wird es durch die Scherkräfte beschleunigt, die durch die Geschwindigkeitsdifferenz bzw. den Schlupf zwischen den Rippen und dem Medium entstehen. Wenn das Medium beschleunigt und zwischen den Rippen nach außen gedrückt wird, wird das Medium unter Druck gesetzt und schließlich an den Aussenkanten der Rippen abgegeben bzw. abgeleitet. Bei Durchlauf zwischen den Rippen folgen die Partikel des Mediums einer Spiralbahn. Zum Zwecke der Erzielung optimaler Ergebnisse sind der axiale Abstand der Rippen, ihre Drehgeschwindigkeit und ihre' Innen- und Aussenradien einander so zugeordnet, daß das die Rippen passierende Medium auf eine Geschwindigkeit beschleunigt wird, welche kleiner ist als die Aussen-Urnfangsgeschwindigkeit der Rippen. Auf diese V/eise wird das Medium während der Zeit zwischen den Rippen Io gehalten, welche erforderlich isb, um den optimalen Wärmegesamtfluß bzw. um dip Gesamtwärmetauschung zwischen dem die Rippen passierenden Medium und einem anderen Medium in den Wärmetauscherröhren zu erzielen.

Der axiale Abstand zwischen den Rippen Io und die Beziehung des Innenradius der Rippen zum Aussenradius können sich innerhalb vorbestimmter Bereiche oder Grenzen für bestimmte Drehgeschwindigkeiten des Kondensators ändern. Die Strömung bei

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Geräten rait Rotations-Scherkräften wird durch die Nm bestimmt, wobei: .-"

^{N 2}

Ta ^{= d}

d = Abstand zwischen den Rippen

w = Winkelgeschwindigkeit

ν = kinematische Viskosität

Es ist bekannt, daß Medien bei einer Taylor-Zahl Ν_φ = 3,25 am wirksamten gepumpt werden. Wirksames Pumpen- des Mediums führt jedoch nicht notwendigerweise zu einem viirksamen Wärmetausch. Wirksames Pumpen liegt vor, wenn die Energieübertragung auf das Medium einen Maximalwert erreicht, während der wirksame Wärmetausch sowohl von der Fläche der Rippen als auch vom Geschwindigkeitsunterschied zwischen Rippen und dem zwischen den Rippen fließenden Medium abhängt. So reicht für die Wärmeübertragung die Taylor-Zahl nicht allein aus, um eine optimale Airrdnung vollständig zu beschreiben. Es wurde bestimmt, daß die Taylor-Zahl eines wirksamen Wärmetauschers für verschiedene Kombinationen des Innenradius (Ri) unddes Aussenradius (Ro) der Rippen immer größer ist als die für das wirksamste Pumpen erforderliche Taylor-Zahl,und daß sie normalerweise im Bereich von etwa 5 - 7 liegt. So liegt bei Luft die Kombination der Taylor-Zahl und der geometrischen

Bestimmungsgrößen entsprechend N_mo (Ri/Ro)² für einen vrirk-

ia

samen Wärmetauseher im Bereich von 4.

Wie vorangehend erwähnt, kann .der Widerstand gegenüber Wärmeströmung zwischen den Flächen der Rippen Io und dem zwischen den Rippen nach außen gedrängten Medium wesentlich' reduziert, werden, wenn man das Volumen des Mediums durch die sich drehende Rippenreihe wesentlich erhöht. Der Widerstand^gegenüber dem Wäriaestrom zwischen Rippenflächen und Medium wird nicht nur durch Vo3.umenzunah.ine des Mediums verstärkt, darüberhinaus bewirkt jedoch diese Zunahme des Mediumflus.ses, daß die zuvor genannte Reduzierung des Stroms durch die Rippen verringert wird, wenn man sich der Wirkung des Längen-Durchmesse-r-Verhältnisses der Rippenreihe bedient.

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Gemäß der Erfindung wurde bestimmt, daß der nach außen durch die sich drehende Rippenreihe fließende Strom des Mediums bei beträchtlicher Zunahme der Wärmeübertragung vergrößert werden kann, wenn man an den entgegengesetzten Enden der Bippenreihen kontinuierliche, ringförmige und nach außen vorstehende Plansche bzw. Eknschteile vorsieht, die sich ein vorbestimmtes Maß über den Aussenumfang bzw. die Aussenkanten der Rippen Io nach außen erstrecken und sich als eine Einheit mit einer Rippenreihe drehen. Bevorzugt befinden sich die Plansche oder die Planschteile in der radialen Position parallel zu den Rippen Io, um den Fluß maximal zu vergrößern.

Bei der in Figur 1 dargestellten Ausfuhrungsform ist dieser radial vorstehende Plansch bzw. Flanschteil an Innenende der Rippenreihe vorgesehen, indem die Endwand H des Gehäuses 1 größeren Radius aufweist, als dem Aussenradius der Hippen Io entspricht. An der Endwand ist gemäß Darstellung ein radial vorstehender ringförmiger Flanschteil 27 angebracht. Am Aussenende der Rippenreihe ist der Flansch oder Flanschteil gebildet, indem man den Ring I^ mit größerem Radius versieht, als dem Aussenradius der Rippen entspricht. Der Umfang 28 der Ringe Ik erstreckt sich infolgedessen radialXiber die Rippenreihe, wie Figur 1 zu entnehmen ist. Der Aussenradius des Flansches 27 am Gehäuse, und der Aussenradius des an Ring I^ befindlichen Teils 28 sind einander gleich.

So bildet der Flansch 27 zusammen mit dem angrenzenden, sich über die Rippen Io erstreckenden Teil der Gehäusewand ¹J einen die Strömung vergrößernden Flansch F am Innenende der Rippenreihen. Der vorstehende am Umfang befindliche Teil 28 des Rings I^ bildet einen entsprechenden, die Strömmgi'Vergrößernden Flansch F¹ am Aussenende der Rippenreihen. Dm die Strömung durch die'Reihen der Rippen wesentlich zu vergrößern, arbeiten die Flansche F und F¹ als radiale Leitelemente, welche den statischen Druck de3 Wärraetauscherraediums■aufrechterhalten, da sie nicht nur eine plötzliche axiale Expansion des

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Mediums in die Äiissehlüft Verhindern* sönderü das' Medium ■ därüberhiriäus führ§h MU diine älimäfiliehe tfädiaie Verzögerung; bewirken, ohne daß der¹ tahgohtiaie. Ström¹ üh'terbrdeheri wird; ·

Das Durehmesserverhältnis der Flansche F und P' bezuglieh des Aüssendurchmessers der Mpp&ri lö kann sich entsprechend der Abmessungsgrenzen für die* jeweiigeh Wärmetauscher ■verändern. Es wurden gute Ergebnisse bei einem Verhältnis von etwa 1,2 bis maximal etwa 1,5 erzielt. Bei übeFschre'iteh des Verhältnisses von etwa 1,5 wär^: eine Verschlechterung^ der Ergebnisse festzustellen. In der dargestellten Äüsführüngsform der Erfindung beträgt das Verhältnis etwa 1,3, wobei eine_ Zunahme des Strömungsvolumens von etwa 15 % bei gleichzeitiger Zuarihme der Wärmeübeifcragung von etwa 7 - Io % festzustellen ist;

Es wurde gleichzeitig bestimmt bzw. festgestellt _t daß der durch die Reihe der Rippen Io nach außen gerichtete Strom bei VdIl-. lastbedingungen des Wärmetauschers um etwa weitere 5o % vergrößert werden kann, wenn man am Umfang der Ripperireiheri und zwischen den Planschen F und P' mehrere axial sich erstreckende und radial ausgerichtete Flügel- oder Leitkörper 29 zur Vergrößerung der Strömung vorsieht. Die Leitkörper 29 drehen sich mit der Rippenreihe als eine Einheit. Ih der dargestellten Äusführungsform sind drei Flügel- öder Leiiiörper 25 Vorgesehen und befinden sich unter gleichem Abstand am Umfang der Rippenreihe außerhalb derselben j wie z;Eh in Figur 1 und dargestellt ist. Die Leitfläehcnköristruktion ist im einzelnen aus Figur 13 zu entnehmen. .

Die Flügel- oder Leitflächen 29 sind je auf einem Paar axial fluchtender Zapfen 3o und 31 veraöhwenkbar gelagert* Die Zapfen sind in den Endflänschen F und F' fixiert ühd sind in Bohrungen von Sockelteilen 32 und 33 aufgenommen-_t welche atl den entgegengesetzten Enden jedes der Leitflächenkörper 29 (Figur 13) angebracht sind. Die Verschwenkung dör iüeitfläehiän-

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körper 29 ist zwischen der neutralen, in Pigui* 2 durch ausgezogene Linie dargestellten Position und döi¹ raetialön Position veränderbar, welche durch gestrichelte Milieu wiedergegeben ist. Ein geeigneter, nachfolgend ÖischMöbener Mechanismus ist vorgesehen, Um die Leitfiäciiönkö^pet* 29 zwischen ihrer neutralen Position und ihrer radiale"** Position nach Wunsch zu verstellen. Falls bei einem Wärmetauscher aus bestimmten Gründen auf die Plansche P und P* verzichtet werden soll, während die Leitflächenkörper 29 vorgesehen sind, können diese in beschriebener Weise an den Äussenenden axial fluchtender Paare radial vorstehender Pinger oder Speichen (nicht dargestellt) gelagert und verschwenkt werden. .

Entsprechend der Arbeitsbedingungen des Wärmetauschers werden die Leitflächen- bzw. Flügelkörper 29 normalerweise in Arbeitsruhelage bzw. in die Neutralposition gebracht, in welcher sie parallel zum Strömungslinienverlauf des WärmetaUschermediüms liegen, welches zwischen der Reihe von Rippen Io nach außen abgegeben wird. Die Leitflächenkörper 29 werden nur bei

Spitzen- oder Voll-Lastbedingungen des Wärmetauschers in ihre wirksame Radialposition verschwenkt, um das Abpumpen des Mediums zu verstärken. Die bei Voll-Lastbedingüngen mit Hilfe der Leitflächenkörpei* 29 erzielte Strömlings zunähme gestattet es, den Wärmetauscher kleiner und infolgedessen kompakter auszugestalten.

Bei einem gegenüber Voll-Last kleineren Betrieb des Wärmetausches oder böi Bedingungen, wenn beispielsweise die Temperatur des in die Kammer C gelangenden WärmetaUschermediüms tiefer ist als die Solltemperatur, dann ist es erwünscht_Λ wie bereits eingangs erwähnt, den nach außen durch die Reihe der Rippen Io verlaufenden Strom zu reduzieren^, um den reduzierten Lasterfordernissen bzw. der reduzierten Wärmeübertragung zu entsprechen und um die zum Drehantrieb des Wärmetaubeherü erforderliche Kraft zu reduzieren. Gemäß derErfindung erreicht man dies, indem man den Strom des Wärmetauschermediunis ledij_;~

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licht durch die Anzahl von Rippen der Hähe leitet, welche erforderlich sind, um optimale ¥erwendiang des Wärmetauschers bei bestimmter Last zu gewährleisten. Wie vorangehend erwähnt', setzt diese StröKiungsveränderung die Auswirkung des Längen-Durchmesser^erihältnisses der Hippenreihe und die resultierende Ströiaunigsabnahme bei geringen Lasten.auf ein Minimum herab.

In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird die Strömung des Wärmetauschermediums mit Hilfe eines Strömungsverteilers 34 verändert, welcher !koaxial innerhalb der Einlaßkammer C des drehbaren Wärmetauschers bewegbar ist. Der Strömungsverteiler 34 kann dabei in üxialpositionen bezüglich der Reihe der Rippen Io bewegt werden, welche Jeweils die optimalen Arbeitsbedingungen des !Wärmetauschers bei bestimmter Last gewährleisten. Der Stromungsverteiler 3*4 ist im wesentlichen von konischer Bauforra und ist mit einer gekrümmten bzw. bogenförmigen Fläche 35"versehen, deren Äussen- bzw. ümfangskante nahe der Innenkanten der Hippen Io zu liegen kommt* Die bogenförmige Fläche 35 istdep. Einlaß der Kammer C zugewandt und bewirkt, daß das Märmetauscherjnediuin bei Eintritt in die Kammer C glatt "nand ohne Unterbrechungen zwischen die Rippen C geleitet wird. Dies geschient jeweils an dem Teil bzw. an der Position der Rippenreihe, welche außerhalb der Ümfangskante des Stroaungsverteilers 3^ vor-, gesehen ist.

Der Strömungsverteiler 34 ist mit de» Mannet aus eher nicht drehbar und kann innerhalb der. ,Kammer C koaxial auf einer sich nicht drehenden und koaxial verlaufenden Meile 36 verschoben werden. Die Welle 36 ist mit ihrem Innenende in einem Lager 37 geführt, das an der angrenzenden Endwand 14 des sich drehenden, angetriebenen Gehäuses 1 angebracht ist. Das andere bzw, äußere Ende der Meile 3*6 ist mit einem reduzierten Endteil 38 versehen, welches mit Hilfe eines Teils

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39 in der Bohrung 4o des zuvor genannten stationären Nabenkörpers 26 angebracht ist. Wie erwähnt, ist der Nabenkörper 26 mit Hilfe der radialen Speichen 25 der stationären Halterung 22 koaxial bezüglich des Wärmetauschers fixiert.

Der Strömungsverteiler 34 kann beispielsweise mit Hilfe eines Zahnstangen- und Ritzelgerätes axial entlang der Welle 36 verschoben werden. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind axial sich erstreckende Zahnstangenkörper 41 und 42 vorgesehen, die in länglichen Nuten bzw. Ausnehmungen 43 und 44 der Welle 36 fixiert sind. Die Nuten befinden sich an den diametral gegenüberliegenden Seiten, wie Figur 7 der Zeichnungen deutlich erkennen läßt. In die Zahnstangen 4l und 42 greifen Ritzel 45 und 46 ein, welche mit Hilfe von Wellenstummeln 47 und 48 drehbar am Strömungsverteiler 34 angebracht sind. Die Ritzel 45 und 46 werden durch geeignete Getriebezüge 49 und 50 unter Verwendung eines oder mehrerer reversibler Elektromotoren angetrieben. Einer dieser Motoren M¹ ist schematisch in Figur 14 der Zeichnungen dargestellt. Um den Strömungsverteiler 34 auf der Welle 36 zum Zwecke seiner Verschiebung weiter zu stabilisieren ist in der Welle ein axial sich erstreckender Schlitz bzw. ist eine Nut 51 vorgesehen; in diese Nut greift ein Keil 52 ein, welcher durch den Nabenteil 53 des Strömungsverteilers 34 getragen ist. Diese Anordnung ist beiepielsweise in Figur 7 dargestellt.

Die Zahnstangen 4l und 42 erstrecken sich kontinuierlich entlang der Baulänge der Welle 36, so daß der Strömungsverteiler 34 entlang der Welle 36 zwischen der inneren Grensposition und einer äußeren Grenzposition bewegbar ist. Die innere Grenzlage ist in Figur 4 durch gebrochene Linien dargestellt und ist mit X bezeichnet, während die äußere Grenzlage Y in Figur 1 der Zeichnungen durch gebrochene Linien dargestellt ist.

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Der reversible Motor M' zum Antrieb der Ritzel 45 und 46 ist zweckmäßigerweise innerhalb des Nabenteils 53 des-Strömungsverteilers befestigt. Der elektrische Strom wird über Leitungen 54, 55 und 56 zugeleitet, welche von Kontaktbürsten 57, 58 und 59 zum Motor M' führen. Die Kontaktbürsten sind innerhalb des Strömungsverteilers vorgesehen und werden durch diesen getragen. Die Bürsten sind in gleitendem, elektrischen Kontakt mit axial sich erstreckenden Stromschienen 60, 6l und 62, welche in geeigneten Ausnehmungen oder Nuten der Welle 36 gehalten sind. ■

Der Strom wird den Leitschienen 60_s öl und 62 über Leiter 63, 64 und 65 zugestellt, welche sich durch eine der stationären Speichen 35 und durch eine in der Welle 36 vorgesehene axiale Bohrung 66 erstrecken. Die Leiter 63s 64 und 65 sind zu diesem Zweck angeeignete Verbindungen bzw. Verbindungselemente 67a 68 und 69 angeschlossen. An ihren Aussenenden sind die Leiter 63, 64 und 65 an die Ausgangsklemmen einer geeigneten Steuereinheit 7 ο angeschlossen, welche in nachfolgend beschriebener Weise automatisch wirksam ist, um den Strömungsverteiler entlang der Welle jjo gemäß den Veränderungen oberhalb und unterhalb eines .vorbestimmten Temperaturunterschiedes des in die Kammer C eingeleiteten Wärmetauschermediums und des durch die Rippen Io austretenden Wärmetauschermediuma zu verschieben. Das in die Kammer C eintretende Wärmetauschermedium wird zu diesem Zweck hinsichtlich seiner Temperatur durch den Wärmefühler abgefühlt, während das die Rippen Io verlassende Wärmetauschermedium bezüglich der Temperatur durch ein Thermoelement 72 abgefühlt wird.. Die Thermoelemente 71 und 72 sind über geeignete Leiter-73-und 74 an die Steuereinheit Jo angeschlossen*

Grenzschalter 75 und 7-6 sind am Strömungsverteiler 34 angebracht und werden durch diesen getragen, um die Schaltungen zu öffnen und um den Motor M^r an der inneren Grenzposition X des Strömunßsverteilers als auch an der äußeren ßrenz-

_mm. A rj

position Y zu entregen, wie beispielsweise in Figur ¹I dargestellt ist. Der Grenzschalter 75 ist in die zum Motor M¹ führende Leitung 5*1 angeschlossen,während der Grenzschalter

76 in vergleichbarer V/eise an die Motorleitung 56 (Figur 1*1) angeschlossen ist. Die Grenzschalter werden mittels Federkraft normalerweise in die geschlossene Position gedrückt und sind durch nach innen verlägerbare axiale Plunger 77 und 78 in die geöffnete Position verlagerbar. Die Plunger

77 und 78 sind je mit radialen Finger 77a und 78a versehen, welche sich innerhalb der vorgenannten Nut 51 der Welle 36 erstrecken und sich in Längsrichtung innerhalb der Nut bewegen. Die Finger 77a und 78a können an den gegenüberliegenden Endflächen der Nut 51 anliegen, um eine nach innen gerichtete Betätigung der Plunger 77 und 78 auszulösen, wenn die vorbestimmte Grenzposition des StrömungsVerteilers 3^ erreicht ist.

Der Schalter 75 und sein Plunger 77 sind ara Strömungsverteiler 3^ so angebracht, daß der Plunger 77 an der angrenzenden inneren Endfläche der Nut 51 anliegt, wenn der Strömungsverteiler 34 die innere Grenzposition X gemäß Figur 4 erreicht Dabei wird der Plunger betätigt, um den Grenzschalter 75 zu öffnen und um die Erregung des Motors M¹ bei nach innen gerichteter Verschiebung des Strömungsverteilers 3^ wenigstens so lange zu verhindern, Ü.s sich der Strömungsverteiler durch Betätigung des Motors M' in entgegengesetzter Richtung aus seiner inneren Grenzposition X verlagert hat. Der andere Grenzschalter 76 ist/in vergleichbarer Weise angebracht und ausgerichtet, so daß der Plunger 78 an der äußeren Endfläche der Nut 51 anliegt und den Schalter 76 öffnet, wenn der StrÖ*- mungsvateiler 34 seine äußere Grenzposition Y erreicht hat. Es wird infolgedessen eine weitere Erregung bzw. Einspeieung des Elektromotors M' in nach außen gerichteter Verschiebung des Strömungsverteilers solange wenigsten» verhindert, bis der Strömungsverteiler aus seiner äußeren Grenzposition Y durch Betätigung des Motors M¹ · in entgegengesetzter Richtung

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nach innen verlagert wird.

In der dargestellten Ausfuhrungsform der Erfindung' bedient man sich der nach innen gerichteten Verschiebung bzw. Bewegung des Strömungsverteilers 34 auf der Welle 36, um die . Flügel-bzw. Leitflächenkörper 29 in ihre Radialposition zu verlagern, wenn der Strömungsverteiler sich in die innere Grenzposition X gemäß Figur 4 verlagert. Zu diesem Zweck ist ein Steuerkörper 8o aus einem ringförmigen konischen Abschnitt koaxial am Strömungsverteiler 34 angebracht und wird durch diesen getragen. Der Steuerkörper 8o ist so ausgerichtet, daß er an mehreren Steuerrollen 81 anliegt, wenn sich der Strömungsverteiler von der in Figur 4 durch ausgezogene Linien dargestellten Position in die Grenaposition X verlagert. Die Steuerrolen 81 sind drehbar an den Innenenden mehrerer radial sich erstreckender Schiebestäbe 82 angebracht.

Die Stäbe 82 sind in, begrenzter radialer Verschiebebewegung in Streben 83 befestigt, welche an der angrenzenden Fläche der Endwand 4 des Gehäuses angebracht sind. Am Aussenende jeder Stange 82 ist ein Zahnstangenabschnitt 84 (Figur 5) angebracht, welcher in ein Ritzel 85 eingreift. Dieses Ritzel ist mit dem Sockel 32 am Innenende jedes Leitflächenkörpers 29 verbunden bzw. materialeinheitlich mit diesem Sockel ausgebildet. Das Ritzel ist koaxial bezüglich des Zapfens 3o ausgebildet, wie Figur 13 zu entnehmen ist.

f. '

Wenn der Strömungsverteiler 34 In die in Figur 4 dargestellte Grenzposition X nach innen gerichtet bewegt wird, kommt der Steuerkörper 8o mit den Steuerrolen 8l in Berührung und verlagert die Schiebestangen 82 radial nach außen, so daß der Zahnstangenabschnitt 84 die Ritzel 85 dreht. Entsprechend der Drehung werden die Flügel- bzw. Leitflächenkörper 29 aus ihrer neutralen, in Figur 2 durch ausgezogene linien dargestellten Position in die durch gebrochene Linien dargestellte Radialposition verlagert. Bei nach außen gerichteter

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Verschiebung des Strömungsverteilers ^k in von der inneren Grenzposition X abgewandter Richtung führt der Druck des ausströmenden Wärmetauschermediums automatisch die Leitflächenkörper 29 in ihre neutrale Ibsition zurück und verschiebt gleichzeitig die Schiebestangen 82 in ihre innere Position. Diese ist durch einen an jeder Stange 82 befestigten Zapfen 86 bestimmt, wenn dieser am Innenende 87 eines in den Streben 83 befindlichen Schlitzes 88 anschlägt.

Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform des Kondensators tritt der zu kondensierende Dampf durch die rehrförmige Welle 5 in das Gehäuse 1 ein und gelangt in die,Wärmetauscherröhren 11, innerhalb welchen der Dampf durch Wärmetausch mit kühlendem Medium, so mit umgebender Luft abgekühlt wird. Die Luft wird in beschriebener Weise durch die im Abstand zueinander befindlichen Rippen Io nach außen geleitet. Das Kondensat innerhalb der Wärmetauscherrühren 11 fließt in das Gehäuse zurück, aus weichem es durch infolge von Drehbewegung des Kondensators ausgelöste Zentrifugalkraft radial nach außen abgegeben wird. In der dargestellten Ausführungsform wird das Kondensat durch mehrere U-förmige Röhren 9o nach außen abgegeben. Die Röhren 90 bilden Plüssigkeitsfallen, welche eine direkte Entladung des Dampfes aus dem Gehäuse verhindern und welche bewirken, daß der Dampf in die Wärmetauscherröhren zurückgeleitet wird. Bei Verlassen der U-förmigeri Röhren 9o wird das Dampfkondensat radial nach außen gegen die Innenwand dc-rs zylindrischen, am Umfang befindlichen Wandteils 91 einen stationären Ring-raumo.s bzw. Abteils 92 geleitet. Das Abteil 92 umgibt das sich drehende* Gehäuse 1 und v/eist im Abstand zueinander befindliche Kndwände 93 und 9^ auf, welche nahe dor Unif angstei Ie der Gehäuseendwand 3 und der. Flanschen F liegen. Das sich innerhalb des Abteils 92 sammelnde Kondensat wird durch einen Ablauf 95 abgeführt.·

Das Kondenijatalitoil 92 kann als einstückiger Körper einer Mante!kammer bestehen, welche für das durch die Reihe der

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Rippen Io nach außen geleitete Wärmetauschermedium vorgesehen ist. Die Sammelkammer weist eine stationäre,zylin-. drische Wand 96 auf, welche die Reihe sich drehender Rippen und die Flächenleitkörper 29 umgibt, und welche durch einen im Abstand befindlichen Wandteil 94 und einen gegenüberliegenden äußeren Wandteil 97 geschlossen ist, Der Wandteil 97 liegt gemäß Darstellung in Figur 1 nahe des sich drehen-' den Endflansches F^f. Gemäß Figur 2 ist die Sammelkammer- vorzugsweise mit einem Paar diametral gegenüberliegender, tangential sich erstreckender Mediumauslässe 9Ö und 99 ausgestattet. ■·""'■

Um den Widerstand des Wärme Stroms- innerhalb der Wärmetauscherröhren 11 auf die Innenwand der Röhren auf ein Minimum herabzusetzen^ sind die Wärmetauscherröhren so ausgebildet, daß sie innerhalb praktisch in Erwägung zu ziehender Grenzen einen maximalen Flächenkontakt im' Inneren bilden. Zu diesem Zweck ist jede der Viärmet aus cherröhren 11 gemäß der Erfindung (Figur 1 und 2) so ausgebildet, daß sie beispielsweise die in den Figuren lo, 11 und 12 der Zeichnungen dargestellte Querschnittsform aufweist. Gemäß Darstellung besteht jede der Wärmetauscherröhren 11 aus einem gezogenen Rohr kreisförmigen Querschnitts, welches mehrere nach innen gerichtete radiale Rippen loo aufweist. Die Rippen sind in Dreiergruppen am Innenumfang angebracht und sind je durch den Schenkel eines Einsatzes ±>1 in Abstand zueinander geführt. Der Einsatz lol verläuft kontinuierlich entlang der gesamten Länge der Wärmetauscherröhren 11, wie die Figuren 9 und 12 erkennen rassen.. Die Einsätze lol sind unter Preßsitz in die Wärmetauscherröhren 11 eingepaßt, um eine gute thermische Leitfähigkeit zwischen den Aussenenden der Einsatzschenkel und der Innenwand der Röhren zu gewährleisten. Die entgegengesetzten Wandflächen der Schenkel deaEinsatzes lol sind so ausgebildet, daß sie mehrere in Längsrichtung, sich erstreckende flache und winklige Flächenteile Io2 bilden. Durch diese Flächenteile wird der Berührungskontakt mit dem Einsatz lol beträchtlich vergrößert.

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Die Erfindung ist nicht auf Wärmetauscher-Kondensatorröhren 1 1 der dargestellten und unter Bezugnahme auf die Figuren ίο und 11 der Zeichnungen erläuterten Konstruktion beschränkt. Es können demgemäß auch andre Wärmetauscherröhren vorgesehen sein, welche einen gestreckten bzw. vergrößerten Strömungsmittelkontakt hervorrufen. So kann
beispielsweise die in den Figuren 15 und 16 dargestellte
Wärmetauscherröhre 11a benutzt werden, welche sich eines
äußeren kreisförmigen Rohrkörpers Io3 und mehrerer kleinerer innerer, gleichfalls kreisförmiger Röhren Io4. bedient. Die Röhren tto sind am Innenumfang des Rohrs Io3 angebracht und gegenseitig verbunden, wodurch eine maximale thermische Leitfähigkeit erzielbar ist.

Eine weitere Ausführungsform' einer Warmetauseherröhre ist
in den Figuren 17 und 18 dargestellt. Die Wärmetauscherröhre 11b weist einen länglichen, gewellten und kontinuierlichen inneren Körper Io5 auf, welcher in Sandwichweise
zwischen den Längsrichtung sich erstreckenden inneren und
äußeren flachen Plattenkörpern Io6 und io7 abgebunden.bzw, angebracht ist. Wenn man sich der in den Figuren 17 und 18 dargestellten Wärmetauscherröhren 11a bedient, ist es zweckmäßig, die Längsachse bezüglich des Querschnittes im wesentlichen parallel oder in Richtung des Strömungsverlaufes des Mediums anzuordnen, welches die Rippen Io passiert, wie es beispielsweise in Figur 17 dargestellt ist. Man erhält dadurch einen minimalen Widerstand gegenüber der Strömung zwischen den Rippen.

Wenn der Wärmetauscher wie vorangehend erwähnt unter Teillast gefahren wird^iweist es sich als erwünscht, die nach außen durch die Rippen verlaufende Strömung sau reduzieren» um den reduzierten Lasterfordernissen zu entsprechen. Dabei wird
die Strömung durch lediglich die Anzahl der Rippen der nippenreihe nach außen gieitet, welche benötigt wird, um die kon-

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densierende Front bzw. Vorderseite, der VJärmetauscherröhren 11 nahe der Aussenenden derRöhren im Bereich des Thermoelements 72 zu halten, wodurch der Wärmetauscher bei jeder.Last optimal verwendbar ist, In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung geschieht dies durch die nach innen und nach außen gerichtete Bewegung des Strömungsverteilers 3*1 auf der Welle 36 entsprechend Betätigung durch die Steuereinheit 7o. Die besonderen Bestandteile und die Schaltung der Steuereinheit 7 ο bilden keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung und sind Fachleuten auf dem Gebiet elektrischer Steuerungselemente bekannt.

So kann dies z.B. durch Spannungsabfühlung an den Thermoelementen 71 und 72 geschehen, Vielehe den Unterschied zwischen der- Temperatur des in den Kondensator eingeleiteten Wärmetauschermedium und der Temperatur des Mediums feststellen, nachdem dieses an optimaler Position entlang des Kondensators abgegeben wurde. Die durch die Thermoelemente 71 und 72 erzeugte Spannung wird einem Rückleitungs-Steuersystern zugeführt, welche bei Absenken der Spannung unter einen vorbestimmten Wert den Motor M¹ erregt, um die nach außen gerichtete Verschiebebewegung des Strömungsverteilers 34 auf der Welle 36 auszulösen. Beiübersteigen eines vorbestimmten "Spannungswertes wird der Motor M¹ in entgegengesetzter Richtung angetrieben, um den Strömungsverteiler in entgegengesetzter bzw. nach innen gerichteter Bewegung auf der Welle 36 zu verschieben.

Wenn die erzeugte Spannung gering ist und unterhalb des vorbestimmten Spannun^sbereiehes liegt, da die kondensierende Front bzw. Seite der Rühren. 11.nicht die optimale Position bezüglich des Fühlers .72 erreicht hat, dann ist der Unter-, schied zwischen Einlaß- und Auslaßteinperaturen des Wärme tauschermediums gleichfalls im wesentlichen klein und läßt einen Bedarf einer geringeren "Kondensatorkapazität erkennen. Die Steuereinheit ¹Jo wird wirksam, um den Motor M' zu erregen bzw.- anzutreiben und um entsprechend den Strümungsver-

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teiler 3^ auf der Welle 36 nach außen zu verschieben, wobei die Anzahl der verwendeten Rippen reduziert und die effektive Kondensatorlänge herabgesetzt wird. Wenn die Spannung in vergleichbarer Weise hoch liegt und oberhalb des vorbestimmten Spannungsnieaus liegt, da sich die kondensierende Front innerhalb der Röhren 11 über das Thermoelement 72 verschoben hat und die Abgabetemperatur des Wärmetauschermediums höher ist als die Einlaßtemperatur, was einen Bedarf erhöhter Kondensatorkapazität erkennen läßt, dann wird die Steuereinheit 7o wirksam, um den Motor M' in entgegengesetzter Richtung anzutreiben. In diesem Fall wird der Strömungsverteiler 3*1 · auf der Welle 36 nach innen gerichtet verschoben, um die Anzahl der Rippen Io zu vergrößern, durch welche das Wärmetauschermedium gerichtet und abgegeben wird. In anderen Worten, die wirksame Arbeitslänge des Kondensators wird vergrößert . ·

Die Kondensatfront innerhalb der Wärmetauscherröhren ist innerhalb der vorbestimmten Spannungsbereiche und zwischen den beiden Arbeitsbedingungen im Bereich des Fühlers bisw; Thermoelements 72 in optimaler Lage, solange dieser Zustand anhält. Die Steuerungseinheit 7o wird in diesem Fall nicht betätigt, um den Strömungsverteiler 3^ in einer der beiden Richtungen zu verlagern.

Ein drehbarer Wärmetauscher gemäß der Erfindung kennzeichnet sich durch seine verhältnismäßig kleine, kompakte und leichte Konstruktion und durch die minimalen Antriebserfordernisae, welche zum Antrieb des Wärmetauschers mit erwünschter Geschwindigkeit erforderlich sind. Im Falle eines luftgekühlten Kondensators gemäß der Erfindung, welcher eine Reihe von 2'I¹I Rippen mit einer Länge von 26,o*l cm und einem Aussenradius von 17,8 cm besitzt und welche mit einer Geschwindigkeit von 2500 U/min angetrieben wird, können optimale Ergebnisse erzielt werden, wenn der Innenradius der Rippen 13»3^J4 cm beträgt, während der Abstand zwischen den Rippen o,8l mm beträgt.

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Die Gesamtzahl der verwendeten Rippen Io ist direkt proportional zur Wärssebelastung durch jede beliebige Anlage und entsprechend der axialen Position des StroHiiragsverteilers 3H nach Maßgabe der Betätigung durch die Steuerungseinheit fo_a wie vorangehend ausgeführt.

Die Verwendung der Viskositätsscherkräfte ₃ ras das Märmetauschermedium ohne Strömungsaufteilung bzw. Stromungsunterbrechung zwischen der Reihe von Rippen Io MjnAsrchzuleiten führt zu einem sehr ruhigen Lauf frei von Kavitationen,-wie sie des öfteren auftreten, wenn herkommlicitae Hebe-, bzw. Auftriesbkräfte benutzt werden,,. um ein Medium- zu beschleunigen. Der erfindungsgeraäß sich vollziehende Märmetausch kennzeichnet sich weiterhin durch minimalen Widerstand gegenüber dem - Wärmestroia zwischen den äußeren Rippemflachen und dem Märmetauschermedium_a welches zwischen den Hippen nach außen geleitet wird. Barüberhinaus besteht gjiaimaler Widerstand gegenüber dem Wärmestrom zwischen eine® im- den WärmetauscherrÖhren befindlichen Medium und den .lamsmwandflachen der Röhren selbst. Eine neuartige Vorrichtung ist betätigbar, um den durch die Reihe der Rippen nach anaßen gerichteten Strom- des Mediums wesentlich zu vergrößern.

Infolge dieser Eigenschaften und Vorteile ist der Rotationswärmetauscher und Kondensator insbesondere geeignet für geschlossene Rankine-Systeme hoher Leistung,wele!ie einen sich drehenden Kessel aufweisen, an dem der Kondensator direkt befestigt oder koaxial angekuppelt ist und sich mit ihm als eine Einheit dreht.

Der Rotationswärmetauscher gemäß der Erfindung ist nicht auf die Verwendung als Kondensator vorangehend beschriebener Form beschränkt. Das Gerät gemäß der Erfindung kann auch im allgemeinen für Wäriffletausch verwendet werden, einschließlich anderer Kondensationsverfahren; desgleichen kann die Anlage zuia Kühlen oder Erhitzen von Flüssigkeiten, Gasen

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und Dampf benutzt werden, wenn optimaler Gesamtwärmetausch hohen Wirkungsgrades erwünscht ist und wenn man sich der Vorteile einer kompakten und leichten Konstruktion bedienen will, welche bei minimalen Leistungserfordernissen im wesentlichen geräuschlos arbeitet. Rotationswärmetauscher gemäß der Erfindung können als Kondensatoren für geschlosseneRankine-Maschinen in Landfahrzeugen, so in Kraftfahrzeugen benutzt werden, in welchem Fall Luft bevorzugt als Aussenmedium angewandt wird. Es können auch luftgekühlte Motoren unter Verwendung der Anlage gemäß der Erfindung nutzbringend in Energiegesamtanlagen verwendet werden, wobei die durch den Kondensator in Form heißer Luft ausgestoßene Wärme zum Heizen von Häusern, Läden und anderer Gebäude benutzt werden kann. Die Rotationsenergie der Welle kann gleichfalls mit Hilfe eines Generators in elektrischen Strom umgesetzt werden. Im Falle eines Energiegesamtsystems, in welchem Heißwasser bevorzugt zum Ausstoß der WärraeArerwendet wird, kann der Rotationswärmetauscher gemäß der Erfindung optimal auf ruhigen Lauf bei hoher Leistung und bei geringen Antriebserfordernissen abgestellt werden, ist also für Energiegesamtanlagen an Land und am Boden geeignet. Der Wärmetauscher kann auch zum Kühlen anderer Maschinen oder Motoren benutzt werden, so für Brennkraftmaschinen, Kondensatoren und Verdampfer von Kältemittelanlagen, zum Kühlen chemischer Prozesse etc. Die Querschnittsform und Größe der Wärmetauscherröhren gemäß der Erfindung ist nicht auf diejenige der Röhren 11, 11a und 11b dargestellter und beschriebener Konstruktion beschränkt; die Formgebung und die Größe als auch die Anordnung der Röhren verändert sich zum Zwecke optimaler Ergebnisse entsprechend der jeweiligen Verwendung des beschriebenen Wärmetauschers. In gewissen Fällen kann es erwünscht sein, die inneren Kontaktflächen der Wärmetauscherröhren mit einem Belag aus gesintertem oder porösem Metall zu bedecken.

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Claims (6)

1. if

   ANSPRÜCHE

   ( I?)Rotationswärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher eine Reihe mehrerer ringförmiger Rippen (lo) mit einem vorbestimmten Innen- und Aussenradius aufweist, welche koaxial ausgerichtet unter einem vorbestimmten parallelen Abstand gehalten und als eine Einheit um ihre gemeinsame Achse drehbar sind, wobei im Inneren der Rippen eine für ein Wärmetauschermedium dienende Kammer (C) gebildet ist, deren Einlaß (21) für das Wärmetauschermedium an wenigstens einem ; axialen Ende liegt, daß sich mehrere Wärmetauseherröhren (11) axial bezüglich des Wärmetauschers je durch mehrere der Rippen (lo) erstrecken und unter radialem Abstand zur gemeinsamen Achse am Umfang angeordnet sind, daß der Wärmetauscher eine Vorrichtung (1, 5» 12) aufweist., um ein erstes Medium in die Wärmetauscherröhren einzuleiten und aus diesen abzuziehen, daß die Rippen (lo) und die Wärmetauscherröhren (11) mittels einer Vorrichtung (1) im Drehsinne mit vorbestimmter Rotationsgeschwindigkeit um die gemeinsame Achse bewegbar sind, wobei die Geschwindigkeit entsprechend dem axialen Abstand zwischen den Rippen und deren innen- und Aussenradius angepaßt ist, . um ein zweites Medium aus der Kammer (C) im wesentlichen durch Viskositätsscherkräfte zwischen den nebeneinander befindlichen Rippen unter vorbestimmter Geschwindigkeit spiralförmig nach außen zu leiten und zu beschleunigen, so daß ein optimaler Wärmetöusch zwischen dem zweiten Medium und dem ersten Medium innerhalb der Wärmetauscherröhren stattfindet, und daß außerhalb der Rippenreihen eine zur Verstärkung der Strömung des Wärmetauschermediums dienende Vorrichtung (Ρ,Ρ¹) vorgesehen und mit den Rippen drehbar ist,um die durch die Rippen nach außen gerichtete Strömung des zweiten Mediums beträchtlich zu vergrößern und um den Widerstand gegenüber Wärmefluß zwischen den Aussenwandflachen der Wärmetauscherröhren und dem zweiten Medium zu reduzieren.
2. 2. Rotationswärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Strömung des Mediums verstärkende Vorrichtung aus ringförmigen, nach außen gerichteten Flanschen

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   (F,F¹) besteht, welche an den entgegengesetzten Enden der sich drehenden Rippenreihe vorgesehen sind und eich unter einem vorbestimmten Abstand etwas über die Rippen nach außen erstrecken.
3. 3. Rotationswärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verstärkung der Strömung dienende Vorrichtung mehrere axial verlaufende I*eitflächenkörper (29) aufweist, welche unter gleichem Abstand am Umfang der Rippen angebracht sind.
4. ^₁. Rotationswärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb- der Kammer (C) ein Strömungsleitorgan (34) vorgesehen ist, weihe3 den Strom des zweiten Mediums aus der Kammer durch eine vorbestimmte Anzahl der Rippen in der Rippenreihe nach außen leitet.
5. 5. Rotationswärmetaueeher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Wärmetauscherrohren aus einem kreisförmigen Rohrkörper besteht, innerhalb welchem sich mehrere am Umfang unter Abstand befindliche radial nach innen stehende Rippen in Längsrichtung erstrecken.
6. 6. Rotationswärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn- \ zeichnet, daß die Wärmetauscherrohre« unter einem kleinen spitzen Winkel zur Drehachse der Reihe der Rippen angestellt sind und bezüglich der Achse vom Einlaß der durch die Rippen gebildeten Kammer axial nach innen gerichtet divergieren.

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