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Dokumentenidentifikation DE69613580T2 25.04.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0845096
Titel UMLAUFENDER REGENERATIVER WARMETAUSCHER
Anmelder ABB Air Preheater, Inc., Wellsville, N.Y., US
Erfinder WESTERLUND, Dag, S-175 73 Järfälla, SE
Vertreter Beyer & Jochem Patentanwälte, 60322 Frankfurt
DE-Aktenzeichen 69613580
Vertragsstaaten AT, CH, DE, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 07.08.1996
EP-Aktenzeichen 969279702
WO-Anmeldetag 07.08.1996
PCT-Aktenzeichen SE9600993
WO-Veröffentlichungsnummer 9707374
WO-Veröffentlichungsdatum 27.02.1997
EP-Offenlegungsdatum 03.06.1998
EP date of grant 27.06.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.04.2002
IPC-Hauptklasse F28D 19/04

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem regenerativen Wärmetauscher der im Oberbegriff des folgenden Anspruches 1 beschriebenen Art.

Ein solcher Wärmetauscher ist beispielsweise aus der WO-A- 9500809 bekannt, die Anschlagelemente in der Form von Gleitschuhen aus Karbon oder Graphit beschreibt. Dies ist ein Material, das durch die korrosive Umgebung nicht schnell beschädigt wird, die an den Orten vorhanden ist, wo die Gleitschuhe angeordnet sind, und das den vorherrschenden hohen Temperaturen widersteht. Ferner besitzt dieses Material auch ausgezeichnete Schmiereigenschaften und lagert eine die Reibung reduzierende Schicht aus Karbon oder Graphit auf den Flanschen ab, auf welchen die Gleitschuhe gleiten. Dies beinhaltet jedoch gleichzeitig einen Abrieb der Gleitschuhe mit einer Geschwindigkeit, die sich als schwierig vorherzusehen erwiesen hat. Aus diesem Grund ist es notwendig, diese Art von Gleitschuhen mit Meßvorrichtungen zu ergänzen, die das Spiel zwischen den Sektorplatten und den Flanschen messen und die es ermöglichen, die Anschlagelemente oder. Gleitschuhe um einen bestimmten Abstand von ihren Befestigungsmitteln rechtzeitig nach vorne zu schrauben, bevor die Sektorplatten damit beginnen, auf den Flanschen zu kratzen, so daß das beabsichtigte Spiel wiederhergestellt wird.

Es ist daher eine zeitaufwendige Arbeit zur Überwachung und Einstellung erforderlich und daher ist es wichtig, diese Arbeit so weit wie möglich zu reduzieren. Eine solche Maßnahme besteht darin, den Kontaktdruck zu reduzieren, um den Abrieb zu vermindern. Eine bis zu 500 Newton betragende Kontaktkraft an den Gleitschuhen ist jedoch erforderlich, um die Gleitschuhe und entsprechend die Sektorplatten dazu zu bringen, den Flanschen bei thermischer Deformation des zylindrischen Teils zu folgen, was sich gelegentlich als zu einem vergleichsweise schnellen Abrieb führend erwiesen hat.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lösung des Problems des schnellen Abriebs der Anschlagelemente oder Gleitschuhe zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Wärmetauscher die in den folgenden Ansprüchen ausgeführten Merkmale besitzt.

Ein auf diese Weise erzeugter Strom aus beispielsweise Luft und/oder Wasserdampf, der dazu vorgesehen ist, den Kantenflansch genau dort zu treffen, wo er sich unter den Stützmitteln bewegt, sorgt dafür, daß mehr oder weniger stark an dem Kantenflansch anhaftende Partikel, die einen Abrieb der Stützmittel verursachen können, weggeblasen werden, möglichst in dem gleichen Moment, in welchem die Partikel durch die Kante der Stützmittel lose geschert werden, und entsprechend werden sie daran gehindert, sich unter die Stützmittel zu bewegen. Auch ist ein ferner über dem Umfang angeordneter Strom des Mediums in dem Fall wirksam, daß stark anhaftende Partikel unter den Stützmitteln zu kleinen Partikeln zermahlen werden und hinter den Stützmitteln erscheinen, wo sie weggeblasen und daran gehindert werden, sich an der Kante der Stützmittel festzusetzen.

Auch weitere Kanäle, die um den Umfang der Stützmittel angeordnet sind, haben die gleichen oder ähnliche Zwecke und werden einfach in der Form von axialen flachen Nuten in der Umfangsfläche der Stützmittel und/oder in der Innenfläche der Buchse angeordnet, in welchem Fall die Kanäle ausgebildet werden, wenn die Stützmittel in ihrer Stellung in der Buchse angeordnet werden.

Die Kanäle haben auch eine Kühlfunktion und ein oder mehrere Kanäle können innerhalb des Umfangs der Stützmittel angeordnet sein, um eine wirksame Kühlung der Oberfläche der Stützmittel zu erhalten, die in Kontakt mit dem Kantenflansch ist. Eine weitere Funktion besteht darin, daß die Ströme des Mediums eine Reaktionskraft verursachen, die zum Teil den Druck der Stützmittel gegen die Kantenflansche vermindern, wenn die Stützmittel nahe der Kantenflansche angeordnet sind.

Auch kann mit wenigstens einem Kanal, der innerhalb der Umfangsfläche angeordnet ist, und einem möglichst dichten Vorhang aus axialen Strömen aus Medium um den Umfang der Fläche, die eine sogenannte Schürze um das Luftkissen bilden, ein verstärkter Luftkisseneffekt erreicht werden. Ein Kanal erstreckt sich geeigneterweise ohne Unterbrechungen über den gesamten Umfang der Abstützmittel und ist vorzugsweise an eine Druckquelle angeschlossen, die einen höheren Druck hat, als eine Druckquelle, die mit dem Kanal oder den Kanälen verbunden ist, die sich innerhalb der Randfläche befinden.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, die schematisch verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Wärmetauschern darstellen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilaxialschnitt durch den Wärmetauscher;

Fig. 2a einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung mit einem Anschlagelement an einem Sektorplattenende entlang der Linie II- II in Fig. 1.;

Fig. 3a, Schnitte entlang der Linien III-III in 3b, 3c Fig. 2a, die drei Varianten von Anschlagelementen mit umgebenden Buchsen zeigen, und

Fig. 4 einen Schnitt ähnlich Fig. 3a eines Anschlagelements mit drei axialen Durchgangskanälen.

Der hier in Fig. 1 gezeigte Wärmetauscher ist von herkömmlicher Art mit einem stationären Gehäuse 1 und einem zylindrischen Rotor 2, der die Regernativmasse 3 enthält. Der Rotor besitzt eine Nabe 4 und eine obere feste Sektorplatte 5 mit einer schwenkbar an dieser angebrachten, beweglichen Sektorplatte 6 und eine entsprechende untere feste Sektorplatte 7 und bewegliche Sektorplatte 8. Die beiden Sätze von Sektorplatten 5, 6 und 7, 8 haben die Funktion, gegen die oberen und unteren Enden des Rotors 2 so dicht wie möglich abzudichten und dadurch das durch den Rotor strömende wärmeaustauschende Medium zu trennen.

Zu diesem Zweck sind die radial äußeren Enden der beweglichen Sektorplatten 6, 8 jeweils mit einer, vorzugsweise zwei Vorrichtungen 10 versehen, die ein einstellbares Anschlagelement zum Aufrechterhalten eines bestimmten Spiels zwischen den Enden der Sektorplatten 6, 8 und einem oberen und unteren ringförmigen Kantenflansch 12 aufweisen, die an dem Rotor 2 entlang seines oberen und unteren Umfangs angebracht sind. Jede Vorrichtung umfaßt weiterhin eine Meßvorrichtung (nicht gezeigt) für eine Kontrollmessung des Spiels, wie in der WO-A- 9500809 näher gezeigt. Als Alternative können die Sektorplatten 6, 8 drehbar und die Regernativmasse stationär sein, in einer an sich bekannten Art und Weise.

Fig. 2a stellt einen Teil des Gehäuses 1 und den oberen Kantenflansch 12 des Rotors 2 sowie die obere bewegliche Sektorplatte 6 dar. Eine der Stützvorrichtungen 10 ist mit Schrauben in einem Loch in der Sektorplatte 6 befestigt. Die Stützvorrichtung 10 weist eine Buchse 15 auf, die mit einem Montageflansch 16 versehen ist, der mit einem zwischenliegenden Dichtring mit Schrauben 18 an der Sektorplatte 6 angebracht ist.

An der Oberseite ist die Buchse 15 mit einem Verschluß 19 versehen und innerhalb der Buchse 15 ist eine innere Hülse 20 mit einer offenen Oberseite mit einem oberen Bereich angeordnet, der mit einem Axialschlitz 21 versehen ist. An der Unterseite der Buchse 15 ist ein zylindrisches Anschlagelement 25 mit kleinem Spiel zu der Innenseite 33 der Buchse 15 beweglich gelagert. Im unteren Ende der Buchse 15 ist eine Bodenplatte 24 angeordnet, die an einer Einstellstange 23 angebracht ist. Das Anschlagelement 25 besteht aus Karbon oder Graphit und ist austauschbar an der Unterseite der Platte 24 durch einen Satz Schrauben 26 angebracht, die in die Bodenplatte 24 eingeschraubt sind.

Das obere Ende der Buchse 15 ist mit einer Schraube 28 versehen, die in eine radiale Gewindebohrung 27 eingeschraubt ist, wobei die Schraube einen Finger 29 besitzt, der in den Schlitz 21 eingefügt ist und daher die innere Hülse 20 und das Anschlagelement 25 daran hindert, sich in der Buchse 15 zu verdrehen.

Die Einstellung des Spiels zwischen der Sektorplatte 6 und dem Kantenflansch 12 wird durch die innere Hülse 20 ermöglicht, wobei das Anschlagelement 25 in der Buchse 15 axial beweglich ist und der Finger 29 in dem Schlitz 21 eine Verlagerung der inneren Hülse 20 mit dem Anschlagelement 25 ohne Verdrehen erlaubt. Die Verlagerung kann auf verschiedene Weise bewirkt werden. Bei einer unkomplizierten und wirkungsvollen Vorrichtung istdie Stange 23 in einem Loch 50 des Deckels 19 gelagert, wobei die Stange einen Feingewindebereich besitzt, der sich durch eine Feingewindeöffnung 52 in einem Rad 30 erstreckt, das an der Oberseite des Deckels 19 drehbar gelagert ist.

Die Stange 23 und das Anschlagelement 25 werden mit Bezug auf die Sektorplatte 6 verlagert, wenn das Rad 30 gedreht wird. Wenn die beabsichtigte Einstellung erreicht worden ist, wird die Stange 23 durch das Gewinde des Rades 30 verriegelt und die Stange 23 wirkt als selbsthemmender Mechanismus.

Anfänglich wird ein Spiel von beispielsweise 4 mm zwischen der Sektorplatte 6 und dem Kantenflansch 12 durch Drehen des Rades 30 eingestellt.

Das Anschlagelement 25 wird während des Betriebes verschleißen und die Sektorplatte 6 wird sich entsprechend langsam in Richtung des Kantenflansches 12 absenken. Das verbleibende Spiel wird nach einiger Zeit des Betriebs überprüft, wenn erforderlich. Wenn der Wärmetauscher neu ist, erfolgt der Verschleiß schnell und das Anschlagelement 25 muß bald ersetzt werden. Danach wird der Verschleiß wesentlich langsamer erfolgen, weil das erste Anschlagelement eine Schicht aus schmierendem Karbon oder Graphit auf dem Kantenflansch 12 abgelagert hat.

Die Anschlagelemente sind in einer Umgebungstemperatur von normalerweise 350ºC und in einer gewöhnlich korrosiven Atmosphäre angeordnet, in welcher gewöhnlich Flugasche umherwirbelt. Praktische Tests haben erwiesen, daß es unmöglich ist, einen inpraktikablen schweren Verschleiß der Anschlagelemente infolge der Ausbildung von Unregelmäßigkeiten auf den Kantenflanschen während ihrer Bewegung zwischen den Sektorplatten zu verhindern.

Der Zwischenraum oder das Spiel 31 zwischen dem Umfang 32 und dem Anschlagelement 25 sowie der Innenseite 33 der Buchse 15 wurde daher erfindungsgemäß eine Stärke von wenigen Zehnteln Millimetern gegeben, wie in Fig. 3a gezeigt, so daß bei der Zufuhr von Druckmedium durch einen Hohlnippel 34 in der Wandung der Buchse 15 ein axialer Vorhang 35 durch das Druckmedium um den Umfang des Anschlagelements ausgebildet wird, wie in Fig. 2b dargestellt. Als Folge davon erreicht man ein wirksames Reinigen durch Anblasen des Kantenflansches 12 um das Anschlagelement 25 und gleichzeitig ein Kühlen des Anschlagelements und des Kantenflansches.

Im Prinzip kann ein einziger Durchgangskanal an der Vorderkante des Anschlagelements 25 anstelle eines vollständigen Vorhangs oder, als Alternative, ein Kanal an der Vorderkante und ein Kanal an der rückwärtigen Kante genügen, wie zuvor erwähnt.

Ein mehr oder weniger durchgängiger Vorhang des Druckmediums ist jedoch wirksamer und leicht zu erreichen.

Das Anschlagelement 25 kann beispielsweise mit axialen Vertiefungen oder Nuten 36 in der Umfangsfläche versehen sein, wie in Fig. 3b gezeigt. Als Alternative kann die Innenseite der Buchse 15 mit Axialnuten 37 versehen sein, wie in Fig. 3c gezeigt.

Das beste Ergebnis wäre mit einer Ausführungsform gemäß Fig. 4 zu erreichen, bei welcher ein durchgängiger Vorhang 35 angeordnet ist, um eine sogenannte Schürze zu bilden, die ein mehr oder weniger ausgeprägtes Druckkissen umgibt, das durch axial gerichtete Ströme aus Druckmedium in Durchgangskanälen 38 erzeugt wird, die in den Anschlagelementen innerhalb von deren Umfangsflächen vorgesehen sind. Auf diese einfache Weise erhält man gleichzeitig ein Reinigen durch Blasen, ein Kühlen und ein Druckkissen.


Anspruch[de]

1. Regenerativer Wärmetauscher mit zwei Bereichen, von welchen ein Bereich mit Bezug auf den anderen um eine gemeinsame Mittelachse drehbar ist, bei welchem einer der Bereiche (2) im wesentlichen zylindrisch ist und eine Regeneratormasse (3) enthält und der verbleibende Bereich (1) Leitungen mit axial gerichteten Ein- und Auslässen für wärmeabgebendes und wärmeaufnehmendes Medium enthält, wobei die Ein- und Auslässe durch sektorförmige Platten (6, 8) voneinander getrennt sind, die zu Abdichtzwecken nahe der Stirnflächen des zylindrischen Teils angeordnet und schwenkbar mit axial feststehenden Mittelplatten (5, 7) verbunden sind, die an dem verbleibenden Bereich an den Enden des zylindrischen Teils angebracht sind, wobei die sektorförmigen Platten (6, 8) an ihren radial äußeren Enden mit Vorrichtungen (10) versehen sind, die jeweils wenigstens ein zylindrisches Anschlagelement (25) zum Einstellen eines Spiels zwischen den Enden der Platten und einem Kantenflansch (12) oder ähnlichen Mitteln an jedem Ende des zylindrischen Teils (2) aufweisen, wobei das Anschlagelement (11) axial verschieblich in einer zylindrischen Buchse (15) an dem jeweiligen Sektorplattenende (6, 8) senkrecht zu diesem montiert und mittels eines an dem Sektorplattenende angebrachten Schraubmechanismus (50-53) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spiel (31) zwischen dem Umfang des zylindrischen Anschlagelements (25) und der Innenseite der Buchse (15) mit wenigstens einer axialen Durchgangsöffnung (36, 37) vorgesehen ist, die mit einer Druckquelle (34) für Gas, vorzugsweise Luft, Wasserdampf oder ein ähnliches Medium, verbunden ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Spiel (31) im wesentlichen vollständig um den Umfang des Anschlagelements (25) erstreckt.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung im wesentlichen durch flache Axialnuten (36) in der Umfangsfläche des Anschlagelements (25) gebildet ist.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung im wesentlichen durch flache Axialnuten (37) an der Innenseite der Buchse (15) gebildet ist.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zudem wenigstens eine im wesentlichen axiale Durchgangsöffnung (38) innerhalb des Umfangs des Anschlagelements (25) vorgesehen und mit der Druckquelle für Gas, vorzugsweise für Luft, oder ein ähnliches Medium verbunden ist.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel (31) um den Umfang des Anschlagelements (25) an eine Druckquelle mit höherem Druck als die Druckquelle für die innere Durchgangsöffnung (38) angeschlossen ist.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement (25) in der Buchse (15) mit Hilfe einer Führung (21, 28), die mit der Buchse (15) zusammenwirkt, drehsicher gelagert ist.

8. Wärrhetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Spiel (31) und die Durchgangsöffnungen (36, 37, 38) in Richtung der Kantenflansche (12) gerichteten Mediumströme eine Reaktionskraft erzeugen, die ausreichend zur Reduzierung wenigstens eines Teils des Druckes der Anschlagelemente (25) gegen die Kantenflansche (12) ist.







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