Regenerativ-Wärmeaustauscher

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Regenerativ-Wärmeaustauscher mit einer wärmetauschenden, mit einer Vielzahl von Strömungskanälen versehenen Speichermasse und stirnseitig je einer Haube, die die Speichermasse mittels radialer Dichtungen in mindestens jeweils einen mit wärmeabgebenden und einen mit wärmeaufnehmen-den Gasen beaufschlagten Teil unterteilt, die durch eine kon-tinuierliche Drehbewegung zwischen Speichermasse und Hauben abwechselnd mit den beiden Gasen beaufschlagt werden, wobei am Umfang zwischen den Hauben und einem die Speichermasse aufnehmenden Gehäuse ebenfalls Dichtungen angeordnet sind. Um die Konstruktion zu vereinfachen, den Raumbedarf verringern sowie den Wirkungsgrad zu verbessern und periodische Stillstandszeiten zur Reinigung insbesondere der Anströmkanten der Speichermassen zu vermeiden, sind die radialen Dichtungen als unmittelbar an der jeweiligen ebenen Stirnfläche der Speichermasse federnd anliegende Dichtleisten ausgebildet. Das federnde Anliegen kann entweder durch spezielle Federelemente oder durch Eigenelastizität der Dichtleisten erreicht werden. Als eigentliche Abdichtelemente können eine Vielzahl von in einem Tragkörper gehaltenen Borsten verwendet werden, die an den Längskanten der Dichtleisten von als Spaltdichtungen ausgebildeten Dichtschenkeln eingefaßt sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Regenerativ-Wärmeaustsuscher mit einer wärmetauschenden, mit einer Vielzahl von Strömungskanälen versehenen Speichermasse und stirnseitig je einer Haube, die die Speichermasse mittels radialer Dichtungen in mindestens jeweils einen mit wärmeabcebenden und einen mit wärmeaufnehmen- den Gasen beaufschlagten Teil unterteilt, die durch eine kon- tinuierliche Drehbewegung zwischen Speichermasse und Hauben abwechselnd rit den beiden Gasen beaufschlagt werden, wobei am Umfang zwischen den Hauben und einem die Speichermasse aufnehmenden Gehäuse ebenfalls Dichtungen angeordnet sind.

[0002] Regenerativ-Wärmeaustauscher der voranstehend beschriebenen Art sind bekannt, wobei die Relativbewegung zwischen Speichermasse und Hauben entweder durch einen Drehantrieb der Speichermasse oder der Hauben erzeugt wird.

[0003] Bei den bekannten Regenerativ-Wärmeaustauschern ist die Speichermasse mit Hilfe von radialen Trennwänden in einzelne Sektoren unterteilt. Diese radialen Trennwände überragen die jeweilige Stirnfläche der Speichermasse und arbeiten mit ihren Kanten mit den radialen Dichtungen zusammen, welche die Speichermasse in mindestens jeweils einen mit wärmeabgebenden und einen mit wärmeaufnehmenden Gasen beaufschlagten Teil unterteilen. Auch die den Umfang der Speichermasse gegenüber der Hauben abdichtenden Dichtungen liegen in einem gewissen Abstand von der jeweiligen Stirnfläche der Speichermasse; sie arbeiten mit einem Rahmen zusammen, der an einem die Speichermasse aufnehmenden Gehäuse ausgebildet ist.

[0004] Um die bei einer Relativbewegung zwischen Speichermasse und Haubennotwendige Dichtwirkung der radialen Dichtungen sicherzustellen, haben diese radialen Dichtungen eine Breite, die mindestens der Breite der jeweiligen Sektoren entspricht, so daß zwischen dem Strom des wärmeabgebenden und des wärmeaufnehmen- den Gases jeweils ein Sektor in der Speichermasse verbleibt, der nicht mit Gas beaufschlagt wird.

[0005] Diese bekannten Ausführungen von Regenerativ-Wärmeaustauschern haben nicht nur den Nachteil einer großen Bauhöhe durch gegenüber der Speichermasse überstehende Trennwände und GehäuseRahmen, sondern erfordern auch eine aufwendige Ausbildung des Tragkörpers und des Gehäuses für die Speichermasse, weil diese Teile für die Abdichtung herangezogen werden müssen. Schließlich besitzen auch die Dichtungen eine aufwendige Konstruktion, so daß die Strömung für beide Gase ungünstig beeinflußt wird. Ein weiterer entscheidender Nachteil besteht darin, daß die wärmetauschenden Heizflächen der Speichermasse von Zeit zu Zeit mit Reinigungsfluid gereinigt werden müssen, weil insbesondere die Anströmkanten der in der Speichermasse ausgebildeten Strömungskanäle verschmutzen oder sogar verstopfen. Wenn es zu derartigen Verstopfungen kommt, können diese normalerweise nicht mehr durch Reinigungsfluid beseitigt werden, so daß es notwendig ist, den Regenerativ-Wärmeaustauscher stillzusetzen und die Anströmkanten mechanisch zu reinigen.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regenerativ-Wärmeaustauscher der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß bei gleichzeitiger Konstruktionsvereinfachung und Verringerung des Raumbedarfs eine in gewissen Zeitabständen notwendig werdende mechanische Reinigung der Anströmkanten der Speichermasse entfällt.

[0007] Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Dichtungen als unmittelbar an der jeweiligen ebenen Stirnfläche der Speichermasse federnd anliegende Dichtleisten ausgebildet sind.

[0008] Durch das unmittelbare Anliegen der Dichtleisten an den ebenen Stirnflächen der Speichermasse wird nicht nur die bisherige aufwendige Konstruktion für die Abdichtung vermieden, sondern auch die Bauhöhe des Regenerativ-Wärmeaustauschers um diejenigen Beträge verringert, die sich durch die hervorstehenden radialen Trennwände und die aufwendigen Gehäuserahmen zum Zwecke der Abdichtung ergaben. Die federnd an der Speichermasse anliegenden Dichtleisten sind konstruktiv erheblich einfacher sowie besser austauschbar und ergeben den großen Vorteil, daß sie bei der ständigen Relativbewegung zwischen Speichermasse und Hauben kontinuierlich eine mechanische Reinigung der Anströmkanten der Speichermasse bewirken, so daß die bisher notwendigen Stillstandszeiten für die mechanische Reinigung der Speichermasse entfallen. Durch das unmittelbare Zusammenwirken der Dichtleisten mit der jeweils ebenen Stirnfläche der Speichermasse wird sowohl eine bessere Abdichtwirkung erzielt als auch eine negative Beeinflussung der Strömung beider Gase vermieden. Die mit der Erfindung erzielte Konstruktionsvereinfachung hat somit nicht nur Vorteile bei der Herstellung und Wartung des Regenerativ-Wärmeaustauschers zur Folge, sondern auch eine Verbesserung des Wirkungsgrades und des Betriebsverhaltens.

[0009] Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Dichtleisten mit einem im Verhältnis zum Material der Speichermasse weicheren Abdichtelement versehen sein, das durch Federkraft an die Speichermasse angedrückt wird. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind die Dichtleisten mit einem eigenelastischen, unmittelbar an der Speichermasse anliegenden Abdichtelement versehen. Das federnde Andrücken der erfindungsgemäßen Dichtleisten an die ebenen Stirnflächen der Speichermasse kann somit sowohl durch die Ausnutzung elastischer Materialeigenschaften als auch durch die Verwendung von Federn erzielt werden, wobei neben eigentlichen Federelementen auch Luft- oder Gasfedern eingesetzt werden können.

[0010] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das eigentliche Abdichtelement durch eine Vielzahl von in einem Tragkörper gehaltenen Borsten gebildet, die an den Längskanten der Dichtleisten von als Spaltdichtungen ausgebildeten Dichtschenkeln eingefaßt sind. Diese erfindungsgemäße Ausführung ergibt eine hochelastische Konstruktion für die Abdichtung und Reinigung, die sich darüber hinaus an Unebenheiten der Stirnflächen der Speichermasse anpaßt, ohne die Speichermasse zu beschädigen. Wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Dichtschenkel aus einem im Verhältnis zum Material der Speichermasse weicheren Material bestehen, können diese verhältnismäßig dicht an die Stirnfläche der Speichermasse herangeführt werden, so daß sich eine erhebliche Verbesserung der bisherigen metallischen Abdichtung ergibt, wobei gleichzeitig jeglicher Verschleiß der übrigen Anlageteile vermieden wird. Die im Tragkörper gehaltenen Borsten und gegebenenfalls die Dichtschenkel können auf einfache Weise ausgewechselt werden und stellen eine vernachlässigbar kleine Behinderung der Strömung für die beiden wärmeaustauschenden Gase dar.

[0011] Die erfindungsgemäße Ausbildung kann insbesondere an Regenerativ-Wärmeaustauschern zur Aufheizung der Reingase hinter Entschwefelungsanlagen sowie zur Luftvorwärmung sowie generell bei Regenerativ-Wärmeaustauschern mit stark verschmutzenden Anströmkanten der Speichermasse verwendet werden.

[0012] Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Re^genera- tiv-Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Speichermasse und einer Haube eines im übrigen nicht dar^ge-stellen Regenerativ-Wärmeaustauschers,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine radiale Dichtung der Haube gemäß der Schnittlinie 11-11 in Fig. 1 und

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausführungsform der Dichtleiste.

[0013] Bei dem als Ausführungsbeispiel schematisch dargestellten Regenerativ-Wärmeaustauscher nach Fig. 1 steht die mit einer Vielzahl von Strömungskanälen versehene Speichermasse 1 still, wogegen die der besseren Erkennbarkeit wegen im Abstand von der ebenen Stirnfläche der Speichermasse 1 gezeichnete Haube 2 drehend angetrieben ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Haube 2 stillzusetzen und die Speichermasse 1 drehend anzutreiben.

[0014] Um eine Abdichtung zwischen Speichermasse 1 und Haube 2 zu erzielen und während der relativen Drehbewegung die Speichermasse 1 ständig in mindestens jeweils einen mit wärmeabgebenden und einen mit wärmeaufnehmenden Gasen beaufschlagten Teil zu unterteilen, ist die Haube 2 mit radial verlaufenden Dichtleisten 3 versehen. Beim Ausführungsbeispiel sind vier jeweils über die Länge des Radius verlaufende Dichtleisten 3 vorgesehen, die in der Art eines Kreuzes angeordnet sind und jeweils zwei einander bezüglich des Drehmittelpunktes gegenüberliegende Kanäle einerseits für das wärmeabgebende und andererseits für das wärmeaufnehmende Gas bilden. Die jeweils zwischen zwei radial verlaufenden Dichtleisten 3 am Umfang der Haube 2 vorhandenen Kreisbogen sind ebenfalls mit Dichtleisten 4 versehen, die beim Ausführungsbeispiel aus einzelnen Stücken zusammengesetzt sind.

[0015] Wie aus dem Teilschnitt gemäß Fig. 2 hervorgeht, liegen die radial verlaufenden Dichtleisten 3 unmittelbar an der jeweiligen ebenen Stirnfläche der Speichermasse 1 federnd an. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 besitzen die Dichtleisten 3 ein eigenelastisches Abdichtelement, das durch eine Vielzahl von in einem Tragkörper 5 gehaltenen Borsten 6 gebildet ist. Diese Borsten sind an den Längskanten der Dichtleisten 3 von als Spaltdichtungen ausgebildeten Dichtschenkeln 7 eingefaßt. Diese Dichtschenkel 7 bestehend vorzugsweise aus einem im Verhältnis zum Material der Speichermasse 1 weicheren Material., so daß ihre der Speichermasse 1 zugewandten Kanten verhältnismäßig nahe an die Speichermasse 1 herangeführt werden können. Hierdurch wird bereits durch die Dichtschenkel 7 eine gute Abdichtwirkung erzielt, die durch die Borsten 6 unterstützt wird. Diese Borsten 6 sorgen beim Umlauf der Haube 2 relativ zur Speichermasse 1 schließlich dafür, daß die Anströmkanten der Speichermasse 1 ständig mechanisch sauber gehalten werden.

[0016] Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Dichtschenkel 7 an einem Tragprofil 8 gemeinsam mit dem Tragkörper 5 und den Borsten 6 angeordnet. Dieses Tragprofil 8 ist an einem Abschlußprofil 9 angeordnet, das wiederum an einem aus zwei U-Profilen gebildeten Kammerprofil 10 der Haube 2 befestigt ist.

[0017] Bei der alternativen Ausführungsform nach Fig. 3 ist das eigentliche Abdichtelement 11 der Dichtleiste 3 aus einem im Verhältnis zum Material der Speichermasse 1 reicheren Material hergestellt, das keine Eigenelastizität besitzt. Die federnde Andrückwirkung wird bei dieser Ausführungsform durch Federn 12 erzielt, die zwischen dem Tragprofil 8 und dem Abdichtelement 11 angeordnet sind.

[0018] Wie die Fig. 1 erkennen läßt, sind beim Ausführungsbeispiel auch die am Umfang der Haube 2 angeordneten Dichtleisten 4 in der mit Bezug auf Fig. 2 beschriebenen Art ausgebildet. Selbstverständlich ist es möglich, die Dichtleisten 3 und Dichtleisten 4 unterschiedlich auszuführen, da ausschließlich die Dichtleisten 3 neben ihrer Dichtfunktion eine Reini^gungs- wirkung erzeugen sollen.

Ansprüche

1. Regenerativ-Wärmeaustauscher mit einer wärmetauschenden, mit einer Vielzahl von Strömungskanälen versehen Speichermasse und stirnseitig je einer Haube, die die Speichermasse mittels radialer Dichtungen in mindestens jeweils einen mit wärmeabgebenden und einen mit wärmeaufnehmenden Gasen beaufschlagten Teil unterteilt, die durch eine kontinuierliche Drehbewegung zwischen Speichermasse und Hauben abwechselnd mit den beiden Gasen beaufschlagt werden, wobei am Umfang zwischen den Hauben und einem die Speichermasse aufnehmenden Gehäuse ebenfalls Dichtungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die radialen Dichtungen als unmittelbar an der jeweiligen ebenen Stirnfläche der Speichermasse (1) federnd anliegende Dichtleisten (3) ausgebildet sind.

2. Regenerativ-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch ^ge-kennzeichnet, daß die Dichtleisten (3) mit einem im Verhältnis zum Material der Speichermasse (1) weicheren Abdichtelement (11) versehen sind, das durch Federkraft an die Speichermasse (1) angedrückt wird.

3. Regenerativ-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleisten (3) mit einem eigenelastischen, unmittelbar an der Speichermasse anliegenden Abdichtelement (6) versehen sind.

4. Regenerativ-Wärmeaustauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eigentliche Abdichtelement durch eine Vielzahl von in einem Tragkörper (5) gehaltenen Borsten (6) gebildet ist, die an den Längskanten der die Dichtleisten (3) von als Spaltdichtungen ausgebildeten Dichtschenkeln (7) eingefaßt sind.

5. Regenerativ-Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtschenkel (7) aus einem im Verhältnis zum Material der Speichermasse (1) weicheren Material bestehen.

Zeichnung