[0001] Die Erfindung betrifft einen Regenerativ-Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 sowie eine Radialdichtung zur Verwendung in einem Regenerativ-Wärmetauscher
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren
zum Trennen von gasförmigen Medien in einem Regenerativ-Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 11.
[0002] Bei bekannten Wärmetauschern dieser Art ist ein normalerweise zylindrischer Wärmespeicherkörper
vorgesehen, der zur Durchströmung von gasförmigen Medien ausgebildet ist. Diese Wärmespeicherkörper
werden durch radial verlaufende Wände, im Folgenden Sektorwände genannt, in Sektoren
unterteilt. Die Sektorwände verlaufen im Wesentlichen durchgehend von der Längsachse
des Wärmespeicherkörpers bis zum Wärmespeicherrand und sind parallel zur Längsachse
ausgerichtet oder liegen in einer Ebene damit. Ebenfalls sind die Sektorwände von
einer Wärmespeicherstirnseite zur anderen durchgehend ausgebildet. Aus Konstruktions-
und Kostengründen sind die Sektorwände gewöhnlich gleichmäßig im Wärmespeicherkörper
verteilt, so dass sich Sektoren von gleicher Form und gleichen Volumens ergeben. Da
die Wärmespeicherkörper zum Teil Durchmesser von 20 m und mehr aufweisen, werden die
Sektoren aus Konstruktionsgründen durch die Einbringung weiterer Wände in mehrere,
von gasförmigen Medien durchströmbare Wärmespeicherkammern unterteilt, wobei häufig
mehrere Wärmespeicherkammern innerhalb eines Sektors in Wärmespeicherkörperradialrichtung
hintereinander angeordnet sind.
[0003] Crundsätzlich stehen zum Wärmetausch zwischen gasförmigen Medien rekuperative oder
regenerative Wärmetauschersysteme zur Verfügung. Bei den rekuperativen Wärmetauschern
wird der Strom des wärmeabgebenden Mediums direkt an einen oder mehrere Ströme wärmeaufnehmender
Medien angelegt und die Wärme wird unmittelbar durch eine Trennwand übertragen. Bei
Regeneratoren wird die Wärme mit Hilfe eines wärmespeichernden Zwischenmediums übertragen.
Solche wärmespeichernden Zwischenmedien sind bei Regenerativ-Wärmetauschern in den
Wärmespeicherkammern des Wärmespeicherkörpers angeordnet. Hierbei handelt es sich
häufig um geschichtete Stahlblechlagen, die bei Bedarf emailliert sein können. Diese
sind häufig als Korbsysteme ausgebildet, die dann als Ganzes in eine Wärmespeicherkammer
eingesetzt werden können und diese ausfüllen. Alternativ werden als wärmespeichernde
Zwischenmedien teilweise auch Keramikkörper oder Heizflächen aus Kunststoff verwendet.
[0004] Bei den bekannten Wärmetauschern ist der Wärmespeicherkörper entweder feststehend
oder um seine Längsachse drehbar ausgebildet, wobei man im ersteren Fall von einem
"Stator" und im letztern Fall von einem "Rotor" spricht. Bei einem Wärmetauscher mit
einem Rotor ist das Rotorgehäuse, inklusive der daran befestigten Gaskanalanschlüsse,
feststehend ausgebildet, so dass sich der Rotor durch die verschieden Gasströme hindurchdreht.
Dagegen sind bei einem Wärmetauscher mit Stator an beiden Statorstirnseiten rotierende
Gaskanalanschlüsse, sogenannte Drehhauben, angeordnet. Bei beiden Varianten werden
also die verschiedenen Bereiche des Wärmespeicherkörpers wechselweise von sämtlichen
vorhandenen Gasströmen durchströmt.
[0005] Das wärmeabgebende gasförmige Medium durchströmt den Wärmespeicherkörper von einer
Stirnseite zur anderen und erwärmt dadurch die darin in den einzelnen Wärmespeicherkammern
angeordneten Heizelemente, die diese Wärme speichern. Ferner strömen ein oder mehrere
wärmeaufnehmende gasförmige Medien durch den Wärmespeicherkörper, ebenfalls von einer
Stirnseite zur anderen. Durch die Drehung des Rotors bzw. die der Drehhauben, werden
die aufgewärmten Heizelemente von den kalten Gasströmen durchströmt und erwärmen diese
somit.
[0006] Im Kraftwerksbereich werden beispielsweise häufig ein heißer, wärmeabgebender Abgasstrom
und ein kalter, wärmeaufnehmender Luftstrom durch den Wärmespeicherkörper geleitet.
Hierbei handelt es sich um den Prozess der Luftvorwärmung (Luvos). Anschließend wird
die erwärmte Luft einer Feuerung zugeführt und dementsprechend auch als Brennluft
oder Verbrennungsluft bezeichnet. Die durch den Wärmetauscher erhöhte Brennluftwärme
substituiert Teile der im Brennstoff enthaltenen Energie, wodurch die für die Feuerung
benötige Brennstoffmenge reduziert wird. Folglich wird auch die bei der Feuerung freigesetzte
CO
2-Menge reduziert.
[0007] Ferner können die beschriebenen Wärmetauscher auch zur Gasvorwärmung (Gavos) eingesetzt
werden. Bei Wärmetauschern die als sogenannten DeSOx- Anlagen ausgeführt sind, wird
beispielsweise ein heißes Rohgas mit hohem SOx-Gehalt abgekühlt und ein Reingas mit
niedrigem SOx-Gehalt erwärmt. Bei sogenannten DeNOx-Anlagen wird wiederum ein heißes
Reingas mit niedrigem NOx-Gehalt abgekühlt und ein Rohgas mit hohem NOx-Gehalt erhitzt.
[0008] Üblicherweise werden der wärmeabgebende Gasstrom und der oder die wärmeaufnehmenden
Gasströme gemäß dem Gegenstromprinzip einander entgegengesetzt strömend durch den
Wärmespeicherkörper geführt. So wird auf der Seite, auf der das wärmeabgebende Gas
in den Wärmespeicherkörper eingeleitet wird, auch das wärmeaufnehmende Gas aus dem
Wärmespeicherkörper herausgeführt. Man spricht hier von der heißen Seite des Wärmetauschers.
Dem gegenüberliegend wird das abgekühlte, wärmeabgebende Gas ausgeblasen und das noch
kühle wärmeaufnehmende Gas eingeblasen. Dementsprechend ist dies die sogenannte kalte
Seite. Im Fall eines Regenerativ-Wärmetauschers der beispielsweise zur Luftvorwärmung
ausgebildet ist, weist dieser also auf seiner heißen Seite einen Gaseinlass und einen
Luftauslass und auf seiner kalten Seite einen Gasauslass und einen Lufteinlass auf.
Das Abgas durchströmt also einen Abgasbereich, der sich von der heißen zur kalten
Seite des Wärmetauschers erstreckt, während die Brennluft einen Brennluftbereich durchströmt,
der sich von der kalten zur heißen Seite erstreckt.
[0009] Die Unterteilung des Wärmespeicherkörpers in Wärmespeicherkammern ist vorgesehen,
um zu verhindern, dass sich die verschiedenen Gasströme miteinander vermischen. Durch
die verschiedenen Kammern wird, voneinander getrennt, gleichzeitig wärmeabgebendes
Gas bzw. wärmeaufnehmendes Gas geführt. Um eine Durch- bzw. Umströmung der in den
Wärmespeicherkammern befindlichen wärmespeichernden Zwischenmedien zu gewährleisten,
sind die Wärmespeicherkammern an den Stirnseiten des Wärmespeicherkörpers offen.
[0010] Zur Trennung der verschiedenen Gasströme voneinander sind an den Stirnseiten des
Wärmespeicherkörpers eine oder mehrere Radialdichtungen vorgesehen. Eine Radialdichtung
ist häufig als Leiste oder Balken ausgebildet und erstreckt sich orthogonal zur Drehachse
bzw. Längsachse des Wärmespeicherkörpers verlaufend über den Durchmesser des Wärmespeicherkörpers.
Dabei ist sie üblicherweise eben ausgebildet und verläuft durch den Wärmespeicherkörpermittelpunkt.
Sie ist häufig aus Metall oder aus anderen Werkstoffen wie z.B. Kunststoff hergestellt
und kann einstückig oder auch mehrstückig ausgebildet sein.
[0011] Die Radialdichtung kann in Richtung der Wärmespeicherkörperlängsachse, das heißt
vom Wärmespeicherkörper weg oder zum Wärmespeicherkörper hin, verstellbar ausgebildet
sein. Häufig werden die Radialdichtungen in dieser Weise ausgeführt, um wärmebedingte
Verformungen des Wärmespeicherkörpers ausgleichen zu können. Somit kann der Dichtspalt
zwischen der Radialdichtung und der Wärmespeicherkörperstirnseite möglichst gering
gehalten werden, um Leckagen zwischen den verschiedenen Gasströmen zu reduzieren.
Die Beibehaltung eines minimalen Dichtspalts ist notwendig, um die Verdrehbarkeit
von Wärmespeicherkörper und Radialdichtung relativ zueinander zu gewährleisten.
[0012] Typischerweise besteht die Radialdichtung aus zwei oder mehreren Dichtungsarmen,
wobei sich ein Dichtungsarm im Wesentlichen von der Drehachse zum Außenrand des Wärmespeicherkörpers
erstreckt. Die Anzahl der Dichtungsarme hängt normalerweise von der Anzahl der vorhandenen,
verschiedenen Gasströme ab. Strömen, beispielsweise bei einem Wärmetauscher, der einen
Rotor als Wärmespeicherkörper verwendet, zwei Gasströme durch den Rotor, werden sowohl
an der kalten als auch an der heißen Seite jeweils zwei Dichtungsarme vorgesehen,
bei drei Gasströmen drei Dichtungsarme, usw. Dadurch, dass die Radialdichtung relativ
zur Drehbewegung des Rotors ortsfest angeordnet ist, drehen sich die Öffnungen der
Wärmespeicherkammern unter der Radialdichtung hindurch. Bei einer vollständigen Umdrehung
des Rotors befindet sich jeder Punkt der Stirnflächen des Rotors einmal unterhalb
bzw. oberhalb eines jeden Dichtungsarms.
[0013] Die Radialdichtungen wurden bei bekannten Regenerativ-Wärmetauschern so ausgebildet,
dass in jeder Drehlage, das heißt jeder beliebigen Stellung von Wärmespeicherkörper
und Radialdichtung zueinander, eine Sektorwand unterhalb und oberhalb eines Dichtungsarmes
liegt. Somit werden die verschiedenen Gasbereiche, beispielsweise der Brennluftbereich
und der Abgasbereich, stets durch eine radial von der Drehachse zum Wärmespeicherkörperrand
verlaufende Sektorwand getrennt.
[0014] Um die Leckage zwischen den verschiedenen Gasbereichen weiter zu verringern, wurden
Regenerativ-Wärmetauscher vorgestellt, bei denen die Radialdichtungen so ausgebildet
sind, das zumindest zeitweise während des Betriebes des Wärmetauschers zwei Sektorwände
unterhalb bzw. oberhalb eines Dreharmes angeordnet sind. Dadurch werden die Sektoren
und somit auch die darin angeordneten Wärmespeicherkammern bei einem Rotorumlauf bzw.
bei einem Drehhaubenumlauf von den Dichtungsarmen jeweils einmal vollständig abgedeckt.
Hierdurch soll die Leckage verringert und somit der Wirkungsgrad des Wärmetauschers
verbessert werden. Ein derartiger Wärmetauscher wird beispielsweise in der
DE 44 20 131 C2 vorgestellt, bei welchem sogar bei jeder Drehstellung mindestens zwei benachbarte
Sektorwände unterhalb eines Dichtungsarms angeordnet sind.
[0015] Durch das kontinuierliche Schließen und Öffnen der Wärmespeicherkammern entstehen
permanente, mechanische Schwingungen. Diese werden durch die beim Öffnen und Schließen
der Wärmespeicherkammern entstehenden unterschiedlichen Druckverhältnisse hervorgerufen
und wirken pulsierend auf die Radialdichtungen ein. Dieser Vorgang wird auch als "Pumpen"
der Dichtungen bezeichnet. Die Intensität dieses Pumpens und somit auch die Stärke
der Einwirkung auf die Radialdichtung ist abhängig von den vorliegenden Druckdifferenzen
zwischen den verschiedenen Gasströmen und von der Fläche der Dichtungen. Da sich dieser
Vorgang kontinuierlich wiederholt, erhöht sich die mittlere Dichtspalthöhe. Außerdem
wird der Verschleiß der Radialdichtungen und der Stirnflächen des Wärmespeicherkörpers
erheblich erhöht. Aus diesen Faktoren resultiert ein Anstieg der Leckage. Eine größere
Leckage ist gleichbedeutend mit einem höheren Energiebedarf für den Antrieb der Ventilatoren,
die für den Transport der Rauchgase bzw. der Luft benötigt werden, was sich in einer
Verschlechterung des Wirkungsgrades des Regenerativ-Wärmetauschers niederschlägt.
Neben dieser Verschlechterung führen höhere Leckagen zur Erhöhung von Schadstoffemissionen,
wie zum Beispiel CO
2, NO
x, SO
2 und Asche, die man so niedrig wie möglich halten will. Ferner können in dem Leckagestrom,
der unterhalb der Radialdichtung zwischen den verschiedenen Gasbereichen verläuft,
Abgasrückstände mitgeführt werden, welche die Radialdichtungsoberflächen angreifen
können, wodurch die Dichtigkeit der Radialdichtleisten weiter verschlechtert wird.
[0016] Der Erfindung liegt daher die
Aufgabe zugrunde, einen Regenerativ-Wärmetauscher, eine Radialdichtung zur Verwendung in
einem Regenerativ-Wärmetauscher sowie ein Verfahren zum Trennen von gasförmigen Medien
in einem Regenerativ-Wärmetauscher anzugeben, durch die das Pumpen der Dichtungen
und somit die Leckage zwischen den verschiedenen Gasbereichen sowie der Verschleiß
an den Radialdichtungen und an den Stirnflächen des Wärmespeicherkörpers reduziert
werden.
[0017] Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit dem Regenerativ-Wärmetauscher gemäß Anspruch
1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den davon abhängigen Unteransprüchen angegeben.
[0018] Der Regenerativ-Wärmetauscher weist also einen zylindrischen Wärmespeicherkörper
auf, der durch eine Vielzahl von radialen Sektorwänden in Sektoren aufgeteilt ist,
wobei in jedem Sektor wenigstens zwei, in Radialrichtung hintereinander angeordnete
Wärmespeicherkammern vorgesehen sind. Die Wärmespeicherkammern sind zur Durchströmung
der gasförmigen Medien ausgebildet und weisen dementsprechend im Bereich der Stirnflächen
des Wärmespeicherkörpers Öffnungen auf. Ferner ist wenigstens eine Radialdichtung
an einer Stirnfläche des Wärmespeicherkörpers, bevorzugt an beiden Stirnflächen, vorhanden,
die als Abdeckfläche für die Wärmespeicherkammeröffnungen ausgebildet ist. Die Radialdichtung
ist so ausgebildet, dass sie jede Wärmespeicherkammeröffnung bei Rotation des Rotors
bzw. der Drehhauben wechselweise vollständig abdeckt. Die Öffnungen der Wärmespeicherkammern
werden während des Betriebes ständig geschlossen und wieder geöffnet, wobei jede Öffnung
bei einem vollständigen Rotorumlauf bzw. Drehhaubenumlauf jeweils mindestens einmal
von jeder Radialdichtung abgedeckt wird. Sind die Wärmekammern durchlaufend von einer
Stirnseite zur anderen ausgebildet, ist es zweckmäßig, die Radialdichtungen an den
beiden Stirnseiten so auszuformen und anzuordnen, dass beide Öffnungen einer Kammer
im Wesentlichen gleichzeitig geschlossen und geöffnet werden und somit diese Kammer
bei entsprechender Drehlage insgesamt abgeschlossen ist. Dies wird vorteilhafterweise
dadurch erreicht, dass die an den beiden Stirnseiten angeordneten, gegenüberliegenden
Radialdichtungen im Wesentlichen gleichförmig ausgebildet und deckungsgleich angeordnet
werden.
[0019] Gemäß der Erfindung ist nun die Radialdichtung so ausgebildet, dass sie von den radial
hintereinander angeordneten Wärmespeicherkammern eines Sektors in jeder Drehlage,
das heißt in jeder beliebigen Stellung von Wärmespeicherkörper und Radialdichtung
zueinander, die Öffnung mindestens einer dieser Wärmespeicherkammern höchstens teilweise
abgedeckt. Die Grundidee der Erfindung besteht also darin, die Öffnungsflächen der
innerhalb eines Sektors hintereinander angeordneten Wärmespeicherkammern und die Abdeckfläche
der Radialrichtung relativ zueinander so anzuordnen, dass nie sämtliche radial hintereinander
angeordneten Wärmespeicherkammern eines Sektors zum gleichen Zeitpunkt und somit bei
keiner Drehwinkelstellung des Rotors bzw. der Drehhaube von der Radialdichtung abgedeckt
sind. Grundsätzlich kann diese Relativanordnung sowohl durch eine entsprechende Ausbildung
der Radialdichtung als auch durch eine entsprechende Ausbildung der Wärmespeicherkammergeometrien
erreicht werden. Aus Konstruktions- und Kostengründen werden die Geometrien der Sektorwände
und der Wärmespeicherkammern beibehalten und die Anpassung wird bei der Radialdichtung
volizogen. Dabei sind für die Radialdichtung grundsätzlich alle Geometrien verwendbar,
die den oben beschriebenen Effekt hervorrufen.
[0020] Dass bei der mindestens einen Wärmespeicherkammer der radial hintereinander angeordneten
Wärmespeicherkammern eines Sektors nur eine höchstens teilweise Abdeckung vorliegt,
bedeutet mit anderen Worten, dass diese Wärmespeicherkammer nicht vollständig oder
gar nicht von der Radialdichtung abgedeckt ist. Im Gegensatz zu den bisher bekannten
Wärmetauschern werden nun also nicht mehr sämtliche hintereinander angeordneten Wärmespeicherkammern
eines Sektors zum gleichen Zeitpunkt vollständig abgedeckt. Die Abdeckung dieser mindestens
einen Kammer ist also bei der Erfindung zeitlich von der Abdeckung der anderen hintereinander
angeordneten Kammern getrennt, während bei bestimmten Rotor- bzw. Drehhaubenpositionen
bei den aus dem Stand der Technik bekannten Regenerativ-Wärmetauschern, sämtliche
dieser Kammern zum gleichen Zeitpunkt abgedeckt sind. Durch dieses "zeitliche Auseinanderziehen"
der Abdeckvorgänge werden die auftretenden Schwingungen, die aufgrund der unterschiedlichen
Druckverhältnisse beim Öffnen und Schließen der Wärmespeicherkammern hervorgerufen
werden, deutlich reduziert. Somit wird auch die Wechselwirkung der Schwingungen auf
die Radialdichtungen verringert. Ein "Pumpen" der Dichtungen wird verhindert bzw.
deutlich reduziert. Dadurch ergibt sich ein geringerer Verschleiß und somit niedrigere
Leckagen und längere Standzeiten der Radialdichtungen. Weiterhin wird der Wirkungsgrad
der betreffenden gesamten Kraftwerksanlage verbessert.
[0021] Die gleichzeitige Abdeckung sämtlicher hintereinander angeordneter Wärmespeicherkammern
eines Sektors beim Stand der Technik ergibt sich zum einen daraus, dass die Sektoren
aus den geradlinigen, radialen Sektorwänden gebildet werden und die darin angeordneten
Wärmespeicherkammern ebenso wie die Sektoren gleichmäßig verteilt im Wärmespeicherkörper
angeordnet sind. Diese Anordnung ergibt sich zwingend aus konstruktiven und Kostengesichtspunkten.
Zum anderen wurden aus den gleichen Gründen auch die einzelnen Dichtungsarme der Radialdichtung
immer im Wesentlichen linear, zum Teil mit schwalbenschwanzartigen Verbreiterungen
im Bereich des Wärmespeicherkörperrandes, ausgebildet. Erst bei der vorliegenden Erfindung
wurde nun erkannt, dass eine Veränderung der Geometrie der Radialdichtung die mit
Bezug auf die Geometrie der Wärmespeicherkammern und die Drehgeschwindigkeit des Rotors
bzw. der Drehhauben gestaltet ist, den gewünschten Effekt, nämlich die Verringerung
der Schwingungen, hervorruft.
[0022] Um das Ausmaß der Schwingungen weiter zu reduzieren, ist es bevorzugt, dass bei jeder
Drehlage mehr als eine Wärmspeicherkammer der radial hintereinander angeordneten Wärmespeicherkammern
eines Sektors mindestens teilweise geöffnet ist. So ist in einer bevorzugten Ausführungsform
die Radialdichtung dergestalt ausgebildet, dass sie von den hintereinander angeordneten
Wärmespeicherkammern eines Sektors zu jedem gegebenen Zeitpunkt, dass heißt bei jeder
Drehwinkelstellung des Rotors bzw. der Drehhauben, höchstens eine Wärmespeicherkammer
vollständig abdeckt. Hierdurch wird das Zusammenwirken der durch das Schließen und
Öffnen von mehreren Wärmespeicherkammern entstehenden Schwingungen vermieden und das
Pumpen der Dichtungen weiter reduziert.
[0023] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst jede Radialdichtung wenigstens
zwei Dichtungsame. Von diesen wenigstens zwei Dichtungsarmen der Radialdichtung, die
im Wesentlichen von der Längsachse radial nach außen zum Wärmespeicherkörperrand verlaufen,
ist zumindest ein Dichtungsarm asymmetrisch ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Geometrie
des zumindest einen Dichtungsarms dergestalt geformt ist, dass die Fläche des Dichtungsarms
in einer Grundrissansicht nicht symmetrisch ist. Dies schließt sowohl eine Achsensymmetrie
als auch eine Punktsymmetrie aus. Es lässt sich also keine Achse bzw. kein Punkt finden,
um die die Dichtungsarmfläche gespiegelt werden kann. Durch eine derartige Ausbildung
kann besonders gut eine zeitversetzte Abdeckung der einzelnen Wärmespeicherkammern
erreicht werden.
[0024] In einer weiter bevorzugten Ausführungsform sind die einzelnen Dichtungsarme der
Radialdichtung in Dichtungsarmsegmente unterteilt. Die einzelnen Segmente sind in
Radialrichtung hintereinander angeordnet und schließen sich direkt aneinander an,
so dass sie sich zu einem Dichtungsarm zusammenfügen. Die beiden Außenkanten eines
Segments sind jeweils im Wesentlichen linear ausgebildet. Ferner sind jeweils die
Außenkanten benachbarter Dichtungsarmsegmente gegeneinander versetzt und alternativ
oder zusätzlich abgewinkelt gegenüber ihren benachbarten Außenkanten angeordnet. Hierbei
werden jeweils die Außenkanten auf derselben Dichtungsarmseite betrachtet. Durch den
Versatz der Außenkanten gegeneinander bzw. die abgewinkelte Anordnung der Außenkanten
wird vermieden, dass sämtliche innerhalb eines Sektors hintereinander angeordneten
Wärmespeicherkammern gleichzeitig von einem Dichtungsarm abgedeckt sind.
[0025] Häufig sind die Wärmespeicherkörper so ausgebildet, dass sie mehrere koaxiale Ringwände
aufweisen. Diese Ringwände sind häufig zylinderförmig ausgebildet und haben die Wärmespeicherkörperlängsachse
als gemeinsame Achse. Somit durchschneiden die Ringwände die einzelnen Sektoren und
teilen diese in Radialrichtung in Untersektoren ein. Diese Untersektoren können den
Abmaßen einer Wärmespeicherkammer entsprechen. Es ist aber grundsätzlich auch möglich,
die Untersektoren weiter in mehrere Wärmespeicherkammern zu unterteilen. Ist ein Wärmespeicherkörper
durch solche Ringwände in Untersektoren unterteilt, ist es bevorzugt, dass die einzelnen
Dichtungsarmsegmente der Dichtungsarme so ausgebildet sind, dass sie sich in Radialrichtung
im Wesentlichen über einen Untersektor oder mehrere benachbarte Untersektoren erstrecken.
Entspricht ein Untersektor einer Wärmespeicherkammer ist es zweckmäßig, dass ein sich
über diesen Untersektor erstreckendes Dichtungsarmsegment ausgebildet ist, die Kammer
abzudecken. Dadurch wird erreicht, dass der Kantenversatz zwischen zwei Dichtungsarmsegmenten,
bzw. der Schnittpunkt zwischen zwei gegeneinander abgewinkelten Außenkanten zweier
benachbarter Dichtungselemente, im Wesentlichen über einem Bereich angeordnet ist,
an dem zwei Wärmespeicherkammern bzw. zwei Untersektoren aneinanderstoßen. Durch diese
Ausführungsform kann die Ausbildung der einzelnen Dichtungsarmsegmente besser an einzelne
Untersektoren angepasst werden, so dass sich im Betrieb die Abdeckreihenfolge der
einzelnen Untersektoren bzw. Wärmespeicherkammern optimieren lässt, wodurch insgesamt
das Schwingungsaufkommen weiter reduziert wird.
[0026] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein Dichtungsarm in
drei Dichtungsarmsegmente aufgeteilt, wobei das der Drehachse am nächsten liegende
innere Segment konusförmig ausgebildet ist. Das konusförmige innere Segment ist dabei
so ausgerichtet, dass es sich im Wesentlichen in Radialrichtung aufweitet. Das sich
daran anschließende mittlere Segment verjüngt sich in Radialrichtung und bevorzugterweise
ist wenigstens eine Kante des mittleren Segments gegenüber der benachbarten Kante
des inneren Segments in Wärmespeicherkörperumfangsrichtung versetzt angeordnet. Durch
die Verjüngung des mittleren Segments in Radialrichtung, sind die Kanten des mittleren
Segments gegenüber dem inneren sich konusförmig nach außen aufweitenden Segment abgewinkelt.
Die Querschnittfläche des äußeren Segments weitet sich in Radialrichtung wieder auf
und dessen Kanten sind somit gegenüber denen des mittleren Segments abgewinkelt angeordnet.
Durch Berechnungen und Versuche seitens der Anmelderin hat sich herausgestellt, dass
eine solche geometrische Ausbildung eines Dichtungsarms bei der Verwendung mit Standardwärmespeicherkörpern
besonders vorteilhaft ist und das Auftreten von Schwingungen weiter minimiert.
[0027] Um die Herstellung der Radialdichtung zu vereinfachen und diese somit kostengünstiger
produzieren und installieren zu können, ist es zweckmäßig, alle Dichtungsarme gleichförmig
auszubilden. Dies ist auch deshalb zweckmäßig, da die Wärmespeicherkammern üblicherweise
gleichmäßig im Wärmespeicherkörper verteilt angeordnet sind und somit eine optimale
Ausbildung eines Dichtungsarms für sämtliche Dichtungsarme verwendet werden kann.
[0028] Es ist ferner bevorzugt, dass die Radialdichtung so ausgebildet ist, dass die Anström-
und Ausströmflächen für die jeweiligen gasförmigen Medien im Wesentlichen gleich groß
sind. Die An- und Ausströmflächen der verschiedenen gasförmigen Medien können weiterhin
in ihrer Größe unterschiedlich sein und an die jeweils vorliegenden, spezifischen
Anforderungen, wie z.B. maximal zulässige Druckverluste, angepasst werden.
[0029] Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe gelingt weiterhin mit einer Radialdichtung
gemäß Anspruch 8. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den von Anspruch 8 abhängigen
Unteransprüchen angegeben.
[0030] Die aus mindestens zwei Dichtungsarmen bestehende Radialdichtung weist also wenigstens
einen Dichtungsarm auf, der asymmetrisch ausgebildet ist. Durch eine solche Ausbildung
wird das Ausmaß des auf die Dichtungen wirkenden Pumpens reduziert.
[0031] Ferner gelingt die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe mit einem Verfahren zum Trennen
von gasförmigen Medien in einem Regenerativ-Wärmetauscher gemäß Anspruch 11. Eine
vorteilhafte Weiterbildung ist in dem vom Anspruch 11 abhängigen Unteranspruch angegeben.
[0032] Das Verfahren besteht also darin, dass bei einem bereits beschriebenen Wärmespeicherkörper
eines Regenerativ-Wärmetauschers mit Sektoren und in Radialrichtung hintereinander
angeordneten, durchströmbaren Wärmespeicherkammern, zur Trennung der verschiedenen
Gasströme, die Öffnungen der verschiedenen Wärmespeicherkammern im Wärmetauscherbetrieb
wechselweise vollständig abgedeckt werden. Das heißt, die Wärmespeicherkammern werden
permanent geschlossen und wieder geöffnet. Dadurch wird eine Trennung zwischen den
einzelnen Gasströmen erreicht. Um das Auftreten der sich nachteilig auf die Radialdichtung
auswirkenden Schwingungen, die durch die Druckunterschiede innerhalb des Wärmespeicherkörpers
hervorgerufen werden, zu verringern, werden die Wärmespeicherkammern in der Weise
abgedeckt, dass bei in Radialrichtung hintereinander innerhalb eines Sektors angeordneten
Wärmespeicherkammern in jedem Betriebszustand des Wärmetauschers die Öffnung mindestens
einer Wärmespeicherkammer höchstens teilweise abgedeckt wird. Bevorzugterweise wird
ferner in jedem Betriebszustand die Öffnung höchstens einer dieser Wärmespeicherkammern
vollständig abgedeckt.
[0033] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
weiter erläutert. Es zeigen schematisch:
- Fig. 1
- eine Draufsicht auf einen als Rotor ausgebildeten Wärmespeicherkörper eines Regenerativ-
Wärmetauschers mit einer Radialdichtung mit zwei Dichtungsarmen, wobei ein Arm gemäß
dem Stand der Technik und der andere Arm gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet
ist;
- Fig. 2
- eine perspektivische Seitenansicht des Rotors aus Fig. 1; und
- Fig. 3
- eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines als Stator ausgebildeten Wärmespeicherkörpers
ei- nes Regenerativ-Wärmetauschers mit einer Radialdichtung.
[0034] Bei den im Folgenden beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung
sind in den Figuren gleiche Bestandteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
[0035] Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Rotor 10 eines Regenerativ-Wärmetauschers.
Im Mittelpunkt 14 des Rotors 10 befindet sich eine Welle 11, um die sich der Rotor
10 dreht. Grundsätzlich ist es möglich, den Rotor so auszubilden, dass er sowohl im
Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn dreht. Die Drehung des Rotors 10 erfolgt
mittels eines motorischen Antriebs (hier nicht dargestellt). Der Rotor 10 weist in
seinem Inneren umlaufend angeordnete Sektorwände 12 auf, die jeweils radial von der
Welle 11 bis zum Außenrand 13 des Rotors 10 verlaufen. Die Sektorwände 12 sind geradlinig
ausgebildet und verlaufen von einer Stirnseite des Rotors 10 zur anderen. Alle Sektorwände
12 haben einen gemeinsamen Schnittpunkt im Mittelpunkt 14 des Rotors 10. Die Sektorwände
12 sind gleichmäßig und umlaufend im Rotor 10 verteilt, so dass jeweils zwei benachbarte
Sektorwände 12 gleich große Sektoren 15 bilden. Insgesamt ist der Rotor 10 in zwanzig
gleich große Sektoren 15 unterteilt. Ein Sektor 15 wird also an seinen beiden Seiten
von jeweils einer Sektorwand 12, an seiner Innenseite von der Welle 11 und an seiner
Außenseite vom Rand 13 des Rotors 10, der als zylindrischer Außenmantel ausgebildet
ist, begrenzt.
[0036] Ferner sind innerhalb des Rotors mehrere Ringwände 16 angeordnet, die jeweils umlaufend
und in sich geschlossen ausgebildet sind. Die Ringwände 16 sind koaxial zueinander
angeordnet, wobei die gemeinsame Achse die durch den Mittelpunkt 14 verlaufende Drehachse
ist. Die Ringwände 16 sind annähernd zylindrisch ausgebildet, wobei der Abschnitt
einer Ringwand 16 zwischen zwei Sektorwänden 12 jeweils geradlinig ausgebildet ist
und gegenüber den benachbarten Ringwandabschnitten leicht abgewinkelt ist. Auch die
Ringwände 16 verlaufen durch den gesamten Rotor 10 von einer Stirnseite zur anderen
hindurch. Die Ringwände 16 unterteilen die Sektoren 15 weiter in Untersektoren 17.
Jeder der vier äußeren Untersektoren 17 eines jeden Sektors 15 ist jeweils durch eine
radial verlaufende Zwischenwand 18 in zwei Wärmespeicherkammern 19 unterteilt, wobei
sich bei den vier äußeren Untersektoren 17 durch die in etwa mittig verlaufenden Zwischenwand
18 jeweils pro Untersektor 17 zwei etwa gleich große Wärmespeicherkammern 19 ergeben.
Die Verwendung von Zwischenwänden 18 ist nicht zwingend erforderlich und erfolgt im
vorliegenden Beispiel aus konstruktiven Gründen. Die inneren zwei Untersektoren 17
sind nicht weiter unterteilt, so dass diese beiden Untersektoren 17 jeweils eine Wärmespeicherkammer
19 bilden. Insgesamt sind pro Sektor 15 also zehn Wärmespeicherkammern 19 vorhanden.
Grundsätzlich kann die Anzahl der Wärmespeicherkammern pro Sektor variiert werden
und ergibt sich üblicherweise in Abhängigkeit der Größe des jeweils vorliegenden Wärmespeicherkörpers.
[0037] Durch das Vorhandensein der Zwischenwand 18 sind die Wärmespeicherkammern 19 im vorliegenden
Ausführungsbeispiel also nicht nur in rotorradialer Richtung hintereinander, sondern
teilweise auch nebeneinander angeordnet. Die einzelnen Wärmespeicherkammern 19 sind
mit Heizelementen ausgefüllt (hier nicht dargestellt), wie beispielsweise Stahlblechen.
[0038] Über dem Rotor 10 ist eine Radialdichtung 20 angeordnet, die sich in Radialrichtung
des Rotors von einer Seite zur anderen erstreckt. Die Radialdichtung 20 ist eingefasst
in eine ebenfalls an der Rotorstirnseite angeordnete, dem Verlauf des Randes 13 des
Rotors 10 folgende Umfangsdichtung 21. Die Radialdichtung 20 besteht aus einem oberen
Dichtungsarm 201 und einem unteren Dichtungsarm 202, die im Bereich der horizontalen,
durch den Mittelpunkt 14 des Rotors 10 verlaufenden Mittellinie 23 aneinanderstoßen.
Die Radialdichtung 20, bestehend aus den zwei Dichtungsarmen 201 und 202, unterteilt
den Rotor 10 in zwei Gasbereiche, einen rechts von der Radialdichtung 20 und einen
links davon. Somit kann mit dem hier vorliegenden Rotor 10 Wärme von einem gasförmigen
Medium auf ein Weiteres übertragen werden. Die Radialdichtung 20 sowie die diese einfassende
Umfangsdichtung 21 sind gegenüber den Drehbewegungen des Rotors 10 ortsfest angeordnet,
so dass sich der Rotor 10 unter der Radialdichtung 20 hindurchdreht.
[0039] Der obere Dichtungsarm 201 ist gemäß den aus dem Stand der Technik bekannten Radialdichtungen
ausgebildet, während der untere Dichtungsarm 202 gemäß der vorliegenden Erfindung
ausgebildet ist. Der Dichtungsarm 201 ist hier gemäß den aus dem Stand der Technik
bekannten Ausgestaltungen abgebildet, um die Unterschiede zwischen der erfindungsgemäßen
Radialdichtung und dem Stand der Technik anschaulicher darstellen zu können. In einem
erfindungsgemäßen Regenerativ-Wärmetauscher werden daher selbstverständlich sämtliche
Dichtungsarme gemäß dem Dichtungsarm 202 ausgebildet.
[0040] Beide Dichtungsarme 201, 202 weisen jeweils einen inneren, halbringförmigen Teil
2011, 2021 auf, die aneinander anliegen und somit einen kompletten Ring mit einer
kreisförmigen Grundfläche bilden. In der Mitte des Rings ist eine Ausnehmung für die
Welle 11 vorgesehen. An den Halbring 2011 des Dichtungsarms 201 schließt sich ein
linear und radial nach außen verlaufender Dichtungssteg 2012 an, der vom Halbring
2011 bis zum Rotorrand 13 verläuft. Der Dichtsteg 2012 weist über seinen gesamten
Verlauf eine konstante Breite auf. Der Dichtungsarm 201 ist symmetrisch ausgebildet,
wobei die vertikal durch den Mittelpunkt 14 des Rotors 10 verlaufende Mittellinie
22 gleichzeitig auch seine Spiegelachse bildet.
[0041] In der in Fig. 1 gezeigten Rotorposition deckt der Dichtungsarm 201 von den äußeren
vier Untersektoren 17 eines Sektors 15 jeweils die rechten hintereinander angeordneten
Wärmespeicherkammern 19 ab sowie die beiden inneren Wärmespeicherkammern 19. Somit
sind also sämtliche in Rotorradialrichtung hintereinander Wärmespeicherkammern 19
dieses Sektors 15 vom Dichtungsarm 201 abgedeckt. Hierdurch werden die durch das Öffnen
und Schließen der einzelnen Wärmespeicherkammern 19, aufgrund der auf den beiden Gasseiten
des Rotors 10 herrschenden Druckunterschiede, hervorgerufenen Schwingungen verstärkt.
[0042] Entscheidend für die vorliegende Erfindung ist, dass die Dichtungsarme so ausgebildet
sind, dass sie nicht sämtliche in Rotorradialrichtung hintereinander liegenden Wärmespeicherkammern
19 eines Sektors 15 zu einem gegebenen Zeitpunkt abdecken. Ob, wie im hier gezeigten
Ausführungsbeispiel, zusätzlich zur in Rotorradialrichtung hintereinanderliegenden
Anordnung der Wärmespeicherkammern 19, einige Wärmespeicherkammern 19 innerhalb eines
Sektors 15 teilweise auch nebeneinander angeordnet sind, ist in diesem Zusammenhang
unerheblich. Hintereinander liegen also im gezeigten Beispiel jeweils die rechten
Wärmespeicherkammern 19 der äußeren vier Untersektoren 17 eines Sektors 15 und die
beiden inneren Wärmespeicherkammern 19 bzw. Untersektoren 17 desselben Sektors 15
sowie daneben auch die linken Wärmespeicherkammern 19 der vier äußeren Untersektoren
17 zusammen mit den beiden inneren Wärmespeicherkammern 19.
[0043] Im Gegensatz zum Dichtungsarm 201 schließt sich bei dem erfindungsgemäßen unteren
Dichtungsarm 202 an den Halbring 2021 ein inneres Armsegment 2022 an. Dieses ist konusförmig
ausgebildet, wobei die Schmalseite an dem Halbring 2021 anliegt, so dass sich das
innere Segment 2022 in Radialrichtung aufweitet. In Radialrichtung erstreckt sich
das Dichtungsarmsegment 2022 bis zur, von innen nach außen gesehen, zweiten Ringwand
16. Somit ist das innere Dichtungsarmsegment 2022 ausgebildet, den vom Halbring 2021
nicht abgedeckten Teil des, von innen nach außen gesehen, ersten Untersektors 17 und
den zweiten Untersektor 17 eines jeden Ringsektors 15 bei entsprechender Rotorstellung
abzudecken.
[0044] An das innere Dichtungsarmsegment 2022 schließt sich in Radialrichtung ein mittleres
Dichtungsarmsegment 2023 an. Dieses verjüngt sich leicht in Radialrichtung und erstreckt
sich im Wesentlichen in Radialrichtung zwischen der zweiten und dritten Ringwand 16.
Seine beiden Außenkanten sind jeweils linear ausgebildet. Die linke Außenkante schließt
sich direkt an die Außenkante des inneren Dichtungssegments 2022 an und ist gegenüber
dieser leicht abgewinkelt. Die rechte Außenkante des mittleren Dichtungssegments 2023
ist dagegen gegenüber der rechten Außenkante des inneren Dichtungsarmsegments 2022
leicht versetzt angeordnet.
[0045] An das mittlere Dichtungsarmsegment 2023 schließt sich ein äußeres und letztes Dichtungsarmsegment
2024 an, das bis zum Rotorrand 13 verläuft. Auch hier sind, genauso wie bei den anderen
Dichtungsarmsegmenten 2022, 2023, die Außenkanten linear ausgebildet. Sie schließen
sich direkt an die Außenkanten des mittleren Dichtungsarms 2023 an und sind jeweils
gegenüber diesen nach links abgewinkelt. In Rotorradialrichtung gesehen weitet sich
die Querschnittsfläche des äußeren Dichtungsarms 2024 leicht auf, so das im Bereich
des Rotorrandes 13 seine größte Breite vorliegt. Im Wesentlichen verläuft das äußere
Dichtungsarmsegment 2024 also von der dritten Ringwand 16 bis zum Rotorrand 13 und
erstreckt sich somit in Radialrichtung in etwa über drei Untersektoren 17.
[0046] Insgesamt ist der Dichtungsarm 202 asymmetrisch ausgebildet. Die geometrische Gestaltung
des Dichtungsarms 202 wirkt sich in der Weise aus, dass in jeder Stellung des Rotors
10 mindestens eine der hintereinander angeordneten Wärmespeicherkammern 19 eines Sektors
15 nicht oder nur teilweise vom Dichtungsarm 202 abgedeckt ist. In der in Fig. 1 gezeigten
Stellung sind beispielsweise die beiden äußeren der sich unterhalb des Dichtungsarm
202 befindlichen hintereinander angeordneten Wärmespeicherkammern 19 nur teilweise
abgedeckt. Die anderen vier Wärmespeicherkammern 19, die sich ebenfalls unterhalb
des Armes 202 befinden, sind dagegen vollständig abgedeckt. Wenn sich nun beispielsweise
der Rotor 10 im Uhrzeigersinn drehen würde, würden zunächst die mittleren beiden der
abgedeckten Wärmespeicherkammern 19 geöffnet werden, bevor die beiden äußeren, teilweise
abgedeckten Wärmespeicherkammern 19 vollständig abgedeckt würden. Trotzdem wird jede
Wärmespeicherkammer 19 bei jeder Rotorumdrehung einmal vollständig von dem Dichtungsarm
202 abgedeckt, so dass eine Trennung der beiden Gasbereiche voneinander stets gewährleistet
ist.
[0047] In Fig. 2 ist der Rotor aus Fig. 1 in einer perspektivischen Seitenansicht dargestellt.
Sämtliche Wände, das heißt die Sektorwände 12, die Ringwände 16 und die Zwischenwände
18, verlaufen durch den gesamten Rotor 10 in Axialrichtung von einer Stirnseite zur
anderen hindurch.
[0048] Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Wärmespeicherkörpers 10 eines
Regenerativ-Wärmetauschers. Der hier dargestellte Wärmespeicherkörper 10 ist im Gegensatz
zum Wärmespeicherkörper aus den Fig. 1 und 2 als Stator ausgebildet, d.h. er ist ortsfest
und somit feststehend. Der Aufbau des Stators 10, d.h. die Unterteilung in Sektoren,
Untersektoren und Wärmespeicherkammern, ist im Wesentlichen gleich zum Aufbau des
Rotors aus den Fig. 1 und 2. Ferner sind zwei erfindungsgemäß ausgebildete Radialdichtungsarme
202 vorgesehen, die jeweils oberhalb bzw. unterhalb des Stators 10 und an diesem anliegend
angeordnet sind. Die Dichtungsarme 202 weisen ebenfalls wie der erfindungsgemäße Dichtungsarm
aus den Fig. 1 und 2 ein inneres Armsegment 2022, ein mittleres Armsegment 2023 und
ein äußeres Armsegment 2024 auf. Im Unterschied zum Dichtungsarm aus den Fig. 1 und
2, schließen sich die Außenkanten der Armsegmente bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform
an die Außenkanten der jeweils angrenzenden Segmente an und sind gegenüber diesen
nicht versetzt angeordnet. Die Dichtungsarme 202 sind an der Unterseite der Außenkante
einer Drehhaube (hier nicht dargestellt) angebracht und drehen sich zusammen mit dieser
um den Mittelpunkt 14. An jeder Stirnseite des Stators 10 ist mindestens eine Drehhaube
angeordnet. Die Mittelachsen 2025 der beiden Dichtungsarme 202 schneiden sich im Mittelpunkt
14 des Stators 10 unter einem Winkel von ca. 90°. Der Bereich, der von diesem Winkel
eingeschlossen ist, wird von der Drehhaube abgedeckt. Da die Dichtungsarme 202 jeweils
an den Außenkanten der Drehhaube angeordnet sind, sind die außerhalb der Drehhaube
liegenden Bereiche gegenüber dem von der Drehhaube eingeschlossenen Bereich abgedichtet.
Die Ausrichtung der Dichtungsarme 202 unter einem Winkel von 90° zueinander ist für
die Ausführungsformen mit einem Stator als Wärmespeicherkörper 10 bevorzugt, da diese
Konfiguration den Abmessungen der üblicherweise verwendeten Drehhauben entspricht.
Häufig sind bei bekannten Ausführungsformen an jeder Stirnseite zwei Drehhauben achsensymmetrisch
zueinander angeordnet, so dass bei diesen Ausführungsformen insgesamt vier erfindungsgemäße
Dichtungsarme 202 an jeder Stirnseite anzuordnen sind.
1. Regenerativ-Wärmetauscher zum Wärmetausch von gasförmigen Medien mit einem im Wesentlichen
zylindrischen Wärmespeicherkörper (10), der eine Vielzahl von im Wesentlichen radial
verlaufenden Sektorwänden (12) aufweist, wobei jeweils zwei benachbarte Sektorwände
(12) einen Sektor (15) begrenzen, und wobei in jedem Sektor (15) mindestens zwei in
Radialrichtung des Wärmespeicherkörpers (10) hintereinander angeordnete, von den gasförmigen
Medien durchströmbare Wärmespeicherkammern (19) vorgesehen sind, die im Bereich der
Stirnflächen des Wärmespeicherkörpers (10) Öffnungen zum Ein- und Ausströmen der gasförmigen
Medien aufweisen, und mit wenigstens einer an einer Stirnfläche des Wärmespeicherkörpers
(10) angeordneten, zur Trennung der Ströme der gasförmigen Medien ausgebildeten Radialdichtung
(20), die eine Abdeckfläche für die Öffnungen der Wärmespeicherkammern (19) bildet,
wobei die Radialdichtung (20) und der Wärmespeicherkörper (10) relativ zueinander
verdrehbar sind, und wobei die Radialdichtung (20) ausgebildet ist, alle Wärmespeicherkammeröffnungen
an der einen Stirnfläche während des Betriebes wechselweise vollständig abzudecken,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Radialdichtung (20) so ausgebildet ist, dass sie von den radial hintereinander
angeordneten Wärmespeicherkammern (19) eines Sektors (15) in jeder Drehlage von Wärmespeicherkörper
und Radialdichtung zueinander die Öffnung mindestens einer Wärmespeicherkammer (19)
höchstens teilweise abdeckt.
2. Regenerativ-Wärmetauscher gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Radialdichtung (20) so ausgebildet ist, dass sie von den hintereinander angeordneten
Wärmespeicherkammern (19) eines Sektors (15) in jeder Drehlage höchstens eine Wärmespeicherkammer
(19) vollständig abdeckt.
3. Regenerativ-Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Radialdichtung (20) wenigstens
zwei Dichtungsarme (202) umfasst, die jeweils im Wesentlichen von der Wärmespeicherkörperlängsachse
radial nach außen zum Wärmespeicherkörperrand (13) verlaufen,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Dichtungsarm (202) asymmetrisch ausgebildet ist.
4. Regenerativ-Wärmetauscher gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Radialdichtung
(20) wenigstens zwei Dichtungsarme (202) umfasst, die jeweils im Wesentlichen von
der Wärmespeicherkörperlängsachse radial nach außen zum Wärmespeicherkörperrand (13)
verlaufen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dichtungsarme (202) in Radialrichtung in sich aneinander anschließende Dichtungsarmsegmente
(2022, 2023, 2024) unterteilt sind, wobei die Außenkanten eines Dichtungsarmsegments
(2022, 2023, 2024) jeweils geradlinig und gegenüber den sich anschließenden Außenkanten
der benachbarten Dichtungsarmsegmente (2022, 2023, 2024) abgewinkelt und/oder versetzt
sind.
5. Regenerativ-Wärmetauscher gemäß Anspruch 4, wobei der Wärmespeicherkörper (10) mehrere
koaxiale Ringwände (16) aufweist, die die Sektoren (15) in Untersektoren (17) unterteilen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dichtungsarmsegmente (2022, 2023, 2024) sich in Radialrichtung des Wärmespeicherkörpers
jeweils über ein oder mehrere sich aneinander anschließende Untersektoren (17) erstrecken.
6. Regenerativ-Wärmetauscher gemäß Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein Dichtungsarm (202) drei Dichtungsarmsegmente (2022, 2023, 2024) aufweist,
wobei ein der Wärmespeicherkörperlängsachse am nächsten liegendes inneres Segment
(2022) konusförmig ausgebildet ist und sich in Radialrichtung aufweitet, ein mittleres
Segment (2023) sich in Radialrichtung verjüngt und ein äußeres Segment (2024) sich
in Radialrichtung aufweitet und gegenüber dem mittleren Segment (2023) abgewinkelt
angeordnet ist.
7. Regenerativ-Wärmetauscher gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Radialdichtung
(20) wenigstens zwei Dichtungsarme (202) umfasst, die jeweils im Wesentlichen von
der Wärmespeicherkörperlängsachse radial nach außen zum Wärmespeicherkörperrand (13)
verlaufen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dichtungsarme (202) gleichförmig ausgebildet sind.
8. Radialdichtung zur Verwendung für einen Regenerativ-Wärmetauscher, der zum Wärmetausch
von gasförmigen Medien vorgesehen ist, wobei die Radialdichtung (20) mindestens zwei
Dichtungsarme (202) umfasst,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein Dichtungsarm (202) asymmetrisch ausgebildet ist.
9. Radialdichtung gemäß Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der wenigstens eine Dichtungsarm (202) drei sich aneinander anschließende und in
Dichtungsarmaxialrichtung hintereinander angeordnete Dichtungsarmsegmente (2022, 2023,
2024) aufweist, wobei ein äußeres Segment (2022) konusförmig ausgebildet ist und sich
in Axialrichtung nach innen hin aufweitet, ein mittleres Segment (2023) sich in Axialrichtung
verjüngt und ein weiteres äußeres Segment (2024) sich nach außen hin in Axialrichtung
aufweitet und gegenüber dem mittleren Segment (2023) abgewinkelt angeordnet ist.
10. Radialdichtung gemäß Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dichtungsarme (202) gleichförmig ausgebildet sind.
11. Verfahren zum Trennen von gasförmigen Medien in einem Regenerativ-Wärmetauscher, der
einen im Wesentlichen zylindrischen Wärmespeicherkörper (10) umfasst, der eine Vielzahl
von im Wesentlichen radial verlaufenden Sektorwänden (12) aufweist, wobei jeweils
zwei benachbarte Sektorwände (12) einen Sektor (15) begrenzen, und wobei in jedem
Sektor (15) mindestens zwei in Radialrichtung hintereinander angeordnete, von den
gasförmigen Medien durchströmbare Wärmespeicherkammern (19) vorgesehen sind, die im
Bereich der Stirnflächen des Wärmespeicherkörpers (10) Öffnungen zum Ein- und Ausströmen
der gasförmigen Medien aufweisen, wobei zur Trennung der Ströme der gasförmigen Medien
an den Stirnflächen die Öffnungen der Wärmespeicherkammern (19) im Betrieb wechselweise
vollständig abgedeckt werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass von den hintereinander angeordneten Wärmespeicherkammern (19) eines Sektors (15)
die Öffnung mindestens einer Wärmespeicherkammer (19) in jedem Betriebszustand höchstens
teilweise abgedeckt wird.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass von den hintereinander angeordneten Wärmespeicherkammern (19) eines Sektors (15)
in jedem Betriebszustand die Öffnung höchstens einer Wärmespeicherkammer (19) vollständig
abgedeckt wird.