Heizblechpaket für Regenerativ-Wärmetauscher

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Heizblechpaket zum tangentialen bzw. radialen Einbau in trapezartig segmentierte Zellen aufweisende Heizflächenträger von Regenerativ-Wärmetauschern mit feststehenden oder umlaufenden Speichermassen, das aus einer Vielzahl von wechselweise angeordneten, unterschiedliche Wellungen besitzenden, zwischen sich Strömungskanäle freilassenden Profilblechen besteht, wie durch GB-A-1439674 bekanntgeworden.

[0002] Der Regenerativ-Wärmetauscher läßt sich hierbei sowohl für die Luftvorwärmung (Luvos) als auch für die Gasvorwärmung (Gavos) einsetzen. Als Luftvorwärmer wird er bei Kraftwerks- und Industriefeuerungsanlagen zur Vorwärmung der Verbrennungsluft und als Gasvorwärmer in der Abgasreinigung, beispielsweise bei katalytisch arbeitenden Reaktoren, zur Vorwärmung oder bei einer Gaswäsche zur Wiederaufwärmung genutzt. Der Wärmetausch zwischen dem abströmenden heißen Gas und der dazu im Gegenstrom zugeführten Luft wird entweder durch einen rotierenden Heizflächenträger oder - bei feststehendem Heizflächenträger - durch beidseitig der Speichermassen angeordnete, sich um eine gemeinsame Achse kontinuierlich drehende Hauben erreicht.

[0003] Die Heizflächen bzw. Speichermassen solcher Regenerativ-Wärmetauscher bestehen aus zwei unterschiedlich profilierten, beispielsweise 0,5 bis 1,3 mm dicken, gegebenenfalls beschichteten oder emaillierten Stahblechen, die entsprechend dem zellenartigen Aufbau des kreisrunden Heizflächenträgers zu Paketen gebündelt und passend in die einzelnen Zellen des Heizflächenträgers eingesetzt werden. Die Heizbleche werden durch massive Kästen oder Rahmenhalterungen paketiert, die um die zu dem Paket gebündelten Heizbleche gelegt werden. Bei den wegen der stabileren Paketlage zumeist tangential angeordneten Heizblechen ist es üblich, die Heizblechpakete an ihren bezogen auf die Trapezform parallelen Kopfenden mittels Kopfplatten zusammenzuhalten, die an der Ober- bzw. Unterseite jeweils über horizontal verlaufende Holme miteinander verbunden sind. Die Heizblechpakete werden der Gaströmungsrichtung folgend, d.h. in der Regel vertikal angeordnet. Bei dieser seit langem bekannten Bauweise der Heizblechpakete erhöhen die massiven Halterungen nicht nur das Paketgewicht, sondern sie nehmen außerdem von dem zur Verfügung stehenden Einbauraum einen erheblichen Teil in Anspruch, und das gilt gleichermaßen für tangential oder radial angeordnete Blechlagen des Heizblechpaketes. Einhergehend damit wird unvermeidlich der freie Strömungsquerschnitt für den Luft- bzw. Gasdurchsatz eingeschränkt.

[0004] Bei einem durch die US-A-4 255 171 bekanntgewordenen Regenerativ-Wärmetauscher anderer Art, nämlich für die Lüftungs- und Klimatechnik, ist es bekanntgeworden, nichtmetallische ebene und nichtmetallische gewellte, faserverstärkte, mit Kunststoff imprägnierte dünne Platten in Lagen wechselweise zu einem Block zu schichten und die Platten dann sämtlich an ihren gegenseitigen Berührungsstellen über Erhitzen miteinander zu verschweißen bzw. fest zu verbinden. Der gesamte, aus den einzelnen aneinandergeschichteten Platten bestehende Block soll damit ein einheitliches, selbsttragendes Gefüge erhalten, um sich danach einstückig in einen Sektor des Wärmetauschergehäuses einsetzen zu lassen.

[0005] Weiterhin ist es aus der DE-A-3 011 210 für einen Wärmespeicher bekannt, diesen aus mehreren Lagen von z. B. gewellten oder geprägten, durch Löten, Sintern, Schweißen, Nieten oder dergleichen fest miteinander verbundenen Platten herzustellen.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizblechpaket der eingangs genannten Art zu vereinfachen, insbesondere mit einer gewichtssparenden Pakethalterung ohne Kopfplatten und verbesserter Durchströmung zu schaffen.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Blechpaket an zumindest zwei einander gegenüberliegenden Paketseiten ein formstabiles äußeres Sandwich-Element aufweist, für das unterschiedlich profilierte Bleche wechselweise angeordnet sind und ein Blechpaar bilden, wobei die Profilbleche des Blechpaares durch Schweißpunkte fest miteinander verbunden und vertikale Außenholme der Profilbleche mit paketober- und paketunterseitigen Horizontalholmen verbunden sind. Bei einem Einbau eines tangential ausgerichtete Profilbleche aufweisenden Heizblechpaketes sind die beiden zueinander parallelen Kopfseiten und beim Einbau mit in Bezug auf den Heizflächenträger radial ausgerichteten Profilblechen sind folglich die entsprechend der Trapezform der Heizflächenträgerzellen zueinander divergierend verlaufenden Paketlängsseiten mit einem erfindungsgemäßen Blech- bzw. Profilblechpaar ausgebildet. Für die Heizblechpakete bedarf es somit keiner schweren Kopfplatten oder gar eines kompletten Umfangsgehäuses mehr, sondern die quasi Hohlkastenträger bildenden äußeren Profilblechepaare sorgen für eine ausreichend große Stabilität, die dadurch noch unterstützt wird, daß vertikale Außenholme der Profilbleche mit paketober- und paketunterseitigen Horizontalholmen verbunden sind, so daß sich eine gurtartige Holm-Umschlingung des Heizflächenpaketes ergibt.

[0008] Durch den sandwichartigen Hohlkastenträgerverbund mindestens der beiden äußeren Profilbleche des Heizblechpaketes wird neben einer Gewichtseinsparung vor allem eine bessere Ausnutzung des Einbauvolumens im Heizflächenträger und damit eine Vergrößerung der aktiven Heizfläche erreicht. Denn im Gegensatz zu den herkömmlichen Kopfpflattenanordnungen oder Umfangsrahmen sind die Profilbleche des bzw. der Profilblechepaare uneingeschränkt in der Lage, wie alle übrigen Heizbleche des Paketes als Heizflächen mit den entsprechenden freien Querschnitten im gesamten Bereich der einzelnen Zellen genutzt zu werden können; das Heizblechpaket bietet somit höhere Wärmeleistung. Gleichzeitig verringert sich die Versperrung in den Strömungsquerschnitten der einzelnen Zellen, so daß sich geringere Strömungsverluste für die wärmeaustauschenden Medien und ein niedrigerer Druckabfall erreichen lassen. Die bei dem Hohlkastenträger-Sandwichverbund nicht eingeschränkten Strömungsquerschnitte erlauben es, das Heizblechpaket gegebenenfalls allseitig, d. h. umfangsgeschlossen mit Profilblechepaaren auszubilden und damit eine noch höhere Stabilität zu begünstigen.

[0009] Indem die Profilbleche vorteilhaft durch Schweißpunkte miteinander verbunden sind, ergeben sich fertigungstechnische Vorteile. Die beiden Bleche eines Profilblechepaares oder mehrere Profilblechepaare lassen sich nach dem Punktschweißverfahren in einem automatischen Fertigungsprozeß zu dem formstabilen Hohlkastenträger-Verbundkörper und damit zu den paketumschließenden Halterungen miteinander verbinden, und zwar an den Stellen, an denen sich die Bleche punktweise berühren. Aus wärme- und strömungstechnischen Gründen verläuft nämlich die Profilierung des ondulierten Bleches schräg zu der des korrigierten Bleches. Das Punktschweißen kann geschehen, sobald die beiden Profilbleche, die sich bspw. nach dem durch die DE 41 22 949 A bekanntgewordenen Verfahren herstellen lassen, aufeinanderliegen. Statt durch Punktschweißen lassen sich zwei oder mehrere Profilbleche alternativ durch bspw. Schrauben oder Nieten miteinander verbinden.

[0010] Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung liegen die Stirnflächen der Horizontalholme auf der gleichen Höhe wie die Stirnflächen der Radialwände der Zellen des Heizflächenträgers. Die durch den Hohlkastenträger-Sandwichverbund erreichte große Formstabilität des Heizblechpaketes schafft die Voraussetzung für die niveaugleiche Anordnung der Horizontalholme der Heizblechpakete mit den Zellenwänden an der oberen und unteren Stirnseite des Heizflächenträgers. Damit ergibt sich entsprechend der Zahl - meist zwei - der parallel verlaufenden Horizontalholme eine zusätzliche radiale Abdichtkontur und dementsprechend eine geringere Medienleckage. Denn es dichtet nicht mehr nur eine einzelne Zellenwand des Heizflächenträgers gegen die jeweiligen Radial-Dichtplatten ab, sondern weiterhin auch die parallel zu den Radialwänden der Zellen liegenden Halterungsflacheisen der Horizontalholme der Heizblechpakete, die fluchtend mit der Ober- und Unterkante des Heizflächenträgers abschließen. Die Horizontalholme erhöhen somit die Anzahl der Dichtlinien pro Radialdichtung und Zelle des Heizflächenträgers, wodurch sich der im Bereich dieser Dichtungen aufgrund des Druckgefälles übertretende Volumenstrom reduziert, was zu einer Leckageminderung beiträgt.

[0011] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung näher erläutert sind. Es zeigen:

Figur 1

eine schematische Darstellung eines umlaufende Drehhauben aufweisenden Regenerativ-Wärmetauschers;

Figur 2

einen Querschnitt des in Fig. 1 gezeigten Regenerativ-Wärmetauschers, in der Lufteintrittsebene vom Luftzustrom her gesehen;

Figur 3

als Einzelheit des Regenerativ-Wärmetauschers in perspektivischer Darstellung ein Heizblechpaket, bei dem die beiden parallelen Kopfenden außen mit punktverschweißten Profilblechen ausgebildet sind;

Figur 4

in vergrößerter Darstellung als Einzelheit die punktverschweißten Profilbleche an den Kopfenden des Heizblechpaketes nach Fig. 3;

Figur 5

in der Draufsicht ein in eine Zelle des Heizflächenträgers des Regenerativ-Wärmetauschers eingesetztes Heizflächenpaket;

Figur 6

als Einzelheit das Heizflächenpaket nach Fig. 5; und

Figur 7

einen Teillängsschnitt durch den Heizflächenträger mit daran oben und unten angrenzenden Radialdichtungen der weiter nicht gezeigten Drehhauben bzw. Anschlußkanäle dargestellt.

[0012] Dem gemäß Fig. 1 als Luftvorwärmer ausgebildeten Regenerativ-Wärmetauscher 1 strömt heißes Abgas von einem nicht dargestellten Dampferzeuger über einen Kanal 2 zu. Das heiße Gas G strömt von oben in den Regenerativ-Wärmetauscher 1 ein, der im Ausführungsbeispiel in seinem mittleren Teil einen kreisrunden, von innen nach außen im Querschnitt zunehmend größer werdende trapezartig segmentierte Zellen 13 (vgl. Fig. 2) besitzenden Heizflächenträger 3 aufweist. Dieser nimmt in den Zellen 13 Speichermassen in Form von Heizblechpaketen 4 (vgl. Fig. 3) auf. Beidseitig des Heizflächenträgers 3 bzw. der Heizblechpakete 4 befindet sich jeweils eine segmentierte Haube 5, 6, die sich gemeinsam um eine senkrechte Achse 7 kontinuierlich drehen, wobei aufgrund der Drehbewegung immer andere Teile der Speichermassen bzw. Heizblechpakete 4 dem heißen Gas G ausgesetzt sind. Dabei heizen sich die zahlreichen Profilbleche der Heizblechpakete 4 durch das Gas G auf, das sich dabei abkühlt und dem Regenerativ-Wärmetauscher 1 am unteren Ende über den Kanal 8 verläßt. Vom unteren Ende des Regenerativ-Wärmetauschers 1 her ist an die Haube 6 eine Leitung 9 angeschlossen, über die kalte Verbrennungsluft L im Gegenstrom zu dem Gas G über die sich gemäß Fig. 2 in Drehrichtung 10 drehende Haube 6 den von dem Gas aufgeheizten Heizblechpaketen 4 zuströmt. Die Luft L kühlt die als Speichermassen wirkenden Profilbleche der Heizblechpakete 4 unter Wärmeaufnahme ab und strömt über die deckungsgleich mit der Haube 6 umlaufende obere Haube 5 (vgl. Fig. 1) als Heißluft durch einen Kanal 11 zur Feuerung.

[0013] Die an die jeweilige Größe der trapezartigen Zellen 13 angepaßten Heizblechpakete 4 sind aus zahlreichen aneinanderliegenden, unterschiedlichen Profilblechen 14, 15 (vgl. Fig. 4) zusammengesetzt, von denen die Profilbleche 14 onduliert sind und tiefer gewalzte Profile aufweisen und die Profilbleche 15 korrugiert sind und gewalzte Profile von niedrigerer Höhe aufweisen. Die Profilbleche 14, 15 sind wechselweise angeordnet, und jeweils zwei Profilbleche 14, 15 sind durch Schweißpunkte 16 zu einem Profilblechepaar 17, d. h. zu formstabilen Hohlkastenträger-Verbundplatten miteinander verbunden, wobei - ausgehend von den Klopfseiten - stets nur das korrugierte Blech 15 mit dem ondulierten Blech 14 paarweise verschweißt wird. Wie näher aus den Fig. 4 und 6 zu entnehmen ist, können an jeder Kopfseite des Heizblechpaketes 4 mehrere Profilblechepaare 17 punktverschweißt sein, was stabilitätsabhängig beliebig variierbar ist.

[0014] Die durch die Schweißpunkte 16 gewährleistete Formstabilität wird durch vertikale Außenholme 20 an den äußeren Profilblechpaaren 17 komplettiert, die mit paketober- und paketunterseitigen Horizontalholmen 21 verbunden sind (vgl. Fig. 3), so daß das Heizblechpaket 4 von zwei raumsparenden Holmgurten umfangsumschlungen wird. Statt des in Fig. 5 gezeigten tangentialen Einbaues des Heizblechpaketes 4, können die Heizblechpakete 4 auch mit radial ausgerichteten Profilblechen 14, 15 eingesetzt werden, in welchem Fall sich die einzelnen Profilbleche 14, 15 parallel zu den Radialwänden 22 der Zellen 13 des Heizflächenträgers 3 erstrecken.

[0015] Die außerordentlich hohe Formstabilität der Heizblechpakete 4 schafft die Voraussetzung, daß die außenliegenden Stirnflächen 23 der oberen und unteren Horizontalholme 21 auf dem gleichen Niveau liegen können wie die Stirnflächen 24 der Radialwände 22 der Zellen 13 (vgl. Fig. 7). Im Zusammenspiel mit den Radialdichtungen 25 der umlaufenden Drehhauben 5, 6 wird dadurch die Anzahl der Dichtlinien pro Radialdichtung 25 und Zelle 13 erhöht, nämlich durch die Zahl der vorhandenen Horizontalholme 21. Der im Bereich dieser Dichtungen aufgrund des Druckgefälles übertretende Volumenstrom (vgl. in Fig. 7 die Strömungspfeile L für Luft und G für Gas) verringert sich durch die erreichte Mehrfachabdichtung entscheidend, was einer Leckageminderung gleichkommt.

Ansprüche

1. Heizblechpaket (1), zum tangentialen bzw. radialen Einbau in trapezartig segmentierte Zellen (13) aufweisende Heizflächenträger (3) von Regenerativ-Wärmetauschern (1) mit feststehenden oder umlaufenden Speichermassen, das aus einer Vielzahl von wechselweise angeordneten, unterschiedliche Wellungen besitzenden, zwischen sich Strömungskanäle freilassenden Profilblechen (14, 15) besteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Blechpaket (4) an zumindest zwei einander gegenüberliegenden Paketseiten (18, 19) ein, formstabiles äußeres Sandwich-Element aufweist, für das unterschiedlich profilierte Bleche (14 bzw. 15) wechselweise angeordnet sind und ein Blechpaar (17) bilden, wobei die Profilbleche (14, 15) des Blechpaares (17) durch Schweißpunkte (16) miteinander verbunden und vertikale Außenholme (20) der Profilbleche (14, 15) mit paketober- und paketunterseitigen Horizontalholmen (21) verbunden sind.

2. Heizblechpaket nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stirnflächen (23) der Horizontalholme (21) auf der gleichen Höhe wie die Stirnfläche (24) der Radialwände (22) der Zellen (13) des Heizflächenträgers (4) liegen.

Claims

1. A heating lamination bundle (1) for tangential or radial installation in heating surface bearing members (3) having trapezoidally segmented cells (13) of regenerative heat exchangers (1) with fixed or circulating storage masses, consisting of a plurality of alternately disposed, contoured laminations (14, 15) having dissimilar corrugations and leaving spaces free for flow channels therebetween,
characterized in that
lamination bundle (4) is furnished with a dimensionally stable outer sandwich element on at least two opposing sides of the bundle (18, 19), for which dissimilarly contoured laminations (14 and 15) are arranged alternately and form a lamination pair (17), wherein the contoured laminations (14, 15) of lamination pair (17) are attached together with weld points (16), and vertical outer runners (20) of contoured laminations (14, 15) are attached to horizontal runners (21) at the top and bottom of the bundle.

2. The heating lamination bundle according to claim 1,
characterized in that
frontal surfaces (23) of horizontal runners (21) are positioned at the same level as frontal surface (24) of the radial walls (22) of cells (13) of heating surface bearing member (4).

Revendications

1. Feuilletage de tôles de chauffage (1) pour montage tangentiel ou radial dans des supports de surfaces de chauffage (3) présentant des cellules segmentées trapézoïdales (13) d'échangeurs de chaleur (1) à régénération avec des masses d'accumulation fixes ou rotatives, qui consiste en une multitude de tôles profilées (14, 15) disposées alternativement, comportant diverses ondulations et laissant libres entre elles des canaux de circulation,
caractérisé en ce que
le feuilletage de tôles (4) présente, sur au moins deux faces opposées l'une à l'autre (18, 19) de l'assemblage, un élément extérieur en sandwich d'une forme stable, que, pour le former, des tôles profilées différemment (14 ou 15) sont disposées alternativement et forment une paire de tôles (17), les tôles profilées (14, 15) de la paire de tôles (17) étant assemblées l'une à l'autre par des points de soudure (16) et les montants verticaux (20) des tôles profilées (14, 15) étant reliés par des traverses horizontales (21) placées sur la face supérieure et la face inférieure du feuilletage.

2. Feuilletage de tôles de chauffage selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
les surfaces frontales (23) des traverses horizontales (21) se trouvent à la même hauteur que la surface frontale (24) des parois radiales (22) des cellules (13) du support de surface de chauffage (4).

Zeichnung