CN102767981A - 具有强制引导型转子密封件的再生热交换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种再生热交换器(1)，包括蓄热器，所述蓄热器布置为转子(2)并且围绕中心旋转轴线(A)可旋转地被保持并且将流过转子(2)的至少一个气体容积流(V)的热传递给流过转子(2)的另一个气体容积流上，并且所述再生热交换器(1)包括用于转子(2)的密封系统。所设置的是：密封系统包括至少一个密封件(4，5)，所述密封件(4，5)相对于转子(2)固定，并且一方面挤压转子(2)，而另一方面由旋转的转子(2)上的多个辊子(12，18)支撑。本发明尤其涉及一种具有强制引导型转子密封件的再生热交换器。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述类型的再生热交换器。
背景技术
各种类型的再生热交换器用于从至少一个气体容积流(gas volume flow)向至少另一个气体容积流的热传递。旋转型蓄热器，即所谓的转子，以交替的方式通过至少一个气体容积流加热并且再次通过至少另一个气体容积流冷却，使得热能从一个气体容积流传递给另一个气体容积流。结果，能够加热一个气体容积流，并且能够冷却另一个气体容积流。转子包括两个正面(faceside)，外侧护罩以及通常用于容纳多个蓄热器的隔断部。转子围绕中心旋转轴线可旋转地被保持，所述旋转轴线优选地垂直对准。
为了密封被引导穿过再生热交换器的气体容积流，提供一种具有中心、径向和/或周向密封件的密封系统。径向密封件布置在转子的正面上并且被设置以用于防止气体容积流之间的短路容积流。周向密封件布置在转子的面边缘上并且被设置以用于防止泄漏容积流进入转子外壳或进入周围环境。密封件相对于旋转转子以静止的方式布置。由于转子和这些密封件之间永久的相对运动以及转子连续变化的热膨胀还有由此导致的不均匀转子变形，对密封系统提出了很高的要求来实现低损耗(泄漏)量并且由此实现高水平的效率。
在现有技术中已存在多种密封系统，其在操作中能在密封件和转子之间产生相对较小的密封间隙。这方面的参考文献例如EP 1 777 478 A1或EP 2177 855 A1。现有已知的密封系统实际上通常是非常复杂和昂贵的。
发明内容
因此，本发明的目标是提供一种具有简单且有效的密封系统的上述类型的再生热交换器。
该目标通过具有权利要求1的特征的再生热交换器来实现。在从属权利要求中提供了优选地进一步的改进和实施例。
上述目标以这种方式实现：其中用于转子的密封系统包括至少一个密封件，所述密封件相对于转子固定，并且一方面密封件挤压转子或者属于转子的部件(例如，通过有效重量、弹簧气缸、驱动器和类似的机构)，另一方面通过可旋转的转子上或者属于转子的部件上的多个辊子支撑，由此主要在轴向上提供强制性的引导。这意味着各个密封件近似地承受强制性的引导，其在操作中导致的结果是各个密封件在由辊子预先确定的固定的距离处连续地跟随热感应转子变形，结果确保较小且恒定不变的密封间隙。
因此，可以通过相对小量的结构方面的努力来实现最小的密封间隙，从而使得在非常低的程度上发生短路和/或泄漏容积流。在再生热交换器具有吸力的情况下，将减少所需要移除的气体量。类似地，当采用密封气体时，将减少密封气体量。此外，已经证明根据本发明的构思非常有利于安装并且能够提供简单的操作和维护。进一步的优点是，可以省略用于现有技术中已知的密封件的机电控制以及大部分为传感器控制的调节装置。
优选的设置是，辊子布置在固定密封件中和/或紧固到所述固定密封件上。可以通过密封件或者属于密封件的部件上的轴来保持辊子。进一步优选的设置是，辊子在转子或属于转子的部件上的至少一个相应的运行或滚动表面上滚轧(roll off)，或者在两个彼此轴向间隔的相应的滚动表面之间被引导。这些滚动表面特别地布置在紧固于转子(转子本体或属于转子的部件)的可更换的耐磨板上。类似地，可以提供辊子和滚动表面的相逆布置。
为了确保最小的密封间隙，尤其是在密封件挤压转子(驱动点)的临界区域中，优选的设置是，各个辊子至少布置在区域中，尤其仅布置在驱动点或密封件挤压转子的挤压点的区域中。
通过辊子支撑的密封件优选地是径向密封件。通过辊子支撑的密封件尤其是周向密封件。还可以通过旋转的转子上的辊子至少在转子的一侧同时支撑径向密封件和周向密封件这两种。
根据特别优选的进一步改进的设置是，通过转子上的辊子支撑的至少一个周向密封件与位于转子的相同一侧上的径向密封件相联接，以使得各个径向密封件在周向密封件的轴向运动期间在轴向上共同运动。为此，径向密封件可移动地设置在轴向上。周向密封件和径向密封件之间的联接尤其通过机械驱动机构来实现，其通过至少一个驱动杆或类似物将周向密封件的轴向运动传递到相应的径向密封件上。因此，在转子一侧的密封系统可以执行跟随转子沿轴向的运动的运动。该优选的径向延伸的驱动杆理想地布置在再生热交换器的转子外壳中，也就是在各个径向密封件和外壳的壁之间，其中密封套筒也可以布置在这个区域中。
附图说明
将参照附图所示的实施例对本发明进行更加详细的说明，附图以示意性局部截面图示出下述部分：
图1示出再生热交换器的第一实施例；
图2示出再生热交换器的第二实施例；
图3示出再生热交换器的第三实施例；以及
图4示出再生热交换器的第四实施例。
具体实施方式
图1示出用附图标记1表示的再生热交换器，其中仅示出对称结构的一半。再生热交换器1包括转子2，转子2围绕垂直旋转轴线A可旋转地被保持并且布置在转子外壳3中。多个气体容积流V流过转子2，使来自至少一个气体容积流的热传递到至少另一个气体容积流。设置具有径向密封件4和周向密封件5的密封系统，用于密封被引导通过再生热交换器1的气体容积流V。径向密封件4布置在转子2的正面上并且被设置以用于防止气体容积流V之间的短路容积流。周向密封件5布置在转子2的面边缘上并且被设置以用于防止泄漏容积流进入转子外壳3中。径向密封件4和周向密封件5相对于旋转的转子2以静止的方式布置。径向密封件4和周向密封件5优选地与可选的中心密封件(未示出)一起形成本身封闭的密封框。布置在转子2的上正面和下正面上的密封件基本上以同样的方式设置。除非另有说明，以下说明仅通过示例的方式涉及上部密封件并且相似地应用于下部密封件。
上部径向密封件4被布置成密封板并且通过多个等距分布的驱动构件或弹簧气缸7、8和9紧固或者悬挂在转子外壳3上。(下部径向密封件4分别通过弹簧气缸或者类似物支撑。)每个弹簧气缸7、8或9表示一个用于径向密封件4的驱动点。同样可以采用平衡锤来代替弹簧气缸7、8和9。径向密封件4借助于将径向密封件4划分为多个区段的接头41和42在局域方向(regional direction)上布置。由此，径向密封件4能适应于热感应转子变形。可选地，可以不使用接头并且以灵活的方式布置径向密封件4。在径向密封件4和转子2的上正面之间存在具有最小可能尺寸间隙的密封间隙S。密封或膨胀套筒(见热交换器底部区域中的附图标记10)可以布置在径向密封件4和转子外壳3的壁之间，其中套筒可以补偿中间密封件相对于外壳壁的相对运动。
周向密封件5可布置为环形密封框并且通过在圆周方向上均匀地分布的多个驱动构件或弹簧气缸11紧固或者悬挂于转子外壳3上。周向密封件5可以设有段或接头，或者以无接头且灵活的方式设置。在举例说明的实施例中，周向密封件5或者密封框提供相对于转子凸缘6的密封，转子凸缘6从转子本体向外部径向突出。在周向密封件5和转子2的转子凸缘6之间也存在着具有最小可能尺寸间隙的密封间隙。每个弹簧气缸11表示一个用于周向密封件5的驱动点，周向密封件5通过额外的重量(小于弹簧气缸11中的驱动力的重量)挤压转子凸缘6。
为了确保周向密封件5和转子凸缘6之间限定的密封间隙而不考虑热感应转子变形，周向密封件5由属于转子2的转子凸缘6上的多个辊子12支撑。辊子12优选地至少设置在每个单独驱动点的区域中。结果，周向密封件在操作中总是与转子凸缘6保持恒定的距离并且同时地至少跟随转子的轴向变形。
在如图1中所示的实施例中，辊子12布置在圆周方向5中的凹槽中并且优选地同样可旋转地保持在其中(例如，通过轴)。在转子2旋转的过程中，辊子12将在紧固于转子凸缘6的耐磨板14上滚轧。优选地，耐磨板14在圆周方向设置有分段结构。这种耐磨板也可以设置在周向密封件5中的相应的滚动表面上。同样可能的是，辊子12以夹在轴向a上相互间隔的两个耐磨板之间的方式被引导。当配置和/或调整弹簧气缸11(如果它们被采用，可选地也可以是平衡锤)时，通常应该注意的是，辊子12和相应的滚动表面之间的挤压力保持在一个较低的水平。例如，这通过如下方式实现：上部弹簧气缸11基本上吸收或者至少减少了周向密封件5的重量负载。
在图1中所示的实施例中，径向密封件4与周向密封件5的机械联接既设置在转子2的上正面上，同时也设置在转子2的下正面上，为此目的，使周向密封件5和径向密封件4彼此摩擦连接。这样带来的结果是，径向密封件4将跟随周向密封件5在轴向a上的强制性引导的运动，为此目的，使径向密封件4在轴向a上可移动地被保持。因此，转子2的密封性显著地增强，并且泄漏显著地减少。
图2示出第二实施例，其中紧固于周向密封件5的辊子12在两个轴向间隔的转子凸缘61和62之间通过各自的滚动表面被引导，这不同于图1的第一实施例。这样能够向周向密封件5施加“直接的”强制性引导。在其他所有方面上，与图1中的第一实施例相结合所做的说明将是适用的。
如图3所示的第三实施例同样包括有径向密封件4与周向密封件5的机械联接。为此目的，周向密封件5与径向延伸的驱动杆16分别连接，驱动杆16通过多个驱动构件17在轴向a上调整各个径向密封件4(在相同的转子侧)。这意味着周向密封件5的强制性引导运动根据杠杆比而传递到各个径向密封件4或者其各个区段上，为此目的，使径向密封件4在轴向a上可移动地被保持或者例如同样以灵活的方式设置。径向延伸的驱动杆16布置在转子外壳3的内部。类似地，驱动杆16也可以布置在外壳3的外部。
图4示出第四实施例，其中径向密封件4同样通过转子2的正面上的辊子18支撑。结果，径向密封件4在操作中在距转子2的正面恒定不变的距离处被强制性引导并且可以连续地跟随转子的轴向变形。辊子18布置在驱动点或者弹簧气缸7、8和9的区域中。相应的滚动表面布置在转子2的正面上。这些滚动表面可以布置在耐磨板19上，如针对下部的径向向内的辊子18以示例的方式所示出的。
可以清楚地理解的是，上述结合附图说明的实施例的特征可以彼此相结合，只要这种结合不导致任何技术上的不一致即可。
Claims (10)
1.一种再生热交换器(1)，包括蓄热器，所述蓄热器布置为转子(2)并且围绕中心旋转轴线(A)可旋转地被保持并且将流过所述转子(2)的至少一个气体容积流(V)的热传递到流过转子(2)的另一个气体容积流上，并且所述再生热交换器(1)包括用于所述转子(2)的密封系统，其特征在于，所述密封系统包括至少一个密封件(4，5)，所述密封件(4，5)相对于所述转子(2)是固定的，并且一方面挤压所述转子(2)，另一方面由可旋转的转子(2)上的多个辊子(12)支撑。
2.根据权利要求1所述的再生热交换器(1)，其特征在于，所述辊子(12)布置在所述密封件(4，5)中和/或紧固至所述密封件(4，5)。
3.根据权利要求1或2所述的再生热交换器(1)，其特征在于，所述辊子(12)在所述转子(2)上的至少一个相应的滚动表面上滚轧或者在彼此轴向间隔的两个相应的滚动表面之间被引导。
4.根据权利要求3所述的再生热交换器(1)，其特征在于，所述滚动表面中的至少一个布置在可更换的耐磨板(14，19)上。
5.根据前述权利要求中的一项所述的再生热交换器(1)，其特征在于，各个辊子(12)至少布置在所述密封件(4，5)的驱动点的区域中。
6.根据前述权利要求中的一项所述的再生热交换器(1)，其特征在于，由辊子(12)支撑的密封件涉及周向密封件(5)和/或径向密封件(4)。
7.根据权利要求6所述的再生热交换器(1)，其特征在于，被支撑的周向密封件(5)与径向密封件(4)相联接，由此所述径向密封件(4)在周向密封件(5)进行轴向运动期间在轴向(a)上共同运动。
8.根据权利要求7所述的再生热交换器(1)，其特征在于，所述周向密封件(5)和所述径向密封件(4)之间的联接通过机械驱动机构来实现，所述机械驱动机构通过驱动杆(16)将所述周向密封件(5)的轴向运动传递到所述径向密封件(4)上。
9.根据权利要求8所述的再生热交换器(1)，其特征在于，所述驱动杆(16)布置在封闭所述转子(2)的转子外壳(3)中。
10.根据前述权利要求中的一项所述的再生热交换器(1)，其特征在于，至少一个密封套筒(10)布置在所述密封件(4，5)和转子外壳(3)之间。
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