CZ2013515A3 - Těsnící člen lamel na rotoru křídlového expandéru - Google Patents

Abstract

Vynález se týká těsnícího členu lamel na rotoru křídlového expandéru. Pomocí expanze pracovního média zvláště s nízkou teplotou varu v expandéru je základní možností využití zařízení konverze energie odpadních plynů a jiných nízkopotenciálních zdrojů na elektrickou energii. Těsnící člen (5) je šroubovým spojením upevněn na rotoru zařízení (1), třecí plochou se stýká se statorem (2) a obsahuje drážky (7), do kterých jsou vsazeny lamely (3). Lamely (3) vytvářejí komůrky (7) pro proudění pracovního média, přičemž těsnícím členem (5) je zajištěna ochrana před průnikem pracovního média ve směru radiálním i tangenciálním mezi sousedními komůrkami (7) a zároveň se snižuje ohybové namáhání lamel (3).

Description

Těsnící člen lamel na rotoru křídlového expandéru

Oblast techniky

Technické řešení se týká rotačního křídlového expandéru pro expanzi pracovního média, zejména pro využívání energie odpadních plynů z energetických strojů jako jsou kogenerační jednotky, dieselové motory, dále z průmyslové činnosti, v potravinářství, v chemických závodech nebo při použití jiných nízkopotenciálních zdrojů energie.

Dosavadní stav techniky

Jsou rozlišovány dva hlavní typy expandérů - rychlostní a objemové. Rotační expandéry jsou jednostupňové fungující vícekomorové objemové expandéry, které vycházejí z konstrukce rotačních kompresorů. Patří mezi ně také křídlový expandér, který pracuje na stejném principu jako křídlový kompresor. Ten má válcový rotor s hlubokými zářezy pro křídla (lamely) a je výstředně uložený v statoru. Při dostatečné rychlosti otáčení vyvolává odstředivá síla posun křídel ke stěně statoru. Prostor mezi statorem a rotorem je rozdělen křídly (lamely) na komůrky, jejichž objem se během otáčky mění. Od polohy téměř dotyku rotoru a statoru až do protilehlé polohy se objem v komůrkách zvětšuje, plyn se nasává. Po přejetí křídla přes hranu sání se plynule plyn zmenšuje a tlak začíná stoupat. Komprese končí momentem projetí křídla přes výtlačnou hranu a obsah komůrky se spojí s plynem ve výtlačném prostoru. Nevýhodou těchto konstrukcí jsou ztráty způsobené hlavně netěsností mezi lamelami a statorem, které u současných zařízení utěsňuje vrstva oleje. Zároveň je proto nutné lamely opracovat s vysokou přesností k zajištění co nejmenší vůle v tomto prostoru, aby byl zachován minimální únik pracovní kapaliny mezi komůrkami. Dalším problémem je výskyt větších ohybových napětí na lopatkách způsobených rotačním pohybem, které mohou expanzní zařízení poškodit.

Podstata vynálezu

Podstata prezentovaného vynálezu spočívá ve využití těsnicího členu tzv. čela, které je pomocí šroubu se zápustnou hlavou připevněné na rotoru na obou bočních stranách. Vnitřní část čela se dotýká statoru, kde nastává třecí styk, proto je povrchová plocha součásti přiměřeně obrobena. Mezi čelem a statorem je montážní vůle, aby byla zajištěna smontovatelnost. Těsnící člen je dále opatřen dírou, přes kterou je nasazeno na hřídel rotoru. Lamely expandéru se při montáži sázejí '2do drážek v těle těsnícího členu, přičemž je zajištěna hlavní funkce této součásti, a tedy utěsnění. Týká se to zajištění utěsnění komor mezi jednotlivými lamelami a to ve dvou směrech proudění pracovní kapaliny - v radiálním směru a ve směru tangenciálním. Kromě tohoto faktu je vsazení lamel do drážek v těsnícím členu výhodné i z hlediska ohybového napětí, které vzniká při rotačním pohybu expandéru a působí na lopatky. Prostor mezi stranou těsnícího členu, která se nedotýká rotoru, a vnější konstrukce expandéru je možné zaplavit olejem. Lamely můžou být ocelové, případně z odolného plastu nebo jiného materiálu s vhodnými vlastnostmi.

Objasnění výkresů

Technické řešení expandéru s těsnícím členem je naznačeno na bočném pohledu na obr. 1 v přiloženém výkresu, kde je znázorněn příklad funkčního použití těsnícího členu připevněných k rotoru a s třecí plochou na styku se statorem.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Křídlový expandér s hlavními částmi rotorem 1 a statorem 2 pracuje na principu stlačování pracovní látky v komůrce pomocí lamel 3 při maximálním využití kinetické energie, který pomocí hřídele 4 převádí na jiné formy, zejména elektrickou energii.

Těsnicí člen 5 je upevněn na konstrukci rotoru 1 pomocí šroubů se zápustnou hlavou 6 a do drážek těsnícího členu 7 jsou vsazeny lamely. Vnější konstrukce expandéru 8 je zajištěna imbusovým šroubem 9 s pružnou podložkou 10. Těsnění zajišťuje dvojice gufer 11 zajištěných pojistným kroužkem 12. Hřídel je vsazen do radiálních ložisek 13.

Průmyslová využitelnost

Zařízení je využitelné všude tam, kde se produkuje odpadní teplo, které se konvenčními způsoby dále nedá zhodnocovat, dále tam, kde je možnost využívat geotermální teplo s nižšími parametry, solární termální teplo a jiné nízkopotencíální zdroje.

Seznam vztahových značek rotor stator lamely hřídel těsnící člen (čelo) šroub se zápustnou hlavou drážka vnější konstrukce expandéru imbusový šroub pružná podložka gufero pojistný kroužek radiální ložisko

Claims (1)

1. Patentové nároky

   4. TĚSNÍCÍ ČLEN rotačního křídlového expandéru, vyznačující se tím, že je šroubovým spojením upevněn na rotoru (1) a třecí plochou se stýká se statorem (2).

   , TĚSNÍCÍ ČLEN rotačního křídlového expandéru podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje drážky (7), do kterých jsou vsazeny lamely (3) přičemž prostor mezi stranou čela, která se nedotýká rotoru, a vnější konstrukcí expandéru (8) je zaplavitelný olejem.