CZ287006B6 - Rotary regenerative heat-exchange apparatus - Google Patents

Description

Rotační regenerativní tepelný výměník

Oblast techniky

Vynález se týká rotačního regenerativního tepelného výměníku.

Dosavadní stav techniky

Patentový dokument SE 9302148-3 popisuje tepelný výměník, který zahrnuje opěrný prostředek, tvořený kluznicí z uhlíku nebo grafitu. Tento materiál nedegraduje rychle v korozní atmosféře, která obvykle vyplňuje prostor, ve kterém se nacházejí kluznice, přičemž je odolný vůči vysokým teplotám. Kromě toho uvedený materiál má vynikající lubrikační vlastnosti, neboť ukládá vrstvu uhlíku nebo grafitu na dosedací povrchy, po kterých kluznice klouže. Avšak v důsledku této vlastnosti se ukázalo, že abrazi kluznice lze těžko předpovídat. Z toho důvodu je nutné uvedené kluznice opatřit měřicím zařízením, které měří vůli mezi otočnými deskami ve tvaru výseče a dosedacími povrchy, čímž umožňuje včas, to znamená předtím než se otočné desky ve tvaru výseče začnou dřít o dosedací povrchy, vyšroubovat opěrné prostředky nebo kluznice směrem k dosedacím povrchům o předem stanovenou vzdálenost, v důsledku čehož se obnoví žádoucí vůle.

Kontrolní a seřizovači činnosti, které jsou k tomu zapotřebí, jsou časově náročné, a proto je žádoucí tyto činnosti co nejvíce omezit. To se dosáhne např. snížením kontaktní síly a tudíž snížením abraze. Naproti tomu pro uvedení kluznic do žádoucího kontaktu s dosedacími povrchy je při tepelných deformacích válcové části tepelného výměníku nutná kontaktní síla, kterou kluznice působí na dosedací povrchy, přibližně 500 N, což však někdy vede k poměrně rychlému opotřebení kluznice.

Je tudíž cílem vynálezu nalezení řešení problému rychlého opotřebení opěrných prostředků nebo kluznic.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je rotační regenerativní tepelný výměník, zahrnující dvě části, z nichž jedna část, tvořená např. rotorem, je otočná vzhledem k druhé pevné části, tvořené např. krytem uvedeného rotoru, kolem osy společné pro obě uvedené části, přičemž otočná část má tvar válce a obsahuje regenerativní hmotu, přičemž pevná část zahrnuje kanály pro vedení médií s axiálně probíhajícími vstupy a výstupy pro médium uvolňující teplo a médium absorbující teplo, přičemž axiálně probíhající vstupy a výstupy jsou navzájem odděleny a utěsněny otočnými deskami ve tvaru výseče, z nichž každá je uspořádána v těsné blízkosti příslušné čelní plochy válcové otočné části rotačního regenerativního tepelného výměníku a je otočně připevněna k příslušné jedné z axiálně nepohyblivých středových desek, z nichž každá je připevněna k pevné části rotačního regenerativního tepelného výměníku při příslušném jednom z čel válcové otočné části rotačního regenerativního tepelného výměníku, přičemž každá z otočných desek ve tvaru výseče je na radiálním vnějším konci opatřena zařízením s opěrným prostředkem pro nastavení vůle mezi radiálním vnějším koncem každé z otočných desek ve tvaru výseče a příslušnou jednou z prstencových obvodových přírub, z nichž každá je uspořádána při příslušném jednom z radiálních vnějších konců otočné válcové části rotačního regenerativního tepelného výměníku, přičemž opěrný prostředek zahrnuje válcovou kluznici a je axiálně přestavitelně uložen ve vnější objímce, uspořádané na radiálním vnějším konci příslušné otočné desky ve tvaru výseče kolmo ktéto otočné desce ve tvaru výseče, přičemž opěrný prostředek je nastavitelný šroubovým mechanismem,připevněným k radiálnímu vnějšímu konci příslušné otočné desky ve tvaru výseče,

-1 CZ 287006 B6 přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že opěrný prostředek a jeho vnější objímka jsou opatřeny vodicím prostředkem, zabraňujícím otáčení opěrného prostředku v objímce.

Vynález vychází z pozorování, že opěrný prostředek se během provozu opotřebovává v závislosti na tvaru dosedací plochy rotoru uvedeného tepelného výměníku a přítomnosti povrchových nepravidelností na této dosedací ploše. K opotřebování opěrného prostředku dochází za poměrně krátkou dobu, přičemž po počátečním opotřebení se rychlost opotřebení opěrného prostředku snižuje. V případě, že opotřebení opěrného prostředku dosáhlo takové míry, že je nutné obnovit vůli mezi radiálním vnějším koncem uvedené otočné desky a příslušnou prstencovou obvodovou přírubou rotoru, opěrný prostředek se vyšroubuje směrem dopředu k uvedené přírubě, přičemž při šroubování opěrného prostředku se opěrný prostředek otáčí. Po obnovení žádoucí vůle je nepravděpodobné, že stopy, vytvořené při provozu uvedeného výměníku abrazí ve styčné ploše opěrného prostředku příslušnou dosedací plochou, budou uvedeny do úhlové polohy stejné, jakou měly před vyšroubování opěrného prostředku. Při provozu uvedeného výměníku se tudíž vytvoří nové stopy abraze, které svírají s předchozími určitý úhel, což vede po každém takovém nastavení opěrného prostředku k opotřebení opěrného prostředku rychlejšímu, než je opotřebení opěrného prostředku po výměně opěrného prostředku. Za účelem zamezení tohoto rychlejšího opotřebování je, jak to již bylo uvedeno, podle vynálezu opěrný prostředek a jeho vnější pouzdro opatřeny vodicím prostředkem, který zamezuje otáčení opěrného prostředku stále stejná úhlová poloha uvedených stop v opěrném prostředku.

Za účelem snadné výměny opotřebované válcové kluznice je tato válcová kluznice připevněna k vnitřní objímce, pohyblivě uložené v uvedené vnější objímce,přičemž vnitřní objímka a vnější objímka jsou opatřeny uvedeným vodicím prostředkem, zamezujícím otáčení vnitřní objímky ve vnější objímce.

Za účelem dosažení pokud možno co nejjednodušší konstrukce vodicí prostředek výhodně zahrnuje drážku, probíhající v uvedeném opěrném prostředku a/nebo v uvedené vnitřní objímce, a dřík, připevněný k vnější objímce a vybíhající do drážky.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude pochopitelnější pomocí následujícího popisu příkladů provedení vynálezu, ve kterém budou dělány odkazy ne přiložené výkresy, na kterých obr. 1 zobrazuje částečný axiální řez tepelným výměníkem, obr. 2 zobrazuje řez zařízením s kluznicí na vnějším radiálním konci otočné desky ve tvaru výseče, přičemž řez byl veden podél linie II—II, znázorněné na obr. 1, a obr. 3 zobrazuje ve zvětšeném měřítku řez částí zařízení z obr. 1, přičemž řez byl veden podél linie III—III, znázorněné na obr. 2, a z tohoto obrázku je zřejmý vodicí prostředek nosiče kluznice.

Příklady provedení vynálezu

Tepelný výměník, zobrazený na obr. 1, je tvořen obvyklým tepelným výměníkem, který zahrnuje stacionární kryt 1 a válcový rotor 2, obsahující regenerativní hmotu 3. Rotor 2 zahrnuje hřídel 4 a pevné desky 5 ve tvaru výseče, z nichž každá je uspořádána při příslušném jednom z čel válcového rotoru 2, přičemž ke každé pevné desce 5 ve tvaru výseče je otočně připevněna příslušná jedna z otočných desek 6 ve tvaru výseče. Pevné desky 5 ve tvaru výseče a otočné

-2CZ 287006 B6 desky 6 ve tvaru výseče tvoří těsnění pro příslušná čela rotoru 2, čímž oddělují teplonosná média, proudící rotorem 2.

Za účelem dosažení uvedeného těsnění na radiálním vnějším konci každé z otočných desek 6 ve tvaru výseče je uspořádáno alespoň jedno zařízení 10, výhodně dvě zařízení 10, s nastavitelným opěrným prostředkem 11 pro zachování žádoucí vůle mezi radiálním vnějším koncem otočné desky 6 a příslušnou jednou z prstencových obvodových přírub 12, z nichž každá je připevněna k válcovému rotoru 2 podél příslušného jednoho z radiálních vnějších konců válcového rotoru 2. Každé ze zařízení 10 dále zahrnuje měřicí zařízení 13 pro kontrolu vůle, jehož konstrukce je zobrazena na obr. 2 a popsána v patentovém dokumentu SE 9302148. Alternativně mohou být způsobem o sobě známým otočné desky 6 ve tvaru výseče a regenerativní hmota 3 stacionární.

Obr. 2 zobrazuje část krytu 1, část jedné z prstencových obvodových přírub 12 rotoru 2 a část jedné z otočných desek 6 ve tvaru výseče. Otvorem otočné desky 6 ve tvaru výseče probíhá jedno ze zařízení 10, které je ke krytu 1 připevněno šrouby. Zařízení 10 zahrnuje vnější objímku 15 s připevňovací přírubou 16, která je skrze mezilehlý těsnicí kroužek 17 šrouby 18 připevněna k otočné desce 6 ve tvaru výseče.

Vnější objímka 15 má na horním konci víčko 19, přičemž uvnitř vnější objímky 15 je uložena vnitřní objímka 20 s dalším víčkem 21, připevněným k vnitřní objímce 20. Vnější objímka 15 je na dolním konci opatřena těsněním 22, které utěsňuje vnitřní objímku 20 vůči vnějšímu prostředí. Další víčko 21 na horním konci vnitřní objímky 20 je opatřeno axiální vnější drážkou 23, přičemž dolní konec vnitřní objímky 20 je opatřen spodní deskou 24, která je k vnitřní objímce 20 připevněna svarovým spojem. Ke spodní desce 24 je pomocí zapuštěného šroubu 26, zašroubovaného do spodní desky 24, vyjímatelně připevněna válcová kluznice 25, vytvořená z grafitu nebo uhlíku.

V homí části vnější objímky 15 je vytvořen radiální závitový otvor 27, do kterého je zašroubován šroub 28 s dříkem 29, vybíhajícím do drážky 23, čímž zamezuje otáčení vnitřní objímky 20 s kluznici 25 ve vnější objímce 15.

Uvnitř pružného měchu 30, uspořádaného mezi krytem 1 a otočnou deskou 6, je v blízkosti zařízení 10 a paralelně se zařízením 10 umístěno měřicí zařízení 13, které zahrnuje trubici 40, jejíž dolní konec je připevněn k otočné desce 6 ve tvaru výseče tak, že je vyrovnán s otvorem 41 v otočné desce 6 ve tvaru výseče, přičemž homí konec trubice 40 je v otvoru 42 příruby 31 připevněn k vnější objímce 15. Uvnitř trubice 40 probíhá měřicí tyč 43, jejíž homí konec spolupracuje s nezobrazeným měřicím prvkem pro zjištění aktuální vůle mezi spodním povrchem otočné desky 6 ve tvaru výseče a vrchním dosedacím povrchem prstencové obvodové příruby 12. Měřicí zařízení 13 je určeno pro nepřetržitou kontrolu opotřebení kluznice 25 během pohybu kluznice 25 po dosedacím povrchu prstencové obvodové příruby 12.

Za účelem nastavení uvedené vůle je vnitřní objímka 20 s kluznici 25 axiálně pohyblivá ve vnější objímce 15, přičemž dřík 29, vedený v drážce 23, zamezuje otáčení vnitřní objímky 20 s kluznici 25 vůči vnější objímce 15. Nastavení polohy kluznice 25 vůči otočné desce 6 ve tvaru výseče může být provedeno různými známými technikami. V příkladném provedení vynálezu na obr. 2 nastavení polohy kluznice 25 vůči otočné desce 6 ve tvaru výseče zajišťuje šroubový mechanismus, zahrnující tyč 51, otáčivě uloženou v otvoru 50 v dalším víčku 2L Část tyče 51 je opatřena závitem o malém stoupání, přičemž tato část probíhá skrze otvor 52, vytvořený ve víčku 19 a opatřený závitem o malém stoupání.

Poloha kluznice 25 vůči kruhové otočné desce 6 se nastavuje otáčením tyče 51. Když je dosažena žádoucí poloha, tyč 51 se může zablokovat proti otáčení pomocí dvou blokovacích matic 53, které se utáhnou jedna vůči druhé a vůči víčku 19. Nastavení polohy kluznice 25 vůči

-3CZ 287006 B6 otočné desce 6 ve tvaru výseče může být případně provedeno samosvomým mechanismem, který je připevněn k víčku 19 a používá pro nastavení uvedené polohy hladkou tyč.

Otočením tyče 51 pomocí nezobrazeného klíče, zasazeného na tyč 51, se nastaví počáteční vůle mezi otočnou deskou 6 ve tvaru výseče a dosedacím povrchem prstencové obvodové příruby 12, např. 4 mm, přičemž tato vůle může být zkontrolována stlačením měřicí tyče 43 tak, že měřicí tyč 43 dosedne na dosedací povrch prstencové obvodové příruby 12, a odečtením hodnoty, např. ze stupnice na horním konci měřicí tyče 43. Po odečtení hodnoty a uvolnění tlačné síly se měřicí tyč 43 působením pružiny vrací zpět do počáteční polohy, ve které je dolní konec měřicí tyče 43 vyrovnán se spodním povrchem otočné desky 6 ve tvaru výseče.

Kluznice 25 se během provozu opotřebovává, v důsledku čehož otočná deska 6 ve tvaru výseče odpovídající měrou klesá k dosedacímu povrchu prstencové obvodové příruby 12. Aktuální vůle se po určité době provozu kontroluje lehkým stlačením měřicí tyče 43 a odečtením velikosti vůle na stupnici. V novém tepelném výměníku je abraze kluznice 25 rychlá a tudíž se musí po relativně krátké době vyšroubovat vnitřní objímka 20 s opotřebovanou kluznicí 25, kterou je nutné vyměnit. Potom se vnitřní objímka 20 s novou kluznicí 25 zpět vloží do vnější objímky 15 a nastaví se žádoucí vůle. Nato je abraze podstatně pomalejší v důsledku toho, že na dosedacím povrchu prstencové obvodové příruby 12 je z předcházející kluznice 25 uložena vrstva uhlíku nebo grafitu, která má lubrikační účinek.

Pravá polovina obr. 2 znázorňuje zařízení 10, opatřené čerstvou kluznicí 25 a levá polovina tohoto obrázku znázorňuje zařízení 10 ve stavu, ve kterém je kluznice 25 částečně opotřebována. Za použití uhlíku/grafitu s dobrou kvalitou může mít kluznice 25 podstatně větší výšku než další víčko 21, pokud je vodicí prostředek, tvořený drážkou 23, závitovým otvorem 27 a šroubem 28 s dříkem 29, příslušně upraven.

Tlakové impulzy z média pro výměnu tepla mohou způsobit přechodné malé oddálení otočné desky 6 ve tvaru výseče, a tudíž i kluznice 25, od dosedacího povrchu prstencové obvodové příruby 12. To samozřejmě může být kompenzováno nastavením vyšší kontaktní síly, působící mezi kluznicí 25 a prstencovou obvodovou přírubou 12. To však není výhodné, poněvadž vyšší kontaktní síla způsobí vyšší opotřebování kluznice 25. Tudíž ve výhodném provedení vynálezu, zobrazeném na obr. 1 je mezi každou z otočných desek 6 ve tvaru výseče a krytem 1 uspořádáno tlumicí zařízení 60, které je výhodně tvořeno pneumatickým tlumicím zařízením, přičemž toto tlumicí zařízení může přispívat k pružinovému účinku měchů 30.

Claims (4)

1. Rotační regenerativní tepelný výměník, zahrnující dvě části, z nichž jedna část je otočná vzhledem k druhé pevné části kolem osy společné pro obě části, přičemž otočná část má tvar válce a obsahuje regenerativní hmotu (3), přičemž pevná část zahrnuje kanály pro vedení médií s axiálně probíhajícími vstupy a výstupy pro médium uvolňující teplo a médium absorbující teplo, přičemž axiálně probíhající vstupy a výstupy jsou navzájem utěsněny a odděleny otočnými deskami (6) ve tvaru výseče, z nichž každá je uspořádána v těsné blízkosti příslušné čelní plochy válcové otočné části rotačního regenerativního tepelného výměníku a je otočně připevněna k příslušné jedné z axiálně nepohyblivých středových desek (5), z nichž každá je připevněna k pevné části rotačního regenerativního tepelného výměníku při příslušném jednom z čel válcové otočné části rotačního regenerativního tepelného výměníku, přičemž každá z otočných desek (6) ve tvaru výseče je na radiálním vnějším konci opatřena zařízením (10) s opěrným prostředkem (11) pro nastavení vůle mezi radiálním vnějším koncem každé z otočných desek (6) ve tvaru

-4CZ 287006 B6 výseče a příslušnou jednou z prstencových obvodových přírub (12), z nichž každá je uspořádána při příslušném jednom z radiálních vnějších konců otočné válcové části rotačního regenerativního tepelného výměníku, přičemž opěrný prostředek (11) je axiálně přestavitelně uložen ve vnější objímce (15), uspořádané na radiálním vnějším konci příslušné otočné desky (6) ve tvaru výseče kolmo k této otočné desce (6) ve tvaru výseče, přičemž opěrný prostředek (11) zahrnuje válcovou kluznici (25) a je nastavitelný šroubovým mechanismem, připevněným k radiálnímu vnějšímu konci příslušné otočné desky (6) ve tvaru výseče, vyznačený tím, že opěrný prostředek (11) a jeho vnější objímka (15) jsou opatřeny vodicím prostředkem, zabraňujícím otáčení opěrného prostředku (11) ve vnější objímce (15).

2. Rotační regenerativní tepelný výměník podle nároku 1, vyznačený tím, že válcová kluznice (25) je připevněna k vnitřní objímce (20), pohyblivě uložené ve vnější objímce (15), přičemž vnitřní objímka (20) a vnější objímka (15) jsou opatřeny vodicím prostředkem, zamezujícím otáčení vnitřní objímky (20) ve vnější objímce (15).

3. Rotační regenerativní tepelný výměník podle nároku 1, vyznačený tím, že vodicí prostředek zahrnuje drážku (23), probíhající v opěrném prostředku (11), a dřík (29), připevněný k vnější objímce (15) a vybíhající do drážky (23).

4. Rotační regenerativní tepelný výměník podle nároku 2, vyznačený tím, že vodicí prostředek zahrnuje drážku (23), probíhající ve vnitřní objímce (20), a dřík (29), připevněný k vnější objímce (15) a vybíhající do drážky (23).