CZ9802633A3 - Předehřívač vzduchu se semimodulární konstrukcí rotoru - Google Patents

Description

Předehřívač vzduchu se sem i modulární konstrukci rotoru

Oblast techniky

Vynález se týká rotačních regeneračních výměníků tepla, které se obecně používají jako předehřívače vzduchu, zejména se týká zdokonalené konstrukce rotoru, spojující výhody jak modulárních, tak sem i modulárních způsobů konstrukce.

Dosavadní stav techniky

Rotační regenerační výměník tepla se používá k převádění tepla z jednoho proudu horkých plynů, jako je proud horkých kouřových plynů, do druhého proudu studených plynů, jako je spalovací vzduch. Rotor je opatřen hmotou z tepelně absorpčního materiálu, který se nejdříve otáčí v průchodu proudu horkého plynu, kde se teplo pohlcuje tímto tepelně absorpčním materiálem. Když se rotor dále otáčí, ohřátý absorpční materiál vstoupí do průchodu proudu studeného plynu, kde se teplo převádí z absorpčního materiálu do proudu studeného plynu.

U typického rotačního výměníku tepla, jako je rotační regenerační předehřívač vzduchu, je válcový rotor umístěn na vertikální středové podpěře rotoru a je rozdělen na řadu sektorových tvarových oddělení řadou radiálních příček, označených jako membrány, které procházejí od podpěry rotoru k vnějšímu obvodovému plášti rotoru. Tato sektorová tvarová oddělení jsou opatřena modulárními komůrkami výměníku tepla, které obsahují hmotu z tepelně absorpčního materiálu, která je obvykle tvořena skládanými deskoví tým i prvky.

* » ** 0 0 00 »0 · 0 0 0 00* 0 ·

0 0 0 * · · *

00 00 »· ··

- 2 000

Rotory takových výměníků tepla jsou obvykle vytvořeny buď jako nemodulární rotory, sestavené v dílně, anebo jako modulární rotory. Nemodulární rotory obsahují řadu membránových destiček, kde jednotlivé destičky jsou připevněny k podpěře rotoru, a procházejí směrem ven k plášti rotoru, a tím rozdělují rotor ná sektory. Každý sektor je dále rozdělen na řadu oddělení rozpěrnými destičkami, které procházejí mezi membránami v odělených roztečích. Modulární komůrky výměníku tepla se potom axiálně umístí do těchto oddělení směrem od horního konce (potrubního konce). Nemodulární rotory jsou výrobně náročné, protože většina rotorových konstrukcí se nejdříve sestaví v dílně a potom se · alespoň částečně rozebírá pro jejich přepravu. Výsledkem je větší potřeba celkového času na výrobu a na montáž na místě určení.

Modulární rotory se skládají z řady sektorových modulů sestavených v dílně, z nichž se potom sestaví rotor na místě určení. Každý sektorový modul je opatřen membránovou destičkou na každé své straně, s níž jsou tyto dvě membrány spojeny rozpěrnou destičkou. Když se z těchto modulů sestaví rotor na místě určení, membránové destičky sousedních modulu se spojí dohromady a vytvoří membránu s dvojitými deskami.

I když modulární rotory vyžadují méně Času k sestavení na místě určení, než nemodulární rotory, vyžadují dvojnásobné množství jednotlivých membránových desek, které zaujímají prostor proudu plynu a nechávají tak menší teplosměnnou plochu pro stejný rozměr rotoru a stejný průměr podpěry. Jsou to také náročné součásti vzhledem k nutnosti vzájemného spojení všech dílů sousedních modulů v místech membrán.

Většina modulárních a nemodulárních konstrukcí rotoru obsahuje rozpěrné destičky, jak již bylo uvedeno. Rozpěrné destičky vyztužují konstrukci rotoru a podpírají komůrky.

Protože komůrky jsou zasunuty axiálně a musí být zalícovány »·· · » *· ···· ( ··· · · · · · · ··· · · * * »·«· ··* ·· ·· ·· ♦ · ·· ··

- 3 v odděleních 2 rozpěrných destiček, musí být tato komůrky poddimenzovány pro snažší montáž a demontáž. Poddimenzováni zahrnuje vytvoření mezery kolem obvodu každé komůrky. Tím se snižuje volná plocha komůrky, vhodná jako teplosměnná plocha, a vytvářejí se obtokové mezery kolem komůrek. Výsledkem je snížení účinnosti předehřívače vzduchu a výběr větších předehřívačů vzduchu pro každý jednotlivý požadavek výkonu.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky z větší části odstraní konstrukce· rotoru rotačního regeneračního výměníku tepla, zejména tím, že rotor se vyrábí jako kombinace sektorových modulů sestavených v dílně a součástí sestavených na místě určení, za účelem eliminování membrán s dvojitými deskami běžných modulárních rotorů a snížení vysokých nákladů úplné montážní sestavy v dílně normálních nemodulárních rotorů. Moduly sestavené v dílně obsahují v přednostním provedení jeden nebo dva, popřípadě několik sektorů. zejména v závislosti na velikosti rotoru, se součástmi sestavenými na místě určení a uloženými mezi vzájemně oddělenými moduly sestavenými v dílně. Vynález dále eliminuje rozpěrné destičky a nahrazuje podpěrné mříže, které procházejí mezi membránami a vytvářejí otevřené držáky, na nichž jsou uloženy komůrky. Komůrky se ukládají do sektorů radiálně, namísto axiálně. To eliminuje potřebu mezer kolem komůrek a jejich poddimenzování. Podpěrné mříže tvoří součást modulů sestavených v dílně a také tvoří část součástí sestavených na místě určení, což skutečně usnadňuje montáž na místě určení.

Přehled obrázků na výkrese • · ·· ··· · · • · · ·· ··

I·· * « ·· • Φ· • » » · 1 ·· ··

Vynález bude blíže osvětlen pomoci výkresu. kde na obr.1 je ve všeobecném perspektivním pohledu znázorněn běžný rotační regenerační předehřívač vzduchu, na obr.2 je v půdorysu znázorněn nemodulární rotor sestavený v dílně, podle dosavadního stavu techniky, na obr.3 jsou v řezu podle přímky 3-3, dle obr.2 znázorněný komůrky výměníku tepla ve své poloze v rotoru, na obr.4 je ve schémat ickém pohledu znázorněna část rotoru, podle dosavadního stavu techniky, znázorňující tři sektorové moduly rotoru, zobrazující tyto moduly uspořádané kolem hřídele rotoru k zasunutí do své polohy a k připevnění ke hřídeli rotoru, na obr.5 je ve schematickém pohledu nebo v rozloženém půdorysu znázorněna . část semi modulárního rotoru, podle vynálezu, znázorňující moduly sestavené v dílně a určení, připravené k zasunutí součásti sestavené na místě do své polohy a k připevnění vzájemně k sobě a ke hřídeli rotoru a na obr. 6 je v příčném řezu znázorněna část semimodulárního rotoru podle vynálezu, znázorňující komůrky výměníku tepla ve své poloze,

Příklady provedení vynálezu

Na obr.1 je v perspektivním pohledu a v částečném řezu znázorněn typický předehřívač vzduchu se skříní 12, v níž je otočně uložen rotor 14 na hnacím hřídeli nebo podpěře 16, kde smysl otáčení je znázorněn šípkou 13 , Rotor se skládá z řady sektorů 20, kde každý sektor 20 sestává z řady modulárních komůrek 22 výměníku tepla, a kde každý sektor je vymezen membránami 34. Modulární komůrky 22 mají povrch k výměně tepla. Skříň 12 je rozdělena pomocí nepropustných sektorových destiček 24 na stranu pro kouřové plyny a na stranu pro vzduch. Odpovídající sektorová destička je také umístěna ve spodní části jednotky. Horké kouřové plyny vstupují do

0 0 • 0« 0 0 • ·

00 0 0 0· 0 0 » 0 ·0« 0 • 0 0 00 00

0« 0 předehřlvače vzduchu vstupním plynovým potrubím 26. proudí rotorem, kde převádějí teplo do rotoru a potom vystupují výstupním plynovým potrubím 28. Vzduch proudí v protiproudu a vstupuje do předehřlvače vstupním vzduchovým potrubím 30. proudí rotorem, kde přebírá teplo a potom vystupuje výstupním vzduchovým potrubím 32.

Podle obr,2, znázorňující v půdorysu část nemodulárního rotoru sestaveného v dílně, podle dosavadního stavu techniky, procházejí membrány 34 radiálně mezi středovou části hlavy 36 rotoru a pláštěm 38 rotoru. Mezi membránami 34 procházejí a jsou k nim připevněny v oddělených roztečích rozpěrné destičky 40, které tak tvoří oddělení 42 rozpěrných destiček 40. V každém z těchto oddělení 42 jsou uloženy modulární komůrky 22. Na obr.2 je znázorněna jedna tato modulární komůrka 22, zatímco zbývající oddělení 42 jsou prázdná. Jelikož tyto modulární komůrky 22 jsou ukládány a odebírány seshora, musí být kolem každé komůrky 22 vytvořena mezera 44 k usnadnění jejího ukládání zmenšuj í rozměr komůrek 22, a odebírání. Tyto mezery 44 které mohou být uloženy do rotoru, a tím zmenšují teplosměnnou plochu a tepelnou účinnost a vytvářejí obtokovou mezeru pro plyny.

Pro další pochopení dosavadního stavu techniky nemodulárních rotorů, sestavených dílně, bude popsán obr.3, znázorňující pohled v řezu podle přímky 3-3, dle obr.2, kromě toho, že neznázorňuje modulární komůrky 22 ve své poloze. Jsou zde také znázorněny komůrky 46 studeného konce, jak bude dále vysvětleno, V řezu jsou zde znázorněny rozpěrné destičky 40, které jsou připevněny k membráně 34, například přivařením. Ke spodní části každé rozpěrné destičky 40 je připevněn držák 48 komůrek, o něž jsou opřeny uložené komůrky 22. Držáky 48 komůrek jsou také patrné na obr.2.

V rotoru pod uspořádáním modulárních komůrek 22 a na studeném konci rotoru je umístěna odlišná sada komůrek 46, »· * * • 9 ·· · *· ι » · «

I · · « »· ·· je potřeba odstraňovat základní typ rotoru již dříve uvedených jako komůrky studeného konce. Komůrky studeného konce jsou spíše vystaveny korozivnfm účinkům součástí proudu kouřových plynů, které mohou kondenzovat na těchto komůrkách při teplotách studeného konce. U popsaného předehřívače vzduchu podle dosavadního stavu techniky se komůrky 46 studeného konce zasouvají radiálně od obvodu rotoru spíše než seshora a jsou uloženy na mřížích nebo na příhradové konstrukci, obecně označené jako 50, která je také znázorněná na obr.2. Proto jsou rozpěrné destičky 40 kratší, než je výška membrán 34, jak je patrno na obr.3, kde jsou také znázorněny mezery 44. Jelikož komůrky studeného konce jsou spíše vystaveny korozi, a musí se častěji vyměňovat, · mohou se odstraňovat radiálně, aniž komůrky horkého konce.

Ha obr.4 je znázorněn další předehřívače vzduchu, jímá je modulární rotor sestavený na místě určení. Tento rotor se sestavuje na místě určení, jak název napovídá, ze sektorových modulů 52. Každý sektorový modul 52 je konstruován stejně jako sektory rotoru sestaveného v dílně, znázorněného na obr.2. Hlavní rozdíl je v tom, že výsledný rotor má dvouvrstvé membrány vytvořené vzájemným dosednutím membrán 34 sousedních modulů. Jinými slovy, má dvakrát více membrán než nemodulární rotor. Je to nákladné a navíc přidaná čelní plocha dvojité membrány poskytuje menší Lepíosměnnou plochu pro daný rozměr rotoru. Modulární komůrky 22 výměníku tepla, stejně jako komůrky 46 studeného konce jsou umístěny a uloženy v těchto sektorových modulech 52 stejně jako v nemodulárním rotoru znázorněném na obr.3. Moduly 52 mají na svých vnitřních koncích tvarovky nebo třmeny 54, které jsou upraveny k zasunutí do hlavy 36 rotoru a zakolíkovány na svém místě.

S odvoláním na obr.5 a 6 se rotor podle vynálezu sestaví z řady modulů 56 sestavených v dílně a z řad součásti ·»· « • · *

* >· · ·»

I · ·· · , * * · · »1

I » » · ·* ·* ·<

• ftft • · ft • ft · • ft sestavených na místě určení, které se umístí mezi moduly 56 sestavené v dílně, a pomocí nichž se smontuje konstrukce rotoru, bez jakýchkoliv dvojitých membrán. Moduly 56 sestavené v dílně jsou znázorněny na obr.5, kde jsou opatřeny třemi membránami 34, a proto zahrnují dva sektory obecně označené jako 58 a 60. Avšak tyto moduly 56 sestavené v dílně, podle vynálezu, by mohly být tvořeny pouze jedním sektorem nebo třemi nebo více sektory, v závislosti na velikosti rotoru a na dalších faktorech, které určují žádoucí poměr součástí sestavených v dílně a na místě určení. Je skutečně možné, a dokonce za některých okolností žádoucí, aby části rotoru sestavené na mistě určení spočívaly pouze v zasunutí podpěrných mřížových konstrukcí 66 střídavě mezi moduly sestavené v dílně k vytvoření hotových rotorů. Všechny moduly 56 sestavené v dílně jsou opatřeny membránami 34 a zabudovaným třmenem 55, který je podobný jako třmen 54 podle obr.4, ale který je větší, protože je spojen se dvěma sektory 58 a 60. Podobně je dále ovlivněna velikost modulu, jestliže sestavené součásti neobsahují modulové třmeny. Moduly 56 sestavené v dílně nemají žádné rozpěrné destičky. Namísto toho jsou membrány spojeny podpěrnými mřížemi, obecně označenými jako 62. Na obr.6 je patrno, že tyto mříže 62 tvoří podpěru pro modulární komůrky 22, stejně jako pro komůrky 46 studeného konce. Mříže 62 mohou mít jakoukoliv požadovanou konstrukci a uspořádání, pokud umožní vytvoření tuhého rotoru a podepřeni komůrek. Jak již bylo vysvětleno, rotor podle vynálezu je radiálně sestavovaný rotor, spíše než axiálně sestavovaný rotor nebo rotor sestavovaný směrem od potrubního konce, jako na obr.2 a 4.

Jak je naznačeno na obr.5, moduly 56 sestavené v dílně jsou připevněny ke hřídeli nebo k hlavě 36 rotoru v odstupu, který ponechává mezi nimi volný prostor. Zbývající součásti rotoru, které se potom sestaví na místě určení, se umístí do • · ·· ··· · • · • · · * ·· • ··· · · · · · • · · · · · ·<· <« ·« ·« · ·· těchto volných prostorů. Součásti sestavené na raistě určení jsou opatřeny modulovým třmenem a membránovou sestavou 64 a mřížovou konstrukcí 66. Modulový třmen a membránová sestava 64 zahrnuje membránu 68, která je v podstatě stejná jako všechny membrány 34, a třmen 70, který je v podstatě stejný jako třmeny 55. Mřížová konstrukce 66 je v podstatě stejná jako mříže 62, které tvoří část modulu 56 sestavených v dílně. Tato mřížová konstrukce 66 je srovnatelná s mřížemi 62 modulů 56 sestavených v dílně. Tato mřížová konstrukce 66 je připevněna k modulům 56 a mezi moduly 56 sestavené v dílně a mezi membránu 68, zejména při vařením, pro dohotovení konstrukce rotoru. Mřížová konstrukce 66 je umístěna v každé rovině komůrky v rotoru stejně jako mříže 62 modulů 56 sestavených v dílně, jak je patrno na obr.6. Uspořádání modulů 56 sestavených v dílně a součástí 64 a 66 samozřejmě pokračuje kolem celého obvodu hlavy 36 k vytvoření hotové konstrukce rotoru. Jenom za účelem uvedení příkladu, by rotor s 24 sektory mohl mít šest modulů sestavených v dílně se 12 sektory (zahrnujícími dva sektory na modul, jak je zobrazeno) a šest sad součástí, sestavených na místě určení, také se 12 sektory pro celkový počet 24 sektorů.

Tento vynález spojuje výhody jak modulárních, tak nemodulárních konstrukcí rotoru a eliminuje některé jejich nevýhody. Eliminováním dvojitých membrán modulární konstrukce ve spojení s použitím podpěrných mříží a s eliminováním rozpěrných destiček se zvětší dostupný prostor použitelný pro teplosměnnou plochu. Použitím podpěrných mříží s montáží komůrek od obvodu rotoru také znamená, že komůrky mohou být zaklínovány do sektorů ve vzájemném kontaktu a v kontaktu s membránami. Toto uspořádání eliminuje potřebu mezer kolem komůrek, vyztužuje konstrukci rotoru a dále zvyšuje použitelnou teplosměnnou plochu a tepelnou účinnost.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY

   1. Způsob výroby rotoru rotačního regeneračního předehřívače vzduchu, který je opatřen hlavou a řadou membránových destiček procházejících radiálně směrem ven od této hlavy a rozdělujících rotor na řadu sektorů pro uložení modulárních komůrek pro přestup tepla, vyznačující se t í m, Že se nejdříve sestaví řada rotorových modulů, kde každý zahrnuje alespoň jeden sektor a obsahuje radiálně procházející membránové destičky, procházející podél strany každého sektoru, alespoň jednu podpěrnou mříž upevněnou mezi tyto membránové destičky v každém sektoru, a upravenou k uložení modulárních komůrek pro přestup tepla a prostředky připevněné k těmto membránovým destičkám. a upravené k připevnění rotorového modulu na hlavu rotoru, dále se vytvoří řada membránových sestav, kde každá zahrnuje nezávislou, radiálně procházející membránovou destičku a prostředky upravené k upevnění této nezávislé membránové destičky na hlavu rotoru, dále se vytvoří řada samostatných podpěrných mříží, upravených k jejich připevnění do těchto sektorů a upravených k uložení modulárních komůrek pro přestup tepla, dále se upevní tato řada rotorových modulů na tuto hlavu rotoru v oddělených roztečích, dále se upevní jedna z této řady membránových sestav na tuto hlavu rotoru v každé uvedené rozteči mezi těmito oddělenými rotorovými moduly, čímž se vytvoří mezery mezi sektory ma každé straně každé membránové sestavy a mezí těmito membránovými sestavami a sousedními rotorovými moduly, dále se upevní alespoň jedna z řady samostatných podpěrných mříží sektory mezi membránovou sestavou modulem.

   do každé z mezer mezi a sousedním rotorovým ·« · ·♦·

   - 10
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačujíc! se tím, každý rotorový modul zahrnuje alespoň dva sektory.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, každý sektor zahrnuje radu podpěrných mříží.
4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, membránové sestavy se připevní v uvedených roztečích doprostřed mezi oddělené rotorové moduly.