JP2000501498A - プレストレストメンブレンを有するバスケットカバーアセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 回転再生式空気予熱器は熱交換バスケット（２２）を有し、このバスケットは一般に積層した板様要素（４６）から成る熱吸収材料の質量体を収容する。熱交換バスケット（２２）はフレーム（４２）を包含し、このフレームは、各端部が開口されていると共に、バスケットカバーアセンブリ（１０）により側部が閉じられている。各バスケットカバーアセンブリ（１０）は、バスケットカバー（５４）の内面（５６）に溶接（６２）されている軽量形メンブレン（５２）を包含する。溶接（６２）によるメンブレン（５２）の収縮は、熱交換要素（４６）によるカバーアセンブリ（１０）の変形に耐えるプレテンションをメンブレンに課す。

Description

【発明の詳細な説明】 プレストレストメンブレンを有するバスケットカバーアセンブリ 発明の背景 本発明は、一般には回転式熱交換器に関し、より詳細には、このような回転式 熱交換器のための熱交換バスケットに関する。 回転再生式熱交換器は、例えば煙道ガス流れのような一方の高温ガス流れから 例えば燃焼用空気流れのような他方の低温ガス流れに熱を伝達せしめるのに用い られる。ロータは熱吸収材料の質量体を収容し、この質量体は最初に高温ガス流 れ用通路内に位置され、ここで熱が熱吸収材料により吸収される。ロータが回転 すると、この加熱された熱吸収材料は低温ガス流れ用通路に入り、ここで熱が熱 吸収材料から低温ガス流れに伝達される。 例えば回転再生式空気予熱器のような典型的な回転式熱交換器においては、円 筒形のロータが中央ロータポストに設けられていると共に、ロータポストからロ ータの外周シェルにまで延びて仕切りとして知られている複数の半径方向隔壁に より複数の扇形コンパートメントに分割されている。そして、これらの扇形コン パートメントは複数のモジュール型熱交換バスケットで充填され、これらのバス ケットは一般的には積層した板様要素から成る熱吸収材料の質量体を収容する。 従来の熱交換バスケットは、各端が開口されていると共にカバーを備える側壁 を有するフレームを包含する。このようなバスケットは、バスケットの高温面と 低温面との間及び外側バスケットカバーの弦幅に沿って半径方向の変形にさらさ れる。この変形は、要素詰め込み圧力により生じる。このような変形は、厳格な 寸法公差がコンパートメント内へのバスケットの取付けに対して要求されるとき には問題となる。その上、このような変形は、隣接するバスケット間又はバスケ ットとロータ構造体との間の干渉を生じせしめる。このような変形が許容されな い場所では、従来のバスケットは、熱交換要素により及ぼされる力に耐えるよう に重量形材料で作られているフレーム構成要素及びカバーを用いている。このよ うなバスケット構造はロータに過剰の重さを加え、また熱伝達表面区域を弱める ものである。 発明の概要 本発明は、熱交換バスケット用カバーの変形を制限する新規な手段に関する。 より詳細には、軽量形メンブレンがカバーの内面に溶接される。カバーとメンブ レンとの間の溶接により生じる収縮は、メンブレンを引張りのプレストレスト状 態にせしめる。このようなプレストメンブレンは、バスケットカバーアセンブリ の変形に耐える。 図面の簡単な説明 図１は、回転再生式空気予熱器の概略斜視図である。 図２は、空気予熱器のロータの一部分の平面図であって、仕切り間の位置にお けるある高さのバスケットを示す。 図３は、従来技術による熱交換バスケットの平面図であって、詰め込み圧力に よるカバーの変形を示す。 図４は、図３の熱交換バスケットの側面図である。 図５は、本発明によるバスケットカバーアセンブリの断面図である。 図６は、図５の線６−６に沿う矢視図であって、バスケットカバーアセンブリ の一部分は点線で示されている。 好適な実施例の説明 図面の図１は、典型的な空気予熱器の一部切断斜視図であって、ハクジング１ ２を示し、このハクジングの中にはロータ１４が矢印１８により示される方向に 回転するよう駆動シャフト又はポスト１６に取付けられている。ロータは複数の セクタ２０により構成され、各セクタは多数のバスケットモジュール２２を収容 し、また各セクタは仕切り２４により画成されている。バスケットモジュール２ ２は、熱交換表面を収容する。ハクジングには、流れを通させないセクタ板３４ により煙道ガス側と空気側とに分割されている。図示されているセクタ板３４と 対向するセクタ板が、また、ユニットの底部に設けられている。高温の煙道ガス は、ガス入口ダクト２６を通して空気予熱器に入り、ロータ１４を通して流れて 熱がロータ１４に伝達され、それからガス出口２８を通して出る。煙道ガスと対 向して流れる空気は、空気入口ダクト３０を通して入り、ロータ１４を通して流 れて熱を取り上げ、それから空気出口ダクト３２を通して出る。 次に、ロータ１４の一部分の平面図を示す図２を参照するに、ロータの中央部 分３６とロータシェル３４との間に延びている仕切り２４が示されている。そし て、ステー板３８が仕切り２４間に延びて仕切り２４に溶接されている。これら のステー板３８は各セクタ２０を複数の半径方向に隣接するバスケットコンパー トメント４０に分割する。バスケットモジュール２２は、ロータの各コンパート メント内に軸方向下向きに装填されて、互いに頂部上に位置する。このようなバ スケットモジュール２２は、また、半径方向に装填され得るものである。 次に、図３及び図４を参照するに、従来技術の熱交換バスケット２２は一般的 に各端が開口されているフレーム４２を包含する。そして、カバー４４がフレー ム４２の側部に取付けられている。矢印４８により示されて、バスケット２２内 に収容されている熱交換要素４６により及ぼされる要素詰め込み圧力は、カバー 、特に外側バスケットカバー４４の内面５０に作用して、カバーを点線４４′に より示されている弓状の状態に曲げてしまう。このような変形は、厳格な寸法公 差がコンパートメント４０内へのバスケットの取付けに対して要求されていると きには問題となる。その上、このような変形は隣接するバスケット間又はバスケ ットとロータ表面との間の干渉を生じせしめる。 これに対し、図５及び図６に示されるように、本発明によるバスケットカバー アセンブリ１０は軽量形メンブレン５２を包含し、このメンブレン５２はその周 囲部５８に沿ってバスケットカバー５４の内面５６に溶接されている。好適には 、メンブレン５２は、カバー５４と同じ材料で作られて、カバー５４の内面５６ 上に中心決めされる。一般的に、メンブレン５２の外径はカバー５４の対応する 外径よりも小さく、その結果、カバー５４の一部分６０がすべての側部でメンブ レン５２を越えて延びる。メンブレン５３をカバー５４に取付けるために連続溶 接又はスキップ溶接６２を用いることができる。しかしながら、スキップ溶接６ ２は連続溶接よりも費用が安いものである。溶接６２の数及び位置は、メンブレ ン５２の周囲部５８が後述する引張り荷重の下で及び熱交換要素４６により及ぼ される最大の力の下でカバー５４にしっかりと取付けられ続けられるように選択 される。 溶接６２は、メンブレン５２の収縮を生じさせる。そして、メンブレンの縁の 動きは溶接６２により束縛されるので、この収縮はメンブレン５２を引張り応力 の下におく。このプレストレストメンブレン５２は、バスケットフレーム４２に 取付けられたとき、熱交換要素４６により及ぼされる力に耐える。したがって、 本発明によるカバーアセンブリ１０は従来のカバー４４のように変形しない。 メンブレン５２はバスケットに追加の重さを与えるけれども、この追加の重さ は重量形材料でフレーム構成要素及びカバーを作ることによる重さよりも非常に 小さいものである。したがって、本発明によるバスケットの総重量は変形に耐え るために重量形材料で作られている従来のバスケットの重量よりも小さいもので ある。また、プレストレストカバーアセンブリ１０は変形にさらされるいかなる 側面にも用いられるものである。例えば、本発明によるカバーアセンブリ１０は 大形ロータのバスケットの内方端６４（図３）にも用いることができるものであ り、この内方端６４の幅も内方端６４に取付けれられたカバーが変形にさらされ るのに十分な大きさになっていることを認識すべきである。更に、本発明による カバーアセンブリ１０はまたあらかじめ開口されたままとされているバスケット フレームに４２の部品を閉じる機能もあり、これにより変形のためにこのような バスケットフレーム４２を通して熱交換要素４６が突き出るのを防止することを 認識すべきである。 以上、好適な実施例を図示し記述してきたけれども、種々の変形及び置換が本 発明の精神及び範囲を逸脱することなしに上記実施例になすことができるもので ある。したがって、本発明は例示であって限定されない例によって説明されてい ることを理解されよう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年６月２９日（１９９８．６．２９） 【補正内容】 ものである。 他の熱交換バスケット装置が提案されている。例えば、ＵＳ−Ａ−４ ９８４ ６２１は、積重配列体の形に並置されてそれを通して複数の流れ通路を形成する 複数の熱伝達要素板３２と、これら熱伝達要素板の積重配列体を囲繞して熱伝達 要素板を支持するバスケットフレームとを開示する。そして、端閉鎖部材３６が 、その下方端でバスケットフレームの下方シェル部分４４の外向き延長レッグ４ ４４の端部分間に相互接続されていると共に、その上方端でバスケットフレーム の上方シェル部分３４の外向き延長レッグ３４４の端部分間に相互接続されてい る。 他の例として、ＤＥ−Ａ−２１５３ ４８６は中央部分１０とロータシェル１ ２とを有する回転再生式空気予熱器のロータを開示する。そして、複数の仕切り 壁１４が中央部分１０からロータシェル１２にまで半径方向に延びてそれらの間 にコンパートメントを形成し、これらコンパートメントの中には熱伝達要素が設 置されている。また、複数のセグメント壁１８が各々隣接する対の仕切り壁１４ 間に延びていると共に、各セグメント壁１８には互いに半径方向にオフセットし ている一対の軸方向に延びるスロット２２が設けられている。これらのスロット ２２は、セグメント壁１８が周方向にフレキシブルに曲がるように、すなわち膨 張又は収縮できるようにせしめ、これにより熱膨張及び収縮作用によって仕切り 壁１４及びセグメント壁１８に課される引張りを減少するのを助長せしめる。 従来技術の要素バスケットのひとつの知られている構造は、例えば米国特許第 ３，３１４，４２７号及び第４，６０６，４００号に示されているように、一対 の間隔を置いた板様端部材により形成されているフレームを包含し、これらの端 部材はこれらの端部材をその側部に沿って相互接続する対のサイドストラップに より一緒に保持されている。そして、複数の熱伝達板がバスケットハウジング内 に互いに密接に間隔を置いた関係で積重され、隣接する熱伝達板間に複数の通路 を形成し、これらの通路を通して熱交換流体が進む。間隔を置いた端部材を相互 接続するサイドストラップは、典型的に、熱交換要素の積重配列体の対向する両 側に沿って二つずつ延びる。すなわち、熱交換要素の各側において、第１のサイ ドストラップが間隔を置いた端部材の上方区域間を延び、また第２のサイドスト ラップが第１のサイドストラップと間隔を置いた平行な関係で端部材の下方区域 間を延びる。そして、米国特許第３，３１４，４７２号に示されているように、 サイドストラップにはバスケットアセンブリの縁に位置する長手方向縁に沿って 内向きにフランジが付けられ、熱伝達板が要素バスケットの開口端から落ちるの を防止する保持表面を形成する。 また、要素バスケットは、従来、米国特許第３，３７９，２４０号に示されて いるように、ボックス様ハウジングでもって構成されている。この米国特許に記 載されているように、要素バスケットは基部と２つの外方に延びる末広レッグと を有する大略Ｕ形の部材に折り曲げられたソリッドシートから形成されている。 そして、熱交換要素板がＵ形部材により画成されているハウジング内に積重され た後に、ソリッド精密端板がＵ形部材の２つのレッグの外方端部分間に溶接され る。また、弾性曲り圧力部分が積重した要素板とＵ形部材の基部端との間に設け られ、これにより、圧縮力を積重した要素板に課して、これら要素板をＵ形部材 のレッグ間に溶接されている端板に対して緊密に詰め込んだ配列体を維持せしめ ることを保証する。 発明の概要 本発明は、熱交換バスケット用カバーの変形を制限する新規な手段に関する。 より詳細には、軽量形メンブレンがカバーの内面に溶接される。カバーとメンブ レンとの間の溶接により生じる収縮は、メンブレンを引張りのプレストレスト状 態にせしめる。このようなプレストメンブレンは、バスケットカバーアセンブリ の変形に耐える。 図面の簡単な説明 図１は、回転再生式空気予熱器の概略斜視図である。 図２は、空気予熱器のロータの一部分の平面図であって、仕切り間の位置にお けるある高さのバスケットを示す。 図３は、従来技術による熱交換バスケットの平面図であって、詰め込み圧力に よるカバーの変形を示す。 図４は、図３の熱交換バスケットの側面図である。 図５は、本発明によるバスケットカバーアセンブリの断面図である。 図６は、図５の線６−６に沿う矢視図であって、バスケットカバーアセンブリ の一部分は点線で示されている。 好適な実施例の説明 回転再生式空気予熱器用バスケットアセンブリのために、複数の開口側部を有 すると共に、熱交換表面区域及び蓄熱手段を形成する熱交換手段を収容するよう に構成されたバスケット手段を提供することは知られている。このような公知の バスケット手段は、また、その開口側部のひとつを覆うカバー手段を包含する。 本発明は、以下に一層詳細に説明しかつ添付の請求の範囲に記載しているように 、この公知のバスケット手段に対する改良に関するものである。 図面の図１は、典型的な空気予熱器の一部切断斜視図であって、ハクジング１ ２を示し、このハクジングの中にはロータ１４が矢印１８により示される方向に 回転するよう駆動シャフト又はポスト１６に取付けられている。ロータは複数の セクタ２０により構成され、各セクタは多数のバスケットモジュール２２を収容 し、また各セクタは仕切り２４により画成されている。バスケットモジュール２ ２は、熱交換表面を収容する。ハクジングには、流れを通させないセクタ板３４ により煙道ガス側と空気側とに分割されている。図示されているセクタ板３４と 対向するセクタ板が、また、ユニットの底部に設けられている。高温の煙道ガス は、ガス入口ダクト２６を通して空気予熱器に入り、ロータ１４を通して流れて 熱がロータ１４に伝達され、それからガス出口２８を通して出る。煙道ガスと対 向して流れる空気は、空気入口ダクト３０を通して入り、ロータ１４を通して流 請求の範囲 １０ 複数の開口側部を有するバスケット手段（２２）と、このバスケット手段 （２２）内に収容されて熱交換表面区域及び蓄熱質量体を形成する熱交換手段（ ４６）と、前記バスケット手段（２２）の前記開口側部のひとつを覆うカバー手 段（５９）とを包含する回転再生式空気予熱器用バスケットアセンブリ（１０） において、 前記カバー手段（５４）が、内面（５６）を有する金属メンバと、周囲部（５ ８）を画成する金属メンブレン（５２）と、この金属メンブレン（５２）の前記 周囲部（５８）を前記金属メンバの前記内面（５６）に取付ける溶接手段（６２ ）とを包含し、前記溶接手段（６２）が前記カバー手段（５４）に関しての前記 周囲部（５８）の動きを防止して前記金属メンブレン（５２）に引張り応力を課 することを特徴とする回転再生式空気予熱器用バスケットアセンブリ。 １１ 前記カバー手段（５４）と前記金属メンブレン（５２）とが同一の材料で 作られている請求項１０記載の回転再生式空気予熱器用バスケットアセンブリ。 １２ 前記溶接手段（６２）が複数のスポット溶接からなる請求項１０記載の回 転再生式空気予熱器用バスケットアセンブリ。 １３ 前記溶接手段（６２）が連続溶接からなる請求項１０記載の回転再生式空 気予熱器用バスケットアセンブリ。 １４ 前記カバー手段（５４）が前記金属メンブレン（５２）の前記周囲部（５ ８）を越えて延びている請求項１０記載の回転再生式空気予熱器用バスケットア センブリ。 【手続補正書】 【提出日】１９９９年２月２６日（１９９９．２．２６） 【補正内容】 請求の範囲 １ 複数の開口側部を有するバスケット手段（２２）と、このバスケット手段（ ２２）内に収容されて熱交換表面区域及び蓄熱質量体を形成する熱交換手段（４ ６）と、前記バスケット手段（２２）の前記開口側部のひとつを覆うカバー手段 （５９）とを包含する回転再生式空気予熱器用バスケットアセンブリ（１０）に おいて、 前記カバー手段（５４）が、内面（５６）を有する金属メンバと、周囲部（５ ８）を画成する金属メンブレン（５２）と、この金属メンブレン（５２）の前記 周囲部（５８）を前記金属メンバの前記内面（５６）に取付ける溶接手段（６２ ）とを包含し、前記溶接手段（６２）が前記カバー手段（５４）に関しての前記 周囲部（５８）の動きを防止して前記金属メンブレン（５２）に引張り応力を課 することを特徴とする回転再生式空気予熱器用バスケットアセンブリ。 ２ 前記カバー手段（５４）と前記金属メンブレン（５２）とが同一の材料で作 られている請求項１記載の回転再生式空気予熱器用バスケットアセンブリ。 ３ 前記溶接手段（６２）が複数のスポット溶接からなる請求項１記載の回転再 生式空気予熱器用バスケットアセンブリ。 ４ 前記溶接手段（６２）が連続溶接からなる請求項１記載の回転再生式空気予 熱器用バスケットアセンブリ。 ５ 前記カバー手段（５４）が前記金属メンブレン（５２）の前記周囲部（５８ ）を越えて延びている請求項１記載の回転再生式空気予熱器用バスケットアセン ブリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転再生式空気予熱器用であって、複数の開口側部を有するフレームを包含 する熱交換バスケットと一緒に用いるバスケットカバーアセンブリにおいて、 前記開口側部のひとつを覆うために前記フレームに取付け可能なカバー手段で あって、内面を有する金属メンバを包含するカバー手段と、 周囲部を画成する少なくともひとつの縁を包含し、前記周囲部に沿って前記カ バー手段の前記内面に取付けられる金属メンブレンと、 このメンブレンを前記カバー手段に取付ける溶接手段であって、前記カバー手 段に関しての前記周囲部の動きを防止し、これにより前記メンブレンに引張り応 力を課する溶接手段と、 を包含するバスケットカバーアセンブリ。 ２ 前記カバー手段と前記メンブレンとが同一の材料で作られている請求項１記 載のバスケットカバーアセンブリ。 ３ 前記溶接手段が複数のスポット溶接からなる請求項１記載のバスケットカバ ーアセンブリ。 ４ 前記溶接手段が連続溶接からなる請求項１記載のバスケットカバーアセンブ リ。 ５ 前記カバー手段が前記メンブレンの前記周囲部を越えて延びている請求項１ 記載のバスケットカバーアセンブリ。 ６ 回転再生式空気予熱器用のバスケットアセンブリにおいて、 熱交換表面区域と蓄熱質量体とを形成する熱交換手段と、 この熱交換手段を収容するバスケット手段であって、複数の開口側部を有する バスケット手段と、 前記開口側部のひとつを覆うカバー手段であって、内面を有する金属メンバを 包含するカバー手段と、 周囲部を画成する金属メンブレンであって、前記周囲部に沿って前記カバー手 段の前記内面に取付けられる金属メンブレンと、 このメンブレンを前記カバー手段に取付ける溶接手段であって、前記カバー手 段に関しての前記周囲部の動きを防止し、これにより前記メンブレンに引張り応 力を課する溶接手段と、 を包含するバスケットアセンブリ。 ７ 前記カバー手段と前記メンブレンとが同一の材料で作られている請求項６記 載のバスケットアセンブリ。 ８ 前記溶接手段が複数のスポット溶接からなる請求項７記載のバスケットカバ ーアセンブリ。 ９ 前記カバー手段が前記メンブレンの前記周囲部を越えて延びている請求項７ 記載のバスケットカバーアセンブリ。