JP2002523724A - 回転再生式熱交換器用のフローティングバイパスシール - Google Patents

回転再生式熱交換器用のフローティングバイパスシール

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Abstract

(57)【要約】 再生式空気予熱器における加熱要素（４０）のまわりのガス流れバイパスは、ロータ区画室（２８）内において積層されている加熱要素（４０）間に配置されているフローティングバイパスシール（４６，５０，５６）を使用することにより、減少される。シール（４６，５０，５６）は開口中央部と外周フレーム部分とを具備するフレーム（５８）から成り、外周フレーム部分は加熱要素（４０）と区画室（２８）の側部との間の隙間をふさぐ。シール（４６，５０，５６）は、調節可能とすることができ、また変形可能なエッジシール（６０）を有することができ、これにより区画室（２８）の側部に対して実際に接触してシールすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、回転再生式熱交換器における加熱要素のまわりのガス流れの内部バ
イパスを減少又は排除する装置に関し、特に、空気予熱器における加熱要素のま
わりの空気及び煙道ガス流れの内部バイパスを減少又は排除する装置に関する。
【０００２】 回転再生式空気予熱器において、ロータは複数のパイ状セクターに分割され、
更にこれらセクターの各々が複数のロータ区画室に細分されている。各ロータ区
画室は加熱要素のひとつ又はそれ以上の組立体に適合するように設計され、加熱
要素はバスケット様容器とその中の複数の熱伝達表面とから成る。製作公差及び
／又は熱状態の変化の下での延び作用に関連するロータ構体の変形のために、通
常、各バスケットのまわりに隙間を許容して設置状態での干渉を除去するように
加熱要素を設計する必要がある。
【０００３】 製作公差、ロータの変形及び／又は設計上の隙間により、バスケットの側部と
ロータ区画室の対応する側壁又は隣接する他のバスケットとの間に過剰な隙間（
“バイパス隙間”）が形成されたときには、空気及びガス流れの一部分がこの隙
間を通して流れて加熱伝達表面をバイパスし、これにより熱伝達率の損失が生じ
てしまう。
【０００４】 このようなバイパス隙間は、過去において、“タブ付け（ｔａｂｂｉｎｇ）”
（これは、隙間を閉じるのに十分と思われる大きさでバイパスストリップを隙間
にわたって溶接することにより行われる）として知られている手段により、又は
隙間区域を受け入れるのに十分な大きさで弾性シール装置を隙間区域に取り付け
ることにより、対処されている。しかしながら、これら２つの解決法は現場作業
費及び材料費が高くかかる。すなわち、一般に、加熱要素のすべての層に、それ
ぞれ、タブ付け又は密封装置を取り付けることが必要とされる。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、回転再生式熱交換器における熱伝達表面のまわりの空気及びガス流
れのバイパスを減少又は排除する新規な装置を提供する。本発明は、加熱要素の
端に隣接してかつこの加熱要素端の外周部に位置するようにしてロータ区画室内
に配置されているフローティングシールを使用する。このフローティングシール
は、最小の隙間を残して各区画室に適合するような大きさとされ、これによりフ
ローティングシールは加熱要素と区画室の側部との間の隙間をふさぐ。フローテ
ィングシールは、種々の大きさの区画室に適合できるように調節可能とすること
ができる。また、変形例によれば、フローティングシールはその２つ又はそれ以
上の側部に取り付けられた変形可能なエッジシールを包含し、これによりエッジ
シールはフローティングシールが所定位置に押し込まれたときに変形させられて
壁に適合する。
【０００６】
【好適な実施例の説明】
本発明の以下の説明において、熱を煙道ガスから燃焼用空気に伝達するために
使用される回転再生式空気予熱器が一例として示されている。しかしながら、本
発明は他の任意の回転又は固定再生式の熱交換器に適用可能であることを理解す
べきである。
【０００７】 図面の図１は、従来の回転再生式空気予熱器を一部切欠して示す斜視図であっ
て、ハウジング１２を示す。このハウジングの中には、ロータ１４が矢印１８に
より示される方向に回転できるよう駆動軸又は柱１６に取り付けられている。ロ
ータは、外側シェル２０と、半径方向に延びてロータを複数のパイ状セクター２
４に分割する複数の仕切り板２２とを有する。複数の接線板２６は、各セクター
２４を複数の大略台形状の区画室２８に分割する。最も外側の区画室は、通常、
ロータシェル２０により画成されているわん曲外側端を有する。この図１には示
されてはいないけれども、各区画室は複数の積重された加熱要素を収容する。空
気予熱器のハウジングは、板３０により煙道ガス側と空気側とに分割されている
。図１に示した板３０と対応する他の板が、ハウジング１２の底部に設置されて
いる。熱い煙道ガスは、ガス入口ダクト３２を通して空気予熱器内に入り、それ
からロータを通して軸方向に流れて熱を加熱伝達表面に伝達せしめ、それからガ
ス出口ダクト３４を通して出る。煙道ガスの流れと反対の方向に流れる空気は、
空気入口ダクト３６を通して空気予熱器内に入り、それからロータ１４を通して
流れて熱を奪い取り、それから空気出口ダクト３８を通して出る。
【０００８】 図２は、図１のロータの一部分の正面断面図であって、ロータ柱１６とロータ
シェル２０との間に延びる半径方向仕切り板２２を具備するひとつのセクターを
示す。接線方向に延びる板２６は、仕切り板２２と一緒に区画室２８を形成する
。この図２は、ひとつの区画室２８内に積重されている２つの加熱要素４０を示
している。しかしながら、各区画室内に積重される加熱要素は、２つよりも多く
又は少なくすることができることは理解されよう。この図２は、また、加熱要素
４０と接線板２６との間の接線隙間４２を示している。
【０００９】 従来設計での問題を更に示すために、図３は仕切り板２２と接線板２６とによ
り画成されている区画室２８内の加熱要素４０を示す平面図である。この図３に
見ることができるように、半径方向隙間４４が加熱要素４０の両側部と仕切り板
２２との間に存在し、また接線隙間４２が加熱要素４０の内外方端と接線板２６
との間に存在する。接線隙間４２は、また、図２にも示されている。
【００１０】 根本的に、従来の加熱要素４０は２つの型式が存在する。第１の型式は、図１
０に示されるように、４つの垂直面の各々のまわりにフレーム１４２のみを有し
て、一般にピクチャーフレーム型バスケット１４０と称されている。そして、バ
スケットの内外方端に平行な多数の独立する板１４４から成る熱伝達表面がバス
ケット内に配置されている。この型式のバスケットによれば、空気及びガスは、
加熱要素の側部を通して、バイパス隙間に（タブ付けによりバイパスストリップ
が取り付けられている場合には、その上方又は下方のバイパス隙間に）逃げるこ
とができる。加熱要素の他の一般的な型式は、図１１に示されるように、４つの
垂直面の各々がバスケットのまわりを包んでいる連続板２４２により閉じられて
いて、一般にフルラッパー型バスケット２４０と称されている。この型式のバス
ケットによれば、バスケットの両側部及び内外方端がすべて閉じられているので
、空気及びガスは独立する各加熱要素の内部から外部へ逃げることができない。
更に、図１２に示されるように、加熱要素３４０が閉じられる他の型式は、ピク
チャーフレーム型式とフルラッパー型式との混成である。すなわち、この型式の
加熱要素は、ピクチャーフレーム型バスケット３４２を有しているが、しかし、
４つの垂直面はこれらの垂直面を閉じるようにフレームに取り付けられた板３４
４を有している。以上述べた型式のいずれの加熱要素でも、バイパス隙間が問題
である。本発明に関して、任意の型式のバスケットが用いられるが、しかし、閉
じ型式のバスケット、例えば、図１１のフルラッパー型バスケット、又は図１２
の４つの側板を具備するピクチャーフレーム型である閉じ型式バスケットに本発
明を適用することは優先的な結果が生じるものである。
【００１１】 図４は、本発明によるフローティングバイパスシール４６を示す。このシール
４６は、最小隙間を残して所定のロータ区画室２８に適合するような大きさとさ
れた大略台形状のフレームである。種々の大きさの区画室に適合するように種々
の大きさのシールが、用意される。また、最も外側の区画室のためのシールは、
わん曲ロータシェル２０に適合するようなわん曲外方端を有する。すなわち、フ
ローティングバイパスシールの大きさは種々の大きさの区画室のために選定され
、これらのシールが区画室の大きさの公差及び予想される変形を考慮して最小と
される隙間でもって区画室内に挿入できるものとされる。シール４６の側部４８
の幅は、これらの側部が所定の加熱要素の上方又は下方の外周部に連続して係合
するように選定される。また、シール４６の厚さは、区画室内への取り付けのた
めに取り扱うのに及び隣接する加熱要素により生じる荷重に耐えるのに実質的に
十分であるように選定される。
【００１２】 図５は、ロータの一部分の正面断面図であって、区画室内の２つの加熱要素４
０間の位置に設けられている本発明のフローティングバイパスシール４６を示す
。この図５に見ることができるように、フローティングバイパスシール４６は実
質的に接線板２６にまで外側に延びて、隙間４２を閉じている。図６は、フロー
ティングバイパスシール４６が加熱要素４０の上に置かれている状態を示す。加
熱要素４０の外周部は、シール４０の下に点線で示されている。この図６におい
て、シール４６が最小隙間を残して区画室の側部にまで外側に延び、加熱要素４
０をオーバーラップして流れ制限部を形成し、隙間を実質的に閉じていることを
見ることができよう。また、図５に見ることができるように、フローティングバ
イパスシール４６は２つの加熱要素４０間に挟持されている。したがって、典型
的には浮動が自由であるシールは、例えば、すす吹き圧力が加えられたときにそ
の所定位置の外へ吹き飛ばされることはない。シールの取り付けの間、シールを
区画室内の所定位置に少なくとも一時的に固定しておくことは有益なことである
。これは、シールの少なくともひとつの側部に沿って例えばタック溶接のような
溶接をすることにより行うことができる。これは、たとえタック溶接が例えば熱
膨張により生じる力のために後で破壊するとしても、組み立てを容易にするもの
である。
【００１３】 次に、空気予熱器は、製作公差又は熱変形のために大きさが異なる種々のセク
ター２４の区画室２８を有することがある。図７は、調節可能とした変形例のフ
ローティングバイパスシール５０を示す。このフローティングバイパスシールは
、符号５２で示されている複数、本例では４つのセグメントに細分されている。
これらのセグメントは、滑動連結装置５４により互いに接続されている。例示さ
れている連結装置５４は、単に、２つのセグメントを一緒に保持するようにこれ
らセグメント間の結合部のまわりに設けられた重金属シートのベント管であり、
セグメントが連結装置内で滑動することを許す。しかしながら、他の形の連結装
置も、また、本発明で用いることができるものである。例えば、セグメントの端
が開口を有し、この開口内に連結棒を滑動可能に挿入し、これにより結合部をつ
なぐようにすることができる。４つのセグメント５２を連結装置５４で組み立て
た後に、フローティングバイパスシール５０は区画室２８内に配置され、それか
ら外側に動くように調節され、これによりセグメントは半径方向の仕切り板及び
接線板に係合し、最も外側の区画室の場合には、セグメントはロータシェルに係
合する。これは、フローティングバイパスシールと区画室の壁との間の隙間を常
に最小にすることを保証する。
【００１４】 本発明の更に他の実施例が、図８及び図９に示されている。この実施例におい
て、符号５６で示されているフローティングバイパスシールは、前述したフロー
ティングシール４６，５０よりは多少増加はするがそれでも小さい隙間を残して
ロータ区画室に適合するような大きさとされているベースフレーム５８から成る
。そして、このベースフレーム５８には変形可能なエッジシール６０が取り付け
られている。このエッジシール６０は、図８に示されるように４つの側部のすべ
てにあっても良いし、又はその側部の内の１〜３つの側部にあっても良い。この
変形可能なエッジシールは、適当な手段、例えば溶接により取り付けることがで
き、また、区画室の壁の形状に適合するように変形可能である適当な軽量形金属
ストリップから形成することができる。この変形例のフローティングバイパスシ
ール５６は、取り付けのために、通常、関連する区画室内に斜めに挿入され、そ
れから加熱要素の頂部に係合する位置まで押し下げられる。フローティングバイ
パスシール５６をこのような位置に押し下げる過程において、エッジシール６０
は、図９に示されるように、変形して、実質的にシール５６と区画室の壁との間
に連続する係合を形成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 典型的な空気予熱器の概略斜視図であって、そのロータセクター及び区画室を
示す。
【図２】 ロータの一部分のひとつのセクターの正面断面図であって、ひとつの区画室内
に垂直に積重されている従来の２つの加熱要素及びバイパス隙間を示す。
【図３】 加熱要素を収容する従来のロータ区画室の平面図であって、バイパス隙間を示
す。
【図４】 本発明のフローティングシールの斜視図である。
【図５】 図２と同様なロータの一部分の正面断面図であるが、しかし、２つの加熱要素
間に配置されている本発明のフローティングシールを具備する区画室を示す。
【図６】 ロータの部分平面図であって、加熱要素とフローティングシールとを収容する
区画室を示す。
【図７】 フローティングシールを調節可能にした変形例を示す図である。
【図８】 フローティングシールが変形可能なエッジシールを具備するようにした変形例
の斜視図である。
【図９】 区画室内で変形したエッジシールを具備する図８の変形例のフローティングシ
ールを示す側面図である。
【図１０】 加熱要素の一型式を示す図である。
【図１１】 加熱要素の他の型式を示す図である。
【図１２】 加熱要素の更に他の型式を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローデス ロビン バリー アメリカ合衆国 ニューヨーク 14895 ウェルズビル ノース・ハイランド・アベ ニュー 145

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転再生式熱交換器用のロータにおいて、 ａ．ロータ柱と、 ｂ．外側シェルと、 ｃ．前記ロータを複数のパイ状セクターに分割する複数の仕切り板と、 ｄ．前記セクターの各々の中に設けられ、前記セクターを複数の区画室に分割
    する複数の接線板と、 ｅ．前記セクターの各々の中に積重された複数の加熱要素であって、この加熱
    要素のまわりに該加熱要素と前記仕切り板及び前記接線板との間の隙間が存在す
    る加熱要素と、 ｆ．前記加熱要素の少なくともひとつに隣接し、ガスが前記加熱要素のまわり
    から前記隙間を通してバイパスするのを防止するフローティングバイパスシール
    装置と、 を包含し、前記フローティングバイパスシール装置が外周部と開口中央部とを
    有する周囲バンドから成り、前記外周部が前記仕切り板と前記接線板とに密接に
    隣接して前記区画室内にはめ込まれるような形状とされて、前記仕切り板と前記
    接線板と共にシールを形成し、また前記周囲バンドが前記加熱要素と前記仕切り
    板及び前記接線板との間の前記隙間をふさぐと共に前記加熱要素を少なくとも部
    分的にオーバーラップするような幅を有し、これによりガスが前記隙間を通して
    前記加熱要素をバイパスするのを防止するようにしたロータ。
  2. 【請求項２】 前記複数の加熱要素が、閉じられた側部を有している請求項１記載のロータ。
  3. 【請求項３】 前記複数の加熱要素が、フルラッパー型式である請求項２記載のロータ。
  4. 【請求項４】 前記複数の加熱要素が、側板を具備するピクチャーフレーム型式である請求項
    ２記載のロータ。
  5. 【請求項５】 前記フローティングバイパスシール装置が複数のセグメントに細分され、これ
    らのセグメントが調節可能な連結装置により互いに接続され、これにより前記フ
    ローティングバイパスシール装置の大きさが調節可能である請求項１記載のロー
    タ。
  6. 【請求項６】 前記フローティングバイパスシール装置が、ベースフレームと、このベースフ
    レームのまわりに設けられて前記仕切り板及び前記接線板に係合する変形可能な
    エッジシールとから成る請求項１記載のロータ。
  7. 【請求項７】 前記フローティングバイパスシール装置が、２つの積重された前記加熱要素間
    に挟持されている請求項１記載のロータ。
  8. 【請求項８】 前記フローティングバイパスシール装置が、２つの積重された前記加熱要素間
    に挟持されている請求項２記載のロータ。
  9. 【請求項９】 前記フローティングバイパスシール装置が、２つの積重された前記加熱要素間
    に挟持されている請求項３記載のロータ。
  10. 【請求項１０】 前記フローティングバイパスシール装置が、２つの積重された前記加熱要素間
    に挟持されている請求項４記載のロータ。
  11. 【請求項１１】 前記フローティングバイパスシール装置が、２つの積重された前記加熱要素間
    に挟持されている請求項５記載のロータ。
  12. 【請求項１２】 前記フローティングバイパスシール装置が、２つの積重された前記加熱要素間
    に挟持されている請求項６記載のロータ。
  13. 【請求項１３】 前記フローティングバイパスシール装置が、取り付けの間、前記区画室内に溶
    接されている請求項１記載のロータ。
JP2000567892A 1998-08-27 1999-01-27 回転再生式熱交換器用のフローティングバイパスシール Expired - Lifetime JP3491231B2 (ja)

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