JPH02502938A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 熱交換器 技　　術　　分　　野 本発明は熱交換器の技術に係り、特に熱交換媒体が流れる回転式熱交換器に被熱 交換材が接触して、ハウジングに沿って運搬されるタイプの熱交換器に関する。

本発明は、特にらせん状回転式熱交換器に適用され、さらに特定の実施例につい て述べる。しかしながら、本発明は広範囲に適用され、ある特色は他の熱交換せ ずに運搬材を運搬するために使用されるフンベインゲスクリニー（Ｃｏｎｖｅｙ ｉｎｇ　　ｓｃｒｅｗ）のようなものでも使用されるであろう。

背景技術 回転式熱交換器は相対向する端部を回転できるように支持しており、コンベイン ゲスクリユーの中央部は運搬材がそれに沿って動かされるときに、高圧力を受け る。

コンベインゲスクリユーの円筒体に沿って、ヘリカル羽根（Ｈｅｌｉｃａｌ　　 ｆｌｉｇｈｔ）を溶接することは非常に不経済である。これは時間を要するから である。

さらに、コンベインゲスクリユーの中央部に溶接することは、材料の疲労の要因 である応力集中の原因となる。

コンベインゲスクリユ一本体の中央部に沿って溶接することなく、コンベインゲ スクリユーの円筒体にヘリカル羽根を取り付けた装置を得ることが望ましい。

本発明の主な目的はコンベインゲスクリユーの中央本体にヘリカル羽根を取り付 けるための改良装置を提供することにある。また、本発明の目的は、改良された 回転式熱交換器を提供することにある。さらにまた、本発明の目的は安価で生産 することができ、材料の疲労の要因を最小限に抑えることのできる回転式熱交換 器を提供することにある。さらに、本発明の目的は耐摩耗障壁を有する改良され た管状のヘリカル羽根を提供することにある。

発明の概要 上述したタイプの回転式熱交換器は相対向する端部と、外表面と中空部とを備え た円筒部材を含んでいる。相対向した羽根終端部を有するヘリカル羽根は本体外 表面に沿って延長されており、相対向した羽根終端部だけが本体に装着されてい る。そして、コンベインゲスクリユーは極端に長く、中間に付属部が設けられて いる。しかしながら、ヘリカル羽根は相対向する羽根終端部の中間部で本体には 全く装着されていない。ヘリカル羽根が相対向する羽根終端部の中間部で本体に は全く装着されていない場合には、少なくとも１つの付属部が設けられた装置を 含むようにしたものである。

好ましい装置において、ヘリカル羽根は管状を呈し、相対向する羽根終端部で本 体中空部と連絡している。本体の中空部に入れられた熱交換媒体はコンベインゲ スクリユーによって搬送されている運搬材の熱交換をするために管状のヘリカル 羽根を通って流れる。

管状のヘリカル羽根は好ましくは長方形の横断面形状を呈している。管状のヘリ カル羽根は内側と外側の表面、前面および後面を有している。また、耐摩耗障壁 が外側の羽根表面の前面側に取り付けられている。

連結管は相対する本体両端部に隣接した本体の外表面から外部に延びている。そ して、この連結管は中空部と管状のヘリカル羽根とを連結している。

図面の簡単な説明 第１図は本願における回転式熱交換器が取り付けられたハウジングの側面図、第 ２図は第１図における２−２線に沿う断面図、第３図は本発明の回転式熱交換器 の側面図、第４図は第３図における４−４線に沿う断面図、第５図は第４図にお ける５−５線に沿う部分断面図、第５Ａ図は耐摩耗障壁の代わりに耐久性の良い ストリップを示す第５図に類似する断片的な断面図、第６図は第３図における６ −６線に沿う部分断面図、及び第７図は第４図中円７で指示された部分断面図で ある。

実施例の詳細な説明 以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。なお、本発明はここ に示された図面に限定されるものではない。

第１図は入口１２と出口１４とを有する細長いノ＼ウジングＡを示したものであ る。ハウジングＡの両端部には、軸受支持部２０．２２を装着するためのプレー ト１６．１８が設けられており、この軸受支持部２０．２２に回転式コンベイン ゲスクリニーの回転軸端部２４．２６が回動可能に装着されている。

第２図に示すように、ハウジングＡは内壁３０および外壁３２を有し、これら両 壁３０．３２はスペーサ、すなわちエンボス加工された突起３４によって相互に 離間されて内部空間３６を形成している。また、導管３８．４０．４２は内部空 間３６に連通している。そして、熱交換流体は導管３８．４０を通って内部空間 ３６内に導かれ、導管４２を通り、そこから排出される。また、熱交換流体は上 述とは逆に流すことも可能である。入口１２と出口１４との間をハウジングＡに 沿って運搬された運搬材は内部空間３６を通って流れている熱交換流体と熱交換 する。

コンベインゲスクリユーＢは相対向した閉端部４８．５０を有する細長い円筒体 ４６と、外表面５２と、中空４８から一定間隔を保持した第一隔壁５４と、閉端 部５０から一定間隔を保持した第二隔壁５６とによって、３つの部屋に分割され ている。また、第二隔壁５６には複数の孔５８が貫通している。入口室６０は閉 端部４８と第一隔壁５４との間に形成されている。また、出口室６２は閉端部５ ０と第二隔壁５６との間に形成されている。さらに、リターン室６４は第一隔壁 ５４と第二隔壁５６との間に形成されている。そして、このリターン室６４は入 口室６０や出口室６２よりも長く、円筒体４６の長さの大部分を占めている。

閉端部４８に装着されたコンベインゲスクリユー軸２４は貫通した軸穴６６を有 するとともに、このコンベインゲスクリユー軸２４にはロータリジヨイント６８ が連結されており、このロータリジヨイント６８を介して熱交換流体が入口室６ ０に供給される。軸穴６６の直径よりも十分に小さい直径を有する流体回収管７ ０がロータリジヨイント６８を貫通して軸方向に延びている。流体回収管７０は 回転せずに固定され、第一隔壁５４のベアリング７２に支持されている。そのた め、コンベインゲスクリユーＢは流体回収管７０に対して相対的に回転する。外 方に延びる入口管７４はリターン室６４から熱交換流体を受けるために円筒体４ ６の内周表面にぴったりと隣接して位置された入口端部を有している。

なお、熱交換流体の流れを逆流させるようにしてもよい。すなわち、流体は流体 回収管７０、入口管７４を通して導かれ、入口室６０と軸穴６６を通して排出さ れるようにしてもよい。

管状のヘリカル羽根８０は円筒体４６の外表面５２に沿って延設されている。第 ５図に示すように、管状のヘリカル羽根８０は内側表面８２、外側表面８４、前 面８６、後面８８および中空部９０を有している。管状のヘリカル羽根８０はほ ぼ長方形断面形状を呈し、内側表面８２と外側表面８４は円筒体４６の外表面５ ２にほぼ平行に延びている。また、前面８６、後面８８は円筒体４６の縦軸を横 切って延びている。第５図に示すように、前面８６、後面８８は内側表面８２と 外側表面８４０幅の何倍かの高さを有している。はぼ長方形断面形状のらせん状 の耐摩耗障壁９２が、第５図に示すように、外側表面８４上に溶接されている。

この耐摩耗障壁９２は好ましくは、この前面９４が上記前面８６と同一平面でほ ぼ面一となるように装着されている。また、この代わりに第５Ａ図に示すように 、耐磨耗片９３を外側表面８４に装着することもできる。この時、耐磨耗片９３ は外側表面８４近傍で前面８６に重なるようにして固定される。

管状のヘリカル羽根８０は本体端部４８．５０にぴったりと隣接して位置された 取り付は装置ＣとＣ′によって、それを中空内部に連通する円筒体４６に装着さ れたヘリカル羽根の両端部を有している。取り付は装置Ｃには円筒体４６の外表 面５２に貫通された適当な孔に溶接され、閉塞端部１０４を有する連結管１０２ が設けられている＝管状のヘリカル羽根８０の両開端部はそこを横切って溶接さ れたプレート１０６を有している。搬送管１０８．１１０を接続するための適当 な孔がプレート１０６と連結管１０２に穿設されており、この搬送管１０８と搬 送管１１０とには、プレート１０６と連結管１０２とが溶接されている。取り付 は装置Ｃは管状のヘリカル羽根８０と円筒体４６との間を連結するただ１つの連 結部を有している。コンベインゲスクリユーが極端に長い状態では、管状のヘリ カル羽根８０の両端部に少なくとも１つの付加的な連結部を装着することができ る。

例えば、短い溶接点が円筒体４６の外表面５２と管状のヘリカル羽根８０との間 に設けられている。これは、管状のヘリカル羽根８０が極端に長く、それに加わ る力がヘリカル羽根８０を円筒体４６の軸に沿って作用させる場合に必要である 。しかしながら、好ましい形状は管状のヘリカル羽根８０の両端部の取付は装置 Ｃはヘリカル羽根８０と円筒体４６との間をただ１つの連結部で構成することで ある。管状のヘリカル羽根８０の両端部の中間で円筒体４６に装着されてい、な い場合に、少なくとも１つの付加装着装置が設けられる。

管状のヘリカル羽根８０はできるなら継ぎ目のない管であって、長手方向の溶接 部がないものが良い。コンベインゲスクリユー軸２６には、スプロケットあるい はこのようなものに一般に知られているモータにより、回動されるように連結す るためのキー溝１２０が設けられている。また、第二隔壁５６に孔５８を設ける 代わりに、熱交換流体が通る通路としてこの第二隔壁５６の円周上に、複数の切 欠きを設けるようにしてもよい。

管状のヘリカル羽根８０は両端部の間に非常に多くの方向変換部を有している。

たとえ、管状のヘリカル羽根８０が一定のピッチを有するように図示されたとし てもコンベインゲスクリユーに沿って移動された搬送材の膨張および収縮を可能 にするためにピッチを変化させるようにしてもよい。ハウジングＡとコンベイン ゲスクリユーＢとを通って循環された熱交換流体はハウジングＡに沿って移動さ れた運搬材と熱交換することができる。また、円筒体４６はコンベインゲスクリ ユーの駆動軸の中央部を成し、かなりの応力を受ける。円筒体４６の長さのほと んどの部分に溶接部がないことは、材料の疲労を最小限に抑えることができる。

管状のヘリカル羽根８０は円筒体４６に非常に近接して取付けである。管状のヘ リカル羽根８０を必要な長さより少し短めにすることができるので、連結部ｃ、 ｃ’を形成するためにヘリカル羽根８０を引張る必要がある。管状のヘリカル羽 根８０を引張ることは、その内径を縮め、その内周面に円筒体４６の外表面をし っかりとつかむようにさせる。

本装置のより好ましい作用について、熱交換流体はロータリジヨイント６８を通 って軸２４の軸穴６６に供給され、入口室６０に入る。さらに、この熱交換流体 は取り付は装置Ｃ′の管１０２’　、１０６’　、１０８’を通って入口室６０ から流れ出て、管状のヘリカル羽根８０に入る。そして、熱交換流体は出口室６ ２の入口である取り付は装置Ｃまで管状のヘリカル羽根８０の全長に亘って流れ る。それから、この熱交換流体は円筒体４６の主要部を加熱するために、第二隔 壁５６の孔５８を通ってリターン室６４に入る。さらに、それから、この熱交換 流体はリターン室６４から入口管７４、流体回収管７０を通って回収される。な お、熱交換流体の流れ方向は逆であってもよい。

たとえ、本発明が好ましい実施例に関して示し述べたとしても、適当な変更およ び部分的な変更が本明細書から読み理解される技術の他の技術にも広範囲に適用 される。本発明はこのようなすべての均等な変更および修正を含み、本クレーム の範囲にのみ限定される。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成　元年　６月　２９ 日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １　特許出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ８ｇ１０３５２６ ２発明の名称 熱交換器 ３特許出願人 住　所　　アメリカ合衆国、ペンシルバニア州　１９１００、フィラデルフィア 、マーケット　ストリート　１５００、センター　スフウェア　ウェスト　３０ ００（郵便番号１０３） ５　補正書の提出年月日 １９８９年　５月　２６日 ６　添付書類の目録 （１）補正書の翻訳文　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１　通請求の範 囲 １、　スクリューの回転時に運搬材を搬送するコンベインゲスクリユーにおいて 、このコンベインゲスクリユーは外表面を備えた略円筒形状の本体と、運搬材係 合表面をなすヘリカル羽根とを有し、この運搬材係合表面は上記円筒本体の外表 面に隣接した内側表面を有するとともに、この内側表面から外方に延び、これに より運搬材がスクリューの回転時に搬送され、上記ヘリカル羽根は上記円筒本体 の外表面に沿って延びるとともに、両端部を有し、上記ヘリカル羽根は上記両端 部で上記円筒本体に装着されているとともに、上記ヘリカル羽根は上記円筒本体 の中間部では実質的に装着されていないことを特徴とするコンベインゲスクリユ ー。

２、　上記ヘリカル羽根は管状を呈していることを特徴とする請求項１記載のコ ンベインゲスクリユー。

３、　上記本体は中空部を有し、上記管状のヘリカル羽根は上記中空部に上記両 端部で接続されていることを特徴とする請求項２記載のコンベインゲスクリユー 。

４、　上記管状のヘリカル羽根はほぼ長方形断面形状を呈していることを特徴と する請求項２記載のコンベインゲスクリニー。

５、　上記管状のヘリカル羽根は上記本体の外表面に面する内側表面と、外方に 向く対向面と、耐摩耗障壁とを有し、この耐摩耗障壁は上記管状のヘリカル羽根 に装着されるとともに、そこから外方に延びていることを特徴とする請求項２記 載のコンベインゲスクリユー。

６、　上記管状のヘリカル羽根はほぼ長方形断面形状を呈し、前面と後面とを有 し、上記耐摩耗障壁は上記前面に隣接して管状のヘリカル羽根に装着されている ことを特徴とする請求項５記載のコンベインゲスクリユー。

７、　上記本体は本体両端部と、中空内部と、上記中空内部と連結されるととも に上記本体端部に隣接する本体外表面から外方に延びる接続管と、そこで流体を 連通ずる上記接続管に上記管状のヘリカル羽根の端部を装着するための取付は装 置とを備えていることを特徴とする請求項２記載のコンベインゲスクリユー。

８、　熱交換器において、この熱交換器は入口と出口とを有する細長いハウジン グと、上記入口と上記出口との間を運搬材を搬送させるために上記ハウジングに 回動可能に設けられたコンベインゲスクリユーとを有し、このコンベインゲスク リニーは両端部、中空部、および外表面を有する円筒体を備え、上記熱交換器は 上記円筒体の上記外表面に沿って延びるとともに、両端部を備えた管状のヘリカ ル羽根を有し、この管状のヘリカル羽根は運搬材係合表面を形成し、この運搬材 係合表面は上記円筒本体の外表面に隣接した内側表面を有するとともに、この内 側表面から外方に延び、これにより運搬材がスクリューの回転時に搬送され、上 記熱交換器は上記円筒体に上記中空部に連通する上記羽根両端部を取着するだめ の取り付は装置を有し、上記管状のヘリカル羽根は上記羽根両端部の中間部では 円筒本体に実質的に装着されておらず、上記熱交換器は上記管状のヘリカル羽根 を通って搬送する上記中空部に熱交換媒体を導くための装置を有していることを 特徴とする熱交換器。

９、　上記ヘリカル羽根は管状を呈していることを特徴とする請求項８記載の熱 交換器。

１０、　上記管状のヘリカル羽根は内側表面と外側表面とを存し、耐摩耗障壁が 上記コンベインゲスクリユーの長手方向に沿２て上記外側表面に装着されている ことを特徴とする請求項９記載の熱交換器。

１１、　上記管状のヘリカル羽根は前面と後面とを有し、上記耐摩耗障壁は上記 前面に隣接して装着されていることを特徴とする請求項１０記載の熱交換器。

１２、　上記中空部に熱交換媒体を導く上記装置は上記本体端部の一方を介して 中空内部と連通し、後衝板が上記中空内部を横切って、上記入口室を形成し、上 記羽根端部の一方は上記中空部に接続されていることを特徴とする請求項８記載 の熱交換器。

１３、　上記羽根の両端部は上記本体端部に隣接する本体外表面を通って上記中 空内部に接続されていることを特徴とする請求項８記載の熱交換器。

国際調受報告 １、Ｉ＠、、＋ａ噛ｍｍｍ、ＰＣＴ／ＵＳ８Ｂ１０３５２６

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．外表面を有する略円筒体と、この円筒体の外表面に沿って延び、相対向する 両端部を有するヘリカル羽根とを備え、このヘリカル羽根は上記両端部で上記円 筒体に装着され、上記両端部の中間部では円筒体に実質的に装着されていないこ とを特徴とするコンベイングスクリュー。
2. ２．上記ヘリカル羽根は管状を呈していることを特徴とする請求項１記載のコン ペインダスクリュー。
3. ３．上記本体は中空部を有し、上記管状のヘリカル羽根は上記中空部に上記両端 部で接続されていることを特徴とする請求項２記載のコンベイングスクリュー。
4. ４．上記管状のヘリカル羽根はほぼ長方形断面形状を呈していることを特徴とす る請求項２記載のコンベイングスクリュー。
5. ５．上記管状のヘリカル羽根は上記本体の外表面に面する内側表面と、外方に向 く対向面と、耐摩耗障壁とを有し、この耐摩耗障壁は上記管状のヘリカル羽根に 装着されるとともに、そこから外方に延びていることを特徴とする請求項２記載 のコンベイングスクリュー。
6. ６．上記管状のヘリカル羽根はほぼ長方形断面形状を呈し、前面と後面とを有し 、上記耐摩耗障壁は上記前面に隣接して管状のヘリカル羽根に装着されているこ とを特徴とする請求項５記載のコンベイングスクリュー。
7. ７．上記本体は本体両端部と、中空内部と、上記中空内部と連結されるとともに 上記本体端部に隣接する本体外表面から外方に延びる接続管と、そこで流体を連 通する上記接続管に上記管状のヘリカル羽根の端部を装着するための取付け装置 とを備えていることを特徴とする請求項２記載のコンペインダスクリュー。
8. ８．熱交換器において、この熱交換器は入口と出口とを有する細長いハウジング と、上記入口と上記出口との間を運搬材を搬送させるために上記ハウジングに回 動可能に設けられたコンベイングスクリューとを有し、このコンベイングスクリ ューは両端部、中空部、および外表面を有する円筒体を備え、上記熱交換器は上 記円筒体の上記外表面に沿って延び、両端部を有する管状のヘリカル羽根と、上 記円筒体に上記中空部に連通する上記羽根両端部を取着するための取り付け装置 とを有し、上記管状のヘリカル羽根は上記羽根両端部の中間部では円筒体に実質 的に装着されておらず、上記熱交換器は上記管状のヘリカル羽根を通って搬送す る上記中空部に熱交換媒体を導くための装置を有していることを特徴とする熱交 換器。
9. ９．上記ヘリカル羽根は管状を呈していることを特徴とする請求項８記載の熱交 換器。
10. １０．上記管状のヘリカル羽根は内側表面と外側表面とを有し、耐摩耗障壁が上 記コンベイングスクリューの長手方向に沿って上記外側表面に装着されているこ とを特徴とする請求項９記載の熱交換器。
11. １１．上記管状のヘリカル羽根は前面と後面とを有し、上記耐摩耗障壁は上記前 面に隣接して装着されていることを特徴とする請求項１０記載の熱交換器。
12. １２．上記中空部に熱交換媒体を導く上記装置は上記本体端部の一方を介して中 空内部と連通し、後衝板が上記中空内部を横切って、上記入口室を形成し、上記 羽根端部の一方は上記中空部に接続されていることを特徴とする請求項８記載の 熱交換器。
13. １３．上記羽根の両端部は上記本体端部に隣接する本体外表面を通って上記中空 内部に接続されていることを特徴とする請求項８記載の熱交換器。
14. １４．内側表面と外側表面とを有し、耐摩耗障壁が上記外側表面に沿って、そこ から外方に延びて上記管状のヘリカル羽根に装着されていることを特徴とする管 状のヘリカル羽根。
15. １５．上記管状のヘリカル羽根はほぼ長方形断面形状を呈し、前面と後面とを有 し、上記耐摩耗障壁が上記前面に隣接して上記外側表面に装着されていることを 特徴とする請求項１４記載の管状のヘリカル羽根。
16. １６．上記管状のヘリカル羽根は対向する両端部と、他の本体に流体を連通する 上記端部を装着する取り付け装置とを備えていることを特徴とする請求項１４記 載の管状のヘリカル羽根。