KR101186524B1 - 모듈형 공기 예열기를 변형하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

변형된 모듈형 공기 예열기(10)용 반모듈형 회전자 모듈(52)은 공기 예열기 포스트(16)에 결합하기 위한 2핀 러그 조립체를 갖는다. 2핀 러그 조립체는 상부의 2핀 러그(54) 및 하부의 2핀 러그를 포함하고, 섹터 밀봉 플레이트각(β)을 점유하도록 구성된다. 복수의 다이어프램(56, 58, 60, 62)이 밀봉 플레이트각(β)보다 작은 서브-섹터각(
Figure 112010016514136-pat00017
)을 형성하도록 위치된 2개의 외부 다이어프램(56, 62)을 포함하는 2핀 러그 조립체로부터 반경방향으로 연장된다. 스테이 플레이트(42)는 다이어프램 사이에 위치되어 열교환 요소(22a)가 수용되는 바스켓 모듈을 형성한다. 모듈형 회전자는 인접한 단일의 회전자 모듈(20)의 쌍을 제거하고 각각의 쌍을 반모듈형 회전자 모듈(52)로 대체함으로써 변형될 수 있다.

Description

모듈형 공기 예열기를 변형하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MODIFYING A MODULAR AIR PREHEATER}
본 발명은 공기 예열기, 특히 모듈형 공기 예열기(modular air preheater)의 변형에 관한 것이다.
공기 예열기(또한 회전형 열교환기로 공지됨)는 예를 들어 연도 가스와 같은 고온 가스 스트림으로부터 예를 들어 연소 공기 스트림과 같은 저온 가스 스트림으로 열을 전달하는데 이용된다. 회전자는 고온 가스 스트림용 통로 내에 먼저 위치된 다수의 열 흡수 재료를 포함하고, 이 통로에서 열이 열 흡수 재료에 의해 흡수된다. 회전자가 회전함에 따라, 가열된 흡수 재료는 열이 흡수 재료로부터 저온 가스 스트림으로 전달되는 저온 가스 스트림용 통로에 진입한다.
전형적인 공기 예열기에서, 원통형 회전자는 중심 회전자 포스트 상에 배치되고, 회전자 포스트로부터 회전자의 외주쉘로 연장하는 다이어프램으로 공지된 복수의 반경방향 칸막이 또는 플레이트에 의해 복수의 섹터형 격실("섹터")로 분할된다. 이들 섹터형 격실은 통상적으로 적층된 플레이트형 요소들로 구성되는 다량의 열 흡수 재료를 포함하는 모듈형 열교환 바스켓이 적재되어 있다.
본 명세서에 개시된 양태에 따르면, 공기 예열기용 반모듈형 회전자 모듈이 제공된다. 반모듈형 회전자 모듈은 공기 예열기 포스트에 결합하기 위한 2핀 러그 조립체(two pin lug assembly)를 갖는다. 러그 조립체는 상부의 2핀 러그 및 하부의 2핀 러그를 포함하고 섹터 플레이트 밀봉각을 형성하도록 구성된다. 복수의 다이어프램이 러그 조립체로부터 반경방향으로 연장하고, 섹터 플레이트 밀봉각보다 작은 각도를 형성하도록 위치된 2개의 외부 다이어프램을 포함한다. 회전자 모듈은 다이어프램들 사이에 위치되어 바스켓 모듈을 형성하는 복수의 스테이 플레이트를 추가로 포함한다.
본 명세서에 설명된 다른 양태에 따르면, 공기 예열기 포스트에 결합하기 위한 2핀 러그 조립체를 갖는 공기 예열기용 반모듈형 회전자 모듈이 제공된다. 2핀 러그 조립체는 상부의 2핀 러그 및 하부의 2핀 러그를 포함하고, 정점(B)을 갖는 섹터 플레이트 밀봉각(β)을 형성하도록 구성된다. 일 실시예에서, 섹터 플레이트 밀봉각(β)은 2개의 통상의 섹터각(α)과 실질적으로 동일하다. 복수의 다이어프램이 2핀 러그 조립체로부터 반경방향으로 연장되고, 섹터 플레이트 밀봉각(β)보다 작고 정점(B)과 일치하는 공통 정점(G)을 갖는 서브-각(
Figure 112012020814158-pat00001
)을 형성하도록 위치된 2개의 외부 다이어프램을 포함한다. 러그 조립체로부터 2개의 외부 다이어프램 사이로 반경방향으로 연장하여 적어도 2개의 내부각(φ)을 형성하는 적어도 하나의 다이어프램이 존재한다. φ의 측정치는 β와
Figure 112012020814158-pat00002
의 측정치 사이의 차이값과 대략 동일하고, 일 실시예에서 추가의 다이어프램이 종래의 장치에서 보여지는 2개의 밀봉부 대신에 섹터 플레이트 밀봉각마다 적어도 3개의 밀봉부를 허용하는 이하에 설명되는 듀플렉스 실링(DUPLEX SEALING)TM 회전자 모듈을 형성한다[듀플렉스 실링은 미국 코네티컷주 윈저 소재의 알스톰 파워 인크.(Alstom Power Inc.)의 상표명임]. 다이어프램들 사이에 위치되어 바스켓 모듈을 형성하는 복수의 스테이 플레이트가 또한 존재한다.
본 명세서에 설명된 다른 양태에 따르면, 공기 예열기용 회전자가 제공된다. 회전자는 복수의 단일의 회전자 모듈을 수용하도록 구성된 포스트를 포함하고, 포스트는 각각의 단일의 회전자 모듈용 헤더 구멍 및 대응 정렬 핀을 갖는 헤더를 포함한다. 회전자는 포스트 상에 위치하는 복수의 반모듈형 회전자 모듈을 추가로 포함하고, 각각의 반모듈형 회전자 모듈은 포스트 상의 2개의 인접 헤더 구멍들 및 2개의 인접 대응 정렬 핀들을 포함한다. 각각의 반모듈형 회전자 모듈은 포스트에 결합하기 위한 2핀 러그 조립체를 포함하고, 러그 조립체는 상부의 2핀 러그 및 하부의 2핀 러그를 포함하고 섹터 플레이트 밀봉각을 형성하도록 구성된다. 러그 조립체로부터 반경방향으로 연장하고 섹터 플레이트 밀봉각보다 작은 서브-섹터각을 형성하도록 위치된 2개의 외부 다이어프램을 포함하는 복수의 다이어프램이 존재한다. 각각의 반모듈형 회전자 모듈은 또한 다이어프램들 사이에 배치되어 바스켓 모듈을 형성하는 복수의 스테이 플레이트를 포함한다. 인접한 반모듈형 회전자 모듈 사이에 바스켓 모듈을 형성하도록 구성 포켓 내에 있는 복수의 스테이 플레이트가 또한 존재한다. 회전자는 바스켓 모듈 내에 배치된 열교환 요소를 포함한다.
본 명세서에 설명된 다른 양태에 따르면, 공기 예열기용 회전자가 제공된다. 회전자는 복수의 단일의 회전자 모듈을 수용하도록 구성된 포스트를 포함하고, 포스트는 각각의 단일의 회전자 모듈용 헤더 구멍 및 대응 정렬 핀을 갖는 헤더를 포함한다. 회전자는 포스트 상에 위치된 복수의 반모듈형 회전자 모듈을 포함한다. 각각의 반모듈형 회전자 모듈은 포스트에 결합하기 위한 2핀 러그 조립체를 포함하고, 2핀 러그 조립체는 상부의 2핀 러그 및 하부의 2핀 러그를 포함하고 정점(B)을 갖는 섹터 플레이트 밀봉각(β)을 형성하도록 구성된다. 2핀 러그 조립체로부터 반경방향으로 연장하고, 섹터 플레이트 밀봉각(β)보다 작고 정점(B)과 일치하는 공통 정점(G)을 갖는 서브-각(
Figure 112012020814158-pat00003
)을 형성하도록 위치된 2개의 외부 다이어프램을 포함하는 복수의 다이어프램이 존재한다. 각각의 반모듈형 회전자 모듈은 러그 조립체로부터 2개의 외부 다이어프램 사이로 반경방향으로 연장하고 적어도 2개의 내부각(φ)을 형성하는 적어도 하나의 다이어프램을 포함하고, φ의 측정치는 β와
Figure 112012020814158-pat00004
의 측정치 사이의 차이값과 대략 동일하다. 회전자는 다이어프램들 사이에 위치되어 바스켓 모듈을 형성하는 복수의 스테이 플레이트 및 인접한 반모듈형 회전자 모듈 사이에 바스켓 모듈을 형성하기 위한 구성 포켓 내의 스테이 플레이트를 포함한다. 회전자는 바스켓 모듈 내에 열교환 요소를 또한 포함한다.
각각의 반모듈형 회전자 모듈은 포스트 상의 2개의 인접한 헤더 구멍 및 2개의 인접한 대응 정렬 핀에 결합된다.
본 명세서에 설명된 다른 양태에 따르면, 공기 예열기용 모듈형 회전자를 반모듈형 회전자로 변환하는 방법이 제공되고, 반모듈형 회전자는 포스트 상에 장착된 복수의 단일의 회전자 모듈을 포함한다. 이 방법은 포스트로부터 단일의 회전자 모듈을 제거하는 단계와, 바스켓 모듈을 포함하고 인접한 반모듈형 회전자 모듈 사이에 구성 포켓을 형성하도록 구성된 반모듈형 회전자 모듈로 인접한 단일의 회전자 모듈의 쌍을 대체하는 단계를 포함한다. 스테이 플레이트가 구성 포켓 내에 현장 조립되어 구성 포켓 내에 바스켓 모듈을 제공하고, 열교환 요소가 바스켓 모듈 내에 배치된다.
전술된 및 다른 특징은 이하의 도면 및 상세한 설명에 의해 설명된다.
이제, 예시적인 실시예인 도면을 참조하면, 유사한 요소를 유사한 도면 부호로 나타낸다.
본 발명의 반모듈형 회전자 모듈에 따르면, 종래의 공기 예열기가 포스트를 교체하지 않고 수리되거나 업데이트될 수 있게 하고, 회전자의 재조립이 더 소수의 모듈의 설치에 의해 성취되어 현장 조립 프로세스에 요구되는 시간 및 노력을 감소시킬 수 있다.
도 1은 일 특정 실시예에 따라 변형된 모듈형 공기 예열기의 부분 절결 사시도.
도 2는 본 명세서에 설명된 바와 같은 반모듈형 회전자 모듈의 일 실시예의 개략 평면도.
도 3은 인접한 반모듈형 회전자 모듈 사이에 상호 접속 스테이 플레이트(stay plate)가 장착되어 있는 도 2의 반모듈형 회전자 모듈을 갖는 변형된 회전자의 부분 개략 평면도.
도 4a는 종래의 회전자의 부분 개략 평면도.
도 4b는 "상세 'A'"라 표시된 도 4a의 부분의 부분 상세도.
도 5는 "상세 'B'"라 표시된 도 4a의 부분의 부분 단면 상세도.
도 6은 회전자의 포스트 상에 장착된 도 2에 도시된 바와 같은 반모듈형 회전자 모듈의 러그의 일 실시예의 부분 평면도.
도 7은 인접한 반모듈형 회전자 모듈들 사이의 상호 접속 스테이 플레이트들의 삽입에 앞서 도 2에 도시된 바와 같은 복수의 반모듈형 회전자 모듈을 도시하는 회전자의 부분 평면도.
도 8은 핀이 내부에 있는 도 5의 러그 및 헤더 내의 구멍의 개략 평면도.
도 9는 포스트 상의 도 1의 변형된 회전자의 하부 러그부의 부분 개략 평면도.
도 10은 "상세 'C'"라 표시된 도 9의 부분의 부분 평면 상세도.
도 1은 일반적으로 도면 부호 10으로 지시된 바와 같은 변형된 모듈형 공기 예열기를 도시한다. 변형된 모듈형 공기 예열기(10)는 회전자(14)가 화살표 18로 지시된 바와 같이 회전하도록 장착되는 하우징(12)을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 회전자(14)는 일반적으로 도면 부호 52로 도시된 복수의 반모듈형 회전자 모듈로 구성된 모듈형 회전자이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 회전자 모듈(52)은 상호 접속 스테이 플레이트(42a)가 그 사이에 있는 상태로 회전 가능 포스트(16) 상에 장착된다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 각각의 반모듈형 회전자 모듈(52)은 복수의 반경방향 정렬된 바스켓 모듈(22)의 열을 포함한다. 바스켓 모듈(22)은 열교환 요소를 포함하는데, 여기서 명료화를 위해 단지 하나의 열교환 요소만이 도 3에 바스켓형 열교환 요소(22a)로서 도시되어 있다. 바스켓형 열교환 요소는 변형된 모듈형 공기 예열기(10)의 열교환 표면을 제공한다.
도 1을 재차 간략하게 참조하면, 하우징(12)은 예를 들어 가스 입구 도관(26)이 장착되는 연도 가스측과, 예를 들어 회전자(14)의 제 1 표면에 있는 고정형 유동 불투과성 섹터 플레이트(24) 및 회전자(14)의 제 2 표면에 배치된 대응하는 유동 불투과성 섹터 플레이트(도시 생략)에 의해 공기 입구(30)가 장착되는 공기측으로 축방향으로 분할된다. 고온 가스, 예를 들어 고온 연도 가스가 가스 입구 도관(26)을 통해 모듈형 공기 예열기(10)에 진입하고, 회전자(14)를 통해 유동하는데(화살표 A로 지시된 바와 같이), 여기서 열이 연도 가스로부터 회전자로 전달되고 가스가 이어서 가스 출구 도관(28)을 통해 나온다(화살표 B로 지시된 바와 같이). 역류 유동 공기가 공기 입구(30)를 통해 진입하고(화살표 C로 지시된 바와 같이), 회전자(14)를 통해 유동하는데, 여기서 이 공기는 회전자(14)로부터 열을 취출하고 이어서 가열된 공기가 공기 출구 도관(32)을 통해 나온다(화살표 D로 지시된 바와 같이).
종래의 사전 변형 구조에서, 포스트(16)는 그 상부에 장착된 복수의 단일의 회전자 모듈(20)을 갖는데, 이들 중 2개가 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다. 각각의 단일의 회전자 모듈(20)은 상부 러그(36) 및 하부 러그(도시 생략)를 포함하는 러그 조립체를 구비하고, 단일의 회전자 모듈이 러그 조립체에 의해 포스트(16) 상에 조립될 수 있다. 단일의 회전자 모듈(20)은 러그 조립체의 각각이, 단일의 회전자 모듈이 포스트(16) 상에 장착될 때 포스트(16)의 중심축에 정점을 갖는 섹터각(α)을 형성하는 측면, 예를 들어 측면(36a, 36b)을 갖도록 구성된다. 포스트(16)는 각각의 단일의 회전자 모듈(20)이 결합되는 상부 헤더(16a) 및 하부 헤더(도시 생략)를 갖는다. 상부 헤더(16a) 및 하부 헤더는 포스트(16)의 코어부 주위의 환형 숄더와, 구멍들을 각각 포함하고, 상기 구멍들에 의해서 상부 러그(36) 및 하부 러그가 핀(도시 생략)으로 포스트(16)에 부착된다. 일 실시예에서, 종래의 구조의 조립을 용이하게 하기 위해, 상부 러그(36)들 각각은 예를 들어 상부 헤더(16a) 내의 헤더 구멍(68)과 정렬하는 단일 러그 구멍(50)을 갖는다. 예를 들어, 도 4b에서, 상부 러그(36) 중 하나가 그 밑에 헤더 구멍(68)을 드러내도록 가상선으로 도시되고, 상부 러그는 예를 들어 상호 정렬된 헤더 구멍(68) 및 러그 구멍(50)을 통해 삽입된 축방향 배향[포스트(16)에 대해] 핀(도시 생략)에 의해 포스트(16) 상에 보유된다. 하부 헤더는 반경방향으로 배향된 정렬 핀(도 4a에는 도시되지 않음)을 포함하는데, 그 중 하나가 각각의 단일의 회전자 모듈(20) 상의 러그 조립체의 하부 러그 내에 수용된다. 상부 헤더(16a) 및 하부 헤더 내의 구멍들은 섹터각(α)과 동일한 각도 간격으로 포스트(16) 둘레에 분포된다.
도 4a 및 도 5에 도시된 바와 같이, 통상적으로 각각의 단일의 회전자 모듈(20)은 그 각각의 러그 조립체로부터 연장하고 러그 조립체의 측면(36a, 36b)들과 일치하는 제 1 다이어프램(38) 및 제 2 다이어프램(40)을 포함한다. 따라서, 제 1 다이어프램(38) 및 제 2 다이어프램(40)은 섹터각(α)에 합치하도록 단일의 회전자 모듈(20) 상에 배열된다. 회전자(14) 내의 모든 단일의 회전자 모듈(20)은 동일한 섹터각(α)을 형성한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 단일의 회전자 모듈(20)은 제 1 다이어프램(38)과 제 2 다이어프램(40) 사이에 섹터각(α)을 형성하는 내부 다이어프램을 갖지 않는다.
통상의 배열에서, 단일의 회전자 모듈(20)은 명목상으로는 이들이 포스트(16) 주위에서 서로 연속적인 관계로 배치될 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 각각의 단일의 회전자 모듈(20)은 섹터각(α)과 동일한 포스트(16)의 중심에 대한 위치를 점유하고, 여기서 섹터각(α)은 360도(360°)의 정수 분수이다. 일반적으로, 섹터각(α)은 약 15도(15°)일 수 있어, 24개의 섹터가 포스트(16) 주위에 형성된다. 이들 단일의 회전자 모듈(20)이 회전자(14) 상에 조립될 때, 인접한 모듈(20)들의 인접한 다이어프램 플레이트(38, 40)들은 도 5에 도시된 바와 같이 체결구(34)에 의해 함께 결합되어 2중 플레이트 회전자 다이어프램(46)을 형성한다. 하나 이상의 시임(shim)(48)이 인접한 단일의 회전자 모듈(20)들 사이, 예를 들어 하나의 단일의 회전자 모듈의 다이어프램(38)과 인접한 단일의 회전자 모듈의 다이어프램(40) 사이에 삽입되어, 포스트(16)를 완전히 에워싸는 정확한 간격을 얻기 위해 단일의 회전자 모듈(20)들의 크기의 제조 편차를 보상한다. 도 5에 또한 도시된 바와 같이, 회전자(14)가 그 내부에서 회전할 때 밀봉부(44)가 2중 플레이트 회전자 다이어프램(46)으로부터 연장되어 하우징(12)에 결합하여, 통상의 모듈형 공기 예열기의 연도 가스측과 공기측 사이의 가스의 유동을 억제한다.
일 실시예에 따르면, 회전자(14)는 포스트(16)로부터의 단일의 회전자 모듈(20)의 제거 및 도 2에 일반적으로 도면 부호 52로 도시된 반모듈형 회전자 모듈로의 단일의 회전자 모듈(20)의 각각의 교체에 의해 변형된다. 반모듈형 회전자 모듈(52)들 각각은 2개의 상호 인접한 단일의 회전자 모듈(20)을 대체하는 것으로서 보여질 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 반모듈형 회전자 모듈(52)의 각각은 포스트(16)에 결합하도록 구성된 상부의 2핀 러그(54) 및 하부의 2핀 러그(이하에 설명됨)를 갖는 2핀 러그 조립체를 포함한다. 일 실시예에서, 인접한 반모듈형 회전자 모듈(52)들은 도 3에 도시된 바와 같이 그리고 이하에 더 설명되는 바와 같이 스테이 플레이트(42a)들에 의해 상호 접속된다.
도 2, 도 6 및 도 7을 참조하면, 상부의 2핀 러그(54)는 정점(B)을 갖는 섹터 플레이트 밀봉각(β)을 형성하는 2개의 측면(54b, 54c)을 갖는다. 일 실시예에서, β는 섹터각(α)의 대략 2배인데, 예를 들어 섹터각(α)이 약 15도(15°)일 때 β는 약 30도(30°)이다. 일 실시예에서, 상부의 2핀 러그(54)들 각각은 포스트(16) 상의 2개의 상호 인접한 헤더 구멍(68)(도 8)과 정렬 가능한 2개의 러그 구멍(55)을 갖고, 이는 설치 중에 정렬 또는 보유 핀(67)을 수용한다. 일 실시예에서, 상부의 2핀 러그(54)는 반모듈형 회전자 모듈(52)이 도 7에 도시된 바와 같이 포스트(16) 상에 장착될 때 정점(B)이 포스트(16)의 중심축(C)과 일치하도록 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 다이어프램(56, 58, 60, 62)이 상부의 2핀 러그(54)로부터 반경방향으로[정점(B)에 대해] 연장한다. 스테이 플레이트(42)들은 인접한 다이어프램들 사이로 연장하여 인접한 다이어프램에 접속되어 바스켓 모듈(22)들을 형성한다. 섹터각(α)은 약 15도(15°)인 것으로서 설명되고 섹터 플레이트 밀봉각(β)은 약 30도(30°)인 것으로서 설명되었지만, 다른 실시예에서, α 및 β의 다른 값이 이용될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 6에 도시된 일 실시예에서, 포스트(16)의 상부 헤더(16a)는 중심 코어(68a)를 둘러싸는 숄더(66a)를 포함하고, 상부의 2핀 러그(54)는, 2핀 러그(54)가 중심 코어(68a)에 결합할 때 러그 구멍(55)들이 헤더 구멍(68)들과 정렬될 수 있도록 중심 코어(68a)의 외경과 일치시키기 위해 그리고 정렬 핀(67)(도 8에 도시됨)을 수용하기 위해 오목 구조를 갖는 포스트 정합면(54a)을 갖고 구성된다. 포스트 정합면(54a)은 반모듈형 회전자 모듈(52)이 포스트 상에 장착될 때(도 6) 포스트(16)의 중심축(C) 및 정점(B)과 일치하는 중심점(S)에 의해 형성된 곡률을 갖는다.
일 실시예에서, 러그 구멍(55)들이 상부의 2핀 러그(54) 내에 위치되어, 포스트 정합면(54a)이 중심 코어(68a)에 결합할 때 러그 구멍(55)들은 각각 헤더 구멍(68)들 중 대응하는 하나에 대해 약간 변위된다. 예를 들어, 도 8에 지시된 바와 같이, 2핀 러그 구멍(55)의 중심(CDL)은 헤더 구멍(68)의 중심(CHH)으로부터 오프셋된다. 일 실시예에서, 러그 구멍(55)은 상부의 2핀 러그(54)의 중심선(CL)에 평행한 방향에서 양 δ만큼 오프셋되고, 여기서 중심선(CL)은 포스트(16)의 중심으로부터 나오고 2핀 러그(54) 내의 2개의 러그 구멍(55) 사이의 중간에 있다. 도 8은 각각의 러그 구멍(55) 및 헤더 구멍(68)의 직경이 실질적으로 동일하거나 유사한 직경인 실시예를 도시하고 있지만, 러그 구멍(55) 및 헤더 구멍의 직경들 중 하나는 직경이 더 클 수도 있다. 일 실시예에서, 헤더 구멍(68)들로부터의 러그 구멍(55)들의 각각의 오프셋(δ)의 양은 상호 정렬된 러그 구멍(55)들 및 헤더 구멍(68)들을 통해 삽입될 때 보유 핀(67)들이 포스트(16)) 상에 반모듈형 회전자 모듈(52)을 더 양호하게 위치시킬 수 있게 한다. 일 실시예에서, 오프셋(δ)의 양은 다양한 핀 크기, 구멍 크기 및 러그 자체의 각도의 전체 또는 일부의 조합에 의존한다.
도 2를 재차 참조하면, 각각의 반모듈형 회전자 모듈(52)의 최외측 다이어프램(56, 62)들은 섹터 플레이트 밀봉각(β)의 정점(B)과 일치하는 정점(G)을 갖는 서브-섹터각(
Figure 112012020814158-pat00005
)을 형성한다. 일 실시예에서, 서브-섹터각(
Figure 112012020814158-pat00006
)은 섹터 플레이트 밀봉각(β)보다 작다. 예를 들어, 섹터 플레이트 밀봉각(β)이 약 30도(30°)일 때, 서브-섹터각(
Figure 112012020814158-pat00007
)은 약 22.5도(22.5°)이다. 따라서, 2개의 반모듈형 회전자 모듈(52)이 포스트 상에 인접하여 장착될 때, 일반적으로 도면 부호 64로 도시된 포켓이 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이 그 사이에 형성된다. 포켓(64)은 인접한 반모듈형 회전자 모듈(52)들의 최외측 다이어프램(62, 56)들에 의해 한정되는데, 이 최외측 다이어프램들은 또한 그들 사이에 약 7.5도(7.5°)의 포켓각(θ)을 형성한다. 일 실시예에서, 포켓각(θ)은 정점(B)과 일치하는 정점(T)을 갖는다. 수학적으로, 포켓각(θ)의 측정치는 β와
Figure 112012020814158-pat00008
사이의 차이값이다. 일 실시예에서, 포켓(64)은 구성 포켓으로서, 상호 접속 스테이 플레이트(42a)들이 설치되어, 도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들어 현장 설치되어 일 반모듈형 회전자 모듈(52) 상의 최외측 다이어프램(62)으로부터 인접한 반모듈형 회전자 모듈(52) 상의 대면하는 인접한 최외측 다이어프램(56)으로 연장하는 구성 포켓이다. 스테이 플레이트(42a)들은 그들 사이에 바스켓 모듈(22)들을 형성한다. 섹터 플레이트 밀봉각(β)은 약 30도(30°)인 것으로서 설명되고, 서브-섹터각(
Figure 112012020814158-pat00009
)은 약 22.5도(22.5°)인 것으로서 설명되고, 약 7.5도(7.5°)의 최종 포켓각(θ)이 설명되었지만, 다른 실시예에서 섹터 플레이트 밀봉각(β), 서브-섹터각(
Figure 112012020814158-pat00010
) 및 포켓각(θ)에 대한 다른 값이 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
일 실시예에서, 각각의 반모듈형 회전자 모듈(52) 내의 인접한 다이어프램(56, 58; 58, 60; 60, 62)들은 그들 사이에 동일한 내부각(φ)을 형성하고, 내부각(φ)의 각각은 정점(B)과 일치하는 정점(P)을 갖는다. 이와 같이, 내부 다이어프램(58, 60)은 서브-섹터각(
Figure 112012020814158-pat00011
)을 균등하게 분할한다. 다른 실시예에서, 내부각(φ) 중 하나 이상이 상이할 수 있다. 일 실시예에서, 포켓각(θ)은 각각의 내부각(φ)과 동일하다. 예를 들어, 일 실시예에서, 포켓각(θ) 및 내부각(φ)은 모두 통상의 섹터각(α)의 절반이다. θ, φ 및 α 사이의 특정 관계가 언급되었지만, 다른 실시예에서 언급된 각도들은 다른 방식으로 서로 관련될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. φ의 측정치는 β와
Figure 112012020814158-pat00012
의 측정치 사이의 차이값과 동일하기 때문에, 일 실시예에서 듀플렉스 실링TM 회전자 모듈이 형성된다는 것이 또한 이해되어야 한다(듀플렉스 실링은 미국 코네티컷주 윈저 소재의 알스톰 파워 인크.의 상표명임). 예를 들어, 듀플렉스 실링TM 회전자 모듈은 2개의 밀봉부의 통상의 배열 대신에 섹터 플레이트 밀봉각(β)마다 3개의 밀봉부를 제공하는 각각의 반모듈형 회전자 모듈(52) 내에 추가의 다이어프램을 포함한다. 바스켓 모듈들을 형성하기 위하여 다이어프램들 사이에 복수의 스테이 플레이트가 또한 존재한다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 포스트(16)는 하부 숄더(66b)를 갖는 하부 헤더부(16b)와 하부 중심 코어(68b)를 갖고, 여기서 복수의 반경방향으로 배향된[포스트(16)에 대해] 정렬 핀(70)이 중심 코어(68b) 내의 반경방향으로 배향된 구멍 내에 장착되어 그로부터 연장한다. 전술된 바와 같이, 반모듈형 회전자 모듈(52) 내의 러그 조립체는 포스트 정합면(72a) 및 2개의 측면(72b, 72c)을 갖는 하부의 2핀 러그(72)를 포함하고, 상기 2개의 측면들 사이에서 섹터 플레이트 밀봉각(β)을 형성한다. 일 실시예에서, 포스트 정합면(72a)은 정합면이 하부 중심 코어(68b)와 결합될 때 포스트(16)의 중심축과 일치하는 중심을 갖는 곡률반경을 갖는다. 일 실시예에서, 하부의 2핀 러그(72)는 포스트(16)로부터 연장하는 2개의 상호 인접한 정렬 핀(70)을 수용하기 위한 한 쌍의 슬롯(74)을 갖는다. 하부의 2핀 러그(72)가 포스트(16)에 결합될 때, 슬롯(74)들은 2개의 상호 인접한 정렬 핀(70)을 수용한다. 도 10에 도시된 일 실시예에서, 슬롯(74)들 각각은 약 7.5도(7.5°)인 핀(70)의 중심선(Cp)에 대한 각도(ρ)로 가공된 일 측면(76)을 포함한다. 일 실시예에서, 슬롯(74)들 각각의 측면(76)은 하부의 2핀 러그(72)의 중심선(CL)에 평행하다. 하부의 2개의 러그(72)의 중심선(CL)은 포스트(16)의 중심으로부터 나오고 핀(70)들 사이의 중간에 있다. 따라서, 화살표 I로 지시된 설치 방향에서 하부의 2개의 러그(72)의 설치시에, 핀(70)들은 슬롯(74)들의 측면(76)들을 지지함으로써 포스트(16) 상에 반모듈형 회전자 모듈(52)을 더 양호하게 위치시킬 수 있다.
반모듈형 회전자 모듈(52)은, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 종래의 단일의 회전자 모듈(20)보다 우수한 다수의 개별적인 장점을 제공한다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 반모듈형 회전자 모듈(52)은 종래의 단일의 회전자 모듈(20)이 미리 장착된 회전자(14)의 포스트(16) 상에 설치되어, 종래의 공기 예열기가 포스트(16)를 교체하지 않고 수리되거나 업데이트(즉, 본 명세서에 설명된 바와 같이 변형됨)될 수 있게 한다. 또한, 각각의 반모듈형 회전자 모듈(52)은 2개의 종래의 단일의 회전자 모듈(20)을 대체할 수 있기 때문에, 회전자의 재조립이 더 소수의 모듈의 설치에 의해 성취되는데, 이는 현장 조립 프로세스에 요구되는 시간 및 노력을 감소시킨다. 게다가, 도 5에 도시된 바와 같은 시밍(shimming) 및 체결 단계가 배제되지 않는 경우 상당히 감소된다.
일 실시예에서, 오프셋(δ)의 양 및 러그 구멍(55)들과 헤더 구멍(68)들 사이의 직경 크기 차이는 구조적 완전성을 희생하지 않고 여전히 반모듈형 회전자 모듈(52)을 위해 요구된 위치를 유지하면서 구멍들을 통한 핀(70)의 설치를 용이하게 한다. 반모듈형 회전자 모듈(52)들의 러그 조립체들의 중심선에 평행한 측면(76)들을 갖는 슬롯(74)들은 단일의 회전자 모듈(20)에 이미 사용된 하부 회전자 포스트 헤더 내의 하부 정렬 핀들을 변형할 필요 없이 반모듈형 회전자 모듈(52)의 설치를 용이하게 한다.
용어 "제 1", "제 2" 등은 본 명세서에서 임의의 순서, 양 또는 중요성을 나타내는 것이 아니라, 일 요소를 다른 요소와 구별하기 위해 사용된다. 단수 형태의 용어는 양의 제한을 나타내는 것이 아니라, 적어도 하나의 언급된 항목의 존재를 나타내는 것이다.
본 발명이 다양한 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 다양한 변경이 이루어질 수 있고 등가물이 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 그 요소에 대해 치환될 수 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 것이다. 게다가, 다수의 변형이 그 본질적인 범주로부터 벗어나지 않고 본 발명의 교시에 특정 상황 또는 재료를 채택하도록 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위해 고려되는 최선의 모드로서 개시된 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에 있는 모든 실시예를 포함하는 것으로 의도된다.
10: 공기 예열기 12: 하우징
14: 회전자 16: 포스트
16a: 상부 헤더 20: 회전자 모듈
22: 바스켓 모듈 22a: 열교환 요소
24: 섹터 플레이트 26: 가스 입구 도관
28: 가스 출구 도관 30: 공기 입구
32: 공기 출구 도관 36: 상부 러그
38: 제 1 다이어프램 40: 제 2 다이어프램
42a: 스테이 플레이트 44: 밀봉부
46: 회전자 다이어프램 50: 러그 구멍
52: 회전자 모듈 54: 2핀 러그
55: 러그 구멍 68: 헤더 구멍

Claims (13)

  1. 공기 예열기용 반모듈형 회전자 모듈로서,
    공기 예열기 포스트에 결합하기 위한 2핀 러그 조립체로서, 상부의 2핀 러그 및 하부의 2핀 러그를 포함하고 섹터 플레이트 밀봉각을 형성하도록 구성되는 상기 2핀 러그 조립체와;
    상기 2핀 러그 조립체로부터 반경방향으로 연장하고, 상기 섹터 플레이트 밀봉각보다 작은 서브-섹터각을 형성하도록 위치된 2개의 외부 다이어프램들을 포함하는 복수의 다이어프램들과;
    상기 다이어프램들 사이에 위치되어 바스켓 모듈들을 형성하는 복수의 스테이 플레이트들을 포함하는 반모듈형 회전자 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 2개의 외부 다이어프램들 사이에 위치되어 적어도 2개의 내부각들을 형성하는 적어도 하나의 다이어프램을 포함하는 반모듈형 회전자 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 다이어프램은 상기 2개의 외부 다이어프램들 사이에 균일한 내부각들을 형성하는 반모듈형 회전자 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 서브-섹터각과 상기 섹터 플레이트 밀봉각 사이의 차이는 균일한 내부각들을 형성하는 반모듈형 회전자 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 반모듈형 회전자 모듈은 중심선을 갖고, 상기 러그 조립체는 정렬 핀을 수용하기 위한 슬롯을 포함하고, 상기 정렬 핀은 상기 중심선으로부터 오프셋되고, 상기 슬롯은 상기 중심선에 평행한 측면을 갖는 반모듈형 회전자 모듈.
  6. 공기 예열기용 반모듈형 회전자 모듈로서,
    공기 예열기 포스트에 결합하기 위한 2핀 러그 조립체로서, 상부의 2핀 러그 및 하부의 2핀 러그를 포함하고, 정점(B)을 갖는 섹터 플레이트 밀봉각(β)을 형성하도록 구성되는 상기 2핀 러그 조립체와;
    상기 2핀 러그 조립체로부터 반경방향으로 연장하고, 상기 섹터 플레이트 밀봉각(β)보다 작고 상기 정점(B)과 일치하는 공통 정점(G)을 갖는 서브-2중각(
    Figure 112012020814158-pat00013
    )을 형성하도록 위치된 2개의 외부 다이어프램들을 포함하는 복수의 다이어프램들과;
    상기 2핀 러그 조립체로부터 상기 2개의 외부 다이어프램들 사이로 반경방향으로 연장하고 적어도 2개의 내부각들(φ)을 형성하는 적어도 하나의 다이어프램으로서, φ의 측정치는 β와
    Figure 112012020814158-pat00014
    의 측정치들 사이의 차이값과 동일한 적어도 하나의 다이어프램과;
    상기 다이어프램들 사이에 위치되어 바스켓 모듈들을 형성하는 복수의 스테이 플레이트들을 포함하는 반모듈형 회전자 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 반모듈형 회전자 모듈은 중심선을 갖고, 상기 2핀 러그 조립체는 상기 중심선으로부터 오프셋된 정렬 핀을 수용하기 위한 슬롯을 포함하고, 상기 슬롯은 상기 중심선에 평행한 측면을 갖는 반모듈형 회전자 모듈.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 β의 측정치는 30도(30°)인, 반모듈형 회전자 모듈.
  9. 공기 예열기용 회전자로서,
    복수의 단일 반모듈형 회전자 모듈들을 수용하도록 구성된 포스트로서, 각각의 반모듈형 회전자 모듈용 헤더 구멍 및 대응 정렬 핀을 포함하는 헤더를 갖는 상기 포스트와;
    상기 포스트 상에 장착된 복수의 반모듈형 회전자 모듈들로서, 각각의 반모듈형 회전자 모듈은 상기 포스트 상의 2개의 인접한 헤더 구멍들 및 2개의 인접한 대응 정렬 핀들에 결합되고, 각각의 반모듈형 회전자 모듈은 상기 포스트에 결합하기 위한 2핀 러그 조립체와; 상기 2핀 러그 조립체로부터 반경방향으로 연장하는 복수의 다이어프램들을 포함하고, 상기 2핀 러그 조립체는 상부의 2핀 러그 및 하부의 2핀 러그를 포함하고 섹터 플레이트 밀봉각을 형성하도록 구성되고, 상기 복수의 다이어프램들은 상기 섹터 플레이트 밀봉각보다 작은 서브-섹터각을 형성하도록 위치된 2개의 외부 다이어프램들을 포함하는, 상기 복수의 반모듈형 회전자 모듈들과;
    상기 다이어프램들 사이에 배치되어 바스켓 모듈들을 형성하는 복수의 스테이 플레이트들로서, 인접한 반모듈형 회전자 모듈들 사이에 형성된 구성 포켓들 내에 있는 상기 복수의 스테이 플레이트들과;
    상기 바스켓 모듈들 내에 배치된 열교환 요소들을 포함하는 회전자.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 2개의 외부 다이어프램들 사이에 위치되어 적어도 2개의 내부각들을 형성하는 적어도 하나의 다이어프램을 포함하고, 상기 구성 포켓은 내부각과 동일한 포켓각을 갖는, 회전자.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 반모듈형 회전자 모듈은 중심선을 갖고, 상기 2핀 러그 조립체는 정렬 핀을 수용하기 위한 슬롯을 포함하고, 상기 정렬 핀은 상기 중심선으로부터 오프셋되고, 상기 슬롯은 상기 중심선에 평행한 측면을 갖는, 회전자.
  12. 공기 예열기용 회전자로서,
    복수의 단일 반모듈형 회전자 모듈들을 수용하도록 구성된 포스트로서, 각각의 단일 반모듈형 회전자 모듈용 헤더 구멍 및 대응 정렬 핀을 포함하는 헤더를 갖는 상기 포스트와;
    상기 포스트 상에 장착된 복수의 반모듈형 회전자 모듈들로서, 각각의 반모듈형 회전자 모듈은 공기 예열기 포스트에 결합하기 위한 2핀 러그 조립체와; 상기 2핀 러그 조립체로부터 반경방향으로 연장하는 복수의 다이어프램들과; 상기 러그 조립체로부터 상기 2개의 외부 다이어프램들 사이로 반경방향으로 연장하고 적어도 2개의 내부각들(φ)을 형성하는 적어도 하나의 다이어프램으로서 φ의 측정치는 β와
    Figure 112012020814158-pat00029
    의 측정치들 사이의 차이값과 동일한 상기 적어도 하나의 다이어프램을 포함하고, 싱기 2핀 러그 조립체는 상부의 2핀 러그 및 하부의 2핀 러그를 포함하고 정점(B)을 갖는 섹터 플레이트 밀봉각(β)을 형성하도록 구성되고, 상기 복수의 다이어프램들은 상기 섹터 플레이트 밀봉각(β)보다 작고 상기 정점(B)과 일치하는 공통 정점(G)을 갖는 서브-섹터각(
    Figure 112012020814158-pat00015
    )을 형성하도록 위치된 2개의 외부 다이어프램들을 포함하는, 상기 복수의 반모듈형 회전자 모듈들과;
    상기 다이어프램들 사이에 위치되어 바스켓 모듈들을 형성하는 복수의 스테이 플레이트들을 포함하고;
    각각의 반모듈형 회전자 모듈은 상기 포스트 상의 2개의 인접한 헤더 구멍들 및 2개의 인접한 대응 정렬 핀들에 결합되고;
    인접한 반모듈형 회전자 모듈들 사이의 구성 포켓들 내의 스테이 플레이트들; 및
    상기 바스켓 모듈들 내에 배치된 열교환 요소들을 추가로 포함하는 회전자.
  13. 모듈형 회전자는 포스트 상에 장착된 복수의 단일 회전자 모듈들을 포함하는, 공기 예열기용 모듈형 회전자를 반모듈형 회전자로 변환하는 방법으로서,
    상기 포스트로부터 상기 단일 회전자 모듈들을 제거하는 단계와;
    바스켓 모듈들을 포함하고 인접한 반모듈형 회전자 모듈들 사이에 구성 포켓들을 형성하도록 구성된 미리 조립된 반모듈형 회전자 모듈로 인접한 단일의 회전자 모듈들의 쌍들을 대체하는 단계와;
    상기 구성 포켓들 내에 바스켓 모듈들을 제공하기 위하여, 상기 구성 포켓들 내에 스테이 플레이트들을 현장 조립하는 단계와;
    상기 바스켓 모듈들 내에 열교환 요소들을 배치하는 단계를 포함하는, 공기 예열기용 모듈형 회전자를 반모듈형 회전자로 변환하는 방법.
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