KR20180043795A - 회전식 재생 예열기를 위한 유연성 밀봉재 - Google Patents

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KR20180043795A
KR20180043795A KR1020187006244A KR20187006244A KR20180043795A KR 20180043795 A KR20180043795 A KR 20180043795A KR 1020187006244 A KR1020187006244 A KR 1020187006244A KR 20187006244 A KR20187006244 A KR 20187006244A KR 20180043795 A KR20180043795 A KR 20180043795A
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제프리 오보일
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아르보스 융스트롬 엘엘씨
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Abstract

밀봉 조립체는 리프 조립체와 보완 리프 조립체를 포함한다. 상기 리프 조립체는 제1 베이스 섹션을 구비한 제1 리프를 포함한다. 상기 제1 베이스 섹션에는 제1 리프를 예열기의 다이어프램에 고정시키기 위한 제1 체결 영역이 형성되어 있다. 제1 리프는 제1 베이스 섹션으로부터 멀리 연장되어 제1 리프의 제1 원위 단부에서 끝나는 제1 종장형 섹션을 구비한다. 상기 리프 조립체는 제2 리프를 더 포함하는데, 제2 리프는 상기 제1 리프의 일부분과 접촉한다. 제2 리프는 제2 베이스 섹션을 구비한다. 제2 베이스 섹션에는 제2 리프를 상기 다이어프램에 고정시키기 위한 제2 체결 영역이 형성되어 있다. 제2 리프는 제2 베이스 섹션으로부터 멀리 연장되어 제2 리프의 제2 원위 단부에서 끝나는 제2 종장형 섹션을 구비한다. 상기 제1 리프에는 상기 제2 리프와 슬라이딩 방식으로 접촉하는 보완 리프 조립체가 고정된다.

Description

회전식 재생 예열기를 위한 유연성 밀봉재
본 발명은 회전식 재생 예열기를 위한 유연성 밀봉재에 관한 것으로서, 특히 복수의 리프를 구비한 유연성 밀봉재에 관한 것이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 회전식 재생 공기 예열기(이하, "예열기"라 함)는 전체적으로 부호 10 으로 표시된다. 예열기(10)는 로터 포스트(16)에 회전가능하게 장착된 로터 조립체(12)를 포함한다. 로터 조립체(12)는 하우징(14) 안에 배치되어 하우징(14)에 대해 회전한다. 예를 들어 로터 조립체(12)는 로터 포스트(16)의 축(A)을 중심으로 화살표(R)로 표시된 방향으로 회전할 수 있다. 로터 조립체(12)는 로터 포스트(16)로부터 로터 조립체(12)의 외측 주변부로 반경방향으로 연장된 격벽들(18)(예를 들어, 다이어프램)을 포함한다. 상기 격벽(18)들의 인접한 쌍들에 의하여 열전달 조립체(1000)를 수용하기 위한 개별의 격실(20)들이 한정된다. 열전달 조립체(1000)들 각각은 서로 적층된 복수의 열전달 시트(100 및/또는 200)를 포함한다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 예열기(10)는 2분할(bisector) 구성을 갖고 있는데, 여기에서 하우징(14)은 가열된 연도 가스의 유동을 예열기(10)를 통하여 안내하기 위한 연도 가스 유입 덕트(22) 및 연도 가스 유출 덕트(24)를 포함한다. 하우징(14)은 연소용 공기의 유동을 예열기(10)를 통하여 안내하기 위한 공기 유입 덕트(26) 및 공기 유출 덕트(28)를 더 포함한다. 예열기(10)는 로터 조립체(12)의 상측면에 인접하여 하우징(14)을 가로질러 연장된 상측 섹터 플레이트(30A)를 포함한다. 예열기(10)는 로터 조립체(12)의 하측면에 인접하여 하우징(14)을 가로질러 연장된 하측 섹터 플레이트(30B)를 포함한다. 상측 섹터 플레이트(30A)는 연도 가스 유입 덕트(22)와 공기 유출 덕트(28) 사이에서 연장되고, 연도 가스 유입 덕트(22)와 공기 유출 덕트(28)에 결합된다. 하측 섹터 플레이트(30B)는 연도 가스 유출 덕트(24)와 공기 유입 덕트(26) 사이에서 연장되고, 연도 가스 유출 덕트(24)와 공기 유입 덕트(26)에 결합된다. 상기 상측 섹터 플레이트(30A)와 하측 섹터 플레이트(30B) 각각은 원주 플레이트(30C)에 의해 서로 결합된다. 상측 섹터 플레이트(30A)와 하측 섹터 플레이트(30B)는 예열기(10)를 공기 섹터(32)와 가스 섹터(34)로 나눈다.
도 1 에 도시된 화살표(A)는 로터 조립체(12)의 가스 섹터(34)를 통하는 연도 가스 흐름(36)의 방향을 나타낸다. 화살표(B)는 로터 조립체(12)의 공기 섹터(32)를 통하는 연소용 공기 흐름(38)의 방향을 나타낸다. 연도 가스 흐름(36)은 연도 가스 유입 덕트(22)를 통해 진입하고 격실(20)들 안에 장착된 열전달 조립체(1000)로 열을 전달한다. 가열된 열전달 조립체(1000)는 예열기(10)의 공기 섹터(32) 안으로 회전된다. 그 다음에 열전달 조립체(1000)에 저장된 열은 공기 유입 덕트(26)를 통해 진입하는 연소용 공기 흐름(38)으로 전달된다. 따라서, 예열기(10) 안으로 진입하는 고온의 연도 가스 흐름(36)으로부터 흡수된 열이 열전달 조립체(1000)들을 가열하는데에 사용되고, 이것은 다시 예열기(10)에 진입하는 연소용 공기 흐름(38)을 가열한다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 밀봉재(40)는 다이어프램(18)들 각각의 에지로부터 축방향으로(즉, 축(A)에 대해 평행하게) 상측 섹터 플레이트(30A)를 향하여 그리고 다이어프램(18)들 각각의 에지를 따라서 반경방향으로 연장된다. 다른 밀봉재(40)는 다이어프램(18)들 각각의 반대측으로부터 축방향으로 하측 섹터 플레이트(30B)를 향하여 그리고 다이어프램(18)들 각각의 반대측을 따라서 반경방향으로 연장된다 (도 1 에는 하나의 밀봉재(40)만이 도시되어 있음). 밀봉재(40)는 통상적으로, 종장형의 유지 바아(41)와 L자 형상의 뒷받침 바아(43) 사이에 위치한 베이스 부분(42B)을 가진 유연성 밀봉 리프(42)를 포함한다. 상기 유지 바아(41)의 베이스 부분(41B), 유연성 밀봉 리프(42)의 베이스 부분(42B), 및 뒷받침 바아(43)의 베이스 부분(43B)은 다이어프램(18)의 길이를 따라서 반경방향으로, 다이어프램(18)과 스페이서 바아(44) 사이에서 복수의 볼트(45)들과 너트(46)들에 의하여 고정된다.
예열기(10)의 작동 동안에, 상측 섹터 플레이트(30A) 및 하측 섹터 플레이트(30B)의 표면(31')은 밀봉재(40)의 원위 단부로부터 떨어져 이격된다. 그러나, 예열기(10) 및 덕트들(22, 24, 26, 28)이 상대적으로 찬 때인 시동 상태 동안에는, 상측 섹터 플레이트(30A) 및 하측 섹터 플레이트(30B)의 표면(31)이 개별의 밀봉재(40)와 슬라이딩방식으로 접촉한다. 이와 같은 슬라이딩 접촉은 유연성 밀봉 리프(42)의 마모를 유발하고, 공기 섹터(32)와 가스 섹터(34) 사이에서의 우회 누설(bypass leakage)로 귀결된다. 또한, 본 발명의 발명자들은 실험실 테스트에서, 위와 같이 밀봉재(40)가 상측 섹터 플레이트(30A) 및 하측 섹터 플레이트(30B) 각각과 슬라이딩방식으로 접촉함으로써 화살표(V)로 표시된 밀봉재(40)의 반복성 진동을 초래하고, 이로 인하여 밀봉재(40)의 피로 파손이 유발된다는 놀라운 결과를 관찰하였다. 또한 본 발명자들은, 상기 밀봉재(40)가 다이어프램(18)의 선두 에지에 장착되기 때문에, 다이어프램(18)의 에지가, 밀봉재(40)가 굽혀지는 지점이 되는 급격한 지렛목(fulcrum; 47)으로서 작용하여 밀봉재(40)의 짝맞춤 부분(mating portion)에서 응력 집중이 발생한다는 것을 발견하였다. 이와 같은 응력 집중은 밀봉재(40)의 조기 파손을 유발한다.
또한, 국제 출원 공보 WO 97/37186 A1 에는 충만한 부하로 작동하는 조건에서 밀봉 표면의 마모와 누설을 감소시키기 위하여 섹터 플레이트와 유연성 밀봉 부재 사이의 통제된 간극을 유지하기 위한 공기 예열기의 구성이 개시되어 있는데, 여기에서는 가스 압력 차이에 의해 유발되는 휘어짐으로 인한 공기 예열기에서의 유연성 밀봉 부재와 밀봉 표면 사이의 간극을 제거하는 수단, 유연성 밀봉 부재의 에지 파손으로 인한 조기 파손을 방지하기 위한 수단, 및 유연성 밀봉 부재의 인접한 세그먼트들 간의 간극을 제거하기 위한 수단이 제공된다.
일본 특허 출원 공보 S59 231396 A 에는 상측 섹터 플레이트에 탈착가능하게 부착되는 전방 플레이트가 개시되어 있다. 탄성적이고 얇은 플레이트 밀봉 부재는 전방 플레이트(6)의 후방부에 탈착가능하게 부착된다. 상기 후방 플레이트는 탄성적이고 얇은 플레이트 밀봉 부재의 후방부에 탈착가능하게 부착되어서, 탄성적이고 얇은 플레이트 밀봉 부재의 휘어짐 변형이 억제된다.
미국 특허 출원 공보 US 2013/105105 A1 에는 공기 가열기를 위한 바이메탈 밀봉재가 개시되어 있는데, 이것은 편향되는 라미네이트된 금속/바이메탈 밀봉재를 이용하여 온도 변화에 따라서 휘어져 간극을 폐쇄함으로써 누설 통제를 위한 밀봉재를 제공한다.
본 발명은 종래 기술에 비하여 개선된 회전식 재생 예열기를 위한 유연성 밀봉재를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명에 의하여 회전식 예열기를 위한 밀봉 조립체가 제공된다. 상기 밀봉 조립체는 리프 조립체와 보완 리프 조립체를 포함한다. 리프 조립체는 제1 베이스 섹션을 구비한 제1 리프를 포함한다. 제1 베이스 섹션에는 제1 리프를 예열기의 다이어프램에 고정시키기 위한 제1 체결 영역이 형성된다. 제1 리프는, 제1 베이스 섹션으로부터 멀리 연장되어 제1 리프의 제1 원위 단부에서 끝나는 제1 종장형 섹션을 구비한다. 상기 리프 조립체는 제1 리프의 일부분과 접촉하는 제2 리프를 더 포함한다. 제2 리프는 제2 베이스 섹션을 구비한다. 제2 베이스 섹션에는 제2 리프를 상기 다이어프램에 고정시키기 위한 제2 체결 영역이 형성된다. 제2 리프는 제2 베이스 섹션으로부터 멀리 연장되어 제2 리프의 제2 원위 단부에서 끝나는 제2 종장형 섹션을 구비한다. 상기 제1 리프에는 상기 제2 리프와 슬라이딩 방식으로 접촉하는 보완 리프 조립체가 고정된다.
일 실시예에서, 상기 제2 리프의 제2 원위 단부는 제1 원위 단부와 제1 리프의 제1 베이스 섹션 사이에서 끝난다.
일 실시예에서, 상기 보완 리프 조립체는 예를 들어 하나 이상의 리벳 또는 스폿 용접부에 의하여 상기 제1 리프에 고정된 스페이서와 상기 스페이서에 고정된 제3 리프를 포함한다. 상기 제3 리프는 상기 제2 리프에 슬라이딩 방식으로 접촉한다.
일 실시예에서, 제2 리프의 제2 원위 단부는 제1 베이스 섹션과 제1 원위 단부 사이에서 끝나고, 상기 보완 리프 조립체는 상기 제1 리프에 고정된 스페이서와 상기 스페이서에 고정된 제3 리프를 포함하며, 상기 제3 리프는 제2 리프에 슬라이딩 방식으로 접촉하며, 상기 스페이서는 제1 리프와 제3 리프 사이에 배치되고 또한 제2 원위 단부로부터 떨어져 이격됨으로써, 스페이서와 제2 원위 단부 사이에 제2 원위 단부에 대한 스페이서의 움직임을 수용하는 간극이 형성된다.
일 실시예에서, 상기 밀봉 조립체는 적어도 하나의 변위 부재를 포함한다. 변위 부재들 각각은 보완 리프 조립체의 일부분을 미리 정해진 거리만큼 변위시키도록 구성된 제1 접촉부를 구비한다. 일 실시예에서, 변위 부재들 각각은 제1 다리와 제2 다리를 형성하는 L자 구성형태를 갖는다. 제1 다리는 다이어프램에 고정된 제3 베이스 부분을 형성하고, 제2 다리는 접촉부를 구비한다. 변위 부재들은 리프 조립체의 미리 정해진 윤곽을 수립하도록 구성된다. 상기 미리 정해진 윤곽은 작동 동안에 예열기의 움직임을 보상하도록 구성된다.
일 실시예에서, 상기 밀봉 조립체는 제2 베이스 섹션과 접촉하는 제4 베이스 섹션을 구비한 스트립(예를 들어, 가드(guard) 또는 제한기(limiter))을 포함하는바, 제2 베이스 섹션은 제1 베이스 섹션과 제4 베이스 섹션 사이에 배치된다. 상기 스트립은 제4 베이스 섹션으로부터 멀리 그리고 제2 리프로부터 멀리 연장되는 편향 섹션을 형성한다. 일 실시예에서, 상기 밀봉 조립체는 보완 리프 조립체의 적어도 일부분 및/또는 제1 리프에 고정되는 하나 이상의 내마모성 부재를 포함한다. 상기 내마모성 부재는 내마모성 부재에 적용된 내마모성 재료(예를 들어, 분말 코팅, 표면경화 용접재 등)를 구비한다
본 발명에 의한 예열기 조립체도 제공된다. 상기 예열기 조립체는, 하우징 안에 배치되고 로터 포스트에 회전가능하게 장착된 로터 조립체를 포함한다. 상기 로터 조립체에는 로터 포스트로부터 로터 조립체의 외측 주변부로 반경방향으로 연장된 다이어프램들이 형성되며, 상기 다이어프램들의 인접한 쌍들에는 열전달 조립체를 수용하기 위한 개별의 격실들이 형성되고, 열전달 조립체들 각각은 서로 적층된 복수의 열전달 시트(heat transfer sheet)를 포함한다. 상기 하우징은 가열된 연도 가스의 유동을 예열기를 통하여 안내하기 위한 연도 가스 유입 덕트(flue gas inlet duct)및 연도 가스 유출 덕트를 포함하고, 상기 하우징은 연소용 공기의 유동을 예열기를 통하여 안내하기 위한 공기 유입 덕트 및 공기 유출 덕트를 포함한다. 상기 예열기는 로터 조립체의 상측면에 인접하여 하우징을 가로질러 연장된 상측 섹터 플레이트(upper sector plate)와, 로터 조립체의 하측면에 인접하여 하우징을 가로질러 연장된 하측 섹터 플레이트를 포함한다. 상기 상측 섹터 플레이트는 연도 가스 유입 덕트와 공기 유출 덕트 사이에서 연장되되 연도 가스 유입 덕트와 공기 유출 덕트에 접합되며, 상기 하측 섹터 플레이트는 상기 연도 가스 유출 덕트와 공기 유입 덕트 사이에서 연장되되 연도 가스 유출 덕트와 공기 유입 덕트에 접합된다. 상기 상측 섹터 플레이트와 하측 섹터 플레이트 각각은 원주 플레이트(circumferential plate)에 의하여 서로 접합된다. 상기 상측 섹터 플레이트와 하측 섹터 플레이트 중 적어도 하나에는 선두 에지(leading edge)와 추종 에지(trailing edge)가 형성되고, 상기 선두 에지와 추종 에지 중 적어도 하나에는 경사 구성이 형성된다. 밀봉 조립체가 각 다이어프램의 축방향 에지에 배치된다. 상기 밀봉 조립체는 리프 조립체와 보완 리프 조립체를 포함한다. 리프 조립체는 제1 베이스 섹션을 구비한 제1 리프를 포함한다. 제1 베이스 섹션은 제1 리프를 예열기의 다이어프램에 고정시키기 위한 제1 체결 영역을 형성한다. 제1 리프에 구비된 제1 종장형 섹션은 제1 베이스 섹션으로부터 멀리 연장되고 제1 리프의 제1 원위 단부에서 끝난다. 상기 리프 조립체는 제1 리프의 일부분과 접촉하는 제2 리프를 더 포함한다. 제2 리프는 제2 베이스 섹션을 구비한다. 제2 베이스 섹션은 제2 리프를 다이어프램에 고정시키기 위한 제2 체결 영역을 형성한다. 제2 리프에 구비된 제2 종장형 섹션은 제2 베이스 섹션으로부터 멀리 연장되고 제2 리프의 제2 원위 단부에서 끝난다. 상기 보완 리프 조립체는 제1 리프에 고정되고, 제2 리프에 슬라이딩 방식으로 접촉한다. 제1 리프의 일부분은 선두 에지와 슬라이딩 방식으로 접촉하고 추종 에지와 분리된다.
일 실시예에서, 제2 원위 단부는 제1 베이스 섹션과 제1 원위 단부 사이에서 끝난다.
일 실시예에서, 상기 보완 리프 조립체는 제1 리프에 고정된 스페이서와, 상기 스페이서에 고정된 제3 리프를 포함한다. 제3 리프는 제2 리프에 슬라이딩 방식으로 접촉한다.
다른 밀봉 조립체도 제공된다. 다른 밀봉 조립체는 베이스 섹션을 구비한 하나 이상의 리프를 포함한다. 베이스 섹션에는 리프를 예열기의 다이어프램에 고정시키기 위한 체결 영역이 형성된다. 리프에 구비된 종장형 섹션은 베이스 섹션으로부터 멀리 연장되고 그 리프의 원위 단부에서 끝난다. 적어도 하나의 내마모성 부재가 리프의 원위 단부에 인접하여 그 리프에 고정된다. 내마모성 부재는 내마모성 부재에 적용된 내마모성 재료를 구비한다.
도 1 에는 부분적으로 절개된 모습으로 도시된 예열기의 사시도가 도시되어 있다.
도 2 에는 예열기의 다이어프램에 고정된 종래 기술의 밀봉재의 단면도가 도시되어 있다.
도 3 에는 다이어프램의 추종 측면(trailing side)로부터 본, 본 발명의 밀봉 조립체의 모습이 도시되어 있다.
도 4 에는 다이어프램의 선두 측면(leading side)으로부터 본, 본 발명의 밀봉 조립체의 모습이 도시되어 있다.
도 5 에는 도 4 의 5-5 선에서 취한, 도 4 의 밀봉 조립체의 평면도가 도시되어 있다.
도 6 에는 도 4 의 6-6 선에서 취한, 도 3 의 밀봉 조립체의 단면도가 도시되어 있다.
도 7 에는 도 6 의 밀봉 조립체의 다른 실시예가 도시되어 있는바, 여기에는 경사 구성(ramped configuration)을 가진 섹터 플레이트가 도시되어 있다.
도 8 에는 도 7 의 밀봉 조립체의 다른 실시예가 도시되어 있는바, 여기에서 경사 구성은 섹터 플레이트들의 선두 에지 및 추종 에지 각각에 고정된 경사 부착부(ramp attachment)를 포함한다.
도 9 에는 도 6 의 밀봉 조립체의 다른 실시예의 일부분의 단면도가 도시되어 있는바, 여기에는 다른 리프들로부터 외향으로 연장된 하나의 리프가 구비되어 있다.
도 10 에는 도 6 의 밀봉 조립체의 다른 실시예의 일부분의 단면도가 도시되어 있는바, 여기에서 스페이서는 제1 리프에서의 굽힘부에 의해 형성된다.
도 11 에는 도 6 의 밀봉 조립체의 다른 실시예의 일부분의 단면도가 도시되어 있는바, 여기에서 스페이서는 리벳 및 스페이서 링에 의해 형성된다.
도 12 에는 도 6 의 밀봉 조립체의 다른 실시예의 일부분의 단면도가 도시되어 있는바, 여기에서 스페이서는 제2 리프에서의 굽힘부에 의해 형성된다.
도 13 에는 마모 팁(wear tip) 및 마모 코팅부(wear coating)를 구비한, 본 발명의 밀봉 조립체의 모습이 도시되어 있는바, 이것은 다이어프램의 선두 측면으로부터 본 모습이다.
도 14 에는 도 13 의 14-14 선에서 취한, 도 13 의 밀봉 조립체의 단면도가 도시되어 있다.
도 15 에는 마모 팁 및 마모 코팅부를 구비한, 본 발명의 밀봉 조립체의 다른 실시예의 모습이 도시되어 있는바, 이것은 다이어프램의 선두 측면으로부터 본 모습이다.
도 16 에는 16-16 선에서 취한, 도 15 의 밀봉 조립체의 단면도이다.
도 6 에서, 본 발명에 따른 밀봉 조립체는 전체적으로 부호 140 으로 표시된다. 도 3 내지 도 5 에 도시된 바와 같이, 세 개의 밀봉 조립체(140)는 반경방향의 세그먼트식 구성(radially segmented configuration)으로 도 1 에 도시된 2분할 유형의 예열기의 다이어프램(18)들 각각의 대향된 축방향 에지들에 고정되며, 그 고정은 복수의 볼트(145)들 및 너트(146)들과 같은 적합한 체결 수단에 의하여 이루어진다. 그러나, 밀봉 조립체(140)들을 다이어프램(18)에 체결하기 위한 다른 방안이 채택될 수 있으며, 여기에는 웰딩(welding)과 브레이징(brazing)이 포함되지만 이에 국한되지 않는다. 밀봉 조립체(140)들 각각은 전체적으로 종장형의 부재로서, 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이 다이어프램(18)의 반경방향 외향의 주변 에지와 로터 포스트(16) 사이에서 연장된다. 여기에서 밀봉 조립체(140)는 2분할 유형의 예열기에서 사용되는 것으로 설명되지만, 밀봉 조립체는 본 발명의 특징을 벗어나지 않고서 3분할 또는 4분할 유형의 예열기에서 사용될 수 있으므로, 본 발명은 2분할 유형의 예열기에 국한되지 않는다.
도 6 을 참조하면, 밀봉 조립체(140)들 각각은 제1 베이스 섹션(52B)을 가진 제1 리프(52)를 구비하는 리프 조립체(50)를 포함한다. 제1 베이스 섹션(52B)은 제1 체결 영역을 형성하는데, 이것은 예를 들어 편평한 섹션으로서 여기에는 도 1 의 예열기(10)의 다이어프램(18)에 제1 리프(52)를 고정시키기 위한 볼트(145)들 중 하나를 수용하기 위해 관통하여 연장되는 구멍이 형성된다. 제1 리프(52)는 제1 베이스 섹션(52B)으로부터 멀리 연장되어 제1 리프(52)의 제1 원위 단부(52D)에서 끝을 맺는 제1 종장형 섹션(52L)을 구비한다.
도 6 을 참조하면, 밀봉 조립체(140)들 각각은 제1 리프(52)의 일부분과 접촉하며 또한 제2 베이스 섹션(54B)을 구비한 제2 리프(54)를 포함한다. 제2 베이스 섹션(54B)은 제2 체결 영역을 형성하는바, 이것은 예를 들어 편평한 섹션으로서 여기에는 도 1 의 예열기(10)의 다이어프램(18)에 제2 리프(54)를 고정하기 위한 볼트(145)들 중 하나를 수용하기 위하여 관통하여 연장되는 구멍이 형성된다. 제2 리프(54)는 제2 베이스 섹션(54B)로부터 멀리 연장되어 제2 리프(54)의 제2 원위 단부(54D)에서 끝을 맺는 제2 종장형 섹션(54L)을 구비한다. 제2 원위 단부(54D)는 제1 리프(52)의 제1 베이스 섹션(52B)와 제1 원위 단부(52D) 사이에서 제1 리프(52)의 길이를 따라 끝을 맺는다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 밀봉 조립체(140)들 각각은 (예를 들어 리벳 또는 스폿 용접부와 같은 적합한 체결 구조물(61)에 의하여) 제1 리프(52)에 고정되고 또한 제2 리프(54)에 슬라이딩방식으로 접촉하는 보완 리프 조립체(60)를 포함한다. 보완 리프 조립체(60)는 (예를 들어, 체결 구조물(61)에 의하여) 제1 리프(52)에 고정된 스페이서(62)(예를 들어, 스페이서 리프)를 포함한다. 스페이서(62)에는 원위 단부(62D)가 형성된다. 보완 리프 조립체(60)는 (예를 들어, 체결 구조물(61)에 의하여) 스페이서(62)에 고정된 제3 리프(64)를 포함한다. 제3 리프(64)는 제2 리프(54)의 일부분에 슬라이딩 방식으로 접촉한다. 제3 리프(64)에는 제3 원위 단부(64D)가 형성된다. 스페이서(62)는 제1 리프(52)와 제3 리프(64) 사이에 배치된다. 스페이서(62)는 제2 원위 단부(54D)로부터 떨어져 이격됨으로써, 제2 원위 단부(54D)에 대한 스페이서(62)의 움직임을 허용하는, 스페이서(62)와 제2 원위 단부(54D) 사이의 간극(G)을 형성한다. 스페이서(62)는 도 6 과 설명에서 리프인 것으로 예시되지만 본 발명은 이에 국한되지는 않으며, 예를 들어, (1) 도 10 에 도시된 바와 같이 제1 리프(152)에 있는 굽힘부(152D)로 인하여 다리로 형성된 스페이서(162L), (2) 도 11 에 도시된 바와 같이 제1 리프(252)와 제3 리프(264) 사이에 위치하고 리벳(261) 주위에 배치된 스페이서 링(262B), 및 (3) 도 12 에 도시된 바와 같이 제3 리프(364)에 있는 굽힘부(364D)로 인하여 다리로 형성된 스페이서(362L)와 같은 다른 스페이서의 구성 또는 다른 구성이 채택될 수도 있다. 놀랍게도 본 발명자들은, 제3 리프(64)가 제2 리프(54)의 일부분과 슬라이딩 방식으로 접촉함으로 인하여, 종래 기술의 단일 리프 밀봉재 또는 오직 두 개의 리프로 이루어진 밀봉재에 비하여 진동이 현저히 감소됨으로써 밀봉 조립체(140)의 수명과 성능이 증가한다는 것을 발견하였다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 원위 단부들(52D, 62D, 64D)은 서로 정렬된다. 도 6 에 도시된 구성에서, 제1 리프(52)의 제1 원위 단부(52D)는 0부하 작동 또는 낮은(예를 들어, 30% 이하의) 부하 작동 동안에 상측 섹터 플레이트(30A)의 표면(31)과 슬라이딩 방식으로 접촉하는 것으로 도시되어 있다. 다이어프램(18)의 반대측에 위치한, 밀봉 조립체(140)의 스페이서(62)들 중 다른 하나는 하측 섹터 플레이트(30B)의 표면(31)과 슬라이딩 방식으로 접촉한다. 30% 초과의 부하에서 원위 단부(54D)는 상측 섹터 플레이트(30A)의 표면(31')으로부터 간극(G1)만큼 떨어져 이격되는데, 이것은 충만 부하(fullload)에서 종래 기술의 밀봉 조립체(40)에 비하여 고온 단부 반경방향 밀봉 간극을 50%만큼 감소시킨다.
도 6 에는 원위 단부들(52D, 62D, 64D)이 서로 정렬되어 있는 것으로 도시되어 있으나 본 발명은 이에 국한되지 않으며, 상기 원위 단부들(52D, 62D, 64D) 중 하나 이상이, 도 9 에서 원위 단부(62D)가 원위 단부들(52D, 64D)로부터 외향으로 연장되어 있는 것과 같이 서로에 대해 외향으로 연장될 수도 있다. 일 실시예에서, 원위 단부(62D)에 또는 그에 인접하여 위치한 스페이서(62)의 일부분들은 내마모성 구성으로 형성될 수 있는바, 이것은 예를 들어 (예를 들어, 코발트 기반의 웰딩 재료에 의한) 표면 경화 웰드 오버레이(surface hardfacing weld overlay), (예를 들어, 질화(nitriding), 탄화(carburizing), 또는 다른 침투 유형의 경화에 의한) 표면 강화 층(case hardened layer), 및 침강(precipitation) 경화 재료로 이루어질 수 있되 이에 국한되는 것은 아니다. 스페이서(62)는 상측 섹터 플레이트(30A)의 표면(31)에 슬라이딩 방식으로 접촉한다.
일 실시예에서, 제1 리프(52), 제2 리프(54), 제3 리프(62), 및/또는 제4 리프(64)는 오스테나이트계 스테인리스 스틸(austenitic stainless steel), 예를 들어 301 스테인리스 스틸로 제작된다. 일 실시예에서 제1 리프(52), 제2 리프(54), 제3 리프(62), 및/또는 제4 리프(64)는 대략 0.02 내지 0.025 인치의 두께를 갖는다.
도 3 내지 도 5 에 도시된 바와 같이, 세 개의 밀봉 조립체(140)는 반경방향의 세그먼트화된 구성으로 다이어프램(18)에 고정되어 있으며, 간극(G88)에 의하여 서로로부터 떨어져 이격되어 있다. 그러나, 본 발명은 이에 국한되지 않는바, 임의 갯수의 밀봉 조립체(140)가 사용될 수 있고 간극(G88)에 의해 서로로부터 떨어져 이격될 수 있다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 밀봉 조립체(140)들 각각은 간극(G88)만큼 서로 떨어져 이격된 측부 에지(70E)를 구비한 변위 부재(70)를 포함한다. 3개의 변위 부재(70)들이 도시되어 있으나 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니며, 설치 편의를 위하여 변위 부재(70)들이 임의 갯수의 세그먼트로 구성되거나 또는 단일 부재로 형성될 수 있다. 도 6 에 도시된 일 실시예에서, 복수의 변위 부재(70)들 각각은 L자 구성형태를 가져서, 제1 다리(71)와 제2 다리(72)가 형성된다. 제1 다리에는 제3 베이스 섹션(71B)이 형성되어 있다. 제3 베이스 섹션(71B)에는 예를 들어 편평한 섹션인 제3 체결 영역이 형성되어 있으며, 여기에는 변위 부재(70)를 도 1 의 예열기(10)의 다이어프램(18)에 고정시키기 위한 볼트(145)들 중 하나를 수용하기 위하여 관통하여 연장된 구멍이 형성된다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 제2 다리(72)들 각각에는 접촉부(engagement portion; 72T)가 형성되는데, 이것은 아래에서 설명되는 바와 같이 제1 리프(52)의 표면(52F)과 접촉하여 리프 조립체(50)의 일부분을 미리 정해진 거리만큼 변위시키도록 구성된다. 접촉부(72T)들 각각은 소정의 윤곽을 가진 에지의 구성을 갖는다. 예를 들어, 반경방향 외향에 위치한 두 개의 변위 부재(70)들의 접촉부(72T)는 선형으로 테이퍼진 에지를 가지며, 반경방향 최내측에 위치한 변위 부재(70)의 접촉부(72T')는 제1 리프(52)의 표면(52F)에 대해 상보적인 형상을 가진 아치형의(arcuate) 에지를 갖는다. 그러나, 변위 부재(70)들 중 어느 것이라도 아치형 에지 및/또는 선형으로 테이퍼진 에지를 가질 수 있다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 제2 다리(72)는 제1 다리(71)와 접촉부(72T) 사이에서 연장된 길이(NL)(예를 들어 도 6 에는 길이 L7, 도 5 에는 길이 L1 내지 L10 이 도시되어 있음)를 갖는다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 길이들(L1 내지 L10) 각각은 상이하며, 리프 조립체(50)를 상이한 정도로 변위시킨다. 예를 들어 길이들(L1 내지 L10)은 점진적으로 증가한다 (즉, L10 이 L9 보다 크고, L9 가 L8 보다 크고, L8 이 L7 보다 크고, L7 이 L6 보다 크고, L6 이 L5 보다 크고, L5 가 L4 보다 크고, L4 가 L3 보다 크고, L3 이 L2 보다 크고, L2 가 L1 보다 크다). 변위 부재(70)들은 리프 조립체(50)의 미리 정해진 윤곽(predetermined contour)을 형성하도록 배치된다. 상기 미리 정해진 윤곽은 작동 동안에 예열기(10)의 움직임을 보상하도록 구성된다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 제1 리프(52)와 제2 리프(54)는 사다리꼴 형상을 갖는다.
도 6 을 참조하면, 밀봉 조립체(140)의 원위 단부(52D)가 상측 섹터 플레이트(30A)의 표면(31)과 접촉하는 때에는 도 1 의 공기 섹터(32)의 공기 유출 덕트(28)에 (도 6 에서 리프 조립체(50)의 좌측에 도시된) 압력(P1)이 존재하고, 도 1 의 가스 섹터(34)의 연도 가스 유입 덕트(22)에는 (도 6 에서 리프 조립체의 우측에 도시된) 압력(P2)이 존재한다. 상기 압력(P1)은 압력(P2)보다 크므로, 밀봉 조립체(140)에 걸쳐서 압력 차이(ΔP)가 생성된다. 변위 부재(70)들이 적절히 설정되지 않은 채로 밀봉 조립체(140)가 섹터 플레이트(30A')의 영역에 있는 때에는 상기 압력 차이(ΔP)로 인하여 리프 조립체(50)가 화살표(XX)로 표시된 방향으로 편향되고, 이로 인하여 섹터 플레이트(30A')의 표면(31)과 밀봉 조립체(140)의 원위 단부(52D) 사이에 누설 간극이 열리는 경향이 있게 된다. 그러나 변위 부재(70)들이 리프 조립체(50)에 대해 미리 정해진 편향력 또는 사전부하를 가함으 써, 리프 조립체가 전체적으로 직립 자세로 유지되고 밀봉 조립체(140)의 원위 단부(52D)가 섹터 플레이트(30A')의 표면(31)과 접촉하게 되어, 상기 압력 차이(ΔP)로 유발되는 편향을 극복하게 된다.
밀봉 조립체가 대략 180도로 회전하여 상측 섹터 플레이트(30A)의 영역에 있게 되면, 도 1 의 공기 섹터(32)의 공기 유출 덕트(28)에 (도 6 에서 리프 조립체(50)의 우측에 도시된) 압력(P)이 존재하게 되고, 도 1 의 가스 섹터(34)의 연도 가스 유입 덕트(22)에 (도 6 에서 리프 조립체의 좌측에 도시된) 압력(P2')이 존재하게 된다. 압력(P)은 압력(P2')보다 크므로, 리프 조립체(50)에 걸쳐서 압력 차이(ΔP')가 생성된다. 밀봉 조립체(140)가 섹터 플레이트(30A)의 영역에 있는 때에 상기 압력 차이(ΔP')는 리프 조립체(50)가 화살표(YY)로 표시된 방향으로 편향됨을 유발하는 경향이 있다. 밀봉 조립체(140)가 섹터 플레이트(30A)의 영역에 있는 때에는 변위 부재(70)들이 리프 조립체(50)를 미리 정해진 위치에 유지시키며, 여기에서 밀봉 조립체(140)의 원위 단부(52D)는 섹터 플레이트(30A)의 표면(31)과 접촉하여 가스 섹터(34)와 공기 섹터(32) 간의 누설을 최소화시킨다.
도 3 및 도 6 에 도시된 바와 같이, 밀봉 조립체(140)들 각각은 제2 리프(54)의 제2 베이스 섹션(54B)와 접촉하는 제4 베이스 섹션(80B)을 가진 스트립(80)을 포함한다. 제4 베이스 섹션(80B)은 예를 들어 편평한 섹션인 제4 체결 영역을 형성하는바, 여기에는 스트립(80)들 각각을 도 1 의 예열기(10)의 다이어프램(18)에 고정시키는 볼트(145)들 중 하나를 수용하기 위하여 관통하여 연장된 구멍이 형성된다. 제2 베이스 섹션(54B)은 제1 베이스 섹션(52B)과 제4 베이스 섹션(80B) 사이에 위치한다. 스트립(80)에는 제4 베이스 섹션(80B)로부터 멀리 그리고 제2 리프(54)로부터 멀리 연장되는 편향 섹션(80L)이 형성된다. 편향 섹션(80L)은 원위 단부(80D)에서 끝을 맺는다. 예를 들어, 스트립(80)은 굽힘부(80Y)를 구비하는데, 이로써 편향 섹션(80L)은 제2 리프(54)로부터의 각도(Q)로 설정된다. 스트립(80)은 예열기(10) 안으로 돌출된 숫 블로우잉 장비(soot blowing equipment)와 같은, 잠재적인 장애물로부터 리프 조립체(50)를 보호하는 역할을 한다. 또한, 스트립(80)은 리프 조립체(50)의 편향 정도를 제한하기 위한 제한 정지부(limit stop)이다.
도 4 및 도 6 에 도시된 바와 같이, 밀봉 조립체(140)들 각각은, 제2 베이스 섹션(54B)와 제1 베이스 섹션(52B)의 일부분과 정렬되는 바아(90)(예를 들어, 스페이서 바아 또는 종장형 와셔)를 구비한다. 상기 바아(90)는 리프 조립체(50)의 길이를 따라 연장되고, 또한 다이어프램(18)과 너트(146)들 사이에 위치한다. 바아(90)는 구조적 안정성을 제공하며, 제1 리프(52), 제2 리프(54), 및 스트립(80)을 다이어프램(18)에 균일하게 고정시키는데에 도움을 준다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 섹터 플레이트(31)에는 예리한 선두 에지(31L)와 예리한 추종 에지(31T)가 형성되어 있다. 선두 에지(31L)는 각도(φ1)로 형성되고, 추종 에지(31T)는 각도(φ2)로 형성된다. 일 실시예에서 각도(φ1) 및/또는 각도(φ2)는 대략 90도이다.
분석 및 실험 동안에, 발명자들은 놀랍게도, 밀봉 조립체(50)가 로터 조립체(12)와 함께 회전함에 따라서 제1 리프(52)의 제1 원위 단부(52D)가 가위와 유사한 작동 형태로 급히 그리고 긁듯이 선두 에지(31L)와 접촉하고, 또한 가위와 유사한 작동 형태로 추종 에지(31T)와 급히 그리고 긁듯이 분리되어서, 밀봉재의 조기 마모가 유발된다는 것을 발견하였다. 공학적인 직관과는 반대로, 본 발명자들은 그 마모가 로터 포스트(16)를 향해서 반경방향 내향으로 갈수록 현저히 더 크다는 것을 알게 되었다.
실험과 테스트의 결과에 의해 동기를 얻은 발명자들은 상기 예리한 선두 에지(31L)와 추종 에지(31T)를 도 7 에 도시된 바와 같은 경사 구성으로 변형하였다. 이 경사 구성은 경사진 선두 에지(31L')와 경사진 추종 에지(31T')를 포함한다. 상기 경사진 선두 에지(31L')에는 경사 각도(θ1)가 형성되고, 경사진 추종 에지에는 경사 각도(θ2)가 형성된다. 일 실시예에서 상기 경사 각도(θ1 및/또는 θ2)는 섹터 플레이트(30A 또는 30B)의 표면(31)에 대해서 대략 15 내지 25도이다. 일 실시예에서 상기 경사 각도(θ1 및/또는 θ2)는 섹터 플레이트(30A 또는 30B)의 표면(31)에 대해서 대략 25 내지 45도이다. 상기 경사진 선두 에지(31L')와 경사진 추종 에지(31T')가 섹터 플레이트(30A)의 모따기부로 도시되어 있으나 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니며, 섹터 플레이트(30B)(또는 3분할 및 4분할 예열기들에 있어서의 다른 섹터 플레이트)에 이와 유사한 구성이 채택되고 그리고/또는 다른 경사 구성이 채택될 수 있는바, 예를 들어 도 8 에 도시된 바와 같이 섹터 플레이트(30A 및/또는 30B)에 고정된 경사 부착부(131L, 131T)와 같이 구성될 수도 있고 여기에만 국한되는 것도 아니다. 도 8 에 도시된 바와 같이, 경사 부착부(131L)는 선두 표면(131LA) 및 추종 표면(131LB)을 구비하는바, 이들 각각은 섹터 플레이트(30A)의 표면(31)에 대해 경사 각도(θ1)를 이룬다. 유사하게, 경사 부착부(131T)는 선두 표면(131TA) 및 추종 표면(131TB)을 구비하는바, 이들 각각은 섹터 플레이트(30A)의 표면(31)에 대해 경사 각도(θ2)를 이룬다. 상기 경사 부착부(131L, 131T)는, 적합한 체결 구성에 의하여 섹터 플레이트(30A 및/또는 30B)에 고정되는바, 상기 적합한 체결 구성에는 볼트와 웰딩이 포함되지만 이에 국한되는 것은 아니다. 상기 경사 부착부(131L, 131T)는 현존하는 예열기의 재활용 또는 새로운 예열기 설치물의 일부인 원래의 부품으로서 설치되도록 구성될 수 있다.
예열기 작동에 관한 실험실의 테스트 시뮬레이션을 수행한 결과, 본 발명자들은 20도의 경사 각도를 가진 경사 구성이 30% 미만의 부하 작동 상태에서 밀봉 조립체를 따라서 축(A)으로부터 50 내지 150 인치 사이의 위치에서 시간당 0.0016 인치 미만이고; 또한 30% 미만의 부하 작동 상태에서 밀봉 조립체를 따라서 축(A)으로부터 반경방향 외향으로 150 인치를 넘는 위치에서 시간당 4x10-4 인치 미만인 밀봉 조립체(50)의 총 마모율로 귀결된다는 것을 알게 되었다. 상기 마모율은 실험실 테스트에 기초한 것이지만, 본 발명자들은 그 결과가 작동 동안의 마모에 대한 합리적인 예상치라고 생각한다.
도 13 및 도 14 를 참조하면, 밀봉재(440)는 도 3 내지 도 8 의 밀봉 조립체(140)와 유사한데, 여기에서 유사한 구성요소들은 4로 시작되는 유사한 참조번호로 표시된다. 밀봉 조립체(440)들 각각은, 예를 들어 리벳 또는 스폿 용접부와 같은 적합한 체결 구조물(461)에 의하여 제1 리프(452)와 보완 리브 조립체(460)에 고정된 복수의 내마모성 부재(488)를 포함한다. 상기 복수의 내마모성 부재(488)들 각각은 제1 리프(452)와 보완 리브 조립체(460)에 고정되는 것으로 도시 및 설명되지만 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니며, 상기 복수의 내마모성 부재(488)들 각각이 제1 리프(452)에 직접 고정될 수 있고, 이 때 제1 리프(452)는 보완 리프 조립체(460)의 일부분에 독립적으로 고정될 수 있다. 내마모성 부재(488)들을 포함하는 인접한 밀봉 조립체(440)들은 간극(G88)에 의하여 서로로부터(예를 들어 반경방향으로 세그먼트 형태로) 떨어져 이격되어서, 밀봉 조립체(440)들이 굽혀짐을 허용한다. 예를 들어 3개의 밀봉 조립체(440)가 서로 인접하게 배치되고 간극(G88)만큼 떨어져 이격되어 있는 것으로 도시되어 있다. 그러나 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니며, 임의 갯수의 밀봉 조립체(440)가 사용될 수 있고 또한 간극(G88)만큼 서로로부터 떨어져 이격될 수 있다. 보완 리프 조립체(460)는 체결 구조물(461)에 의하여 제1 리프(452)에 고정되고 제2 리프(454)에 슬라이딩 방식으로 접촉한다. 보완 리프 조립체(460)는 (예를 들어 체결 구조물(461)에 의해서) 제1 리프(452)에 고정된 스페이서(462)(예를 들어 스페이서 리프)를 포함한다. 스페이서(462)에는 원위 단부(462D)가 형성된다. 보완 리프 조립체(460)는 (예를 들어 체결 구조물(461)에 의해서) 스페이서(462)에 고정된 제3 리프(464)를 포함한다. 제3 리프(464)는 제2 리프(454)의 일부분에 슬라이딩 방식으로 접촉한다. 제3 리프(464)에는 제3 원위 단부(464D)가 형성된다. 스페이서(462)는 제1 리프(452)와 제3 리프(464) 사이에 위치한다. 스페이서(462)는 제2 원위 단부(454D)로부터 떨어져 이격됨으로써 스페이서(462)와 제2 원위 단부(454D) 사이에 간극(G)을 형성하여, 제2 원위 단부(454D)에 대한 스페이서(462)의 움직임을 허용한다.
도 13 및 도 14 에 도시된 바와 같이, 내마모성 부재(488)는 복수의 종장형 스트립(481)들에 의해 형성된다 (예시적으로, 10개의 내마모성 부재(488)들이 도시되어 있음). 종장형 스트립(481)들 각각은 각도가 형성된 단면을 갖는바, 그 단면은 예를 들어 L자 형상의 단면이지만 이에 국한되는 것은 아니다. 상기 종장형 스트립(481)은 예를 들어 L자 형상의 단면과 같이 각도가 형성된 단면을 갖는 것으로 도시 및 설명되지만, 다른 단면도 채택될 수 있으며, 여기에는 아치형 단면과 J자 형상의 단면도 포함된다. 도 13 에 도시된 바와 같이, 복수의 종장형 스트립(481)이 집합적으로 밀봉재(440)의 길이 전체로 연장된다.
도 14 에 잘 도시된 바와 같이, 종장형 스트립(481)은 장착용 다리(481M), 장착용 다리(481M)로부터 연장된 굽힘부(481X), 및 굽힘부(481X)로부터 연장된 말단 다리(481L)를 구비한다. 상기 장착용 다리(481M)는 관통하여 연장된 복수의 구멍(481H)을 갖는다. 체결 구조물(461)들 중 하나가 상기 구멍(481)들 각각을 통해 연장된다. 스페이서 슬리브(462B)가 구멍(461H)들 각각 안에서 상기 체결 구조물(461) 둘레에 배치되어서 제1 리프(452)와 보완 리프 조립체(460) 사이의 압축을 제한한다. 굽힘부(481X)는 장착용 다리(481M)로부터 각도(δ)(예로서, 90도로 도시되어 있음)를 이루어 연장된다. 굽힘부(481X)는 지점(481A)로부터 지점(481B)까지의 길이로 연장된다. 여기에서는 90도의 각도가 예시되어 있으나 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니며, 다른 각도가 채택될 수 있고, 여기에는 90도 미만의 각도(예를 들어, 89 내지 85도, 89 내지 80도, 89 내지 70도, 89 내지 45도, 또는 이보다 더 작은 각도) 또는 90도보다 큰 각도(예를 들어, 91 내지 95도, 91 내지 100도, 91 내지 110도, 91 내지 120도, 또는 이보다 더 큰 각도)가 포함되나 여기에만 국한되는 것도 아니다. 일 실시예에서, 종장형 스트립(481)은 스틸 합금으로 제작된다.
도 14 에 잘 도시된 바와 같이, 굽힘부(481X)에는 내마모성 재료(491)가 적용된다. 내마모성 재료(491)는 굽힘부(481X)를 따라서 제1 단부(491A)로부터 제2 단부(491B)까지 연장된다. 상기 굽힘부(481X)는 내마모성 재료의 최적량을 적용하기에 충분한 표면적을 제공하는바, 이로써 적절한 접합이 얻어지고 또한 내마모성 재료를 종장형 스트립(481) 전에체 적용하지 않음에 의하여 비용이 최소화된다. 일 실시예에서는, 내마모성 재료(491)가 예를 들어 캐나다, 서레이(Surrey)의 애지스 인더스트리얼 피니싱 엘티디(Aegis Industrial Finishing Ltd.)사에 의해 제공되는 것과 같은 분말 코팅일 수 있다. 일 실시예에서, 내마모성 재료(491)는 코발트 기반의 용접 합금과 같은 표면경화 용접재(hardfacing weldment)(예를 들어, 펜실베이나 라트로브(Latrobe, Pennsylvania)의 케나메탈 아이엔씨(Kennametal, Inc.)사의 등록상표인 스텔라이트(Stellite®))이다. 일 실시예에서 내마모성 재료(491)는 굽힘부(481X)에 접착된, 교체가능한 내마모성 스트립이다. 일 실시예에서 상기 내마모성 재료(491)는 내마모성 입자들로 함침된 직물층을 포함하는 복수의 층들을 포함하는 복합 구조물이다. 일 실시예에서 상기 내마모성 재료(491)는 질화 또는 탄화에 의하여 표면 강화된(case hardened) 영역이다.
도 14 에 도시된 바와 같이, 각 내마모성 요소(488)의 내마모성 재료(491)의 외측 표면(491Y)의 일부분은 낮은(예를 들어, 30% 이하의) 부하 또는 0부하의 작동 동안에 섹터 플레이트(30A)의 표면(31)에 슬라이딩 방식으로 접촉한다. 다이어프램(418)의 반대측에 위치한, 다른 밀봉 조립체(440)의 각 내마모성 요소(488)의 내마모성 재료(491)의 외측 표면(491Y)의 일부분은, 섹터 플레이트(30B)의 표면(31)에 슬라이딩 방식으로 접촉한다. 30% 초과의 부하에서, 각 내마모성 요소(488)의 내마모성 재료(491)의 외측 표면(491Y)은 섹터 플레이트(30A)의 표면(3)으로부터 간극(G1)만큼 떨어져 이격되고, 이것은 충만 부하에서 종래 기술의 밀봉 조립체(40)와 비교할 때 고온 단부 반경방향 밀봉 간극이 50%로 감소함으로 귀결된다.
도 15 및 도 16 에 도시된 바와 같이, 세 개의 밀봉 조립체(540)는 도 2 에 도시된 밀봉 조립체(40)와 유사하되, 여기에서 설명되는 바와 같이 내마모성 부재(588)가 추가된다는 점이 상이하다. 따라서, 유사한 구성요소들은 5 로 시작되는 참조 부호로 표시된다. 밀봉 조립체(540)들은 다이어프램(518)들 각각의 에지로부터 축방향으로(즉, 축(A)에 대해 평행하게) 그리고 다이어프램(518)들 각각의 에지를 따라서 반경방향으로 섹터 플레이트(530A)를 향하여 연장되되 반경방향으로 세그먼트된 구성으로 되는바, 밀봉 조립체(540)들의 각 인접한 쌍들은 간극(G88)만큼 서로로부터 떨어져 이격된다. 세개의 밀봉 조립체(540)들의 다른 세트는 다이어프램(518)들 각각의 반대측으로부터 축방향으로 그리고 다이어프램(518)들 각각의 반대측을 따라서 반경방향으로 섹터 플레이트(530B)를 향하여 연장된다(도 1 에는 하나의 밀봉재(540)만이 도시되어 있다). 상기 밀봉재(540)는, 종장형 유지 바아(541)와 L자 형상의 뒷받침 바아(543) 사이에 위치한 베이스 부분(542B)을 가진 유연성 밀봉 리프(542)를 포함한다. 밀봉 조립체(540)들 각각에서, 유지 바아(541)의 베이스 부분(541B), 유연성 밀봉재(542)의 베이스 부분(542B), 및 뒷받침 바아(543)의 베이스 부분(543B)은, 반경방향으로 다이어프램(518)의 길이를 따라서 다이어프램(518)과 스페이서 바아(544) 사이에서 복수의 볼트(545)들과 너트(546)들에 의해 고정된다.
도 15 및 도 16 에 도시된 바와 같이, 유연성 밀봉 리프(542)는 관통하여 연장된 복수의 구멍(542H)들을 구비한다. 복수의 내마모성 부재(588)들은, 상기 구멍(542H)들을 통하여 연장된 리벳 또는 스폿 용접부와 같은 적합한 체결 구조물(461)에 의하여 상기 유연성 밀봉 리프(542)에 고정된다. 인접한 내마모성 부재(588)들은 간극(G88)만큼 서로로부터 떨어져 이격되어서 밀봉재(540)가 굽혀짐을 허용한다. 내마모성 부재(588)들 각각은 여기에서 설명되는 내마모성 부재(488)들과 유사하게 제작되고 그와 유사한 구성을 갖는다.
도 15 에 도시된 바와 같이, 각 내마모성 요소(588)의 내마모성 재료(591)의 외측 표면(591Y)의 일부분은 0 부하 또는 낮은 부하(30% 이하의 부하) 작동 동안에 섹터 플레이트(30A)의 표면(31)에 슬라이딩 방식으로 접촉한다. 다이어프램(518)의 반대측에 위치한, 다른 밀봉 조립체(540)의 각 내마모성 요소(588)의 내마모성 재료(591)의 외측 표면(591Y)의 일부분은 섹터 플레이트(30B)의 표면(31)에 슬라이딩 방식으로 접촉한다. 30% 초과의 부하에서, 각 내마모성 재료(588)의 내마모성 재료(591)의 외측 표면(591Y)은 섹터 플레이트(30A)의 표면(31')으로부터 간극(G1)만큼 떨어져 이격된다.
본 발명은 본 발명의 구체적인 실시예들을 중심으로 하여 도시 및 설명되었으나, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 본 발명에 대한 다양한 변형과 균등물에 의한 대체가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 본질적인 범위를 벗어나지 않고서, 특정의 조건 또는 재료를 본 발명의 취지에 맞게 하기 위한 변형이 가해질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 상기 상세한 설명에 기재된 특정의 실시예에 국한되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위 내에 속하는 모든 실시예들을 포괄하는 것으로 의도된 것이다.

Claims (19)

  1. 회전식 예열기(rotary preheater; 10)를 위한 밀봉 조립체(140)로서, 상기 밀봉 조립체(140)는 리프 조립체(leaf assembly; 50)를 포함하고,
    상기 리프 조립체는:
    제1 베이스 섹션(first base section; 52B)을 구비한 제1 리프(first leaf; 52)로서, 상기 제1 베이스 섹션(52B)에는 제1 리프(52)를 예열기(10)의 다이어프램에 고정시키기 위한 제1 체결 영역이 형성되어 있고, 제1 리프(52)는 제1 베이스 섹션(52B)으로부터 멀리 연장되어 제1 리프(52)의 제1 원위 단부(first distal end; 52D)에서 끝나는 제1 종장형 섹션(first elongate section; 52L)을 구비하는, 제1 리프(52); 및
    상기 제1 리프(52)의 일부분과 접촉하고 제2 베이스 섹션(54B)을 구비한 제2 리프(54)로서, 상기 제2 베이스 섹션(54B)에는 제2 리프(54)를 상기 다이어프램(18)에 고정시키기 위한 제2 체결 영역이 형성되어 있고, 제2 리프는 제2 베이스 섹션(54B)으로부터 멀리 연장되어 제2 리프(54)의 제2 원위 단부(54D)에서 끝나는 제2 종장형 섹션(54L)을 구비하는, 제2 리프(54);를 포함하며,
    상기 제1 리프(52)에는 상기 제2 리프(54)와 슬라이딩 방식으로 접촉하는 보완 리프 조립체(supplementalleaf assembly; 60)가 고정되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 조립체(140).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 원위 단부(54D)는 제1 원위 단부(52D)와 제1 베이스 섹션(52B) 사이에서 끝나는, 밀봉 조립체(140).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보완 리프 조립체(60)는 상기 제1 리프(52)에 고정된 스페이서(62)와 상기 스페이서(62)에 고정된 제3 리프(64)를 포함하고, 상기 제3 리프(64)는 상기 제2 리프(54)에 슬라이딩 방식으로 접촉하는, 밀봉 조립체(140).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 원위 단부(54D)는 제1 원위 단부(52D)와 제1 베이스 섹션(52B) 사이에서 끝나고,
    상기 보완 리프 조립체(60)는 상기 제1 리프(52)에 고정된 스페이서(62)와 상기 스페이서(62)에 고정된 제3 리프(64)를 포함하며, 상기 제3 리프(64)는 제2 리프(54)에 슬라이딩 방식으로 접촉하며,
    상기 스페이서(62)는 제1 리프(52)와 제3 리프(64) 사이에 배치되고 또한 제2 원위 단부(54D)로부터 떨어져 이격됨으로써, 스페이서(62)와 제2 원위 단부(54D) 사이에 제2 원위 단부(54D)에 대한 스페이서(62)의 움직임을 수용하는 간극(G)이 형성되는, 밀봉 조립체(140).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 조립체(140)는 적어도 하나의 변위 부재(70)를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 변위 부재(70)는 보완 리프 조립체(60)의 제1 부분을 제1 거리만큼 변위시키도록 구성된 제1 접촉부(72T)를 구비하며, 또한 상기 적어도 하나의 변위 부재(70)는 보완 리프 조립체(60)의 제2 부분을 제2 거리만큼 변위시키도록 구성된 제2 접촉부(72T)를 구비하고, 상기 제1 거리와 제2 거리는 상이한, 밀봉 조립체(140).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 변위 부재(70) 각각은 제1 다리(first leg; 71)와 제2 다리(72)를 형성하는 L자 구성을 가지며, 상기 제1 다리(71)에는 상기 다이어프램에 고정되도록 구성된 제3 베이스 부분(third base portion; 71B)이 형성되고, 상기 제2 다리(72)는 제1 접촉부(72T)와 제2 접촉부(72T') 중 하나를 포함하는, 밀봉 조립체(140).
  7. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 변위 부재(70)는 보완 리프 조립체(60)의 미리 정해진 윤곽(predetermined contour)을 형성하도록 구성되는, 밀봉 조립체(140).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 미리 정해진 윤곽은 작동 중에 예열기(10)의 움직임을 보상하도록 구성되는, 밀봉 조립체(140).
  9. 제3항에 있어서,
    상기 제1 리프(52)와 제3 리프(64) 중 적어도 하나로부터 외향으로 스페이서(162L, 362L)가 돌출되는, 밀봉 조립체(140).
  10. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 조립체(140)는 제2 베이스 섹션(54B)과 접촉하는 제4 베이스 섹션(fourth base section; 80B)을 구비한 스트립(strip; 80)을 더 포함하고, 상기 제2 베이스 섹션(54B)은 제1 베이스 섹션(52B)과 제4 베이스 섹션(80B) 사이에 배치되며, 상기 스트립(80)은 제4 베이스 섹션(80B)으로부터 멀리 그리고 제2 리프(54)로부터 멀리 연장되는 편향 섹션(deflector section; 80L)을 형성하는, 밀봉 조립체(140).
  11. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 조립체(140)는 제2 베이스 섹션(54B) 및 제1 베이스 섹션(52B)의 일부분과 정렬되는 바아(bar; 90)를 더 포함하는, 밀봉 조립체(140).
  12. 제3항에 있어서,
    상기 스페이서(62)는 상기 제1 리프(52)와 제3 리프(64) 중 하나에, 굽힘부, 리프, 리벳, 용접부, 및 경화 재료(hardened material) 중 적어도 하나를 포함하는, 밀봉 조립체(140).
  13. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 조립체(140, 440)는 보완 리프 조립체(460)의 적어도 일부분과 제1 리프(452) 중 적어도 하나에 고정된 적어도 하나의 내마모성 부재(wear resistant member; 488)를 더 포함하는, 밀봉 조립체(140, 440).
  14. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 내마모성 부재(488)는 내마모성 부재에 적용된 내마모성 재료(491)를 포함하는, 밀봉 조립체(140, 440).
  15. 예열기 조립체(10)로서,
    상기 예열기 조립체는 하우징(14) 안에 배치되고 로터 포스트(rotor post; 16)에 회전가능하게 장착된 로터 조립체(12)를 포함하고, 상기 로터 조립체(12)에는 로터 포스트(16)로부터 로터 조립체(12)의 외측 주변부로 반경방향으로 연장된 다이어프램(18)들이 형성되며, 상기 다이어프램(18)들의 인접한 쌍들에는 열전달 조립체를 수용하기 위한 개별의 격실이 형성되고, 열전달 조립체들 각각은 서로 적층된 복수의 열전달 시트(heat transfer sheet)를 포함하며,
    상기 하우징은 가열된 연도 가스의 유동을 예열기(10)를 통하여 안내하기 위한 연도 가스 유입 덕트(flue gas inlet duct; 22) 및 연도 가스 유출 덕트(24)를 포함하고, 상기 하우징은 연소용 공기의 유동을 예열기(10)를 통하여 안내하기 위한 공기 유입 덕트(26) 및 공기 유출 덕트(28)를 포함하며,
    상기 예열기(10)는 로터 조립체(12)의 상측면에 인접하여 하우징(16)을 가로질러 연장된 상측 섹터 플레이트(upper sector plate; 30A)와, 로터 조립체(12)의 하측면에 인접하여 하우징(16)을 가로질러 연장된 하측 섹터 플레이트(30B)를 포함하고, 상기 상측 섹터 플레이트(30A)는 연도 가스 유입 덕트(22)와 공기 유출 덕트(28) 사이에서 연장되되 연도 가스 유입 덕트(22)와 공기 유출 덕트(28)에 접합되며, 상기 하측 섹터 플레이트(50B)는 상기 연도 가스 유출 덕트(24)와 공기 유입 덕트(26) 사이에서 연장되되 연도 가스 유출 덕트(24)와 공기 유입 덕트(26)에 접합되고, 상기 상측 섹터 플레이트(30A)와 하측 섹터 플레이트(50B) 각각은 원주 플레이트(circumferential plate; 30C)에 의하여 서로 접합되며,
    상기 상측 섹터 플레이트(30A)와 하측 섹터 플레이트(50B) 중 적어도 하나에는 선두 에지(leading edge; 31L)와 추종 에지(trailing edge; 31T)가 형성되고, 상기 선두 에지(31L)와 추종 에지(31T) 중 적어도 하나에는 경사 구성이 형성되며,
    제1항의 밀봉 조립체(140)가 각 다이어프램(18)의 축방향 에지에 배치되고,
    상기 밀봉 조립체(60)의 일부분이 상기 선두 에지(30L)와 접촉하고 상기 추종 에지(31L)와 분리되는, 예열기 조립체(10).
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 원위 단부(54D)는 제1 원위 단부(52D)와 제1 베이스 섹션(52B) 사이에서 끝나는, 예열기(10).
  17. 제15항에 있어서,
    상기 보완 리프 조립체(60)는 제1 리프(52)에 고정된 스페이서(62)와 스페이서(62)에 고정된 제3 리프(64)를 포함하고, 상기 제3 리프(64)는 제2 리프(54)에 슬라이딩 방식으로 접촉하는, 예열기(10).
  18. 회전식 예열기(10)를 위한 밀봉 조립체(540)로서,
    상기 밀봉 조립체(540)는 베이스 섹션(542B)을 구비한 적어도 하나의 리프(542)를 포함하고, 상기 베이스 섹션(542B)에는 상기 적어도 하나의 리프(542)를 예열기(10)의 다이어프램에 고정시키기 위한 체결 영역이 형성되며, 상기 적어도 하나의 리프(542)는 상기 베이스 섹션(542B)으로부터 멀리 연장되어 리프(542)의 원위 단부(542D)에서 끝나는 종장형 섹션을 구비하고,
    상기 적어도 하나의 리프(542)의 원위 단부(542X)에 인접하여 상기 리프(542)에 적어도 하나의 내마모성 부재(488)가 고정되는, 밀봉 조립체.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 내마모성 부재(488)는 내마모성 부재(488)에 적용된 내마모성 재료(491)를 포함하는, 밀봉 조립체.
KR1020187006244A 2015-08-18 2016-08-17 회전식 재생 예열기를 위한 유연성 밀봉재 KR20180043795A (ko)

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