KR860000043Y1 - 회전재생식 열교환기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

회전재생식 열교환기

제1도는 본 고안에 따른 축 밀봉장치를 가진 회전재생식 열교환기의 부분 정면도.

제2도는 트러니온과 하우징 구조물 사이에 설치된 본 고안의 밀봉장치를 도시한 부분확대 상세도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 중앙회전자기둥 14 : 지지베어링

16 : 상부안내베어링 18 : 회전자

22 : 하우징 24 : 부채꼴판

26 : 개구 28 : 원주밀봉체

32 : 트러니온 34 : 공기밀봉체

35 : 칼라 36 : 패킹

42 : 안내베어링 52 : 행거로드

62 : 제2환상플랜지 64 : 비마찰로울러

66, 68 : 연장부 74 : 내마모성 슬리이브

본 고안은 회전재생식 열교환기에 관한 것이다.

회전재생식 열교환기는 본질적으로 회전자기둥으로부터 방사외향으로 연장되며 다량의 열흡수물질을 내포하고 있는 부채꼴형 바스켓(basket)을 지지해주는 회전자 기둥으로 구성되어 있다. 이들 회전자 기둥과 부채꼴형 바스켓은 회전되므로서 고온 및 저온유체에 교대로 노출되어 고온유체로부터 흡수한 열을 그곳을 통과하는 저온유체로 전달한다.

회전자는 간격진 단부에 개구를 포함하는 단부판들이 형성된 하우징에 의해 둘러싸여 있으며, 상기 개구는 회전자의 열흡수물질을 통하여 가열유체와 가열될 유체를 동시에 통과시켜 준다.

회전자를 통과하는 고온 및 저온유체들은 주위를 둘러싸고 있는 대기압력보다 높거나 낮은 다양한 압력 수준으로 유지되기 때문에, 고압 및 저압영역과 주위를 둘러싸고 있는 대기압력에 있어서 유체들 사이에 누설을 일으키려는 경향이 크게 된다.

따라서, 유체의 과잉누설을 방지하기 위해 서로에 대해 그리고 대기로부터 각각의 유체를 효과적으로 분리시킬 수 있는 밀봉장치를 제공하기 위한 광범위한 조처가 취해져야만 된다.

종래의 기둥밀봉장치는 다양한 설계 및 칫수형태를 갖고 있으며, 각각의 유체를 효과적으로 분리시키기 위한 여러가지 특징들이 활용되고 있었다. 즉, 미국 특허 제 3,822,739호에 도시된 형태의 접촉밀봉체는 고정된 하우징 구조물과 회전하는 축 사이에 공간을점 유하는 패킹 링(Packing ring)이 제공되어 있으며, 한편, 미국 특허 제 3,980,128호에 도시된 형태의 장치에는 패킹재료의 밴드(band)들 사이에 고압공기 챔버를 사용한 것이 발표되어 있다. 또한, 미국 특허 제 4,159,033호는 더 진보된 형태로써 공기예열기로부터의 누출을 방지하기 위해 간격진 공기챔버를 독점적으로 사용하고 있다. 먼저 언급된 인용특허들에 있어서는 패킹재료로써 열저항성 세라믹울(ceramic wool)이 사용되었다. 그러나, 일정마모가 일어날때 이 재료는 곧 미세한 분말형태의 먼지로 부서져서 대기로 배출되어 버린다. 미국 특허 제 4,159,033호에 있어서는 압축공기 챔버에 의해 전체적인 밀봉효과가 얻어지는 반면에, 동심의 챔버에 연속적으로 냉각공기를 공급해 주므로서 단부판에 인접한 공간의 냉각이 이루어진다. 이 냉각공기의 흐름이 막히면 공기밀봉체와 트러니온 그리고 지지베어링 및 다른 인접한 하우징 구조물의 과열을 일으키게 된다.

따라서, 본 고안은 이들 종래의 문제를 해결하여, 공기 밀봉체와 패킹형 밀봉체의 두 장점을 모두 갖는 트러니온 밀봉장치를 마련하는 것이다. 또한, 밀봉체 부분은 공기 밀봉체가 연속적으로 이동하는 부분들 사이의 밀봉에 적합한 반면에, 패킹밀봉체가 상대적인 이동량이 적은 열교환기 부분들 사이의 밀봉에 적합하도록 분리되어 있다. 따라서, 내부의 패킹재료는 섬유가 크게 손상되거나 마모됨이 없이 오랜 작업시간을 견딜 수 있으며, 원상태 그대로 오랜 시간동안 효과적으로 남아 있게 된다.

상술한 바와 같이, 밀봉체는 두개의 독립된 부분으로 분리되는데, 제1부분은 부채꼴판을 통과하는 가스 및 열의 흐름을 방지하는 패킹형 밀봉체이며, 제2부분은 회전자 기둥을 따라 축방향으로 흐르는 공기 및 기타 가스들의 흐름을 방지하는 공기밀봉체이다.

밀봉체의 제1부분은 패킹재료의 이동 및 마모를 방지하는 한편 내부에 패킹재료를 함유하기에 적합하게 되어 있는 상대적으로 고정된 챔버벽들을 갖고 있으므로서, 밀봉체의 유효수명을 실질적으로 늘려준다.

이 밀봉체 부분은 회전자의 통로들 내부로부터 열과 공기가 흐르는 것을 방지해 준다.

밀봉체의 제2부분은 서로에 대하여 자유롭게 회전하는 챔버벽들을 갖고 있다. 그러나, 압축공기는 가동벽에 의해 형성된 밀봉챔버내에만 함유되어 있으므로, 파손이나 마모가 거의 없는 효과적인 밀봉작용이 상대적인 가동표면들 사이에서 얻어진다.

이들 두 밀봉체 부분은 요크에 조정 가능하게 고정되어 있는 간격진 트래킹 로트(tracking rod)에 의해 지지되어 있으며, 상기 요크는 회전자 기둥과 그 축방향으로 연장된 트러니온의 열적팽창에 반응하여 축방향으로 이동가능한 안내베어링에 의해 지지되어 있다. 트래킹로드는 조정이나 수선을 하기 위해 접근하기가 용이하고 짧으며, 장치의 심한 열을 받지 않는 부분을 횡단하고 있다.

도면에 도시된 장치는 회전재생식 열교환기에 관한 것으로, 이 열교환기는 지지베어링(14)상에 설치된 중앙회전자기둥(12)을 갖고 있는데, 이는 상부안내베어링(16)내의 수직축을 중심으로 회전하도록 되어 있다. 다량의 열흡수물질이 중앙회전자기둥을 중심으로 회전하는 회전자(18)내에 함유되어 있다. 회전자는 그 대향단부에 단부판 또는 부채꼴판(24)을 갖고 있는 하우징(22)내에 함유되어 있고, 이들 부채괄판은 개구(26)를 가지며, 이 개구(26)를 통하여 가열유체와 가열될 유체가 회전자의 대향하는 양측부를 통과하게 된다.

이들 통로의 안 또는 바깥으로 흐르는 각 유체들의 누설을 방지하기 위해서, 회전자의 외주둘레의 원주밀봉체(28)와 트러니온(32) 및 하우징 사이의 회전자기둥 밀봉체를 포함하는 밀봉장칙가 제공되어 있다.

도면에 도시된 본 고안의 실시예에 있어서, 이 회전자기둥 밀봉체는 두 부분으로 나누어지는데, 공기밀봉체(34)는 회전자기둥을 따른 축방향으로의 유체흐름을 방지하고, 광물면(mineral wool)등과 같은 것을 함유한 패킹형 밀봉체는 부채꼴판의 단부 주위에서 유체흐름과 열흐름을 방지한다.

패킹형 밀봉체는 특히 회전자로부터의 열 및 유체흐름을 방지하기에 적합한 반면에 공기 밀봉체는 안내베어링에 대하여 트러니온을 따른 유체흐름을 방지하기에 적합하게 되어 있다.

패킹형 밀봉체는 그곳을 통과하는 유체흐름에 대한 저항력을 증가시켜주는 열저항성섬유 광물면으로 채워져 있다. 상기 밀봉체의 벽은 최소한의 이동을 허용하도록 설계되어 있으므로서, 그 안의 섬유패킹이 일정한 마모 및 이동을 받지 않게 되어 있다. 따라서, 섬유성 절연재의 파손이 거의 일어나지 않으며 연신섬유들은 원상태 그대로 장시간동안 연속적으로 사용할 수 있다. 그 반면에, 비교적 이동가능한 트러니온(32)의 둘레에 원통형 칼라(35)와 내마모성 슬리이브(74)에 의해 형성된 공기밀봉체(34)의 벽들은 서로에 관하여 연속적으로 회전한다. 그러나, 공기밀봉체(34)의 밀봉챔버는 오직 입구(38)를 통해 공급되는 압축공기만을 포함하고 있으므로, 내부에서 패킹재료의 손상은 없다.

본 고안의 장치에 있어서, 안내베어링(42)이 상부트러니온(32)에 인접하여 제공된다. 이 안내베어링은 상부 트러니온의 상단에 설치되어 지지되고, 이에 따라 희전자기둥의 축방향 팽창이 지지요크(44)에 그와 동일한 운동을 초래케 하지만, 그러나 트러니온의 축방향 이동을 방지할 수 있게 해준다. 또한, 안내베어링은 베어링용 외부레일(48)을 갖고 행거로드(52)가 수직으로 매달려 있는 단부플랜지(46)를 포함하는 하우징에 의해 둘러싸여 있다.

행거로드(52)는 트러니온에 대하여 동심으로 그 상부면상에 칼라(35)를 지탱하고 있는 환상판(54)을 지지해준다. 통상적으로 환상접촉밀봉체(58)는 내마모성 슬리이브(74)와 마찰하게 되어, 입구(38)로부터 공급된 압축공기가 열교환기내에 함유된 공기 또는 다른 유체와 함께 공기 밀봉체(34)로부터 과도하게 누설되는 것을 방지하기에 적합하게 되어 있다.

부채꼴판(24)에 대한 연장부(66)가 안착되어 있는 비마찰 로울러(64)를 지지하기 위해 그 하단부에 제2환상플랜지(62)를 구비한 원통형 슬리이브(56)는 방사상으로 배치된 부채꼴판(24)의 내부단과 정렬관계로 환상판(54)의 외주에 매달려 있으므로써, 열적변화에 따라 자유롭게 방사상으로 팽창될 수 있다. 부채꼴판(24)의 단부에 있는 중간연장부(68)는 패킹(36)을 통하여 유체가 위쪽으로 흐르는 것을 부가적으로 지연시키기 위한 래비린스(labyrinth)형 밀봉체를 제공한다.

트러니온(32) 둘레에 설치된 내마모성 슬리이브(74)의 상단부에 수직으로 위치한 플랜지(72)는 공기밀봉체(34)를 통해 누출되는 어떠한 누설가스도 측방향으로 편향시켜 주므로써, 상기 누설가스가 안내베어링(42)에 도달하는 것을 방지하기에 적합하게 되어 있다. 대부분의 누설가스들은 고온 및 고압상태에 있으므로, 베어링과 그 지지장치에 새로운 영향을 미칠 수 있기 때문에, 이러한 플랜지(72)가 설치되는 것이다.

Claims (6)

1. 중앙회전자기둥(12)을 갖는 회전자(18)와, 회전자기둥(12)과 일체로 되어 그곳으로부터 상향으로 연장되는 상부트러니온(32)과, 회전자기둥의 하단부로부터 하향으로 연장되는 하부트러니온과, 열흡수물질을 위한 환상공간을 제공하기 위해 회전자기둥 주위에 동심으로 배치된 회전자쉘과, 회전자의 열흡수물질을 통과하는 가열유체와 가열될 유체를 유도하는 축방향으로 이동가능한 부채꼴판(24)과 함께 가열유체 및 가열될 유체를 위한 입구 및 출구개구를 포함하는 회전자를 둘러싸고 있는 하우징(22)과, 그 수직축을 중심으로 회전하기 위한 하부트러니온을 지지해주는 지주베어링(14)과, 트러니온의 측방향 이동을 방지하기 위한 상부트러니온(32) 둘레의 안내베어링(16)과, 상기 상부트러니온(32)을 동심으로 둘러싸고 있는 환상판(54)과 트러니온 주위의 유체흐름을 방지하도록 트러니온에 직면하는 개구측을 갖고 상기 환상판(54)에 의해 지지되는 원통형 칼라(35)와 압축밀봉유체원 및 밀봉체 챔버에 압축유체를 공급해 주는 입구(38)를 포함하며 상부 트러니온(32)과 회전자 하우징 사이에 설치되어 그들 사이의 유체흐름을 방지해주는 공기밀봉체(34)로 구성된 회전재생식 열교환기에 있어서, 상기 부채꼴판(24)과 공기밀봉체(34) 사이에 설치되는 패킹형 밀봉체는 인접한 부채꼴판(24)의 방사상 연장부(68)를 지지해주는 축방향으로 연장된 제2환상플랜지(62)를 갖고 트러니온을 둘러싼 상기 환상판(54)에 매달려 있는 원통형 슬리이브(56)와, 상기 부채꼴판(24) 및 슬리이브(56)의 중간에 위치되며, 상기 슬리이브(56)의 환상플랜지(62)에 의해 지지되는 패킹(36)을 구비하고, 회전자로부터의 열 및 유체흐름을 방지해주는 것을 특징으로 하는 회전재생식 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 공기 밀봉체(34) 및 패킹형 밀봉체가 가열유체용 입구에 인접하여 회전자의 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전재생식 열교환기.
3. 제2항에 있어서, 상기 공기밀봉체(34)가 트러니온(32)에 동심적으로 접촉하는 내마모성 환상 슬리이브(74)와, 고온누설가스를 안내베어링(42)으로부터 멀리 편향시켜 주기 위해 상기 슬리이브(74)의 상단부로부터 방사외향으로 연장되는 플랜지(72)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전재생식 열교환기.
4. 제3항에 있어서, 내마모성 슬리이브(74)는 상기 공기밀봉체(34)의 챔버를 위한 환상내부벽으로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전재생식 열교환기.
5. 제1항에 있어서, 상기 안내베어링(16)으로부터 환상판(54)까지의 사이에 수직으로 매달려 있는 행거로드(52)를 제공하므로서, 안내베어링의 축방향이동이 환상판(54)과 그것에 의해 지지된 원통형 슬리이브(56)를 함께 이동시켜 주는 것을 특징으로 하는 회전재생식 열교환기.
6. 제5항에 있어서, 상기 슬리이브(56)의 측방향으로 연장된 제2환상플랜지(62)와 그것에 의해 지지된 부채꼴판(24)의 연장부(68)사이에 비마찰로울러(64)를 포함하고 있으므로서, 부채꼴판(24)이 열적변화에 따라 방사상으로 자유롭게 이동하도록 된 것을 특징으로 하는 회전재생식 열교환기.