DISEÑO DE ROTOR CON DOBLES SELLOS PARA PRE-CALENTADORES_DE AIRE VERTICALES Antecedentes de la Invención La presente invención se refiere a los sellos axiales y sellos radiales de un pre-calentador de aire regenerativo rotatorio, para controlar fugas dentro del pre-calentador de aire. Más particularmente, la invención se refiere a métodos y aparatos para agregar adicionales sellos axiales y sellos radiales dentro de pre-calentadores de aire instalados. Un pre-calentador de aire regenerativo rotatorio transfiere calor sensible desde el gas de combustión que sale de una caldera o generador de vapor al aire de combustión que entra a través de la superficie de transferencia térmica regenerativa en un rotor, que gira continuamente a través de las corrientes de gas y aire. El rotor, que está empacado con la superficie de transferencia térmica, se divide en compartimientos por una cantidad de placas que se extienden radialmente referidas como diafragmas. Estos compartimientos se adaptan para sostener canastas modulares en donde está contenida la superficie de transferencia térmica. El pre-calentador de aire se divide por placas de sector, en un lado o sector de gas de combustión y uno o más lados o sectores de aire de combustión. En un termointercambiador regenerativo rotatorio instalado típico, sellos radiales rígidos o flexibles montados en los bordes superior y de fondo de los diafragma están en proximidad íntima con estas placas de sector y minimizan la fuga de aire y/o gas entre los sectores. Similarmente, sellos axiales rígidos o flexibles montados en el borde externo de los diafragmas están en proximidad inmediata con placas de sello axial montadas en la superficie interior del alojamiento y minimizan la fuga entre ellos. En pre-calentadores de aire instalados típicos, el número de diafragmas
y el ancho de las placas de sector y las placas de sello son tales que solo un sello radial y un sello axial están colocados próximos a la placa respectiva en cualquier momento. Estos sellos son sellos de proximidad y no se diseñan para contactar las superficies de sello de las placas de sector o las placas de sello. Consecuentemente, hay fuga por los sellos en donde la cantidad de fuga depende del diferencial de presión entre las corrientes de aire y gas a través de los sellos. La fuga puede degradar el desempeño térmico, y requiere uso incrementado de energía, resultando en más altos costos para energizar los ventiladores. El flujo de fuga transporta cenizas que producen erosión de los sellos y las superficies de sello. Compendio de la Invención La presente invención se refiere a un método para agregar sellos axiales y sellos radiales adicionales dentro de pre-calentadores de aire existentes. Para modificar en forma retroactiva los sellos adicionales, las canastas de - ~ ? transferencia térmica originales, los sellos radiales originales, los sellos axiales originales y las rejillas originales, todos se retiran del pre-calentador de aire. Si las placas de refuerzo o de anclaje originales no se van a volver a utilizar, se retiran. Si las placas de refuerzo originales se van a volver a utilizar, se retira una tira de material de las placas de refuerzo exteriores para aceptar una placa de diafragma intermedia, placas de extensión calientes y frías se montan en las placas de refuerzo interiores. En ete punto, una placa de diafragma intermedia se coloca dentro de cada compartimiento original y monta en las placas de refuerzo interiores y exteriores, placas de extensión frías luego se montan en las placas de refuerzo exteriores. Nuevas rejillas se montan en las placas de diafragma originales y la placa de diafragma intermedia si los soportes de canasta comprenden una combinación de rejillas y placas de refuerzo. Barras de soporte de sello axial de
extremo caliente y frío adicionales, se montan en la cubierta del rotor e intermedias a la placa de diafragma. Se instalan sellos axiales en las barras de soporte de sello axial originales y en las barras de soporte de sello axial adicionales y sellos radiales se instalan en los bordes axiales de las placas de diafragma originales y las placas de diafragma intermedias. Finalmente, se insertan nuevas canastas de transferencia térmica en cada uno de los compartimientos formados por las placas de diafragma originales, las placas de diafragma intermedias y la cubierta del rotor. Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una vista en perspectiva general de un pre-calentador de aire regenerativo rotatorio bi-sector convencional que es un corte para mostrar las placas de sector superiores. La Figura 2 es una vista superior simplificada de un pre-calentador de aire tri-sector convencional, que muestra el rotor en el alojamiento e ilustra las placas de sector. La Figura 3 es una vista en perspectiva simplificada de una sección del montaje de rotor de un pre-calentador de aire que se ha modificado de acuerdo con la presente invención. La Figura 4 es una vista en sección transversal de una placa de sello axial y una porción de un rotor, que se ha modificado de acuerdo con la presente invención que ilustra el montaje de doble sello. La Figura 5 es una vista en sección transversal de una placa de sector y una porción de un rotor que se ha modificado de acuerdo con la invención, que ilustra el montaje de doble sello.
La Figura 6 es una vista superior de la porción interna del rotor de la Figura 3 que ilustra el poste, un par de placas de diafragma existentes, una placa de diafragma intermedia y placas de refuerzo. La Figura 7 es una vista en sección transversal, que se toma sobre la linea Vll-Vll de la Figura 6 que ilustra el poste, una porción de una de las placas de diafragma existentes, una porción de la placa de diafragma intermedia, una placa de refuerzo, un sello de poste, un sello radial y un sello de cámara impelente. La Figura 8 es una vista en sección transversal que se toma sobre la línea VII1-VIII de la Figura 7. La Figura 9 es una vista en planta de una placa de refuerzo existente ilustrada como se fabrica. La Figura 10 es una vista en planta de una placa de refuerzo existente que se ha modificado para formar una placa de refuerzo interior. La Figura 11 es una vista en planta de una placa de refuerzo existente que se ha modificado para formar una placa de refuerzo exterior. La Figura 12 es una vista en sección transversal de la porción interna del rotor de la Figura 7, que ilustra un primer ejemplo en donde se utilizan las placas de refuerzo existentes, de una primer modalidad de la invención utilizando una combinación de placas de refuerzo y rejillas. La Figura 13 es una vista en sección transversal de la porción interna del rotor de la Figura 7 que ilustra un segundo ejemplo, en donde no se utilizan las placas de refuerzo existentes de la primer modalidad de la invención. La Figura 14 es una vista superior de la porción externa del rotor de la Figura 3, que ilustra un par de las placas de diafragma existentes, una placa de
diafragma intermedia, placas de refuerzo, y una barra de soporte de sello axial caliente. La Figura 15 es una vista en sección transversal que se toma sobre la línea XV-XV de la Figura 14, que ilustra la primer modalidad de la invención. La Figura 16 es una vista en sección transversal que se toma sobre la línea XV-XV de la Figura 7, que ilustra un primer ejemplo, en donde se utilizan las placas dé refuerzo existentes de una segunda modalidad de la invención que utiliza todas las placas de refuerzo. La Figura 17 es una vista en sección transversal que se toma sobre la línea XV-XV de la Figura 7 que ¡lustra un segundo ejemplo, en donde las placas de refuerzo existentes no se utilizan, de la segunda modalidad de la invención. Descripción de la Modalidad Preferida La Figura 1 de los dibujos es una vista en perspectiva de corte parcial de un pre-calentador de aire bi-sector típico 10, que muestra un alojamiento 12 en donde el rotor 14 se monta en un poste o flecha de impulso 16. El alojamiento está dividido mediante placas de sector impermeables a flujo 18 y 20 en un sector de gas de combustión 24 y un sector de aire 26. Placas de sector correspondientes también se localizan en el fondo de la unidad. Montadas en el interior del alojamiento están placas de sello axial 28 que se extienden por toda la altura del rotor (Figura 4). Los gases de combustión calientes entran al pre-calentador de aire 10 como se indica por la flecha 30, fluyen a través del sector de gas de combustión 24, en donde se transfiere calor a la superficie de transferencia térmica en el rotor 14. Conforme esta superficie de transferencia térmica caliente luego gira a través del sector de aire 26, el calor se transfiere al aire que circula a través del rotor desde
el fondo como se indica por la flecha 32. Consecuentemente, la entrada de aire frío y la salida de gas enfriado, definen un extremo de fondo frío y la entrada de gas caliente y la salida de aire calentado, definen un extremo superior caliente. El rotor 14 tiene una cubierta 34 y se divide en una pluralidad de compartimientos en forma de rebanada de pastel 36 por placas de diafragma 38, con cada compartimiento que contiene una pluralidad de módulos de canasta de termointercambio 40. La Figura 2 es una representación en vista en planta, de un precalentador de aire tri-sector convencional, que comprende el alojamiento de rotor 12 y el rotor 14. El alojamiento se divide en este caso en tres sectores por las placas de sector 18, 20 y 22. Los sectores son el sector de gas de combustión 24 y el sector de aire 26, que se dividen en el sector de aire primario 42 y el sector de aire secundario 44. Esta Figura ilustra las placas de sector en sección transversal para propósitos de claridad. El rotor 14 está compuesto por la cubierta 34 y las placas de diafragma 38 que dividen el rotor en compartimientos 36. En pre-calentadores de aire convencionales, se conectan sellos radiales 46 a los bordes axiales superior y de fondo 48, 50 de cada una de las placas de diafragma 38 y acoplan las placas de sector 18, 20, 22, conforme el rotor 14 gira para controlar la fuga más allá de los extremos caliente y frío de las placas de diafragma 38. Barras de soporte de sello axial de extremo caliente y frío 52, 54, se montan en la cubierta del rotor 34 en línea y el borde radial externo de cada placa de diafragma 38. Sellos axiales 56 conectados a las barras de soportes de sello axial de extremo caliente y frío 52, 54, acoplan las placas de sello 28 conforme el rotor 14 gira para controlar la fuga más allá de la periferia externa del rotor 14. El tamaño de las placas de sector 18, 20, 22 y las placas de sello 28 y el número de placas de diafragma 38 a las cuales se pueden conectar sellos, está limitado en
calentadores de aire convencionales, de manera tal que solo un sello radial 46 y un sello axial 56 se colocan adyacentes a la placa respectiva en cualquier tiempo. Estos sellos 46, 56 son sellos de proximidad y no están diseñados para contactar la superficie de sello de las placas de sector 18, 20, 22 o las placas de sello 28. Consecuentemente, hay fuga por los sellos 46, 56, en donde la cantidad de fuga depende del diferencial de presión entre las corrientes de aire y gas a través de los sellos 46, 56. El flujo entre las corrientes de aire y gas transporta cenizas que producen erosión de los sellos 46, 56 y las superficies de sello 18, 20, 22, 28, degradan el desempeño térmico e incrementa el uso de energía de los ventiladores. El rotor 14 de un pre-calentador de aire vertical convencional, que se ha modificado de acuerdo con la presente invención, tiene un sello radial adicional 46' y un sello axial adicional 56' montado intermedio a cada par de las placas de diafragma originales o existentes 38, de manera tal que dos sellos radiales 46, 46' y dos sellos axiales 56, 56', están en acoplamiento con las placas de sector 18, 20 y 22 y las placas de sello 28, respectivamente al mismo tiempo. Esto se ilustra en las
Figuras 4 y 5. Ya que el diferencial de presión entre las corrientes de aire y gas ahora cae a través de dos juegos de sellos radiales y axiales, el volumen de flujo de fuga se reduce en aproximadamente cincuenta por ciento (50%) comparado con el gasto de flujo de fuga para un solo conjunto de sellos radiales y axiales. Ya que se reduce el flujo de fuga, el flujo de cenizas transportadas en el flujo de fuga se reduce proporcionalmente, reduciendo la erosión y se mejoran el desempeño térmico y el uso de energía. Pre-calentadores de aire verticales convencionales no tienen la estructura mecánica requerida para soportar los sellos radíales y axiales adicionales, ya que estos nuevos sellos 46', 56', se instalan intermedios a las placas
de diafragma existentes 38. Por lo tanto, soporte mecánico adicional 58 colocado intermedio a las placas de diafragma existentes 38, se requiere para sostener los nuevos sellos 46', 56'. La placa de diafragma intermedia 60 es aproximadamente de la misma altura que las placas de diafragma existentes 38 para asegurar un sello completo desde el extremo caliente al extremo frío del rotor 14. La naturaleza del soporte mecánico adicional 58 se determina primordialmente por la forma en que las canastas de transferencia térmica 40 se cargan en el rotor 14. El método de carga dicta que elementos de soporte de canasta, tales como las rejillas 62, placas de refuerzo 64, 66, extensiones de placa de refuerzo 68, 70, 72 y barras de soporte de canasta 74, se utilizan para formar una estructura de soporte de canasta. Pre-calentadores de aire verticales convencionales utilizan una de dos configuraciones básica de elementos de soporte de canasta: (1) una estructura de soporte compuesta por una combinación de placas de refuerzo 64, 66 y rejillas 62, se utilizan para canastas cargadas en ducto y cargadas laterales y (2) una estructura de soporte compuesta de todas las placas de refuerzo 64, 66, se utiliza cuando todas las canastas se cargan por ducto. Consecuentemente, la presente invención incluye dos diseños diferentes para la estructura de soporte adicional que se requiere para alojar los sellos adicionales de la presente invención. Los elementos requeridos para proporcionar el soporte mecánico adecuado a los nuevos sellos 46', 56', incluyen una placa de diafragma intermedia 60, centrada entre las placas de diafragma existentes 38, que definen cada uno de los compartimientos existentes 36 y barras de soporte de sello axial caliente y frío adicionales 52', 54' para sostener los nuevos sellos axiales 56' La placa de diafragma intermedia 60 se extiende desde la superficie externa de la placa de
refuerzo interior 64', 65 a la cubierta de rotor 34 y tiene el mismo espesor o es más delgada que las placas de diafragma existentes 38. Rejillas adicionales 62 y/o extensiones de placa de refuerzo 68, 70, 72 o nuevas placas de refuerzo 65, 67 y/o soportes de canasta 94, se montan en las placas de diafragma intermedias y existentes 60, 38, para proporcionar soportes para las canastas de termointercambio 40'. Habrá de notarse que después de la modificación de un precalentador de aire que tiene canastas cargadas de lado, todas las canastas más internas 40' requerirán de ser cargadas por ducto. Con referencia a las Figuras 7 y 8, la placa de diafragma intermedia 60 se extiende desde el lado externo de la placa de refuerzo interior 64', 65 a la cubierta del rotor 34. Esto deja un área desde el lado interno de la placa de refuerzo inferior 64', 65 al poste de rotor 16 que emplea solo sellos sencillos. Para aislar el área de transición entre los sellos dobles y sencillos se utiliza un sello de cámara impelente tipo circunferencial 76 en los extremos caliente y frío de la placa de refuerzo inferior 64', 65. El sello de cámara impelente 76 bloquea el flujo desde la cámara impelente de doble sello 78 a la cámara impelente de sello sencillo 80. El sello de cámara impelente 76 se extiende entre los sellos radiales 46 que se montan en placas de diafragma existentes 38. El sello de cámara impelente 76 se diseña y fabrica en una forma que permite ajustar los contornos de los sellos radiales 46. El sello radial 46', que se monta en la placa de diafragma intermedia 60 se extiende entre el sello de cámara impelente 76 y la cubierta del rotor 34. La cantidad de fuga adicional que se permite por este diseño en comparación con un diseño que utiliza dobles sellos por todo el recorrido al poste 16, es mínima. Esto se debe al hecho de que la reducción de giro del rotor no
Incrementa significativamente el espacio en el área entre el poste 16 y el lado interno de la placa de refuerzo interior 64', 65. Como se describe a continuación, las placas de refuerzo existentes 64, 66 pueden alterarse para formar placas de refuerzo modificadas 64', 66' para reutil?zar en un pre-calentador de aire modificado de acuerdo con la invención. En forma alterna, las placas de refuerzo existentes 64, 66 pueden ser reemplazadas con nuevas placas de refuerzo 65, 67. Las placas de refuerzo inferior y exterior existentes 64, 66 todas tienen la misma forma (Figura 9). La Figura 10 muestra la adición de extensiones de placas de refuerzo interiores calientes y frías 68, 70 a las placas de refuerzo interiores existentes 64. Estas extensiones 68, 70 son del mismo espesor o más delgadas que la placa de refuerzo existente 64. Estas extensiones 68, 70 se unen por soldadura a las placas de diafragma existentes 38. Las extensiones 68, 70 pueden o no ser soldadas a la placa de refuerzo existente 64 según se requiera para asegurar adecuado alineamiento. Ambas extensiones 68, 70 incorporan orificios de montaje 82 para la instalación del sello de cámara impelente 76. El sello de cámara impelente 76 también puede soldarse en sitio. La Figura 11 muestra adición de una extensión de placa de refuerzo fría 72 a las placas de refuerzo exteriores existentes 66. La extensión 72 es del mismo espesor o más delgada que la placa de refuerzo existente 66. La extensión 72 se une por soldadura a las placas de diafragma existentes 38 y la placa de diafragma intermedia 60. Pueden o no soldarse a las placa de refuerzo existente 66 según se requiere para asegurar adecuado alineamiento. Una tira de material igual al espesor de la nueva placa de diafragma intermedia 60 se retira de la porción media de las placas de refuerzo interiores 66, dividiendo cada una de las placas de refuerzo interiores 66 en dos segmentos de placa de refuerzo 66'.
Para modificar un pre-calentador de aire convencional de acuerdo con la invención, el rotor 14 se vacía de todas las canastas de transferencia térmica 40 y todos los sellos radiales 46 y rejillas 62 se retiran. Para un pre-calentador que tiene estructuras de soporte de canasta de transferencia térmica compuestas de una combinación de placas de refuerzo 64, 66 y rejillas 62, la barra de soporte de canasta en el fondo de la placa de refuerzo intermedia existente 64 se retira y las placas de refuerzo exteriores existentes 66 se dividen en dos segmentos 66' (como se describió anteriormente), si las placas de refuerzo existentes 64, 66 se van a reutilizar (Figuras 6, 12, 14 y 15). La placa de diafragma intermedia 60 se instala en el centro del compartimiento de rotor existente 36. Las placas de refuerzo interior y exterior 64, 66 se unen por soldadura a las placas de diafragma intermedia y existentes 60, 38 después de que se verifica la ubicación de estos componentes. Las extensiones 68, 70, 72 se montan en las placas de refuerzo interior y exterior 64, 66. Un nuevo ángulo de soporte de canasta 84 y nuevas rejillas 62 se localizan e instalan. Barras de soporte de sello axial de extremo caliente y frío 52', 54' se unen por soldadura a la cubierta de rotor 34, en línea con la placa de diafragma intermedia 60. Una vez que se completan estas modificaciones en todo el rotor, se instalan nuevas canastas de transferencia térmica 40' y sellos 46, 46', 56, 56'. Si la estructura de soporte de canasta de transferencia térmica va a estar compuesta por una combinación de placas de refuerzo y rejillas, y si las placas de refuerzo existentes 64, 66 no se van a reutilizar, se instalan nuevas placas de refuerzo interior y exterior 65, 67 (Figuras 6, 13, 14 y 15). La placa de diafragma intermedia 60 se instala en el centro del compartimiento del rotor existente 36. Las placas de refuerzo interior y exterior 65, 67 se unen por soldadura a las placas de diafragma intermedia y existente 60, 38, después de que se verifica la ubicación de
estos componentes. Un nuevo ángulo de soporte de canasta 84 y nuevas rejillas 62 se localizan e instalan. Barras de soporte de sello axial de extremo caliente y frío 52', 54' se unen por soldadura a la cubierta del rotor 34 en línea con la placa de diafragma intermedia 60. Una vez que se completan estas modificaciones en todo el rotor, se instalan nuevas canastas de transferencia térmica 40' y sellos 46, 46',
56, 56'. Si la estructura de soporte de canasta de transferencia térmica va a estar compuesta de la totalidad de las placas de refuerzo, y si las placas de refuerzo existentes 64, 66 se van a reutilizar, la barra de soporte de canasta en el fondo de la placa de refuerzo interior existente se retira (Figuras 6, 12, 14 y 16). La barra de soporte existente en el fondo de las placas de refuerzo exteriores existentes 66 se retira y las placas de refuerzo exteriores existentes 66 se dividen en dos segmentos 66'. La placa de diafragma intermedia 60 se instala en el centro del compartimiento de rotor existente 36. Las placas de refuerzo interior y exterior 64, 66' se unen por soldadura a las placas de diafragma intermedia y existente 60, 38 después de que se verifica la ubicación de estos componentes. Las extensiones 68, 70, 72 se montan en las placas de refuerzo interior y exterior 64, 66'. Un nuevo ángulo de soporte de canasta y una nueva barra de soporte de canasta 74 se localizan e instalan. Barras de soporte de sello axial de extremo caliente y frío 52', 54' se unen por soldadura a la cubierta del rotor 34 en línea con la placa de diafragma intermedia 60. Una vez que se completan estas modificaciones en todo el rotor, se instalan nuevas canastas de transferencia térmica 40' y sellos 46, 46', 56, 56'. Si la estructura de soporte de canasta de transferencia térmica va a estar compuesta en s'u totalidad de placas de refuerzo, y si las placas de refuerzo existentes no se van a reutilizar, se instalan nuevas placas de refuerzo interiores 65,
67 (Figuras 6, 13, 14 y 17). La placa de diafragma intermedia 60 se instala en el centro del compartimiento de rotor existente 36. Las placas de refuerzo interior y exterior 65, 67 se unen por soldadura a las placas de diafragma intermedia y existente 60, 38 después de que se verifica la ubicación de estos componentes. Un nuevo ángulo de soporte de canasta y una nueva barra de soporte de canasta 74' se localizan e instalan. Barras de soporte de sello axial de extremo caliente y frío 52', 54' se unen por soldadura a la cubierta del rotor 34 en línea con la placa de diafragma intermedia 60. Una vez que se completan estas modificaciones en todo el rotor, se instalan nuevas canastas de transferencia térmica 40' y sellos 46, 46', 56, 56'. Mientras que se han ilustrado y descrito modalidades preferidas, pueden hacerse diversas modificaciones y substituciones a las mismas sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. De acuerdo con esto, habrá de entenderse que la presente invención se ha descrito a manera de ilustración y no de limitación.