PL223022B1 - Obrotowy podgrzewacz powietrza - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest obrotowy podgrzewacz powietrza, gdzie przez otwór (9) w dolnej płycie (8) przechodzi zespół czujników (7), który składa się z pierwszego czujnika (10) i drugiego czujnika (11), przy czym czoło pierwszego czujnika (10) jest skierowane ku pierścieniowi (12) wirnika (2) podgrzewacza, zaś drugi czujnik (11) jest skierowany ku biernej powierzchni skrzydła (3). Pierwszy czujnik (10) mierzy odległość wirnika (2) od dolnej płyty (8), zaś drugi czujnik (11) mierzy odległość skrzydła (3) od dolnej płyty (8). Różnica wskazań obu czujników stanowi odległość skrzydła (3) od wirnika (2), to jest wielkość szczeliny pomiędzy nimi. Ujawniono także rozwiązanie alternatywne.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest obrotowy podgrzewacz powietrza przeznaczony do odzysku ciepła zawartego w spalinach pochodzących z kotłów energetycznych.

Z polskiego opisu patentowego nr 179 815 znany jest obrotowy wymiennik ciepła o pionowej osi obrotu. Wymiennik zawiera wirnik osadzony w korpusie, przez który przebiegają dwa kanały, kanał spalinowy oraz kanał powietrzny. Wirnik przecina oba kanały tak, że jego część przechodząc przez kanał spalinowy odbiera ciepło od gorących spalin, zaś wchodząc do kanału powietrznego oddaje ciepło. Wirnik posiada uszczelnienia, a w tym czołowe w celu zminimalizowania przepływu powierza z kanału powietrza do kanału spalin. Wirnik w trakcie pracy, pod wpływem ciepła odkształca się, przez co elementy uszczelnienia muszą nadążać za zmianami kształtu i wymiarów wirnika. Szczególnie istotne są odkształcenia powierzchni czołowych. W przestrzeni pomiędzy kanałem powietrznym, a kanałem spalinowym, równolegle do powierzchni czołowej wirnika znajduje się skrzydło ułożone promieniowo, które za pośrednictwem zespołu napędowego utrzymywane jest w stałej odległości od wirnika. W tym celu w skrzydle, od strony powierzchni czołowej wirnika osadzony jest czujnik pomiarowy, który mierzy odległość pomiędzy skrzydłem a wirnikiem, zaś sygnał z czujnika jest przetwarzany przez mikroprocesor i steruje serwomechanizmem, który z kolei poprzez układ dźwigniowy odpowiednio zmienia położenie skrzydła, tak aby zachować stałą szczelinę pomiędzy skrzydłem a wirnikiem. W podgrzewaczu znajdują się w sumie cztery skrzydła, dwa od dołu wirnika i dwa od góry wirnika. Każde skrzydło ułożone jest promieniowo od osi wirnika, ku jego obwodowi.

Z kolei z opisu JPH0942873(A) znany jest obrotowy podgrzewacz powietrza, w którym do obudowy zamocowane są dwa czujniki w dużej odległości od siebie, każdy przy innym skrzydle. Czujniki są skierowane na górną powierzchnię wirnika, przy jego obwodzie. Czujniki te mierzą tylko położenie wirnika. Natomiast do skrzydła zamocowane się śruby napędzane silnikami, które w oparciu o przetworzony sygnał z czujników odpowiednio przemieszczają skrzydło względem obudowy i wirnika.

Z praktyki znane są też podgrzewacze o poziomej osi obrotu.

Istota obrotowego podgrzewacza powietrza zawierającego wirnik osadzony w obudowie, przez którą przechodzą co najmniej dwa kanały, przy czym w sąsiedztwie powierzchni czołowej wirnika pomiędzy kanałem powietrznym a kanałem spalinowym znajduje się co najmniej jedno skrzydło, przy czym skrzydło połączone jest za pośrednictwem zespołu napędowego z obudową, zaś do obudowy zamocowany jest co najmniej jeden pierwszy czujnik skierowany na obwodową część powierzchni czołowej wirnika, który mierzy jego położenie, polega na tym, że do obudowy zamocowany jest drugi czujnik, który jest skierowany na obwodową część skrzydła i mierzy jego położenie. Pierwszy czujnik lub drugi czujnik zamocowany jest pośrednio do obudowy podgrzewacza, a zwłaszcza do dolnej płyty obudowy.

W rozwiązaniu alternatywnym drugi czujnik zamocowany jest do obudowy za pośrednictwem zespołu napędowego skrzydła i jest skierowany albo wprost na skrzydło. Zespół napędowy korzystnie stanowi serwomotor wraz z mechanizmem dźwigniowym, przy czym serwomotor stanowi siłownik liniowy, który zawiera drugi czujnik skierowany na jego element roboczy, a w szczególnym przypadku serwomotor stanowi siłownik pneumatyczny z czujnikiem położenia tłoka, który stanowi drugi czujnik.

Funkcję pierwszego czujnika korzystnie pełni para czujników.

Oś obrotu wirnika jest korzystnie pionowa.

Nieoczekiwanie okazało się, że poprzez zamocowanie czujników do nieruchomego elementu podgrzewacza, a mianowicie czujnika mierzącego położenie wirnika i czujnika mierzącego położenie skrzydła do obudowy podgrzewacza uzyskano dokładny i stabilny układ pomiarowy.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na schematycznym rysunku, na którym:

• fig. 1 przedstawia fragment przekroju przez dolną część obrotowego ogrzewacza powietrza, • fig. 2 przedstawia powiększony przekrój A-A przez zespół czujników, w miejscu zaznaczonym na fig. 1, • fig. 3 przedstawia fragment przekroju przez dolną część obrotowego ogrzewacza powietrza, wg rozwiązania alternatywnego, • fig. 4 przedstawia powiększony przekrój przez pierwszy czujnik, • fig. 5 przedstawia drugi przekrój przez parę czujników.

Figura 1 przedstawia fragment przekroju przez dolną część obrotowego podgrzewacza powietrza. W obudowie (1) osadzony jest obrotowo wirnik (2) o pionowej osi obrotu, do którego od dołu przylega skrzydło (3), które z kolei poprzez mechanizm dźwigniowy (4) zamocowane jest do obudowy (1). Skrzydło (3)

PL 223 022 B1 jest ułożone promieniowo i leży pomiędzy osią obrotu wirnika (2), a jego obrysem. Mechanizm dźwigniowy (4) napędzany jest przez motoreduktor (5) sterowany przez nie pokazany na rysunku sterownik mikroprocesorowy, który z kolei otrzymuje sygnały z zespołu czujników (7) osadzonych w dolnej płycie (8) obudowy (1). Mechanizm dźwigniowy (4) wraz z motoreduktorem (5) stanowią zespół napędowy skrzydła (3).

Do górnej powierzchni czołowej wirnika (2) przylega drugie skrzydło, które jest napędzane tak, jak skrzydło (3).

Budowa mechanizmu dźwigniowego (4) nie stanowi o istocie wynalazku i jako taka nie jest tu opisana.

Figura 2 przedstawia powiększony przekrój wzdłużny przez zespół czujników (7) w płaszczyźnie A-A zaznaczonej na fig. 1.

Przez otwór (9), w dolnej płycie (8) przechodzi zespół czujników (7), który składa się z pierwszego czujnika (10) i drugiego czujniku (11), przy czym czoło pierwszego czujnika (10) jest skierowane ku pierścieniowi (12) wirnika (2), zaś drugi czujnik (11) jest skierowany ku biernej powierzchni skrzydła (3). Pierwszy czujnik (10) mierzy odległość wirnika (2) od dolnej płyty (8), zaś drugi czujnik (11) mierzy odległość skrzydła (3) od dolnej płyty (8). Różnica wskazań obu czujników stanowi odległość skrzydła (3) od wirnika (2), to jest wielkość szczeliny pomiędzy nimi.

Figura 3 przedstawia fragment przekroju przez dolną część obrotowego alternatywnego podgrzewacza powietrza. W obudowie (15) osadzony jest obrotowo wirnik (16) o pionowej osi obrotu (17), do którego od dołu przylega skrzydło (18) zamocowane poprzez mechanizm dźwigniowy (19) do obudowy (15). Mechanizm dźwigniowy (19) napędzany jest przez siłownik liniowy (20). Pierwszy czujnik nie leży w płaszczyźnie rysunku i nie jest przez to pokazany, lecz jest zamocowany do dolnej płyty (21) obudowy (15) i mierzy położenie wirnika (16) względem dolnej płyty (21). Natomiast drugi czujnik (22) stanowi element składowy siłownika liniowego (20) i pozwala uwzględniając wymiary oraz geometrię mechanizmu dźwigniowego (19) określać odległość skrzydła (18) od dolnej płyty (21), do której zamocowany jest siłownik liniowy (20). Siłownik liniowy (20) stanowi elektryczny siłownik liniowy połączony z przekładnią liniową.

Figura 4 przedstawia przekrój wzdłużny przez pierwszy czujnik (23), płaszczyzną zawierającą oś obrotu (17). Pierwszy czujnik (25) zamocowane jest za pośrednictwem tulejki (24) do elementu (25) obudowy (15), zaś jego korpus przechodzi przez otwór (26) w skrzydle (18).

Natomiast figura 5 przestawia widok z kierunku W wskazanego na fig. 4, przy czym pierwszy czujnik (23) jest tu zastąpiony parą czujników (23a, 23b) dla zwiększenia dokładności i pewności pomiaru.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Obrotowy podgrzewacz powietrza zawierający wirnik osadzany w obudowie, przez którą przechodzą co najmniej dwa kanały, przy czym w sąsiedztwie powierzchni czołowej wirnika pomiędzy kanałem powietrznym a kanałem spalinowym znajduje się co najmniej jedno skrzydło, przy czym skrzydło połączone jest za pośrednictwem zespołu napędowego z obudową, zaś do obudowy zamocowany jest co najmniej jeden pierwszy czujnik skierowany na obwodową część powierzchni czołowej wirnika, który mierzy jego położenie, znamienny tym, że do obudowy (1, 15) zamocowany jest drugi czujnik (11, 22), który jest skierowany na obwodową część skrzydła (3, 18) i mierzy jego położenie.
2. 2. Podgrzewacz według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy czujnik (10, 23) lub/i drugi czujnik (11, 22) zamocowany jest pośrednio do obudowy (1, 15) podgrzewacza.
3. 3. Podgrzewacz według zastrz. 2, znamienny tym, że pierwszy czujnik (10) i drugi czujnik (11) zamocowane są do dolnej płyty (8) obudowy (1).
4. 4. Podgrzewacz według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi czujnik (22) zamocowany jest do obudowy (15) za pośrednictwem zespołu napędowego skrzydła (18).
5. 5. Podgrzewacz według zastrz. 4, znamienny tym, że zespół napędowy stanowi serwomotor wraz z mechanizmem dźwigniowym (4, 19).
6. 6. Podgrzewacz według zastrz. 1, znamienny tym, że funkcję pierwszego czujnika (23) pełni para czujników (23a, 23b).
7. 7. Podgrzewacz według zastrz. 5, znamienny tym, że serwomotor stanowi siłownik pneumatyczny z czujnikiem położenia tłoka, który stanowi drugi czujnik.
8. 8. Podgrzewacz według zastrz. 5, znamienny tym, że serwomotor stanowi siłownik liniowy (20), który zawiera drugi czujnik (22) skierowany na jego element roboczy.
9. 9. Podgrzewacz według zastrz. 1, znamienny tym, że oś obrotu wirnika (2, 16) jest pionowa.