PL193495B1 - Sposób przepływu powietrza przez obrotowy podgrzewacz oraz obrotowy podgrzewacz powietrza - Google Patents

Abstract

Sposób przepływu powietrza przez obrotowy podgrzewacz, znamienny tym, że zimne powietrze wypływające kanałem wpływowym (4) podgrzewa się w podgrzewaczu (1), kieruje kanałem wypływowym (5) i zasysa wentylatorem (2), a następnie tłoczy kanałem tłocznym (6) do kotła (3). 2. Obrotowy podgrzewacz powietrza składający się z obudowy, pokrywy dolnej i górnej, wirnika, wału pędnego, piasty, uszczelnień promieniowych i obwodowych a pomiędzy wewnętrzną częścią pokrywy dolnej a dolną krawędzią prostokątnych blach promieniowych wirnika oraz naprzeciwległe, pomiędzy wewnętrzną częścią pokrywy górnej a górną krawędzią prostokątnych blach promieniowych wirnika, ma regulowane skrzydła dolne podparte co najmniej na trzech regulowanych podporach i skrzydła górne zawieszone na co najmniej trzech regulowanych cięgnach, znamienny tym, że na płaszczu (11) wirnika (10) w górnej i dolnej części, na obwodzie ma regulowany w płaszczyźnie pionowej wspornik (25) i regulowane w płaszczyźnie poziomej segmentowe uszczelnienie obwodowe (27) współpracujące z umieszczonym na obwodzie obudowy

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przepływu powietrza przez obrotowy podgrzewacz powietrza oraz obrotowy podgrzewacz powietrza, którego czynnikiem grzewczym jest podciśnieniowy przepływ spalin z kotłów grzewczych zwłaszcza w elektrociepłowniach.

Znany jest sposób przepływu powietrza przez obrotowy podgrzewacz polegający na tym, że zimne powietrze tłoczone jest wentylatorem podmuchu, kanałem doprowadzającym do obrotowego podgrzewacza i po ogrzaniu kanałem wypływowym i kanałem tłocznym wprowadzane do kotła.

Obrotowy podgrzewacz powietrza ma za zadanie ogrzać powietrze wprowadzane do paleniska kotła grzewczego, spalinami wyprowadzanymi z kotła grzewczego. W znanych i stosowanych rozwiązaniach regeneracyjny obrotowy podgrzewacz powietrza typu Ljungstroma pracuje na takiej zasadzie, że elementy grzejne umieszczone w wirującym wirniku nagrzewają się od przepływających gazów spalinowych, a następnie w wyniku ruchu obrotowego wirnika w przeciwprądowym strumieniu powietrza, oddają pobrane ciepło, powodując ogrzanie powietrza wprowadzanego do paleniska kotłów grzewczych. Obrotowe podgrzewacze mają wirnik zawieszony z górnym łożyskiem nośnym lub wirnik podparty z dolnym łożyskiem nośnym.

Obrotowy podgrzewacz z górnym łożyskiem nośnym spoczywa na belkowym dźwigarze, przenoszącym obciążenie pochodzące od masy wirnika z elementami grzejnymi. Przy przepływie spalin od góry do dołu i powietrza w tak zwanym przeciwprądzie, to jest w tym konkretnym przypadku od dołu do góry, odkształcenia cieplne wirnika przebiegają w dół i rozszczelniają rejon gorącego końca podgrzewacza, co powoduje stratę cieplną w podgrzewaczu, natomiast doszczelniają zimny koniec podgrzewacza, co powoduje ograniczenie strat przepływu powietrza do spalin pod podgrzewaczem (przecieki na zimnym końcu) w stosunku do nieruchomej obudowy. Konstrukcje uszczelnień promieniowego oraz obwodowego w tym podgrzewaczu, zapewniają poziom szczelności powietrza, jak i spalin przy stratach w granicach 12-15% według metodyki ASME.

Obrotowy podgrzewacz z dolnym łożyskiem nośnym stosowany jest w rozwiązaniach konstrukcyjnych, gdzie występują większe gabaryty i masy wirnika i obudowy. W tym rozwiązaniu odkształcenia cieplne wirnika skierowane są od dołu do góry, uszczelniając zarówno rejon gorącego, jak i zimnego końca podgrzewacza. Uszczelnienia w tym podgrzewaczu zapewniają szczelność powietrza, jak i spalin, przy stratach 8-10% według metodyki ASME.

Uszczelnienia zarówno w podgrzewaczu z zawieszonym wirnikiem lub podpartym zapewniają właściwą wymianę ciepła w wypełnieniu wirnika oraz ograniczają do termicznego minimum przepływ czynnika o ciśnieniu wyższym, jakie ma powietrze do czynnika o ciśnieniu niższym, jakie mają spaliny.

Taśmy uszczelniające poszczególnych uszczelnień to jest promieniowego, obwodowego, osiowego, wzdłużnego oraz bocznego powinny zachować swój pierwotny kształt, a tym samym zapewnić właściwą współpracę z ruchomymi kołnierzami wirnika i nieruchomymi skrzydłami promieniowymi iosiowymi elementami uszczelnień. Skrzydła uszczelniające promieniowe i osiowe powinny mieć jednolitą strukturę, bez załamań i ubytków na powierzchni współpracy z taśmami uszczelnienia promieniowego iosiowego. Dopuszczalne wgłębienia na powierzchni skrzydeł nie powinny przekraczać 1,5-2 [mm].Elementy podwieszeń skrzydeł powinny zapewniać precyzyjną regulację zarówno w stanie zimnym jak i gorącym podgrzewacza. Ilość przedostającego się powietrza do spalin przez uszczelnienia zależy od różnicy ciśnień powietrze-spaliny oraz od skuteczności uszczelnień. Powietrze może przedostawać się do spalin przy jego wlocie po stronie zimnej oraz przy jego wylocie po stronie gorącej podgrzewacza. Większa różnica ciśnień powietrze-spaliny występuje przy wlocie powietrza to jest po stronie zimnej podgrzewacza. Podgrzewacze powietrza działają na zasadzie wymienników cieplnych.

Znany jest z opisu patentowego PL 188531 rurowy wymiennik ciepła, który eliminuje konieczność instalowania systemów separacyjnych, dwubiegowych przy jednoczesnym zachowaniu właściwości zabezpieczenia czynnika użytkowego przed negatywnym wpływem czynnika nośnego. Wymiennik ma płaszcz zewnętrzny w kształcie walca, zamkniętego obustronnie dennicami z otworem wlotowym i wylotowym pierwszego czynnika oraz z otworem wlotowym i wylotowym drugiego czynnika. Przestrzeń wewnątrz płaszcza wypełniona jest czynnikiem pośrednim, przewodzącym ciepło i znajdującym się na zewnątrz ścianek przewodów przepływu czynnika drugiego. Przestrzeń połączona jest ze znanymi urządzeniami zabezpieczenia i sygnalizacji stanów awaryjnych oraz z układem napełniania przestrzeni czynnikiem pośrednim.

Znany jest ze zgłoszenia wzoru użytkowego W 107 722 płytowy wymiennik ciepła, który składa się z tworzących prostopadłościennych pakiet równoległych płyt spiętych obejmującą pakiet ażurową

PL 193 495 B1 ramą nośną. Pomiędzy płytami utworzone są kanały przepływowe, na przemian wzdłużne i poprzeczne, wewnątrz których osadzone są rozmieszczone równolegle, wzdłuż kierunku przepływu medium, listwy dystansowe. Płyty wymiennika ciepła mają rozmieszczone równocześnie w rzędach wzdłużnych i poprzecznych, na przemian wklęsłe i wypukłe miejscowe przetłoczenia.

Znane jest z opisu patentowego PL 184900 urządzenie w regeneracyjnym, obrotowym wymienniku ciepła, przeznaczone do pomiaru i regulowania szczeliny pomiędzy kołnierzem, który wystaje promieniowo na zewnątrz wokół końcowych powierzchni wirnika, a płytami sektorowymi, które mogą przemieszczać się osiowo względem wspomnianych powierzchni końcowych i które wzajemnie oddzielają oba czynniki wymieniające ciepło. Urządzenia czujnikowe szczeliny montuje się na występach, które wystają na zewnątrz obwodu z krawędzi płyt sektorowych w sąsiedztwie kołnierza wirnika tak, że urządzenia czujnikowe są ulokowane w strumieniach czynników wymieniających ciepło.

Znany jest z opisu zgłoszenia wzoru użytkowego W97 071 podgrzewacz powietrza dmuchu dla pieców szybowych, który ma zwartą budowę w układzie komora spalania, komora mieszania, podgrzewacz radiacyjny i podgrzewacz konwekcyjny w kolejności przepływu gazów pieca szybowego, które oddają w tym urządzeniu swoje ciepło fizyczne i chemiczne, powietrzu dmuchu przepływając w przeciwprądzie, uzyskuje wymaganą temperaturę. Komora spalania ma palnik, otwory doprowadzające czyste powietrze oraz otwory odprowadzające stałe cząstki gazu piecowego. Komora ma otwory doprowadzające czyste powietrze regulujące temperaturę spalin. Podgrzewacz radiacyjny stanowi dwie koncentryczne rury, które tworzą szczelinę, przez którą przepływa powietrze dmuchu. W górnej części podgrzewacza radiacyjnego zainstalowany jest sprężysty element dylatacyjny. Podgrzewacz konwekcyjny posadowiony wraz z podgrzewaczem radiacyjnym na wspólnej komorze, stanowi komorę wyposażoną w sekcje wymienników cieplnych.

Znane jest z opisu zgłoszenia P. 320579 uszczelnienie promieniowe regeneracyjnego obrotowego wymiennika ciepła z odpowiednio przygotowanymi powierzchniami czołowymi wirnika oraz współpracującymi z tymi powierzchniami skrzydłami uszczelniającymi. Uszczelnienie wyróżnia się tym, że pomiędzy skrzydłami uszczelniającymi a wirnikiem znajdują się blachy sprężyste wygięte pod korzystnym kątem, mające na końcach listwy ślizgowe uszczelniające wykonane z materiału ślizgowego, odpornego na wysokie temperatury.

Istotą wynalazku jest sposób przepływu powietrza przez obrotowy podgrzewacz, charakteryzujący się tym, że zimne powietrze wypływające kanałem wpływowym podgrzewa się w podgrzewaczu, kieruje kanałem wypływowym i zasysa wentylatorem, a następnie tłoczy kanałem tłocznym do kotła.

Istotą wynalazku w zakresie urządzenia jest obrotowy podgrzewacz powietrza składający się z obudowy, pokrywy dolnej i górnej, wirnika, wału pędnego, piasty, uszczelnień promieniowych i obwodowych a pomiędzy wewnętrzną częścią pokrywy dolnej a dolną krawędzią prostokątnych blach promieniowych wirnika oraz naprzeciwległe, pomiędzy wewnętrzną częścią pokrywy górnej a górną krawędzią prostokątnych blach promieniowych wirnika, ma regulowane skrzydła dolne podparte co najmniej na trzech regulowanych podporach i skrzydła górne zawieszone na co najmniej trzech regulowanych cięgnach, charakteryzujący się tym, że na płaszczu wirnika w górnej i dolnej części, na obwodzie ma regulowany w płaszczyźnie pionowej wspornik i regulowane w płaszczyźnie poziomej segmentowe uszczelnienie obwodowe współpracujące z umieszczonym na obwodzie obudowy regulowanym w płaszczyźnie poziomej segmentowym obwodowym regulowanym dociskiem uszczelniającym. Na krawędziach dolnych i górnych prostokątnych blach promieniowych ma zawieszone w dwóch punktach dolne listwy nośne oraz podparte w dwóch punktach górne listwy nośne z trzema wymiennymi rzędami piór uszczelnień promieniowych, współpracujące z powierzchniami czołowymi górnych skrzydeł i dolnych skrzydeł. Regulowane skrzydła górne i/lub skrzydła dolne mają wyprowadzoną z układu regulacyjnego górnego i dolnego, dźwignię skrzydła połączoną cięgnem i dźwignią podpory z podporą stałą. Regulowane skrzydła górne i dolne, mają wyprowadzony z układu regulacyjnego górnego i dolnego, układ sterowania połączony z końcówkami wału wirnika. Segmentowe uszczelnienie obwodowe, stanowi co najmniej dwa obwodowe płaskowniki górny i dolny, współpracujące ze stożkową powierzchnią segmentowego regulowanego obwodowego docisku uszczelniającego. Segmentowe uszczelnienie obwodowe stanowi trapezowe zewnętrzne wybranie obwodowe i ma wzajemnie odwzorowany kształt powierzchni wewnętrznej segmentowego regulowanego obwodowego docisku uszczelniającego, przesuniętego względem siebie w płaszczyźnie pionowej. Segmentowe uszczelnienie obwodowe stanowi stożkowe zewnętrzne wybranie obwodowe z wzajemnie odwzorowaną powierzchnią segmentowego regulowanego obwodowego docisku uszczelniającego.

PL 193 495 B1

Sposób przepływu powietrza przez obrotowy podgrzewacz pozwala na zmniejszenie różnicy ciśnień pomiędzy powietrzem a spalinami. W sposobie tym nie występuje wtłaczanie powietrza a tym samym jego przenikanie do spalin. Występuje niewielkie zasysanie spalin do powietrza a w konsekwencji do kotła grzewczego.

Obrotowy podgrzewacz powietrza według wynalazku ma uszczelnienie obwodowe znajdujące się na wirniku i jest regulowane w pionie i poziomie. To uszczelnienie powoduje wyeliminowanie uszczelnienia wirnika na skutek czego zachowuje się wyższą sprawność podgrzewacza. Dociskowe uszczelnienie obwodowe znajdujące się na obudowie podgrzewacza ma regulację na obwodzie obudowy, pozwalającą doszczelnić odkształcającą się, na skutek obciążeń cieplnych, obudowę podgrzewacza. Trudne warunki pracy spowodowane przez podgrzewacz gorących spalin rzędu około 330°C, przy wpływającym powietrzu o temperaturze otoczenia około 20°C, powodują nierównomierne rozszerzanie obudowy, a tym samym doszczelnienie pomiędzy wirnikiem a obudową. Rozwiązanie według wynalazku niweluje skutki tego niekorzystnego zjawiska, powodując zmniejszenie przedostawania się powietrza do spalin. Wynalazek podaje trzy możliwości uszczelnienia obwodowego, przy czym kątowe ukształtowanie powierzchni uszczelnienia dociskowego pozwala na utrzymanie szczelności w całym zakresie pracy kotła tj. od jego obciążenia cieplnego w warunkach minimalnej i maksymalnej wydajności. Uszczelnienie promieniowe według wynalazku jest niezależne od odkształceń wirnika, zachowuje prostoliniowość i skutecznie uszczelnia przestrzeń pomiędzy skrzydłem a wirnikiem. Zastosowanie trzech piór uszczelnienia promieniowego tworzy labiryntowy system uszczelnienia.

Wynalazek poprzez zastosowany układ regulacji skrzydeł pozwala na ich automatyczne oraz ręczne sterowanie. Układ ten dodatkowo zabezpiecza uszczelnienie promieniowe podczas odstawiania lub uruchamiania kotła grzewczego.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony został na rysunku gdzie fig. 1 przedstawia schematyczny układ przepływu powietrza ogrzanego spalinami do pieca grzewczego, fig. 2 - przekrój wzdłużny podgrzewacza powietrza z ustawieniem prostokątnych blach promieniowych w płaszczyźnie bocznej i czołowej, fig. 3 - fragment uszczelnienia obwodowego w przekroju poprzecznym z podwójnymi elementami uszczelniającymi, fig. 4 - fragment uszczelnienia obwodowego w przekroju poprzecznym z trapezowym wybraniem uszczelniającym, fig. 5 - fragment uszczelnienia obwodowego w przekroju poprzecznym ze stożkowym wybraniem uszczelniającym, fig. 6 - fragment uszczelnienia promieniowego w przekroju poprzecznym.

Przykład wykonania dotyczący sposobu przepływu powietrza przez obrotowy podgrzewacz.

Sposób przepływu powietrza przez obrotowy podgrzewacz powietrza polega na tym, że zimne powietrze wypływające kanałem wpływowym 4 podgrzewa się w podgrzewaczu 1 i po jego ogrzaniu, kieruje się kanałem wypływowym 5 i zasysa wentylatorem 2, a następnie tłoczy kanałem tłocznym 6 do kotła 3.

Przykład wykonania dotyczący obrotowego podgrzewacza powietrza.

Obrotowy podgrzewacz powietrza w przykładzie wykonania składającego się z obudowy 7, pokrywy dolnej 8 i górnej 9, wirnika 10, wału pędnego 14, piasty 15. Pomiędzy wewnętrzną częścią pokrywy dolnej 8 a dolną krawędzią prostokątnych blach promieniowych 20 wirnika 10 oraz naprzeciwległe, pomiędzy wewnętrzną częścią pokrywy górnej 9 a górną krawędzią prostokątnych blach promieniowych 21 wirnika 10, ma regulowane skrzydła dolne 13 podparte co najmniej na trzech regulowanych podporach 23 i skrzydła górne 12 zawieszone na co najmniej trzech regulowanych cięgnach 24. Na płaszczu 11 wirnika 10 w części górnej i dolnej umieszczone ma odpowiednio uszczelnienie obwodowe górne 19 oraz uszczelnienie obwodowe dolne 18. Na płaszczu 11 wirnika 10w górnej i dolnej części, na obwodzie ma regulowany w płaszczyźnie pionowej wspornik 25 i regulowane w płaszczyźnie poziomej segmentowe uszczelnienie obwodowe 27 współpracujące z umieszczonym na obwodzie obudowy 7 regulowanym w płaszczyźnie poziomej segmentowym obwodowym regulowanym dociskiem uszczelniającym 26, zaś na krawędziach dolnych 20 i górnych 21 prostokątnych blach promieniowych 22 ma zawieszone w dwóch punktach dolne listwy nośne 28 raz podparte w dwóch punktach górne listwy nośne 29 z trzema wymiennymi rzędami piór uszczelnień promieniowych 30, współpracujące z powierzchniami czołowymi górnych skrzydeł 12 i dolnych skrzydeł 13, które mają odpowiednio uszczelnienie promieniowe górne 17 oraz uszczelnienie promieniowe dolne 16.

Regulowane skrzydła górne 12 i skrzydła dolne 13 mają wyprowadzoną z układu regulacyjnego górnego 32 i dolnego 31, dźwignię skrzydła 33 połączoną cięgnem 34 i dźwignią podpory 35 z podporą stałą 36. Regulowane skrzydła górne 12 i dolne 13, mają wyprowadzony z układu regulacyjnego górnego 32 i dolnego 31, układ sterowania 37 połączony z końcówkami wału 14 wirnika 10.

PL 193 495 B1

Segmentowe uszczelnienie obwodowe 27 stanowią co najmniej dwa obwodowe płaskowniki górny 38 i dolny 39, współpracujące ze stożkową powierzchnią 40 segmentowym obwodowym regulowanym dociskiem uszczelniającym 26.

Przykład drugi w zakresie segmentowego uszczelnienia obwodowego 27 stanowią trapezowe zewnętrzne wybranie obwodowe 41i mają wzajemnie odwzorowany kształt powierzchni wewnętrznej segmentowym obwodowym regulowanym dociskiem uszczelniającym 26, przesuniętego względem siebie w płaszczyźnie pionowej.

Przykład trzeci w zakresie segmentowego uszczelnienia obwodowego 27 stanowią stożkowe zewnętrzne wybranie obwodowe 43 z wzajemnie odwzorowaną kształtową powierzchnią 42 segmentowego regulowanego obwodowego docisku uszczelniającego 26.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób przepływu powietrza przez obrotowy podgrzewacz, znamienny tym, że zimne powietrze wypływające kanałem wpływowym (4) podgrzewa się w podgrzewaczu (1), kieruje kanałem wypływowym (5) i zasysa wentylatorem (2),a następnie tłoczy kanałem tłocznym (6) do kotła (3).
2. 2. Obrotowy podgrzewacz powietrza składający się z obudowy, pokrywy dolnej i górnej, wirnika, wału pędnego, piasty, uszczelnień promieniowych i obwodowych a pomiędzy wewnętrzną częścią pokrywy dolnej a dolną krawędzią prostokątnych blach promieniowych wirnika oraz naprzeciwległe, pomiędzy wewnętrzną częścią pokrywy górnej a górną krawędzią prostokątnych blach promieniowych wirnika, ma regulowane skrzydła dolne podparte co najmniej na trzech regulowanych podporach i skrzydła górne zawieszone na co najmniej trzech regulowanych cięgnach, znamienny tym, że na płaszczu (11) wirnika (10)w górnej i dolnej części, na obwodzie ma regulowany w płaszczyźnie pionowej wspornik (25)i regulowane w płaszczyźnie poziomej segmentowe uszczelnienie obwodowe (27) współpracujące z umieszczonym na obwodzie obudowy (7) regulowanym w płaszczyźnie poziomej segmentowym obwodowym regulowanym dociskiem uszczelniającym (26), zaś na krawędziach dolnych (20)i górnych (21) prostokątnych blach promieniowych (22) ma zawieszone w dwóch punktach dolne listwy nośne (28) oraz podparte w dwóch punktach górne listwy nośne (29)z trzema wymiennymi rzędami piór uszczelnień promieniowych (30), współpracujące z powierzchniami czołowymi górnych skrzydeł (12)i dolnych skrzydeł (13).
3. 3. Obrotowy podgrzewacz według zastrz. 2, znamienny tym, że regulowane skrzydła górne (12) i/lub skrzydła dolne (13) mają wyprowadzoną z układu regulacyjnego górnego (32)i dolnego (31), dźwignię skrzydła (33) połączoną cięgnem (34)i dźwignią podpory (35)z podporą stałą (36).
4. 4. Obrotowy podgrzewacz według zastrz. 2, znamienny tym, że regulowane skrzydła górne (12) i dolne (13), mają wyprowadzony z układu regulacyjnego górnego (32)i dolnego (31), układ sterowania (37) połączony z końcówkami wału (14) wirnika (10).
5. 5. Obrotowy podgrzewacz według zastrz. 2, znamienny tym, że segmentowe uszczelnienie obwodowe (27) stanowią co najmniej dwa obwodowe płaskowniki górny (38)i dolny (39), współpracujące ze stożkową powierzchnią (40) segmentowego regulowanego obwodowego docisku uszczelniającego (26).
6. 6. Obrotowy podgrzewacz według zastrz. 2, znamienny tym, że segmentowe uszczelnienie obwodowe (27) stanowią trapezowe zewnętrzne wybranie obwodowe (41)i mają wzajemnie odwzorowany kształt powierzchni wewnętrznej segmentowego regulowanego obwodowego docisku uszczelniającego (26), przesuniętego względem siebie w płaszczyźnie pionowej.
7. 7. Obrotowy podgrzewacz według zastrz. 2, znamienny tym, że segmentowe uszczelnienie obwodowe (27) stanowią stożkowe zewnętrzne wybranie obwodowe (43) z wzajemnie odwzorowaną kształtową powierzchnią (42) segmentowego regulowanego obwodowego docisku uszczelniającego (26).