PL194769B1 - Sposób ograniczania przepływu powietrza do spalin w obrotowym regeneracyjnym podgrzewaczu powietrza i obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza - Google Patents

Abstract

1. Sposób ograniczania przepływu powietrza do spalin w obrotowym regeneracyjnym podgrzewaczu powietrza, z płytami uszczelniającymi górnymi, dolnymi i pionowymi na granicach stref powietrza i spalin oraz zestawami uszczelnień, znamienny tym, że ogrzewane, w nadciśnieniu powietrze przedostające się przez zestaw uszczelnień w kierunku sektora spalin (25) oraz wkręcone wirnikiem (1), odsysa się poprzez szczeliny odsysające górne (16) i/lub szczeliny odsysające dolne (17) i/lub szczeliny odsysające pionowe (18) w płytach uszczelniających górnej (13), dolnej (14), pionowej (15) oraz poprzez kanały odsysające (19) górne i/lub dolne i/lub pionowe pod ciśnieniem najkorzystniej równym podciśnieniu spalin opuszczających obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza, a następnie wtłacza się w kanał ssący wentylatora podmuchu (20) lub w kanał tłoczny gorącego powietrza (21). 2. Obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza zawierający jedną część zamontowaną obrotowo względem drugiej dookoła wspólnej centralnej osi, gdzie jedną część stanowi wirnik o budowie cylindrycznej podzielony na szereg wycinków walca otwartych w kierunku osiowym, wypełnionych pakietami blach grzejnych, a drugą część stanowi obudowa, zawierający kanały doprowadzające i odprowadzające czynniki przenoszące i pobierające ciepło, które .

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób ograniczania przepływu powietrza do spalin w obrotowym regeneracyjnym podgrzewaczu powietrza i obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza przeznaczone do współpracy z kotłami energetycznymi.

Znane i stosowane obrotowe regeneracyjne podgrzewacze powietrza posiadają elementy grzejne umieszczone w wirującym wirniku, nagrzewające się od przepływających gazów spalinowych, a po przemieszczeniu w wyniku ruchu obrotowego wirnika w przeciw-prądowym strumieniu powietrza oddające ciepło pobrane od gazów spalinowych opuszczających kotły energetyczne do strumienia powietrza. Obrotowe regeneracyjne podgrzewacze powietrza działają w sposób ciągły. Strumienie gazów spalinowych ogrzewających i powietrza ogrzewanego wprowadzane są kanałami równoległymi do osi wirnika. W przewodach wprowadzanych spalin panuje znaczne podciśnienie, natomiast w przewodach wprowadzanego powietrza panuje nadciśnienie. Ciśnienie więc powietrza wprowadzanego do obrotowego regeneracyjnego podgrzewacza powietrza jest wyższe niż ciśnienie wprowadzanych gazów spalinowych. Wskutek tego występuje w obrotowych podgrzewaczach powietrza duże przyssanie powietrza do spalin, które przy dobrze pracujących uszczelnieniach wynosi około 10% ilości tłoczonego powietrza, a przy zużytych uszczelnieniach 20% i więcej ilości powietrza. Przecieki powietrza do spalin mimo stosowanych zestawów uszczelnień występują na gorącym końcu i zimnym końcu podgrzewacza powietrza, a ponadto występują przecieki osiowe oraz wkręcone spalin i powietrza.

Przyssane powietrze obniża sprawność kotła i powoduje wzrost zużycia energii przez wentylatory podmuchu i wentylatory spalin. Często jest też powodem ograniczenia mocy cieplnej kotła energetycznego, gdyż wentylatory spalin nie mogą przetłoczyć zwiększonej ilości spalin z dużą zawartością powietrza. Przyssane powietrze do sektora spalin obniża sprawność podgrzewacza. Mniej ciepła jest oddawanego wprowadzanemu powietrzu, gdyż więcej ciepła uchodzi z rozrzedzonymi powietrzem spalinami.

W celu zminimalizowania ilości powietrza przedostającego się z sektora powietrza do sektora spalin zabudowuje się w obrotowych regeneracyjnych podgrzewaczach powietrza różnego rodzaju uszczelnienia promieniowe wirnika w postaci taśm stalowych przykręcanych do blach promieniowych wycinków wirnika, uszczelnianie pionowe w postaci taśm montowanych do płaszcza wirnika, płyty uszczelniające współpracujące z uszczelnieniem promieniowym i pionowymi. Z uwagi na kierunek odkształceń wirnika przebiegający w dół, nadal znaczne są wielkości przecieków powietrza do spalin. Ponadto wielkość ta zmienia się na niekorzyść w wyniku zużywania się lub uszkodzeń uszczelnień.

W związku z zawartością w gazach spalinowych popiołu i sadzy, konieczne jest zachowanie pomiędzy poruszającymi się względem siebie powierzchniami uszczelniającymi pewnego małego luzu, dla uniknięcia zużycia wywoływanego działaniem ściernym cząstek popiołu i sadzy. Luz ten musi być jednak możliwie mały.

Z patentu polskiego 77834 znany jest wymiennik ciepła obrotowy regeneracyjny zawierający obudowę i zamocowany w tej obudowie wirnik. Mieszaniu się ze sobą wymieniających ciepło czynników w przestrzeni między powierzchniami czołowymi wirnika a odpowiadającymi im czołowymi ścianami obudowy zapobiegają uszczelnienia w postaci przesuwnych osiowo płyt. Płyty uszczelniające obejmują po każdej stronie wirnika płytę środkową i dwie w kierunku promieniowym płyty zewnętrzne połączone zawiasowo z dwiema przeciwległymi krawędziami płyty środkowej.

Z patentu polskiego nr 177852 znany jest regeneracyjny wymiennik ciepła, gdzie część stanowiąca obudowę zawiera przewody z ustawionymi osiowo kanałami wlotowymi i wylotowymi dla czynników przenoszących i pobierających ciepło, oddzielonymi od siebie ukształtowanymi płytami sektorowymi przylegającymi szczelnie do końców części cylindrycznej i połączonymi przegubowo z zamocowanymi osiowo na stałe płytami sektorowymi przymocowanymi do obudowy na końcach cylindrycznego wirnika.

Ze patentu polskiego nr 180711 znany jest wymiennik ciepła obrotowy regeneracyjny, który posiada część cylindryczną zawierającą masę regeneracyjną, płyty sektorowe oddzielające strumienie czynników oraz dwa zespoły górnych i dolnych płyt składających się z nieruchomej płyty sektorowej z przymocowaną do niej w sposób obrotowy płytą sektorową, pełniące funkcję uszczelniania górnych i dolnych końców wirnika oraz oddzielania czynnika wymieniającego ciepło przepływającego przez wirnik.

Sposób ograniczania przepływu powietrza do spalin w obrotowym regeneracyjnym podgrzewaczu powietrza, z płytami uszczelniającymi górnymi, dolnymi i pionowymi na granicach stref powietrza i spalin oraz zestawami uszczelnień według wynalazku charakteryzuje się tym, że ogrzewane, w nadciśnieniu

PL 194 769 B1 powietrze przedostające się przez zestaw uszczelnień w kierunku sektora spalin oraz wkręcone wirnikiem, odsysa się poprzez szczeliny odsysające górne i/lub szczeliny odsysające dolne i/lub szczeliny odsysające pionowe w płytach uszczelniających górnej, dolnej, pionowej oraz poprzez kanały odsysające górne i/lub dolne i/lub pionowe podciśnieniem najkorzystniej równym podciśnieniu spalin opuszczających obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza a następnie wtłacza się w kanał ssący wentylatora podmuchu lub w kanał tłoczny gorącego powietrza.

Obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza zawierający jedną część zamontowaną obrotowo względem drugiej dookoła wspólnej centralnej osi, gdzie jedną część stanowi wirnik o budowie cylindrycznej podzielony na szereg wycinków walca otwartych w kierunku osiowym, wypełnionych pakietami blach grzejnych, a drugą część stanowi obudowa, zawierający kanały doprowadzające i odprowadzające czynniki przenoszące i pobierające ciepło, które to kanały wlotowe i wylotowe są oddzielone od siebie płytami uszczelniającymi górnymi, dolnymi i pionowymi przylegającymi do uszczelnień promieniowych i pionowych wirnika oraz zestaw uszczelnień, w tym promieniowych, pionowych według wynalazku charakteryzuje się tym, że płyty uszczelniające górne i/lub płyty uszczelniające dolne, i/lub płyty uszczelniające pionowe są podzielone na części najkorzystniej dwie, pomiędzy którymi są zabudowane szczeliny odsysające górne, szczeliny odsysające dolne i szczeliny odsysające pionowe z kanałami odsysającymi połączonymi z kanałami ssącymi wentylatorów podmuchu. Płyty uszczelniające górne, płyty uszczelniające dolne i płyty uszczelniające pionowe przed i za szczelinami odsysającymi górnymi, szczelinami odsysającymi dolnymi i szczelinami odsysającymi pionowymi stanowią wycinki o kątach większych niż kąty wycinków walca wirnika tak, że przynajmniej jeden zestaw uszczelnień promieniowych i pionowych współpracuje z płytami uszczelniającymi górną, doIną i pionową przed i za szczelinami odsysającymi górną, dolną i pionową, a szczeliny odsysające górne, dolne i pionowe zabudowane są między króćcami wlotowym i wylotowym sektora spalin a króćcami wlotowym i wylotowym sektora powietrza.

Według odmiany kanały odsysające są połączone z kanałami tłoczonymi gorącego powietrza.

Według innej odmiany, kanały odsysające są połączone z kanałami ssącymi wentylatora podmuchu poprzez zabudowany wentylator odsysający.

Powietrze, które zostało przyssane do spalin i przecisnęło się przez zestaw uszczelnień w kierunku sektora spalin, sposobem według wynalazku zostaje odessane.

Skuteczność odsysania powietrza zależy od wysokości podciśnienia w szczelinach odsysających. Gdy w szczelinach odsysających zostanie przyłożone podciśnieniem równe podciśnieniu w sektorze spalin, zostanie odessana cała ilość powietrza przedostająca się do sektora spalin przez zestawy uszczelnień promieniowych i pionowych, także powietrze znajdujące się w koszach grzewczych wskutek wkręcenia.

Powietrze znajdujące się z nadciśnieniem w koszach grzewczych zostaje rozprężone do poziomu podciśnienia spalin w momentach przechodzenia wycinków wirnika przez strefę szczelin odsysających górnych, dolnych i pionowych. Skuteczność zależy od przyłożonego podciśnienia odsysania. Największa skuteczność odsysania występuje, gdy przyłożone podciśnienie odsysania powietrza jest równe podciśnieniu spalin.

Wprowadzenie odsysanego powietrza z regeneracyjnego podgrzewacza powietrza w kanał ssący wentylatora podmuchu pozwala na częściowe odsysanie ubytków powietrza.

Zabudowa wentylatora odsysającego umożliwia odsysanie całej ilości traconego dotychczas powietrza, które można następnie wprowadzić w kanał ssący wentylatora podmuchu lub w kanał tłoczny gorącego powietrza.

Sposób i obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza według wynalazku umożliwiają odsysanie całego lub prawie całego powietrza, jakie przecisnęło się przez dowolnej budowy zestawy uszczelnień. Umożliwia to podniesienie temperatury gorącego powietrza opuszczającego obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza, obniżenie obciążenia wentylatorów spalin i powietrza. W efekcie uzyskuje się wzrost sprawności kotłów, zmniejszenie zużycia energii na napęd wentylatorów spalin i powietrza.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny przekrój pionowy przez obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza, fig. 2 - widok z góry na obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza, fig. 3 - przekrój wzdłuż A-A na fig. 2, fig. 4 - przekrój wzdłuż B-B na fig. 2, fig. 5 - przekrój pionowy przez obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza z odprowadzeniem odsysanego powietrza do kanału ssącego wentylatora podmuchu, fig. 6 - przekrój pionowy przez obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza z odprowadzeniem odsysanego powietrza

PL 194 769 B1 poprzez wentylator odsysający do kanału tłoczonego gorącego powietrza, fig. 7 - przekrój pionowy przez obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza z odprowadzeniem odsysanego powietrza poprzez wentylator odsysający do kanału ssącego wentylatora podmuchu.

Obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza według fig. 1, fig. 2, fig. 5, fig. 6, fig. 7 zawiera obrotowy wirnik 1 o budowie cylindrycznej, posiadający walcowy płaszcz 2, podzielony na szereg wycinków 3 walca otwartych w kierunku osiowym, wypełnionych pakietami blach grzejnych 4 w koszach grzejnych 5. Wirnik 1 jest osadzony w obudowie 6 o kształcie walcowym. Posiada króciec wlotowy spalin 7 i króciec wylotowy spalin 8 oraz króciec wlotowy powietrza 9 i króciec wylotowy powietrza 10. Króćcem wlotowym spalin 7 wprowadzany jest gorący w podciśnieniu strumień spalin 11, króćcem wlotowym powietrza 9 wprowadzany jest zimny w nadciśnieniu strumień powietrza 12. Strumienie spalin 11 i powietrza 12 są równolegle wprowadzane do obrotowego regeneracyjnego podgrzewacza powietrza. Strumienie spalin 11 i powietrza 12 są oddzielone od siebie płytami uszczelniającymi: górną 13, dolną 14 i pionową 15. Zgodnie z fig. 2, fig. 3, fig. 4 płyta uszczelniająca górna 13 jest podzielona na dwie części, pomiędzy którymi zabudowana jest szczelina odsysająca górna 16. Płyta uszczelniająca dolna 14 jest podzielona na dwie części, pomiędzy którymi zabudowana jest szczelina odsysająca dolna 17. Płyta uszczelniająca pionowa 15 jest również podzielona na dwie części, pomiędzy którymi zabudowana jest szczelina odsysająca pionowa 18. Szczeliny odsysające górna 16, dolna 17 i pionowa 18 połączone są z kanałami odsysającymi 19. Kanały odsysające 19 są połączone zgodnie z fig. 5 z kanałem ssącym wentylatora podmuchu 20, zgodnie z fig. 6 - z kanałem tłoczonym gorącego powietrza 21 poprzez wentylator odsysający 22, zgodnie z fig. 7 - z kanałem ssącym wentylatora podmuchu 20 poprzez wentylator odsysający 22. Wentylator odsysający 22 może być z regulacją obrotów. Płyty uszczelniające górna 13, dolna 14 i pionowa 15 przed i za szczelinami odsysającymi górną 16, dolną 17 i pionową 18, stanowią wycinki o kątach μ większych niż kąty β wycinków walca 3 wirnika 1 tak, że przynajmniej jeden zestaw uszczelnień promieniowych 23 i zestaw uszczelnień pionowych 24 współpracuje z płytami uszczelniającymi górną 13, dolną 14 i pionową 15.

Powietrze, które przedostało się przez zestaw uszczelnień i wkręcone wirnikiem w kierunku sektora spalin 25 jest odsysane poprzez poziome szczeliny odsysające górną 16 i dolną 17 w płytach uszczelniających górnej 13 i dolnej 14 oraz poprzez szczelinę odsysającą 18 w płycie uszczelniającej pionowej 15 do kanałów odsysających 19 górnych i dolnych oraz pionowych podciśnieniem o wartości równej podciśnieniu spalin wylotowych, opuszczających obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza. Odessane powietrze jest wtłaczane w kanał ssący wentylatora podmuchu 20 lub w kanał tłoczny gorącego powietrza 21. Wskutek przyłożonego i wytworzonego w szczelinach odsysających górnych 16, dolnych 17 i pionowych 18 podciśnienia, zostaje odessane powietrze, które przecisnęło się między zestawami uszczelnień promieniowych 23, zestawami uszczelnień pionowych 24 i które zostało wkręcone wirnikiem 1, znajdujące się w przestrzeni koszy grzejnych 5.

Powietrze znajdujące się z nadciśnieniem w koszach grzejnych 5 jest rozprężane do poziomu podciśnienia spalin w momentach przechodzenia wycinków 3 wirnika 1 przez strefę szczelin odsysających górnej 16 i dolnej 17.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób ograniczania przepływu powietrza do spalin w obrotowym regeneracyjnym podgrzewaczu powietrza, z płytami uszczelniającymi górnymi, dolnymi i pionowymi na granicach stref powietrza i spalin oraz zestawami uszczelnień, znamienny tym, że ogrzewane, w nadciśnieniu powietrze przedostające się przez zestaw uszczelnień w kierunku sektora spalin (25) oraz wkręcone wirnikiem (1), odsysa się poprzez szczeliny odsysające górne (16) i/lub szczeliny odsysające dolne (17) i/lub szczeliny odsysające pionowe (18) w płytach uszczelniających górnej (13), dolnej (14), pionowej (15) oraz poprzez kanały odsysające (19) górne i/lub dolne i/lub pionowe pod ciśnieniem najkorzystniej równym podciśnieniu spalin opuszczających obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza, a następnie wtłacza się w kanał ssący wentylatora podmuchu (20) lub w kanał tłoczny gorącego powietrza (21).
2. 2. Obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza zawierający jedną część zamontowaną obrotowo względem drugiej dookoła wspólnej centralnej osi, gdzie jedną część stanowi wirnik o budowie cylindrycznej podzielony na szereg wycinków walca otwartych w kierunku osiowym, wypełnionych pakietami blach grzejnych, a drugą część stanowi obudowa, zawierający kanały doprowadzające

   PL 194 769 B1 i odprowadzające czynniki przenoszące i pobierające ciepło, które to kanały wlotowe i wylotowe są oddzielone od siebie płytami uszczelniającymi górnymi, dolnymi i pionowymi przylegającymi do uszczelnień promieniowych i pionowych wirnika oraz zestaw uszczelnień, w tym promieniowych, pionowych, znamienny tym, że płyta uszczelniająca górna (13) i/lub płyta uszczelniająca dolna (14) i/lub płyta uszczelniająca pionowa (15) są podzielone na części najkorzystniej dwie, pomiędzy którymi zabudowane są szczeliny odsysające górne (16), szczeliny odsysające dolne (17) i szczeliny odsysające pionowe (18) z kanałami odsysającymi (19) połączonymi z kanałami ssącymi wentylatorów podmuchu (20), gdzie płyta uszczelniająca górna (13), płyta uszczelniająca dolna (14) i płyta uszczelniająca pionowa (15) przed i za szczelinami odsysającymi górnymi (16), szczelinami odsysającymi dolnymi (17) i szczelinami odsysającymi pionowymi (18) stanowią wycinki o kątach μ większych niż kąty β wycinków walca (3) wirnika (1) tak, że przynajmniej jeden zestaw uszczelnień promieniowych (23) i uszczelnień pionowych (24) współpracuje z płytami uszczelniającymi górną (13), dolną (14) i pionową (15) przed i za szczelinami odsysającymi górną (16), dolną (17) i pionową (18), a szczeliny odsysające górne (16), szczeliny odsysające dolne (17) i szczeliny odsysające pionowe (18) zabudowane są między króćcami wlotowym (7), wylotowym (8) sektora spalin (25) a króćcami wlotowym (9), wylotowym (10) sektora powietrza (26).
3. 3. Obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza według zastrz. 2, znamienny tym, że kanały odsysające (19) są połączone z kanałami tłoczonymi gorącego powietrza (21).
4. 4. Obrotowy regeneracyjny podgrzewacz powietrza według zastrz. 2, znamienny tym, że kanały odsysające (19) są połączone z kanałami ssącymi wentylatora podmuchu (20) poprzez zabudowany wentylator odsysający (22).