PL171829B1

PL171829B1 - Regenerative heat exchanger

Info

Publication number: PL171829B1
Application number: PL93302676A
Authority: PL
Inventors: Bjarne N Madsen
Original assignee: Burmeister & Wains As
Priority date: 1992-07-07
Filing date: 1993-07-06
Publication date: 1997-06-30
Also published as: DK89292D0; DK168649B1; DK89292A; EP0601167A1; WO1994001730A1; ES2080623T3; PL302676A1; ATE131280T1; DE69300967T2; EP0601167B1; DE69300967D1

Abstract

The heat exchanger (1) has a rotor (1) with radial sealing devices (2, 15) which by means of counterweight (10, 23) over link connections are kept against the rotor. A spacing device (24) comprises an adjustable spindle carrying a slide shoe (33) made of carbon which slides against a smooth face (13) of the rotor, thereby determining the gap between the radial sealing device and the rotor.

Description

Przedmiotem wynalazku jest wymiennik ciepła regeneracyjny stosowany w ogrzewnictwie.The subject of the invention is a regenerative heat exchanger used in heating.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 1 035 843 znany jest wymiennik ciepła, w którym urządzeniem zapewniającym odstęp jest rolka przegubowo zawieszona w promieniowym urządzeniu uszczelniającym i przesuwająca się po pierścieniowej szynie na końcowej powierzchni czołowej wirnika. Stwierdzono, że działanie rolek jest szkodliwe z uwagi na dużą zawartość pyłu w strumieniu gazu płynącym przez wymiennik ciepła, a różne kombinacje wymiarów i materiałów rolek oraz ich śrub, które proponuje się, zwiększają te trudności.DE 1 035 843 discloses a heat exchanger in which the spacing device is a roller that is hinged in a radial sealing device and slides over an annular rail on the end face of the rotor. The performance of the rollers has been found to be detrimental due to the high dust content in the gas stream flowing through the heat exchanger, and the various combinations of dimensions and materials of the rollers and their bolts that are proposed increase these difficulties.

W niemieckim opisie patentowym nr DE 1 133 850 ujawniono podobne urządzenie i stwierdzono, że zużycie rolki z uwagi na występowanie dużych sił oraz wpływ pyłu i wysokiej temperatury jest tak znaczny, że trwałość rolki jest mała, i należy znaleźć inne rozwiązanie, które nie będzie oparte na mechanicznym styku pomiędzy promieniowym urządzeniem uszczelniającym a wirnikiem.DE 1 133 850 discloses a similar device and states that the wear of the roller due to the presence of high forces and the influence of dust and high temperature is so great that the life of the roller is short, and another solution must be found that will not be at the mechanical contact between the radial sealing device and the rotor.

Wymiennik ciepła regeneracyjny zawierający wirnik mający na każdym końcu gładką, osiową powierzchnię czołową na obrzeżu oraz zamocowane na każdym końcu promieniowe urządzenie uszczelniające, które za pośrednictwem prętów i śrub mocujących jest połączone z przeciwwagą oraz urządzenie zapewniające odstęp zawierające pierwszy człon zamontowany na promieniowym urządzeniu uszczelniającym i podtrzymujące drugi człon współpracujący z wirnikiem, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że pierwszy człon stanowi obudowa, zaś drugi człon stanowi węglowy klocek cierny, który wystaje z obudowy, jest oparty o gładkąA regenerative heat exchanger comprising a rotor having a smooth, axial flank face at each end, and a radial sealing device attached at each end, which is connected to a counterweight by means of fixing rods and bolts, and a spacing device comprising a first member mounted on a radial sealing and supporting device the second member cooperating with the rotor, according to the invention, is characterized in that the first member is a housing, and the second member is a carbon abrasive shoe which protrudes from the housing and rests on a smooth

171 829 powierzchnię osiową wirnika, przy czym klocek cierny jest umieszczony przesuwnie względem obudowy z zapewnieniem regulacji wydłużenia klocka ciernego względem obudowy.The axial surface of the rotor, the friction shoe being slidably positioned relative to the housing to provide adjustment of the friction shoe extension relative to the housing.

Kloc.e.k cierny jest zamocowany za pomocą wkręta ustalającego unieruchamiającego go względem wirnika.The friction block is held in place by a set screw that holds it in place against the rotor.

Klocek cierny jest oparty z dociskiem o gładką powierzchnię osiową wirnika.The friction shoe rests with the pressure on the smooth axial surface of the rotor.

Obudowajest zamontowana na powierzchni czołowej promieniowego urządzenia uszczelniającego naprzeciwko osiowej powierzchni czołowej wirnika, przy czym promieniowe urządzenie uszczelniające jest zaopatrzone w otwór, przez który wystaje klocek cierny, który jest zamontowany na jednym końcu trzpienia i który jest zamontowany przesuwnie i osiowo w obudowie i blokadzie, a który na swym drugim końcu ma gwint współpracujący z gwintami w obudowie i blokadzie, przy czym na nagwintowanym końcu trzpienia jest umieszczony czop pracujący z urządzeniem regulacyjnym.The housing is mounted on the face of a radial sealing device opposite the axial face of the rotor, the radial sealing device is provided with an opening through which a wearshoe protrudes, which is mounted at one end of the spindle and which is slidably and axially mounted in the housing and the lock, and which has at its other end a thread cooperating with the threads in the housing and the lock, a pin for operation with the adjusting device at the threaded end of the spindle.

Testy nieoczekiwanie wykazały, że możliwe jest użycie klocka ciernego wykonanego z węgla jako elementu zapewniającego odstęp pomiędzy promieniowym urządzeniem uszczelniającym a wirnikiem bez wystąpienia znacznego zużycia się klocka ciernego. Jest to spowodowane faktem, że węgiel zasadniczo nie poddaje się wpływowi wysokich temperatur i gazów korozyjnych. Jednocześnie węgiel jest samosmarujący się i dlatego zapewnia mały współczynnik tarcia pomiędzy promieniowym urządzeniem uszczelniającym a wirnikiem. Dzięki temu, że część węgla z klocka ciernego po pewnym czasie zagłębia się w gładką osiową powierzchnię czołową wirnika, współczynnik tarcia stabilizuje się na niskim poziomie. Dzięki temu klocek cierny w czasie pracy jest zamocowany tak, że przeciwdziała obrotowi względem wirnika, to uzyskuje się lepsze dostosowanie się klocka ciernego do gładkiej powierzchni czołowej wirnika, co powoduje powstanie zmniejszonego współczynnika tarcia i zmniejszone zużycie. Dzięki temu, ze siła nacisku z jaką klocek cierny opiera się o gładką powierzchnię wirnika jest mniejsza niż 50 kg, to wartość tej siły zapewnia stałe opieranie się klocka ciernego o wirnik bez względu na zmiany geometrii wirnika spowodowane zmianami temperatury.Tests have surprisingly shown that it is possible to use a friction shoe made of carbon as an element for providing the clearance between the radial sealing device and the rotor without significant wear of the shoe. This is due to the fact that coal is substantially unaffected by high temperatures and corrosive gases. At the same time, the carbon is self-lubricating and therefore provides a low coefficient of friction between the radial sealing device and the rotor. Due to the fact that some of the carbon from the friction shoe sinks into the smooth axial end face of the rotor over time, the friction coefficient stabilizes at a low level. As a result, the wear shoe is mounted in operation so that it counteracts rotation with respect to the rotor, which results in better alignment of the wear shoe with the smooth face of the rotor, resulting in a reduced coefficient of friction and reduced wear. Due to the fact that the pressure force with which the friction shoe rests against the smooth surface of the rotor is less than 50 kg, the value of this force ensures that the friction shoe rests against the rotor regardless of changes in the rotor geometry caused by temperature changes.

Gdy szczelinę reguluje się ręcznie wkręcając trzpień z klockiem ciernym mniej lub bardziej w kierunku gładkiej osiowej powierzchni czołowej wirnika, po czym trzpień blokuje się za pomocą przeciwwagi, a następnie, po długim czasie działania dokonuje się ponownej regulacji klocka ciernego z uwagi na jego zużycie, to nie ma potrzeby stosowania elektrycznych lub elektromagnetycznych urządzeń sterujących, kabli, urządzeń sygnalizacyjnych, itp. Co zapewnia niski koszt produkcji i konserwacji wymiennika ciepła.When the gap is adjusted by hand by screwing the pin with the friction shoe more or less towards the smooth axial face of the rotor, then the pin locks with the counterweight, and then, after a long time of operation, the friction shoe is readjusted due to wear, then there is no need for electrical or electromagnetic control devices, cables, signaling devices, etc. Which ensures low cost of production and maintenance of the heat exchanger.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonaniajest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie fragment regeneracyjnego wymiennika ciepła wraz z urządzeniami zachowującymi odstęp i oprzyrządowaniem, w płaszczyźnie równoległej do osi wirnika, według wynalazku; fig. 2 jest widokiem z góry urządzeń zachowujących odstęp wraz z oprzyrządowaniem, pokazanych na fig. 1; i fig. 3 przedstawia urządzenie zachowujące odstęp pokazane na fig. 1 i 2.The subject of the invention in an exemplary embodiment is shown in the drawing, in which Fig. 1 schematically shows a fragment of a regenerative heat exchanger with spacing devices and instrumentation in a plane parallel to the rotor axis, according to the invention; Fig. 2 is a plan view of the spacing devices with the instrumentation shown in Fig. 1; and Fig. 3 shows the spacing device shown in Figs. 1 and 2.

Figura 1 przedstawia wirnik 1 wymiennika ciepła, na którego górnej końcowej powierzchni czołowej 13 jest umieszczone promieniowe urządzenie uszczelniające 2. Urządzenie uszczelniające 2 jest oparte na ramieniu podtrzymującym 3 i współpracuje ze szczeliną 4 umieszczoną na końcu promieniowego urządzenia uszczelniającego 2. Ramię podtrzymujące 3 jest połączone obrotowo z poziomym wałem 5 zamontowanym na podtrzymującej belce 6, która jest częścią konstrukcji nośnej wymiennika ciepła, a która podtrzymuje również, w sposób nie pokazany na rysunku, górne łożysko wirnika 1.Figure 1 shows a heat exchanger rotor 1, on the upper end face of which 13 is arranged a radial sealing device 2. The sealing device 2 rests on a supporting arm 3 and cooperates with a slot 4 arranged at the end of a radial sealing device 2. The supporting arm 3 is pivotally connected. with a horizontal shaft 5 mounted on a supporting beam 6 which is part of the heat exchanger support structure and which also supports, in a manner not shown, the upper rotor bearing 1.

Ramię podtrzymujące 3 jest połączone z prętem 7, na którym jest umieszczona śruba mocująca 8 regulująca długość pręta 7. Górny koniec pręta 7 jest połączony przegubowo z jednym końcem ramienia dźwigni 9, zaś na drugim końcu ramienia dźwigni zamocowana jest przeciwwaga 10. Ramię dźwigni 9 waha się na wale 11 umieszczonym na wsporniku 12.The supporting arm 3 is connected to the rod 7, on which is placed the fixing bolt 8 adjusting the length of the rod 7. The upper end of the rod 7 is articulated to one end of the lever arm 9, and a counterweight 10 is attached to the other end of the lever arm 10. The lever arm 9 oscillates on the shaft 11 placed on the support 12.

Na dolnej, końcowej powierzchni czołowej wirnika 1 znajduje się podobne promieniowe urządzenie uszczelniające 15, którego koniec spoczywa na ramieniu podtrzymującym 16 i współpracuje ze szczeliną 17 umieszczoną na końcu promieniowego urządzenia uszczelniającego 15. Ramię podtrzymujące 16 jest połączone obrotowo z poziomym wałem 18A similar radial sealing device 15 is provided on the lower end face of the rotor 1, the end of which rests on the supporting arm 16 and cooperates with a slot 17 provided at the end of the radial sealing device 15. The supporting arm 16 is pivotally connected to a horizontal shaft 18.

171 829 zamontowanym na podtrzymującej belce 19. Ramię podtrzymujące 16 jest również połączone z dolnym końcem pręta 20, którego długość jest regulowana w taki sam sposób jak w przypadku pręta 7. Pręt 20 na swym górnym końcu jest połączony z jednym końcem ramienia dźwigni 22, której drugi koniec podtrzymuje przeciwwagę 23. Ramię dźwigni 22 obraca się wokół wału 11 umieszczonego na wsporniku 12.171 829 mounted on the supporting beam 19. The supporting arm 16 is also connected to the lower end of the rod 20, the length of which is adjustable in the same way as for the rod 7. The rod 20 at its upper end is connected to one end of the lever arm 22, which the other end supports the counterweight 23. The lever arm 22 pivots around a shaft 11 located on the bracket 12.

Każde promieniowe urządzenie uszczelniające 2, 15 jest zaopatrzone na swych swobodnych końcach w urządzenie 24 zapewniające odstęp, które zostanie opisane szczegółowo w oparciu o fig 3Each radial sealing device 2, 15 is provided at its free ends with a spacing device 24, which will be described in detail with reference to Fig. 3.

Urządzenie 24 zachowujące odstęp zawiera rurową obudowę 25, która na jednym końcu ma kołnierz 26 przymocowany za pomocą śrub szpilkowych 27 do promieniowego urządzenia uszczelniającego 2 usytuowanego naprzeciwko wirnika 1. W obudowie 25 jest umieszczony ruchomy trzpień 28, który na jednym końcu posiada gwint 29 współpracujący z gwintem obudowy 25. Na swobodnym końcu trzpienia 28 jest umieszczony czop 30, na który nakłada się klucz regulacyjny. Na drugim końcu trzpienia 28 znajduje się dolna płytka 32, do której od dołu jest przymocowany za pomocą wkręta ustalającego 34 klocek cierny 33 z węgla. Dzięki temu klocek cierny 33 nie obraca się. Klocek cierny 33 wystający z obudowy przez otwór 38 znajdujący się w promieniowym urządzeniu uszczelniającym 2 jest oparty o gładką osiową powierzchnię 13 wirnika 1, który tutaj stanowi jeden z kołnierzy kątownika 36 umieszczonego na obwodzie wirnika 1.The spacing device 24 comprises a tubular housing 25 which at one end has a flange 26 attached by stud bolts 27 to a radial sealing device 2 opposite the rotor 1. The housing 25 includes a plunger 28 which at one end has a thread 29 for engaging with the impeller. a housing thread 25. At the free end of the spindle 28 there is a pin 30, on which the adjusting key is put. At the other end of the spindle 28 there is a lower plate 32 to which a carbon shoe 33 is attached from below by a retaining screw 34. This keeps the shoe 33 not rotating. The shoe 33 protruding from the casing through the opening 38 provided in the radial sealing device 2 rests against the smooth axial surface 13 of the rotor 1, which here is one of the flanges of the angle 36 provided on the circumference of the rotor 1.

Wkręcając trzpień 28 w kierunku wirnika 1 zapomocąkluczaregulacyjnegochwytającego czop 30 można ustawić szczelinę 37 pomiędzy promieniowym urządzeniem uszczelniającym 2 i powierzchnią czołową 13 wirnika 1.By screwing the pin 28 towards the rotor 1 with the aid of the adjusting key catching the pin 30, the gap 37 can be set between the radial sealing device 2 and the face 13 of the rotor 1.

Przeciwwaga 10 i pręt 7 współpracujące ze sobą są dobrane w taki sposób, że w czasie pracy klocek cierny 33 zawsze jest oparty o powierzchnię czołową 13 wirnika 1 bez względu na to, czy w czasie pracy wymiennika ciepła powstają odkształcenia geometrii wirnika 1 z powodu zmian temperatur wirnika 1, czy też nie. Dobierając przeciwwagę 10 w taki sposób, ze klocek cierny 33 jest oparty o gładką powierzchnię czołową 13 na obrzeżu wirnika 1, a następnie dobierając wysunięcie klocka ciernego 33 względem obudowy 25 można określić wymaganą wielkość szczeliny 37. Ta wielkość szczeliny 37 będzie utrzymywać się bez względu na możliwe zmiany geometrii wirnika 1 z powodu zmian temperatury w gazach przepływających przez wirnik tak długo jak przeciwwaga 10 utrzymuje klocek cierny 33 oparty o gładką osiową powierzchnię czołową 13 wirnika 1.The counterweight 10 and the rod 7 cooperating with each other are selected in such a way that during operation the friction shoe 33 always rests against the face 13 of the rotor 1, regardless of whether deformations of the rotor 1 geometry due to temperature changes occur during the operation of the heat exchanger. impeller 1 or not. By selecting the counterweight 10 such that the friction shoe 33 rests against the smooth face 13 at the periphery of the rotor 1, and then by selecting the protrusion of the friction shoe 33 relative to the housing 25, the required gap size 37 can be determined. This gap size 37 will be maintained regardless of possible changes in the geometry of the rotor 1 due to temperature changes in the gases flowing through the rotor as long as the counterweight 10 holds the friction shoe 33 against the smooth axial face 13 of the rotor 1.

Siła nacisku, z jaką klocek cierny 33 opiera się o gładką powierzchnię 13 wirnika 1, jest mniejsza niż 50 kg. Wartość tej siły nacisku ma zapewnić stały nacisk klocka ciernego 33 na wirnik 1 bez względu na zmiany geometrii wirnika 1 spowodowane zmianami temperatury.The contact force with which the shoe 33 bears against the smooth surface 13 of the rotor 1 is less than 50 kg. The value of this pressure force is to ensure a constant pressure of the friction shoe 33 on the rotor 1 regardless of changes in the geometry of the rotor 1 caused by temperature changes.

Jak to pokazano na fig. 3 urządzenie 24 zapewniające odstęp jest ustawione w kierunku do góry i jest umieszczone w otworze 40 belki podtrzymującej 6. Pomiędzy obudową 25 a belką podtrzymującą 6 jest zamontowany cylindryczny mieszek 41, jako element uszczelniający, aby uniknąć wycieku gazu z obszaru znajdującego się tuż nad promieniowym urządzeniem uszczelniającym 2.As shown in Fig. 3, the spacing device 24 is oriented upwards and is positioned in the opening 40 of the supporting beam 6. A cylindrical bellows 41 is mounted between the housing 25 and the supporting beam 6 as a sealing element to avoid gas leakage from the area. located just above the radial sealing device 2.

/30/thirty

Π6.3Π6.3

171 829171 829

F/G.lF / G.l

FIG.2FIG. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 złPublishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price PLN 2.00

Claims

Patent claims

1.Regenerative heat exchanger comprising a rotor having at each end a smooth axial face at the rim and a radial sealing device attached at each end, which is connected to a counterbalance by means of fixing rods and bolts, and a spacing device comprising a first member mounted on the radial sealing device and supporting a second member cooperating with the rotor, characterized in that the first member is a housing (25) and the second member is a carbon shoe (33) which protrudes from the housing (25) and rests against the smooth axial surface (13) of the rotor (1), the friction shoe (33) being slidably positioned relative to the housing (25) to provide adjustment of the extension of the friction shoe (33) relative to the housing (25).

2. Heat exchanger according to claim A device as claimed in claim 1, characterized in that the shoe (33) is held in place by a retaining screw (34) against the rotor (1).

3. Heat exchanger according to claim A device according to claim 2, characterized in that the shoe (33) is pressed against the smooth axial surface (13) of the rotor (1).

4. Heat exchanger according to claim The casing (25) is mounted on the face of the radial sealing device (2, 15) opposite the axial face (13) of the rotor (1), the radial sealing device (2, 15) being provided with an opening (38). through which a shoe (33) protrudes, which is mounted at one end of a spindle (28), which is axially and slidably mounted in the housing (25) and the lock (31), and which has a mating thread (29) at its other end with threads in the housing (25) and the lock (31), a pin (30) cooperating with the adjusting device provided on the threaded end of the spindle (28).