專利名稱：帶浮動抗拉頭部的轉(zhuǎn)子支柱的制作方法
發(fā)明的背景本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)式再生空氣預(yù)熱器，它采用轉(zhuǎn)子支柱以便轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動；特別是，新穎的轉(zhuǎn)子支柱頭部，它用于安裝轉(zhuǎn)子隔板。
旋轉(zhuǎn)式再生空氣預(yù)熱器，通過連續(xù)轉(zhuǎn)動經(jīng)過氣體和空氣流的轉(zhuǎn)子再生熱傳遞表面，將離開鍋爐的廢氣置熱傳遞給輸入的燃燒空氣。由熱傳遞表面密封的轉(zhuǎn)子有轉(zhuǎn)子支柱；對于大多數(shù)豎流式空氣預(yù)熱器，轉(zhuǎn)子支柱通過空氣預(yù)熱器下端的下軸承支承并通過位于頂端的軸承組件引導(dǎo)。一些豎流式空氣預(yù)熱器采用頂部支承軸承和下部引導(dǎo)軸承。轉(zhuǎn)子由多個徑向延伸的板，稱為隔板，被分成幾個室。一般，隔板的下部內(nèi)側(cè)邊緣支承在下轉(zhuǎn)子支柱頭部的凸緣上，上隔板榫舌被銷固定在上轉(zhuǎn)子支柱頭部的環(huán)槽內(nèi)。
在典型的旋轉(zhuǎn)再生熱交換器中，熱的廢氣和燃燒空氣從相反的兩端進(jìn)入轉(zhuǎn)子外殼并沿相反的方向通過轉(zhuǎn)子內(nèi)所裝有的熱交換材料。因此，冷空氣進(jìn)口和冷卻氣體出口是在熱交換器的一端，稱為冷端，而熱氣體進(jìn)口和加熱的空氣出口是在熱交換器的相反一端，稱為熱端。結(jié)果，從轉(zhuǎn)子的熱端到轉(zhuǎn)子的冷卻存在軸向溫度差。由于這一溫度差，轉(zhuǎn)子傾向于變形并呈現(xiàn)類似于倒置碟的形狀(通常稱轉(zhuǎn)子下彎)。這種變形使隔板榫舌在其固定銷上向上位移，從而對于隔板榫舌，銷和限定環(huán)槽的上轉(zhuǎn)子支柱頭部的凸緣施加拉應(yīng)力。因此，上轉(zhuǎn)子支柱頭部有笨重的結(jié)構(gòu)以便提供具有足夠高度的環(huán)槽并允許隔板榫舌移動，而且提供具有足夠厚度的凸緣以承受轉(zhuǎn)子變形所施加的拉應(yīng)力。這樣的結(jié)構(gòu)制造費(fèi)用昂貴并對轉(zhuǎn)子軸承施加很大重量的載荷。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種在空氣預(yù)熱器中的裝置的設(shè)計(jì)，它用于將轉(zhuǎn)子隔板固定在轉(zhuǎn)子支柱上。其中，安裝裝置可自由地在轉(zhuǎn)子支柱上軸向移動。這樣減小了安裝裝置上的拉應(yīng)力，從而允許減小安裝裝置的質(zhì)量。
附圖簡要說明

圖1是普通旋轉(zhuǎn)式再生空氣預(yù)熱器的整體立體圖2是局部剖開的剖視圖。它表示圖1空氣預(yù)熱器的現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)子支柱和轉(zhuǎn)子隔板；圖3是放大的局部剖開的剖視圖，它表示本發(fā)明的轉(zhuǎn)子支柱，上、下轉(zhuǎn)子支柱頭部和轉(zhuǎn)子隔板；圖4是放大的頂視圖，它表示圖3的轉(zhuǎn)子支柱頭部一部分和多個轉(zhuǎn)子隔板的一部分；圖5是圖3隔板和下轉(zhuǎn)子支柱頭部的替換實(shí)施例的局部剖開的視圖。
優(yōu)選實(shí)施例的說明圖1是典型的雙區(qū)域空氣預(yù)熱器10的局部剖開的立體圖。它顯示外殼12，其中，轉(zhuǎn)子14安裝在傳動軸或支柱16上，以便按箭頭18指示的方向轉(zhuǎn)動。流體密封的區(qū)域板20,22將外殼分成廢氣側(cè)24和空氣側(cè)26。在該裝置的底部也設(shè)置有相應(yīng)的區(qū)域板。在三區(qū)域空氣預(yù)熱器中(未示出)，轉(zhuǎn)子外殼由區(qū)域板分成三個區(qū)域并包括廢氣區(qū)，第一級空氣區(qū)和第二級空氣區(qū)。熱廢氣通過進(jìn)氣管28進(jìn)入空氣預(yù)熱器10，流過將熱傳遞到轉(zhuǎn)子14的傳熱表面的區(qū)域，爾后，經(jīng)排氣管30排出。當(dāng)這一熱的熱傳遞表面轉(zhuǎn)動經(jīng)過空氣側(cè)26時，熱被傳遞給自進(jìn)氣管連接器32流過轉(zhuǎn)子的空氣。被加熱的空氣流形成熱氣流并經(jīng)管連接部34離開空氣預(yù)熱器10。因此，冷空氣進(jìn)口和被冷卻氣體出口30限定了熱交換器的冷端，而熱氣進(jìn)口28和被加熱空氣出口限定了熱交換器的熱端。
轉(zhuǎn)子14由多個區(qū)域36組成，每個區(qū)域有許多單元艙38而每一區(qū)域由隔板40限定。隔板40的內(nèi)側(cè)端42支承在上、下轉(zhuǎn)子支柱頭部44,46上。當(dāng)空氣預(yù)熱器10運(yùn)轉(zhuǎn)時，隨著預(yù)熱器從冷的非工作狀態(tài)進(jìn)展到熱的工作狀態(tài)，從轉(zhuǎn)子14的熱端到轉(zhuǎn)子14的冷端產(chǎn)生軸向的溫差。這一軸向溫差引起轉(zhuǎn)子14變形。結(jié)果，隔板40的內(nèi)側(cè)端42的上部48軸向向上位移。
如圖2所示，榫舌50從隔板40的內(nèi)側(cè)端42的上部48經(jīng)向伸入普通空氣預(yù)熱器。榫舌50安裝在上轉(zhuǎn)子支柱頭部44的環(huán)槽內(nèi)并被銷定位。當(dāng)空氣預(yù)熱器10從冷狀態(tài)開始進(jìn)展到熱狀態(tài)時，形成的變形使榫舌50在銷54上向上位移。這樣的位移被榫舌50和銷54之間的摩擦所阻止，從而對于隔板榫舌50，銷54和在限定環(huán)槽52的上轉(zhuǎn)子支柱頭部44上的凸緣56,58施加拉應(yīng)力。因此，上轉(zhuǎn)子支柱頭部必須有足夠的結(jié)構(gòu)部分使環(huán)槽具有允許隔板榫舌50位移的高度并使凸緣56,58具有足以承受由于轉(zhuǎn)子變形所造成的拉應(yīng)力的厚度。
在本發(fā)明中，上轉(zhuǎn)子支柱頭部60包括浮動抗拉環(huán)，它具有內(nèi)孔62以便安裝轉(zhuǎn)子支柱16(見圖3和4)。多個圓周間隔并徑向延伸的槽64布置在上轉(zhuǎn)子支柱頭部的外周邊部分66。每一槽64的外側(cè)部68在頭部60的圓周表面73內(nèi)限定間隙72。每一槽64的內(nèi)側(cè)部70限定一對肩部74，其中，該槽呈T形。每一隔板76的內(nèi)側(cè)端80的上部78有箱形突出部82，它裝在其中之一的T形槽64的內(nèi)側(cè)部中。由突出部82確定的肩部84與槽64的內(nèi)側(cè)部70確定肩部74接合，以防止隔板76的徑向移動。每一隔板76有在突出部82下面設(shè)置的凹槽86。凹槽86的高度H至少與上轉(zhuǎn)子支柱頭部60的厚度T一樣大小。通過將上轉(zhuǎn)子支柱頭部60的外周邊部分66插入凹槽86，將隔板76的突出部82定位在槽64的內(nèi)側(cè)部70上面，降低隔板76，從而突出部82安裝定位在槽64的內(nèi)側(cè)部70內(nèi)，這樣，隔板76被安裝到上轉(zhuǎn)子頭部60。
在運(yùn)轉(zhuǎn)期間，轉(zhuǎn)子變形使上轉(zhuǎn)子支柱頭部60在轉(zhuǎn)子支柱16上向上移動。每一隔板76對上轉(zhuǎn)子支柱頭部60所作用的徑向力被裝在上轉(zhuǎn)子支柱頭部60相反側(cè)的一個或多個隔板76所作用的徑向力抵消。因此，轉(zhuǎn)子支柱16保持在內(nèi)孔62內(nèi)的大體中心的位置。如實(shí)例，對于規(guī)定尺寸和重量的轉(zhuǎn)子，上轉(zhuǎn)子支柱頭部的厚度T是6英寸。這種頭部具有比相同尺寸和量的轉(zhuǎn)子的類似的傳統(tǒng)上頭部44的質(zhì)量少大約50-60％的質(zhì)量。這種頭部具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以承受隔板76所施加的拉應(yīng)力并具有小于傳統(tǒng)上頭部的直徑。
下轉(zhuǎn)子支柱頭部88最好通過焊接縫90固定到轉(zhuǎn)子上。下支柱頭部88的外周邊部分98的下部92徑向延伸到外周邊部分98的上部94之外以限定擱板96。每隔板76的內(nèi)側(cè)端80的下部100支承在擱板96上，從而，隔板76被下轉(zhuǎn)子支柱頭部88支持。在一個實(shí)施例中(圖5)，下支柱頭部88’的外周邊部分98’的上部94’有多個T形槽102。每一隔板76’的內(nèi)側(cè)端80’的下部100’限定箱形突出部104’，它裝在槽102內(nèi)以便將隔板76’鎖定到轉(zhuǎn)子支柱16上。每一突出部104的下表面支承在下支柱頭部88’的擱板96’上。
通過容許浮動抗拉環(huán)60的孔和支柱16之間的相對熱膨脹，在隔板40和上支柱頭部44之間的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的固定連接所產(chǎn)生的相對熱膨脹被消除。通過控制支柱16和環(huán)60的孔的直徑，浮動抗拉環(huán)60以支柱16為中心，從而允許它們之間的熱膨脹并不用考慮轉(zhuǎn)子14或單個區(qū)域36的實(shí)際總重量。
幾乎可以完全基于轉(zhuǎn)子14的自重設(shè)計(jì)本發(fā)明的下支承頭部88，因?yàn)樯瞎潭ㄟB接的相對熱膨脹所產(chǎn)生的超過和大于自重的額外軸向負(fù)載已被減小或消除。結(jié)果，對下頭部88的額外軸向負(fù)載減小大約80-90％。因此，對于規(guī)定尺寸和重量的轉(zhuǎn)子14，本發(fā)明下支柱頭部88所要求的質(zhì)量減小超過50％。在本發(fā)明中，可根據(jù)通過熱傳遞表面的空氣和氣體壓降所產(chǎn)生的傾覆運(yùn)動的反作用和由于空氣對氣體的壓差所造成的徑向壓力，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子支柱外殼。
權(quán)利要求
1．旋轉(zhuǎn)式再生空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子裝置，包括限定大體垂直旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)子支柱，該轉(zhuǎn)子支柱具有下部和上部；第一轉(zhuǎn)子頭部，它固定到轉(zhuǎn)子支柱的下部并從該下部徑向延伸；第二轉(zhuǎn)子頭部，它限定軸向孔以滑動地安裝轉(zhuǎn)子支柱的上部，并有外側(cè)周邊部分，該外側(cè)周邊部分限定多個圓周間隔并徑向延伸的槽；和多個徑向延伸并限定轉(zhuǎn)子區(qū)域的隔板，每一隔板有上內(nèi)側(cè)部分和下內(nèi)側(cè)部分，每一隔板的下內(nèi)側(cè)部分與第一轉(zhuǎn)子頭部接合，以便第一轉(zhuǎn)子頭部支持該隔板，每一隔板上內(nèi)側(cè)部分有突出部，每一突出部安裝在其中之一的槽中并有與槽接合的部分，以限制隔板的徑向移動。
2．按權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)子裝置，其中，每一槽包括內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分，每一槽的內(nèi)側(cè)部分限定一對肩部，以便與突出部接合。
3．按權(quán)利要求2的轉(zhuǎn)子裝置，其中，每一突出部限定一對肩部，突出部的肩部與槽的肩部接合。
4．按權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)子裝置，其中，每一隔板還包括在突出部下面設(shè)置的凹槽部，以便該凹槽部接納第二轉(zhuǎn)子頭部和外側(cè)周邊部分。
5．按權(quán)利要求4的轉(zhuǎn)子裝置，其中，第二轉(zhuǎn)子頭部有厚度T，凹槽部有高度H，其中，H≥T。
6．按權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)子裝置，其中，第一轉(zhuǎn)子頭部通過焊接固定到轉(zhuǎn)子支柱上。
7．按權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)子裝置，其中，第一轉(zhuǎn)子頭部包括上外側(cè)部和下外側(cè)部，下外側(cè)部徑向延伸到上外側(cè)部之外，以限定支持隔板的擱板。
8．按權(quán)利要求7的轉(zhuǎn)子裝置，其中，第一轉(zhuǎn)子頭部的上外側(cè)部限定多個圓周間隔并徑向延伸的槽，每一隔板的下內(nèi)側(cè)部有突出部，每一突出部接合地安裝在其中之一的槽中。
9．按權(quán)利要求8的轉(zhuǎn)子裝置，其中，每一槽包括內(nèi)側(cè)部和外側(cè)部，每一槽的內(nèi)側(cè)部限定一對肩部。
10．按權(quán)利要求9的轉(zhuǎn)子裝置，其中，每一突出部限定一對肩部，突出部的部與槽的肩部接合。
11．旋轉(zhuǎn)式再生空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子裝置，具有垂直轉(zhuǎn)子支柱，該轉(zhuǎn)子支柱有下部和上部，該轉(zhuǎn)子裝置包括第一轉(zhuǎn)子頭部，它固定到轉(zhuǎn)子支柱的下部并有上外側(cè)部分和下外側(cè)部分，下外側(cè)部分徑向延伸到上外側(cè)部分之外以限定一擱板；第二轉(zhuǎn)子頭部，它限定軸向孔以便滑動地安裝支柱的上部，并有外側(cè)周邊部分，該外側(cè)周邊部分限定多個圓周間隔并徑向延伸的T形槽；和多個徑向延伸并限定轉(zhuǎn)子區(qū)域的隔板，每一隔板有上內(nèi)側(cè)部分和下內(nèi)側(cè)部分，每一隔板的下內(nèi)側(cè)部分與第一轉(zhuǎn)子頭部的擱板接合，每一隔板的上內(nèi)側(cè)部分有突出部，每一突出部可接合地裝在其中之一的槽中。
12．按權(quán)利要求11的轉(zhuǎn)子裝置，其中，每一突出部限定一對肩部，而每一槽限定一對肩部，突出部的肩部與槽的肩部接合，以防止隔板向外移動。
13．按權(quán)利要求11的轉(zhuǎn)子裝置，共中，第二轉(zhuǎn)子頭部有厚度T，每一隔板還包括凹槽部，該凹槽部具有高度H并設(shè)置在突出部下面，其中，H≥T。
14．權(quán)利要求11的轉(zhuǎn)子裝置，其中，第一轉(zhuǎn)子頭部的上外側(cè)部限定多個圓周間隔并徑向延伸的槽，每一隔板的下內(nèi)側(cè)部分有突出部，每一突出部可接合地裝在其中之一的槽中。
15．按權(quán)利要求14的轉(zhuǎn)子裝置，其中，每一突出部限定一對肩部，突出部的肩部與槽的肩部接合。
全文摘要
旋轉(zhuǎn)式再生空氣預(yù)熱器有裝到中心轉(zhuǎn)子支柱(16)上的轉(zhuǎn)子(14)以便在外殼內(nèi)轉(zhuǎn)動。上、下轉(zhuǎn)子支柱頭部(44、46)提供固定隔板(40)的裝置。上轉(zhuǎn)子支柱頭部(60)有內(nèi)孔(62)以安裝轉(zhuǎn)子(14)。外周邊部分(66)有多個圓周間隔的槽(64)。每一隔板(76)的內(nèi)側(cè)端(80)的上部(78)限定箱形突出部(82),該突出部裝在其中之一的槽(64)以防止徑向移動隔板(76)。
文檔編號F28D19/00GK1222229SQ97195470
公開日1999年7月7日 申請日期1997年5月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月9日
發(fā)明者H·E·芬尼莫爾 申請人:Abb·空氣預(yù)熱器有限公司