Регенеративний теплообмінник

Винахід відноситься до теплообмінних апаратів регенеративного типу і може бути використаний в якості охолоджуючих пристроїв в енергетичних установках транспортних засобів, у промисловості і т. ін. Відомим, регенеративний теплообмінник (а. с. СРСР №1834397, МПК F28D 19/04,1995 p., № ), що містить багатоелементну кільцеву насадку, пропущену нижнім краєм у камеру з рідким теплоносієм, подвійну прорізну розділювальну кришку з встановленим усередині сальниковим ущільненням і розташованим уздовж лінії поділу рідкого і газоподібного теплоносія. Недоліком такого ущільнення є недостатня герметичність, обумовлена осьовим биттям насадки, що супроводжується збільшенням зазору між поверхнею елемента насадки і сальника і виносом в атмосферу рідкого теплоносія з його наступним випаренням, а також значними витратами потужності на привід насадки, які обумовлені невисокими триботехнічними властивостями води, як мастильного матеріалу. У якості прототипу прийнятий регенеративний теплообмінник (патент СРСР №1787255 A3, МПК7 F28D 19/04,1990 р., Бюл. №1 від 07.01.93), що містить корпус із трактами підведення і відведення теплоносіїв, насадку, що обертається, у виді встановлених на горизонтальному валі тонколистових дисків, занурених нижньою частиною в рідину, й ущільнюючий пристрій у вигляді послідовно розташованих жорстких і ущільнюючих пружних компенсаційних пластин, при цьому ущільнюючі пластини мають прорізи, що сполучаються з трактом рідкого теплоносія, а зазначені пластини і диски в пакеті і підпружинені. Таке ущільнення не забезпечує достатню герметичність між різнофазними теплоносіями. При спробі підвищення герметичності за рахунок осьового стискування пакету дисків і ущільнюючих пластин більш "жорстким" підпружиненням збільшується сила тертя і деформація дисків, що призводить до значного зростання витрат потужності на привід насадки. У основу винаходу поставлена задача удосконалення регенеративного теплообмінника шляхом того, що зовнішні прорізи ущільнюючих пластин об'єднані в замкнуті контури й у них розміщені сальникові ущільнення, а центральні прорізи заповнені мастильним матеріалом, що забезпечує надійну ізоляцію між різнофазними теплоносіями, тому що мастильний матеріал "прилипаючи" до поверхні пластин, "відсікає" рідкий теплоносій від тракту газоподібного теплоносія, герметизує ущільнення, і, тим самим, істотно знижує виніс рідкого теплоносія з теплообмінника як у вигляді пари, так і вигляді бризок. Зазначена задача досягається тим, що в регенеративному теплообміннику, що містить корпус із трактами підведення і відведення теплоносіїв, насадку, що обертається, виконану у вигляді встановлених на горизонтальному валі тонколистових дисків, занурених нижньою частиною в рідину, й ущільнюючий пристрій у вигляді послідовно розташованих жорстких ущільнюючих і пружних компенсаційних пластин, при цьому ущільнюючі пластини мають прорізи, що сполучаються з трактом рідкого теплоносія, а зазначені пластини і диски в пакеті підпружинені, зовнішні прорізи ущільнюючих пластин об'єднані в замкнуті контури і в них розміщені сальникові ущільнення, а центральні прорізи заповнені мастильним матеріалом. Введення в ущільнюючих пластинах замкнути х контурів із сальниковими ущільненнями і центральних каналів із мастильним матеріалом дозволяє надовго зберегти мастило і сприяє зменшенню коефіцієнта тертя в парі "ущільнююча пластина-диск насадки", зменшуючи моменти сил опору і, тим самим, витрати потужності на привід насадки. Таким чином, організація замкнутих контурів із сальниковими ущільненнями і центральних каналів із мастильним матеріалом, що виконують функції ущільнюючих пластин, призводить до зберігання рідкого теплоносія і підвищення надійності і довговічності роботи теплообмінних апаратів регенеративного типу. Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображений подовжній розтин регенеративного теплообмінника, а на фіг. 2 - поперечний розтин ущільнюючого пристрою. Регенеративний теплообмінник складається із корпуса 1 з трактами підведення 2 і відведення 3 газоподібного теплоносія і з трактами підведення 4 і відведення 5 рідкого теплоносія. Крім того корпус має задню стінку 6, полки 7 і днище 8. Усередині корпуса розміщена насадка, що складається з тонколистових дисків 9, жорстко закріплених шпонками 10 на загальному валі 11. Вал встановлений в опорах катання 12 і має привід для обертання (привід не показан). Між дисками розташовані ущільнюючі пластини 13 із прорізами, що утворюють уздовж меж ущільнюючих пластин замкнуті контури і в яких знаходяться сальникові ущільнення 14. Усередині замкнутих контурів знаходяться прорізи 15, заповнені мастильним матеріалом із резервуара (не показан) і канал 16. Ущільнюючі пластини встановлюються нижніми торцевими поверхнями на полки 7 корпуса 1. Між ущільнюючими пластинами 13 у торець до зовнішнього діаметра дисків 9 розташовані компенсаційні пластини 17. Ущільнюючі пластини 13 і компенсаційні пластини 17 мають також отвори для утворення каналу 16 підведення мастильного матеріалу в прорізі 15. Об'єм, розташований між ущільнюючими пластинами 13 і днищем 8 корпуса 1 організує "гарячий" тракт рідкого теплоносія. Закривається корпус теплообмінника кришкою 18 за допомогою болтового з'єднання (болтове з'єднання на кресленні не показане). Для збереження паралельного розташування дисків 9 під час їх обертання в верхній частині корпусу 1 розміщена вісь 19, на якій установлені між дисками 9 розподільні кільця 20. Таким чином, організація замкнутих контурів із сальниковими ущільненнями і центральних каналів із мастильним матеріалом, що виконують функції ущільнюючих пластин, призводить до зберігання рідкого теплоносія і підвищення надійності і довговічності роботи теплообмінних апаратів регенеративного тилу. Принцип роботи теплообмінника наступний. Насадка, що складається з тонколистових дисків 9, приводиться в обертання через вал 11. Нагнітачами (на малюнку не показані) через тракти 2 і 4 підводяться газоподібний і рідкий теплоносії. При цьому секторальні ділянки дисків 9, що утворилися за рахунок установки ущільнюючих пластин, опиняються по черзі то у рідкому "гарячому" теплоносії, то в газоподібному "холодному". Рідкий теплоносій за рахунок фрикційного зчеплення підіймається обертовими дисками 9 аж до лінії нижньої ділянки сальникового ущільнення 14 і практично цілком затримується на цьому рівні за рахунок притиснення сальника до диска, а також за рахунок відтискування його від поверхні диска мастильним матеріалом, що міститься в прорізях 15 усередині контурів, утворених сальниковими ущільнювачами 14. При цьому зазори між тонколистовими дисками 9 і сальниковими ущільненнями 14, що утворюються в результаті осьового биття насадки, заповнюються мастильним матеріалом, що не допускає проникнення рідкого теплоносія усередину контуру, обмеженого сальниковим ущільненням 14. Уніс самого мастильного матеріалу внаслідок його значної в'язкості практично відсутній. Одночасно за рахунок змащування сальника зменшуються втрати на подолання сип тертя між дисками насадки й ущільнюючими пластинами, а значить і потужності на привід насадки.