ВОЛНОВОЙ ОБМЕННИК ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F04F11/02 F02B33/42 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно к устройству волновых обменников давления, используемых в нефтехимической и газовой промышленности в качестве расширительных холодильных машин установок низкотемпературной обработки газов.

Известен волновой обменник давления, включающий корпус, ротор, газораспределители активного и пассивного газов и внешний привод. При этом ротор и корпус выполнены из материалов с эффектом памяти форм (а.с. СССР N 1592596, кл. F 04 F 11/02, 1988).

Недостатками известного устройства являются трудоемкость обеспечения требуемых начальных торцовых зазоров между ротором и газораспределителями, а также высокая стоимость изготовления.

Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является волновой обменник давления, содержащий корпус с закрепленными на нем газораспределителями, подшипниковые гнезда, выполненные в газораспределителях, ротор, размещенный с осевыми зазорами относительно газораспределителей, вал которого по обеим сторонам установлен в подшипниках (патент США N 3078034, кл. 417-64, 19.02.63 г.).

В известном волновом обменнике давления торцовые зазоры между ротором и газораспределителями достигаются выполнением корпуса большей длины, чем ротор, и дискретно изменяются установкой сменных прокладок между корпусом и газораспределителями. Воздействие осевой нагрузки при эксплуатации волнового обменника давления приводит к выработке подшипников, появлению осевого люфта и смещению ротора к одному из газораспределителей вплоть до их контакта. Это приводит к повреждению указанных элементов и к аварийной остановке волнового обменника давления. При этом контроль за величиной торцовых зазоров в известном устройстве весьма трудоемок, сопряжен с неоправдано большими затратами времени, т. к. требует практически полной разборки аппарата. Это приводит к снижению эксплуатационной надежности волнового обменника давления и в целом технологической установки, в составе которой он эксплуатируется.

Изобретение направлено на повышение эксплуатационной надежности волнового обменника давления путем упрощения контроля и регулирования торцовых зазоров между ротором и газораспределителями.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном волновом обменнике давления, содержащем корпус с закрепленными на нем газораспределителями, подшипниковые гнезда, выполненные в газораспределителях, ротор, размещенный с осевыми зазорами относительно газораспределителей, вал которого по обеим сторонам установлен в подшипниках, подшипники, расположенные по одну из сторон ротора, посажены на втулку, установленную на валу посредством резьбового соединения и посадки и имеющую бурт со стороны ротора, а с противоположной стороны - нажимную гайку, причем в гнезде этих подшипников установлена прижимная гайка, при этом втулка, нажимная и прижимная гайки выполнены с возможностью фиксации осевых положений соответственно относительно вала, втулки и газораспределителя.

На чертеже схематично изображен волновой обменник давления.

Волновой обменник давления содержит корпус (1), в котором расположен ротор (2). С корпусом (1) соединены газораспределители активного (3) и пассивного (4) газов, оборудованные патрубками (5, 6, 7, 8,) для подвода и отвода газов. Ротор (2) расположен относительно газораспределителей (3) и (4) с зазорами A и B. Вал (9) ротора установлен в подшипниках (10, 11, 12). При этом подшипники (11, 12) размещены на коаксиально расположенной относительно вала втулке (13), имеющей упорный бурт (14) со стороны, обращенной к ротору (2), а подшипник (10) установлен в подшипниковом гнезде (15) газораспределителя (3) с возможностью осевого перемещения. Между подшипниками (11) и (12) размещено дистанционное кольцо (16), передающее осевое усилие. Втулка (13) установлена на валу (9) посредством резьбового соединения и может фиксироваться на валу любым известным способом. При этом со стороны ротора (2) на втулке (13) предусмотрена посадка, обеспечивающая соосность ротора и газораспределителей. На наружной поверхности втулки (13), со стороны, противоположной ротору (2), коаксиально установлена нажимная гайка (17) с возможностью фиксации ее положения на втулке (13) любым известным способом. В подшипниковом гнезде (18) газораспределителя (4) коаксиально валу (9) ротора (2) установлена прижимная гайка (19) с резьбой на внешней поверхности. По периметру ротора (2) расположены энергообменные каналы (20). Для вращения ротора предусмотрен внешний привод (на фиг. не показан).

Работа волнового обменника давления осуществляется следующим образом.

По патрубкам (5) и (6) в газораспределители (3) и (4) волнового обменника давления подают активный и пассивный газы. При вращении ротора (2) указанные газы в определенной последовательности, порционно, поступают и удаляются из каждого энергообменного канала (20). Взаимодействие газов, происходящее в энергообменных каналах, приводит к снижению давления и температуры активной среды, т.к. от нее отводится энергия, и повышению давления и температуры пассивной среды. Активный газ отводится из волнового обменника давления по патрубку (8), а пассивный - по патрубку (7).

Разность давлений газов на торцовых поверхностях ротора приводит к возникновению осевой нагрузки, выработке подшипников, появлению осевого люфта и смещению ротора к одному из газораспределителей вплоть до их контакта. Это вызывает повреждение элементов аппарата и влечет за собой аварийную остановку волнового обменника давления.

В связи с этим необходимы периодический контроль и регулирование торцовых зазоров между ротором и газораспределителями, осуществляемые следующим образом.

В исходном состоянии положение втулки (13) с установленными на ней подшипниками (11), (12) и дистанционным кольцом (16) посредством прижимной гайки (19) зафиксировано относительно газораспределителя (4). Внутреннее кольцо подшипника (11) находится в контакте с упорным буртом (14) втулки (13). Нажимной гайкой (17) выбирают осевой люфт подшипников (11) и (12) и фиксируют ее положение на втулке (13). Проворачивая втулку (13) и одновременно удерживая от проворачивания вал (9), осуществляют (благодаря резьбовому соединению вала со втулкой) осевое перемещение вала (9) относительно втулки (13), а следовательно, и ротора (2) относительно газораспределителей (3) и (4). При перемещении ротора осуществляют периодическое вращение вала с целью определения момента контакта ротора с одним из газораспределителей, что свидетельствует о полной выборке одного из торцовых зазоров, например зазора A. Далее, контролируя линейное перемещение вала (любым известным способом, например, с помощью индикатора линейных перемещений, установленного с торца вала на стороне привода), вращают втулку (13) в противоположном направлении и выставляют ротор в другое крайнее положение, полностью выбирая зазор B. Таким образом, получают величину, равную сумме зазоров A и B, исходя из чего, повторяя описанную выше операцию, устанавливают ротор в требуемое положение.

Таким образом, в отличие от прототипа, использование предлагаемого изобретения позволяет упростить контроль и регулирование торцовых зазоров, так как при этом исключается практически полная разборка волнового обменника давления. Благодаря этому достигается повышение эксплуатационной надежности волнового обменника давления и технологической установки в целом, в составе которой он эксплуатируется. Кроме того, за счет сокращения времени простоя оборудования сокращается недоподача потребителю товарной продукции.

Обменник относится к энергетическому машиностроению и может быть использован в нефтехимической и газовой промышленности. Волновой обменник давления содержит корпус с закрепленными на нем газораспределителями, подшипниковые гнезда, выполненные в газораспределителях, ротор, размещенный с осевыми зазорами относительно газораспределителей. Вал ротора установлен в подшипниках. Подшипники, расположенные по одну из сторон ротора, посажены на втулку. Втулка установлена на валу посредством резьбового соединения и посадки и имеет бурт со стороны ротора, а с противоположной стороны - нажимную гайку. В гнезде этих подшипников установлена прижимная гайка. Втулка, нажимная и прижимная гайки выполнены с возможностью фиксации осевых положений соответственно относительно вала, втулки и газораспределителя. Изобретение обеспечивает повышение эксплуатационной надежности волнового обменника давления путем упрощения контроля и регулирования торцовых зазоров между ротором и газораспределителями. 1 ил.

Волновой обменник давления, содержащий корпус с закрепленными на нем газораспределителями, подшипниковые гнезда, выполненные в газораспределителях, ротор, размещенный с осевыми зазорами относительно газораспределителей, вал которого по обеим сторонам установлен в подшипниках, отличающийся тем, что подшипники, расположенные по одну из сторон ротора, посажены на втулку, установленную на валу посредством резьбового соединения и посадки и имеющую бурт со стороны ротора, а с противоположной стороны - нажимную гайку, причем в гнезде этих подшипников установлена прижимная гайка, при этом втулка, нажимная и прижимная гайки выполнены с возможностью фиксации осевых положений соответственно относительно вала, втулки и газораспределителя.