JP4055411B2

JP4055411B2 - Manufacturing method of heat transfer element in rotary regenerative heat exchanger

Info

Publication number: JP4055411B2
Application number: JP2001376762A
Authority: JP
Inventors: 博明割石; 和夫関浜
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2021-12-11
Also published as: JP2003200223A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転再生式熱交換器における伝熱エレメントの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の回転再生式熱交換器は、図５に示すように、ハウジングＨ内にロータＲを回転自在に装備して、該ロータＲ内に蓄熱体としての伝熱エレメントＥを装填し、該伝熱エレメントＥに高温流体（排ガスなど）と低温流体（燃焼用空気など）を交互に接触させることにより、高温流体の熱を低温流体に伝達させるように構成されている。上記伝熱エレメントＥは、図６に示すように、バスケットＢ内に積層状態で収納されていて、取扱いや保守が容易なようになっている。
【０００３】
上記伝熱エレメントＥは、例えば、図７に示すように、アンジュレーション（小波）Ｅ１とノッチ（大波）Ｅ２から成る波形状をしている。上記アンジュレーション（小波）Ｅ１は、その波形の山や谷の方向が流体の流れ方向Ｆに対して斜め（Ａｕ＝１０〜４０°）の方向に配向されていて、伝熱効果を向上させるようになっている。一方、上記ノッチ（大波）Ｅ２は、流体の流れ方向Ｆに配向されており、その山や谷は上記アンジュレーション（小波）のそれより大きくなっている。これらノッチ（大波）Ｅ２の山や谷の頂部は上記アンジュレーション（小波）の山や谷の頂部に当接し、その結果、隣接する伝熱エレメントＥ同士の間隔を一定に保つようになっている。ノッチ（大波）Ｅ２の間隔（ピッチ）は上記アンジュレーション（小波）のそれより数倍（図示のものでは約４倍）大きく設定されている。これらアンジュレーション（小波）Ｅ１とノッチ（大波）Ｅ２から成る波形状により、流体の流れが乱されて熱交換効率を向上せしめるようになっている。隣接する伝熱エレメントＥ同士のアンジュレーション（小波）Ｅ１の方向は、相互に交差するように、伝熱エレメントＥは積層される。すなわち、図７に示す下側の伝熱エレメントＥは、上側の伝熱エレメントＥを裏返した状態となっている。
【０００４】
ところで、従来、上記アンジュレーション（小波）Ｅ１とノッチ（大波）Ｅ２から成る波形状の伝熱エレメントＥを製造する場合には、アンジュレーションＥ１とノッチＥ２のそれぞれの形状や成形角度が異なるため、図８（Ａ）に示すように、まず第１回目のクリンピングロール（薄板成形ロール）Ｋ１により上記アンジュレーション（小波）Ｅ１を成形し、続いて、図８（Ｂ）に示すような、第２回目のクリンピングロールＫ２により上記ノッチ（大波）Ｅ２を成形する、２段階に分けて成形加工している。
【０００５】
以上のように、伝熱エレメントは、上記アンジュレーションＥ１の後にノッチＥ２を成形するようになっているため、このノッチＥ２の成形に際してアンジュレーションＥ１を一旦潰してから再成形加工を行わなければならない。特に、絞り加工深さが深い場合には、ノッチＥ２が斜めになって、正確なプロファイルを形成することができないだけでなく、このような２段階の成形は時間がかかったり、前後のクリンピング作業を同調させるための機構や調整を必要とする等の問題点があった。
【０００６】
また、アンジュレーションＥ１とノッチＥ２のそれぞれの形状が異なり、さらに形成後の収縮率も異なるため、それぞれのロールＫ１、Ｋ２の周速度も異なってくるので、相互に回転速度を同調させる必要がある。この同調機構としては、まず、成型用板は、あるスピード（例えば１０ｍ／分）でアンジュレーション用ロールに供給されてアンジュレーションＥ１が成形された後、ノッチ用ロールに初期板速度の約１／１．１５で送られる。更に、ノッチ用ロールから出た板は、スピードが更に減じて初期板速度の約１／１．３となるため、それぞれのロールは、同調機構で両ロールの回転速度を板速度に合わせたり、両ロール間で板を撓ます遊星的な動きをして調整する機構によって板速度を調整する必要があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、アンジュレーション（小波）の成形部分をできるだけ潰すことなく、アンジュレーションやノッチ（大波）を正確なプロファイルに成形することができ、また、ロールの同調機構を必要としない簡素な設備でクリッピング時間を短縮化することができる回転再生式熱交換器における伝熱エレメントの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の伝熱エレメントの製造方法は、ハウジング内でロータを回転させ、該ロータに納められた伝熱エレメントを排ガス等の高温流体により加熱して蓄熱せしめると共に、該伝熱エレメントに蓄熱された熱により燃焼用空気等の低温流体を加熱する回転再生式熱交換器において、上記伝熱エレメントに形成されるアンジュレーション（小波）用波型とノッチ（大波）用波型を表面に形成したクリンピングロールにより鋼板を連続絞り成形加工する伝熱エレメントの製造方法であって、上記アンジュレーション用波型のついた上記クリンピングロール表面の回転軸方向に平行に溝を刻設し、その中にノッチ用インサート波型が埋め込まれており、上記ノッチ用インサート波型の周方向の両端に、ストッパー波型が形成されていることを特徴とする。また、上記アンジュレーション用波型が、上記クリンピングロールの回転軸方向に対して１０〜４０度のネジリ角で形成されていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１（Ａ）及び（Ｂ）において、１はクリンピングロールであって、図１（Ｃ）に拡大して示すように、その表面にアンジュレーション（小波）用波型１ａとノッチ（大波）用波型１ｂが形成されている。図１（Ａ）から明らかなように、上記アンジュレーション（小波）用波型１ａは、ネジ歯車のように上記クリンピングロール１の回転軸に対してネジリ角が１０°〜４０°の一定角度（Ａｕ）を有する。上記ノッチ（大波）用波型１ｂは、上記クリンピングロール１の回転軸と平行に形成されている。
【００１０】
上下一対のクリンピングロール１、１は、上記アンジュレーション（小波）用波型１ａやノッチ（大波）用波型１ｂが、相互に所定の隙間（伝熱エレメント板厚）を保った状態で、しかも、それらのネジリ方向は相互に逆方向となっていて、同期して回転するようになっている。なお、一対のクリンピングロール１、１の間隔または圧力は、被加工用鋼板の種類またはアンジュレーションの深さ（伝熱エレメント板厚調整）もしくはノッチの深さ（伝熱エレメント間隔調整）などに応じて変更できる。また、クリンピングロール１の直径や各波型１ａ、１ｂの数も、必要に応じて変更できる。
【００１１】
ノッチ（大波）用インサート波型１ｂの周方向の両端には、アンジュレーション（小波）を押し潰して止めるためのストッパー波型Ｓが形成されている。このことにより、成形形状の異なる２種の形状の影響を受けずに、それぞれの成形を一度に（一対のクリンピングロールで）行うことができ、伝熱効率にも影響を及ぼさない。上下一対のストッパー波型Ｓの頂部は、噛み合いを調整するために、接触するように形成されていてアンジュレーションの成形を行わないように形成されている。
【００１２】
この状態で、被加工用の鋼板Ｐを供給すると、上下のクリンピングロール１、１のアンジュレーション（小波）用波型１ａ、１ａ間でアンジュレーション（小波）Ｅ１が成形されると共に、上記ノッチ（大波）用波型１ｂ、１ｂ間でノッチ（大波）Ｅ２が形成され、図２に示すような、ＤＵＮ（ダブル・アンジュレーション・ノッチド）型の伝熱エレメントＥが連続絞り成形加工される。上記鋼板Ｐとしては、例えば、板厚０．５〜１．２ｍｍの冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣなどの普通鋼、耐食性鋼、ＳＰＰなどのホーロー用鋼やＳＵＳなどの特殊用途材）を使用する。
【００１３】
図３（Ａ）は、クリンピングロールは別の実施例を示すもので、クリンピングロール２の表面にはアンジュレーション（小波）用波型２ａを形成し、それらの間に回転軸に沿った溝を形成して、ノッチ（大波）用インサート波型２ｂを嵌め込み、取付ネジ４などでクリンピングロール２に固定するようになっている。本構成により、ノッチ（大波）用インサート波型２ｂをアンジュレーション（小波）用波型２ａの深さ（伝熱エレメント板厚）とは独立してノッチ（大波）の深さ（隣接する伝熱エレメントの間隔調整）を変更できる。
【００１４】
ノッチ（大波）用インサート波型２ｂの周方向の両端には、アンジュレーション（小波）を押し潰して止めるためのストッパー波型Ｓが形成されている。上下一対のストッパー波型Ｓの頂部は、噛み合いを調整するために、相互にずらせて形成されていて、側面が接するようにしてアンジュレーションの成形を行わないように形成されている。
【００１５】
図４（Ａ）ＤＮＦ（ダブル・アンジュレーション・ノッチド・アンド・フラット）型の伝熱エレメントＥ′を示すもので、上記アンジュレーション（小波）Ｅ１の一部に平面Ｅ３を形成することにより、図４（Ｂ）に示すように、これを積層した時に、上記平面Ｅ３に上記ノッチ（大波）Ｅ２の頂部が当接するようになっている。本実施例のＤＮＦ型の伝熱エレメントＥ′を成形加工する場合には、上記アンジュレーション（小波）用波型の一部が平面となるクリンピングロール（図示せず）を使用する。
【００１６】
上記実施例のクリンピングロール１は、直径方向に２つのノッチ（大波）用波型１ｂを有するが、１つ或いは３つ以上有するものであってもよい。また、クリンピングロール１の直径も任意に設定できる。
【００１７】
【発明の効果】
アンジュレーション（小波）やノッチ（大波）を正確なプロファイルに成形できるだけでなく、簡素な設備でクリッピング時間を短縮化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の伝熱エレメントの製造方法を実施するクリッピングロールの一実施例を示す正面図（Ａ）、そのイ−イ断面図（Ｂ）及び成形の拡大断面図（Ｃ）である。
【図２】図１のクリンピングロールにより成形される伝熱エレメントの斜視図である。
【図３】クリンピングロールの別の実施例を示す断面図（Ａ）、ノッチ波型の取付説明図（Ｂ）及び成形の拡大断面図（Ｃ）である。
【図４】ＤＮＦ型の伝熱エレメントの斜視図（Ａ）およびその積層状態の説明図（Ｂ）である。
【図５】回転再生式熱交換器の一部切欠き斜視図である。
【図６】図４のロータ内に装填されるバスケットの斜視図である。
【図７】図５のバスケット内に積層状態で収納される伝熱エレメントの説明図である。
【図８】伝熱エレメントの従来の製造方法の説明図である。
【符号の説明】
１クリンピングロール
１ａアンジュレーション（小波）用波型
１ｂノッチ（大波）用波型
２クリンピングロール
２ａアンジュレーション（小波）用波型
２ｂノッチ（大波）用インサート波型
Ａｕアンジュレーション（小波）の角度
Ｂバスケット
Ｅ、Ｅ′ 伝熱エレメント
Ｅ１アンジュレーション（小波）
Ｅ２ノッチ（大波）
Ｅ３平面
Ｆ流体の流れ方向
Ｈハウジング
Ｋ１アンジュレーション（小波）用波型
Ｋ２ノッチ（大波）用波型
Ｐ鋼板
Ｒロータ
Ｓストッパー波型[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a heat transfer element in a rotary regenerative heat exchanger.
[0002]
[Prior art]
In general, in this type of rotary regenerative heat exchanger, as shown in FIG. 5, a rotor R is rotatably mounted in a housing H, and a heat transfer element E as a heat storage element is loaded in the rotor R. The heat transfer element E is configured to transmit heat of the high-temperature fluid to the low-temperature fluid by alternately contacting a high-temperature fluid (exhaust gas or the like) and a low-temperature fluid (combustion air or the like). As shown in FIG. 6, the heat transfer element E is stored in a basket B in a stacked state, and is easy to handle and maintain.
[0003]
The heat transfer element E has, for example, a wave shape including an undulation (small wave) E1 and a notch (large wave) E2, as shown in FIG. In the undulation (small wave) E1, the direction of the peaks and valleys of the waveform is oriented obliquely (Au = 10 to 40 °) with respect to the fluid flow direction F so as to improve the heat transfer effect. It has become. On the other hand, the notch (large wave) E2 is oriented in the fluid flow direction F, and its peaks and valleys are larger than those of the undulation (small wave). The tops of the peaks and valleys of these notches (large waves) E2 come into contact with the tops of the undulation (small waves) peaks and valleys, and as a result, the distance between adjacent heat transfer elements E is kept constant. . The interval (pitch) between the notches (large waves) E2 is set to be several times (about 4 times in the illustrated example) larger than that of the undulations (small waves). The wave shape composed of the undulation (small wave) E1 and the notch (large wave) E2 disturbs the flow of the fluid and improves the heat exchange efficiency. The heat transfer elements E are stacked so that the directions of undulation (small waves) E1 between adjacent heat transfer elements E intersect each other. That is, the lower heat transfer element E shown in FIG. 7 is in a state where the upper heat transfer element E is turned over.
[0004]
By the way, conventionally, when manufacturing the wave-shaped heat transfer element E composed of the undulation (small wave) E1 and the notch (large wave) E2, the shapes and forming angles of the undulation E1 and the notch E2 are different. As shown in FIG. 8A, first, the undulation (small wave) E1 is formed by the first crimping roll (thin plate forming roll) K1, and then, as shown in FIG. The notching (large wave) E2 is formed by the second crimping roll K2, and the forming process is divided into two stages.
[0005]
As described above, since the heat transfer element is configured to form the notch E2 after the undulation E1, the undulation E1 must be crushed and then re-molded when the notch E2 is formed. . In particular, when the drawing depth is deep, the notch E2 is inclined so that an accurate profile cannot be formed. In addition, such two-stage forming takes time, and the front and rear crimping operations are performed. There are problems such as requiring a mechanism for tuning and adjustment.
[0006]
Further, since the shapes of the undulation E1 and the notch E2 are different and the shrinkage rate after the formation is also different, the peripheral speeds of the rolls K1 and K2 are also different, and thus the rotational speeds must be synchronized with each other. . As the tuning mechanism, first, the forming plate is supplied to the undulation roll at a certain speed (for example, 10 m / min) to form the undulation E1, and then the notch roll is supplied with about 1 / of the initial plate speed. Sent in 1.15. Furthermore, since the plate coming out from the notch roll is further reduced in speed to be about 1 / 1.3 of the initial plate speed, each roll can adjust the rotation speed of both rolls to the plate speed with a tuning mechanism, It was necessary to adjust the plate speed by a mechanism that adjusts the planetary movement by bending the plate between both rolls.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems. The object of the present invention is to accurately eliminate undulations and notches (large waves) without crushing the undulation (small wave) forming portion as much as possible. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a heat transfer element in a rotary regenerative heat exchanger that can be formed into a profile and can reduce clipping time with a simple equipment that does not require a roll synchronization mechanism. .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the method for manufacturing a heat transfer element of the present invention, a rotor is rotated in a housing, and the heat transfer element housed in the rotor is heated by a high-temperature fluid such as exhaust gas to store heat, and heat is stored in the heat transfer element. In a rotary regenerative heat exchanger that heats a low-temperature fluid such as combustion air by heat, a cleansing formed on the surface with an undulation wave shape and a notch wave shape formed on the heat transfer element A method of manufacturing a heat transfer element in which a steel sheet is continuously drawn by a ping roll, and a groove is cut in parallel to the rotational axis direction of the surface of the crimping roll with the undulation corrugation. insert wave notch is embedded, and characterized in that in the circumferential direction of both ends of the insert wave for the notch, stopper wave is formed That. Further, the undulation corrugation is formed with a torsion angle of 10 to 40 degrees with respect to the rotation axis direction of the crimping roll.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 (A) and 1 (B), reference numeral 1 denotes a crimping roll, and as shown in an enlarged view in FIG. 1 (C), an undulation wavelet 1a and a notch (large wave) are formed on the surface thereof. A wave mold 1b is formed. As is clear from FIG. 1A, the undulation wavelet 1a is a constant angle of 10 ° to 40 ° with respect to the rotational axis of the crimping roll 1 like a screw gear. (Au). The notch (large wave) wave pattern 1 b is formed in parallel with the rotation axis of the crimping roll 1.
[0010]
The pair of upper and lower crimping rolls 1 and 1 are in a state in which the undulation (small wave) wave pattern 1a and the notch (large wave) wave pattern 1b maintain a predetermined gap (heat transfer element plate thickness). Moreover, their twist directions are opposite to each other and rotate in synchronization. The distance or pressure between the pair of crimping rolls 1 and 1 depends on the type of steel plate to be processed, the undulation depth (heat transfer element plate thickness adjustment), the notch depth (heat transfer element interval adjustment), or the like. Can be changed accordingly. Further, the diameter of the crimping roll 1 and the number of corrugations 1a and 1b can be changed as necessary.
[0011]
Stopper wave types S for crushing and stopping undulation (small waves) are formed at both ends in the circumferential direction of the notch (large wave) insert waveform 1b. Accordingly, each molding can be performed at once (with a pair of crimping rolls) without being affected by two types of shapes having different molding shapes, and the heat transfer efficiency is not affected. The top portions of the pair of upper and lower stopper corrugations S are formed so as to come into contact with each other in order to adjust the meshing, and are formed so as not to perform undulation.
[0012]
In this state, when the steel plate P to be processed is supplied, an undulation (small wave) E1 is formed between the undulation wavelets 1a and 1a of the upper and lower crimping rolls 1 and 1, and the notch A notch (large wave) E2 is formed between the (large wave) wave forms 1b and 1b, and a DUN (double undulation notched) type heat transfer element E as shown in FIG. 2 is continuously drawn. As the steel plate P, for example, a cold-rolled steel plate having a thickness of 0.5 to 1.2 mm (regular steel such as SPCC, corrosion resistant steel, enamel steel such as SPP, or special purpose material such as SUS) is used.
[0013]
FIG. 3A shows another embodiment of the crimping roll. An undulation wavelet 2a is formed on the surface of the crimping roll 2, and the crimping roll 2 extends along the rotation axis therebetween. A groove is formed, and a notch (large wave) insert wave pattern 2b is fitted therein, and fixed to the crimping roll 2 with a mounting screw 4 or the like. With this configuration, the notch (large wave) insert wave pattern 2b is made independent of the depth (heat transfer element plate thickness) of the undulation (small wave) wave pattern 2a (adjacent heat transfer). Element spacing adjustment) can be changed.
[0014]
At both ends in the circumferential direction of the notch (large wave) insert wave pattern 2b, stopper wave patterns S for crushing and stopping the undulation (small wave) are formed. The tops of the pair of upper and lower stopper corrugations S are formed so as to be shifted from each other in order to adjust the meshing, and are formed so that the undulation is not performed with the side surfaces in contact with each other.
[0015]
FIG. 4A shows a DNF (double undulation notched and flat) type heat transfer element E ′. By forming a plane E3 on a part of the undulation (small wave) E1, FIG. As shown in FIG. 4 (B), when this is laminated, the top of the notch (large wave) E2 comes into contact with the plane E3. When the DNF type heat transfer element E ′ of this embodiment is molded, a crimping roll (not shown) in which a part of the undulation (small wave) wave form is a flat surface is used.
[0016]
The crimping roll 1 of the above embodiment has two notch (large wave) corrugations 1b in the diameter direction, but it may have one or three or more. Moreover, the diameter of the crimping roll 1 can also be set arbitrarily.
[0017]
【The invention's effect】
Not only can undulation (small wave) and notch (large wave) be formed into an accurate profile, but the clipping time can be shortened with simple equipment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view (A) showing an embodiment of a clipping roll for carrying out a method of manufacturing a heat transfer element of the present invention, its II sectional view (B), and an enlarged sectional view (C) of molding. .
2 is a perspective view of a heat transfer element formed by the crimping roll of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view (A) showing another embodiment of the crimping roll, a notch wave-type attachment explanatory view (B), and an enlarged cross-sectional view (C) of molding.
FIG. 4 is a perspective view (A) of a DNF type heat transfer element and an explanatory view (B) of a stacked state thereof.
FIG. 5 is a partially cutaway perspective view of a rotary regenerative heat exchanger.
6 is a perspective view of a basket loaded in the rotor of FIG. 4. FIG.
7 is an explanatory view of a heat transfer element housed in a stacked state in the basket of FIG. 5. FIG.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a conventional manufacturing method of a heat transfer element.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crimping roll 1a Undulation (small wave) wave type 1b Notch (large wave) wave type 2 Crimping roll 2a Undulation (small wave) wave type 2b Notch (large wave) insert wave type Au Undulation (small wave) Angle B Basket E, E 'Heat transfer element E1 Undulation (small wave)
E2 Notch (Large wave)
E3 Plane F Fluid flow direction H Housing K1 Wave type for undulation (small wave) K2 Wave type for notch (large wave) P Steel plate R Rotor S Stopper wave type

Claims

ハウジング内でロータを回転させ、該ロータに納められた伝熱エレメントを排ガス等の高温流体により加熱して蓄熱せしめると共に、該伝熱エレメントに蓄熱された熱により燃焼用空気等の低温流体を加熱する回転再生式熱交換器において、上記伝熱エレメントに形成されるアンジュレーション（小波）用波型とノッチ（大波）用波型を表面に形成したクリンピングロールにより鋼板を連続絞り成形加工する伝熱エレメントの製造方法であって、上記アンジュレーション用波型のついた上記クリンピングロール表面の回転軸方向に平行に溝を刻設し、その中にノッチ用インサート波型が埋め込まれており、上記ノッチ用インサート波型の周方向の両端に、ストッパー波型が形成されていることを特徴とする伝熱エレメントの製造方法。The rotor is rotated in the housing, and the heat transfer element housed in the rotor is heated by a high-temperature fluid such as exhaust gas to store heat, and the low-temperature fluid such as combustion air is heated by the heat stored in the heat transfer element. rotating the regenerative heat exchanger, undulations (wavelet) for corrugated and notched heat transfer successive squeezing molding a steel plate by crimping rolls formed on the surface of the corrugated for (large wave) formed on the heat transfer element to A method of manufacturing a thermal element, in which a groove is engraved in parallel to the rotational axis direction of the surface of the crimping roll with the undulation waveform, and a notch insert waveform is embedded therein, A method of manufacturing a heat transfer element, wherein stopper wave shapes are formed at both ends in the circumferential direction of the notch insert wave shape .

上記アンジュレーション用波型が、上記クリンピングロールの回転軸方向に対して１０〜４０度のネジリ角で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の伝熱エレメントの製造方法。 2. The method for manufacturing a heat transfer element according to claim 1, wherein the undulation wave shape is formed with a torsion angle of 10 to 40 degrees with respect to a rotation axis direction of the crimping roll.