DE1601192B2

DE1601192B2 - Befestigungseinrichtung fuer ein antriebshohlrad am regeneratorkern eines regenerativ-waermetauschers

Info

Publication number: DE1601192B2
Application number: DE1967F0053791
Authority: DE
Inventors: Antoni Ann Arbor; Topouzian Armenag Detroit; Mich. Paluszny (V.StA.)
Original assignee: Ford-Werke AG, 5000Köln
Priority date: 1966-12-21
Filing date: 1967-10-16
Publication date: 1977-05-05
Also published as: DE1601192A1; US3401741A; GB1146228A

Description

Bei einer aus der US-PS 3167 115 bekannten Befestigungseinrichtung für ein Antriebshohlrad am Regeneratorkern eines Regenerativ-Wärmetauschers nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 liegen die einzelnen Federklammern an der dabei geschlossen ausgebildeten Mantelfläche des Regeneratorkerns an, dessen Wabengefüge von einem außen diese Mantelfläche aufnehmenden Zylindermantel aus keramischem Material umgeben ist. Der Zylindermantel hat eine wesentlich größere Wanddicke als die zur Begrenzung der achsparallelen Durchströmkanäle angeordneten Innenwände des Wabengefüges, bezüglich welchem die Federklammern noch so angeordnet sind, daß ihre sich über die gesamte Klammerlänge erstreckende Auswölbung zur Berührung mit dem umgebenden Antriebshohlrad vorgesehen ist, das noch eine in Umfangsrichtung verlaufende Führungsrille für Führungsrollen aufweist, die an dem den Regeneratorkern umgebenden Gehäuse montiert sind. An jeder Federklammer sind noch zwei Vorsprünge ausgebildet, von denen die einen in zugeordnete Aussparungen eines stirnseitigen Flansches des Hohlrades einfassen, während die anderen Vorsprünge an einem an der anderen Stirnseite des Hohlrades ausgebildeten weiteren Flansch nur anliegen. Mithin besteht bei dieser bekannten Befestigungseinrichtung über die Federklammern eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Antriebshohlrad und der Mantelfläche des Regeneratorkerns, wobei die Federklammern mit ihrer Auswölbung gleichzeitig einen minimalen Luftspalt bereitstellen, der für einen Ausgleich zwischen den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des keramischen Regeneratorkerns und des metallischen Hohlrades sorgt. Mithin wird über diesen in die Federklammern integrierten, quasi atmenden Luftspalt zwischen dem Zylindermantel und dem umgebenden Antriebshohlrad erreicht, daß die zwischen diesen beiden Teilen bestehende Antriebsverbindung auch dann noch gleich wirksam beibehalten wird, wenn sich unter einer extremen Wärmebeaufschlagung das Hohlrad stärker ausdehnt als der Zylindermantel. j

Bei diesen bekannten Befestigungseinrichtungen ; besteht noch der Nachteil, daß die mithin für eine ^; sichere Anordnung des Antriebshohlrades benötigte größere Dicke des Zylindermantels einen gegenüber den dünneren Innenwänden des Wabengefüges unter- I schiedlichen Ausdehnungskooffizienten ergibt. Dieser Unterschied kann dabei unter extremeren Betriebsbedingungen leicht zu einer Bruchgefahr des Zylindermantels führen, was im Ergebnis einen völligen Ausfall des ,₅ Regenerators zur Folge hat. Mithin besteht die Aufgabe der Bereitstellung einer gleichartigen Befestigungseinrichtung für das Antriebshohlrad eines Regeneratorkerns, bei dem das Wabengefüge, wie beispielsweise aus der DT-PS 8 24 212 bekannt, nicht von einem solchen geschlossenen Zylindermantel umhüllt ist. Die Befestigung des Hohlrades hat dabei aber dennoch vergleichbar sicher zu erfolgen.

Aus der GB-PS 9 75 776 ist noch eine zu der L Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 * ähnliche Befestigungseinrichtung bekannt, bei der ein ebenfalls zur Umhüllung des Wabengefüges verwirklichter dickerer Zylindermantel eine sich etwa in der axialen Mitte des Regeneratorkerns radial erhebende Sitzfläche für das Antriebshohlrad aufweist, das daran mittels Klemmbolzen und Klemmplatten verspannt ist. Die Klemmbolzen treten dabei durch öffnungen hindurch, welche jeweils aus zwei etwa muschelförmigen Aussparungen gebildet sind, die innen in das Hohlrad und außen in die Sitzfläche eingelassen sind, und zwar jeweils in einer solchen Tiefe, daß in den Durchtrittsöffnungen auch noch eine jeweilige Hülse Platz hat, die über den betreffenden Klemmbolzen gesteckt ist und als Wälzkörper bewirkt, daß bei einer größeren Wärmeausdehnung des Hohlrades unter extremeren Betriebsbedingungen das Hohlrad eine Relativdrehung (Schlupf) zu dem Zylindermantel ausführen kann, ohne daß es dabei zu einer Unterbrechung der Antriebsverbindung zwischen dem Hohlrad und dem Regeneratorkern kommt. Abgesehen von der auch hierbei vorhandenen Bruchgefahr, die aus den * unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des dickeren Zylindermantels und der dünneren Innenwände des Wabengefüges resultiert, ergibt sich bei dieser Befestigungseinrichtung noch der weitere Nachteil, daß die Klemmbolzen mit den darauf aufgesteckten Hülsen unter extremeren Betriebsbedingungen leicht verkanten können, wodurch diese Bruchgefahr noch weiter erhöht wird. Mithin hat auch diesbezüglich die vorerwähnte Aufgabe Gültigkeit.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen gelöst, die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 erfaßt sind. Es wird damit erreicht, daß bei einer vergleichbar sicheren Anordnung des Antriebshohlrades das Wabengefüge des Regeneratorkerns jetzt nicht mehr von einem besonders dicken Zylindermantel umhüllt zu werden braucht, so daß der in dessen Bruchgefahr früher bestandene Unsicherheitsfaktor jetzt entfällt. Gleichzeitig stellen die Einsatzkörper sicher, daß sie aufgrund ihres vergleichbar geringen Volumens eine ebenso rasche Erwärmung und damit einen praktisch gleichen Ausdehnungskooffizienten erhalten wie die Innenwände des Wabengefüges, so daß aufgrund dieser Konstanz auch unter extremeren

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Betriebsbedingungen eine entsprechend sichere Halterung des Hohlrades gewährleistet ist. Der diesbezügliche Sicherheitsfaktor kann dadurch weiter erhöht werden, wenn ergänzend noch die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 verwirklicht sind.

Ein in der Zeichnung schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Regeneratorkerns, bei

ι dem die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung für

! ein Antriebshohlrad verwirklicht ist,

■ Fig. IA die in Fig. 1 eingekreiste Einzelheit IA in

! einer vergrößerten und teilweise geschnittenen Darstel-

lung,

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch ,₅ diese Einzelheit nach der Linie II-II in F i g. 1,

F i g. 3 eine Draufsicht derselben Einzelheit nach der Linie IH-III in Fig. IA,

Fig.4 eine Schnittansicht nach der Linie IV-IV in F i g. 1A, ·2ο

F i g. 5,6 und 7 eine Seitenansicht, eine Draufsicht und eine Stirnansicht einer bei dieser Befestigungseinrichr tung verwirklichten Federklammer und
W Fig.5A, 6A und 7A entsprechende Ansichten an einer anderen Ausführungsform dieser Federklammer.

Das Wabengefüge 10 des trommeiförmigen Regeneratorkerns eines beispielsweise für Gasturbinen von Kraftfahrzeugen verwendeten Regenerativ-Wärmetauschers ist aus abwechselnd angeordneten flachen und gewellten keramischen Streifen 12 und 14 aufgebaut, die zueinander parallele Durchströmkanäle 16 bilden. Das Wabengefüge ist mit einer zentralen öffnung 18 versehen, über die es auf einer feststehenden Welle 20 über geeignete Lager zur Anordnung gebracht werden kann. An seinem äußeren Umfang 22 ist das Wabengefüge noch mit einem dünnen Zementbelag 24 versehen, der lediglich die Aufgabe einer radialen Abdichtung der äußeren Durchströmkanäle erfüllt und nur zur Verdeutlichung in der Zeichnung übertrieben dick gezeichnet ist.

Das Wabengefüge 10 ist außen von einem Antriebshohlrad 26 umgeben, das mittels mehrerer Federklammern 28 gehalten wird. Zur Anordnung dieser Federklammern 28 ist jeweils ein keramischer Einsatzkörper 32 vorgesehen, der in eine etwa muschelförmige Aussparung 36 eingesetzt ist und selbst eine etwa muschelförmige Aussparung 30 aufweist, in der die jeweilige Federklammer 28 mit einer im wesentlichen komplementär geformten Auswölbung 47 anliegt. Der das Wabengefüge 10 umhüllende Zementbelag 24 ist dabei auch zur Auskleidung dieser einzelnen Aussparun-: gen 36 angeordnet, so daß also jeder Einsatzkörper 32 von dieser Auskleidung des Zementbelags 24 umgeben ist, wobei alle Einsatzkörper eine mit dessen Mantelfläche bündige Anordnung haben. Die Einsatzkörper 32 sind vorzugsweise in der jeweiligen Aussparung 36 verklebt und für diese mit dem Zementbelag 24 bündige Anordnung abgeschliffen, wobei Schultern 43 zurückgelassen werden, die dann als Anschläge für hakenartige Zungen 42 der Federklammern 28 dienen können. Jede Federklammer 28 hat zwei solche hakenartige Zungen 42, die am einen Ende der Auswölbung 47 ausgebildet und über eine dazwischen vorgesehene gerollte Kante 48 voneinander getrennt sind, während an dem anderen Ende der Auswölbung 47 eine Abflachung 40 vorgesehen ist.

Im montierten Zustand des Antriebshohlrades 26 liegen die mit ihrer Auswölbung 47 in den muschelförmigen Aussparungen 30 der keramischen Einsatzkörper 32 angeordneten Federklammern 28 mit der jeweiligen Abflachung 40 an der Innenwand des Hohlrades an, während gleichzeitig die hakenartigen Zungen 42 das abgerundete Ende 44 eines an dem Hohlrad 26 ausgebildeten Flansches 46 hintergreifen. Dadurch wird bei einer Drehung des Hohlrades 26 in Uhrzeigerrichtung (Fig. IA) der Regeneratorkern in der gleichen Richtung mitgenommen. Sofern es dabei zu einer Relativdrehung (Schlupf) des Hohlrades 26 kommen sollte, bewirkt dann diese Anordnung, daß unter Mitwirkung der gerollten Kante 48 die Federklammern 28 aus der Aussparung 30 des jeweiligen Einsatzkörpers 32 herausgezogen werden, bis sie bei einer fortgesetzten Relativdrehung in die Aussparung des nächsten Einsatzkörpers einfallen. Dabei bewirken dann auf einer gemeinsamen Umfangslinie des Wabengefüges 10 liegende Führungsnuten 52, die eine kleinere Tiefe haben als die Aussparungen 30 der keramischen Einsatzkörper 32, eine entsprechende Führung der Federklammern 28, so daß diese entsprechend sicher in die Aussparung des jeweils nächsten Einsatzkörpers geführt werden.

Eine gleichartige Wirkung wird auch mit den Federklammern 28' erreicht, die im Gegensatz zu der mittels der Federklammern 28 erreichbaren kraftschlüssigen Verbindung eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Antriebshohlrad und dem Regeneratorkern geben. Die Federklammern 28' haben zu diesem Zweck eine entsprechende Auswölbung 47', mit der sie in die muschelförmige Aussparung 30 der keramischen Einsatzkörper 32 eingesetzt werden. Die Auswölbung 47' endet in einer zur Anlage an den Zementbelag 24 vorgesehenen Abflachung 54 und geht über eine Biegung 60 in einen oberen Schenkel 56 über an dessen Ende wieder zwei aufwärts gebogene Zungen 58 ausgebildet sind, welche den Flansch 46 des Hohlrades 26 erfassen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

16 Ol 192 Patentansprüche:

1. Einrichtung bei einem Regenerativ-Wärmetauscher zur Befestigung eines Antriebshohlrades über ausgewölbte Federklammern an der Mantelfläche des trommeiförmigen Regeneratorkerns, der ein keramisches Wabengefüge mit zur Drehachse parallelen Durchströmkanälen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Federklammern (28, 28') mit ihrer Auswölbung (47, 47') in eine komplementär geformte Aussparung (30) eines zugeordneten keramischen Einsatzkörpers (32) einfassen, der seinerseits in eine muschelförmige Aussparung (36) von komplementärer Größe des in bekannter Weise mantellos ausgebildeten Wabengefüges (10) eingesetzt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (30) der keramischen Einsatzkörper (32) über auf einer gemeinsamen Umfangslinie des Wabengefüges (10) liegende und für eine Führung der Federklammern (28, 28') bei einer Relativdrehung (Schlupf) des Antriebshohlrades (26) und des Regeneratorkerns ausgebildete Führungsnuten (52) miteinander verbunden sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnuten (52) eine kleinere Tiefe haben als die Aussparungen (30) der keramischen Einsatzkörper (32).