DE2139002B2 - Abdichtung für einen regenerativen Wärmetauscher - Google Patents

Description

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Die Erfindung ist nachstehend in einem Ausfüh- Dicke nahe der Hochdruckseite mit niederer Tempe-

rungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher be- ratur, nämlich der Zone 4, zu geringster Dicke an der

schrieben, die schematisch einen Teilschnitt in An- Niederdruckseite mit hoher Temperatur, nämlich der

sieht zeigt, der verdeutlicht, wie ein Dichtelement Zone 5. An seinem dickeren Ende, also bei der

nach der Erfindung bei einem mit rotierender, schei- 5 Zone 4, hat das Dichtelement 3 an seiner Außenseite

benförmiger Matrix versehenem Regenerator einer eine kleine Abflachung 6, und zwar befindet sich

Gasturbine verwendet wird. diese an der Stelle größter Dicke, wo die erste Um-

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Ge- fangsberührung mit der Oberfläche der Matrix 2 auf-

häuse 1 einer Gasturbine so angeordnet, daß es eine tritt.

drehbare, scheibenförmige Matrix 2 des thermischen io Das Dichtelement 3 ist auf einem Stützring 7 aus Regenerators einschließt. Bei Betrieb der Turbine ferritischem Stahl gelagert, der an dem einen Ende durchsetzen zwei getrennte Strömungen gasförmiger eines gewellten, ringförmigen, biegsamen Blechele-Wärmetauschermedien das Gehäuse 1 und damit also ments 8 befestigt ist, während das andere Ende des den thermischen Regenerator. Letzterer ist mit einem Elements8 fest mit dem Maschinengehäusel verflexibel bzw. elastisch gelagerten Dichtelement 3 von 15 bunden ist, und zwar über eine zwischengeschaltete ringförmiger Gestalt ausgestattet, dessen Grund- ringförmige Platte 9, die bei 10 an das Gehäuse 1 anfläche in reibender Berührung mit der entsprechen- geschraubt ist.

den Oberfläche der Matrix 2 steht. Das Dichtele- Das bevorzugte Material für das Metallblech des

ment 3 besteht aus Nickeloxid. Elements 8 ist die unter dem Handelsnamen »Nimo-

Im Querschnitt hat das Dichtelement 3 ein asym- 20 nie 75« bekannte Legierung auf Nickelbasis, die

metrisches Profil und ist, wie gezeigt, im wesentli- 2O°/o Chrom, 5°/o Eisen, einige geringere weitere

chen keilartig geformt. Es verjüngt sich von größter Anteile und im übrigen Nickel enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Abdichtung für einen regenerativen Wärmetauscher, der eine drehbare, scheibenförmige Matrix innerhalb eines Gehäuses aufweist, das von zwei getrennten, wärmetauschenden Gasströmen durchquert ist, mit einem ringförmigen Dichtelement, das in reibender Berührung mit der entsprechenden Oberfläche der Matrix steht und über ein gewelltes, ringförmiges, biegsames Blechelement am Gehäuse abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (3) einen keilförmigen Querschnitt hat, der an seinem dickeren Ende nahe der Hochdruckseite eine kleine Abflachung (6) an der Stelle größter Dicke aufweist, wo die anfängliche Berührung mit der Oberfläche der Matrix (2) auftritt.

2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gerechteckigem Querschnitt gebildeten Dichtelements wird das Verhältnis der gegeneinanderwirkenden Drücke so berechnet, daß das Dichtelement unabhängig von auftretenden Fertigungstoleranzen sicher gegen die Matrix gedrückt wird. Die tatsächliche Belastung und damit das Maß der Abnutzung sind daher für die einzelnen Abdichtungen unterschiedlich und relativ hoch. Dies wiederum führt zu unterschiedlichem Verschleiß und Verkürzung der Lebensdauer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abdichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die trotz bestehender Fertigungstoleranzen es ermöglicht, den Verschleiß einheitlich und auf einem niedrigen Wert zu halten.

Zu diesem Zweck kennzeichnet sich die Abdichtung nach der Erfindung dadurch, daß das Dichtelement einen keilförmigen Querschnitt hat, der an seinem dickeren Ende nahe der Hochdruckseite eine kleine Abflachung an der Stelle größter Dicke auf

kennzeichnet, daß das Dichtelement (3) in an 20 weist, wo die anfängliche Berührung mit der Obersich bekannter Weise auf einem Stützring (7) ge- fläche der Matrix auftritt.

lagert ist. Eine solche Ausführung eines Dichtelements nach

der Erfindung bringt folgende wesentliche Vorteile. Weil zunächst, nämlich bei der anfänglichen Berüh-

25 rung des Dichtelements mit der Matrix, nur die

kleine Abflachung gegen diese anliegt, ist die Druckbelastung zunächst hoch. Sobald Verschleiß bzw.

Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für einen Abnutzung auftritt, ändert sich die Belastung pro regenerativen Wärmetauscher, der eine drehbare, Flächeneinheit und damit die Verschleißrate aus scheibenförmige Matrix innerhalb eines Gehäuses 30 zwei Gründen; nämlich weil die tatsächliche Reibaufweist, das von zwei getrennten, wärmetauschen- fläche vergrößert wird und weil der Luft unter Hochden Gasströmen durchquert ist, mit einem ringförmi- druck enthaltende Bereich der Matrix unter dem gen Dichtelement, das in reibender Berührung mit Dichtelement größer wird, wodurch die für den Konder entsprechenden Oberfläche der Matrix steht und takt zwischen dem Dichtelement und der Matrix über ein gewelltes, ringförmiges, biegsames Blechele- 35 wirksame Belastung abnimmt. Es wird infolgedessen ment am Gehäuse abgestützt ist. bei weiterer Abnutzung die Belastung weiter vermin-

Eine solche Abdichtung für einen regenerativen dert, und dieser Vorgang setzt sich asymptotisch fort. Wärmetauscher ist bereits bekannt, z. B. aus der Das Dichtelement weist somit eine Eigenschaft auf, französischen Patentschrift 1420 089. Hierbei weist die als selbständiger Druckausgleich bezeichnet werdie Abdichtung einen Hohlquerschnitt auf, der von 40 den kann. Die Vorteile einer Abdichtung nach der zwei einander mit Abstand gegenüberliegenden ring- Erfindung bestehen daher in förmigen Platten gebildet wird und von zwei ringförmigen, diese Platten verbindenden balgenartigen
Blechelementen. Eine der beiden ringförmigen Platten mit im wesentlichen rechteckigen Querschnitt 45
liegt mit ihrer gesamten, eine reibfeste Auflage tragenden Außenfläche gegen die Matrix an, während
die andere ringförmige Platte am Gehäuse befestigt
ist. Die balgenartigen Blechelemente dienen dazu,
den Kontakt zwischen'der Matrix-Oberfläche und 50
der Gegenfläche des Dichtelements aufrechtzuerhalten, unabhängig von Relativbewegungen, die infolge
beispielsweise unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen zwischen dem Gehäuse und der Matrix unter

Betriebsbedingungeii auftreten können, sowie von 55 Dichtelements auf einem Stützring ist zwar an sich Verschleißerscheinungen an der freien Oberfläche bekannt, beispielsweise bei Abdichtungen für Wellen des pichtelements. gemäß den USA.-Patentschriften 2 398 783 und

Die wirksame Kraft, welche das Dichtelement ge- 2 980 452. Bei der eingangs erwähnten vorbekannten gen die Matrix drückt, wird von dem Überdruck des Abdichtung für einen regenerativen Wärmetauscher einen der beiden Gasströme geliefert, der die im we- 60 ist jedoch ein solcher Stützring nicht vorgesehen und sentlichen achsparallelen kleinen Kanäle der Matrix wäre auch unzweckmäßig, da der die Anpassungsfäin dem von der Abdichtung abgegrenzten Bereich higkeit des Dichtelements an örtliche Verzerrungen durchquert. Dieser Druckbelastung wirkt das Druck- zusätzlich und unnötig erschweren würde. Demgeprofil innerhalb derjenigen Kanäle der Matrix entge- genüber ermöglicht die gesteigerte Anpassungsfähiggen, welche auf die Außenfläche des Dichtelements 65 keit des Dichtelements gemäß der Erfindung dessen treffen und die Tendenz haben, dieses von der Ma- Lagerung auf einem Stützring, wodurch die Vorteile trix abzuheben. Bei der vorbekannten flachen größerer Festigkeit und einfacher Herstellung erAußenfläche des von der ringförmigen Platte mit reicht werden.

a) einer rascheren Einbettung infolge anfänglich hoher Belastung der vergleichsweise kleinen Berührungsfläche,

b) fortschreitender Vergrößerung dieser Belastungsfläche mit entsprechend abnehmender Abnutzung und

c) größerer Anpassungsfähigkeit der Abdichtung an örtliche Gegebenheiten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Abdichtung nach der Erfindung ist vorgesehen, daß das Dichtelement in an sich bekannter Weise auf einem Stützring gelagert ist. Die Lagerung eines