DE2153586C3

DE2153586C3 - Regenerativ-Wärmetauscher für Gasturbinen

Info

Publication number: DE2153586C3
Application number: DE2153586A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Sakaki; Katsuo Suzuki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1970-10-27
Filing date: 1971-10-27
Publication date: 1979-10-18
Also published as: DE2153586A1; GB1331385A; DE2153586B2; US3762463A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Regenerativ-Wärmetauscher für Gasturbinen mit einer scheibenförmigen Matrix, auf die von einem äußeren Ringzahnrad unter Zwischenschaltung einer Vielzahl von vorgespannten, längs des Umfangs verteilten Blattfederelementen eine Drehkraft übertragbar ist, wobei die Blattfederelemente einen bogenförmigen Mittelabschnitt besitzen, der in einen entsprechend bogenförmigen Ausschnitt am Umfang der Matrix eingreift, und jedes Blattfederelement an seinen Enden am Ringzahnrad abgestützt ist.

Es ist ein Wärmetauscher dieser Art bekannt (GB-PS 11 46 228), bei dem das Ringzahnrad auf beiden Seiten ringförmig in Axialrichtung vorstehende Flansche besitzt, die im Bereich der die Blattfederelemente aufnehmenden Ausschnitte der Matrix seitlich offene, längliche Kerben haben, in die an einem Ende der Blattfederelemente seitlich vorgesehene Nasen einrasten, die sich beim Antrieb des Ringzahnrades gegen die eine Endbegrenzung der zugeordneten Kerbe legen und auf diese Weise die Mitnahme der Matrix gewährleisten. Mit solchen Blattfederelementen ist eine Antriebsübertragung praktisch nur in einer Richtung möglich, d. h. in der Richtung, in der die Nasen der in Drehrichtung vornliegende Teil der Bluttfederelemente ist, deren Nasen sich unter dem Mitnahmewiderstand der Matrix an die eine Endbegrenzung der Kerbe abhängen. Bei einer entgegengesetzten Drehrichtung würden sich entsprechend die Nasen von diesen Endbegrenzungen abheben und sich unter Mitnahme der Blattfederelemente entlang der Kerben verschieben, da das andere Ende der Blattfederelemente sich auf der Matrix lose abstützt, durch deren Mitnahmewiderstand eine entsprechende Schubkraft ausgeübt wird. Darüberhinaus besteht die Gefahr, daß die Federwirkung bei starker Erwärmung durch Verlust der Elastizität verloren geht, da sich die Blattfederelemente mit Rücksicht auf die einseitige Halterung frei über die Länge der Kerben strecken können. Mit Rücksicht auf diese freie Streckbarkeit tritt auch bei Aufnahme radialer Kräfte eine Abflachung und damit die Gefahr des Durchrutschens ein.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher

to der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, der auch bei Beeinträchtigung der Elastizität eine ausreichende Abfederung durch die Blattfederelemente sowie die sichere Aufnahme radialer Kräfte gewährleistet
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß jedes

is Blattfederelement zwei eingerollte Endabschnitte besitzt die in ein Paar von gegenseitig im Umfangsabstand stehenden Nuten passen, die an der Innenwand des Ringzahnrads vorgesehen sind. Durch die in die Nuten eingreifenden eingerollten Endabschnitte wird erreicht daß das Blattfederelement an den Enden eingespannt ist, so daß eine spielfreie Kraftübertragung nach beiden Richtungen möglich ist wobei die Einspannung außerdem dafür sorgt daß selbst bei Beeinträchtigung der Federelastizität infolge Wärme der notwendige Federwiderstand dadurch herbeigeführt wird, daß sich die Blattfederelemente bei Erwärmung auszuwölben versuchen, weil sie durch ihre entgegengesetzte Stützung an den Enden sich nicht strecken können. Schließlich sorgen die eingerollten Endabschnitte als selbständig federnde Abschnitte für sichere Aufnahmen von radialen Stoßen. Eine Einfederung in Radialrichtung ist mit Rücksicht auf die Stützung der Blattfederelemente an beiden Enden nur durch ein seitliches Ausweichen in Einrollrichtung möglich, d. h. es wird an der Stelle der Abstützung der Endabschnitte in Umfangsrichtung eine Reaktionskraft wirksam, die ein das Abflachen des Blattfederelements entgegendrehendes Moment erzeugt.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Nuten von

■to einem Zwischenstück gebildet sind, das generell T-Gestalt besitzt und fest in einer rechteckigen Ausnehmung am Innenumfang des Ringzahnrads sitzt. Der Steg des Zwischenstücks kann sich bei radialen Stößen gegen den bogenförmigen Mittelabschnitt des Blattfederelements setzen, so daß ein zu starkes Abflachen verhindert wird, wobei dann die eingerollten Endabschnitte die Federstützung übernehmen.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert

F i g. 1 zeigt eine Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Regenerativ-Wärmetauschers und
Fig.2 zeigt in einer Teilansicht in vergrößertem

Maßstab Einzelheiten des Wärmetauschers nach F i g. 1. Gemäß den Figuren besitzt der Wärmetauscher eine

drehbare Matrix 10 in Scheibenform, die auf einer Welle

U angeordnet ist. Die Matrix 10 besteht aus porösem Material, wie Keramik, damit sie schnellen großen

Temperaturänderungen widersteht. Ein Ringzahnrad 12 mit Außenverzahnung ist konzentrisch um einen Außenrand der Matrix 10 und in einem erheblichen Abstand davon angeordnet, so daß das Ringzahnrad gegenüber der Matrix beweglich ist. Das Ringzahnrad 12 kämmt mit einer geeigneten gezahnten Antriebseinrichtung 13, die entsprechend dem Anwendungsfall ein Zahnritzel oder ein Kettenzahnrad sein kann, und wird davon angetrieben.

Die Matrix 10 besitzt an ihrem Außenrand eine Vielzahl (sechs Stück gemäß Darstellung in F i g. 1) von im allgemein bogenförmigen Ausschnitten 10a mit gleichem limfangsabstand. Das Ringzahnred 12 besitzt andererseits an seiner Innenwand eine Vielzahl von rechteckförmigen Ausnehmungen 12a, die jeweils mit den bogenförmigen Ausschnitten 10a der Matrix 10 fluchten.

In jeder rechteckfönnigen Ausnehmung 12a ist ein Zwischenstück 15 bündig aufgenommen. Das Zwischenstück 15 hat einen allgemein T-fönnigen Querschnitt zur Bildung eines Paares Nuten, die durch einen Steg 15a getrennt sind, der in den bogenförmigen Ausschnitt 10a ragt und in einem wesentlichen Abstand von der Matrix 10 endet, wie dies dargestellt ist Zwischen der Matrix 10 ι s und dem Zwischenstück 15 sitzen eine Anzahl von Blattfederelernente 16, die jeweils ein Paar eingerollte Endabschnitte 16a und 166 besitzen, die in den durch das Zwischenstück 15 definierten Nuten sitzen und einen mittleren bogenförmigen Mittelabschnitt 16q der an dem bogenförmigen Ausschnitt 10a der Matrix 10 anliegt Die Matrix 10 und aas Ringzahnrad 12 werden somit durch die Biattfederelemente 16 gegeneinandergedrückt so daß die Matrix 10 von dem Ringzahnrad 12 federnd getragen wird.

Wird nur die Antriebseinrichtung 13, beispielsweise das Zahnritzel oder das Kettenzahnrad, in Richtung eines Pfeils A — Fig. 1 — angetrieben, dreht sich das Ringzahnrad 12 in Richtung des Pfeils B und übt eine Antriebskraft auf, die aus tangentialen und radialen Komponenten besteht Diese Antriebskraft wird über alle Zwischenstücke 15 und Blattfederelemente 16 gleichmäßig auf die Matrix übertragen, so daß jedes Zwischenstück und jedes Blattfederelement in gleicher Weise eine Tangentialkomponente F, und eine Radialkomponente F₂ aufnimmt Wie in Fig.2 gezeigt ist wirkt die Tangentialkomponente Fi zuerst auf ein Ende des Zwischenstücks 15 und wird über den Steg 15a auf den eingerollten Endabschnitt 16a der Blattfeder 16 übertragen, so daß der Matrix 10 über das Blattfedereleiaent 16 eine Drehkraft mitgeteilt wird. Da die Matrix 10 somit durch Federwirkung angetrieben wird, ist es von den Stößen isoliert die sich aus der Antriebskraft ergeben können. Die Radialkomponente F₂ wirkt andererseits zuerst auf die Außenwand des Zwischenstücks 15 und wird auf die eingerollten Endabschnitte 16a und 166 des Blattfederelementes 16 übertragen, wodurch die Stöße absorbiert werden. Bei einer Verformung der eingerollten Endabschnitte 16a und 166 durch die Radialkomponente F₂ wird der Steg 15a über den Mittelabschnitt 16c des Blattfederelementes in unmittelbare Berührung mit der Matrix 10 gebracht so daß das Blattfederelement vor weiterer Verformung bewahrt wird. Das Blattfederelement 16 wird auf diese Weise vor einer Beschädigung geschützt

Gemäß vorstehender Beschreibung sind die Zwischenstücke 15 besondere Organe, die jeweils in den rechteckförmigen Ausnehmungen 126 in dem Ringzahnrad 12 angeordnet sind; sie können jedoch mit dem Ringzahnrad einstückig sein, soweit durch jedes Zwischenstück ein Paar Nuten gebildet wird, die durch einen Steg getrennt sind, die in die fluchtende bogenförmige Ausschnitte 10a in die Matrix 10 ragt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regenerativ-Wännetauscher für Gasturbinen mit einer scheibenförmigen Matrix, auf die von einem äußeren Ringzahnrad unter Zwischenschaltung einer Vielzahl von vorgespannten längs des Umfangs verteilten Blattfederelementen eine Drehkraft übertragbar ist, wobei die Blattfederelemente einen bogenförmigen Mittelabschnitt besitzen, der in einen entsprechend bogenförmigen Ausschnitt am Umfang der Matrix eingreift, und jedes Blattfederelement an seinen Enden am Ringzahnrad abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Blattfederelement (16) zwei eingerollte Endabschnitte (16a. 16b) besitzt, die in ein Faar von gegenseitig im Umfangsabstand stehenden Nuten passen, die an der Innenwand des Ringzahnrads (12) vorgesehen sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten von einem Zwischenstück (15) gebildet sind, das generell T-Gestalt besitzt und fest in einer rechteckigen Ausnehmung am Innenumfang des Ringzahnrades (12) sitzt

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (15) ein einstückiger Körper ist, der in die rechteckige Ausnehmung des Ringzahnrades (12) eingreift

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (15) mit dem Ringzahnrad (12) aus einem Stück besteht.