DE2403232C2 - Dichtung zum Abdichten der Rotornabe eines Drehspeicher-Wärmetauschers gegen das den Rotor umschließende feststehende Gehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung zum Abdichten der Rotornabe eines Drehspeicher-Wärmetauschers gegen das den Rotor umschließende feststehende Gehäuse, wobei der Rotor zwischen zwei ringförmigen Auflageböden des Gehäuses angeordnet und die antreibbare Rotornabe an ihren beiden Enden über die Auflageböden des Gehäuses hinausragt und gegen diese abgedichtet ist, und wobei die Auflageböden Durchbrüche zum Durchtritt von *ärmetauschenden Fluiden durch den Rotor aufweisen.

Eine derartige Dichtung ist beispielsweise aus der DE-PS 10 62 717 bekannt. Solche Dichtungen haben die Aufgabe, Leckströmungen zwischen den unter unterschiedlichen Drücken stehenden wärmetauschenden Fluiden untereinander und gegenüber der Atmosphäre zu verhindern. Die hierzu bisher verwendeten Dichtungen sind jedoch unvollkommen und dabei aufwendig und teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem und billigem Aufbau dennoch wirksam zwischen den wärmetauüchenden Fluiden untereinander wie auch gegenüber der Atmosphäre abdichtet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an jeweils der der Stirnfläche des Rotors abgewandten Seite der Auflageböden eine Vielzahl von an den Auflageböden gegen Drehung festgelegter und sich zu

einem Ring um die Rotornabe ergänzender, bogenförmiger Andrückschuhe angeordnet ist, die sowohl radial gegen die Umfangsfläche der Rotornabe als auch axial gegen die Auflageböden dichtende Packungssätze aufweisen, wobei jeder der Andrückschuhe wenigstens eine an den Auflageböden befestigte Anpreßvorrichtung aufweist, durch welche auf jeden Andrückschuh gleichzeitig eine Axialkraft und eine Radialkraft ausübbar ist.

Die erfindungsgemöße Dichtung unterscheidet sich auch gegenüber herkömmlichen Stopfbuchsen, indem die radiale Anpreßkraft der Packungssätze gegen die Rotornabe nicht durch Deformation unter der Wirkung einer auf die Packungssätze axial ausgeübten Kraft hervorgerufen wird, sondern durch die Verwendung der sich zu einem Ring ergänzenden bogenförmigen Andrückschuhe, die mit Hufe der Anpreßvorrichtung nicht: nur axial, sondern auch radial nach einwärts belastet sind. Die axiüe Kompenente hat dabei in bezug auf die radial dichtenden Packungssätze die Aufgabe, ein axiales Ausweichen zu verhindern und eine ruhende axiale Abdichtung zwischen den Andrückschuhen und der Gehäusestimwand zu gewährleisten.

Die erfindungsgemäße Dichtung ist nicht nur einfach in der Konstruktion, sondern erleichtert auch die Unterhaltung sowie ggf. notwendig werdende Reparaturen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist jede der Anpreßvorrichtungen zwei axial gerichtete Druckfedern auf, wobei die eine der Druckfedern die Axialkraft auf den Andrückschuh und die andere Druckfeder die Radiaikrafl über ein um eine auf dem Auflageboden angeordnete Achse radial gegen den Andiückschuh verschwenkbares Nockenglied ausübt. Dabei sind die Druckfedern zweckmäßig koaxial hintereinander angeordnet und umschließen eine Hülse, die über einen am Auflageboden befestigten Bolzen verschiebbar angeordnet ist und sich mit ihrem dem Anlageboden zugewandten Stirnende gegen das Nokkenglied abstützt, wobei die die Radialkraft ausübende Druckfeder zwischen der einen Seite eines an der Hülse befestigten Flansches und einem am Ende des Bolzens angeordneten Widerlagers gespannt ist, und wobei sich die die Axialkraft ausübende Druckfeder einerseits gegen die andere Seite des Flansches und andererseits gegen den Andrückschuh abstützt. Durch eine solche Ausgestaltung entstein ein besonders kompakter Aufbau der Anpreßvorrichtungen, und es werden die Voraussetzungen für eine besonders einfache Einstellung einer jeden Anpreßvorrichtung geschaffen, die in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erhalten wird, daß das Widerlager im Verhältnis zum Bolzen axial verstellbar ist. Diese Verstellbarkeit wiederum -.vird vorzugsweise dadurch erhalten, daß das Widerlager einen Federteller aufweist, der an dem Kopf einer in eine Gewindebohrung des Bolzens eingedrehten Schraube anliegt.

Nach einem anderen Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Querschnitt der Andrückschuhe L-förmig ausgebildet, wobei jeder der Andrückschuhe einen axial gerichteten Kragenteil und einen radial zur Rotornabe gerichteten Flanschteil am gegen den Auflageboden weisenden Ende des Kragenteils aufweist, wobei die Packungssätze aus einem ersten innerhalb des L-formigen Querschnitts der Andrückschuhe angeordneten Packungssatz zur Abdichtung gegen die Rotornabe und einem zweiten an der Außenseite des Flanschteils angeordneten Pakkungssatz zur Abdichtung gegen den Auflageboden bestehen, und wobei der mit seiner einen Stirnfläche gegen das Flanschteil anliegende erste Packungssatz an seiner entgegengesetzt liegenden Stirnfläche von einem Druckring axial belastbar ist, gegen den die die Axialkraft ausübende Druckfeder verspannnt ist. Vorzugsweise ist hierbei der Druckring in eine der Zahl der Andrückschuhe entsprechende Anzahl bogenförmiger Ringabschnitte unterteilt. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn jeder der Flanschte·^ einen an dem der Rotornabe zugewandten Ende axialgerichteten Ansatz aufweist, gegen welchen der zweite Packungssatz radial anliegt. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß der zweite Packungssatz, welcher der axialen Abdichtung zwischen den Anpreßschuhen und dem Auflageboden des Gehäuses dient, sich radial nach einwärts in dem das Spiel zwischen Rotornabe und Bodendurchbruch bildenden Spalt verlagert und dort zu VerkJemmungen führt.

ίο Nach einem besonderen Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist jeder der Andrückschuhe auf dem Umfang zwei Anpreßvorrichtungen und zwischen den beiden Anpreßvorrichtungen eine mit ihrer MaulöfTnung radial nach außen weisende Führungsgabel auf, in welche ein an dem Auflageboden befestigter axialer Führungsbolzen radial verschieblich eingreift.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigi

F i g. 1 einen Axialschnitt durch ein .ά Drehspeicher-Wärmetauscher mit einer Ausfuhrungsfonü der erfindungsgemäßen Dichtung, wobei die Rotornabe ungeschnitten dargestellt ist,

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab eine Einzelheit X aus F i g. 1 mit einer Anpreßvorrichtung fur die Dichtung entsprechend einem Schnitt nach Linie H-II in F i g. 4,

Fig. 3 in gleichnem Maßstab wie F i g. 2 einen Schnitt nach Linie III-III in F i g. 4 und

F i g. 4 eine Axialansicht auf einen an en Enden weggebrochenen und in sich teilweise ausgebrochenen Umfangsabschnitt einer Dichtung nach den F i g. 1 bis 3.

Der Drehspeicher· Wärmetauscher weist eine Rotornabe 12 auf, die mit ihrem unteren Ende in einen Stützlager 14 gelagert ist und am oberen Ende von einem Motor 16 über ein Untersetzungsgetriebe 18 angetrieben wird (F i g. 1). An der Rotornabe 12 sind in belwnnter Weise radiale Trennwände 20 mit Umfangsabstand angeordnet, deren axial verlaufende Endkanten durch eine zylindrische Mantelwand 22 verbunden sind. In den zwischen den Trennwänden 20, der Rotornabe 12 und der Mantelwand 22 gebildeten, axial offenen Taschen befinden sich axial durchströmbare Einsätze (nicht dargestellt) aus wärmetauschendem Material. Die Rotornabe 12, die Trennwände 20, die Mantelwand 22 und die Einsätze aus wärmestauschendem Material bilden zusammen den Rotor 24 des Wärmetauschers. Der Rotor 24 befindet sich innerhalb eines feststehenden Gehäuses 26 mit Auflageböden 28 an den Rotorenden. Die Auflageböden 28 sind mit paarweise miteinander fluchtenden unc¹ im übrigen diametral zur Rotorar'isj angeordneten Durchbrüchen 30, 32, 34, 36 versehen, durch welche die wärmetauschenden Gase für gewöhnlich im G'.genstrom dem drehenden Rotor 24 zugeführt bzw. davon wieder abgeleitet werden.

Umfangsdichtuneen 38 an den axialen Enden der Mantelwand 22 sowie Radialdichtungen 40 an den axialen Enden der radialen Trennwände 20 sorgen im äußeren Umfangsbereich des Rotors 24 bzw. im Bereich der Trennwände 20 für eine Abdichtung der wirmetauschenden Gase gegen die Auflageböden 28 und verhindern einmal, daß die Gase außerhalb der Mantelwand 22 des Rotors 24 axial entlangströmen und sich zum anderen in Umfangsrichtung im Bereich zwischen den Durchbrüchen 30,32,34,36 der Auflageböden 28 miteinander vermischen.

Um auch zu verhindern, daß durch den Spalt zwischen der Rotornabe 12 und den von dieser durchsetzten zentralen Durchbrüchen 30, 32, 34, 36 der Auflagehöhen 28 eine Leckströmung zwischen den wärmetauschenden Gasen auftritt bzw. ein unter Überdruck stehendes Gas in die umgebende Atmosphäre entweicht oder im Bereich eines unter Unterdruck stehenden Gases Luft aus der umgebenden Atmosphäre eindringt, sind besondere Dichtungen an jedem Nabenende vorgesehen. Jede dieser Dichtungen besteht aus einem ersten Packungssatz42, der innerhalb eines sich zu einem Ring ergänzender im Querschnitt L-förmiger. gebogener Andrückschuhe 44 angeordnet und von dem axial gerichteten Kragenteil 46 eines jeden Andrückschuhs 44 in radialer Anlage gegen die Umfangsfläche der Rotornabe 12 gehalten ist, und einem weiteren Packungssatz 48. der von der Außenseite des radial nach einwärts gerichteten Flanschteils 50 eines jeden Andrückschuhs 44 gegen den Auflageboden 28 gehalten ist. Ein axial gerichteter kragenförmiger Ansatz 52 an der Innenkante des Flanschteils 50 eines jeden Andrückschuhs 44 erfaßt den Packungssatz 48 von innen.

Ein in eine der Zahl der Andrückschuhe 44 entsprechende Anzahl bogenförmiger Ringabschnitte unterteilter Druckring 54 liegt gegen die äußere Stirnseite des Packungssatzes 42 an, dessen innere Stirnseite am Flanschteil 50 ihre Anlage findet. Die einzelnen Ringabschnitte des Druckrings 54 sind mit Radialflanschen 56 versehen, deren Sinn und Zweck weiter unten erläutert wird.

Wie aus den F i g. 3 und 4 zu ersehen ist, befindet sich in der Umfangsmitte eines jeden Andrückschuhs 44 außenseitig eine Führungsgabel 58, in deren radial nach außen gerichtete MaulölTnung ein Führungsbolzen 60 eingreift, der mit einem entsprechenden Fußteil 62 an der Außenseite des Auflagebodens 28 befestigt ist. Weiterhin sind jedem Andrückschuh 44 beiderseits der Führungsgabel 58 zwei Anpreßvorrichtungen 64 zugeordnet, deren Aufbau in F i g. 2 veranschaulicht ist.

Jede Anpreßvorrichtung 64 weist einen mit einem Fußteil 66 an der Außenseite des Auflagebodens 28 befestigten axialen Bolzen 68 auf. in dessen mit einer Gewindebohrung versehenes Ende eine Schraube 70 eingedreht ist. Am Fußteil 66 sind beiderseits des Bolzens 68 Nockenglieder 72 um eine gemeinsame Achse 74 gegen die Außenseite des Kragenteils 46 des entsprechenden Andrückschuhs 44 verschwenkbar angebracht. Auf dem Bolzen 68 ist ferner eine zusammen mit diesem eine Durchbrechung 76 im Radialflansch 56 des Druckrings 54 durchsetzende Hülse 78 verschieblich angeordnet, deren unteres Ende auf dem Nockenglied 72 aufruht (F i g. 2). An der Hülse 78 ist jenseits des Radialflansches 56 des Druckrings 54 ein Flansch 80 befestigt. Zwischen dem Flansch 80 und dem Radialflansch 56 des Druckrings 54 ist eine erste, die Hülse 78 umschließende Druckfeder 82 eingespannt. Eine weitere Druckfeder84 ist zwischen dem Flansch 80 ίο und einem von der Schraube 70 durchsetzten und von deren Kopf erfaßten Federteller 86 eingespannt.

Je nachdem, wie weit die Schraube 70 in die Gewindebohrung des Bol/o.is 68 eingedreht ist, wird zunächst von der Druckfeder 84 eine Axialkraft auf die Hüise 78 ausgeübt, die mit Hilfe des Nnckenglieds 72 in eine radial nach einwärts gerichtete Kraft gegen den Kragenteil 46 des Andrückschuhs 44 umgewandelt wird und dadurch den Packungssatz 42 /wischen dem Andrückschuh 44 und der Umfangsfläche der Rotornabe 12 in dichtender Anlage hält. Weiterhin übt entsprechend der Eindrehtiefe der Schraube 70 in die Gewindebohrung des Bolzens 68 der von der Druckfeder 84 belastete Flansch 80 der Hülse 78 über die Druckfeder 82 eine Axialkraft auf den Radialflanscii 56 des Druckrings 54 aus. wobei der Druckring 54 über den Packungssatz 42 und den Flanscheil 50 eine axiale Dichtungskraft auf den Packungssatz 48 ausübt, welcher dadurch den AndrücVschuh 44 gegen den Auflageboden 28 abdichtet. £s leuchtet ein, daß mit einer Verstellung der Einschraubtiefe der Schraube 70 in der Gewindebohrung des Bolzens 68 sowohl die Kraft verändert wird, mit welcher der Packungssatz 42 radial zwischen dem Andrückschuh 44 und der Umfangflä'che der Rotornabe 12 eingespannt ist, als auch die Andrückkraft, mit ij welcher der Packungssatz 48 zwischen dem Andrückschuh 44 und dem Auflageboden 28 eingespannt ist. Durch die Verteilung einer entsprechenden Anzahl Anpreßvorrichtungen 64 am Umfang der zentralen Durchbrüche 30, 32, 34, 36 der Auflageboden 28 wird erreicht, daß die Packungssätze 42,48 auf len gesamten Umfang radial gegen die Rotornabe 12 und axial gegen die Auflageboden 28 in dichtender Anlage gehalten werden. Die an den Andrückschuhen 44 angeordneten Führungsgabeln 58 im Zusammenwirken mit den ortsfest an den Auflagebögen 28 befestigten Führungsbolzen 60 verhindern bei der Drehung des Rotors 24 eine Mitnahme der Andrückschuhe 44 wie auch des Druckrings 54 in Umfangsrichtung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patemanspruche:

1. Dichtung zum Abdichten der Rotornabe eines Drehspeicher-Wärmetauschers gegen das den Rotor umschließende feststehende Gehäuse, wobei der Rotor zwischen zwei ringförmigen Auflageböden des Gehäuses angeordnet und die antreibbare Rotornabe an ihren beiden Enden über die Auflageböden des Gehäuses hinausragt und gegen diese abgedichtet ist, und wobei die Auflageböden Durchbrüche zum Durchtritt von wärmetauschenden Fluiden durch den Rotor aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß an jeweils der der Stirnfläche des Rotors (24) abgewandten Seite der Auflageböden (28) eine Vielzahl von an den Auflageböden (28) gegen Drehung festgelegter und sich zu einem Ring um die Rotornabe (12) ergänzender, bogenförmiger Andrückschuhe (44) angeordnet ist, die sowohl radial gegen die Umfangsfläche der Rotornabe (12) als auch axial gegen die Auflageböden (28) dichtende Packungssätze (42,48) aufweisen, wobeijeder der Andrückschuhe (44) wenigstens eine an den Auflageböden (28) befestigte Anpreßvorrichtung (64) aufweist, durch welche auf jeden Andrückschuh (44) gleichzeitig eine Axialkraft und eine Radialkraft ausübbar ist.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Anpreßvorrichtungen (64) zwei axial gerichtete Druckfedern (82,84) aufweist, wobei die eine der Druckfedern (82) die Axialkraft auf den Andrückschuh (44) und die andere Druckfeder (84) die Kadialkraft über ein um eine auf dem Auflageboden (28) angeordnete Achse (74) radial gegen den Andrückschuh (44) verschwenkbares Nockenglied (72) ausübt.

3. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfedern (82,84) koaxial hintereinander angeordnet sind und eine Hülse (78) umschließen, die über einen am Auflageboden (28) befestigten Bolzen (68) verschiebbar angeordnet ist und sich mit ihrem dem Anlageboden (28) zugewandten Stirnende gegen das Nockenglied (72) abstützt, wobei die die Radialkraft ausübenda Druckfeder (84) zwischen der einen Seite eines an der Hülse (78) befestigten Flansches (80) und einem am Ende des Bolzens angeordneten Widerlagers (71) gespannt ist, und wobei sich die die Axialkraft ausübende Druckfeder (82) einerseits gegen die andere Seite des Flansches (80) und andererseits gegen den Andrückschuh (44) abstützt.

4. Dichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (71) im Verhältnis zum Bolzen (68) axial verstellbar ist.

5. Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (71) einen Federteller (86) aufweist, der an dem Kopf einer in eine Gewindebohrung des Bolzens (68) eingedrehten Schraube (70) anliegt.

6. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Andfückschühe (44) L-förmig ausgebildet ist, wobei jeder der Andrückschuhe (44) einen axial gerichteten Kragenteil (46) und einen radial zur Rotornabe (12) gerichteten Flanschteil (50) am gegen den Auflageboden (28) weisenden Ende des Kragenteils (46) aufweist, wobei die Packungssätze (42,48) aus einem ersten innerhalb des L-formigen Querschnitts der

Andrüctcschuhe (44) angeordneten Packungssatz (42) zur Abdichtung gegen die Rotorrmbe (12) und einem zweiten an der Außenseite des Flanschteils (50) angeordneten Packungssatz (48) zur Abdichtung gegen den Auflageboden (28) bestehen, und wobei der mit seiner einen Stirnfläche gegen das Flanschteil (50) anliegende erste Packungssatz (42) an seiner entgegengesetzt liegenden Stirnfläche von einem Druckring (54) axial belastbar ist, gegen den die die Axialkraft ausübende Druckfeder/82) verspannt ist.

7. Dichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (54) in eine der Zahl der Andrückschuhe (44) entsprechende Anzahl bogenförmiger Ringabschnitte unterteilt ist.

8. Dichtung nach einem der Anspüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Flanschteile (50) einen an dem der Rotornabe (12) zugewandten Ende axialgerichtsten Ansatz (52) aufweist, gegen welchen der zweite Packungssatz (48) radial anliegt.

9. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Andrückschuhe (44) auf dem Umfang zwei AnpreBvorrichtungen (64) und zwischen den beiden Anpreßvorrichtungen (64) eine mit ihrer Maulöffnung radial nach außen weisende Führungsgabel (58) aufweist, in weiche ein an dem Auflageboden (28) befestigter axialer Führungsbolzen (60) radial verschiebbar eingreift.