DE2408819C2

DE2408819C2 - Dichtungssystem für einen Regenerativ-Wärmetauscher

Info

Publication number: DE2408819C2
Application number: DE2408819A
Authority: DE
Inventors: Klaus 7300 Esslingen Wiegard
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1974-02-23
Filing date: 1974-02-23
Publication date: 1983-12-15
Also published as: US4111257A; DE2408819A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dichtungssystem für einen Regenerativ-Wärmetauscher, mit einem zwischen der rotierenden Wärme'tauscherscheibe und dem Gehäuse des Regenerativwärmetauschers angeordneten, einen Ringteil und einen Stegteil bildenden Dichtungsstreifen, der aus einer mit einer Gleitschicht versehenen Grundplatte und aus einer aus zwei miteinander einseitig verbundenen Schenkein gebildeten, im Querschnitt U-förmigen Membranblattfeder besteht, die die Grundplatte an die Wärmetauscherscheibe andrückt und deren einer Schenkel mit seinem freien Ende an der Außenkante der Grundplatte befestigt ist

Bei einem bekannten derartigen Dichtungssystem (US-PS 32 34 999) weist das freie Ende des anderen Schenkels eine Ausbuchtung auf, die in eine entsprechende rillenförmige Einbuchtung eines am Gehäuses des Wärmetauschers befestigten Trägers eingreift Die Ausbuchtung soll in der Einbuchtung dicht anliegen. Die verhältnismäßig großen Dichtflächen einer solchen Dichtung sind besonders bei raschen Temperaturschwankungen einer ungleichen Erwärmung ausgesetzt, die zu Verwölbungen führen kann. Eine durchgehende Anlage der Dichtflächen wird dadurch verhindert und es kommt zu einem Lecken der Dichtung. Dies gilt auch für anders gestaltete Dichtflächen größerer Erstreckung, die sich durch ungleichmäßige Erwärmung leicht verwerfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Dichtung zu schaffen, die auch bei starken und raschen Temperaturschwankungen eine zuverlässige Abdichtung ergibt. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß das freie Ende des anderen Schenkels an einer am Gehäuse des Wärmetauschers a/igeordneten, nach außen gewölbten Anlagefläche federnd anliegt. Dies ergibt eine linienförmige Anlage des Schenkels am Gehäuse, die Verschiebungen der Bauteile gegeneinander infolge unterschiedlicher Wärmedehnungen zuläßt, ohne daß damit die Linienberührung verloren geht. Auch bei Abstandsänderungen zwischen Dichtstreifen und Gehäuse bleibt die Linienberührung erhalten, da sich das freie Ende der Membranblattfeder auf der nach außen gewölbten Anlagefläche abwälzen kann. Gegenüber einer großflächigen Dichtung erlaubt die erfindungsgemäße Ausführung ein besseres Anschmiegen des freien Schenkels bei aüen Betriebszuständen und ergibt damit auch bei längerer Betriebsdauer eine gute Abdichtung.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die beiden Schenkel durch einen Steg miteinander verbunden oder auch zueinander gabelförmig abgekröpft ausgebildet sein. Dies ermöglicht die Verwendung billig herzustellender Bauteile und deren einfache Verbindung, beispielsweise durch Löten oder Schweißen.

Nach einer bevorzugten Ausbildung ist zwischen den Schenkeln der Membranblattfeder eine Spreizfeder angeordnet. Dadurch wird die Anlagefläche des Gehäuses verbessert und der Dichtstreifen gut an die Wärmetauscherscheibe gedruckt Dies wirkt sich besonders günstig aus, wenn der die Anlage unterstützende Luftdruck sich bei der Betriebsaufnahme noch nicht aufgebaut hat Die Spreizfeder kann erfindungsgemäß an der Grundplatte des Dichtungsstreifens befestigt sein. Dies erlaubt die gleichzeitige Befestigung »> von Spreizfeder und Membranblattfeder in einem Arbeitsgang.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung greift der Stegtei! des Dichtungsstreifens mit seinen beiden Enden in Ausschnitte an der Innenseite des Ringteils so ein, daß ι > jeveils zwischen einer Eridkame des Stegteils und der Sohle eines Ausschnittes ein Spalt freibleibt Dies ermöglicht eine unbehinderte Wärmedehnung des thermisch besonders belasteten Steges. Außerdem wirken die durch die Ausschnitte im Ringteil bedingten 2« Streifen geringerer Breite wie Geienke, die eine unterschiedlich starke Ausdehnung der ungleichmäßig erwärmten halbkreisförmigen Teile des Dichtstreifens erleichtern.

Erfindungsgemäß können an dem sich zwischen Stegteil und Ringteil bildenden Längsspalt im Bereich der Stege der einander zugekehrten Membranblattfedern Gleitklötzchen eingesetzt sein, die bei einer Wärmedehnung zwischen Ringteil und Stegteil aufeinander gleiten die Gleitklötzchen ergeben eine größere Beweglichkeit sich überlappender Teile der Membranblattfeder bei unterschiedlich starker Erwärmung.

Die am Übergang vom Ringteil zum Stegteil gegeneinandergerichteten Membranblattfedern können ein Membranblattfederteilstück zwischen sich aufnehmen, dessen Innenradius kleiner ist als der Innenradius der gegeneinander gerichteten Membranblattfedern. Das Membranblattfederstück verbessert die Abdichtung der sich überlappenden Teile der Membranblattfeder, wobei sich dessen Enden infolge des kleineren Innenradius des Membranblattfederstückes gut an die übrigen Dichtungsteile anschmiegen können.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die den Ringteil bildende Membranblattfeder im Bereich des Stegteiles ein zwischen deren Schenkel eingelegtes Membranblattfederteiistück aufweisen, dessen Steghöhe zur Mitte hin kleiner wird, so daß die Querschnittsform des Membranblattfederteilstückes von der U-Form an seinen Enden zur V-Form in seiner Mitte übergeht. Die örtliche Verminderung der Steghöhe des eingelegten Membranblattfederteilstükkes ermöglicht das im Betrieb notwendige Einfedern der Membranblattfeder im Bereich des Übergangs vom Ringteil zum Stegteil.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der « Dichtungsstreifen an mehreren Stellen des Ringteils durch jeweils eine radial angeordnete Fuge getrennt, die an der Peripherie des an der Grundplatte anliegenden Schenkels der Membranblattfeder des Ringteils durch ein Distanzblättchen überbrückt ist. Dabei kann das &o Distanzblättchen von einem an einem der Schenkel der Membranblattfeder angepunkteten Winkelstück abgedeckt sein. Die Fuge ermöglicht eine stärkere Dehnung der den heißen Abgasen unmittelbar ausgesetzten Innenkante des Dichtstreifens. Dadurch wird vermieden, daß dieser eine kegelige Form annimmt und damit nicht vollständig und gleichmäßig an der Wärmetauscherscheibe anliegt. Die damit erzielte gute Anlage des

so

³³

⁴⁰

45

⁵⁰ Dichtstreifens bei allen Betriebszuständen verbessert die Wirkung des gesamten Dichtungssystems. Zusätzlich trägt das Winkelstück zu einer zuverlässigen Abdichtung bei.

Das erfindungsgemäße Dichtungssystem wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert Es zeigt

Fi g. 1 die Ansicht auf die Gaseintritt-Luftaustrittseite des Dichtungssystems eines Wärmetauschers,

Fig.2 einen Schnitt durch einen Dichtungsstreifen gemäß der Linie H-II in F i g. 1,

Fig.3 eine Halterung eines Dichtungsstreifens gemäß Schnitt III-III in Fi g. 1,

Fig.4 bis 6 entsprechende Schnitt wie Fig.2 mit anderen Ausführungen eines Dichtungsstreifens,

F i g. 7 eine Ansicht auf den Übergang vom Ringteil zum Stegtei] eines Dichtungsstreifens,

F i g. 8 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles A der F i g. 7 auf ein an der Übergangsstelle eingelegtes Membranblattfederteiistück,

Fig.9 bis 11 Schnitte durch dieses Membranblattfederteiistück an den in Fig.8 angegebenen Stellen gemäß der Linie IX-IX, X-X und Xl-XI,

Fig. 12 eine Ansicht auf eine andere Art der Gestaltung des Übergangs vom Ringteil auf den Stegteit, und

F i g. 13 bis 15 die Ausgestaltung einer Dehnfuge.

Bei dem einen Ringteil 21 und einem Stegteil 25 aufweisenden Dichtungssystem bestehen die Dichtungsstreifen aus einer Grundplatte 12, einer Gleitschicht 13 und aus einer Membranblattfeder. Die Gleitschicht 13 ist mit der Grundplatte 12 verbunden und besteht aus einem Gleitwerkstoff, der an der sich drehenden Wärmetauscherscheibe 3 eines Regenerator-Wärmetauschers anliegt Die Membranblattfeder weist eine im Querschnitt ü-förmige Gestali auf. Sie besteht aus Schenkeln 15 und 16 sowie aus einem diese verbindenden Steg 17. Der an der Grundplatte 12 anliegende Schenkel 16 der Membranblattfeder ist an seinem freien Ende mit der Grundplatte 12 verbunden. Das freie Ende de- anderen Schenkels 15 der Membranblattfeder liegt an einer gewölbten Anlagefläche 18 des Gehäuses 1 federnd an.

Wie die Fig.2 bis 6 zeigen, kann der Steg 17 der U-förmig ausgebildeten Membranblattfedern, gerade, kreisförmig, kreisringförmig, aus geteiltem Rohr oder von abgekröpften Endteilen gebildet sein, deren zueinander parallel verlaufende Abschnitte beispielsweise durch Punktschweißen, Rollnahtschweißen, Löten oder Schutzgasschweißen miteinander verbunden sind. Zwischen den Schenkel 15 und 16 der Membranblattfeder kenn auch eine vorzugsweise an der Grundplatte 12 des Dichtungsstreifens befestigte Spreizfeder 19 eingelegt sein, die auch bei noch nicht aufgebautem Luftdruck dafür sorgt, daß die Schenkel 5 und 16 einerseits an der Grundplatte 12 und andererseits an der Amagefläche 18 dichtend anliegen und damit die Gleitschicht 13 fest an die Wärrnetauscherscheibe 3 drücken.

Der Ringtei! 21 des Dichtungsstreifens weist an seiner Grundplatte 12 befestigte Haltelappen 22 mit Schlitzen 23 auf, in die am Gehäuse 1 befestigte Haltebolzen 24 eingreifen. Der Ringteil 21 des Dichtungsstreifens weist im Bereich des Stegteils 25, der breiter ist als der Ringteil 21, einen der Breite des Stegteils 25 angepaßten Ausschnitt 26 auf, .n den der Stegteil 25 eingreift. Dieser Ausschnitt 26 ist so tief, daß zwischen der Endkante 27 des Stegteils 25 und der Sohle 28 des Ausschnitts 26 ein die übrige Breite des Ringteils 21 vermindernder Spalt

29 zur Wärmedehnung freibleibt. Durch die Verminderung der Breite des Ringteils 21 im Bereich des Stegteils 25 wirkt der dort verbleibende schmale Streifen 30 des Dichtungsstreifens wie ein Gelenk, so daß die beiden halbkreisförmigen Teile des Dichtungsstreifens dadurch Gelegenheit zu unterschiedlicher Wärmedehnung haben.

Besonders schwierig ist der Übergang vom Ringteil 21 zum Stegteil 25 des Dichtungsstreifens im Hinblick auf die in diesem Bereich befindliche Membranblattfeder, die für die dichtende Anlage des Dichtungsstreifens einerseits an der Wärmetauscherscheibe 3 und andererseits an der Anlagefläche 18 des Gehäuses 1 verantwortlich ist. Zum leichteren Übergang an diesen Stellen sind, wie F i g. 7 zeigt, die Dichtungsstreifen und die Membranblattfedern durch beiderseits vorgesehene Bogenformen gegeneinander gerichtet. An der Übergangsstelle überlappen sich die Membranblattfedern und an einen zwischen Stegteii 25 und Ringiei! 2! auftretenden Längsspalt 31 sind im Bereich der Stege 17 der einander zugekehrten Membranblattfedern Gleitklötzchen 32 eingesetzt, die bei einer unterschiedlichen Wärmedehnung zwischen Ringteil 21 und Stegteil 25 aufeinander gleiten können.

Andererseits kann aber auch, wie Fig. 12 zeigt, zwischen die Membranblattfedern, die am Übergang vom Ringteil 21 zum Stegtei! 25 gegeneinander gerichtet sind, ein Membranblattfederieilstück 33 eingelegt sein, dessen Innenradius 34 kleiner ist als der Innenradius 35 der gegeneinander gerichteten Membranblattfedern. Auch hier ist wieder zwischen den Membranblattfedern ein Spalt 31a vorgesehen, der ein kleines Spiel zwischen diesen Teilen freiläßt, damit die getrennten Membranblattfedern leicht aneinander vorbeigleiten können.

Zum dichten Übergang von dem Ringteil 21 oberhalb und unterhalb des Stegteils 25 weist die Membranblattfeder des Ringteils 21 im Bereich des Stegteils 25 lediglich Schenkel 15 und 16 auf, zwischen die ein Membranblattfederstückteil 36 eingelegt ist. Der Steg

37 dieses Membranblattfederteilstücks 36 wird zur Mitte hin kleiner, wie die Schnitte in den F i g. 9 bis 11 zeigen, so daß die Querschnittsform des Membranblattfederteilstücks 36 von der U-Form an seinen Enden (Schnitt 1X-1X) zu einer V-Form in seiner Mitte (Schnitt Xl-Xl) übergeht. Der in F i g. 8 eingezeichnete Abstand 5 zeigt den Weg, den die Membranblattfeder am Punkt X in F i g. 7 cir.fcdern kann.

Der Dichtungsstreifen ist an mehreren Stellen des Ringteils 21, wie die F i g. 13 bis 15 zeigen durch jeweils eine Fuge 37a getrennt. Die Fuge 37a wird an der Peripherie des an der Grundplatte 12 anliegenden Schenkels 16 der Membranblattfeder durch ein Distanzblättchen 38 überbrückt. Das Distanzblättchen

38 ist. von einem wenigstens am Schenkel 16 der Membranblattfeder angepunkteten Winkelstück 39 abgedeckt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtungssystem für einen Regenerativ-Wärmetauscher, mit einem zwischen der rotierenden Wärmetauscherscheibe und dem Gehäuse des Regenerativwärmetauschers angeordneten, einen Ringteil und einen Stegteil bildenden Dichtungsstreifen, der aus einer mit einer Gleitschicht versehenen Grundplatte und aus einer aus zwei miteinander einseitig verbundenen Schenkeln gebil- to deten, im Querschnitt U-förmigen Membranblattfedern besteht, die die Grundplatte an die Wärmetauscherscheibe andrückt und deren einer Schenkel mit seinem freien Ende an der Außenkante der Grundplatte befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des anderen Schenkels (15) an einer am Gehäuse (1) des Wärmetauschers angeordneten, nach außen gewölbten Anlagefläche (18) federnd anliegt

2. Drehtüngssystem nach Anspruch \_t dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkel (15, 16) durch einen Steg (17) miteinander verbunden sind.

3. Dichtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkel (15, 16) zueinander gabelförmig abgekröpft ausgebildet sind (F ig. 6).

4. Dichtungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schenkeln (15, 16) der Membranblattfeder eine Spreizfeder (19) angeordnet ist.

5. Dichtungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizfeder (19) an der Grundplatte (12) des Dichuingssireifens befestigt ist.

6. Dichtungssystem nach eine.n der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stegteil (25) κ des Dichtungsstreifens mit seinen beiden Enden in Ausschnitte (26) an der Innenseite des Ringteils (21) so eingreift, daß jeweils zwischen einer Endkante (27) des Stegteils (25) und der Sohle (28) eines Ausschnittes (26) ein Spalt (29) freibleibt. ίο

7. Dichtungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem sich zwischen Stegteil (25) und Ringteil (21) bildenden Längsspalt (31) im Bereich der Stege (17) der einander zugekehrten Membranblattfedern Gleitklötzchen (32) eingesetzt sind, die bei einer Wärmedehnung zwischen Ringteil (21) und Stegteil (23) aufeinander gleiten.

8. Dichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die am Übergang vom Ringteil (21) zum Stegteil (25) gegeneinandergerichteten Membranblattfedern ein Membranblattfederteilstück (33) zwischen sich aufnehmen, dessen Innenradius (34) kleiner ist als der Innenradius (35) der gegeneinander gerichteten Membranblattfedern.

9. Dichtungssystem nach einem der Anprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ringteil (21) bildende Membranblattfeder im Bereich des Stegteiles (25) ein zwischen deren Schenkel (15,16) eingelegtes Membranblattfederteilstück (36) auf- &o weist, dessen Steghöhe zur Mitte hin kleiner wird, so daß die Querschnittsform des Membranblattfederteilstückes (36) von der U-Form (Fig.9) an seinen Enden zur V-Form (Fig. U) in seiner Mitte übergeht.

10. Dichtungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsstreifen an mehreren Stellen des Ringteils (21) durch jeweils eine radial angeordnete Fuge (37aJ getrennt ist, die an der Peripherie des an der Grundplatte (12) anliegenden Schenkels (16) der Membranblattfeder des Ringteils (21) durch ein Distanzblättchen (38) überbrückt ist.

11. Dichtungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzblättchen (38) von einem an dem Schenkel (16) der Membranblanfeder angepunkteten Winkelstück (39) abgedeckt ist.