DE2514158A1

DE2514158A1 - Dichtung fuer den rotierenden waermetauscher einer gasturbine

Info

Publication number: DE2514158A1
Application number: DE19752514158
Authority: DE
Inventors: V Durga Nageswar Rao
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1974-04-15
Filing date: 1975-03-29
Publication date: 1975-10-23
Also published as: CA1020601A; US3913926A; GB1452462A

Description

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Dichtung für den rotierenden Wärmetauscher einer Gasturbine

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für den rotierenden Wärmetauscher einer Gasturbine, wobei die Dichtung an einem keramischen Kern des Wärmetauschers anliegt.

Es ist bekannt, für derartige Zwecke zum Abdichten des keramischen Wärmetauschers feste Graphitblöcke zu verwenden. Diese Form der Graphitdichtungen ist infolge ihrer Steifheit nur schlecht auf diesen Verwendungszweck abgestimmt, da in den Bereichen, in denen ein hoher Reibungskoeffizient auftritt, die damit verbundenen Scherkräfte ein Ansteigen der Temperatur zur Folge haben. Das wiederum bewirkt, daß Graphitmaterial auf die Gegenfläche des Wärmetauschers übertragen wird. Die Schmiermittel, die normalerweise in den kristallinen Ritzen des Graphites vorhanden sind, sowie beispielsweise Wasser und verschiedene Salze, verdampfen und werden aus ihrer kristallinen Struktur herausgetrieben durch die Wärme, die infolge der Reibung auftritt. Dadurch gelangt reines Graphit direkt auf die Gegenfläche, ohne daß ein Schmiermittel dazwischen liegt. Die dadurch erzeugte

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Sitz flfcf ;~ν;βί Vorstand: RoDert Λ. Lutz, Vor

. Kiln - Rer jterger.cht Köln, HRB 8<s Vorsitzende- de? Auisishtsratss : Hans Schäbiger ·:..- ^L'orst L?-i'esr.jnn ■ Franz J. Bohr · Waidemar Ebers ■ C:iar;es ?.. Ryr.r, - Wilhelm Mcfen ■ Alf'ao Langer Stellvertretend : Paul A. Gucke] - Hans-Joachim Lehmann

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Reibung erhöht den Verschleiß, was wiederum eine erhöhte Wärmeerzeugung zur Folge hat. Dadurch wird weiterhin in erhöhtem Maße Material aus der Lagerfläche entfernt und auf die Gegenfläche übertragen.

Es ist daher das Ziel der Erfindung, eine Dichtung für den rotierenden Wärmetauscher einer Gasturbine vorzuschlagen, die die Nachteile bekannter Anordnungen vermeidet und die in verbesserter Weise bei allen Betriebszuständen eine gute Abdichtung und dauerhafte Lagerung ermöglicht.

Dieses Ziel wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale erreicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teiles des Wärmetauschergehäuses, in Explosionsdarstellung,·

Fig. 2 eine vergröß erte Darstellung der D-förmigen Dichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Anordnung nach Fig. 2;

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung, eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigend.

In der Fig. 1 ist mit 10 ein Wärmetau scher geh äu se einer Gasturbine bezeichnet. Die Gase mit geringem Druck gelangen durch die Abgasleitung und Gase mit hohem Druck aber geringerer Temperatur gelangen durch die Ansaugleitung 14 in das dargestellte System. Das Wärmetauschergehäuse US-657 / 21. März 1975 - 3 -

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ist mit einer Trennwand versehen, die einen Mittelsteg 16 besitzt. Die innere Peripherie des Wärmetauschergehäuses wird von einem Umfangssteg 18 gebildet. Der eigentliche keramische Wärmetau scher kern trägt die Bezeichnung 20 und sitzt im Wärmetauschergehäuse 10. Der Kern ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und seine Oberfläche ist mit 22 bezeichnet. Sie ist so bearbeitet, daß sie eine Ebene darstellt, auf der senkrecht die geometrische Drehachse des Kerns 20 steht.

Zwei C-förmige Halbkreisdichtungen 26 und 24 befinden sich zwischen der unteren Fläche des Kerns 20 und dem Umfangssteg 18. Eine Mitteldichtung 28 ist zwischen dem Kern 20 und dem Mittelsteg 16 angeordnet. Eine D-förmige Dichtung 30 liegt an der oberen Fläche des Kernes 20 an. Ein nicht dargestellter Deckel des Wärmetauschers sitzt über dem Wärmetauschergehäuse 10 und bildet somit das Gegenstück zu der D-förmigen Dichtung 30. Die komprimierte Luft strömt durch den Wärmetauscher und wird erwärmt. Sie strömt dann durch die Ansaugleitung 14 und gelangt in die Brennkammer der Gasturbine. Sie gelangt dann in die Abgasleitung 12 und durch den Kern 20, wo die Wärmeenergie an die einströmenden Gase abgegeben wird.

Die Gase mit hohem Druck müssen nun von den Gasen mit niedrigem Druck, die durch das System strömen, abgedichtet werden. Dazu dient die Halbkreisdichtung 24 und 26, die Mitteldichtung 28 und die D-förmige Dichtung 30. Die D-förmige Dichtung 30 ist im einzelnen in Fig. 3 dargestellt. Sie besteht aus einem Träger 32, der mit einer Dichtfläche 34 versehen ist. Die äußerste Fläche des Trägers 32 ist so ausgebildet, daß sie abgestimmt ist mit einer Dichtungsfeder 36 am Rand 38, wo auch eine Befestigung durch Schweißen oder auf andere Weise zur Verbindung der Dichtungsfeder 36 mit dem Träger 32 vorgesehen ist. Der entgegengesetzte Rand 40 der Anordnung stößt an das entsprechende Gegenstück im Deckel des Wärmetauschergehäuses, so daß es dort unter Spannung anliegt und die Oberfläche 22 des Kernes 20 in Reibkontakt mit der entsprechenden Dichtungsfläche der D-förmigen Dichtung 30 bringt.
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bringt. Der Träger 32 hat eine T-förmige Gestalt, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Dichtschicht 34 des Trägers trägt eine dünne flexible Graphitplatte 42, die durch Kleben verbunden ist. Das Klebematerial selbst ist als Klebschicht mit 44 bezeichnet. Die Graphitplatte 42 stößt an die Oberfläche 22 des Kernes

In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Kern des Wärmetauschers trägt hier die Bezeichnung 20* . Er wird umgeben von einem Ring 46, der ein Ringzahnrad 48 trägt. Ein Antriebsritzel, das nicht dargestellt ist, kämmt mit dem Ringzahnrad 48 und treibt somit den Kern des Wärmetauschers um seine geometrische Achse an. Die Innenfläche des Kernes 20' ist durch Kleben mit einer Graphitplatte 50 gemäß der Erfindung verbunden. Die Oberfläche der Graphitplatte 50 ist ebenfalls flexibel ausgestaltet und stößt an einen Träger 52, der den dichtenden Kontakt mit der Oberfläche der Graphitplatte ausübt. Wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 wird der Träger 52 durch eine Dichtungsfeder 54 in dichtendem Kontakt zu der Gegenfläche gehalten.

Die Graphitplatte, die flexibel ausgebildet ist, hat gemäß der Erfindung eine Dicke zwischen 0, 25 und 0, 76 mm.

Tritt nun infolge der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung eine Spannung zwischen dem Träger und dem Graphitmaterial auf, so ist es für das Graphitmaterial möglich, sich der Bewegung des Trägers entsprechend anzupassen.

Die Verbindung der Graphitplatten mit dem Trägermaterial erfolgt durch Kleben. Hier sind verschiedene Verfahren bekannt, die hier im einzelnen nicht erläutert zu werden brauchen.

In besonderen Fällen kam anstelle der Klebverbindung auch die Verbindung US-657 / 21. März 1975 - 5 -

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mittels Kupfer schrauben oder Kupferniete erfolgen. Das ist insbesondere dann angezeigt, wenn sehr hohe Temperaturen vorherrschen.

Dabei können alle Dichtungen 24, 26, 28 und 30 gemäß der erfindungsgemäßen Lehre ausgestaltet sein oder nur einige dieser genannten Dichtungen. ·

Wenn es gewünscht ist, können auch zwei oder mehrere Lagen von flexiblen Graphitplatten übereinander angeordnet sein, wobei die Verbindung der Graphitplatten untereinander wiederum durch Kleben erfolgen kann. Für bestimmte Anwendungsfälle hat sich dabei eine Dicke bis zu 3, 05 mm als vorteilhaft herausgestellt.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt; vielmehr können Abänderungen aus Ausgestaltungen vorgenommen werden, sofern der Erfindungsgedanke nicht verlassen wird.

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Claims

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Patentansprüche

fl. : Dichtung für den rotierenden Wärmetauscher einer Gasturbine, wobei die Dichtung an einem keramischen Kern des Wärmetauschers anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (24, 26, 28 bzw 30) aus einem Träger (32) besteht, der die Dichtfläche trägt und der mit einer Dichtungsfeder (36) versehen ist, die die Dichtfläche gegen die Gegendichtfläche drückt, wobei eine flexible dünne Graphitplatte (42) als Dichtfläche verwendet ist und die dünne Graphitplatte (42) mit dem Träger (32) bzw dem Kern (20) verbunden ist.
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Graphitplatte 0, 25 bis 0, 76 mm beträgt.
3. Dichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitplatte (42, 50) durch Kleben mit dem Träger verbunden ist.

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