DE2610251C3

DE2610251C3 - Drehspeicherwärmetauscher

Info

Publication number: DE2610251C3
Application number: DE2610251A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Tokyo Sakaki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1975-03-25
Filing date: 1976-03-11
Publication date: 1981-08-13
Also published as: GB1511391A; JPS51110746A; DE2610251B2; DE2610251A1; US4056141A

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehspeicherwärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus der GB-PS 13 30 809 ist eine Dichtung zur Verwendung zwischen dem Rotor und einem Gehäuse eines Drehspeicherwärmetauschers bekannt, die ein auf dem Rotor angebrachtes Dichtungsglied und eine der weiteren Abdichtung dienende Schirmplatte umfaßt, die den Spalt zwischen Dichtungsglied und Gehäuse schräg entgegen der Seite höheren Druckes überbrückt und auf der zugewandten Stirnfläche des Gehäuses gleitet

Bei dieser Lösung besteht der Nachteil, daß eins vollständige Erneuerung der Anordnung aus Dichtungsglied und Schirmplatte erforderlich ist, wenn das Dichtungsglied verschlissen ist Außerdem neigt das Dichtungsglied zu einem beträchtlichen und ungleichmäßigen Verschleiß, da der Einfluß der Druckdifferenz

ίο auf beiden Seiten der Dichtungsanordnung über die Schirmplatte auf das Dichtungsglied übertragen wird, so daß dieses beträchtlichen Radialkräften ausgesetzt ist, die zudem örtlich begrenzt auf das Dichtungsglied einwirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der vorzeitiger und ungleichmäßiger Verschleiß vermieden und zudem das Auswechseln des Dichtungsgliedes vereinfacht wird, so daß der Wartungsaufwand insgesamt verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Dichtung des Gattungsbegriffs gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs.

Da die Schirmplatte nur lose an dem Dichtungsglied anliegt, werden die auf die Schirmplatte ausgeübten, durch die bestehende Druckdifferenz verursachten Radialkräfte nicht auf das Dichtungsglied, sondern unmittelbar auf das Gehäuse übertragen. Übermäßige Radia'belastungen des Dichtungsgliedes entfallen daher, so daß die Lebensdauer erhöht wird. Das Auswechseln des Dichtungsgliedes wird erleichtert, da nicht die Gesamtanordnung aus Dichtungsglied oder Schirmplatte ausgewechselt werden muß.

j5 Die Dichtung umfaßt vorzugsweise eine Grundplatte, die an dem Gehäuse befestigt wird und die Schirmplatte trägt. Weiterhin ist vorzugsweise eine Stützplatte auf der Schirmplatte auf der Seite niedrigeren Druckes vorgesehen, und die Schirmplatte ist vorzugsweise auf der Seite höheren Druckes konvex gewölbt.

Unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung werden im folgenden ein Beispiel des Standes der Technik sowie Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 ist ein teilweiser Längsschnitt eines drehbaren Rotors eines Drehspeicherwärmetauschers mit einer herkömmlichen Dichtung;

F i g. 2 entspricht im wesentlichen Fig. 1, zeigt jedoch einen Wärmetauscher mit einer erfindungsgemäßen Dichtung;

F i g. 3 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht entsprechend der Linie 3-3 in F i g. 2.

Gemäß F i g. 1 ist ein drehbarer, wärmeübertragender Rotor 10 eines herkömmlichen Drehspeicher-Wärmetauschers (ohne Bezugsziffer) in einem Gehäuse 12 angeordnet, das im Inneren zwei nicht näher bezeichnete Fluidbahnen aufweist, durch die j = weils ein erster Fluidstrom mit relativ hohem Druck (H) und ein zweiter Fluidstrom mit geringerem Druck (L) strömt. Der Rotor 10 weist die Form eines Zylinders auf und dreht sich um die Längsachse X-X. Ein Umfangsbereich des Rotors 10 liegt in einer ringförmigen Aussparung 14 in dem Gehäuse 12. Die Umfangswand 26 und die Stirnwände 18 dieser Aussparung 14 liegen im Abstand von dem Rotor 10. In bekannter Weise wird das unter hohem Druck stehende Fluid /fin die ringförmige Aussparung 14 eingelassen und übt auf den Rotor 10 in radialen Richtungen einen Ausgleichsdruck aus. Zum Verhindern

eines Austretens des unter hohem Druck stehenden Fluids H in Richtung des anderen Fluids L ist eine herkömmliche Dichtung 20 in den Zwischenräumen zwischen den Stirnflächen 10a des Rotors JO und den gegenüberliegenden Stirnwänden 18 der Aussparung 14 vorgesehen. Jede Dichtung 20 umfaßt ein Dichtungsglied 22, das mit den Stirnwänden 18 der Aussparung 14 beispielsweise mit nicht gezeigten Verbindungsstiften derart verbunden ist, daß das Dichtungsglied 22 an der Stirnfläche 10a des Rotors 10 liegt, senkrecht zu der Stirnfläche 10a jedoch beweglich ist Eine Schirmplatte 24 aus elastischem Material ist an einem Ende mit dem Dichtungsglied 22 verbunden und erstreckt sich schräg in Richtung der gegenüberliegenden Stirnwand 18 und des unter Druck stehenden Fluids //unter Bildung eines spitzen Winkels « zwischen der äußeren Oberfläche und dem Dichtungsglied 22. Das freie Ende der Schirmplatte 24 erreicht die gegenüberliegende Stirnwand 18 der Aussparung 14. Eine Stützplatte 26, die an der äußeren Oberfläche in Richtung des zweiten Fluids L der Schirmplatte 24 befestigt ist, dient zur Verstärkung der Schirmplatte 24. Wenn der Umfangsbereich der Aussparung 14 mit dem unter hohem Druck stehenden Fluid H gefüllt ist, wird die Schirmplatte 24 am freien Ende dicht gegen die Stirnwand 18 und am festgelegten Ende gegen das Dichtungsglied 22 gedrückt. Folglich wird das Dichtungsglied 22 in enger Berührung mit der Stirnfläche 10a des Rotors 10 gehalten.

Es hat sich gezeigt, daß Nachteile der bis hierher beschriebenen Dichtung 20 auf der einteiligen Konstruktion, d. h. auf der Befestigung der Schirmplatte 24 und der Stützplatte 26 an dem DichtungsglieJ 22 beruhen.

Gemäß Fig.2 und 3 ist der Rotor 10 in derselben Weise in F i g. 1 in bezug auf die Aussparung 14 in dem Gehäuse 12 angeordnet, jedoch mit einer verbesserten Dichtung 30 gemäß der vorliegenden Erfindung versehen. Das Dichtungsglied 22 dieser Dichtung 30 unterscheidet sich nicht von demjenigen der herkömmlichen Dichtung gemäß Fig. 1. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, weist das Dichtungsglied 22 einen ringförmigen Bereich und einen Bereich in Form einer verdrehten Stange in einer Ebene auf. Der stangenförmige Bereich durchschneidet den ringförmigen Bereich in zwei Teile und erstreckt sich nach außen über den Umfang der Stirnfläche 10a des Rotors 10 hinaus, so daß das Dichtungsglied 22 etwa Φ-förmig ausgebildet ist. Das Dichtungsglied 22 ist mit den Stirnwänden 18 der Aussparung 14 mit Hilfe von zwei Verbindungsstiften 40 verbunden, die eine senkrechte Bewegung des Dichtungsgliedes in bezug auf die Stirnfläche 10a des Rotors 10 gestatten. Zwei öffnungen 42 zur Aufnahme der beiden Stifte 40 befinden sich in dem Dichtungsglied 22 an den Endbereichen des stangenförmigen Bereiches. In Draufsicht sind diese Öffnungen 42 länglich in Radialrichtung, so daß eine gewisse Verformung des Dichtungsgliedes 22 ermöglicht wird, wie es in F i g. 3 in gestrichelten Linie angedeutet ist, wenn das Dichtungsglied 22 gegen den umlaufenden Rotor 10 gepreßt wird und dem Einfluß der Druckdifferenz zwischen den beiden Fluiden Wund L unterliegt, wie später erläutert werden soll.

Eine Schirmplatte 34, die im wesentlichen der Schirmplatte 24 der F i g. 1 entspricht, ist an einem Ende an der Oberfläche einer Grundplatte 38 festgelegt, die an der Stirnwand 18 beispielsweise mit Hilfe von Schrauben 24 befestigt ist. Die Schirmplatte 34 erstreckt sich schräg in Richtung der Stirnfläche IQa und des unter hohem Druck stehenden Fluids H unter Bildung eines spitzen Winkels β in bezug auf die freiliegende Oberfläche der Grundplatte 38 bzw. der Stirnwand 18. Das verlängerte Ende der Schirmplatte 34 erreicht die äußere Oberfläche des Dichtungsgliedes 22 auf der Stirnfläche 10a. Die Schirmplatte 34 ist so gebogen, das die konvexe Oberfläche dem unter hohen Druck stehenden Fluid H gegenüberliegt Eine Stützplatte 36 ist an der äußeren und konkaven Oberfläche der

ι ο Schirmplatte 34 als Verstärkungsglied angebracht

Die Schirmplatte 34, die Stützplatte 36 und die Grundplatte 38 bestehen vorzugsweise aus hitzebeständigem Stahl, beispielsweise nichtrostendem Stahl, da das Dichtungsglied 22 im Betrieb verhältnismäßig hohe Temperaturen erreicht Es ist vorteilhaft, die Schirmplatte 34 mit der Stützplatte 36 und der Grundplatte 38 mic Hilfe von Hartlot, beispielsweise hitzebeständigem Hartlot auf Nickelbasis zu verbinden. Das Dichtungsglied 22 besteht aus einem herkömmlichen, geeigneten, hitzebeständigen Material.

Das Dichtungsglied 22 ist mit der Schirmplatte 34 nicht notwendig verbunden, jedoch ist die Bewegung des Dichtungsgliedes 22 in Richtung der Stirnwand 18 durch die Schirmwand 34 begrenzt. Wenn die inneren und äußeren Oberflächen der Schirmplatte 34 dem Fluid H mit hohem Druck und dem Fluid L mit niedrigerem Druck zugewandt sind, wird die Schirmplatte 34 des Fluids L verbogen, so daß ihr freies Ende gegen die äußere Oberfläche des Dichtungsgliedes 22 gedrückt wird. Folglich wird das Dichtungsglied 22 gegen die Stirnfläche 10a des Rotors angedrückt und in enger Berührung mit dieser gehalten. Daher werden Leckverluste des unter hohem Druck stehenden Fluids H in Richtung des unter niedrigem Druck stehenden Fluids L entlang der vorderen oder hinteren Oberfläche des Dichtungsgliedes 22 vermieden. Selbst bei unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen des Rotors 10 und/oder des Dichtungsgliedes 22 bleibt die Dichtwirkung der Dichtung 30 unverändert, da die Schirmplatte 34 federnd ausgebildet ist und zusammengedrückt wird.

Ein Fluiddruck entsprechend den Pfeilen A in F i g. 1

und 2 übt eine Druckkraft entsprechend den Pfeilen B auf die äußere Seitenfläche des Dichtungsgliedes 22 und eine Druckkraft C auf die konvexe Oberfläche der Schirmplatte 34 aus. Bei der herkömmlichen Dichtung 20 gemäß F i g. 1 führt die Druckkraft C zusätzlich zu der Druckkraft B zu einer Verformung des Dichtungsgliedes 22, da die Schirmplatte 24 an dem Dichtungsglied 22 befestigt ist. Folglich kann eine beträchtliche Verformung in einem bestimmten Bereich des Dichtungsgliedes 22 in F ι g. 1 auftreten, die zu einem erheblichen und ungleichmäßigen Verschleiß in einigen Bereichen des Dichtungsgliedes 22 führen kann. Bei der verbesserten Dichtung 30 gemäß Fig.2 wird die Druckkraft C nicht in nennenswertem Maße auf das Dichtungsglied 22 von der getrennt angeordneten Schirmplatte 34 übertragen. Die Verformung des Dichtungsgliedes 22 gemäß F i g. 2 beruht nahezu ausschließlich auf der Wirkung der Druckkraft B. Da die Druckkraft B durch die Einwirkung des Fluiddrucks A auf die Seitenfläche des Dichtungsgliedes 22 entsteht, die relativ schmal ist, wird das Dichtungsglied 22 nicht nennenwert verformt und der Verschleiß des Dichtungsgliedes tritt nahezu über die gesamte Fläche gleichförmig auf.

Eine Dichtung 30 gemäß der vorliegenden Erfindung hat vor allem den Vorteil, daß die Gefahr von örtlichem und starkem Verschleiß des Dichtungsgliedes 22

ausgeschlossen ist und daß das Dichtungsglied 22 als Einzelteil ausgetauscht werden kann, wenn es bis zu einer verwertbaren Grenze verschlissen ist. Außerdem ist es sehr einfach, eine thermische Zerstörung des Dichtungsgliedes 22 zu verhindern, wenn eine verschleißhemmende Auflageschicht auf der Oberfläche des Dichtungsgiiedes 22 durch Aufsprühen eines geschmolzenen Materials hergestellt wird, da das Dichtungsglied 22 keine kompliziert geformten Teile zur Verbindung mit der Schirmplatte 24 aufweist. Das Dichtungsglied 22 kann aus hochwertigem Material, wie etwa keramischem Material bestehen, das bei einem herkömmlichen Dichtungsglied in der Dichtung 20 nicht verwendet werden kann, da Schwierigkeiten beim Anbringen der metallischen Schirmplatte 24 bestehen würden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtung für Drehspeicherwärmetauscher mit einem feststehenden Gehäuse und einem wärmeübertragenden, zylindrischen, drehbaren Rotor, der mit einem Teilbereich seines Umfangs eine Aussparung in dem Gehäuse durchläuft, und mit einer Dichtung, die zwischen einer Stirnfläche des Rotors und einer gegenüberliegenden Stirnwand der Aussparung angeordnet ist und ein an der Stirnfläche des Rotors anliegendes, senkrecht zu dieser bewegliches Dichtungsglied sowie eine den Zwischenraum zwischen dem Dichtungsglied und der Stirnwand überbrückende, elastische Schirmplatte umfaßt, die an einer Seite des Zwischenraumes mit einer Kante befestigt ist, mit der gegenüberliegenden Kante lose anliegt und sich schräg zu dem Dichtungsglied entgegen der Seite höheren Druckes erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmplatte (34) mit der einen Kante an der Stirnwand (18) der Aussparung (14) befestigt ist und mit der anderen Kante lose an dem Dichtungsglied (22) anliegt.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmplatte (34) auf einer Grundplatte (38) angebracht ist, die an der Stirnwand (18) befestigt ist

3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Stützplatte (36) in Verbindung mit der anderen Seite der Schirmplatte (34), die dem Fluidstrom mit niedrigem Druck zugewandt ist.

4. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmplatte (34) derart gebogen ist, daß sie auf der dem höheren Druck zugewandten Seite konvex ist.

5. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsglied (22) einen ringförmigen Bereich und einen diesen in zwei Teile unterteilenden stangenförmigen Bereich umfaßt, und daß die Endberesche des stangenförmigen Bereichs über den Umfang der Stirnfläche (10a,) des Rotors (10) hinausragen.

6. Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsglied (22) in den nach außen hinausragenden Endbereichen des stangenförmigen Bereiches in Radialrichtung längliche Öffnungen (42) aufweisen, die mit der Stirnfläche (18) des Gehäuses (12) über zwei Stifte (40) in Eingriff stehen.

7. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmplatte (34), die Grundplatte (38) und die Stützplatte (36) aus hitzebeständigem Stahl bestehen.

8. Dichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmplatte (34) an der Grundplatte (38) und der Stützplatte (36) mit Hilfe von Hartlot befestigt ist.