DE2624217A1

DE2624217A1 - Dichtungsanordnung an einem drehspeicherwaermetauscher

Info

Publication number: DE2624217A1
Application number: DE19762624217
Authority: DE
Inventors: Richard F Stockman
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Current assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Priority date: 1975-06-02
Filing date: 1976-05-29
Publication date: 1976-12-23
Also published as: BR7603490A; FR2313652B1; JPS51145039A; US3980128A; JPS559638B2; IN143665B; MX3405E; FR2313652A1; CA1037022A; OA05343A

Description

262A217

Patentanwälte Dipl.-Ing. W.Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem

Frankfurt/lUain Staufenstraße 36

Svenska Hot or Kaskintr AB

S-104 65 Stockholm

Schweden

Dichtungsanordnung an einem Drehspeicherwärmetauscher

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung an einem Drehspeicherwärmetauscher mit einem innerhalb eines aus Kantelwand und Endwänden gebildeten Gehäuses rotierend antreibbaren Rotor, bestehend aus einer sich durch die mit Dichtungen versehenen Endwände erstreckenden Rotorwelle und daran sowie untereinander befestigten, einen Ring um die Welle bildenden sektorförmigen Körben mit wärmespeicherndem Material, durch die über Öffnungen in den Endwänden abwechselnd ein heißes und ein zu erwärmendes Fluid zu leiten ist.

Da die verschiedenen durch den Wärmetauscher geleiteten Fluide unterschiedlich hohe Drücke haben, die entweder unter oder über Atmosphärendruck liegen, spielen Dichtungen bei Drehspeicherwärmetauschern eine große Rolle, die die verschiedenen Fluide voneinander getrennt halten

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und ihren Austritt in die umgebende Atmosphäre verhindern sollen.

Eine bekannte Dichtungsanordnung ist z.B. in der US-PS 3 822 738 beschrieben. Dabei liegt eine Dichtung unter axialem und gleichzeitig radialem Druck unmittelbar an der Rotorwelle an, wobei zwar eine gute Dichtwirkung erreicht wird, andererseits aber starker Abrieb und Verschleiß an der Rotorwelle in Kauf genommen werden müssen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung der bezeichneten Art zu schaffen, welche mindestens ebenso gut abdichtet wie die bekannten Ausführungen, jedoch keinen Verschleiß an den Hauptteilen des Drehspeicherwärmetauschers verursacht.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens eine der Dichtungen zwischen einer Endwand und der Rotorwelle aus einem mit dieser mit Abstand außerhalb der Endwand verbundenen Ringflansch und mehreren Dichtungsringen besteht, die einerseits am Ringflansch oder damit radial außerhalb der Rotorwelle verbundenen, ringförmigen Teilen und andererseits an der Endwand oder damit verbundenen ringförmigen Teilen dicht anliegen und zwischen sich eine Ringkammer begrenzen, die mit einem unter hohem Druck stehenden Fluid beaufschlagbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Pig· 1 einen Längsschnitt durch einen Drehspeicherwärme tauscher mit einer Dichtungsanordnung gemäß der Erfindung,

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Pig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt durch die

Dichtungsanordnung zwischen einer Gehäuseendwand und der Rotorwelle des Drehspeicherwärmetauschers nach Pig.1,

Pig. 3,; Darstellungen entsprechend Pig. 2 modi— 4 und 5[ fizierter Dichtungen.

In Pig. 1 ist ein Drehspeicherwärmetauscher dargestellt, dessen zentrale Rotorwelle mit 12 bezeichnet ist. Sie ist in horizontaler Lage in Lagern 14 aufgenommen und wird durch einen nicht gezeigten Motor rotierend angetrieben. Mit der Rotorwelle verbunden sind sektorförmige Rahmen oder Körbe, die wärmespeicherndes Katerial 16 enthalten. Die Körbe sind auch untereinander verbunden und umgeben die Rotorwelle ringförmig. Den Rotor umgibt insgesamt ein Gehäuse, dessen Kantelwand in der Zeichnung mit 28 und dessen stirnseitige Endwände mit 29 und 30 bezeichnet sind. Die Endwände haben Öffnungen 32, 34, 35 und 37, über die die durch das wärmespeichernde Katerial des Rotors geleiteten heißen und zu erwärmenden Fluide ein- und abgeführt werden.

Um zu verhindern, daß Fluide einwärts oder auswärts durch den Spalt zwischen der Rotorwelle 12 und den Endwänden 29, 30 des Gehäuses strömen, sind Dichtungen 42 vorgesehen.

Bei der in Pig. 2 dargestellten Dichtungsanordnung, die mit der in Fig. 1 gezeigten Dichtung 42 übereinstimmt, ist an der Rotorwelle ein Ringflansch 52 mittels Schraubenbolzen befestigt, der eine zur Rotorwelle 12 konzentrische Büchse trägt. Die Büchse 56 erstreckt sich axial in einen Ringzylinder, der gebildet wird durch mit der Endwand 29 verbundene Büchsen 59 und 60.

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Der durch die Büchsen 59 und 60 gebildete Ringzylinder enthält auf radial gegenüberliegenden Seiten der Büchse 56 Dichtungsringe 61 und 62, z.B. aus Glas- oder Steinwolle, welche den Durchtritt von Fluiden verhindern. Der Raum innerhalb der Büchse 56 kann durch in geeigneter Weise verschließbare Öffnungen im Flansch 52 zugänglich sein, während der durch den Dichtungsring 62 eingenommene Raum außerhalb der Büchse 56 nach Abnahme eines Verschlusses zugänglich ist, der aus einer Reihe bogenförmiger Segmente 66*besteht, die sich aneinander stoßend und zum Ring ergänzend um die Büchse 60 erstrecken und z.B. mittels Schrauben und Federn 72 nachgiebig angedrückt werden. Die Segmente 66 bilden somit eine zusammengesetzte ringförmige Abdeckung, welche das Dichtungsmaterial 62 im Ringzylinder 59,60 hält.

Es tritt normalerweise eine gewisse Leckage von einer Hochdruckzone des Wärmetauschers zu der Atmosphäre auf, wenn das Dichtungsmaterial 62 sich abgenutzt hat oder so gepackt worden ist, daß es den abzudichtenden Spalt nicht vollständig ausfüllt. Um stärkerer Leckage vorzubeugen, sind bei der dargestellten Dichtungsanordnung zusätzliche Flansche 63 und 64 vorgesehen, zwischen deren Enden sich die Büchse 56 erstreckt. Die Flansche 63 und 64 geben dem Dichtungsmaterial 61 und 62 Halt, welches in den Raum zwischen den Flanschen und Büchsen gedrückt wird, während der Raum axial hinter den Flanschen 63, 64 eine freie Ringkammer 66 bildet, die über einen Kanal 68 mit einer Hochdruckzone in Verbindung stehen kann und auf diese Weise ständig mit hohem Druck beaufschlagt ist, so daß der Durchtritt von Fluiden mit niedrigerem Druck verhindert wird. Die Ringkammer 66 kann z.B. mit Druckluft beaufschlagt werden.

Um die Leckage von Fluiden durch die Dichtungen zu beiden Seiten der Büchse 56 noch besser unter Kontrolle zu halten, ist die Dichtung radial außerhalb der Büchse 56 so ausgelegt, daß sie der von der Ringkammer 66 zur Außenatmosphäre strö-

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menden Luft einen wesentlich höheren Strömungswiderstand bietet als der Widerstand, den die Dichtung 61 der Strömung aus der Ringkammer 66 in den Innenraum des Dreh— Speicherwärmetauschers entgegensetzt. Auf diese Weise wird erreicht, daß irgendwelche Leckagen aus der Ringkammer 66 im wesentlichen nur nach einwärts durch die Dichtung 61 auf der Innenseite der Büchse 56 stattfinden.

Der größere Strömungswiderstand der Dichtung 62 auf der Außenseite tier Büchse 56 wird durch eine gegenüber der Dichtung 61 auf der Innenseite der Büchse 56 größere Kenge an Dichtungsmaterial erreicht, die wiederum durch die relative axiale Lage der an den Innenwänden des Ringzylinders angebrachten Planschen 63 und 64 bestimmt wird. Zu diesem Zweck ist der Flansch 64 nahe der Endwand 29 angebracht, während der Plansch 63 sich in größerem Abstand, zu dieser befindet. Bei gleicher radialer Stärke der Dichtungen kann daher radial außerhalb der Büchse 56 mehr Dichtungsmaterial in den Ringzylinder hineingestopft werden als radial innerhalb der Büchse 56.

Obgleich vorzugsweise mit einem feststehenden Ringzylinder 59, 60 gearbeitet wird, wie bei der Ausführung gemäß Fig. 2, könnte alternativ auch die Anordnung gemäß Pig. 5 so getroffen werden, daß der Ringzylinder 59 A, 60 A mit dem Ringflansch 52 A verbunden ist und somit zusammen mit der Rotorwelle 12 umläuft, während die Büchse 56 A an der Gehäusewand 29 fest angebracht ist. Auch in diesem Fall hat die Dichtung 62 außerhalb der Büchse 56 vorzugsweise den größeren Durchlaßwiderstand als die Dichtung 61 auf der Innenseite der Büchse 56, so daß die Leckage aus der Ringkammer 66 im wesentlichen nur nach einwärts, in den Innenraum des Drehspeicherwärmetauschers stattfindet.

Bei der Ausführung nach Pig. 4 liegen die Dichtflächen beider Dichtungsringe auf der äußeren Mantelfläche der Büchse 56 C, die diesmal ebenso wie bei der Ausführung nach Pig.

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wieder mit der Rotorwelle 12 umläuft. Abweichend von den Ausführungen nach Pig. 2 und 5 ist an der Endwand 29 nur eine Büchse 60 C fest angebracht. Die beiden Büchsen 56 C und 60 C können sich in axialer Richtung ausdehnen oder zusammenziehen, ohne daß sich dadurch die Dichtwirkung verändert. Der Zwischenraum zwischen den beiden Dichtungsringen wird über einen Kanal 68 C in der Büchse 56 C mit Druckluft beaufschlagt.

Bei einer weiteren, in Pig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung fehlt die Büchse 56. Die . Dichtungsringe liegen hintereinander in einem sich in radialer Richtung erstreckenden Spalt zwischen dem Ringflansch 52D und der Endwand 29. Der Spalt wird durch Ringflansche 70, 74, 76 und 78 in eine Reihe konzentrischer Kammern unterteilt, wobei die Kammer zwischen den Flanschen 74 und 76 die auch bei den vorstehend behandelten Ausführungsformen vorhandene, mit Druck beaufschlagte Ringkammer 66 bildet, die im Beispielsfall über einen Kanal 68 D mit dem hohen Druck innerhalb des Wärmetauschers beaufschlagt wird. In dem Kaße wie der Strömungswiderstand der dichtenden Pakkung zwischen den Planschen 76 und 78 kleiner ist als der Strömungswiderstand der Packung zwischen den Planschen 70 und 74, hat das der Ringkammer zwischen den Planschen 74 urd 76 zugeführte Druckfluid das Bestreben,zurück in den Wärmetauscher statt zur Außenatmosphäre hin zu entweichen.

Durch Anbringung geeigneter Halteglieder oder Mitnehmer läßt sich bestimmen, ob die in den verschiedenen Ausführungen dargestellten Dichtungsringe 61,62 zusammen mit der Rotorwelle umlaufen oder undrehbar festgehalten werden. Dadurch wiederum wird bestimmt, an welchem der Teile, an denen die Dichtungen 61,62 anliegen, der Verschleiß auftritt. Die Anordnung der mit Bezug auf die Dichtungsringe 61, 62 feststehenden und rotierenden Teile ist so zu treffen, daß der Verschleiß an einem billigen , leicht auswechselbaren Teil auftritt.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Dichtungsanordnung an einem Drehspeicherwärmetauscher mit einem innerhalb eines aus Mantelwand und Endwänden gebildeten Gehäuses rotierend antreibbaren Rotor, bestehend aus einer sich durch die mit Dichtungen versehenen Endwänden erstreckenden Rotorwelle und daran sowie untereinander befestigten, einen Ring um die Welle bildenden sektorförmigen Körben mit wärmespeicherndem Material, durch die über Öffnungen in den Endrunden abwechselnd ein heißes und ein zu erwärmendes Fluid zu leiten ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Dichtungen (42) zwischen einer Endwand (29,30) und der Rotorwelle (12) aus einem mit dieser mit Abstand außerhalb der Endv.-and (29,30) verbundenen Ringflansch (52) und mehreren Dichtungsringen (61,62) besteht, die einerseits ' am Ringflansch (52D) und/oder damit radial außerhalb der Rotorwelle (12) verbundenen ringförmigen Teilen (56; 70, 74, 76, 78) und andererseits an der Endwand (29,30) und/oder damit verbundenen ringförmigen Teilen (59, 60) dicht anliegen und zwischen sich eine Ringkammer (66) begrenzen, die mit einem unter hohem Druck stehenden Fluid beaufschlagbar ist.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Dichtungsringe (61,62) aus dicht gepackten Fasern, wie z.B. Glas- oder Steinwollefasern, bestehen.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Fluids in der Ringkammer (66) höher ist als die auslaßseitigen Drücke der durch den Wärmetauscher geleiteten Fluide_609852/0659

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4· Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand des oder der Dichtungsringe (62), welche die Ringkammer (66) gegen die Außenatmosphäre abdichten, größer ist als der Strömungswiderstand des oder der Dichtungsringe (61) zwischen der Ringkammer (66) und dem Innenraum des Wärmetauschers.

5. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (66) mit dem unter höherem Druck stehenden Fluid der durch den Wärmetauscher geleiteten Fluide beaufschlagbar ist.

6. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ringflansch (52) konzentrisch zur Rotorwelle (12) eine mit dem freien Ende zur Endwand (29,30) weisende Büchse (56) verbunden ist, die axial in einen durch zwei mit der Endwand (29,30) verbundene Büchsen (59,60) gebildeten Ringzylinder hineinreicht, wobei in dem Ringzylinder angeordnete Dichtungsringe (61,62) · SOTOhI an der inneren wie an der äußeren Kantelfläche der Büchse (56) dicht anliegen und das auf Seiten

der Endwand (29,30) gelegene Ende des Ringzylinders die mit Druck beaufschlagbare Ringkammer (66) bildet.

7. Dichtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der außerhalb der Büchse (56) befindliche Ringraum des Ringzylinders (59» 60) axial nach außen durch eine ringförmige Abdeckung (66*) überdeckt ist, welche das Dichtungsmaterial (62) hält.

8. Dichtungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Abdeckung (66·) unter Federdruck (72) nachgiebig gehalten ist.

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9. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (66) mit Druckluft beaufschlagbar ist.

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