DE2651623C2

DE2651623C2 - Dichtung für die Gaskanäle eines Regenerativ-Wärmetauscher

Info

Publication number: DE2651623C2
Application number: DE2651623A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Kinast; Klaus 7300 Esslingen Wiegard
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1976-11-12
Filing date: 1976-11-12
Publication date: 1985-06-20
Also published as: GB1566590A; JPS5360746A; JPS6036556B2; US4183396A; DE2651623A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung für die Gaskanäle eines Regenerativ-Wärmetauschers, die aus einer Dichtleiste, die an einem drehbaren scheibenförmigen Speicherkörper anliegt, und aus einer im Querschnitt V- oder U-förmigen Dichtmembran besteht, die durch Blattfederelemente unterstützt sich über den Spalt zwischen der Dichtleiste und der gegenüberliegenden Gehäusewand erstreckt.

Bei einer bekannten derartigen Dichtung (DE-OS 51 247) ist die Dichtmembran aus einer Vielzahl sich überlappender Dichtlamellen zusammengesetzt, die an einem mit abgedeckten Einschnitten versehenen Schenkel eines abgewinkelten Stützbleches befestigt sind und die an diesem anliegen, während dessen anderer Schenkel mit der Dichtleiste fest verbunden ist. Trotz der Vielteiligkeit der Dichtung wird deren Nachgiebigkeit und damit deren gute Anlage an den abzudichtenden Bauteilen durch die feste Verbindung der Dichtmembran mit dem seinerseits an der Dichtleiste befestigten Stützblech beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beheben und eine Dichtung zu schaffen, die mit einfachen Mitteln bei allen Betriebsbedingungen eine zuverlässige Abdichtung ergibt. Dies geschieht nach der Erfindung dadurch, daß die Dichtmembran an einem ihrer Schenkel durch eine an ihrem Rand an der Dichtleiste befestigte Klemmleiste umfaßt und gegen die Dichtleiste gedrückt wird und daß die Dichtmembran mit ihrer Rückseite an einem an der Dichtleiste angeordneten Anschlag anliegt Die Klemmleiste erlaubt durch ihre Nachgiebigkeit Längenänderungen der Dichtmembran durch unterschiedliche Erwärmung, so daß Spannungen abgebaut und Verwerfungen auch bei großer Länge der Dichtmembran vermieden werden. Die Dichtmembran läßt sich deshalb auch aus weniger

ίο Einzelteilen aufbauen, was zu einer wesentlichen Vereinfachung der Herstellung führt. Trotz der ausgezeichneten Bewegungsmöglichkeit der Dichtmembran wird diese durch die Klemmleiste im Zusammenwirken mit Anschlägen stets in der richtigen Lage zur Dichtleiste gehalten. Schließlich ermöglicht die Klemmleiste ein leichtes Befestigen oder Lösen einzelner Teile der Dichtung.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Dichtmembran aus Teilstücken zusammengesetzt, von denen an der Verbindungsstelle zweier Teilstücke jeweils das Ende des einen Teilstückes in zwei freie, nicht miteinander verbundene Schenkel ausläuft, dir von dem Ende des anderen Teilstückes so umfaßt werden, daß dessen Schenkel die freien Schenkel des erstgenannten Teilstückes überlappen, wobei die mindestens an dieser Stelle ungeteilte Klemmleiste die beiden sich überlappenden Schenkel der beiden Teilstücke der Dichtmembran umfaßt. Durch die Teilung der Üichtmembran erhält man im Zusammenwirken mit der Klemmleiste eine besonders anpassungsfähige Dichtung. Die Klemmleiste drückt dabei die Teilstücke auch im Bereich ihrer Überlappung dicht an die Dichtleiste, ohne eine zum Ausgleich von Wärmedehnungen erwünschte Beweglichkeit der Teilstücke untereinander und gegenüber der Dichtleiste zu unterbinden.

Erfindungsgemäß kann im Bereich der sich überlappenden Enden der Teilstücke der Dichtmembran und innerhalb derselben ein im Querschnitt V- bzw. U-förmiges Abdeckstück angeordnet sein, dessen einer Schenkel von der Klemmleiste mit umfaßt wird. Durch das Membranstück kann die Abdichtung im Bereich der sich überlappenden Teilstücke weiter verbessert werden, wobei die Klemmleiste zusätzliche Befestigungsmittel erübrigt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Regenerativ-Wärmetauscher in schematischer Darstellung,

so F i g. 2 eine Draufsicht auf die den Gaseintritts- und den Luftaustrittskanal begrenzende Dichtleiste,

F i g. 3 eine Draufsicht auf die den Gaseintrittskanal begrenzenden Teile der Dichtmembran,
F i g. 4 eine Draufsicht auf die zusammengebaute Dichtung im Bereich einer Verbindungsstelle zwischen einem stegartigen und einem ringförmigen Teilstück,

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Dichtmembran der Dichtung nach der Linie V-V der F i g. 4,
F i g. 6 einen Querschnitt durch die Dichtung nach der Linie Vl-Vl der Fig. 4,

F i g. 7 eine räumliche Darstellung einer Verbindungsstelle der Dichtung und

Fig.8 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt aus den den Gaseintrittskanal begrenzenden Teilen einer weiteren Dichtmembran.

Der in Fig. 1 dargestellte Regenerativ-Wärmetauscher einer Kraftfahrzeug-Gasturbine besteht im wesentlichen aus einem auf einer Achse 11 in einem Ge-

häuse 12 drehbar gelagerten scheibenförmigen Speicherkörper 13, aus Kanälen 14 und 15 für die Verbrennungsluft sowie aus Kanälen 16 und 17 für die Abgase. Der Speicherkörper 13, der aus einem glas Iceramischen Werkstoff hergestellt ist, wird in axialer Richtung von einer Vielzahl kleiner Durchgangskanäle 18 durchsetzt Auf dem Mantel 19 des Speicherkörpers 13 ist mit elastischen Zwischengliedern 20 ein koaxialer Zahnkranz 21 befestigt Ein auf der Welle 22 im Gehäuse 12 gelage-tes Ritzel 23 greift in den Zahnkranz 21 ein. Der Speicherkörper 13 kann über die Welle 22, das Ritzel 23 und den Zahnkranz 21 von einem nicht dargestellten Nebenabtrieb der Gasturbine in Drehung versetzt werden.

Während des Betriebes der Gasturbine werden deren heiße Abgase durcn den Kanal 16 zu dem angetriebenen Speicherkörper 13 geleitet, dessen Durchgangskanäle 18 sie durchströmen und dabei einen Teil ihrer Wärme an den Speicherkörper 13 abgeben. Die aufgeheizten Abschnitte des Speicherkörpers 13 werden durch dessen ständige Drehung laufend in den Bereich der Kanäle 14 und 15 gerückt. Dadurch kann die vom Verdichter der Gasturuine geförderte Verbrennungsluft verhältnismäßig niederer Temperatur durch den Kanal 14 in die aufgeheizten Durchgangskanäle 18 einströmen und dort Wärme aufnehmen. Die so erhitzte Verbrennungsluft wird durch den Kanal 15 der Brennkammer der Gasturbine zugeführt. Gleichzeitig verlassen die im restlichen Abschnitt des Speicherkörpers 13 abgekühlten Abgase das Gehäuse 12 des Wärmetauschers durch den Kanal 17. Die Strömungsrichtung der Verbrennungsluft und der Abgase ist in F i g. 1 durch Pfeile angegeben.

Die Kanäle 15 bis 17 weisen im Bereich des Speicherkörpers 13 eine etwa halbkreisförmige Querschnittsfläche auf, die eine maximale Beaufschlagung des Speicherkörpers 13 erlaubt. An den Stirnseiten 24 der die Kanäle begrenzenden Wände 25 des Gehäuses 12 sind dem Kanalquerschnitt entsprechend ausgebildete Dichtelemente 26 angeordnet, die an den Berührungsstellen mit dem Speicherkörper 13 ein Entweichen der Abgase bzw. der Verbrennungsluft verhindern. Am Ende des Kanales 14 ist keine Dichtung nötig, da die zugeführte Verbrennungsluft innerhalb des Gehäuses 12 wegen der Dichtelemente 26 der übrigen Kanäle 15,16 und 17 nur den Weg durch den Speicherkörper 13 in den Kanal 15 nehmen kann.

Die Dichtelemente 26 bestehen aus einer Dichtleiste 27, die mit einer Gleitschicht 28 am Speicherkörper 13 anliegt, und aus einer elastischen Dichtmembian 29, die im Querschnitt eine U-förmige Gestalt aufweist und die sich über den Spalt zwischen der Dichtleiste 27 und der gegenüberliegenden Stirnseite 24 der Wand 25 des Gehäuses 12 erstreckt.

Die an der einen Stirnseite 30 des Speicherkörpers 13 anliegende Dichtleiste 27, die zusammen mit der Dichtmembian 29 den Kanal 16 für den Gaseintritt und den Kanal 15 für den Luftaustritt abdichtet, ist, wie F i g. 2 zeigt, aus einem ringförmigen Teilstück 31 und aus einem stegartigen Teilstück 32, das die Kanäle 15 und 16 voneinander trennt, zusammengesetzt. Das ringförmige Teilstück 31 weist zwei aneinander gegenüberliegende rechteckige Ausnehmungen 33 auf, die der Aufnahme der Enden 34 des stegartigen Teilstückes 32 dienen. Da dieses beim Betrieb des Wärmetauschers stärker erwärmt wird als das ringförmige Teilstück 31 und sich dabei entsprechend stärker ausdehnt, ist das stegartige Teilstück 32 mit einem axialen und einem geringen seitlichen Spiel in die Ausnehmungen 33 des ringförmigen Teilstückes 31 eingesetzt.

Die in F i g. 3 gezeigte Dichtmembran 29 für den dem Gaseintritt dienenden Kanal 16 ist ebenfalls in einzelne Bauteile aufgeteilt, die den Teilstücken 31 und 32 der Dichtleiste 27 entsprechen. Neben einem halbringförmigen Teilstück 35 und einem stegartigen Teilstück 36 weist die Dichtmembran 29 noch zwei Abdeckstücke 37 auf.

Die Fig.4 bis 7 lassen den Aufbau der Dichtung sowie die Gestalt und Wirkung ihrer einzelnen Teile erkennen. Die Teilstücke 35 und 36 der Dichtmembran 29 bestehen jeweils aus Schenkeln 38 und 39, die durch einen Steg 40 miteinander verbunden sind. Sie weisen jeweils die gleiche U-förmige Querschnittsfläche auf. Die Dichtmembran 29 wird an ihrem einen Schenkel 38 durch eine elastische Klemmleiste 41 umfaßt und gegen die Dichtleiste 27 gedrückt. Die Klemmleiste 41 erstreckt sich streifenförmig längs der Dichtleiste 27 und ist an ihrem einen Rand 42 an dieser befestigt. Entsprechend der Aufteilung der Dichtmembran 29 in Teilstükke 35 und 36 ist auch die Klemmleiste 4t in Teilstücke 43 und 44 aufgeteilt.

In der Mitte des stegartigen Teilstückes 32 der Dichtleiste 27 ist auf dieser ein Blechwinkel 45 befestigt, dessen abstehender Schenkel dem Steg 40 der Dichtmembran 29 gegenüberliegt und dieser als Anschlag 46 dient. Das Teilstück 44 der elastischen Klemmleiste 41 hält im Zusammenwirken mit dem Anschlag 46 das Teilstück 36 der Dichtmembran 29 in der richtigen Lage zum Teilstück 32 der Dichtleiste 27 und ermöglicht durch ihre Nachgiebigkeit unterschiedliche Wärmedehnungen sowohl in der Dichtmembran 29 als auch gegenüber der Dichtleiste 27. Ebenso können auch auf dem Teilstück 31 der Dichtleiste 27 ein oder mehrere ähnliche Anschläge für das Teilstück 35 der Dichtmembran 29 angeordnet wenden.

Innerhalb der Dichtmembran 29 sind V-förmig gebogene Blatifederelemente 47 angeordnet, die die Schenkel 38 und 39 der Dichtmembran 29 spreizen und damit deren dichte Anlage an der gegenüberliegenden Stirnseite 24 der Wand 25 des Gehäuses 12 unterstützen. Die Blattfederelemente 47 sind mit ihrem einen Rand 48 an der Klemmleiste 41 befestigt.

In gleicher Weise wie das stegartige Teilstück 316 ist auch das halbi ingförmige Teilstück 35 der Dichtmembran 29 aufgebaut und an dem ringförmigen Teilstück 31 der Dichtleiste 27 befestigt. Im Bereich jeder der beiden Verbindungsstellen zwischen dem ringförmigen Teilstück 31 und dem stegartigen Teilstück 32 der Dichtleiste 27 ist das Ende 49 des halbringförmigen Teilstükkes 35 jeweils in Richtung auf das Ende 50 des stegartigen Teilstückes 36 der Dichtmembran 29 einwärts gekrümmt. Das stegartige Teilstück 36 der Dichtmembran 29 läuft in diesem Bereich an seinem Ende !50 in zwei freie, nicht durch einen Steg miteinander verbundene Schenkel 51 und 52 aus, die von den durch den Steg 40 miteinander verbundenen Schenkeln 38 und 39 des Endes 49 des halbringförmigen Teilstückes 35 der Dichtmembran 29 umfaßt und geführt werden. Innerhalb der sich überlappenden Enden 49 und 50 der Teilstücke 35 bzw. 36 der Dichtmembran 29 ist das im Querschnitt U-förmige dünnwandige Abdeckstück 37 der Dichtmembran 29 angeordnet, das die Verbindungsstelle der Teilstücke 35 und 36 überbrückt. Durch das Abdeckstück 37 wird besonders der je nach den auftretenden Wärmedehnungen sich verändernde Spalt 53 an den freien Schenkeln 51 und 52 im Bereich zwischen den Enden der Stege 40 der halbringförmigen und der stegförmigen Teilstücke 35 bzw. 36 der Dichtmembran 29

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abgedichtet. Das Abdeckstück 37 wird ebenso wie die sich überlappenden Enden 49 und 50 der Teilstücke 35 und 36 der Dichtmembran 29 von dem Teilstück 44 der Klemmleiste 41 gehalten.

Die Fig.8 zeigt einzelne Bauteile einer weiteren Dichtmembran für den dem Gaseintritt dienenden Kanal 16 im Bereich einer Verbindungsstelle zwischen dem ringförmigen Teilstück 31 und dem stegartigen Teilstück 32 der Dichtleiste 27. Im Unterschied zum vorangehenden Beispiel ist das halbringförmige Teilstück 54 der Dichtmembran weiter in die Teilstücke 55 und 56 aufgeteilt. Das Ende des Teilstückes 55 läuft in freie Schenkel 57 aus, die bei zusammengebauter Dichtmembran vom Ende 58 des Teilstückes 56 umfaßt und geführt werden. Wie im vorangehenden Beispiel wird innerhalb der Teilstücke 55 und 56 in deren Überlappungsbereich ein Abdeckstück 59 zum Abdecken eines Spaltes eingesetzt. Die Teilstücke 55 und 56 sowie das Abdeckstück 59 werden in eingebautem Zustand von einem Teilstück einer Klemmleiste gehalten.

Anstelle rechteckiger Stege 40 zwischen den Schenkeln 38,39 der Dichtmembran 29 können auch röhrenförmige Stege angeordnet werden. Statt der im Querschnitt U-förmigen Dichtmembranen 29 können auch solche mit V-förmiger Querschnittsfläche verwendet werden. Die einzelnen Teile der Dichtung können durch

f Löten oder Schweißen, besonders Punktschweißen, mit-

j einander verbunden werden.

i \

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

35

40

45

50

55

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Claims

Patentansprüche:

1. Dichtung für die Gaskanäle eines Regenerativ-Wärmetauschers, die aus einer Dichtleiste, die an einem drehbaren scheibenförmigen Speicherkörper anliegt, und aus einer im Querschnitt V- oder U-förmigen Dichtmembran besteht, die durch Blattfederelemente unterstützt sich über den Spalt zwischen der Dichtleiste und der gegenüberliegenden Gehäusewand erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmembran (29) an einem ihrer Schenkel (38) durch eine an ihrem Rand (42) an der Dichtleiste (27) befestigte Klemmleiste (41) umfaßt und gegen die Dichtleiste (27) gedruckt wird und daß die Dichtmembran (29) mit ihrer Rückseite (Steg 40) an eines! an der Dichtleiste (27) angeordneten Anschlag (46) anliegt.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmembran (29) aus Teilstücken (35,36) zusammengesetzt ist, von denen an der Verbindungsstelle zweier Teilstücke (35,36) jeweils das Ende (50) des einen Teilstückes (36) in zwei freie,, nicht miteinander verbundene Schenkel (51,52) ausläuft, die von dem Ende (49) des anderen Teilstückes (35) so umfaßt werden, daß dessen Schenkel (38,39) die freien Schenkel (51, 52) des erstgenannten Teilstückes (36) überlappen, wobei die mindestens an dieser Stelle ungeteilte Klemmleiste (41) die beiden sich überlappenden Schenkel (38, 51) der beiden Teilstücke (35,36) der Dichtmembran (29) umfaßt.

3. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der sich überlappenden Enden (49, 50) der Teilstücke (35, 36) der Dichtmembran (29) und innerhalb derselben ein im Querschnitt V- bzw. U-förmiges Abdeckstück (37) angeordnet ist, dessen einer Schenkel von der Klemmleiste (41) mit umfaßt wird.