DE3009320A1

DE3009320A1 - Dichtungsvorrichtung fuer einen dreh- regenerativwaermeaustauscher

Info

Publication number: DE3009320A1
Application number: DE19803009320
Authority: DE
Inventors: Noritoshi Handa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-03-13
Filing date: 1980-03-11
Publication date: 1980-09-18
Also published as: US4305594A; JPS55131485U

Description

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung für einen Dreh-Regenerativwärmeaustauscher und insbesondere eine Dichtungsvorrichtung für einen Dreh-Regenerativwärmeaustauscher mit einem Wärmeaustauschergehäuse, einem Drehregenerator, der in dem Gehäuse untergebracht ist, einem Gleitstück, das gleitend eine Seitenfläche des Drehregenerators berührt, und mit einer dünnen, ebenen Dichtungsplatte, deren eines Ende mit der Seitenfläche des Gleitstückes zusammenarbeitet und deren anderes Ende fest mit dem Gehäuse verbunden ist.

Ein üblicher Dreh-Regenerativwärmeaustauscher für Regenerativgasturbinenmaschinen ist in den Figuren 1 und gezeigt, die einen Kompressor 1, eine Kompressorturbine und eine Leistungsturbine 5 umfassen.

Ein Arbeitsfluiddurchgang 3 zwischen dem Kompressor 1 und der Kompressorturbine 2 ist zwischengeschaltet und ein Brenner 4 vorgesehen. Der Durchgang 3 stromab des Brenners 4 ist in der Nähe eines Auslaßdurchganges 6 der Leistungsturbine 5 in einem Gehäuse 7 eines Dreh-Regenerativwärmeaustauschers ausgebildet. Ein Drehregenerator 8 steht in Verbindung mit beiden Durchgängen und 6 und ist in dem Gehäuse 7 drehbar gelagert. Eine Dichtungsvorrichtung 9 ist um den Auslaßdurchgang 6 der Leistungsturbine 5 angeordnet (vgl. Figur 2). Eine Druckkammer 10 bildet sich um den Drehregenerator 8, die in Verbindung mit dem Durchgang 3 steht. Der Druck in der Druckkammer 10 wird dazu genutzt, die Dichtungsvorrichtung 9 anzudrücken und Leckstellen an der Dichtungsvorrichtung 9 zu vermeiden.

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Eine übliche Auslegung einer derartigen Dichtungsvorrichtung 9 ist in Figur 3 gezeigt. Eine Seitenfläche eines Gleitstückes 11, das im wesentlichen aus Kohlenstoff besteht/ ist gleitend in Eingriff mit der Seitenfläche des Drehregenerators 8. Ein Halter 12 hält die andere Fläche des Gleitstückes 11, während die gegenüberliegende Fläche 12a des Halters 12 fest mit einem kleineren Ende der konischen Dichtungsplatte 13 verbunden ist. Das größere Ende der Dichtungsplatte 13 arbeitet mit einer Dichtungsfläche 7a des Gehäuses 7 zusammen. Ein Stützelement 14 ist auf die Gehäuseseitenfläche der Dichtungsplatte 13 gelegt und fest mit dem Halter 12 verbunden. Ein Druckunterschied zwischen der Druckkammer und dem Auslaßdurchgang 6 verformt die Dichtungsplatte elastisch und drückt sie gegen die Dichtungsfläche 7a des Gehäuses 7 an. Das Stützelement 14 ist dazu bestimmt, die Dichtungsplatte 13 derart abzustützen, daß sie keinen übermäßigen Verformungen ausgesetzt ist.

In Figur 4 ist eine weitere übliche Ausfuhrungsform einer Dichtungsvorrichtung für Dreh-Regenerativwärmeaustauscher gezeigt. Gleiche oder ähnliche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen wie in Figur 3 versehen. Die Dichtungsplatte 13 in Figur 4 ist in Gegenrichtung zu der in Figur 3 gezeigten Richtung konisch ausgebildet. Die Dichtungsplatte 13 und das Stützelement 14 sind fest mit dem Gehäuse 7 verbunden, während das äußere Ende der Dichtungsplatte 13 gegen die Fläche 12a des Halters 12 gedrückt wird.

Wenn bei den üblichen Dichtungsvorrichtungen nach den Figuren 1 bis 4 das Gleitstück 11 oder das Gleitstück 15 an der Hauptgehäuseseite verschlissen ist, wird der Abstand zwischen der Sitzfläche 12 und dem

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die Dichtungsplatte 13 haltenden Halter 12 und der Dichtungsfläche 7a des Gehäuses 7 allmählich größer. Um eine Anpassung an die Änderung des Abstandes zu erzielen und um die gewünschte Dichtfunktion aufrechtzuerhalten, muß sich die Dichtungsplatte 13 stärker verformen. Deshalb ist beispielsweise eine Vielzahl von Schlitzen 16 vorgesehen, die den ümfangsabschnitt der Dichtungsplatte 13 durchziehen (vgl. Figur 5). Derartige Schlitze neigen dazu, daß Gasleckstellen auftreten. Auch sind sie noch mit weiteren Nachteilen behaftet. Wenn man die Anzahl der Schlitze verkleinert, können sich bei der Verformungsbeanspruchung der Dichtungsplatte 13 Risse 17 in Figur 5 bilden, so daß die gewünschte Dichtfunktion nicht mehr erfüllt werden kann.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten werden bei einer weiteren üblichen Dichtungsvorrichtung nach Figur 6 eine ebene Dichtungsplatte 13 und ein ebenes Stützelement 14 verwendet, das auf die Dichtungsplatte 13 gelegt ist und die fest mit dem Gehäuse 7 verbunden sind, um Schlitze 16 bei der Ausfuhrungsform nach Figur 5 zu vermeiden. Da das Stützelement 14 die Verformung der Dichtungsplatte 13 beschränkt, ist kein ausreichendes Folgeverhalten der Dichtungsplatte 13 vorhanden. Wenn somit die Gleitstücke 11 und 15 verschlissen sind, ist die Dichtungseigenschaft zwischen der Sitzfläche 12a des Halters 12 und dem äußeren Rand der Dichtungsplatte nicht mehr zufriedenstellend, da sich ein Zwischenraum hierbei bildet. Hierdurch verschlechtert sich das Anlaufverhalten der Gasturbinenmaschine infolge des Gasaustritts über den Zwischenraum.

Die Erfindung zielt darauf ab, die zuvor beschriebenen Nachteile zu überwinden und eine Dichtungsvorrichtung für einen Dreh-Regenerativwärmeaustauscher zu schaffen,

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der ein verbessertes FoIgeverhalten ohne eine Beeinträchtigung der Dichtungseigenschaften hat. Erfindungsgemäß zeichnet sich eine Dichtungsvorrichtung für einen Dreh-Regenerativwärineaustauscherdurch ein Stützelement, das einstückig fest mit dem Gleitstück oder einem das Gleitstück haltenden Halter verbunden ist, und das mit dem Zwischenabschnitt der Dichtungsplatte in Eingriff bringbar ist/ aus.

Üblicherweise wurde ein derartiges Stützelement fest mit dem Gehäuse oder dem Halter für die Dichtungsplatte verbunden. Nach der Erfindung ist die Dichtungsplatte an dem Gehäuse angebracht, während das Stützelement fest mit dem Gleitstück oder dem Halter desselben verbunden ist. Da der Zwischenabschnitt der Dichtungsplatte beim Arbeiten unterstützt wird/ kann man die gewünschte Steifigkeit der Dichtungsplatte unter einer Druckdifferenz über der Dichtungsplatte beibehalten. Wenn der Abstand zwischen dem Halter und dem Gehäuse größer wird/ löst sich die Abstützung von der Dichtungsplatte und die Steifigkeit der Dichtungsplatte nimmt ab/ so daß sich die Dichtungsplatte durch die Druckdifferenz leicht verformen kann, um den Kontakt der Dichtungsplatte mit dem Gleitstück aufrechtzuerhalten. Hierdurch werden das Nachlaufverhalten der Dichtungsplatte, die Betriebszuverlässigkeit und die Haltbarkeit der Dichtungsvorrichtung verbessert.

Vorzugsweise wird das Stützelement von einem Abschnitt des Gleitstückes oder des Halters gebildet.

Vorzugsweise wird das Stützelement wenigstens von einem elastischen Element, z.B. Silikonkautschuk oder einer Feder gebildet, das fest mit dem Gleitstück oder dem Halter verbunden ist.

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Das elastische Stützelement stellt eine ausreichende Verformungsfähigkeit der Dichtungsplatte ständig sicher, die insbesondere bei extremen Arbeitsbedingungen erwünscht ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Dreh-Regenerativwärmeaustauschers ,

Figur 2 eine schematische Schnittansicht der Dichtungsvorrichtung,

Figur 3 eine vergrößerte Schnittansicht eines Ausschnitts einer üblichen Dichtungsvorrichtung,

Figur 4 eine Schnittansicht einer weiteren üblichen Dichtungsvorrichtung,

Figur 5 eine ausschnitthafte perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der Dichtungsplatte in Figur 3,

Figur 6 eine Schnittansicht einer weiteren üblichen Dichtungsvorrichtung,

Figur 7 eine Schnittansicht einer Dichtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausfuhrungsform nach der Erfindung,

Figur 8 eine Schnittansicht einer Dichtungsvorrichtung gemäß einer, zweiten Ausführungsform nach der Erfindung, und

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Figur 9 eine Schnittansicht einer Dichtungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform nach der Erfindung.

In Figur 7 ist eine Ausfuhrungsform einer Dichtungsvorrichtung für einen Dreh-Regenerativwärmeaustauscher nach der Erfindung gezeigt. Ein Gleitstück 21 mit einem rechteckigen Querschnitt ist aus einem porösen Material ausgebildet, das hauptsächlich aus Kohlenstoff besteht. Das Gleitstück 21 hat eine Gleitfläche 21a, die in Gleitberührung mit der Seitenfläche des Drehregenerators 22 steht. Das Gleitstück 21 ist an seiner anderen Fläche 21b fest mit einem Halter 23 verbunden, der das Gleitstück versteift und hält.

Eine Dichtungsplatte 25 in Form einer dünnen, ebenen Platte ist fest mit einem Gehäuse 24 des Wärmeaustauschers unter Verwendung eines Befestigungselementes 24a und Schrauben 24b sowie Unterlagsscheiben 24c verbunden. Der endseitige Außenumfangsabschnitt der Dichtungsplatte 25 arbeitet mit einer Sitzfläche 23a des Halters 23 zusammen. Nach der Erfindung ist ein Stützelement 26 einstückig mit dem Halter 23 ausgebildet und arbeitet mit dem Mittelabschnitt der Dichtungsplatte 25 zusammen. Wenn die Dichtungsplatte 25 das Stützelement 26 berührt, wird die Dichtungsplatte 25 selbst bei einer Druckdifferenz zwischen den äußeren und inneren Durchgängen 27 und 28 nicht übermäßig verformt. Auf der Sitzfläche 23a des Halters 23 kann eine Ausnehmung 30 ausgebildet sein, die sich von dem Stützelement 26 radial nach außen erstreckt und die mit dem inneren Durchgang 28 über eine Vielzahl von Radialnuten 29 in Verbindung steht, um die Druckkraft zwischen der Dichtungsfläche 23a und der Dichtungsplatte 25 zu regulieren.

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Wenn das Gleitstück 21 verschlissen ist und der Abstand zwischen der Sitzfläche 23a und dem Halter 23 der gegenüberliegenden Fläche des Gehäuses 24 größer wird, löst sich das Stützelement 26 von der Dichtungsplatte 25. Hierdurch vergrößert sich die Hebellänge der Dichtungsplatte 25, so daß sich die Dichtungsplatte 25 leicht verformen kann und daß sich der äußere Randabschnitt der Dichtungsplatte 25 gegen die Sitzfläche 23a des Halters durch die Druckdifferenz über der Dichtungsplatte 25 drückt,

In anderen Worten ausgedrückt, wird die wirksame Steifigkeit der Dichtungsplatte 25 verringert und das Nachlaufverhalten der Dichtungsplatte im Vergleich zu üblichen Dichtungsvorrichtungen verbessert, wenn das Stützelement 26 mit der Sitzfläche 23a bewegt wird, die in Berührung mit dem äußeren Randabschnitt der Dichtungsplatte 25 ist. Die Dichtungsplatte 25 kann im Grundzustand das Stützelement 26 berühren. Aufgrund von Fertigungstoleranzen oder Montagefehlern ist vorzugsweise ein geringfügiges Spiel zwischen der Dichtungsplatte 25 und dem Stützelement 26 wenigstens im Zusammenbauzustand oder im nicht betriebenen Zustand vorhanden, um den Kontakt zwischen der Dichtungsfläche 2 3a und der Dichtungsplatte 25 im Betriebszustand zu verbessern.

Bei der in Figur 7 gezeigten Ausführungsform ist das Stützelement 26 als ein Abschnitt des Halters 23 ausgebildet. Weitere Ausführungsformen des Stützelementes sind in den Figuren 8 und 9 gezeigt. In Figur 8 ist ein Stützelement 26' aus einem geeigneten elastischen Material, zum Beispiel Silikonkautschuk, ausgebildet und fest mit dem Halter 23 verbunden. In Figur 9 ist eine Vielzahl von Stützelementen 26" durch plattenförmige Federn gebildet, die jeweils fest mit dem Halter 23 ver-

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bunden sind. Durch die Elastizität der Stützelemente 26' und 26" kann sich die Dichtungsplatte 25 langsam und gleichmäßig verformen/ ohne daß sich ihre Steifigkeit schnell ändert. Obgleich es in der Zeichnung nicht dargestellt ist, kann die Dichtungsplatte mit der anderen Seitenfläche 21b des Gleitstückes 21 in Eingriff stehen, um ähnliche Effekte zu erzielen. Wenn der Abstand zwischen dem festen Ende der Dichtungsplatte 25 und dem Stützelement 26 groß wird, können hilfsweise zusätzliche Stützelemente an dem festen Ende der Dichtungsplatte 25 vorgesehen sein, um die Steifigkeit der Dichtungsplatte regulieren zu können.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, bewegt sich bei der Dichtungsvorrichtung nach der Erfindung die Dichtungsfläche, die mit dem dichtungsseitigen Ende der Dichtungsplatte 25 zusammenarbeitet, in einem Stück mit dem Stützelement 26, das die Dichtungsplatte 25 trägt, so daß das Stützelement die Dichtungsplatte nicht daran hindert, daß sie mit der Dichtungsfläche 23a des Halters 23 selbst dann in Eingriff kommt, wenn das Gleitstück übermäßig verschlissen ist. Da das Stützelement 26 die Dichtungsplatte vor Verformungen im Vergleich zu üblichen Auslegungen schützt und auch die Steifigkeit der Dichtungsplatte reguliert, läßt sich nach der Erfindung der Nachlaufbereich der Dichtungsplatte vergrößern und die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Dichtungsplatte werden verbessert.

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Claims

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

H. KINKELDEY

Wl-ING

W. STOCKMAIR

OR-INS A.E ICALTKH

K. SCHUMANN

Dft RER NAT ■ OK⁹L-PHYS.

P. H. JAKOB

DtPL-ING.

G. BEZOLD

DR RER HOT-QPL-OtM

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

P 14 854

11. März 1980

NISSAN MOTOR GO., LTD.

2, Takara-Cko> Kanagawa-Ku, Yokohama City, JAPAN

Dichtungsvorrichtung für einen Dreh-Regenerativwärmeaustauscher

Patentansprüche

^ Dichtungsvorrichtung für einen Dreh-Regenerativwärmeaustauscher mit einem Wärmeaustauschergehäuse, einem Drehregenerator, der in dem Gehäuse untergebracht ist, einem Gleitstück, das gleitend eine Seitenfläche des Drehregenerators berührt, und mit einer dünnen, ebenen Dichtungsplatte, deren eines Ende mit der Seitenfläche des Gleitstückes zusammenarbeitet und deren anderes Ende fest mit dem Gehäuse verbunden ist,
gekennzeichnet durch ein Stützelement (26, 26', 26"), das einstückig fest mit dem Gleitstück (21). oder einem das Gleitstück (21) haltenden Halter (2 3) verbunden ist, und das mit dem Zwischenabschnitt der Dichtungsplatte (25) in Eingriff bringbar ist.

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TELEFON (OSQ) 332869 TELEX OS-S938O TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER
2. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennze ichnet, daß das Stützelement (26, 26', 26") als ein Abschnitt des Gleitstückes (21) oder des Halters (23) ausgebildet ist.
3. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennze ichnet/ daß das Stützelement (26, 26¹, 26") von wenigstens einem elastischen Element, zum Beispiel Silikonkautschuk, oder einer Feder gebildet wird, das fest mit dem Gleitstück (21) oder dem Halter (23) verbunden ist.

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