DE824213C - Abdichtung fuer einen umlaufenden Regenerativ-Waermeaustauscher - Google Patents

Description

• Abdichtung für einen umlaufenden Regenerativ-Wärmeaustauscher Diese Erfindung bezieht sich auf Brennkraftturbinen aller Art und umfaßt solche, bei welchen das Betriebsmittel von einer festen, flüssigen oder gasförmigen Quelle herrühren kann, z. B. Gas, 0l oder Kohle, und welches Mittel entweder im Innern der Turbine oder außerhalb derselben erzeugt werden kann.
• Die Erfindung betrifft besonders Abdichtungsmittel in Austauschern von der Bauart der umlaufenden Wärmespeicher, die manchmal die Regenerativl)auart genannt werden. Solche Austauscher werden in Brennkraftturbineneinheiten verwendet, um die Wärme von den heißen Gasen auf die verdichtete Luft, vor deren Erhitzung in der Brennkammer, zu übertragen.
• In einem Wärmeaustauscher dieser Bauart wird die fVärme dadurch übertragen, daß die heißen Gase durch eine Hälfte einer umlaufenden Trommel streichen, die Wärmeübertragungsflächen aufweist und indem die Luft, auf welche die Wärme übertragen werden soll, durch die andere Hälfte der Trommel wandert. Es ist üblich, die Luft nach dem Austritt aus dem Kompressor durch die eine Hälfte des Austauschers wandern zu lassen, und diese befindet sich daher unter Hochdruck, während die Gase nach dem Austritt aus einerTurbine durch die andere Hälfte des Austauschers wandern und deshalb einen geringeren Druck aufweisen als die Luft.
• Der Gegenstand dieser Erfindung ist, ein Verfahren der Abdichtung zwischen den zwei Teilen des Austauschers vorzusehen, wenn die umlaufende Trommel von der Unterdruckgasseite zu der Hochdruckluftseite wandert, und umgekehrt. Die Erfindung besteht in einem Verfahren zur Steuerung des Anpreßdruckes von feststehenden Abdichtungsgleitschuhen für umlaufende Regenerat-Wärmeaustauscher, nach welchem zu diesem Zweck eine veränderliche Kraft auf die Dichtungsschuhe ausgeübt wird und wobei zur Übertragung dieser veränderlichen Kraft eine Flüssigkeit verwendet wird, deren Flüssigkeitsdruck sich in Abhängigkeit von dem während der Drehbewegung des Wärmeaustauschers jeweils auf die Dichtungsschuhe lastenden Gasdruck verändert.
• Bei der Anordnung zur Ausführung dieses Verfahrens wird die veränderliche Kraft auf die Dichtungsschuhe über dünne Metallröhren ausgeübt werden, die in den bestehenden Gehäuseteilen des Wärmeaustauschers gelagert sind.
• Die Röhren sind mit einem im wesentlichen un'komprimierbaren Mittel, z. B. Öl, gefüllt.
• Das Mittel wird den Röhren derart zugeführt, daß sein Druck je nach der auf die Dichtungsschuhe durch die Wärmeaustauschmittel in den unter den Schuhen durchwandernden Kammern ausgeübten Kraft schwankt. Die Röhren «-eisen einen über die ganze Länge des Schuhes sich erstreckenden ovalenQuerschnitt auf, und ihre Enden sind durch Endstücke dicht geschlossen und derart gehalten, daß sie keine Bewegung ausführen können und mit den Röhren durch ein biegsames Glied verbunden sind. Der Druck wird in den Röhren durch hydraulische oder pneumatische oder andere Mittel erzeugt und geändert oder geregelt.
• In den schematischen Zeichnungen stellt dar Fig. i einen Längsschnitt eines Regenerativ-Wärmeaustauschers von der Bauart mit umlaufender Trommel, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. i in Richtung der Pfeile gesehen; Fig. 3 veranschaulicht Kräfte, die auf die Schuhe winken, wenn eine Kammer unter ihnen durchläuft, wobei die Stellung eine solche bei Hochdruck ist; Fig. ,I ist ähnlich der Fig. 3, wobei die Trommel einen gewissen Bereich weitergewandert ist, die Stellung ist eine von mittlerem Druck, und Fig. 5 ist ähnlich den Fig. 3 und .I, wobei die Trommel noch weiter vorwärts gewandert ist, der Druck entspricht dabei der Bedingung des Mindestdruckes; Fig. 6 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen der Periode auf der waagerechten Achse und für den Druck zu verschiedenen Zeiten auf der lotrechten Achse zeigt; Fig.7 veranschaulicht schematisch ein Regelsystem zum Gebrauch bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• Bei Umsetzung der Erfindung in die Praxis in einer beispielsweisen Ausführungsform und mit besonderem Bezug auf die Fig. i und 2 besteht der Austauscher aus einem äußeren Gehäuse a, das in zwei Teile durch Abdichtungsstücke b getrennt ist. Eine Gaseinlaßverbindung besteht bei c und eine Luftauslaßverbindung bei d. Im Innern dieses Gehäuses läuft eine ringförmige Trommel e um. Ein zweites und inneres Gehäuse f ist in die Trom-

  mel e so eingepaßt, daß der Innenraum durch Abdich-

  tungen g derart in zwei Abteilungen unterteilt ist,

  daß axiale Öffnungen an den Enden der Gehäuse

  für die Lufteinlaß- und Gasauslaßverbindungen

  geschaffen werden. Die Trommel e, welche mit Hilfe

  von Kugellagern h an dem inneren Gehäuse f ge-

  lagert ist, ist in verschiedene, einzelne axiale Kam-

  mern j durch die Rippen i geteilt. Die Kammern

  sind mit geeigneten Wärmeübertragungsflächeii.

  wie z. B. Drahtgaze, gefüllt, und Öffnungen sind in

  den Innen- und Außenwänden der Trommel vor-

  gesehen, so daß die Gase und Luft durch die

  Trommel fließen können. Die Abdichtungen b und g

  zwischen den Luft- und Gasseiten der Trommel be-

  stehen aus Schuhen von solcher Form, daß sie auf

  den Außen- und Innenflächen der Trommel gleiten,

  und sie sind genügend breit, uni eine vollständige

  Kammer der Trommel abzudecken. Die Schuhe

  werden gegen die Flächen derTrommel durch Stoß-

  stangen k und L gepreßt, auf «-elche Druck mittels

  nachgiebiger Metallröhren m und it ausgeübt wird,

  die mit 01 oder einem anderen im Nvesentlichen

  unkomprimierbaren Mittel gefüllt sind. 1)ie Röhren

  sind jeweils in den Außen- und Innengehäusen a

  und f gelagert.

  Die Röhren m und ii, die ähnliche Bauart auf-

  weisen, bestehen bei einer Ausführungsform aus

  einem dünnen Kaliberrohr von ungefähr ovalem

  Querschnitt, das sich über die ganze Länge der

  Schuhe erstreckt. Die beiden Enden der Röhren

  sind dicht abgeschlossen, derart, daß die Endstücke

  nicht die Nachgiebigkeit des Rohres an den Stellen

  der Enden der Schuhe beeinträchtigen. Wenn die

  Enden von einer Bauart sind, die keine Nachgiebig-

  keit zuläßt, so können sie mit dem nachgiebigen

  Teil des Rohres mit Hilfe einer Balgverbindung

  oder einem ähnlichen, nachgiebigen Verbindungs-

  mittel verbunden werden.

  Beim Betriebe des Austauschers wird die Trom-

  mel durch äußere Mittel gedreht, so daß bestimmte

  Kammern der Trommel in einem Zustand voll-

  ständig durch die äußeren und inneren, gegen die

  Trommelflächen anliegenden Schuhe abgedeckt sind.

  Mit Bezug auf die Fig. 3, .4 und 5, «-elche die

  Kräfte zeigen, die auf die Schuhe wirken, wenn

  solch eine Kammer unter ihnen durchgeht, so ist in

  Fig. 3 die eine Rippe der Kammer gerade von den

  Schuhen an der Hochdruckseite des Austauschers

  frei gekommen und setzt dabei die Kammer dem

  Luftdruck dieser Seite aus. Der Druck in der

  Kammer steigt deshalb sofort auf den Luftdruck

  an und wirkt auf den Teil der Schuhe, «-elche die

  Kammer abdecken. Bei der Drehung der Trommel,

  z. B. bis sie die Stellung nach Fig. 4 erreicht, ist

  der Teil der Kammer, der der Hochdruckluft unter-

  worfen ist und wo eine hohe Kraft auf die Schuhe

  ausgeübt wird, verringert, während der Teil der

  Nachbarkammer, der dem Niederdruckgas aus-

  gesetzt ist und deshalb eine niedrige Kraft auf die

  Schuhe ausübt, wächst. Endlich wird die Stellung

  nach Fig. 5 erreicht, in welcher die Rippe zwischen

  den beiden Kammern die Kante der Schuhe auf der

  Hochdruckseite des Austauschers erreicht und durch

  die Hochdruckluft kein weiterer Einfluß auf die Schuhe ausgeübt wird. Die Kraft P,";", die dann auf die Schuhe wirkt, ist durch den Druck der Niederdruckgase gegeben. Dieser Kreislauf wiederholt sich dann, während jede Kammer unter den Schuhen durchgeht.
• Die Perioden o und p sind in Fig. 6 veranschaulicht. Der Höchstdruck tritt in dem Punkt q auf, Zwischendruck ist durch dieLinierveranschaulicht, und der Mindestdruck durch die waagerechte Linie s. Damit die Schuhe eine Abdichtung zwischen den Hochdruck- und den Niederdruckteilen des Austauschers bilden, muß eine Kraft vorgesehen werden, die gleich ist derjenigen, die durch den Luft- oder Gasdruck in den Kammern unter den Schulen ausgeübt wird. Wenn ein konstanter äußerer Druck ausgeübt würde, so müßte dieser gleich dem sein. der notwendig ist, um der größten Kraft I 'Max entgegenzuwirken, die durch die Hochdruckluft ausgeübt wird. Da aber der Druck auf den Schuh, der durch die Luft oder die Gase in den Kammern ausgeübt wird, abnimmt, so würde der Rest der konstanten äußeren Kraft eine sehr hohe Reibungskraft erzeugen, so daß eine beträchtliche Kraft zum Antrieb der Trommel aufgewendet werden müßte. Diese Erfindung vermindert die Kraft für den Antrieb der Trommel durch Beeinflussung des äußeren Druckes auf die Schuhe dergestalt, daß er dem durch die Luft oder Gase in den unter den Schuhen durchwandernden Kammern entspricht. Die Ölröhren m und n sind zu diesem Zweck mit einem entsprechenden Regelsystem und einer Üldruckfördereinrichtung, z. B. einer Pumpe, verbunden, die einen konstanten Druck dem System zuführt.
• Mit Bezug auf Fig.7 besteht das Regelsystem aus einer Pumpe 9, welche Öl unter einem Druck, der durch ein Reduzierventil r konstant gehalten wird, Rückschlagventilen s zuführt, von wo das 01 in die nachgiebigen Dichtungsölröhren m und n verteilt wird. Das 01 in den Röhren ist auch durch Ventile t mit Bohrung mit der Speiseseite der Rückschlagventile s zurückverbunden.
• Im Betriebe fließt 01 verhältnismäßig geringen Druckes durch die Rückschlagventile während des Teiles des Kreislaufes, wenn die Kraft auf die Schuhe am geringsten ist, d. h. während der Periode, wenn die Kraft P",;" (Fig. 5) ist. Dadurch werden die ovalen Röhren m und st gefüllt und die Schuhe in Berührung mit der Trommel e gebracht. Sobald die Gasbelastung auf die Schuhe wächst, besteht das Bestreben, die Röhren m und n zusammenzudrücken und 0I in das Speisesystem zurückzuschicken. Wenn der Öldruck in den Röhren m und se über den Druck steigt, der dem Reduzierventil r entspricht, so schließen die Rückschlagventile s, und der Öldruck in den Röhren wächst gemäß der auf die Schuhe ausgeübten Kraft. Die Ventile t mit den Bohrungen sind vorgesehen, um eine geringe Menge 01 aus dem System aussickern zu lassen und Änderungen im Rauminhalt der Röhren entsprechend Änderungen in den Größenabmessungen des Gehäuses und der Trommel unter Betriebsdruck und -temperaturen auszugleichen. Wenn das Rückschlagventil geschlossen ist, so tritt 01 durch die Bohrungen der Ventile von den Röhren zu der Speiseseite der Rückschlagventile durch, und deshalb können die Schuhe sich etwas von der Trommel abheben. Dies Durchtreten kann eingestellt werden, so daß der Grad des Abhebens sehr gering ist und praktisch nicht die Abdichtungseigenschaften beeinträchtigt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Steuerung des Anpreßdruckes von feststehenden Abdichtungsgleitschuhen für umlaufende Regenerativ-Wä.rmeaustauscher, dadurch gekennzeichnet, daß zu diesem Zweck eine veränderliche Kraft auf die Dichtungsschuhe (b, g) ausgeübt wird, und daß zur Übertragung dieser veränderlichen Kraft eine Flüssigkeit verwendet wird, deren Flüssigkeitsdruck sich in Abhängigkeit von dem während der Drehbewegung des Wärmeaustauschers (e) jeweils auf den Dichtungsschuhen (b, g) lastenden Gasdruck verändert.
2. 2. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderliche Kraft auf die Dichtungsschuhe (b, g) über dünne Metallröhren (m, n) ausgeübt wird, die in den feststehenden Gehäuseteilen (a, f) des Wärmeaustauschers (Fig. i und 2) gelagert sind..
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (m, n) mit einem im wesentlichen un.komprimierharen Mittel, z. B. 01, gefüllt sind.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel den Röhren (m, n) derart zugeführt wird, daß sein Druck je nach der auf die Dichtungsschuhe (b, g) durch die Wärmeaustauschmittel in den unter den Schuhen durchwandernden Kammern (j) ausgeübten Kraft schwankt.
5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (m, n) einen über die ganze Länge des Schuhes sich erstreckenden ovalenQuerschnittaufweisen.
6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Röhren (m, n) durch Endstücke dicht geschlossen sind, die derart gehalten sind, daß sie keine Bewegung ausführen können und mit den Röhren durch ein nachgiebiges Glied verbunden sind.
7. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch :gekennzeichnet, daß der Druck in den Röhren (m, n) durch hydraulische oder pneumatische oder andere Mittel erzeugt und geändert oder geregelt wird.