DE842743C

DE842743C - seal

Info

Publication number: DE842743C
Application number: DEP3291A
Authority: DE
Original assignee: Power Jets Research and Development Ltd
Current assignee: Power Jets Research and Development Ltd
Priority date: 1949-09-20
Filing date: 1950-09-09
Publication date: 1952-06-30

Description

Abdichtung Die Erfindung bezieht sich auf Abschluß- oder Abdichtungssysteme, bei welchen ein Abdichtungselement sich gegen die Oberfläche eines beweglichen Körpers zwecks Trennung von unter verschiedenen Drücken stehenden l#',am@mern, welche der bewegliche Körper passiert, abdichtend legt.Sealing The invention relates to closure or sealing systems, in which a sealing element is against the surface of a movable body for the purpose of separating l # ', am @ mern under different pressures, which of the moving body happens, sealing lays.

Ein Anwendungsgebiet für solche Abdichtungssysteme ist das der Regenerativwärmeaustausüher derjenigen Art, bei welcher ein Wärme aufnehmender und übertragender Formkörper drehbar in einem Gehäuse sitzt, das durch Trenn- und Dichtuilgselcmetite in Druckmittelwege oder -räume für ein Druckmittel mit hoher Temperatur und ein Druckmittel mit einer niedrigeren Temperatur aufgeteilt ist, so daß bei der Drehung des Formkörpers er Wärme vom Medium mit hoher Temperatur absorbiert und es demjenigen mit der niedrigeren Temperatur übermittelt. Für Geräte der vorerwähnten Art eignet sich die Erfindung in erster Linie dann, wenn der Druckunterschied zwischen den Medien mit hoher und niedriger Temperatur groß ist, wie dies bei Gasturbinenanlagen der Fall ist.One area of application for such sealing systems is that of regenerative heat exchangers of the type in which a molded body that absorbs and transfers heat rotatably seated in a housing, which by separating and Dichtuilgselcmetite in pressure medium paths or spaces for a pressure medium with a high temperature and a pressure medium with a lower temperature is divided, so that when rotating the molded body he Heat is absorbed by the medium with a high temperature and it is absorbed by the one with the lower temperature Temperature transmitted. The invention is suitable for devices of the aforementioned type primarily when the pressure difference between the media is high and low temperature is large, as is the case with gas turbine plants.

Es ist erwünscht, das Trennelement gegen die Oberfläche des sich bewegenden Elements unter dem Einfluß einer positiven Krafteinwirkung sich anlegen zu lassen, doch darf die Kraft nicht zu groß sein, da sie sonst gleichsam als Bremsschuh arbeitet und die Drehung des sich bewegenden Körpers verzögert sowie eine beträchtliche Abnutzung hervorruft.It is desirable to have the separator against the surface of the moving To allow the element to be applied under the influence of a positive force, but the force must not be too great, otherwise it works like a brake shoe and retards the rotation of the moving body as well as significant wear evokes.

Schwierigkeiten ergeben sich vor allem dann, wenn die Dichtungselemente beweglich sind und eins der Medien einen hohen Druck aufweist, da das Hochdruckmedium an den Elementen vorbeisickern und dann ebenfalls in dem Sinne wirken kann, daß es sie gegen den beweglichen Körper t)zw. Wärmeaustauscher preßt, und zwar selbst dann, wenn Vorkehrungen gegen das Auftreten solcher Sickerleckstellen getroffen worden sind.Difficulties arise especially when the sealing elements are movable and one of the media has a high pressure because the high pressure medium trickle past the elements and then also act in the same way can, that it is against the movable body t) between Heat exchanger presses itself when precautions are taken against the occurrence of such seepage leaks have been.

Durch die Erfindung wird eine Belastung der Elemente unter positiver Krafteinwirkung ermöglicht, ohne daß eine überlastung infolge von Hochdruckmediumleckstellen an den Elementen eintritt.The invention makes a load on the elements less positive Force application made possible without overloading due to high pressure medium leaks occurs on the elements.

Erfindungsgemäß weist das Abdichtsystem, bei welchem ein bewegliches Abdichtelement sich gegen eine Oberfläche eines sich bewegenden Körpers zwecks Trennung von unter verschiedenen Drücken stehenden Kammern abdichtend legt, eine Abdichtelc°mentbelastungsvorrichtung in solcher Weise auf, daß die Krafteinwirkung auf das Element infolge der Hochdruckmediumleckstelle, die auf das Element einwirkt, durch eine Gegenkraft ausgeglichen wird, während das Element selbst unabhängig von der Leckstellenlast bzw. -krafteinwirkung betätigt wird, und zwar vorzugsweise durch das Medium mit höherem Druck, gegen welches das System zu wir= ken bestimmt ist. Die Hochdruckmediumleckstelle kann so angeordnet sein, daß sie die Gegenlast auf das Element liefert, wobei das Druckmittel 7uni Betätigen der Abdichtelementbelastungsvorrichtung von dem Medium mit höherem Druck in einem Zwischengebiet an der Abdichtfläche des Elements abgenommen werden kann. Unter diesen Umständen kann das Medium von der Hochdruckleckstelle und das Medium zum Belasten des Elements den ent gegengesetzten Seiten eitles Druckbalges oder -kolbens, der die Belastungsvorrichtung bildet, zugeführt werden. Die Fläche des Druckbalges oder -kolbens und die Fläche des Elements, die vom Medium der Hochdruckleckstelle, beaufschlagt wird, kann ungefähr gleich groß sein, um einen Druckausgleich herbeizuführen, derart, daß die Belastung des Elements völlig vom Leckstellenmedium unbecinflußt bleibt. Bei scheibenförmiger Ausbildung des beweglichen Formkörpers bzw. Wärmeaustauscherzwischenelements und solcher Ausbildung des Abdichtelements, daß es sich entlang der Oberfläche des Formkörpers oder Zwischenelements erstreckt, ist die Last bzw. Krafteinwirkung, die das Elemen, gegen die Fläche des Formkörpers oder Zwischenelements preßt, über die Längsrichtung des Abdichtelements verschieden groß.According to the invention, the sealing system, in which a movable Sealing element against a surface of a moving body for separation of chambers under different pressures sealingly places, a sealing element loading device in such a way that the force acting on the element due to the high pressure medium leakage, acting on the element is balanced by a counterforce, while the Element itself operated independently of the leakage load or force is, preferably by the medium with higher pressure against which the System is intended to work. The high pressure medium leak can be so arranged be that it supplies the counter-load on the element, the pressure medium 7uni Actuating the seal member loading device from the higher pressure medium can be removed in an intermediate area on the sealing surface of the element. Under these circumstances, the medium from the high pressure leak and the medium to load the element on the opposite sides of the pressure bellows or piston, which forms the loading device, are supplied. The area of the Pressure bellows or piston and the area of the element exposed to the medium of the high pressure leak, is applied, can be approximately the same size in order to bring about a pressure equalization, such that the load on the element is completely uninfluenced by the leakage medium remain. With a disk-shaped design of the movable molded body or heat exchanger intermediate element and such formation of the sealing element that it extends along the surface of the Shaped body or intermediate element is the load or force, which presses the element against the surface of the molded body or intermediate element the longitudinal direction of the sealing element of different sizes.

Eine Eigentümlichkeit der Erfindung besteht daher in der Aufteilung des Abdichtelements in kurze Abschnitte oder Einheiten, von denen jeder bzw. jede unabhängig beweglich ist und unabhängig durch die ihm oder ihr zugeordnete Belastungsvorrichtung belastet wird. Jede Einheit und jede Bclastungsvorrichtung ist druckausgeglichen gegenütaei dem Hochdruckleckstellenmedium, so daß sie davon unbeeinflußt bleibt, wobei jede Eischeit mit einem Durchlaß oder einer Bohrung versehen ist, die vom Mittelpunkt in der Abdichtfläche der Einheit zur Belastungsvorrichtung für den Durchlaß des Dnickmediums zwecks Betätigung der Vorrichtung sich erstreckt, derart, daß die einzige Last bzw. Krafteinwirkung, die die Einheit gegen die Fläche des Formkörpers oder des Zwischenelements zwingt, die Last oder Kraft ist, die von der Belastungsvorrichtung abgeleitet wird.A peculiarity of the invention therefore consists in the division of the sealing element into short sections or units, each of which is independently movable and independent by the loading device assigned to him or her is charged. Every unit and every loading device is pressure balanced against the high pressure leak point medium, so that it remains unaffected, each egg shell being provided with a passage or bore extending from the Center point in the sealing surface of the unit to the loading device for the passage of the thickening medium for the purpose of actuating the device extends, such that the only load or force applied by the unit against the surface of the molded body or the intermediate element forces the load or force exerted by the loading device is derived.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nunmehr an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, und zwar zeigt Fig. i in räumlicher Darstellung einen Teilschnitt durch einen Wärmeaustauscher mit beweglicher Formkörperscheibe und einer Abdichtvorrichtung, @ie aus einem Trennelement mit einer Mehrzahl nachgiebiger Abdichtelemente oder -ninheiten besteht, Fig.2 eine Ansicht auf die Reibungs- oder Abdichtfläche des Abdichtelements oder der Abdichteiriheit, während Fig.3 eine Draufsicht auf ein Abdichtelement oder eine Abdichteinheit wiedergibt.An embodiment of the invention will now be based on the drawing are explained in more detail, namely Fig. i shows a spatial representation of a partial section by means of a heat exchanger with a movable shaped body disc and a sealing device, @ie from a separating element with a plurality of flexible sealing elements or units, Fig.2 is a view of the friction or sealing surface of the Sealing element or the sealing unit, while Figure 3 is a plan view of a Sealing element or a sealing unit reproduces.

Ein beweglicher Formkörper i der Scheibenbauart und aus glatten und gewellten oder ähnlich verformten Metallstreifen bestehend, die abwechselnd angeordnet sind und so einen Zellenkörper bilden, ist in einem Gehäuse 2 drehbar angeordnet. Das Gehäuse 2 wird durch ein Trennelement 3 aufgeteilt, das sich diagonal über die Oberfläche des Formkörpers t hinweg erstreckt, und zwar in zwei Druckmittelräume A und B für ein Medium mit hoher Temperatur und niedrigem Druck und ein Medium mit niedriger Temperatur und hohem Druck. Das Trennelement 3 ist mit einer Anzahl von Dichtelementen oder -einheiter 4 ausgerüstet, die in Reibungskontakt mit der Fläche des Formkörpers i sind. Jede Einheit 4 weist einen Ansatz 5 auf, der frei in einer Aussparung oder Nut 6 gleitbar im Trennelement 3 vorgesehen ist. jede Einheit 4 hat eine verhältnismäßig kleine Längenabmessung relativ zur Längenabmessung des Trennelements 3, so daß die Abdichtung, als Ganzes betrachtet, örtlich nachgiebig ist und sich allen Verformungen des Formkörpers i anzupassen vermag, wenn er sich zu den Medien hin oder von ihnen weg bei verschiedenen Temperaturen bewegt.A movable molded body i of the disk type and made of smooth and consisting of corrugated or similarly deformed metal strips, which are arranged alternately and thus form a cell body is rotatably arranged in a housing 2. The housing 2 is divided by a separating element 3, which extends diagonally across the Surface of the shaped body t extends away, namely in two pressure medium spaces A and B for a medium with high temperature and low pressure and a medium with low temperature and high pressure. The separating element 3 is with a number of Sealing elements or units 4 equipped that are in frictional contact with the surface of the molding i are. Each unit 4 has an approach 5, which is freely in a Recess or groove 6 is provided in the separating element 3 so as to be slidable. each unit 4 has a relatively small length dimension relative to the length dimension of the Separating element 3, so that the seal, viewed as a whole, is locally flexible is and is able to adapt to all deformations of the molded body i when it is moved towards or away from the media at different temperatures.

jede Abdichteinheit 4 ist mit Abdichtmitteln 7, 8 und 9, io zwischen ihren Zwischenflächen zur Verhinderung des Druckverlustes zwischen der Seite A des Formkörpers i mit hoher Temperatur und niedrigem Druck und der Seite B mit niedriger Temperatur und hohem Druck versehen. Auf diese Weise ist in der einen Ebene, d. h. der Ebene senkrecht zur Fläche des Formkörpers i, jede Abdichteinheit 4 mit Feder- und Nutabdichtungen 7 und 8 und in der anderen Ebene, d. h. in derjenigen parallel zum Formkörper i, mit einem bügel- oder glockenförmig ausgebildeten Element 9 versehen, das zur einen Hälfte in der Abdichteinheit 4 und zur anderen Hälfte in der benachbarten Einheit 4 in Nuten io sitzt.each sealing unit 4 is interposed with sealing means 7, 8 and 9, io their intermediate surfaces to prevent pressure loss between side A of the Molded body i with high temperature and low pressure and the side B with lower Temperature and high pressure. In this way, in one plane, i. H. the plane perpendicular to the surface of the molded body i, each sealing unit 4 with spring and groove seals 7 and 8 and in the other plane, d. H. in that parallel to the molded body i, provided with a bow-shaped or bell-shaped element 9, one half in the sealing unit 4 and the other half in the adjacent one Unit 4 is seated in grooves io.

Der Druckunterschied zwischen den beiden Räumen A und B bedingt ein Leckstellendurchsickenz des Hochdruckmediums, das zwischen der Fläche eines jeden der Abdichtelemente 4 und der Fläche des Formkörpers i von A nach B durchtritt, wobei ein Druckabfall entlang der Fläche 12 einer jeden Einheit 4 eintritt. Der Druck, der auf die Fläche 12 einer jeden Einheit 4 einwirkt, sucht sie von dem Formkiirpci- i wegzubewegen, so daß eine dieseln Druck entgegenwirkende Kraft notwendig ist, um jede Einheit 4 mit dem Formkörper i in Berührung zu halten. Die Kraft, die die Einheit 4 in Kontakt hält, wird durch das Medium hervorgerufen, welches aus der Fläche einer jeden Einheit 4 heraustritt oder -sickert, und es wird von einer Stelle abgezapft, die so ausgewählt ist, daß sich eine GleichgeWichtsbelastung ergibt, welche gerade die Einlicit in Kontakt mit dem Formkörper i hält. Es hat sich herausgestellt, daß die Stelle zur Erzielung einer Gleichgewichtshelastung ungefähr in der Mitte der Fläche 12 der Einheit 4 liegt. Eine Durchsickerbohrung i i ist daher in der Mitte einer jeden I?inheit 4 vorgesehen, und sie erstreckt sich von der IZcitltlllgstlächc 12 her bis zur hinteren Fläche 13 einer jeden Einheit 4. Weint das Medium, das über den Durchlaß i i abgezapft wird, einfach dem Raum zugeführt wird, der zwischen dem Ansatz 5 und dein Boden der Nut 6 an der Rückseite der Einheit 4 vorgesehen ist, tun von dort auf die hintere Fläche 13 einzuwirken, zum Zwecke, die Einheit 4 gegen den Formkörper i gepreßt zu halten, dann hat es sich Herausgestellt, daß der Leckstellendurchtritt des Hochdruckmediums zwischen den Reibungsflächen des Ansatzes 5 und der Nut 6 zwischen den IZeillungsflächen benachbarter Einheiten 4 sehr gro15e Schwierigkeiten infolge L'berlastung der Einheiten 4 hervorruft, indem sie veranlaßt werden, sich mit zti großem Druck gegen die Fläche des Formkörpers i zu legen, was einen großen Verschleif!) bedingt.The pressure difference between the two spaces A and B causes a leak through the high pressure medium which passes between the surface of each of the sealing elements 4 and the surface of the molded body i from A to B , with a pressure drop occurring along the surface 12 of each unit 4. The pressure acting on the surface 12 of each unit 4 tries to move it away from the mold body, so that a counteracting force is necessary to keep each unit 4 in contact with the mold body. The force holding the unit 4 in contact is caused by the medium which seeps or seeps out of the surface of each unit 4 and is tapped from a location selected to give an equilibrium load which just keeps the Einlicit in contact with the molded body i. It has been found that the point for achieving an equilibrium load is approximately in the center of the surface 12 of the unit 4. A drainage hole ii is therefore provided in the middle of each unit 4, and it extends from the center surface 12 to the rear surface 13 of each unit 4. If the medium that is tapped via the passage ii simply weeps into the room which is provided between the projection 5 and the bottom of the groove 6 on the rear side of the unit 4, do from there to act on the rear surface 13, for the purpose of keeping the unit 4 pressed against the molded body i, then it has It has been found that the leakage point of the high pressure medium between the friction surfaces of the extension 5 and the groove 6 between the dividing surfaces of adjacent units 4 causes very great difficulties as a result of overloading the units 4 by causing them to press against the surface of the To put molded body i, which requires a large amount of wear!).

Jede Einheit 4 ist daher mit individuellen Druckinittclbclastungsmitteln oder Druckbälgen 14 versehen, um sie gegen die Fläche des Formkörpers gepret5t zu halten. Der Druckmitteldruck, der auf die Bälge 14 einwirkt, wird durch das Druckmittel hervorgerufen, das ausschließlich von einem ausgewählten "heil der Fläche 12 der Einheit 4 abgeleitet wird. Die Betätigung der Bälge 14 bleibt somit unbeeinflußt durch irgendwelche Leckstellendurchtritte oder durch das Hochdruckmedium, da die hintere Fläche 13 der Einheit ¢ und die Druckbälge 14 druckausgegliche11 sind, d. h. die Fläche der hinteren Fläche i 3 der Einheit 4 und die Fläche der Druckbälge 14, auf welche der Hochdruckniediumleckstellendurchtritt einwirkt, sind im wesentlichen gleich groß.Each unit 4 is therefore with individual pressure relief means or pressure bellows 14 are provided in order to press them against the surface of the molded body keep. The pressure medium pressure that acts on the bellows 14 is generated by the pressure medium Caused exclusively by a selected "healing of the area 12 of the Unit 4 is derived. The actuation of the bellows 14 thus remains unaffected through any leakage openings or through the high pressure medium, since the rear surface 13 of the unit [and the pressure bellows 14 are pressure balanced11, i. H. the area of the rear surface i 3 of the unit 4 and the area of the pressure bellows 14 acted upon by the high pressure low leakage passage are essentially same size.

Der Druckbalg 14 ist an seinen Enden mit einer Scheibe 15 und mit einem Ring 16 versehen. Der Druckbalg 14 sitzt innerhalb eines Dosenkörpers 17 und wird über den Ring 16 zwischen einer Deckplatte is und dem Flanschring i9 des Dosenkörpers 17 gehalten. Der Druckbalg 14 innerhalb des Dosenkö rpcrs 17 ist in axiale iTb.ereinstimmung mit denn Durchlaß i i dadurch gebracht, daß der Dosenkörper i; am 1?lemeiit 3 befestigt ist, beispielsweise dadurch, daß ein mit Innengewinde versehener Nahenkürper 2o, der an der Grundfläche des Dosenkörpers 17 angeformt ist, auf einer hohlen Nabe 21 mit Aul.#engewinde sitzt, die am Teil 3 angeformt ist und zur Nut 6 hin führt.The pressure bellows 14 is at its ends with a disk 15 and with a ring 16 is provided. The pressure bellows 14 sits within a can body 17 and is via the ring 16 between a cover plate is and the flange ring i9 of the can body 17 held. The pressure bellows 14 within the can body 17 is in axial alignment with the passage i i brought in that the can body i; attached to 1? lemeiit 3 is, for example, in that a near body provided with an internal thread 2o, which is formed on the base of the can body 17, on a hollow hub 21 with male thread, which is formed on part 3 and leads to groove 6.

F.iil IZc,hrki>rper 22 erstreckt sich durch die Nabenverbindung 21, 2o hindurch und verbindet die Einheit 4 mit dem Druckbalg 14, wobei das eine Ende 23 in das Ende des Durchlasses i i in der Einheit 4 eingeschraubt ist, während das andere Ende 2:1 in eine Nabe 25 in der Mitte der Endplatte 15 des Druckbalges 14 eingesehraubt ist. Der Durchlaß i i ist auf diese Weise in unmittelbarer Verbindung mit dem Innern des Druckbalges 14, während die Nut 6 und das Innere des Dosenkörpers 17 so miteinander verbunden sind, daß die Einheit 4 und der Druckbalg 14 druckausgeglichen in bezug auf jeden Hochdruckleckstellendurchtritt sind, der zwischen den Reibungsflächen des Ansatzes 5 und der Nut 6 auftreten kann. Der Durchtritt des Arbeitsmediums von der Fläche 12 her zum Durckbalg 14 hin und die Betätigung des Druckbalges 14 ist somit völlig von jedem Leckstellendurchtritt des Mediums unbeeinflußt.F.iil IZc, hrki> rper 22 extends through the hub connection 21, 2o through and connects the unit 4 to the pressure bellows 14, one end 23 is screwed into the end of the passage i i in the unit 4, while the other end 2: 1 into a hub 25 in the middle of the end plate 15 of the pressure bellows 14 is dusted. The passage i i is in direct communication in this way with the interior of the pressure bellows 14, while the groove 6 and the interior of the can body 17 are connected to one another in such a way that the unit 4 and the pressure bellows 14 are pressure-balanced with respect to any high pressure leakage passage between the friction surfaces of the approach 5 and the groove 6 can occur. The passage of the working medium from of the surface 12 towards the pressure bellows 14 and the actuation of the pressure bellows 14 is thus completely unaffected by any leakage of the medium.

Jede Einheit 4 innerhalb des Trennelements 3 ist mit seinem eigenen Druckbalg 14 versehen, dessen Inneres dem einwirkenden Druckmedium ausgesetzt ist, das von dem ausgewählten Punkt an der Kontaktfläche 12 abgeleitet wird, um es gegen die Fläche des Formkörpers i gepreßt zu halten. An Stelle eines Druckbalges 14 kann ein in einem Zylinder gleitbar sitzender Kolben oder eine Druckmembran verwendet werden, um die Einheit 4 gegen den Formkörper i gepreßt zu halten.Each unit 4 within the partition 3 is of its own Pressure bellows 14 provided, the interior of which is exposed to the acting pressure medium, which is derived from the selected point on the contact surface 12 to oppose it to keep the surface of the molded body i pressed. Instead of a pressure bellows 14 can a piston or pressure diaphragm slidably seated in a cylinder is used to keep the unit 4 pressed against the molded body i.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Abbdichtung, in which a movable sealing element is pressed against the surface of a moving body and forms a sealing point between chambers which contain pressure medium under different pressures, characterized in that the sealing element is provided with a loading device which it is in sealing connection with the moving body and is arranged and designed so that the force effect on the element due to the high pressure medium leakage passage acting thereon is balanced by a counterforce on the device, while the element itself is kept in a sealing connection regardless of the leakage penetration load.

2. Device according to claim r, characterized in that the loading device is actuated by pressure medium is and the pressure medium supply is derived from the high pressure medium against which the sealing element is intended to act.

3. Apparatus according to claim 2, characterized characterized in that the pressure means for actuating the loading device of the high pressure medium is derived in an area that is on the sealing surface of the Element lies between the high pressure and the low pressure area.

4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that the loading device of the Sealing elements as pressure bellows, pressure membrane or piston in a cylinder educated with the opposite sides passing through the high pressure medium leak passage and the pressure medium supply to the loading device are influenced and the Areas of the pressure bellows or the pressure membrane or the piston on the one hand and the Area of the element exposed to the high pressure fluid leak passage on the other hand are essentially the same size.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the pressure bellows or the pressure membrane or the piston is directly connected to the sealing element via a rigid body and the Passage for the actuating pressure medium extends from the contact surface of the sealing element extending through the element and through the loading device.