JPH06500386A - 構成部分若しくは構成ユニット間の間隙をシールするための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 構成部分若しくは構成ユニット間の間隙をシールするための装置 本発明は、特に熱交換器の互いに相対的に運動可能に配置された少なくとも２つ の構成部分若しくはユニット間の間隙をシールするための装置であって、一方の 構成部分に結合されたストリップ状のシール体が他方の構成部分の接合部内に密 接にかつ運動可能に案内されている形式のものに関する。

例えば内燃機関、ガスタービン、ジェット推進機若しくは熱交換器においては、 高温の流体、例えば熱ガスの流過する間隙を比較的簡単な形式で確実にシールす ることが困難であり、それは特に、間隙を形成する互いに隣接の構成部分が熱に 基づく異なる伸長並びに、衝突負荷に起因する異なる３次元的な運動にさらされ るからである。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第３５１４３７７号公報にクロス・対向流構造の 熱交換器において前述の問題のための手段が開示されており、熱交換器は圧縮空 気供給若しくは排出のための、管マトリックスから成るほぼ平行な捕集管を有し ており、管マトリックスがＵ７肚の成形管から成っており、さらに管マトリック スの熱ガス流過のための、管マトリックスを取り囲むケーシングを有している。

公知の第１の例では、供給される熱ガスに対して隣接する構成部分（管マトリッ クスの案内壁／ケーシング）間の間隙が運動補償式の差圧力・シールによって橋 絡可能であり、この場合、ケーシング（第１の構成部分）に取り付けられる薄板 ストリップ若しくはシートを設け、薄板ストリップ若しくはシートが軸線方向遊 び及び半径方向遊びを置いて、案内壁（第２の構成部分、例えばシェル）に結合 された接合部内に係合し、接合部がフォーク状の支持体によって形成されている 。もっばら作用する差圧力によって、例えば薄いストリップが内側の接合部側面 に密接にもたれかけられるようにしようとっするものであるが、このような手段 の著しい欠点としてシール作用が実買的に圧力差のない、若しくは圧力差の比較 的小さい場合に生じない。公知の第１の例の場合の別の欠点が、ストリップ状の シール部材の構造的に片側での剛性的な取り付は及び構成にあり、すなわちシー ル部材自体、熱的若しくは運動補償可能に構成されていない。従って、シール構 造の３次元的に運動補償可能な自由度が著しく制限されている。公知の第２の例 では、差圧力シール（ストリップ、シート）の代わりにブラシシールを当該の間 隙内に配置し、剛毛の一方の自由端部を接合部内に部分的な圧縮状態で運動可能 に係合させようとするものである。ブラシシール（剛毛パツキン）の比較的高い 製作費用、並びに摩擦及び熱作用に基づき比較的早期に生じる摩滅は公知の構成 の著しい欠点であり、このような構成はそれ自体ドイツ連邦共和国特許出願公開 第３５１４３８２号公報によっても公知である。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式のシールを改善して、該シールが、特に密閉 しようとする間隙における運転に基づく３次元的な相互の比較的強い構成部分運 動及び移動を考慮して、生じる差圧力に無関係に摩耗しにくくかつ確実に作用で きるようにすることである。

前記課題は、本発明に基づきシール体が部材から層状に構成されており、部材が 間隙長手方向で移動可能かつ自由に伸長可能に配置されていて、一方の構成部分 に旋回可能に懸架されていて、他方の構成部分に接合部を介して締め付は作用下 で３次元的に運動可能に案内されていることによって解決された。

これによって、特に熱ガスに対して経済的にかつ確実に作用するシールを、それ も所望の間隙幾何学形状からの比較的大きなずれの生じるあらゆる場合にも形成 することができ、所望の間隙幾何学形状からの比較的大きなずれは、基準位置に 対して３次元的に相互に生じる比較的大きな構成部分移動に関連している。シー ル体は間隙長手方向で運動可能に、若しくは熱的に伸長補償可能に構成されてい てよく、このことは特にシール薄板の隣接の突き合わせ縁部間の相互のスペース 間隙によって達成される。本発明に基づき、シール体が複数層若しくは２層にこ ば板ぶき状に構成されていてよく、少なくとも２層の部材若しくは薄板はスペー ス間隙の、間隙長手方向でずらされた相互の密接な橋絡を保証する。

シール体の、一方の構成部分に向けられた端部の弾性的な締め付けによって、著 しい利点かえられ、すなわち申し分のないシールが、それも差圧力に無関係に、 シールすべき間隙の幅方向に対して横方向で構成部分の比較的大きな相対ずれに おいても行われる。接合部の少なくとも片側のばね舌片構成（壁区分）が組合わ さった移動及び旋回運動するシール体の密接な受容を保証する。この場合、旋回 運動は片側でのフック・懸架によって許され、フック・懸架は間隙長手方向での 部材若しくはシール体の移動をも可能にする。接合部は、個別部材から成るプレ ート成形体を間隙長手方向で運動補償可能に受容することができる。接合部での シール体の弾性的な締め付けによって、個別部材若しくは薄板の相互の保持が、 薄板若しくはプレートの部的な相互の固定点を指図してお（必要なしに行われる 。

本発明の有利な構成が請求項２から１３に記載しである。

第１図は本発明の有利な実施例としてのクロス・対向流構造の成形管熱交換器の 部的に破断した端面図、第２図は第１図の断面線■−Ｈに沿った断面図、第３図 はマトリックスの楕円形の成形管の斜視図、第４図は第１図で熱交換器の右側で 、マトリックスの湾曲区分及びケーシングの端面側の区分間に配置された本発明 に基づく装置を示す図、第５図はシール体の、第４図の矢印Ｘ方向で見た平面図 、第６図はシール体の第５図の矢印Ｚ方向で見た端面図、第７図は第２図の符号 りの間隙を橋絡するための、第４図及び第５図の変化例を低温若しくは静止状態 で示す図、第８図は第７図の変化例を高温状態で示す図、第９図は第７図及び第 ８図のシール体を第７図の矢印Ｙ方向で見た平面図、及び第１０図は第７図及び 第８図のシール体を第９図の矢印り方向で見た端面図である。

実施例 第１図〜第３図はクロス・対向流構造の成形管・熱交換器への本発明の有利な応 用実施例を示すものである。熱交換器は平行に並べて配置された２つの捕集管１ ．２からほぼ成っており、該捕集管にはここでは相対する側にＵ字形湾曲の成形 管マトリックス３，３′を接続してあり、成形管マトリックスはケーシング４か ら案内された熱ガス流Ｈ内へ横方向に突入している。当該のマトリックス３，３ ′はＵ字形に曲げられた成形管から成っており、成形管の幾つかが第３図に直線 脚部区分に関して符号５で示しである。成形管５は例えば楕円形の横断面を有し ていて、それぞれ横断面の長袖の方向で熱ガスＨによって流過される。当該のマ トリックス、例えば３の破線で示す区域にスペーサ６．７を配置して、成形管５ （第３図）が互いに一様な間隔を置いて互いに係合されていてよい。このような 熱交換器においては運転中には加熱すべき圧縮空気が矢印Ｄ１に基づきここでは 上側の捕集管１内に流入し、次いでマトリックス３若しくは３′の成形管５を流 れ方向（Ｄ３）の転向を含む矢印列Ｄ２．Ｄ３．Ｄ４に沿って流過する。熱ガス Ｈによって加熱された圧縮空気はここでは下側の捕集管２から矢印Ｄ５に沿って 適当な消費器、例えばガスタービン駆動装置の燃焼室に供給される。

さらに第１図及び第２図から明らかなように、当該のマトリックス、例えば３が 当該マトリックス湾曲範囲の外側並びに側方を間隔Ａ（第１図）若しくはＢ（第 ２図）を置いて取り囲むシェル状のカバ一部材８を有している。特にスペース間 隙Ａは運動補償可能なブラシシールＳで以て分配された箇所で橋絡され、これに よって個別のＵ字形の成形管５若しくは管湾曲部が個別にスペース間隙Ａ内へ伸 長でき、この場合同時に、供給された熱ガスの円弧状の流れ経過Ｈ′が強制され 、これは湾曲部における熱交換率を高め、マトリックス全体への均一な熱ガス質 量流・分配に有利である特に第２図から明らかなように、成形管長手方向で側方 外側を延びる案内Ｗ９．１０を有しており、案内壁が捕集管１，２及び場合によ っては一図示しであるように一カバ一部材８に結合されていてよい。第１図及び 第２図に示しであるように、別のスペース間隙Ｃ若しくはＤが密封されてかつ空 間的に運動補償可能に橋絡されている。これに加えて本発明に基づく装置がシー ルのために有利に装着され、それも第１図に概略的に示した箇所１１．１１′に おいて一間隙Ｃ内に一一方の構成部分若しくは構成区分としてのケーシング４の 湾曲せしめられた凸状円弧面と他方の構成部分若しくは構成区分としてのカバ一 部材８との間て、さらに例えば本発明に基づき、構成部分若しくは区分としての ケーシング４と、他方の構成部分若しくは構成区分としてのカバ一部材８の側壁 部分を備えた隣接する案内壁９と、他方の構成部分若しくは構成区分としてのカ バ一部材８の側壁部分を備えた隣接する案内壁９との間の間隙が密接にかつ空間 的に運動補償可能に橋絡され、間隙Ｃがとりわけカバ一部材８の、ここでは両方 の案内壁９．１０と一緒に、成形管長手方向に生じる自由な比較的大きな延長作 用の補償のために役立っており、ケーシング４もカバ一部材８に対して自由に延 長可能に維持されている。案内壁、例えば９が捕集管１．２に直接に結合されて おり、従って例えば案内壁９が位置変動にさらされ、位置変動は補集管１゜２の 、それぞれの縦軸線、例えば１２（第２図）の方向への熱による長さ変化に基づ き生じる。このような管長さ変化を考慮して捕集管１．２がケーシング４内に軸 線方向移動可能に保持されていてよく、例えば滑り嵌合、ケーシング４における スリーブＭｕ内のブツシュＢｕを参照。さらに前記間隙Ｃ及びＤが、マトリック ス、例えば３とケーシング４との間の、例えば水平方向及び垂直方向の衝突負荷 に起因する相互の自由な相対運動を可能にするために必要である。前述の基準を 可能にするために、前記間隙Ｃ及びＤは同時にできるだけ最適にシールされてい なければならず、これによって、供給された熱ガスが熱交換過程中に完全に活用 され、前記間隙を介して無益に流出することはない。

第４図、第５図、及び第６図は第１図の符号Ｃの間隙のシールのための本発明に 基づく装置を示している。特に第５図及び第６図から明らかなように、当該のシ ール体１２（１３）が薄板若しくは類似のもののような部材１４．１５から、こ こでは二重の層を成して構成されている。部材１４．１５は空間的に制限して間 隙長手方向で移動可能に配置されていて、さらに−緒の移動若しくは延長のため に互いに相対的に間隙長手方向で移動可能である。このことは例えば、部材１４ ．１５を含むシール体１３の構造的に片側の墾架手段を用いて行われ、すなわち 部材１４．１５が１つの面で間隙長手方向に順次に縦スリット１６（第５図）を 有しており、該縦スリットによって部材１４．１５を含むシール体１３がルーズ にフック１７に旋回可能に（第４図、Ｖｔ参照）、並びに間隙長手方向で軸線方 向移動可能に、若しくは部材内で互いに相対的に移動可能に配置若しくは懸架さ れている。フック１７は後でさらに詳細に述べる形式でケーシング４に取り付け られている。

部材１４若しくは１５の間隙長手方向で連続する突き合わせ縁部間に存在するス ペース間隙１８．１９（第５図、第６図）を残した状態で、部材は間隙長手方向 で互いに相対的に自由に延長可能に配置されている。この場合、スペース間隙、 すなわち部材１４の間隙１９、若しくは部材１５の間隙１８の常にシール作用を 伴ったオーバラップする橋絡が行われる。本発明に基づきシール体１３の前述の 構造はこば板ぶきとも呼ばれ得る。シール体１３の、懸架側（フック１７）と逆 向きの端部が当該の部材１４．１５で以て別の構成部分に配置された接合部２０ （第４図）内に締め付は作用下で３次元的に運動可能に案内されている。接合部 ２０はシール体１３の当該の端部を取り囲むジゴ一端部Ｂｌ、Ｂ２に対してやっ とこ状に移動及びシール座を形成している。接合部２０は、ジョ一端部Ｂｌ。

Ｂ２を含み局所的に相互の間隔に保持された壁区分２１．２２によって構成され ており、これらのうちのここでは下側の壁区分２２が同時にばね体若しくはばね 薄板として構成されている。バリエーションで両方の壁区分２１．２２がばね体 として構成されていてよい。第４図に示しであるように、接合部２ｏの少なくと も一方の壁区分２１がここでは別の構成部分としてのカバ一部材８の局所的に曲 げられた部分によって構成されている。この場合、第４図で矢印Ｆがケーシング ４に対するカバ一部材８の相対的な補償運動方向を示している。第４図で、矢印 方向Ｈｚ若しくはＶｔは水平方向若しくは垂直方向でのシールの相対的な自由度 を示している。第１図に概略的に表された管マトリックス３′　（そこでは部分 的に破断して示されている）から、第４図にはマトリックス湾曲範囲の対応する 部分が破断して示された一列の成形管５及びスペーサ２３によって明らかである 。符号Ｓは複数のブラシシールを示している（第１図も参照）。

第４図及び第５図にさらに示しであるように、フック１７は間隙長手方向に延び るシール若しくは保持薄板２４の構成部分である。この保持薄板２４は、隣接す る突き合わせ縁部間に相互の間隔を備えた個別薄板で熱的に適合可能に構成され ていてよい。保持薄板は符号２６の箇所で例えば点溶接によって、平行に延びる 薄板２７（第４図）に結合されていてよく、シール体１３に向かって舌片状若し くはフック状に曲げられた端部部分で以てこのように構成されたダブル条片部材 が弾性的に変形可能なシール、ここではシールひも２８として構成されている、 を受容している。シールひも２８はそれぞれのフック１７と内側の薄板２７の内 側に曲げられた曲げられた部分との間に不動に取り囲まれている。シール若しく はひも２８は本発明に基づきセラミック性のアスベスト織物から形成されていて よい。このように構成されたダブル条片部材及びシールひも２８は、間隙長手方 向に連続する複数の点２９（第５図）でケーシング４の所属のねじ・ナツト・結 合部３０（第４図）に、ここでは断熱された内壁部分３１に結合されている。従 って、シール体１３（第４図）の懸架側の端部が部材１５の間隙長手方向に連続 する層に沿って密接にシールひも２８に接触しており、シールひもがケーシング ４に固定されている。

第７図〜第１０図は、同じ若しくはほぼ同一の構成部分に同じ符号を使用して、 ここでは一方の案内壁９（第１図も参照）とこれに間隙りを置いて隣接するケー シング４との間に構成されている装置の変化例を示している。この場合、接合部 ２０が２つの個別壁区分２１．２２間に形成されており、同じく下側の壁区分２ ２がばね部材としてシール体１３の一方の端部の前述の密接な締め付は部を構成 している。第７図及び第８図に示しであるように、ここでは接合部２０は間隙長 手方向に延びていて、この方向に間隔を置いて連続する点で、例えばリベット３ ２によって当該の案内壁９に結合されている。

第７図〜第１０図の実施例においては、さらにシール体１３のそれぞれの部材１ ４．１．５若しくは薄板が相互にオーバラップ若しくは橋絡されたスペース間隙 １８．１９の外側の区域で符号３３の箇所において局所的に互いに、例えば点溶 接によって結合されており、従って互いに点状に結合された常に２つの部材１４ ．１５がそれ自体、及び互いに結合された隣接の別の２つの部材１４．１５に対 して互いに相対的に若しくは一緒に間隙長手方向に移動可能なパネルユニットを 形成している。

第７図〜第１０図の実施例においては、さらにフック１７′がケーシング４にお ける片側での懸架のために間隙長手方向に連続する部材１４若しくは薄板のここ では上側の層の片側の曲げられた端部部分によって構成されており、この場合、 フック１７′は舌片３４のスリット１６′内に掛けられており、舌片は保持薄板 ３５の側方へ曲げられた構成部分であり、保持薄板３５は同じく間隙長手方向に 延びていて、ケーシング４に結合されていて、溝３６内に不動に固定されており 、溝がケーシング４の相応に構成された内外側の壁構造間に形成されている。ケ ーシングは間隙長手方向に延びるシール、ここでもひも２８として構成されてい る、の配置のために役立っており、ひもが上側に向かって開いた溝内に配置され ていて、ケーシング４の局所的に曲げられた内側の構造部分と保持薄板３５との 間にケーシング側に不動に取り囲まれて０る。

第７図は、装置を低温若しくは静止状態で示されており、案内！９の上方への矢 印Ｆ１で示す位置変動及び水平方向の矢印Ｆ２で示す運動が第８図１こ示すよう にシール体１３の接合部２０内での３次元的な運動可能性に基づき補償される。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．特に熱交換器の互いに相対的に運動可能に配置された少なくとも２つの構成 部分若しくは構成ユニット間の間際をシールするための装置であって、一方の構 成部分（４）に結合されたストリップ状のシール体（１３）が他方の構成部分（ ８）の接合部（２０）内に密接にかつ運動可能に案内されている形式のものにお いて、シール体（１３）が部材（１４，１５）から層状に構成されており、該部 材が間隙長手方向で移動可能かつ自由に伸長可能に配置されていて、一方の構成 部分（４）に旋回可能に懸架されていて、他方の構成部分（８）に接合部（２０ ）を介して締め付け作用下で３次元的に運動可能に案内されていることを特徴と する、構成部材若しくは構成ユニット間の間隙をシールするための装置。 ２．シール体（１３）の部材（１４，１５）が複数の層、特に２層を成して間隙 長手方向に連続するスペース間隙の相互に密接的な橋絡下で配置されている請求 項１記載の装置。 ３．シール体（１３）の部材（１４，１５）が間隙長手方向に１つの平面内を連 続する複数の箇所でフック（１７）を用いて一方の構成部分（４）に前記平面に 対して横方向に旋回可能並びに間隙長手方向に移動可能に懸架されている請求項 １又は２記載の装置。 ４．フック（１７）が間隙方向に延びていて一方の構成部分（４）に結合された 保持薄板（２４）の部分であり、シール体がアイ、切欠き、縦スリット（１６） 若しくは類似のものを介してフックにルーズに懸架されている請求項３記載の装 置。 ５．フック（７′）が１つの層で間隙長手方向に連続する部材（１４）若しくは 薄板プレートの片側に曲げられた端部部分によって形成されており、フック（１ ７′）が開口、縦スリット若しくは類似のものを備えた舌片（３４）に懸架され ており、舌片が保持薄板（３５）の側方へ曲げられた部分によって構成されてお り、間隙長手方向に延びていてかつ一方の構成部分（４）に結合されている請求 項３記載の装置。 ６．シール体（１３）の懸架側の端部が部材（１５）若しくは薄板プレートの間 隙長手方向に連続する層に沿って常に、弾性的に変形可能なシール、例えばシー ルひも（２８）に接触しており、該シールが一方の構成部分（４）に固定されて いる請求項１から５のいずれか１項記載の装置。 ７．シールひも（２８）が一方の構成部分（４）にねじ結合されたダブル・条片 体に不動に固定されている請求項６記載の装置。 ８．接合部（２０）がシール体（１３）の当該の一方の端部のためのスライド及 びシール座を形成しており、接合部を形成する少なくとも一方の壁区分（２２） がばね体である請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。 ９．接合部（２０）を形成する１つの壁区分（２１）が一方若しくは他方の構成 部分（８）の局所的に曲げられた部分によって構成されている請求項８記載の装 置。 １０．接合部（２０）を形成する両方の壁区分（２１，２２′）が間隙長手方向 に連続する複数の点で他方の構成部分（８）に密接にかつ不動に結合されている 請求項８記載の装置。 １１．シール体（１３）の間隙長手方向にずらして上下に配置された部材（１４ ，１５）が局所的に互いに堅く結合された１つのシールユニットを構成しており 、該シールユニットがこの種の別の少なくとも１つのユニットに対して相対的に 移動可能に配置されている請求項１から１０のいずれか１項記載の装置。 １２．熱交換器がブロック内に構成された成形管マトリックス（３，３′）を備 えており、マトリックス・ブロックがＵ字形の管から成っており、該管が入口側 及び出口側で圧構空気供給若しくは排出のための捕集若しくは分配管に接続され ており、ブロックを取り囲む案内壁（８，９）が熱ガス（Ｈ）を導くケーシング （４）に対して距離を置いて配置されており、装置がケーシングの空間的に分配 された複数の部分と案内壁の、ケーシングに隣接する部分との間の間隙（Ｃ，Ｄ ）の熱ガス遮断装置として配置されかつ構成されている請求項１から１１までの いずれか１項記載の装置。 １３．一方の構成部分が熱交換器のケーシング（４）であり、他方の構成部分が 捕集若しくは分配管（１，２）に結合された案内壁である請求項１２記載の装置 。