JPH085274A - 回転蓄熱式熱交換器のシール部材 - Google Patents
回転蓄熱式熱交換器のシール部材Info
- Publication number
- JPH085274A JPH085274A JP15527694A JP15527694A JPH085274A JP H085274 A JPH085274 A JP H085274A JP 15527694 A JP15527694 A JP 15527694A JP 15527694 A JP15527694 A JP 15527694A JP H085274 A JPH085274 A JP H085274A
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- shoe
- core
- pressure
- seal
- heat exchanger
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガスタービン等に使用される回転蓄熱式熱交
換器において、高圧空気通路と低圧ガス通路とをシール
するインナシール及びアウタシール等のシール部材の高
圧空気と低圧ガスとの圧力及び熱変形による高面圧の発
生を防止してシール部材とコアの端面との面圧を均一化
することにより、コア及びシール部材の面圧過大による
破損を防止する。 【構成】 前記シール部材のシューの断面形状を、厚肉
の両端部間にこれよりも薄肉に形成された肉抜き部を有
してなるように構成し、シュー中央部の可撓性を増加せ
しめる。
換器において、高圧空気通路と低圧ガス通路とをシール
するインナシール及びアウタシール等のシール部材の高
圧空気と低圧ガスとの圧力及び熱変形による高面圧の発
生を防止してシール部材とコアの端面との面圧を均一化
することにより、コア及びシール部材の面圧過大による
破損を防止する。 【構成】 前記シール部材のシューの断面形状を、厚肉
の両端部間にこれよりも薄肉に形成された肉抜き部を有
してなるように構成し、シュー中央部の可撓性を増加せ
しめる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービン等に使用さ
れる回転蓄熱式熱交換器のシール部材に関する。
れる回転蓄熱式熱交換器のシール部材に関する。
【0002】
【従来の技術】ガスタービン、各種熱回収プラント等に
おいては装置の熱効率の向上を図る手段の1つとして回
転蓄熱式熱交換器が用いられている。この回転蓄熱式熱
交換器は、高温ガスによって加熱された回転可能な固体
(コア)を熱交換体として利用するものであって固体を
一定時間高温ガス中にさらして熱を吸収させて蓄熱した
後に回転させて蓄熱面を移動し、次の一定時間蓄熱面を
低温ガスに接触せしめて固体に蓄えられた熱を低温ガス
中に放熱させることにより熱エネルギーを回収するもの
である。
おいては装置の熱効率の向上を図る手段の1つとして回
転蓄熱式熱交換器が用いられている。この回転蓄熱式熱
交換器は、高温ガスによって加熱された回転可能な固体
(コア)を熱交換体として利用するものであって固体を
一定時間高温ガス中にさらして熱を吸収させて蓄熱した
後に回転させて蓄熱面を移動し、次の一定時間蓄熱面を
低温ガスに接触せしめて固体に蓄えられた熱を低温ガス
中に放熱させることにより熱エネルギーを回収するもの
である。
【0003】図1に前記回転蓄熱式熱交換器の概要を示
す。図において1は多数の細孔が形成されたセラミック
ス製ハニカム状エレメントを備えた円柱状のコアであ
り、該コア1はこれの外周に固着されたリングギヤ1a
を介して駆動源(ガスタービンのロータ軸等)により回
転軸Z廻りに回転駆動せしめられる。
す。図において1は多数の細孔が形成されたセラミック
ス製ハニカム状エレメントを備えた円柱状のコアであ
り、該コア1はこれの外周に固着されたリングギヤ1a
を介して駆動源(ガスタービンのロータ軸等)により回
転軸Z廻りに回転駆動せしめられる。
【0004】6は燃焼器(図示せず)への高圧低温の空
気が流通する高圧低温空気通路、5はタービン(図示せ
ず)からの低圧高温のガスが流通する低圧高温ガス通路
であり、該高圧低温空気通路6と低圧高温ガス通路5と
はコア1の上端面1bにおいてアウタシール3により、
コア1の下端面1cにおいてインナシール2により夫々
シールされている。即ち前記アウタシール3の下面(摺
動面)とコアの上端面1bとが、インナシール2の上面
(摺動面)とコアの下端面1cとが夫々摺接されて両通
路5,6をシールされた状態でコア1が回転せしめられ
る。
気が流通する高圧低温空気通路、5はタービン(図示せ
ず)からの低圧高温のガスが流通する低圧高温ガス通路
であり、該高圧低温空気通路6と低圧高温ガス通路5と
はコア1の上端面1bにおいてアウタシール3により、
コア1の下端面1cにおいてインナシール2により夫々
シールされている。即ち前記アウタシール3の下面(摺
動面)とコアの上端面1bとが、インナシール2の上面
(摺動面)とコアの下端面1cとが夫々摺接されて両通
路5,6をシールされた状態でコア1が回転せしめられ
る。
【0005】図2に前記インナシール2の平面図を、図
3に前記アウタシール3の平面図を、図5に図2のA−
A断面及び図3のB−B断面に相当するインナシール2
及びアウタシール3の断面形状を示す。
3に前記アウタシール3の平面図を、図5に図2のA−
A断面及び図3のB−B断面に相当するインナシール2
及びアウタシール3の断面形状を示す。
【0006】図5において11は耐熱材料からなるシュ
ー、10a,10bは該シュー11の反摺動面側に取付
けられた耐熱性ばね材料からなるダイヤフラムである。
ー、10a,10bは該シュー11の反摺動面側に取付
けられた耐熱性ばね材料からなるダイヤフラムである。
【0007】前記ダイヤフラム10a,10bの弾力に
よりインナシール2又はアウタシール3は、その一面
(ダイヤフラム面)がハウジング4の端面4aに押圧さ
れるとともに、他面(シュー11の摺接面13)がコア
1の端面1c又は1bに摺動自在に当接せしめられて、
高圧低温空気通路6と低圧高温ガス通路5との間をシー
ルして高圧空気の低圧側への洩れを防止することとな
る。
よりインナシール2又はアウタシール3は、その一面
(ダイヤフラム面)がハウジング4の端面4aに押圧さ
れるとともに、他面(シュー11の摺接面13)がコア
1の端面1c又は1bに摺動自在に当接せしめられて、
高圧低温空気通路6と低圧高温ガス通路5との間をシー
ルして高圧空気の低圧側への洩れを防止することとな
る。
【0008】
【発明が解決しよとする課題】前記インナシール2及び
アウタシール3は、シュー11下面の摺動面13が全面
で均一にコア1と接触することが要求される。
アウタシール3は、シュー11下面の摺動面13が全面
で均一にコア1と接触することが要求される。
【0009】しかしながら、図5に示されるような従来
のインナシール2及びアウタシール3にあっては、始動
時である常温状態では、シール部材自体の温度が低いた
め、シュー11は、図6(a)に示されるように、やや
下に凸に撓む。一方、運転状態である高温状態ではシー
ル部材自体が高温となってシュー11は図6(b)に示
されるように、熱変形により上に凸に撓む。
のインナシール2及びアウタシール3にあっては、始動
時である常温状態では、シール部材自体の温度が低いた
め、シュー11は、図6(a)に示されるように、やや
下に凸に撓む。一方、運転状態である高温状態ではシー
ル部材自体が高温となってシュー11は図6(b)に示
されるように、熱変形により上に凸に撓む。
【0010】このためシュー11の摺接面13の両端1
3a,13bとコア1との間に局部的に高面圧が発生す
る。しかるにコア1はセラミックス材からなっており、
しかもハニカム状に多数の細孔(ガス通路)が穿設され
た構造であるため、シュー11と接触する端面1a部は
脆性が大きく前記局部的な高面圧によりコア1がこの高
面圧部位から破損を起こす。
3a,13bとコア1との間に局部的に高面圧が発生す
る。しかるにコア1はセラミックス材からなっており、
しかもハニカム状に多数の細孔(ガス通路)が穿設され
た構造であるため、シュー11と接触する端面1a部は
脆性が大きく前記局部的な高面圧によりコア1がこの高
面圧部位から破損を起こす。
【0011】本発明の目的は、ガスタービン等に使用さ
れる回転蓄熱式熱交換器において、高圧空気通路と低圧
ガス通路とをシールするインナシール及びアウタシール
等のシール部材の高圧空気と低圧ガスとの圧力差及び熱
変形による高面圧の発生を防止してシール部材とコアの
端面との面圧を均一化することにより、コア及びシール
部材の面圧過大による破壊を防止することである。
れる回転蓄熱式熱交換器において、高圧空気通路と低圧
ガス通路とをシールするインナシール及びアウタシール
等のシール部材の高圧空気と低圧ガスとの圧力差及び熱
変形による高面圧の発生を防止してシール部材とコアの
端面との面圧を均一化することにより、コア及びシール
部材の面圧過大による破壊を防止することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点に鑑
みてなされたものであって、この特徴とするところは、
支軸廻りに回転駆動され両端面間を連通する多数の細流
路を有する円柱状のコアと、該コアを支承するハウジン
グに当接されるダイヤフラム及び前記コアの両端面に摺
接するシューを有するシール部材とを備え、該シール部
材により高圧ガスと低圧ガスの流路域を区画して構成さ
れた回転蓄熱式熱交換器において、前記シール部材のシ
ューの断面形状を、厚肉の両端部間にこれよりも薄肉に
形成された肉抜き部を有してなるように構成し、シュー
中央部の剛性を低減し、可撓性を増加せしめたことであ
る。
みてなされたものであって、この特徴とするところは、
支軸廻りに回転駆動され両端面間を連通する多数の細流
路を有する円柱状のコアと、該コアを支承するハウジン
グに当接されるダイヤフラム及び前記コアの両端面に摺
接するシューを有するシール部材とを備え、該シール部
材により高圧ガスと低圧ガスの流路域を区画して構成さ
れた回転蓄熱式熱交換器において、前記シール部材のシ
ューの断面形状を、厚肉の両端部間にこれよりも薄肉に
形成された肉抜き部を有してなるように構成し、シュー
中央部の剛性を低減し、可撓性を増加せしめたことであ
る。
【0013】
【作用】本発明は、前記のようにシール部材のシューの
断面形状において、中央部に薄肉の肉抜き部を形成した
ので、シュー中央部の可撓性が増大し、回転蓄熱式熱交
換器の運転時において、シール部材が高温になることに
より生ずるシューの熱変形を打ち流す方向に高圧空気通
路からの高圧空気の圧力が肉抜き部に作用することとな
り、これによりシューの変形は均一化される。
断面形状において、中央部に薄肉の肉抜き部を形成した
ので、シュー中央部の可撓性が増大し、回転蓄熱式熱交
換器の運転時において、シール部材が高温になることに
より生ずるシューの熱変形を打ち流す方向に高圧空気通
路からの高圧空気の圧力が肉抜き部に作用することとな
り、これによりシューの変形は均一化される。
【0014】従って、従来のもののようなシューの両端
部とコアとの間に局部的な面圧過大現象の発生が阻止さ
れ、シューとコアの端面とは常時均一な面圧で摺接せし
められて、前記面圧過大によるコアの破損の発生が防止
される。
部とコアとの間に局部的な面圧過大現象の発生が阻止さ
れ、シューとコアの端面とは常時均一な面圧で摺接せし
められて、前記面圧過大によるコアの破損の発生が防止
される。
【0015】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載されてい
る構造部品の寸法,材質,形状,その相対位置などは特
に特例的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれの
みに限定する趣旨でなく単なる説明例に過ぎない。
的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載されてい
る構造部品の寸法,材質,形状,その相対位置などは特
に特例的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれの
みに限定する趣旨でなく単なる説明例に過ぎない。
【0016】図2は、図1に示す回転蓄熱式熱交換器の
インナシール2の平面図、図3はアウタシール3の平面
図を示し、図4は図2に示すインナシール2のA−A断
面図及び図3に示すアウタシール3のB−B断面図を示
す。
インナシール2の平面図、図3はアウタシール3の平面
図を示し、図4は図2に示すインナシール2のA−A断
面図及び図3に示すアウタシール3のB−B断面図を示
す。
【0017】図2において、2aはインナシール2の円
環状のリム部、2bは該リム部2aの中央部間を凍結す
るクロスアーム部である。
環状のリム部、2bは該リム部2aの中央部間を凍結す
るクロスアーム部である。
【0018】また、図3において、アウタシール3は半
円環状のリム部3aの両端をクロスアーム部3bにて連
結して構成されている。
円環状のリム部3aの両端をクロスアーム部3bにて連
結して構成されている。
【0019】前記インナシール2及びアウタシール3の
断面形状は図4のように構成されており、図4において
21はステンレス系耐熱鋼等の耐熱材料から成るシュ
ー、10a,10bは該シュー21の反摺動面側に取付
けられた耐熱性ばね材料から成るダイヤフラムである。
断面形状は図4のように構成されており、図4において
21はステンレス系耐熱鋼等の耐熱材料から成るシュ
ー、10a,10bは該シュー21の反摺動面側に取付
けられた耐熱性ばね材料から成るダイヤフラムである。
【0020】前記シュー21の摺動面21b側には耐摩
耗性材料がコーティングされ、該コーティング面がコア
1の端面1c,1bに摺接されている。一方、前記ダイ
ヤフラム10の上面10aはハウジング4の端面4aに
摺接されている。
耗性材料がコーティングされ、該コーティング面がコア
1の端面1c,1bに摺接されている。一方、前記ダイ
ヤフラム10の上面10aはハウジング4の端面4aに
摺接されている。
【0021】即ち、前記インナシール2又はアウタシー
ル3は、図1及び図4に示すように、コア1の端面1
c,1bとハウジング4の端面4aとの間のガス流通空
間内において、ダイヤフラム10a,10bのばね力に
よって、その1面(インナシールの場合は下面)が一定
の圧力でハウジング4に押圧されるとともに、他面(イ
ンナシールの場合は上面)即ち摺動面13がコア1の端
面に該コア1が滑らかに回転可能となるように当接せし
められるようになっている。
ル3は、図1及び図4に示すように、コア1の端面1
c,1bとハウジング4の端面4aとの間のガス流通空
間内において、ダイヤフラム10a,10bのばね力に
よって、その1面(インナシールの場合は下面)が一定
の圧力でハウジング4に押圧されるとともに、他面(イ
ンナシールの場合は上面)即ち摺動面13がコア1の端
面に該コア1が滑らかに回転可能となるように当接せし
められるようになっている。
【0022】前記インナシール2、アウタシール3のシ
ール部材のシュー21は、その断面形状(図2,図3の
A−A断面及びB−B断面)において、中央部に厚さt
なる薄肉とした肉抜き部21aを形成して中央部の剛性
を小さくし、可撓性有する形状に構成されている。
ール部材のシュー21は、その断面形状(図2,図3の
A−A断面及びB−B断面)において、中央部に厚さt
なる薄肉とした肉抜き部21aを形成して中央部の剛性
を小さくし、可撓性有する形状に構成されている。
【0023】前記肉厚tは、ダイヤフラム10a,10
bのばね定数、高圧空気通路6と低圧ガス通路5との最
大圧力差、シュー21の最高温度等の外力要件及びシュ
ー材自体の高温強度を考慮して所要の可撓性を有しかつ
運転時に疲労破壊を起こさないような数値に設定され
る。
bのばね定数、高圧空気通路6と低圧ガス通路5との最
大圧力差、シュー21の最高温度等の外力要件及びシュ
ー材自体の高温強度を考慮して所要の可撓性を有しかつ
運転時に疲労破壊を起こさないような数値に設定され
る。
【0024】前記のように構成されたシール部材(イン
ナシール2及びアウタシール3)を備えたガスタービン
用回転蓄熱式熱交換器の運転時において、負荷が増加す
ると、高圧低温空気通路6内の圧力が上昇して該空気通
路6と低圧高温ガス通路5内との圧力差が増加するとと
もに、インナシール2及びアウタシール3の温度が上昇
する。
ナシール2及びアウタシール3)を備えたガスタービン
用回転蓄熱式熱交換器の運転時において、負荷が増加す
ると、高圧低温空気通路6内の圧力が上昇して該空気通
路6と低圧高温ガス通路5内との圧力差が増加するとと
もに、インナシール2及びアウタシール3の温度が上昇
する。
【0025】この際において、シール部材(インナシー
ル2及びアウタシール3)のシューは熱膨張により図4
のY矢印の方向に撓み図6に示す従来のものと同様にそ
の中央部が浮き上がり両端部がコア1の端面1aに局部
的に強圧されようとするがシュー21の中央に肉抜き部
21aが形成されているので、この部位の剛性が小さく
なることにより可撓性が大きくなる。
ル2及びアウタシール3)のシューは熱膨張により図4
のY矢印の方向に撓み図6に示す従来のものと同様にそ
の中央部が浮き上がり両端部がコア1の端面1aに局部
的に強圧されようとするがシュー21の中央に肉抜き部
21aが形成されているので、この部位の剛性が小さく
なることにより可撓性が大きくなる。
【0026】さらに図4に示すように、肉抜き部21a
の上面に前記高圧空気の圧力pが加わるのでシュー21
の中央部にこれをコア端面1aへ押付けようとする力が
作用し、中央部の浮き上がりが阻止され、シュー21は
コア1の端面に均一に押圧される。これによりシュー2
1の摺接面13とコア1の端面1aとの間の局部的な面
圧上昇の発生が阻止される。
の上面に前記高圧空気の圧力pが加わるのでシュー21
の中央部にこれをコア端面1aへ押付けようとする力が
作用し、中央部の浮き上がりが阻止され、シュー21は
コア1の端面に均一に押圧される。これによりシュー2
1の摺接面13とコア1の端面1aとの間の局部的な面
圧上昇の発生が阻止される。
【0027】尚、前記実施例においては、インナシール
2及びアウタシール3のクロスアーム部2b,3bの断
面形状について説明したが、リム部2a,3aにおいて
も前記構成を適用できのは勿論である。
2及びアウタシール3のクロスアーム部2b,3bの断
面形状について説明したが、リム部2a,3aにおいて
も前記構成を適用できのは勿論である。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、シール部材のシューの
断面形状において、中央部に薄肉の肉抜き部を形成した
ので、シュー中央部の可撓性が増大し回転蓄熱式熱交換
器の運転時においてシール部材が高温になることにより
生ずるシューの熱変形を打ち消す方向に、高圧空気通路
からの高圧空気の圧力が肉抜き部に作用することとな
り、これによりシューの変形は均一化される。
断面形状において、中央部に薄肉の肉抜き部を形成した
ので、シュー中央部の可撓性が増大し回転蓄熱式熱交換
器の運転時においてシール部材が高温になることにより
生ずるシューの熱変形を打ち消す方向に、高圧空気通路
からの高圧空気の圧力が肉抜き部に作用することとな
り、これによりシューの変形は均一化される。
【0029】従って従来のもののようなシューの両端部
とコアとの間における局部的な面圧過大現象の発生が阻
止され、シューとコアの端面とは常時均一な面圧で摺接
せしめられて、前記面圧過大によるコアの破損の発生が
防止される。
とコアとの間における局部的な面圧過大現象の発生が阻
止され、シューとコアの端面とは常時均一な面圧で摺接
せしめられて、前記面圧過大によるコアの破損の発生が
防止される。
【図1】ガスタービン用回転蓄熱式熱交換器の概略構造
図。
図。
【図2】インナシールの平面図。
【図3】アウタシールの平面図。
【図4】本発明の実施例に係るシール部材の断面図。
【図5】従来例を示す図4応当図。
【図6】従来例の作用説明図
1 コア 1b,1c コアの端面 2 インナシール 3 アウタシール 4 ハウジング 4a ハウジングの端面 5 低圧高温ガス通路 6 高圧低温空気通路 10a,10b ダイヤフラム 11 シュー 21a 肉抜き部 21b 摺接面
Claims (1)
- 【請求項1】 支軸廻りに回転駆動され両端面間を連通
する多数の細流路を有する円柱状のコアと、該コアを支
承するハウジングに当接されるダイヤフラム及び前記コ
アの両端面に摺接するシューを有するシール部材とを備
え、該シール部材により高圧ガスと低圧ガスの流路域を
区画して構成された回転蓄熱式熱交換器において、 前記シール部材のシューの断面形状を、厚肉の両端部間
にこれよりも薄肉に形成された肉抜き部を有してなるこ
とを特徴とする回転蓄熱式熱交換器のシール部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15527694A JPH085274A (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 回転蓄熱式熱交換器のシール部材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15527694A JPH085274A (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 回転蓄熱式熱交換器のシール部材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH085274A true JPH085274A (ja) | 1996-01-12 |
Family
ID=15602367
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15527694A Withdrawn JPH085274A (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 回転蓄熱式熱交換器のシール部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH085274A (ja) |
-
1994
- 1994-06-14 JP JP15527694A patent/JPH085274A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010904 |