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DE2341124A1 - Rotationsscheibenwaermeaustauscher fuer gasturbinen - Google Patents

Rotationsscheibenwaermeaustauscher fuer gasturbinen

Info

Publication number
DE2341124A1
DE2341124A1 DE19732341124 DE2341124A DE2341124A1 DE 2341124 A1 DE2341124 A1 DE 2341124A1 DE 19732341124 DE19732341124 DE 19732341124 DE 2341124 A DE2341124 A DE 2341124A DE 2341124 A1 DE2341124 A1 DE 2341124A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
porous layer
sealing element
impregnated
layer
porous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19732341124
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Aoki
Shingi Fushimi
Katsuhiro Kishida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Publication of DE2341124A1 publication Critical patent/DE2341124A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/08Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases
    • F02C7/10Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases by means of regenerative heat-exchangers
    • F02C7/105Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases by means of regenerative heat-exchangers of the rotary type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D19/00Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium
    • F28D19/04Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier
    • F28D19/047Sealing means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00Heat exchange
    • Y10S165/009Heat exchange having a solid heat storage mass for absorbing heat from one fluid and releasing it to another, i.e. regenerator
    • Y10S165/013Movable heat storage mass with enclosure
    • Y10S165/016Rotary storage mass
    • Y10S165/02Seal and seal-engaging surface are relatively movable
    • Y10S165/025Heat resistant material seal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

DIPL.-ING. A. GRÜNECKER DR.-ING. H. KINKELDEY DR.-ING. W. STOCKMAlR, Ae. E.(cauf inst oftechnj PATENTANWÄLTE
8000 MÜNCHEN 22 Maximilianstraße 43 Telefon 277100/29 «744 Telegramme Monopol München Telex 05-28380
P 6848
MSSAN MOTOR COMPANY,.. LIKE TED
Ho. 2, Takara-machi, Kanagawa-ku Yokohama City, Japan
Botationsscheibenwärmeaustauscher für Gastrurbinen
Die Erfindung betrifft einen Hotationsscheibenwärmeaustauscher für Gasturbinen, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer mit einem Schmiermittel imprägnierten Schicht auf einem Dichtungselement für solche Eotationsscheibenwärmeaustauscher.
400813/0798
Es ist bekannt, dass ein Rotationsscheibenwärmeaustauscher für Gasturbinen üblicherweise aus einem in dem Austauschergehäuse oder in dem Turbinengehäuse befestigten Dichtungselement und einem Matrixelement besteht, das aus einem keramischen Material besteht und in dem Gehäuse der Gasturbine drehbar gelagert ist. Das Matrixelement ist dabei so ausgelegt, dass es gleitend mit dem Dichtungselement in Berührung steht und.unter relativ hohem Dichtungsdruck an diesem und auf diesem läuft. Ein Arbeitsmedium, beispielsweise Luft, wird von dem Kompressor über das Dichtungselement und das Matrixelement in die Verbrennungskammer geleitet und wird auf diesem Weg durch das heisse Maschinenabgas, das die gleichen Elemente passiert, vorgewärmt. Während dieses Vorganges verhindert das Dichtungselement einen Leckverlust des Arbeitsmediums. Auf diese Weise sind das Dichtungselement und das Matrixelement hohen Drücken und starker Reibung ausgesetzt, wodurch an beiden Elementen ein starker Verschleiss auftreten kann. Diese Elemente müssen daher nicht nur bei den hohen Betriebstemperaturen und den auftretenden Reibungen verschleissbeständig sein, sondern müssen zusätzlich auch sowohl während des Nprmalbetriebes als auch während des Anlaufstadiums der Turbine erhebliche und schnelle Temperaturänderungen aufη ehmen.
Bislang wurden für solche Dichtungselemente Sinterstoffe verwendet, die beispielsweise aus einem Gemisch eines Metalloxids und eines Erdalkalimetallfluorids, -phosphate oder -borats oder aus einem feuerfesten Material bestanden, das mit den vorgenannten Mischungen besprüht worden war. Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtungen und Verfahren liegt jedoch darin, dass das Dichtungselement selbst aufgrund der starken Reibung mit dem Matrixelement bei den hohen Temperaturen, normalerweise 500 - 700 C,
409313/0798
stark verschleisst. Auch, das aus Keramik bestehende Matrixelement zeigt einen erheblichen Verschleiss, was dazu führt, dass die Aufrechterhaltung einer zufriedenstellenden Dichtung über längere Betriebsdauern kaum möglich ist.
Zur Vermeidung der durch zu hohen Abrieb entstehenden Nachteile liegt der Erfindung also die Aufgabe zugrunde, einen Austauscher der eingangs genannten Art mit einem Dichtungselement und einer auf diesem laufenden Matrix zu schaffen, die in wirtschaftlicher Weise auch über längere Zeiträume hin eine gute und sichere Dichtung ermöglichen. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung der entsprechenden Dichtungselemente zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Rotationsscheibenwärmeaustauscher der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der gekennzeichnet ist, durch ein in einem Gehäuse befestigtes Dichtungselement, eine erste, auf einer der Oberflächen des Dichtungselementes angebrachte poröse Schicht, ein in dem Gehäuse drehbar gelagertes Matrixelement, das auf einer seiner Oberflächen eine zweite poröse Schicht trägt und relativ zum Dichtungelement drehbar ist, wobei die erste und die zweite poröse Schicht unter Dichtungsdruck aufeinander laufen, und durch mindestens ein wärmebeständiges Schmiermittel mit dem die erste poröse Schicht (Ie) imprägniert ist.
Vorzugsweise besteht die erste poröse Schicht aus einer (1) Nickeloxid oder Kobaltoxid und (2) Erdalkalimetallfluorxde, -phosphate oder -borate enthaltenden Pulvermischkeramik.
Vorzugsweise beträgt der Anteil an der ersten Komponente der Keramik, d.h. also an den Oxiden, 75 - 9O Gew.-%, Während der Anteil der zweiten Keramikkomponente, also der Erdalkalimetallsalze, bei IO - 25 Gew.-% liegt. Die Porosität der Schicht auf dem Dichtungselement beträgt vorzugsweise 20 - 30 Vol.-%.
/feiterhiri wird zur Lösung der Aufgabe erfindungsgemäss ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man (a) auf die Oberfläche des Dichtungselegentas/ airfigUnterschichtmaterial
aufsprüht, dass man (b) zur Bildung der porösen Schicht ein pulvriges Gemisch auf diese Oberfläche sprüht, das als ein erstes Material Nickeloxid oder Kobaltoxid und als ein zweites Material Erdalkalimetallfluoride, -phosphate oder -borate enthält, und dass man (c) die so erhaltene poröse Schicht mit Graphit, Molybändisulfid, Wolframdisulfid, Bornitrid oder Serizit imprägniert.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1
in perspektivischer Darstellung ein Dichtungselement und ein entsprechendes Matrixelement eines Rotationswärmeaustauschers einer Gasturbineτ
Fig. 2
in graphischer Darstellung die Abhängigkeit der Porosität der porösen Schicht auf dem Dichtungselement vom Sprühabstand;
Figuren
bis 5
in graphischer Darstellung die Abriebtiefe der porösen Schicht des Dichtungselementes als Funktion der Betriebsdauer unter verschiedenen Bedingungen;
Fig. 6
Fig. 7
in lOOfacher Vergrösserung einen Querschnitt durch eine aufgesprühte poröse Schicht auf einer Unterschicht auf einem Dichtungselement und
eine optische MikroStruktur in lOOfacher Vergrösserung eines Ausschnitts der Gleitfläche des Matrixelementes.
A0981 3/0798
In der Pig. 1 ist das Dichtungselement 1 in einem nicht näher gezeigten Gehäuse einer nicht näher gezeigten Gasturbine befestigt. Das Dichtungselement besteht vorzugsweise aus den beiden Teilen la und Ib. Die Teile la und Ib weisen Öffnungen Ic bzw. Id auf. Auf der Rückseite der Teile la und Ib des Dichtungselementes 1 ist eine in der Fig. 1 angedeutete poröse Schicht Ie angebracht. Die Oberfläche der imprägnierten porösen Schicht wirkt als Gleitfläche. Ein Matrixelement 2 ist drehbar in dem nicht gezeigten Gehäuse der Gasturbine gelagert. Das Matrixelement besitzt eine Bienenwabenstruktur 2a, die aus flachen und gewellten Platten besteht. Im Zentrum des Matrixelementes ist eine Nabe 2b vorgesehen, die eine in den Figuren nicht dargestellte Antriebswelle aufnehmen kann. Die Bienenwabenstruktur 2a ist von einem Gehäuse 2c umgeben. Die Endflächen der Bienenwabenstruktur 2a, der Nabe 2b und des Gehäuses 2c bilden zusammen die Gleitfläche, auf der die poröse Oberfläche des Dichtungselementes 1 unter Andruck gleitet.
Im Betrieb wird das Matrixelement 2 relativ zum Dichtungselement 1 rotiert, wobei die entsprechenden Gleitflachen in engem Kontakt aufeinander stehen. Bekannterweise strömt das Arbeitsmedium, beispielsweise Luft, von dem in den Figuren nicht dargestellten Kompressor zu einer ebenfalls nicht gezeigten Verbrennungskammer, wobei . es durch die Öffnung Ic des Dichtungselementes 1 und das Matrixelement 2 strömt. Beim Durchströmen des Matrixelementes 2 wird das Arbeitsmedium durch das heisse Turbinenabgas, das durch die Öffnung Id des Dichtungselementes und durch das Matrixelement 2 strömt, vorgewärmt. Um dies zu gewährleisten, müssen das Dichtungselement 1 und das Matrixelement 2 auch bei hohen Temperaturen und hohen Belastungen unter ausreichend hohem Dichtungsdruck ausreichend lange aufeinander laufen.
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Ira einzelnen wird die poröse Schicht auf dem Dichtungselement 1 gemäss der Erfindung wie folgt hergestellt und imprägniert:
Zunächst wird auf die als Dichtungsfläche vorgesehene Fläche des Dichtungselementes eine Unterbeschichtung aufgebracht, die beispielsweise aus pulverförmigem Nickelaluminit besteht. Anschliessend wird ein Gemisch aus Nickeloxid- und Calciumfluoridpulvern auf die vorbeschichtete Oberfläche des Dichtungselementes gesprüht. Die Korngrösse dieser Pulver muss entsprechend ausgesucht sein. Der Nickeloxidgehalt in dem Beschichtungsgemisch beträgt vorzugsweise 75 - 90 Gew.~%, während der Gehalt an Calciumfluorid vorzugsweise bei IO - 25 Gew.—% liegt. Bei einem Nickelgehalt von mehr als 9O % und einem Calciumfluoridgehalt von weniger als 10 % wird der Sprühwirkungsgrad bei höheren Temperaturen merklich verschlechtert. Wenn dagegen auf der anderen Seite der Gehalt an Nickeloxid weniger als 75 % und der Gehalt an Calciuraf luorid mehr als 25 % beträgt, nimmt die Haftfestigkeit der aufgesprühten porösen Schichten auf dem Substrat merklich ab. Die Porosität der aufgespritzten porösen Schichten beträgt vorzugsweise 20 - 30 Vol.-% und kann durch unterschiedliche Sprühabstände beliebig verändert werden. Bei einer Porosität von mehr als 30 % werden leicht spröde Schichten erhalten. Porositäten von weniger als 20 % sind schwierig herzustellen. Nickeloxid kann dabei durch Kobaltoxid und CaIciumfluorid durch ein anderes Erd- alkalimetallfluorid, -phosphat oder -borat ersetzt sein.
Nach dem Bilden der gewünschten porösen Schicht auf dem Dichtungselement wird diese Schicht mit einem wärmebeständigen Schmiermittel imprägniert, beispielsweise mit Graphit, Molybdändisulfid, Wolframdisulfid. Bornitrid
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oder Serizit.
Bei der Herstellung einer imprägnierten porösen Schicht auf der Oberfläche des Matrixelementes kann das gleiche Verfahren, wie vorstehend beschrieben, verwendet werden. Das Matrixelement wird in der Regel jedoch aus keramischer Masse hergestellt und ist daher bereits von vornherein porös. Es erübrigt sich in solchen Fällen also zunächst eine poröse Schicht auf das Matrixelement aufzusprühen. In solchen Fällen reicht es aus, wenn man das keramische Matrixelement direkt mit dem wärmebeständigen Schmiermittel imprägniert.
Beispiel 1
Zur Bildung einer unteren Grundierschicht wurde das aus rostfreiem Stahl 18-8 hergestellte Dichtungselement mit pulverförmigen Nickelaluminit besprüht. Auf diese Schicht wurden Pulverteilchen eines Gemisches von 8O Gew.-% Nickeloxid und 20 Gew.-% Calciumfluorid unter Auswahl geeigneter Korngrössen aufgesprüht. Dieses Aufsprühen wurde mit einem elektrischen Strom von 400 A bei einer Spannung von 75 V, bei einem Wasserstoffstrom von 15 ml/s und einem Stickstoffstrom von 75 ml/s durchgeführt. Dabei wurden die Sprühabstände, d.h. die Abstände, aus denen die Pulverteilchen auf die Oberfläche gestrahlt wurden, verändert, wobei poröse Schichten mit unterschiedlichen Porositätsgraden erhalten wurden. In der Fig. 2 ist die Porosität der erhaltenen Schicht als Funktion des Sprühabstandes dargestellt. Dem Diagramm ist zu entnehmen, dass Porositäten für die Schichten im Bereich von 2O Vol.-% lediglich durch Änderung des Sprühabstandes eingestellt v/erden können. In der Fig. 6 ist in lOOfacher lichtmikroskopischer Vergrösserung die Mikrostruktur eines Querschnitts durch eine aufgesprühte Schicht gezeigt,
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die durch Aufsprühen der Teilchen aus einer Entfernung von 150 mm erhalten wurde. Die Porosität der gezeigten Schicht beträgt 25 %. In dem gezeigten Mikrophoto erscheinen die Porenbereiche schwarz.
Das auf diese Weise mit einer aufgesprühten porösen Schicht versehene Dichtungselement wurde im Vakuum in eine alkoholische Bornitridlösung getaucht. Dabei wurde die poröse Schicht mit Bornitrid getränkt. Das auf diese Weise imprägnierte Dichtungselement wurde gut durchgetrocknet und anschliessend unter Andruck im Gleitkontakt relativ zur Oberfläche eines keramischen Matrixelementes bei einer Temperatur von 5OO 0C rotiert. Der Oberflächenandruck
2
lag bei 350 - 36O g/cm . Die Peripheriegeschwindigkeit der Anordnung betrug für eine genau vorgegebene Dauer 30 m/min: anschliessend wurde der Abrieb des., Dichtungselementes gemessen. Die Ergebnisse sind in der Fig. 3 dargestellt, in der die Abriebtiefe in ,um als Funktion der Umlaufdauer dargestellt ist. Die in der Fig. 3 gezeigte Kurve zeigt den Abrieb eines Dichtungselementes mit einer nichtimprägnierten porösen Schicht, deren Porosität 25 % betrug. Die Kurve 2 in Fig. 3 zeigt den Abrieb eines Dichtungselementes mit einer porösen Schicht, deren Porosität 53 % ■ beträgt und die mit Bornitrid imprägniert war. Die Kurve zeigt den Abrieb eines Dichtungselementes mit einer porösen Schicht, deren Porosität 35 % betrug und die mit Bornitrid imprägniert war. Die Kurve 4 in Fig. 3 zeigt den Abrieb an einer porösen Dichtungselementenschicht mit einer Porosität von 42 % bei Imprägnierung mit Bornitrid. Die Kurve 5 in Fig. 3 zeigt schliesslich den Abrieb der porösen Schicht eines Dichtungselementes, deren Porosität 25 % betrug und die mit Bornitrid imprägniert war. Die zuvor genannten Porositäten von 25, 53, 35 und 42 % entsprechen Sprühabständen von 150, 200, 100 bzw. 50 mm.
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Die in der Fig. 3 dargestellten Kurven zeigen, dass der Abrieb für ein Dichtungselement mit einer porösen Schicht von 35 % Porosität oder darüber auch bei Imprägnierung mit Bornitrid (Kurven 2 und 4) nicht so sehr unterschiedlich von dem einer nichtimprägnierten porösen Schicht (Kurve 1) war. Das keramische Matrixelement zeigte dabei keinen Abrieb,
Beispiel 2
Nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde ein pulvriges Gemisch von Nickeloxid und Calciumfluorid auf ein Dichtungselement aufgestrahlt, wobei eine poröse Schicht mit einer Porosität von ca. 25 % erhalten wurde. Die so erhaltene Schicht wurde mit Molybdändisulfid, Wolframdisulfid, Serizit oder Graphit imprägniert. Dieses so imprägnierte Dichtungselement lief unter Andruck im Gleitkontakt unter den im Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen auf einem keramischen Matrixelement um. In der Fig. 4 ist die Abriebtiefe als Funktion der Umlaufdauer dargestellt. Die durch Aufstrahlen erhaltenen porösen Schichten hatten Porositäten von 24 - 28 %. Die Kurve 1 im Diagramm der Fig. 4 zeigt den Abrieb eines Dichtungseiementes mit nichtimprägnierter poröser Beschichtung. Die Kurve 2 zeigt den Abrieb eines Dichtungselementes, dessen poröse Schicht mit Serizit imprägniert war, während die Kurve 3 den Abrieb einer entsprechenden Schicht zeigt, die mit Wolframdisulfid imprägniert war. In der Kurve 4 der Fig. 4 ist der Abrieb der porösen Schicht eines Dichtungseleuentes dargestellt, wobei die poröse Schicht mit Molybdändisulfid imprägniert war. Die Kurve 5 zeigt den entsprechenden Abrieb für eine mit Graphit imprägnierte poröse Schicht.
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Den dargestellten Kurven der Fig. 4 kann entnommen werden, dass der Abrieb der porösen Schichten der Dichtungselemente nur etwa halb so gross war, wenn die porösen Schichten mit einem Schmiermittel imprägniert waren.
In Fachkreisen gilt als obere Temperaturgrenze, bis zu der Molybdändisulfid und Wolframdisulfid ihre Schmier-.
ο fähigkeit behalten, eine Temperatur von 400 C. Beim Einsatz der genannten Schmiermittel im Temperaturbereich um 500 C wird man also mit einer teilweisen Zersetzung rechnen müssen. Da jedoch auch der bei dieser Zersetzung entstehende Schwefel eine gewisse Schmierfähigkeit aufweist, lagen die Abriebwerte auch für jene Dichtungselemente, deren poröse Schicht mit Molybdändisulf id oder Wolframdisulfid imprägniert war (Kurven 3 und 4) noch bei immer einhalb bis ein Drittel des Abriebes für ein Dichtungselement mit einer nxchtimpragnierten porösen Schicht (Kurve 1).
Beispiel 3
In Fig. 7 ist die lichtmikroskopische Mikrostruktur eines Querschnitts durch ein keramisches Matrixelement in 100-facher Vergrösserung gezeigt. Die gezeigte Aufnahme lässt erkennen, dass sowohl in den ebenen als auch in den gewellten Platten des Matrixelementes eine Anzahl von Poren vorliegen. Das Matrixelement konnte daher in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise mit Bornitrid imprägniert werden. Auf dem so imprägnierten keramischen Matrixelement lief für eine bestimmte vorgegebene Zeit ein Dichtungselement mit einer porösen Schicht unter Dichtungsandruck gleitend um. Der Abrieb auf dem Dichtungselement wurde gemessen. Im Diagramm der Fig. 5 ist die Abriebtiefe auf dem Dichtungselement als Funktion der ISr.laufdauer dar-
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gestellt. Die poröse Schicht des Dichtungselementes wurde durch Aufsprühen eines Gemisches von 8O Gew.-% Nickeloxid und 20 Gew.-% Calciumfluorid aus einer Entfernung von 150 mm hergestellt. Die Versuchsbedingungen lagen bei 500 C, 350 - 360 g/cm Oberflächenandruck und einer Umfangsgeschwindigkeit von 30 m/min. Diese Parameter entsprechen den Versuchsparametern im Beispiel 1. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 5 in der gleichen Weise wie in Fig. 3 dargestellt. Die Kurve 1 in der Fig. 5 zeigt den Abrieb eines Dichtungselementes mit nichtimprägnierter aufgestrahlter poröser Schicht, während die Kurve 2 den Abrieb eines Dichtungselementes mit einer aufgesprühten porösen Schicht zeigt, die mit Bornitrid imprägniert ist.
r>'
Aus den in Fig. 5 gezeigten Kurven- kann entnommen werden, dass der Abrieb eines Dichtungselementes mit einer porösen Schicht, die mit einem Schmiermittel imprägniert ist, fast 1/5 des Abriebes einer nichtimprägnierten Schicht beträgt. Das keramische Matrixelement, das im Rahmen dieses Beispiels verwendet wurde, zeigte keinerlei Abrieb und vermag über lange Zeiträume ausreichend dichtend zu wirken. Da lediglich die porösen Bereiche der Gleitflächen des Matrixelementes mit Bornitrid imprägniert sind, wird durch eine solche Imprägnierung der lichte Durchflussquerschnitt des Matrixelementes nicht verringert und nehmen daher auch die Wärmeaustauscheigenschaften und die Festigkeit des Elementes in keiner Weise ab.
Die vorstehende Beschreibung und die Beispiele zeigen also, dass durch die Rotationsscheibenwärmeaustauscher gemäss der Erfindung der Abrieb des Dichtungselementes bei hohen Temperaturen auf einen Wert von 50 bis nur 20 % des Abriebes gesenkt werden kann, den herkömmliche Dichtungs-
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elemente aufweisen. Trotz dieser Abriebverminderung wird das Matrixelement jedoch in keiner Weise einem stärkeren Verschleiss unterworfen, vielmehr zeigten alle untersuchten Matrixelemente keinen nachweisbaren Abrieb. Durch diese Kombination kann über lange Betriebszeiten eine ausserordentlich stabile Dichtung und eine überlegene Schmierung erreicht werden.'
Λ 0 9 8 1 3/0798

Claims (10)

  1. Patentansprüche
    ./Rotationsscheibenwärmeaustauscher für Gasturbinen, gekennzeichnet durch ein in einem Gehäuse befestigtes Dichtungselement, eine erste, auf einer der Oberflächen des Dichtungselementes angebrachte poröse Schich't, ein in dem Gehäuse drehbar gelagertes Matrixelement, das auf einer seiner Oberflächen eine zweite poröse Schicht trägt und relativ zum Dichtungselement drehbar ist, wobei die erste und die zweite poröse Schicht unter Dichtungsdruck aufeinander laufen, und durch mindestens ein wärmebeständiges Schmiermittel mit dem die erste poröse Schicht (1e) imprägniert ist.
  2. 2. Austauscher nach Anspruch 1, da.durch gekennzeichnet, daß die erste porös.e Schicht (1e) aus einer'(1) Nickeloxid oder Kobaltoxid und (2) Erdalkalimetalifluoride, -phosphate oder -borate enthaltenden Pulvermischkeramik besteht.
  3. 3. Austauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Keramikkomponente in einer Menge von 75 - 90 Gew.-% und die zweite Keramikkomponente in einer Menge von 10-25 Gew.-% vorliegen.
  4. 4-. Austauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität der ersten; porösen Schicht (1e) 20 - 30 Vol.-% beträgt.
  5. 5. Austauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel Graphit, Molybdändißulfid, Wolframdisulfid, Bornitrid oder Serizit ist.
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  6. 6. Austauscher nach, einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß auch die poröse Schicht auf dem Matrixelement (2) mit dem Schmiermittel imprägniert ist.,
  7. 7- Austauscher nach einem der Ansprüche 1 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Matrixelement (2) aus Keramik besteht, die gegebenenfalls ebenfalls mit dem Schmiermittel imprägniert ist.
  8. 8. Verfahren zum Herstellen einer mit einem Schmiermittel imprägnierten Schicht auf einem Dichtungselement für Rotationsscheibenwärmeaustauscher für Gasturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) auf die Oberfläche des Dichtungseleiaentes ein Unterschichtmaterial aufsprüht, daß man (b) zur Bildung der porösen Schicht ein pulvriges Gemisch auf diese Oberfläche sprüht, das als ein erstes Material Nickeloxid oder Kobaltoxid und als ein zweites Material Erdalkalimetallfluoride, -phosphate oder -borate enthält, und daß man (c) die so erhaltene poröse Schicht mit Graphit, Molybdändisulfid, Wolframdisulfid, Bornitrid oder Serizit imprägniert.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Pulver in der Verfahrensstufe (b) aus einer Entfernung von I30 - 180 mm aufstrahlt, um dadurch eine Porosität der Schicht von 20 - JO Vol.~% einzustellen.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet t daß man die porös*1 Schicht durch Eintauchen in eine alkoholische Bornitridlösung unter Vakuum imprägniert.
    U09813/0798
DE19732341124 1972-08-15 1973-08-14 Rotationsscheibenwaermeaustauscher fuer gasturbinen Pending DE2341124A1 (de)

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GB (1) GB1432184A (de)
IT (1) IT990247B (de)

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