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"Dichtung für einen Regenerativ-Wärmetauscher"
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung fiir die ein heißes Gas
führenden Kanäle eines Regenerativ-Wärmetauschers, die im wesentlichen nus einer
Dichtleiste, die nn einem drehbaren scheibenförmigen Speicherkörper anliegt, und
aus einer gegebenenfalls mit einer Stiitzleiste versehenen Diclrtmembran besteht,
die sich iiber den Spalt zwischen der Di clitleiste und der gegenüberliegenden Gahäusewand
erstreckt.
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Eine derartige Dichtung, wie sie beispielsweise in der DT-OS 24 51
247 beschrieben ist kann ihre Aufgabe nur bis zu einer bestimmten Betriebstemperatur
sicher erfüllen.
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fiel sehr hohen, bei Gasturbinen angestrebten Prozeßtemperaturen würde
das starke Temperaturgefälle zwischen der den heißen Abgasen zugewandten Innenseite
der Dichtmembran und deren der verhältnismäßig kühlen Verbrennungsluft zugewandten
Außenseite zum Verziehen der Dichtmembran und damit zu einem stellenweisen Abheben
der Dichtung fiihren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Elangel zu beheben
und eine Dichtung ZU schaffen, die auch bei höheren Gastemperaturen zuverlässig
nm Speicherkörper und am Gehäuse des ltegenerntiv-Wärmetauschers anliegt. Dies geschieht
nach der Erfindung dadurch, daß die dem heißen Gas zugewandte Seite der Dichtmembran
bzw. der Stützleiste mit einer nachgiebigen und wärmedämmenden keramischen Schicht
versehen ist.
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Eine solche Schicht verringert das Temperaturgefälle innerhalb der
Dichtmembran wesentlich und ermöglicht dadurch höhere Gastemperaturen, die bei Gasturbinen
zu einem besseren Wirkungsgrad fiihrcn.
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Nnch einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann
die keramische Schicht aus einem keramisch gebundenen Faserfilz bestehen. Eine solche
Schicht zeichnet sich neben einer gronen Nachgiebigkeit auch infolge ihres porösen
Aufbaus durch eine sehr gute Wärmedimmung aus.
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Erfindungsgemäß kann die keramische Schicht an den Rändern der Dichtmembran
festgeklemmt sein. Eine vorgefertigte Schicht kann so auf einfache Weise an der
Dichtmembran befestigt werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Beschreibung
angegeben.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfiihrungsbei spielen,
die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erl.iutert. Es zeigen Fig. 1 einen
Querschnitt durch eine eingebaute Dichtung eines Regenerativ-Wärmetauschers und
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine ähnliche Dichtung.
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Fig. 1 zeigt einen Teil des Gehäuses 11 eines Regenerativ-Wärmetauschers
einer nicht dargestellten Kraftfahrzeug-Gasturbine, dessen Wand 12 einen Kanal 13
begrenzt. 14 ist
ein drehbarer, scheibenförmiger Speicherkirper
aus einem glaskeramischen Werkstoff, der von einer Vielzahl kleiner achsparalleler
Kanäle 15 durchsetzt wird. Zwischen einer Stirnseite 16 des Speicherkörpers 14 und
einer Wand 17 des Gehäuses 11 ist eine in sich geschlossene Dichtung 18 angeordnet,
die den Kanal 13 abdichtet.
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Beim Betrieb des W.irmetauschers werden die heißen Abgase der Casturbine,
wie mit einem Pfeil 19 angedeutet, durch den Kanal 13 dem in Drehung versetzten
Speicherkörper 14 zugeführt. Sie durchströmen die Kanäle 15 und heizen dabei den
Speicherkörper 14 in diesem Abschnitt auf. Die so gespeicherte Wärme wird in der
bleichen Weise an die der Gasturbine zugefiihrte Verbrennungsluft abgegeben.
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Die Dichtung 18 besteht aus einer Dichtleiste 20 und aus einer Dichtmembran
21. Die Dichtleiste 20 ist mit einer Gleitschicht 22 versehen, die an der Stirnseite
16 des Speicherkörpers 14 anliegt. Die Dichtmembran 21, die einen U-förmigen Querschnitt
aufweist, besteht aus zwei Schenkeln 23 und 24, die durch einen Steg 25 miteinander
verbunden sind. Das Ende des Schenkels 24 ist an einer mit der Dichtleiste 20 an
deren dem Kanal 13 abgewandten Seite verbundenen und über diese hinausragenden Leiste
26 durch Schweinen oder Löten befestigt. Das Ende des Schenkels 23 liegt an einer
im Querschnitt konvex gewölbten Leiste 27 an der Wand 17 des Cehäuses 11 an. Der
außerhalb des Kanals 13
im Gehäuse 11 des Wärmetauschers herrschende
hohe Luftdruck preßt die Schenkel 23 und 24 der Dichtmembran 21 nach außen und fördert
dadurch dio dichte Anlage des Schenkels 23 am Gehäuse 11 sowie der Gleitschicht
22 am Speicherkörper 14.
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An ihrer den im Kanal strömenden heißen Gasen zugewandten Seite 2n
ist die Dichtmembran 21 1 mit einer nachgiebigen keramischen Schicht 29 aus vorgefertigtem
Faserfilz umgeben. Die Schicht 29 ist an ihrem einen Ende 30 durch eine llordeltlng
31 Am Ende des Schenkels 23, an ihrem nnderen Ende 32 durch die als Klemmstiick
ausgebildete Leiste 26 gehalten. Die leiste 26 ist zu diesem Zweck mit einer Schriige
33 versehen, die das Ende 32 der Schicht 29 einklemmt. Die keramische Schicht 29
kann beispielsweise aus Werkstoffen wie Aluminiumoxid oder Zirkonoxid bestehen.
Sie kann durch ein Bindemittel, z.fl. Natriumsilicat, keramisch gebunden sein.
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Die keramische Schicht 29 kann durch ihre faserige Struktur den Wärmedehnungen
der Dichtmembran 21 leicht folgen. Sie wirkt durch die im Faserfilz gebildeten gashaltigen
Poren als eine gute Wärmeisolierung fiir die Dichtmembran 21 gegeniiber dem heißen
Gasstrom und auch gegeniiber der verhältnismäßig dicken Dicht leiste 20. Die Schicht
29 setzt dadurch die starke Temperaturgefälle zwischen den beiden Seiten 28 und
34 der Dichtmembran 21 wesentlich herab und verhindert so Verformungen der Dichtmembran
21, die zu einem stellenweisen Abheben der Dichtung 18 fiihren.
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In Fig. 2 ist eine Dichtung 35 eines Regenerativ-Wärmetauschers dargestellt,
die iii ihrer Wirkungsweise im wesentlichen mit dem vorangehenden Beispiel übereinstimmt.
Sie unterscheidet sich von diesem durch eine aus zwei Schenkeln 36 und 37 zusammengesetzte
V-förmige Stützleiste 38, an deren abstehendem Schenkel 36 eine Dichtmembran 39
befestigt ist die etwas iiber den äußeren Rand 40 des Schenkels 36 hinausragt. Eine
abgewinkeite Blattfeder 41 verbessert die Anlage der Dichtung 35 am Speicherkörper
14 und nm Gehäuse 11 des Wärmetauschers. Die Stützleiste 38 und die nlattfeder 41
sind im Bereich der vom Kanal 13 abgewandten Seite der Dichtleiste 20 befestigt.
Auf die dem <las heiße Abgas fiihrenden Kanal 13 zugewandten Seite 42 des Schenkels
36 der Stiitzleiste 38 ist durch Spritzen eine nachgiebige keramische Schicht 43
aufgebracht. Dadurch wird ebenfalls eine wärmedämmende Wirkung erzielt, die ein
Verzichen infolge großer Temperaturunterschiede und damit eine mangelhafte Anlage
der Dichtung 35 vermeidet.
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L e e r s e i t e