DE2614225A1

DE2614225A1 - Dichtung fuer umlaufende waermetauscher

Info

Publication number: DE2614225A1
Application number: DE19762614225
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Sakaki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1975-04-21
Filing date: 1976-04-02
Publication date: 1976-11-04
Also published as: GB1540419A; JPS51123938A; US4071076A

Description

PATENTANWÄLTE

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

D-8000 MUnchen 22 D-4800 Bielefeld

Triftstraße 4 SiekerwaH 7

2. ΑρπΊ 1976

PG23-76O17 ^U

Nissan Motor Company, Limited No. 2, Takara-machi, Kanagawa-ku, Yokahama City, Japan

Dichtung für umlaufende Wärmetauscher

Die Erfindung betrifft eine Gasturbine und insbesondere eine Dichtung für einen unlaufenden Wärmetauscher für eine Gasturbine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die bekannten Dichtungen für umlaufende Wärmetauscher einer Gasturbine umfassen im allgemeinen eine Gleitplatte, eine Schirmplatte und eine Trägerplatte, durch die der. Strom der Niedertemperatur- und Hochdruckluft von den Hochtemperatur- und Niederdruck-Abgasen getrennt wird. Die Dichtungen weisen insoweit einen Nachteil auf, als die Temperatur eines Teils der Dichtung während des Betriebs der Gasturbine auf einen äußerst hohen Wert aufgrund der Konstruktion der Dichtung ansteigt, so daß eine wärmebeständige Schicht, die auf der Gleitplatte angebracht ist, von dieser getrennt werden kann.

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Die Erfindung ist daher darauf gerichtet, eine verbesserte Dichtung für umlaufende Wärmetauscher einer Gasturbine zu schaffen. Die Dichtung soll eine Kühleinrichtung aufweisen, die eine wirksame Kühlung der Dichtung ermöglicht. Außerdem soll die Dichtung einfach im Aufbau und leicht herstellbar sein.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Dichtung des Gattungsbegriffs mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs gelöst.

Die erfindungsgemäße Dichtung umfaßt eine Gleitplatte, die auf einem Rotor gleitet, eine Schirmplatte, die an der Gleitplatte . befestigt ist, und eine Trägerplatte zum Abstützen der Schirmplatte und ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß eine Abdeckung zwischen der Gleitplatte und der Schirmplatte vorgesehen ist, die eine Anzahl von Bohrungen aufweisen, durch die Luft mit niedriger Temperatur und hohem Druck auf die Außenseite des Rotors gelenkt wird und Teilbereiche der Gleitplatte kühlt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele an Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen umlaufenden Wärmetauscher, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht;

Fig. 2 und 3 sind Ansichten der Dichtung entsprechend den Pfeilen X und Y in Fig. 1;

Fig. 4 bis 6 zeigen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, und zwar im einzelnen eine Draufsicht auf eine Dichtung mit abgenommener Schirmplatte und Trägerplatte, einen vergrößerten Schnitt durch eine Abdeckung und eine Seitenansicht der Abdeckung.

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In Fig. 1 bis 3 ist ein herkömmlicher, umlaufender Wärmetauscher für eine Gasturbine gezeigt. In diesen Figuren ist mit 1o ein Wärmesammler oder Rotor, mit 12 die Seitenwand des Wärmetauschers, mit 14 eine Gleitplatte, mit 16 eine Schirmplatte und mit 18 eine Trägerplatte bezeichnet. Der Buchstabe G kennzeichnet die Strömungsbahnen der Luft, die in den Wärmetauscher eintreten, und mit I ist die Strömungsbahn des Niederdruck-Abgases bezeichnet.

Fig. 2 und 3 zeigen die Seite niedriger Temperatur (Pfeil X in Fig. 1) und hoher Temperatur (Pfeil Y in Fig. 1) der Dichtung. Die Buchstaben A, B, C, D und E kennzeichnen die Leckbahnen von der Hochdruckseite zu der Niederdruckseite durch den Zwischenraum zwischen der Gleitplatte 14 und den angrenzenden Oberflächen des Rotors 1o. Von diesen Leckbahnen haben die Bahnen A, B, C und D jedoch den Effekt, daß sie di@ gleitenden Teile kühlen, da sich die austretende Hochdruckluft auf einer niedrigen Temperatur befindet. Dieser Kühlvorgang führt dazu, daß ein Hochtemperatur- Abrieb der Gleitplatte und ein Abbrechen einer wärmebeständigen Schicht auf der Gleitplatte aufgrund hoher Temperaturen verhindert wird.

Da es sich jedoch bei der Bahn E um ein Austreten eines Hochtemperaturgases handelt, kann das quergerichtete Dichtungsteil S, das einen rechteckigen Querschnitt aufweist und in Fig. 3 gezeigt ist, dadurch beschädigt werden, daß ein Abrieb eintritt oder die wärmebeständige Lage abbricht.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine derartige Beschädigung des guergerxchtetetn Dichtungsteils S zu verhindern. Dies wird dadurch erreicht, daß der Abrieb oder das Abbrechen von Material durch Kühlen der Gleitplatte 14 mit einem Luftstrom relativ niedriger Temperatur verringert wird. Dieselbe Luft kann verwendet werden zum Kühlen der Schirmplatte 16 und Trägerplatte 18, die be-

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trächtlichen Temperaturen ausgesetzt sind.

Herkömmliche Dichtungen sind nur zusammengesetzt . . aus einer Gleitplatte, einer Schirmplatte und einer Trägerplatte. Erfindungsgemäß ist jedoch eine Abdeckung 2 ο vorgesehen, die im Querschnitt ein hohles Dreieck darstellt und an jedem ihrer Enden öffnungen aufweist. Die Abdeckung 2o ist an der Gleitplatte 14 vorgesehen, wie Fig. 4 und 6 zeigen. Die Abdeckung 2o weist mehrere Bohrungen J in der Seite parallel zu der Wärmetauscherachse und der schrägen Seite des Dreiecks auf, durch die Luft G mit niedriger Temperatur unter Druck in der durch die Pfeile K und L angegebenen Richtungen ausgepreßt wird.

Theoretisch ermöglicht die Herstellung eines Luftdurchlasses in der Form von Bohrungen J in der Abdekkung 2o gemäß der vorliegenden Erfindung die Einleitung von Luft mit niedriger Temperatur unter Druck auf die Außenseite des Rotors 1o. Durch diese Luft wird die Außenseite des Rotors 1o unter Druck gesetzt, so daß eine Beschädigung aufgrund eines Wärmestroms aufgrund des inneren Gasdruckes, der höher als der äußere Gasdruck ist, verhindert wird. Zu diesem Zweck wird Luft G mit niedriger Temperatur unter Druck durch die öffnungen an beiden Enden _■ -"^¹W- Abdeckung 2o gemäß Fig. 4 eingeleitet. Da der Druck der aus dem Wärmetauscher austretenden Luft mit hoher Temperatur niedriger als der Druck der Eintrittsluft G mit niedriger Temperatur ist, die in die Enden der Abdeckung 2o eintritt, und zwar insoweit niedriger, als ein Druckverlust P zwischen dem Lufteintritt und dem Luftaustritt aus dem Wärmetauscher 1o (in Fig. 1) auftritt, kann das Fluid mit niedriger Temperatur einfach dadurch eingeleitet werden, daß Bohrungen in die Abdeckung 2o geschnitten werden.

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Da der Luftstrom durch diese Bohrungen J keinen Leckverlust der Hochdruckluft G in Richtung der Niederdruckgase I darstellt, sondern nur bedeutet, daß ein Teil der Luft die Erwärmung mit Hilfe des Rotors 1o umgeht, ist das gesamte Volumen des Druckfluids G, das in den Wärmetauscher eintritt, unverändert. Außerdem werden der Wärmeaustausch und der Druckverlust nicht durch die Lecksröme durch die Bohrungen J beeinflußt, da diese Leckmenge sehr gering ist.

Hinsichtlich der Wärmeaustausch-Wirksamkeit ist die Temperatur der Gemisches der Luft, die durch den Rotor hindurch»'tritt/ und der Leckluft, die den Rotor umgeht, nahezu identisch mit der Temperatur bei herkömmlicher Konstruktion, da das Volumen der durch den Rotor hindurchgehenden Luft durch die Leckverluste verringert und die Temperatur der ausströmenden Luft deutlich erhöht wird.

Der Druckverlust ist kaum geändert, da ein erhöhter ■ Druckabfall durch Abnahme der Luftmenge, die durch den Rotor hindurch geht, durch einen erhöhten Druckverlust aufgrund erhöhten Temperaturanstiegs der verringerten Luftmenge während der Durchgangszeit ausgeglichen wird.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, die Dichtung zu kühlen, die aus einer Gleitplatte, einer Schirmplatte und einer Trägerplatte zusammengesetzt ist, in/dem eine Abdeckung mit Bohrungen an der Dichtung auf der Hochdruckseite des Rotors angebracht wird. Die Dichtung ist so gestaltet, daß sie die Hochtemperatur-und Hochdruckluft von den Hochtemperatur-, aber Niederdruckgasen trennt. Eine relativ kühle, aber unter hohem Druck stehende Luft wird durch die Bohrungen in die Hochtemperatur- und Hochdruckluft mit Hilfe der Druckdifferenz eingeleitet, die durch den Durchgang der Luft durch den Rotor erzeugt wird. Dadurch wird ein Ab-

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rieb der gleitenden Teile, ein Abbrechen der wärmebeständigen Schicht und ein Verlust der Festigkeit in diesen Teilen aufgrund hoher Temperaturen verhindert.

-Patentansorüche-

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Claims

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Patentansprüche

./Dichtung für umlaufende Wärmetauscher einer Gasturbine mit einer Gleitplatte, die auf einem Rotor gleitet, einer an der Gleitplatte befestigten Schirmplatte und einer Trägerplatte zum Abstützen der Schirmplatte, gekennzeichnet durch eine Abdeckung (2o) zwischen der Gleitplatte (14) und der Schirmplatte (16), die eine Anzahl von Bohrungen (J) aufweist, durch die Luft mit niedriger Temperatur und hohem Druck auf die Außenseite des Rotors (1o) gedrückt wird und Teile der Dichtung kühlt.
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Abdeckung (2o) radial in bezug auf den Rotor (1o) verläuft und öffnungen (22) an beiden Enden 2um Einlassen von Luft mit niedriger Temperatur und hohem Druck in die Abdeckung aufweist.
3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Andeckung (2o) im Querschnitt als hohles Dreieck mit einer Seite parallel zur Achse des Rotors (1o) und einer schrägen Seite, die mit der ersten Seite verbunden ist, aus.gebildet ist.
4. Dichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrunegn (J) in der ersten und der zweiten Seite vorgesehen sind.

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