DE2407442A1

DE2407442A1 - Recuperative rotary heat exchanger for gas turbine - has externally profiled disc bearing bush carried on spring-loaded inner elements

Info

Publication number: DE2407442A1
Application number: DE19742407442
Authority: DE
Inventors: Manfred Radloff
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1974-02-16
Filing date: 1974-02-16
Publication date: 1975-08-21

Abstract

The heat exchanger has a centrally, supported rotary exchanger disc with flow channels for flow in two directions separated by seals. The disc is secured on a bearing bush on the central shaft. The bearing bush is secured against rotation relative to the disc by its external profile and the inner surface of the bush is cylindrical and is carried by inner slide elements which are spring-loaded in a direction radially outward from the main shaft. The spring load may be provided by a corrugated spring ring. Each slide element is pref. interposed between two adjacent corrugations of the spring.

Description

"Regenerativ-Wärmetauscher für eine Gasturbine" Die Erfindung betrifft einen Regenerativ-Wärmetauscher fiir eine Gasturbine mit einer mittig gelagerten und mit Strömungskanälen für zwei Gasströme versehene, drehbare Wärmetauscherscheibe, wobei Dichtungen, die einerseits am die Wärmetauscliersciieibe umgebenden Gehäuse befestigt sind und andererseits auf der Scheibe dichtend schleifen, die beiden Gasströmc trennen."Regenerative Heat Exchanger for a Gas Turbine" The invention relates to a regenerative heat exchanger for a gas turbine with a centrally mounted and rotatable heat exchanger disc with flow channels for two gas flows, with seals, on the one hand on the housing surrounding the heat exchanger are attached and on the other hand grind sealingly on the disc, the two Gasströmc separate.

An die Mittenlagerung einer derartigen, in der Regel aus einem keramischen Werkstoff bestehenden, mit parallelen Strömungskanälen versehenen Scheibe miissen bestimmte Anforderungen gestellt werden. So ist selbst bei rasch sich ändernden Betriebsbedingungen dafiir Sorge zu tragen, daß sich die Wärmetauscherscheibe nicht verzieht, was sonst zu einem Bruch derselben führen könnte. Gleichzeitig muß darauf geachtet werden, daß das Zusammenspiel von Lagerung und Dichtung nicht nachteilig beeinflußt wird.To the central bearing of such, usually made of a ceramic Existing material, provided with parallel flow channels, disc must be used certain requirements are made. So is even with rapidly changing Operating conditions to ensure that the heat exchanger disc does not warps, which could otherwise lead to a breakage of the same. At the same time must be on it Care must be taken that the interaction of storage and seal is not disadvantageous being affected.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Blittenlagerung fiir eine Wärmetauscherscheibe zu schaffen, die in jedem Detriebszustand der Gasturbine im Lagerbereich ein geniigend großes Spiel gewährleistet und/oder eine selbsttätige Nachstellmöglichkeit sicherstellt. Ferner soll die Lagerung so beschaffen sein, daß die aufeinander gleitenden Teile mindestens Linienberührung miteinander haben, damit der Verschleiß auf eine Mindestmaß reduziert wird.The invention is therefore based on the object of a frame bearing for creating a heat exchanger disc that works in every operating state of the gas turbine A sufficiently large game is guaranteed in the storage area and / or an automatic one Adjustment possibility ensures. Furthermore, the storage should be designed in such a way that that the parts sliding on each other have at least line contact with each other, so that wear is reduced to a minimum.

Deshalb wird ein Regenerativ-Wärmetauscher fiir eine Gasturbine mit einer mittig gelagerten und mit Strömungskanälen fiir zwei Gas ströme versehene, drellbare Wärmetauscherscheibe vorgeschlagen, wobei Dichtungen, die einerseits am die Wärmetauscherscheibe umgebenden Gehäuse befestigt sind und andererseits auf der Scheibe dichtend schleifen, die beiden Gasströme trennen, wobei erfindungsgemäß das Lagerteil als aus einem K-Profil bestehende Büchse mit einer zylindriscIlen Innenfläche ausgebildet ist, an der federnd von einem feststehenden Achsteil abragende Gleitstücke anliegen.Therefore a regenerative heat exchanger for a gas turbine is used one in the middle and provided with flow channels for two gas flows, Proposed swellable heat exchanger disc, with seals on the one hand on the the housing surrounding the heat exchanger disc are attached and on the other hand Grind the disk sealingly, separate the two gas streams, according to the invention the bearing part as a bushing consisting of a K-profile with a cylindrical Inner surface is formed on which protruding resiliently from a stationary axle part The sliding pieces.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung crfolgt das federnde Andrücken der Gleitstücke durch einen gewelten Federring.In a preferred embodiment of the invention this follows resilient pressing of the sliding pieces by a corrugated spring ring.

Zur Distanzhaltung können die Gleitstücke jeweils zwischen zwei aus dem Federring herausgeformten Schleifen eingebettet sein.To keep the distance, the sliding pieces can each be made from between two the spring ring formed loops be embedded.

In weiterer Ausgestal tung der Erfindung kann der Federring mit einer Distanzhülse verbunden sein, genen deren Bund eine Seitenfläche der Büchse anl;uft, deren andere Seitenflache an einem Bund einer der Distanzhülse nachgeschalteten zweiten Distanzhülse zur anlage kommen kann.In a further Ausgestal device of the invention, the spring ring with a Be connected to a spacer sleeve whose collar runs against a side surface of the bushing, the other side surface on a collar of one of the spacer sleeve connected downstream second spacer sleeve can come to the system.

Von Vorteil ist es, wenn beide Distanzhülsen auf einer Aufnahmehiilse aufgesteckt sind, die ihrerseits eine iii Achsrichtung verlaufende Dehrschraube aufnehmen kann.It is advantageous if both spacer sleeves are on one receiving sleeve are attached, which in turn a iii axial direction extending rotating screw can accommodate.

Gute Gleit- und Verschleißeigenschaften können erreicht werden, wenn zullindest die zylindrische Innenfläche der Büchse und die Gleitfläche der Gleitstiicke aus Siliziumnitrid bestehen.Good sliding and wear properties can be achieved if at least the cylindrical inner surface of the sleeve and the sliding surface of the sliding pieces consist of silicon nitride.

Damit die Pendelbewegung ein notwendige Maß nicht übersteigt, ist es zweckmäßig, wenn der Federring eine Breitenerstreckung aufweist, durch die der Schwenkbereich der Wärmetauscherscheibe federnd auf einen bestimmten Wert begrenzt wird.So that the pendulum movement does not exceed a necessary amount, is it is useful if the spring ring has a width through which the The swivel range of the heat exchanger disc is resiliently limited to a certain value will.

einer Gegenstand der Erfindung soll nachfo3gend anhand eines in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Mittelagerung einer Wärmetauscherscheibe, in Längsrichtung der Strömungskanäle geschnitten.an object of the invention is to be subsequently based on one in the The exemplary embodiment shown in the accompanying drawing will be explained in more detail. In the drawing: Fig. 1 shows a central bearing according to the invention of a heat exchanger disk, cut in the longitudinal direction of the flow channels.

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II von Fig. 1 und Fig. 3 eine ausschnittweise Darstellung von Fig. 2 niit Federring-Sicherung.FIG. 2 shows a section along the line II-II of FIG. 1 and FIG. 3 shows a Excerpt from Fig. 2 with spring lock washer.

Ein nicht näher dargestellter Regenerativ-Wärmetauscher für eine Gasturbine weist eine mittig gelagerte Wärmetauscherscheibe 1 auf, die in bekannter Weise iiber einen an ihrem Umfang angebrachten Zahnkranz angetrieben werden kann. Die Wärmetauscherscheibe 1, die aus einem wärmebeständigen Material mit hoher Wärmespeicherfähigkeit wie z.B. Keramik besteht, ist mit parallelen Strömungskanälen 2 versehen, die aus mehreren abwechselnd umeinander herumgewickelten Wellenschichten und flachen Schichten aufgebaut sind.A regenerative heat exchanger, not shown, for a gas turbine has a centrally mounted heat exchanger disk 1, which in a known manner over a ring gear attached to its circumference can be driven. The heat exchanger disc 1, made of a heat-resistant material with high heat storage capacity such as e.g. ceramic, is provided with parallel flow channels 2, which consist of several alternating wave layers and flat layers wound around each other are.

Ein aus des gleichen Material wie die Wärmetauscherscheibe 1 bestellender massiver Kern ; ist fest mit der STarmetauscherscheibe 1-verbunden und nimmt eine aus einem C-Profil bestehende, etwa den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Kern 3 aufweisende Büchse 4 mit einer zylindrischen Innenfläche 5 auf. An dieser liegen Gleitstücke G an, die durch einen von einem feststehenden Achsteil 7 getragenen gewellten F Federring 8 einen bestimmten Anpreßdruck erfahren.One made of the same material as the heat exchanger disk 1 to be ordered massive core; is firmly connected to the STarmexchange disc 1-and takes one consisting of a C-profile, approximately the same coefficient of thermal expansion how the core 3 having bushing 4 with a cylindrical inner surface 5. At this slide pieces G lie on, which are carried by a fixed axle part 7 corrugated F spring ring 8 experience a certain contact pressure.

Damit die Gleitstiicke G auf einfache Weise auf Distanz gehalten werden, sind diese jeweils zwischen zwei aus dem Federring 8 herausgeformten Scllleifen 9 eingebettet. Wie aus fig. j ersiclltlicll, kann eine dieser Schleifen 9 durch einen Stift 10 gegen Verdrehten gesichert sein. Die Breite des Federringes 8 wird dabei so gewählt, daß die rückfedernde Pendelbewegung der Wärmetauscherscheibe 1 auf etwa 20 begrenzt wird.So that the sliding pieces G are kept at a distance in a simple manner, these are each between two loop loops formed from the spring ring 8 9 embedded. As from fig. j ersiclltlicll, one of these loops can 9 through a pin 10 must be secured against twisting. The width of the spring ring 8 is chosen so that the resilient pendulum movement of the heat exchanger disc 1 is limited to around 20.

Das feststellende Achsteil 7 wird in der Hauptsache von einer Distanzlliilse 11 gebildet, die den Federring 8 verdrehsicher aufnimmt und die einen Bund 12 aufweist, gegen den eine Seitenfleiclle 13 der Bijchse 4 anlaufen kann. Deren andere Seitenfläche 11i kann an einem Bund 15 einer zweiten Distanzhülse 16 zur Anlage koninien, die der anderen Distanzhülse 11 nacligeschaltet ist. Dadurch wird eine axiale Verschiebung der Wärmetauscherscheibe 1 ermöglicht. Die beiden Distanzlliilsen 11 und 16 sind auf einer Aufnahmehülse 17 aufgesteckt, die ihrerseits eine Dehnschraube 18 aufnimmt. Um gute Gleit- und Verschleißeigenschaften zu erhalten, sind zumindest die zylindrische Innenfläche 5 der Büchse 4 sowie die Gleitfläche 19 der Gleitstiicke G aus Siliziumnitrid. Die Büchse 4 und die Gleitstiicke G können jedoch aucli ganz aus (1 dem vorgenannten Werlstoff bestehen.The locking axle part 7 is mainly from a spacer 11 formed, which receives the spring ring 8 against rotation and which has a collar 12, against which a Seitenfleiclle 13 of the sleeve 4 can run. Their other side surface 11i can koninien on a collar 15 of a second spacer sleeve 16 for abutment, which the other spacer sleeve 11 is connected. This creates an axial displacement the heat exchanger disk 1 allows. The two spacers 11 and 16 are placed on a receiving sleeve 17, which in turn receives an expansion screw 18. In order to obtain good sliding and wear properties, at least the cylindrical ones are Inner surface 5 of the sleeve 4 and the sliding surface 19 of the sliding pieces G made of silicon nitride. The sleeve 4 and the sliding pieces G can, however, also be made entirely from (1 of the aforementioned Are made of material.

In nicht näher dargestellter Weise sind Dichtungen 20 angeordnet, die an einem die Wärmetauscherscheibe 1 umgebenden Gehäuse 21 befestigt sind und die auf der Scheibe 1 dichtend schleifen und so die beiden Gasströme voneinander trennen.Seals 20 are arranged in a manner not shown, which are attached to a housing 21 surrounding the heat exchanger disk 1 and the sealing on the disc 1 grind and so the two gas flows separate from each other.

Ein das Gehäuse 21 abschließender Deckel 22 wird mittels der Dehnschraube 18 in einem von der Innenwand des Gehäuses 21 abrangenden Reduzierstutzen 23 befestigt.A cover 22 closing off the housing 21 is opened by means of the expansion screw 18 is fastened in a reducing connector 23 protruding from the inner wall of the housing 21.

Claims

Expectations

1. Regenerative heat exchanger for a gas turbine with a center mounted, rotatable heat exchanger disc with flow channels for two gas flows, wherein seals on the one hand on the housing surrounding the heat exchanger disc are attached and on the other hand grind sealingly on the disc, the two gas flows separate, characterized in that the bearing part as consisting of a K-profile Bushing (4) is designed with a cylindric inner surface (5) on which is resilient from a stationary axle part (7) protruding sliding pieces (6) rest.

2. Regenerative heat exchanger according to claim 1, characterized in that that the resilient pressing of the sliders (6) by a corrugated spring ring (8) he follows.

3. Regenerative heat exchanger according to claim 2, characterized in that that the sliding pieces (6) are each formed between two of the spring ring (8) Loops (9) are embedded.

4. Regenerative heat exchanger according to claims 2 and 3, characterized characterized in that the spring ring (8) is secured against rotation with a spacer sleeve (11) is connected, against whose collar (12) a side surface (139 of the bushing (4) runs, the other side panels (14) of which on a collar (15) of one of the spacer sleeves (11) downstream second spacer sleeve (16) comes to rest.

5. Regenerative heat exchanger according to one or more of the preceding Claims, characterized in that both spacer sleeves (11, 1G) on a clip-on cable (17) are attached, which in turn have an expansion screw running in the direction of aciis (18) picks up.

6. Regenerative heat exchanger according to one or more of the preceding Claims, characterized in that at least the cylindrical inner surface (5) the bushing (4) and the sliding surface (19) of the Gleitstjjcke (G) made of silicon nitride exist.

. Regenerative heat exchangers according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the spring ring (8) extends across the width has, through which the pivoting range of the heat exchanger disc (1) resiliently on a certain value is limited.

L e r s e i t e