专利名称：具有新型环向密封件的再生热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种再生热交换器，其特别适用于发电厂。
背景技术：
以上提及的这种再生热交换器(下文中仅称为热交换器)用于从至少一个气体体 积流动到至少另一个气体体积流动的热传递。在该过程中，转动(或旋转)存储介质(mass) (例如，蓄热器)，即所谓的转子，以交替的方式被至少一个气体体积流动加热并再被至少 另一个气体体积流动冷却，由此热能从一个气体体积流动传递到另一个气体体积流动。这 样，气体体积流动中的一个能够被加热，而另一个气体体积流动能够被冷却。转子包括两个
工作面表面(face surface)(或者工作面侧)、环向护罩(或外侧护罩)、以及通常所谓的 区段。转子被可旋转地保持为围绕中心旋转轴线，所述旋转轴线优选以竖直方式被对准。
所谓的径向或轴向密封件和环向密封件被提供在转子上，以密封被引导通过热交 换器的气体体积流动。径向密封件被布置在转子的工作面表面上，轴向密封件在转子的护 罩上，并致力于防止气体体积流动之间的体积流动短路。环向密封件被布置在转子的周向 并被提供用于防止体积流动泄漏到壳体或泄漏到周围环境中。这些密封件以固定方式相对 于转子布置。由于转子与其密封件之间的不变的相对运动以及转子的连续变化的热膨胀， 无法实现热交换器的绝对密封。在这种热交换器中的密封件和密封系统一直是发明进一步 改进的目标，以增大这种热交换器的效率。 为了增大这种热交换器的效率，从现有技术已知一种复杂的密封系统，其抽取短 路体积流动和/或泄漏体积流动，并将这些体积流动引导回到气体体积流动中的一个中。
而且，所谓的密封气体系统也是已知的，其致力于通过过压来防止短路体积流动 和/或泄漏体积流动。后者还已知为压力测试。 根据EP 0 588 185 Al已知一种转子，其在其顶部和底部的环向边缘上具有环向 密封件。这些环向密封件是弹性的，即，它们被施加力以弹性屈服，或者从顶部或底部被挤 压抵靠转子。而且，具有用于环向密封件的传感器控制的机电调节装置的系统同时也是已 知的，例如描述在DE 40 13 484 Al(参照图9和图10)中的一个系统。这些系统极为昂贵 并易于发生故障。
发明内容
本发明的目的在于改善以上提及的这种热交换器的密封。 该目的通过根据权利要求1的特征部分的热交换器而实现。有利和优选的进一步 的改进方案为其从属权利要求的主题。 根据本发明提供一种热交换器，其环向密封件以密封的方式从外侧安置在环向护 罩上，所述环向密封件被布置为在区段中是弹性的。为此，不需要转子护罩上的轴向密封 件。 严格地讲，该在区段中为弹性的环向密封件至少沿其环向长度的一个环向部分安
3置在转子的环向护罩的一个径向外侧。 优点在于，可以以更好的方式改变转子在周界上的密封。进一步提供的是，环向密 封件在区段上是弹性的(或每个区段是弹性的)。由此可以理解的是，环向密封件被布置 为至少沿一个径向方向在其环向长度上不是实质上硬性或刚性的。这可例如以下述方式实 现，即，环向密封件被布置为沿其环向长度的至少一个环向部分是柔性的。相似地，可以使 环向密封件至少沿一个环向部分由若干单独的环向区段(或曲形区段)组成，其以基本无 间隙的方式(从而将它们布置为成排的一个接一个)为实质上硬性或刚性的，个别环向区 段或所有环向区段能以铰接方式彼此相连。这些实施例的各种组合均是可以的。类似地， 还可以采用锁链或带形方式布置环向密封件。这种在区段中为弹性的环向密封件的设置的 结果是，例如通过作用在材料上的弹性力，环向密封件可从径向外侧被更好地施加或挤压 至少区段或部分而抵靠转子的环向护罩，和/或能够更好地压靠其自身。这种在区段中为 弹性的环向密封件的设置的结果是，还可以使环向密封件补偿因例如变化的热膨胀而导致 的转子的不平衡，使得其跟随(follow)该不平衡运动。转子周界上的密封间隙从而可被最 小化。因此，热交换器的密封得到相当的改善。而且，先前所述的用于环向密封件的自动调 节装置可被省略。 优选地，环向密封件被布置在转子的工作面表面的区域中，这意味着从侧视图看 其被近似设置在工作面表面的高度处。特别是，提供两个环向密封件，其被设置在转子的上 工作面表面和下工作面表面的区域中。 进一步优选提供的是，就周界而言，环向密封件完全地围住转子。可替换地，环向 密封件也可以以单独的环向区段的形式而局部围住转子。在后者的情况下，特别提供的是， 这种环向区段延伸在转子的围住或限制该转子的单个气体体积流动通过的区域的环向部 分上。各个区段可彼此相连，如上所述的那样。 根据进一步优选的改进方案提供的是，环向密封件通过若干切向作用杆是可调节 的，这些杆的每一个均向环向密封件的限定的，B卩，预定的，环向部分上施加限定的张紧力 和/或压力，其独立地出现在杆与环向密封件之间的力联接点的区域中，这意味着独立于 其它杆。该在区段中弹性设置的环向密封件特别提供特殊的优点。通过施加限定的张紧力 和/或压力，所述环向密封件可沿限定的环向部分被更好地施加或挤压而抵靠转子的环向 护罩。环向密封件因而可实质上被重新定位在各个环向部分中。在转子周界或环向密封件 的环向长度上的密封因而可在各部分或各区域中调节。这种环向部分因而可对应于例如环 向密封件的各个、单独设置的环向区段。由于张紧力和/或压力的切向施加，施加的力不会 以点形方式作用在环向密封件上，特别是在柔性环向密封件的情况下，而是作用在环向密 封件的环向部分(或纵向部分)上。张紧力因而沿转子的旋转方向的反向切向地作用，压 力沿转子的旋转方向切向地施加。切向张紧力和/或压力的施加进一步提供的优点是，环 向密封件的杆不会沿径向突出到外侧。还给出进一步的优点，即，补偿件可被省略。
优选地提供的是，这些杆被均匀地布置在环向密封件的周界上，从而确保在该周 界上对环向密封件均匀地施加力。杆的力的施加可通过例如液压、气动和/或机电致动器 产生。力的施加可被控制或调整。力的施加可针对每个杆或针对所有接连在一起的杆单独 地产生。 根据进一步优选的改进方案提供的是，为了杆与环向密封件之间的动力联接，固定装置被设置在环向密封件的限定点或部分上。固定装置可特别为夹紧装置或类似物，其 被机械地固定到环向密封件。特别提供的是，至少一个杆在其面向环向密封件的端部以钩 形方式布置，以接合在所述固定装置上的相应眼部中。这允许例如用于维护和修理的简单 联接。而且，具有多个自由度的手动连接部分的相对运动被允许。可以理解的是更换钩部 和眼部是可以的。 进一步优选的是，至少一个杆固定不变地受到弹簧力，以向环向密封件的环向部 分上施加固定不变的切向张紧力。在相应环向部分中的固定不变的良好密封因而可被实 现，使得环向密封件在力联接点的区域中和沿限定的环向部分被更好地压靠或作用于转 子。由于切向作用在力联接点的至少一侧上的张紧力(该张紧力在压力的情况下被相应地 施加)，环向密封件的曲形环向部分被更强烈地压靠转子。特别优选的是，以分布方式设置 在环向密封件的周界上的所有杆同时向环向密封件上施加张紧力。因此，在转子的整个周 界上密封可被决定性地改善。因例如变化的热膨胀而导致的转子的任何径向不平衡可被环 向密封件补偿。 为了产生该张紧力，特别提供一种机械弹簧装置，通过该机械弹簧装置杆以强制 方式被连接在其远离环向密封件的端部。这种机械弹簧装置是特别有利的，因为其如上所 述的那样积极地支持密封件的功能。弹簧装置的弹簧将固定不变的张紧力分别施加在杆 上，以及环向密封件的有关环向部分上，并同时允许杆或者环向密封件的环向部分的径向 和/或切向运动，以补偿转子的径向不平衡或者跟随该径向不平衡。特别提供的是，弹簧装 置的张紧力例如通过改变弹簧张力预负载而是各个可调节的。如果环向密封件由各个单独 的环向区段组成，至少一个特别是仅一个杆和一个有关的弹簧装置优选提供用于每个环向 区段。类似地，还可以通过弹簧装置在环向密封件上施加压力。 进一步优选的是，杆和/或弹簧装置被布置为基本完全地在热交换器的壳体内。 基本意味着可以从壳体的外侧接触到杆和/或弹簧装置，以允许例如调节、检测或维护该 杆和/或弹簧装置。 进一步的改进方案提供的是，至少一个杆被布置为沿其轴向是曲形和/或曲柄形 并优选是双曲柄的。这样，这种杆可被引导围绕结构障碍物，或者能够被调节为具有转子的 环向曲率，以最小化空间需求。 另一进一步的改进方案提供的是，沿径向突出到外侧的至少一个环向边缘被布置 在转子的环向护罩的外表面或外侧，环向密封件或环向密封件的至少一个环向部分安置或 压靠在其上。优选提供的是，该环向边缘完全围住转子。环向密封件因而被布置在更为有 利的热区域。 根据优选的进一步的改进方案提供的是，环向边缘的径向向外设置的表面被布置 为单独的磨损保护部。这允许该摩擦表面的简单更换，使该环向边缘进一步改进了可维护 性。这种磨损保护部可优选地为环形环向金属表面，特别由特种钢制成，其被特别地螺纹旋 至环向边缘上。磨损保护部也可优选地由陶瓷材料制成。 进一步优选的是，根据本发明的热交换器与上述提及的吸入系统或密封气体系统 组合在一起。如果密封气体系统用于组合，则环向密封件上的密封气体量在根据本发明的 热交换器中相对于现有技术中所需的密封气体量减小到约20%。这导致较小的密封气体风 扇和/或较小的密封气体线路。
以下结合附图阐释本发明的多个优选实施例。各个实施例及其可替换实施例的特 征为本发明的通用特征，因此可转移到其它实施例。附图如下
图1示出根据本发明的热交换器的实施例的俯视图；
图2示出根据本发明图1的热交换器的放大剖视图； 图3示出根据本发明图2运行(progression)的热交换器的两个局的剖视图；
图4示出根据图1热交换器的俯视图的略微修改的实施例的放大剖视图；以及
图5示出根据图4截面运行的上环向密封件的暴露的局部侧视图。
具体实施例方式
图1示出根据本发明的热交换器实施例的俯视图。该热交换器包括转子l，该转子 1的上工作面侧(8a ;参照图3)被示出。所述转子1包括环向或外侧护罩2和区段3。转 子1以可旋转的方式被保持为围绕位于壳体5中的由箭头所示的中心轴线4，壳体5在此仅 被示出一部分。桥6延伸越过转子1的上工作面侧8a，该桥将通过转子1右侧区域的气体 体积流动与转子1左侧的气体体积流动分隔，其中径向密封件被布置在其面向转子1的底 侧上，这可防止这些气体体积流动之间的短路体积流动。区段弹性的环向密封件7从外侧 沿径向安置在转子l的环向护罩2上，该密封件完全围住转子1。在所示实施例中，环向密 封件7易受由8个杆9通过各自的一个弹簧装置10施加的切向张紧力的影响。杆9的力 联接点或力施加点以相同的环向距离被布置在转子1的圆周或环向密封件7上。杆9和弹 簧装置IO被同样布置。施加到环向密封件7的张紧力的作用与转子1的旋转方向相反。
图2示出根据图1中由Z标记的区域的热交换器的环向护罩2的放大剖视图。该 放大图清晰地示出在转子1的环向护罩2与环向密封件7之间仅提供有最小间隙，通过该 环向密封件可基本防止泄漏体积流动。由弹簧装置10提供的张紧力通过杆9作用在环向 密封件7上的力联接点11上，使得环向密封件7在力联接点11处沿转子1的旋转方向的 反向受拉。(如上已经阐释的那样，压力也可在力联接点11处被引入到环向密封件7，该压 力于是沿转子的旋转方向作用。)该张紧力确保，环向密封件7的位于力联接点11沿转子 旋转方向的下游的部分被更大的力挤压或作用而抵靠转子l的环向护罩2。对该现象的反 应是，环向密封件7的该部分被旋转中的转子1沿径向向外侧挤压，导致的结果是环向密封 件的位于联接点11沿转子1旋转方向的上游的部分被更大的力挤压而抵靠转子1的环向 护罩2。该效果被环向密封件7的区段弹性构造增强。 图2的放大图还非常清晰地示出杆9和弹簧装置10均基本布置在壳体5内。
还需要再次明确确定的是各个杆可既受张力又受压力，使得力联接点11处的环 向密封件7可沿相对于转子1的两个方向(转子1的旋转方向和转子1的旋转方向的反 向)准重新定位。该重新定位可选择性地出现在一个单独的力联接点11处或者以相同或 不同的力同时出现在所有力联接点11处。 图3示出根据图2的截面A-A运行的热交换器的两个局部剖视图。该附图对应于 热交换器或转子1的截面侧视图。图3的上部视图示出转子1的上工作面侧8a的区域，图 3的下部视图示出转子1的下工作面侧8b的区域。转子1的这两个区域之间的中部截面被省略。沿径向突出到外侧的回转环向边缘14a被布置在环向护罩2上处于近似转子1的上 工作面侧8a的高度处。所述环向边缘14a向上近似终止于上工作面侧8a。沿径向设置在 外侧的磨损保护部15a被螺纹旋到环向边缘14a上，其可例如由环向或区段式专用钢板环 或陶瓷区段形成。根据上述的这种上环向密封件7a以密封的方式从外侧径向安置在旋转 中的环向护罩2上。环向密封件7a通过支撑部或保持部16a保持或固定在壳体5上，该支 撑部或保持部从构造的角度看相对简单。以上叙述的内容应该以类似的方式应用于图3的 下部视图的下工作面侧8b的区域，相同的部件由加有后缀"b"的附图标记表示。
图4示出根据图1的转子1的俯视图的略微修改实施例的俯视图。该视图近似对 应于图2的视图。转子1也包括具有环向边缘14和磨损保护部15的环向护罩2。环向密 封件7以密封的方式从外侧沿径向安置在转子1的环向护罩2上，更具体而言是安置在磨 损保护部15上。如上所述，环向密封件7通过弹簧装置10和杆9在所示力联接点11处受 切向张紧力的影响，通过弹簧装置10和杆9，环向密封件7在联接点11的区域中被更强烈 地挤压抵靠转子1的环向护罩2，如上所述的那样。固定装置17提供在力联接点11上，该 固定装置被机械地夹持在环向密封件7上(其清晰地示于图5的视图中)。弹簧装置10的 巻簧的弹簧预紧力通过压力板和螺纹柄与螺母可改变或可调节，如所示的那样。也可替换 地使用其它弹簧，特别是液压和/或气动弹簧。而且，压力也可通过弹簧的另一机构施加在 杆9上。如所示，杆9被布置为沿其纵向在弹簧装置10与夹持装置17之间有双曲柄，使得 杆9能够被引导围绕其延伸区域中的其它部件。可替换地，还可以提供具有曲部或至少一 个曲形部分的杆9。 杆9的轴向长度在尺寸上使得其能够被引导到壳体5的内部区域之外，这与以上 的叙述不同。弹簧装置10被基本布置在壳体5的外侧，从而有利于其可调节性和可维护性。 壳体的密封在该情况下更为复杂。 图5示出固定装置和夹持装置17的侧视图，为此，根据图4的截面B-B运行的壳 体5以暴露方式被示出。示出杆9的面向环向密封件7的端部91的钩形构造，以形成与夹 持装置17的简单的可拆卸连接。所示连接特别适用于将切向张紧力从杆9传递到夹持装 置17。
权利要求
一种热交换器，特别是再生热交换器，包括被布置作为转子(1)的蓄热器，所述转子(1)围绕中心旋转轴线(4)能旋转地被保持，并将通过所述转子(1)的至少一个气体体积流动的热能传递到通过所述转子(1)的至少另一个气体体积流动；至少一个环向密封件(7)，其密封所述转子(1)的周界，所述环向密封件(7)从外侧以密封的方式安置在所述转子(1)的环向护罩(2)上，优选位于所述转子(1)的一个工作面侧(8a，8b)的区域中，其中所述环向密封件(7)被布置为在区段中是弹性的，其特征在于，所述区段弹性的环向密封件(7)通过若干切向作用杆(9)能够被调节，所述杆(9)的每一个单独地向所述环向密封件(7)的限定的环向部分上施加限定的张紧力和/或压力。
2. 如权利要求l所述的热交换器，其特征在于，固定装置，特别是夹持装置(17)，被布 置在所述环向密封件(7)的限定点处，以联接杆(9)与所述环向密封件(7)之间的力。
3. 如权利要求2所述的热交换器，其特征在于，所述杆(9)中的至少一个以钩形方式布 置其面向所述环向密封件(7)的端部，以能够接合至所述固定装置上的对应眼部。
4. 如前述权利要求任一项所述的热交换器，其特征在于，所述杆(9)中的至少一个被 弹簧力固定不变地加载，以向所述环向密封件(7)的环向部分施加固定不变的切向张紧 力。
5. 如权利要求4所述的热交换器，其特征在于，为了产生所述张紧力，提供机械弹簧装 置(IO)，所述杆(9)的远离所述环向密封件(7)的端部被连接到所述机械弹簧装置。
6. 如权利要求l和/或5所述的热交换器，其特征在于，所述杆(9)和/或所述弹簧装 置(10)被布置为基本完全位于所述热交换器的壳体(5)内。
7. 如前述权利要求任一项所述的热交换器，其特征在于，所述杆(9)中的至少一个被 布置为沿轴向为曲形或曲柄方式，并优选地布置为双曲柄方式。
8. 如前述权利要求任一项所述的热交换器，其特征在于，至少一个沿径向向外突出的 环向边缘(14)被布置在所述转子(1)的所述环向护罩(2)的外侧，所述环向密封件(7)或 所述环向密封件(7)的至少一个环向部分安置在所述环向边缘(14)。
9. 如权利要求8所述的热交换器，其特征在于，沿径向设置在所述外侧的所述环向边 缘(14)的表面被布置为单独的磨损保护部(15)。
全文摘要
本发明涉及一种热交换器，特别是再生热交换器，包括被布置作为转子的蓄热器，所述转子围绕中心旋转轴线能旋转地被保持，并将通过所述转子的至少一个气体体积流动的热能传递到通过所述转子的至少另一个气体体积流动。该热交换器还包括至少一个环向密封件，其密封所述转子的周界。为了改善热交换器的密封，所述环向密封件从外侧以密封的方式安置在所述转子的环向护罩上，优选位于所述转子的一个工作面侧的区域中，其中所述环向密封件被布置为在区段中是弹性的。
文档编号F28D20/00GK101726206SQ200910179600
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月14日 优先权日2008年10月14日
发明者埃里克·波恩, 海因茨-甘特尔·拉茨 申请人:巴尔克有限公司