JPH05340682A

JPH05340682A - 回転型熱交換器のシール装置

Info

Publication number: JPH05340682A
Application number: JP15090992A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Goto; 哲男後藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1992-06-10
Filing date: 1992-06-10
Publication date: 1993-12-21

Abstract

(57)【要約】【目的】回転式熱交換器の蓄熱コアの端面に接触し
て、該端面とハウジングの間に流体が漏洩するのを防止
するためのシールにおける熱歪を防止する。【構成】蓄熱コア１の高温側１Ｈと低温側１Ｌを横切
ってクロスアームシール４をコア１の端面に接触させ、
コア１の外周端面に設けた外周シール部２に半円弧状の
外周シール５、６に内開きのテーパ面５₂、６₂を設け、
外周側の基点５₁、６₁でクロスアームシール４に接触さ
せ、外周シール５、６からクロスアームシール４に沿っ
て延びるアーム１０、１１を基点５₁、６₁を通る線０上
でＣ型金具１４で結束する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高温の流体の排熱を回
収する熱交換器、例えばガスタービンの排気の熱で吸気
を加熱するようにした熱交換器における流体シール装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンの吸排気系は、図９に示す
構成を備えるのが一般である。図９でａは出力軸、ｂは
タービン、ｃはコンプレッサ、ｄは熱交換器の蓄熱コ
ア、ｅはバーナであり、コンプレッサｃで加圧された高
圧低温の空気はパイプｆで蓄熱コアｄの高圧側に入り、
ここで蓄熱コアｄと熱交換して加熱されたのちパイプｇ
でバーナｅに至り、バーナｅの燃焼熱で更に高温とな
り、タービンｂを駆動する。該タービンｂで膨張して圧
力及び温度が低下したガスは、蓄熱コアｄの低圧側に入
り、余熱でこれを加熱したのち排出される。そして、蓄
熱コアｄを通るガスが、その外周側又は低圧側へ洩れる
のを防止するために、高温側シールｈと低温側シールｉ
がコアｄとハウジングの間に介設されており、各シール
ｈ、ｉは図１０に示すようにクロスアームシールｈ₁、
ｉ₁と外周シールｈ₂、ｉ₂を一体に備えている（実開昭
５５−１９９０７号、同５６−１４４９８６号）。この
構造によれば、各シールには部分的に温度差があるため
熱歪が生じ易く、圧力差により歪部分から漏洩が生じ易
い。例えば図１１に示す外周シールｈ₂の半部について
は、内周側が外周側以上に加熱されるため、仮想線でｈ
₂₁として示すように両端が開く傾向が生じ、この両端が
クロスアームシールで拘束されているため、内周側が紙
面上下方向に歪むねじれが生じ、コアとの接触が不確実
となりシール作用が低下する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、外周シール
とクロスアームシールを別体とし、熱歪の発生を防止し
てシール性を向上させることを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明における前記課題
の解決手段は、外周シールとクロスアームシールからな
るシールの前面を、回転する蓄熱コアの端面に気密に当
接し、該シールの背面とハウジングに密封装置を設けた
回転型熱交換器のシール装置において、前記シールは、
直線状のクロスアームシールと略半円弧状の外周シール
を別体に構成し、前記クロスアームシールは、蓄熱コア
の外周シール部を越えて延びる延長部を備え、前記外周
シールは、クロスアームシールの側面に接する両端面
と、両端の外周側からクロスアームの前記延長部に沿っ
て延びて該延長部に相対移動可能に結束されたアームと
を備えることを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明は、外周シールが略半円形に形成され、
その端部のアームがクロスアームシールの延長部と接触
し、かつ変形自在に保持されているので、各部は自由に
伸縮し漏洩を招くような歪は生じない。

【０００６】

【実施例】以下、図面に従って本発明の実施例を説明す
る。図１において１は蓄熱性物質よりなる蓄熱コアで外
形は円柱状をなし、全面にわたって軸心と平行に微細な
無数のガス通路が形成されている。そして、その外周面
から外周側のリング状の端面にかけて、ガスの漏洩を防
止すると共に表面の機械的強度を増大するための、アル
ミナセメント層よりなる外周シール面２が形成されてい
る。３は高温側のシールで、該シール３は、耐熱金属よ
りなり、コア１の端面に直径方向に気密に接するクロス
アームシール４と、コア１の高圧側１Ｈ及び低圧側１Ｌ
に配置されて外周シール面２に気密に接する略半円形の
外周シール５、６からなる。

【０００７】クロスアームシール４の両端には、図２に
示すようにコア１を越えて突出する延長部４₁が延設さ
れ、これに長手方向に開口するＵ形のガイド溝７が形成
され、ねじ挿通用の２個の孔８が貫設されている。

【０００８】外周シール５、６の両端面は、外周側の基
点５₁、６₁がクロスアームシール４に接触し、内周側が
クロスアームシール４から離れるテーパ面５₂、６₂とさ
れる。この関係は、図３に一方のシール５について拡大
して示されており、鎖線は常温時、実線は高温時を示
す。そして、外周シール５、６の両端外周からは、クロ
スアームシール４沿いに延びるアーム１０、１１が突設
され、その基部外側には円弧状の凹部１２、１３が設け
られる。クロスアームシール４と外周シール５、６を、
気密に保持しながら相対的に変形可能に結束するため
に、前記凹部１２、１３に係合する突部１４₁、１４₂を
もつＣ型金具１４が添設され、図４、５に示すようにこ
れらの表裏を覆うガイド板１５、１６がねじ１７で止着
されている。ガイド板１５、１６には、前記ガイド溝７
と重なる長円孔１８が穿設されている。延長部４₁の厚
さは、アーム１０、１１及びＣ型金具１４より僅かに厚
くしてあり、ガイド板１５、１６とアーム１０、１１及
び金具１４との間に隙間を生じさせて相対移動が自由に
行なえるようにしてある。

【０００９】前記アーム１０、１１の凹部１２、１３の
最深点は、これらを結ぶ線０が基点５₁、６₁を通る位置
に設けられ、Ｃ型金具１４の突部１４₁、１４₂で結束さ
れている。このように結束することにより、温度変化に
よる変形時に、外周シール５、６の端面及びアーム１０
は、基点５₁、６₁を中心として揺動するように変形する
ことができ、ねじれは生じない。したがって、クロスア
ームシール４、外周シール５、６は蓄熱コア１の端面に
対して密接状態を維持することができる。そして、各シ
ール４、５、６の背面とハウジングの間を、可撓性の適
宜の密封装置で接続することにより、蓄熱コア１が熱膨
張又はハウジングに対して微小移動をしても気密が維持
できる。図６〜８において２０はハウジングで、該ハウ
ジング２０は、クロスアーム２１と外周部２２を備え、
該ハウジング２０とシール３の間に密封装置２５が介設
されクロスアーム２１と外周部２２に囲まれる半円形の
空間を通る流体が、前記密封装置２５及びシール３によ
って所定経路外に出るのを防止される。

【００１０】密封装置２５は、弾性金属板よりなってコ
字形断面をもつクロスアームシールベローズ２６とＶ字
形断面をもつ外周シールベローズ２７、２８を備える。
クロスアームシールベローズ２６は、図７に示すように
底辺即ち中間辺２６₁が高圧側１Ｈに偏寄してクロスア
ームシール４に気密に接合され、平行辺２６₂、２６_３
がクロスアーム２１に設けた保持溝２９に嵌合してい
る。該保持溝２９は、外開きの台形をなしており、その
側面に平行辺２６_２、２６₃が接触をしている。高圧側
１Ｈの流体は、高圧側の平行辺２６₂を内向きに曲げて
クロスアームシールベローズ２６の内部に流入するが、
低圧側の平行辺２６₂を保持溝２９の側面に圧着して気
密性を向上させて漏洩を防止し、かつクロスアームシー
ル４が低圧側に移動するのを防止する。また、クロスア
ームシール４と蓄熱コア１との間には、図７に三角形で
示すように高圧側で高く低圧側で低くなる勾配をもつ圧
力Ｐが作用するがクロスアームシール４の高圧側に偏寄
してクロスアームシールベローズ２６が接合されている
ので、該ベローズ２６内から中間辺２６₁に作用する圧
力が高圧側に偏寄して作用し、前記圧力Ｐと略釣合い、
傾斜することなく全面的に接触し密接状態を維持する。

【００１１】保持溝２９の両端には、位置決めピン３０
が植設されており、該ピン３０がクロスアームシール４
に設けたＵ形のガイド溝７とガイド板１５、１６の長円
孔１８に嵌入し、クロスアームシール４の幅方向の移動
を防止すると共に長手方向の伸縮を案内する。

【００１２】外周シール５、６の背後の外周シールベロ
ーズ２７、２８は、外開きのＶ字形をなし、一方の外周
２７₁、２８₁が各外周シール５、６に溶接され、他方の
外周２７₂、２８₂がハウジング２０の外周部２２に圧接
している。そして、該ベローズ２７、２８の端部２
７₃、２８₃は、クロスアームシールベローズ２６の平行
辺２６₂、２６₃と僅かの隙間で対向している。また、低
圧側のベローズ２８の端部２８₃は、クロスアームベロ
ーズ２６の偏寄分だけ長くされてクロスアームシール４
上に載置される。

【００１３】以上の構成を備え、このうち外周シール５
は、常温時は図３で鎖線で示すようにその両端面におい
て外周側の基点５₁でクロスアームシール４に接し、該
基点５₁を通る垂直線０上の凹部１２がＣ型金具１４の
突部１４₁で係止されているため、高温時に外周シール
５が実線で示すように股を開いた状態になって、クロス
アームシール４に対して相対的に変形すると、基点５₁
はクロスアームシール４に気密に接触した状態を保ち、
内方のテーパ面５₂は、傾斜が減少してクロスアームシ
ール４に接触するように変形し、外方のアーム１０の内
端面は、クロスアームシール４から浮くように変形する
ことが可能となる。

【００１４】このため、温度変化の際に外周シール５の
熱膨張又は熱収縮による変形が殆ど拘束されることなく
行われ、これにより片当りが生じるようなねじり変形は
発生しない。また他の外周シール６においても同様の作
用が生じる。そして、外周シール５、６の背面とハウジ
ング２０の間には外周シールベローズ２７、２８が接続
され、クロスアームシール４の背面とハウジング２０の
間にはクロスアームシールベローズ２６が接続され、か
つ各ベローズ２６、２７、２８の内側に流入する高圧側
の流体により、ハウジング２０との接触面の接触圧力は
増大され、又は低下を防止されるので、流体の漏洩は防
止され、効率よく熱交換が行なわれる。なお、シール３
とハウジング２０の間の密封には、これらのベローズ２
６、２７、２８による密封装置２５に代えて、種々の耐
熱弾性材を用いることができる。

【００１５】

【発明の効果】以上のように本発明は、クロスアームシ
ールと外周シールを別体とし、クロスアームシールの延
長部に外周シールのアームを相対移動可能に結束したの
で、温度変化に伴う外周シールの伸縮が自由に行なわ
れ、ねじり状態の歪が発生するのを防止できる。したが
って外周シールから流体が漏洩するのを防止できる効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の正面図

【図２】クロスアームシールの延長部の正面図

【図３】結束部の拡大正面図

【図４】同上側面図

【図５】図１の５−５線断面図

【図６】ハウジングからシールまでの分解斜面図

【図７】要部の縦断面図

【図８】クロスアームシールに垂直な半径方向断面
図

【図９】従来技術の説明図

【図１０】同上シールの斜面図

【図１１】外周シールの変形説明図

【符号の説明】

１蓄熱コア、２外周シール部、３シール、
４クロスアームシール、４₁ 延長部、５、
６外周シール、５₁、６₁ 基点、５₂、６₂ テー
パ面、１２、１３凹部、１４Ｃ型金具、１
４₁、１４₂ 突部、２０ハウジング、２５密封
装置、２６クロスアームシールベローズ、２７、
２８外周シールベローズ、２９保持溝。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周シールとクロスアームシールからな
るシールの前面を、回転する蓄熱コアの端面に気密に当
接し、該シールの背面とハウジングに密封装置を設けた
回転型熱交換器のシール装置において、前記シールは、
直線状のクロスアームシールと略半円弧状の外周シール
を別体に構成し、前記クロスアームシールは、蓄熱コア
の外周シール部を越えて延びる延長部を備え、前記外周
シールは、クロスアームシールの側面に接する両端面
と、両端の外周側からクロスアームの前記延長部に沿っ
て延びて該延長部に相対移動可能に結束されたアームと
を備えることを特徴とする、回転型熱交換器のシール装
置。
【請求項２】前記外周シールの端面は、常温で外周側
がクロスアームシールに接し、内周側がクロスアームシ
ールから離れるテーパ面としたことを特徴とする、請求
項１の回転型熱交換器のシール装置。
【請求項３】前記外周シールのアームは、基部の外側
面に凹部を有し、該凹部に係合する突部をもつ金具でク
ロスアームシールの延長部に結束されていることを特徴
とする、請求項１又は２の回転型熱交換器のシール装
置。
【請求項４】クロスアームシールの背面に接合したク
ロスアームシールベローズの自由端がハウジングの保持
溝に気密に当接して支持され、外周シールの背面に接合
した外周シールベローズの自由端がハウジングに気密に
当接されていることを特徴とする、請求項１、２又は３
の回転型熱交換器のシール装置。
【請求項５】前記保持溝は、外開きの台形の断面形状
をもち、前記クロスアームシールベローズは、断面略コ
字形で中間辺がクロスアームシールに固定され、平行な
２辺の自由端が前記保持溝の台形の側面に接することを
特徴とする請求項４の回転型熱交換器のシール装置。