JPH03149323A - 回転蓄熱式熱交換器 - Google Patents

回転蓄熱式熱交換器

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JPH03149323A
JPH03149323A JP1288267A JP28826789A JPH03149323A JP H03149323 A JPH03149323 A JP H03149323A JP 1288267 A JP1288267 A JP 1288267A JP 28826789 A JP28826789 A JP 28826789A JP H03149323 A JPH03149323 A JP H03149323A
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JP
Japan
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housing
heat storage
housings
casing
housing assembly
Prior art date
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Pending
Application number
JP1288267A
Other languages
English (en)
Inventor
Masashi Sasaki
佐々木 正史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Priority to US07/608,930 priority patent/US5052473A/en
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Publication of JPH03149323A publication Critical patent/JPH03149323A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/08Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases
    • F02C7/10Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases by means of regenerative heat-exchangers
    • F02C7/105Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases by means of regenerative heat-exchangers of the rotary type
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00Heat exchange
    • Y10S165/009Heat exchange having a solid heat storage mass for absorbing heat from one fluid and releasing it to another, i.e. regenerator
    • Y10S165/013Movable heat storage mass with enclosure
    • Y10S165/016Rotary storage mass

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は再生式ガスタービン等に用いられる回転蓄熱式
の熱交換器の改良に関する。
(従来の技術) 再生式ガスタービンでは、実開昭60−6986号公報
や実開昭61−18384号公報等にも開示されている
ような回転蓄熱式熱交換器を備えていて、燃焼ガスのも
つ熱エネルギを回収し、燃焼器に送り込む加圧空気を加
熱するようにしている。
ところで、このタイプの熱交換器は、回転する蓄熱コア
に高温ガスと低温空気を分離して通過させることにより
、熱交換を行うようになっているため、高温ガスと低温
空気を導くハウジングと蓄熱コアとの摺接面で、互いの
混合を防ぐシールが必要で、このシールが高温変形した
りすると、ガス漏れが起こり、熱交換効率が低下する。
(発明が解決しようとする課題) そこで、例えばD D A / G M  N A S
 A  Contract  No、D E N3−−
168.1981にもあるように、蓄熱コアの回転端面
に接触するシール座面(プラットホーム)をガスタービ
ン出口ダクトと一体的に低熱膨張部材でもって形成し、
高いシール性を確保するようにしている。
しかし、シール座面をガスタービン出口ダクトと一体化
すると、いくら熱膨張率の少ない材料でつくるにしても
、大きな温度格差が発生する低温空気と高温ガスとを仕
切る隔壁部分に熱応力が集中し、シール座面の平面度が
失われたり、ひどいときには破損を起こすという問題が
あった。
また、一体化のための構成部品の大型化により製作の困
難度が増し、歩とまりも悪いという、生産上の問題もあ
った。
本発明はこのような問題を解決することを目的とする。
(課題を解決するための手段) そこで本発明は、互いに半円筒型の低温空気のへウシン
グと高温ガスのハウジングとを向きhわせでハウジング
組立体を構成し、このハウジング組立体をケーシンクの
内部に所定の間隙をもって弾性支持部材を介して支持す
ると共に、ハウジング開口端のシール座面に摺接回転す
る蓄熱コアをハウジング組立体の側面に配置する一方、
前記間隙に導入されるコンプレッサからの圧縮空気を前
記蓄熱コアの外側面からハウジングに導くように−;3
− した。
(作用) コンプレッサからの圧縮空気はケーシングどハウシング
との間隙を通過してから蓄熱コアに導入され、高温ガス
の通過により加熱され/:蓄熱コアから熱を受けて温度
上昇する。
ハウジング組立体は2つのハウジングを締結して構成し
たもので、温度格差による熱変形量が少なく、蓄熱コア
と接触するジール座面の平面度か高く、常時良好なジー
ル性か確保される。
ハウジング組立体はケージンクの内部に所定の間隙をも
って、弾性的に保持されるのて、振動や衝撃に強く、か
つケーシングとハウシング間の熱膨張量の相違を吸収す
ることができ、両者間に発生する熱応力を低く抑えるこ
とかてきる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基ついて説明する。
第1図〜第3図に示すように、はぼ円筒型のケーシング
1の内部には、コンプレッサ2からの圧輪奈気が送り込
まれるハウジング3と、タービン4からの燃焼高温カス
が導かれるハウジング5とが配置される。
そして、ケーシンク1は比較的熱膨張率の大きい通常の
金属等で構成されるが、ハウジング3゜5は熱膨張率の
小さい耐熱金属等て構成される、ハウジング3と5は共
に平面部と円周部とからなる半円筒のかまぼこ型に形成
され、互いに向き合うかたちでケーシング1の内部に収
められ、その両側に位置して円形の蓄熱コア6A、6B
が配置される。
蓄熱コア6A、6Bはケーシンクlの両側の力バー7 
A 、 フ Bに対して各支持軸8により回転自在に支
持されており、その外周に取付けたリングギヤ9に駆動
ビニオン27を介して回転力が伝達される。
ハウジング3と5の両側の断面り型の開口3A、5Aの
周面には、それぞれ蓄熱コア6A、6Bと摺接するシー
ル座面9A、9Bか形成されている。
蓄熱コア6A、6Bをはさんで、ハウジング5の開口5
Aに対応する部分に位置してケーシング1の力バー7A
、7Bには、これと同形の排気口16A、16Bがそれ
ぞれ形成され、この排気口16A、16Bと蓄熱コア6
 A 、 6 Bとの間には、蓄熱コア6A、6Bに摺
接するベローズ付きのシール22か介装され、蓄熱コア
6 A 、 6 Bを通過した高温ガスを確実に外部に
導くようになっている。
これに対して、蓄熱コア6 A 、 6 Bの各外側の
ハウジング3の開口3Aに対応する部分は、ケーシング
1の内面との間に所定の間隙が形成されていて、この間
隙を通して後述するようにケージング1の内部に送り込
まれる高圧空気を、蓄熱コア6A、6Bからハウジング
3に導入するようになっている。
空気ハウシンク3とカスハウシング5との向き合わせ面
には、ケーシンク1の軸方向に一組みのホス部]○とホ
ス穴11とが一対になって形成されると共に、これと直
交する方向に一組みの突起12と案内講13とか一対に
なって形成され、これらの嵌合により両ハウジング3,
5の位置決めを行うと共に、互いの合わせ面に所定の間
隙23を保持させる。
また、ハウジング3と5の各側面中央部には、ケーシン
グ1の軸線と直交する方向に分岐管14と15か突設さ
れ、分岐管14は蓄熱コア6 A 。
6Bを通してハウジング3の両側開口3Aから流入した
空気を第1図の燃焼器17に向けて導き、分岐管15は
タービン4からの燃焼ガスをハウジング5の内部を通し
て両側聞口5A、蓄熱コア6A、6B/\と案内する。
第3図に明らかなように、ハウジング3と5の外側には
、円筒半割型の断熱力バー18.19が配設され、これ
らは、さらにその外側に配置した同じく半割型の締結帯
板20と21により一体的に締付けられてハウジング組
立体50を楕成する。
締結帯板20.21の端部にはそれぞれカプラ211 
、25が取付けられ、互いのカプラ24.25を締結す
ることにより、ハウシンク3と5が固定される。
フー 断熱材で形成された断熱力バー18.19の内周面には
、円周方向並ひに軸方向に所定のピンチで多数の突起2
6か形成され、これによりハウジング3と5の各表面と
の間に所定の間隙を形成している。
これらハウシング3と5を予め一体に組み付けた状態て
、ケーシング1の内部に収めるのであるが、このハウジ
ング組立体50をケーシング1の内周面と所定の間隙2
3をもって弾性的に支持するため、ケージング1の内周
には周方向にほぼ等間隔に複数の弾性支持部材28が配
設される。
第4図に示すように、弾性支持部材28はケーシングl
に取付けられる支持板2つにリテーナ30を介して板バ
ネ31が固定され、板ハネ31の湾曲面で前記ハウジン
グ組立体50を弾性的に支持すると共に、その変位及び
初期位置をセットボルト32によって規制するようにな
っている。
また、ハウジング5の一部から断熱カパー19、締結帯
板21を貫通して突出させたアーム部39に、ハウジン
グ周面の接線方向から弾性的に当接する回転位置決め部
材35がケーシング1の一部に設けられる。
第5図(A>、(B)に示すように、この位置決め部材
35は蓄熱コア6A、6Bの回転によりハウシンク3.
5か受ける摺動摩擦力を受は止めて、ハウシング3.5
の回転を阻止するためのもので、支持板36に板ハネ3
7がセラl−ブレート介して固定され、板バネ37をハ
ウジング5から突出させたアーム部3つと接触させる。
次に第1図、第2図に示ずよっに、ハウジング3、5の
分岐管14.15が延ひる側に位置して、ケーシング1
の開口部には筒型のキャップゲーシンク42か連結され
る。
そして、分岐管14の先端には燃焼器17に空気を導入
するための管部材40が挿入されると共に、分岐管15
にもタービン4から燃焼カスを導く管部材41か挿入さ
れる。
また、この管部材41の外周に位置してキャップケーシ
ング42に取付けたストラット43により吊下げられた
保持リンク44が設けられ、この保持リング44と分岐
管15の間をベローズダクト45によって連結し、分岐
管15の軸方向への熱変形を吸収するようになっている
なお、ベローズダクト45の端部は分岐管15にそのフ
ランジ46を挟持する締結具47によって連結される。
ベローズ45の内部と管部材41との間には断熱材48
が装填され、また、管部材40の外周にも断熱材49か
装填される。
クーシング1とハウジング組立体50、並びにハウジン
グ3と5の間に形成される間隙23には、キャップゲー
ジング40に形成した複数の通路52を介してコンプレ
ッサ2がらの空気が導入され、ケーシング1の内部のリ
ングキャ9を回転させる駆動ピニオン27や、弾性支持
部材28、位置決め部材35等を冷却するのてあり、さ
らにこの空気か蓄熱コア6 A 、 6 Bの外側面か
らハウジング3の開口3Aに向けて導かれ、蓄熱コア6
A,6Bを通過する際の熱交換により暖められるのであ
る。
以上のように構成され、次に作用について説明すると、
タービン4を通過した高温の燃焼排気ガスは、分岐管1
5からハウジング5の内部に入り、左右の開口5A、5
Aに向けて分流した後、蓄熱コア6A、6Bに流れ込む
蓄熱コア6A、6Bはリングギヤ9に作用する回転力に
より緩やかに回転しているが、その支持軸8と平行に高
温ガスが流通する。これにより蓄熱コア6A、6Bの温
度が上昇する。なお、排気ガスは排気口16A、16B
から外部に排出される。
一方、コンプレッサ2からの高圧空気は、ケーシング1
とハウジング組立体50、並びにハウジング3と5どの
間の間隙23を経由した後、力バー7A、7Bと蓄熱コ
ア6A、6Bの隙間から蓄熱コア6A、6Bに流れ込み
、これを通過してハウジング3の内部に入り、分岐管1
4より燃焼器]フへと向かう。
この空気が蓄熱コア6A、6Bを通過する際に蓄熱コア
6A、6Bから熱を受けて温度上昇し、これによって燃
焼器]フての燃焼条件を改善する。
ところて、比較的温度の低い空気が流れるハウシンク3
と、高温の燃焼排気カスが流れるハウジンク5とは別々
に形成され、これらを互いに向ききわせて、突起12ど
案内溝13によって各シール座面9A、9Bの位置決め
を行うと共に、ボス部10とホス穴11の嵌合により、
両者間に所定の間隙23を保つようにしているため、従
来のように両者を一体に形成したものに比較して、温度
上昇によるシール座面9A、9Bの変形が少なく、蓄熱
コア6A、6Bとの摺接面からガス漏れ等を起こす心配
が少ない。
なお、ハウシング3.5の外側は断熱力バー18、]9
で覆われると共に、その間に所定の間隙が保持されるの
で、各ハウジング3.5の温度分布が比較的均一となり
、ハウシング3,5の局部的な過熱にる応力の発生も減
少する。また、このようにハウジングを3と5に分割し
て形成し、これらを組み合わせて締結するのて、構成部
品の大型化が避けられ、生産性か改善される。
予め一体的に組み合わされたハウシング組立体50はケ
ーシング1の内部に対して、所定の間隙23をもって、
弾性支持部材28によって支持されているため、また、
ハウジング3,5等が受ける蓄熱コア6A、6Bからの
回転力についても、弾性的な位置決め部材35によって
支持するので、外部から受ける振動や衝撃がらハウジン
グ3.5等を確実に保護することができる。
ケーシンク1とハウシング3,5とは熱膨張率の異なる
部材により形成されているが、これらの間には上記した
間隙23が存在し、かつ特に高温側のハウシング5の分
岐管]5とキャップケーシング42どの間は、ベローズ
ダクト45を介して連結されているため、高温時の熱変
形を吸収することができ、同時にハウジング5の内部に
タービン4から導かれる高温ガスと、この周囲に導入さ
れる高圧空気との間を密封し、ガス漏れ等による性能低
下を阻止することができる。
ケーシング1とハウシング3,5との間隙23にはコン
プレッサ2からの圧縮空気が導かれるため、前記弾性支
持部材28や位置決め部材35、あるいは締結帯板20
.21のカプラ24.25、さらには蓄熱コア6A、6
Bのリングギヤ9や駆動ビニオン27、またベローズダ
クト45や締結具47等を効果的に冷却し、その耐久性
を高められる。
なお、この実施例てはハウジング3,5の両側に蓄熱コ
ア6A、6Bを配置しであるが、いずれか一方のみでも
よく、この場自他方の開口は閉塞されることになる。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、圧縮空気と高温ガスとの
2つのハウジングを締結してハウシング組立体を構成し
たため、温度格差によるハウシングの熱変形量か少なく
、蓄熱コアと接触するシール座面の平面度が高く、常時
良好なシール性が確保されるど共に、生産性にもすぐれ
る一方、ハウジング組立体はケーシンクの内部に所定の
間隙をもって弾性的に保持されるので、振動や衝撃にも
強く、かつゲーシンクとハウシング間の熱膨張量の相違
を吸収することかてさ、両者間に発生する熱応力を低く
抑えることができる。
図面の簡単な説明 第1図は本発明の実施例を示す縦断面図、第2図は第1
図のX−X線断面図、第3図はハウジング組立体の分解
斜視図、第4図は弾性支持部材の断面図、第5図(A)
は位置決め部材の断面図、第5図(B)は同じく斜視図
である。
1・・・ゲージング、3,5・・・ハウジング、6A、
6B−・・蓄熱コア、23・・・間隙、28・・・弾性
支持部材、35・・・位置決め部材、45・・・ベロー
ズダクI−,50・・−ハウジング組立体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 互いに半円筒型の低温空気のハウジングと高温ガスのハ
    ウジングとを向き合わせてハウジング組立体を構成し、
    このハウジング組立体をケーシングの内部に所定の間隙
    をもって弾性支持部材を介して支持すると共に、ハウジ
    ング開口端のシール座面に摺接回転する蓄熱コアをハウ
    ジング組立体の側面に配置する一方、前記間隙に導入さ
    れるコンプレッサからの圧縮空気を前記蓄熱コアの外側
    面からハウジングに導くようにしたことを特徴とする回
    転蓄熱式熱交換器。
JP1288267A 1989-11-06 1989-11-06 回転蓄熱式熱交換器 Pending JPH03149323A (ja)

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JP1288267A JPH03149323A (ja) 1989-11-06 1989-11-06 回転蓄熱式熱交換器
US07/608,930 US5052473A (en) 1989-11-06 1990-11-05 Regenerative gas turbine with heat exchanger
EP19900121153 EP0427180A3 (en) 1989-11-06 1990-11-05 Regenerative gas turbine with heat exchanger

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Also Published As

Publication number Publication date
EP0427180A3 (en) 1991-10-23
US5052473A (en) 1991-10-01
EP0427180A2 (en) 1991-05-15

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