CH703595A2 - Kissenwand für einen Wärmetauscher. - Google Patents

Abstract

Es wird eine Kissenwand (50) für einen Wärmetauscher zur Verfügung gestellt. Die Kissenwand (50) umfasst eine erste Schicht (70) mit einer ersten äusseren Oberfläche (72) und eine zweite Schicht (74) mit einer zweiten äusseren Oberfläche (76). Die erste und die zweite Schicht (70, 74) definieren mehrere Passagen (80), welche sich zwischen ihnen erstrecken. Mindestens eine der ersten und zweiten äusseren Oberflächen (72, 76) umfasst mehrere Einformungen (90). Die Einformungen (90) definieren ferner mehrere Passagen (80) dazwischen. Die Kissenwand (50) basiert auf einer Polymerfaser und ist benetzbar.

Description

Gegenstand der Erfindung

[0001] Der hierin enthaltene Gegenstand bezieht sich allgemein auf Wärmetauscher und speziell auf Kissen in Wärmetauschern.

Hintergrund der Erfindung

[0002] Gasturbinen werden weit verbreitet im Bereich der Energieerzeugung eingesetzt. Ein herkömmliches Gasturbinensystem umfasst einen Verdichter, welcher die Umgebungsluft komprimiert, eine Brennkammer, in der die komprimierte Luft mit einem Brennstoff gemischt und verbrannt wird, sowie eine Turbine, welche von dem Verbrennungsgasen angetrieben wird und Antriebsleistung und Abgase zu erzeugen.

[0003] Es sind verschiedene Formen zur Erhöhung der Leistung bekannt, die eine Gasturbine zu erzeugen in der Lage ist. So besteht eine Möglichkeit der Erhöhung der abgegebenen Leistung einer Gasturbine in der Kühlung der Umgebungsluft, bevor diese im Verdichter komprimiert wird. Die Kühlung bedingt, dass die Luft eine höhere Dichte erreicht, wodurch ein höherer Mengendurchfluss in den Verdichter erzielt wird. Durch den höheren Luftmengendurchfluss in den Verdichter kann mehr Luft komprimiert werden, wodurch die Gasturbine mehr Energie erzeugen kann. Ausserdem erhöht das Kühlen der Umgebungsluft allgemein die Effizienz einer Gasturbine.

[0004] Es werden verschiedene Systeme und Verfahren zur Kühlung der Umgebungsluft angewendet, welche in eine Gasturbine eingeleitet wird. So können Wärmetauscher beispielsweise die Umgebungsluft mittels Latentwärmekühlung oder auch mittels Kontaktkühlung kühlen. Viele dieser Wärmetauscher nutzen ein Kissen zur Kühlung der Umgebungsluft. Diese Kissen ermöglichen einen Wärme- und / oder Medienaustausch zwischen der Umgebungsluft und dem Kühlmittel. Die Umgebungsluft inter-agiert mit dem in dem Kissen vorhandenen Kühlmittel, um somit die Umgebungsluft zu kühlen.

[0005] Bekannte Kissen für die Anwendung in Wärmetauschern bestehen beispielsweise aus Zellstofffasern. Kissen auf Basis von Zellstofffasern beinhalten allgemein ein Versteifungsmittel, das dazu dient, die Struktur des Kissens zu erhalten, wenn das Kühlmittel wie beispielsweise Wasser durch das Kissen hindurchgeleitet wird. Kissen auf Basis von Zellstofffasern sind jedoch meist für Situationen, welche ein grosses Kühlmittelvolumen erfordern, nicht geeignet, da hierbei das Versteifungsmittel aufgelöst und das Kissen somit zerstört v/erden kann. Hinzu kommt, dass Kissen auf Basis von Zellstofffasern möglicherweise empfindlich auf die Qualität des durch sie hindurchgeleiteten Kühlmittels reagieren und aus diesem Grund hinsichtlich der zuverlässigen Leistung eher ein «verunreinigtes» Kühlmittel als ein reines Kühlmittel für das Kissen erforderlich sein kann.

[0006] Andere bekannte Kissen bestehen aus nicht porösen, stabilen Kunststoffmaterialien. Diese Kissen sind meist nicht in der Lage, ein Kühlmittel gleichmässig und vollständig über den Oberflächenbereich des Kissens hinweg zu verteilen. Dies kann die Effizienz der Kühlung der Umgebungsluft vermindern und in manchen Fällen dazu führen, dass trockene Bereiche entstehen, wodurch Warmluftsträhnen verursacht werden können, welche den Betrieb des Gasturbinenverdichters negativ beeinflussen können. Ausserdem ist es möglich, dass diese Kissen das Kühlmittel bei relativ höheren Luftdurchflussgeschwindigkeiten möglicherweise nicht zurückhalten können und stattdessen die Tendenz aufweisen, das Kühlmittel auszulassen.

[0007] Daher ist ein Kissen, welches über eine höhere Kühleffizienz verfügt und zudem nicht empfindlich auf die Kühlmittelqualität reagiert, in dieser Art wünschenswert. Hinzu kommt, dass ein Kissen von Vorteil wäre, welches die Struktur auch dann beibehält, wenn ein höheres Kühlmittelvolumen hindurchgeleitet werden sollte. Ferner wäre ein von Vorteil wäre wünschenswert, welches trockene Bereiche reduziert oder verhindert, die zu Warmluftsträhnen führen können. Darüber hinaus wäre ein Kissen ebenfalls von Vorteil, welches ein Kühlmittel bei relativ höheren Luftdurchflussgeschwindigkeiten zurückhält.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0008] Die Aspekte und Vorteile der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung dargestellt oder sind aus der Beschreibung ersichtlich oder können mittels Anwendung der Erfindung erfahren werden.

[0009] Es ist in einer Ausführungsform ein Kissen für einen Wärmetauscher enthalten. Das Kissen beinhaltet eine erste Schicht, welche über eine äussere Oberfläche verfügt, sowie eine zweite Schicht, welche über eine zweite äussere Oberfläche verfügt. Die erste und die zweite Schicht weisen eine Vielzahl von Passagen auf, die sich zwischen ihnen erstrecken. Mindestens eine der ersten oder zweiten äusseren Oberflächen beinhaltet eine Vielzahl von Einformungen. Diese vielen Einformungen legen ausserdem die vielen zwischen ihnen vorhandenen Passagen fest. Das Kissen basiert auf Polymerfasern und ist benetzbar.

[0010] Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mittels der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche besser verständlich. Die begleitenden Zeichnungen, welche in diesen Spezifikationen enthalten sind sowie einen Teil dieser Spezifikationen bilden, veranschaulichen die Ausführungsformen der Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien dieser Erfindung zu erläutern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0011] In der Spezifikation ist eine vollständige, sich an den Durchschnittsfachmann wendende, ihn zur Nacharbeitung befähigende Beschreibung gegeben, die sich auf die beigefügten Figuren bezieht und die besten diesbezüglichen Ausführungsformen enthält, wobei in den Figuren: <tb>FIG. 1<sep>eine schematische Darstellung eines Gasturbinensystems ist, <tb>FIG. 2<sep>eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Kühlmittelkissens der vorliegenden Beschreibung ist, <tb>FIG. 3<sep>eine Frontansicht einer Ausführungsform eines Kühlmittelkissens der vorliegenden Beschreibung ist; <tb>FIG. 4<sep>eine Frontansicht einer anderen Ausführungsform des Kühlmittelkissens der vorliegenden Beschreibung ist; <tb>FIG. 5<sep>ist eine Frontansicht einer anderen Ausführungsform des Kühlmittelkissens der vorliegenden Beschreibung ist, und <tb>FIG. 6<sep>eine Frontansicht einer anderen Ausführungsform des Kühlmittelkissens der vorliegenden Beschreibung ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0012] Hier wird nun detailliert auf die Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen. Es sind eine oder mehrere Beispiele der Ausführungsformen in den Zeichnungen veranschaulicht. Jedes Beispiel wird mittels einer Erklärung der Erfindung ohne jegliche Einschränkung der Erfindung gegeben. Es verhält sich so, dass sie jenen Fachleuten in der Form bereitgestellt wird, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne dass diese von ihrem Anwendungsbereich oder ihrem Zweck abweicht. So können beispielsweise Merkmale, welche als Teil einer Ausführungsform dargestellt oder beschrieben werden, mit einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um eine weitere Ausführungsform zu erstellen. Daher ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung solche Modifikationen und Variationen abdeckt, die sich im Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente ergeben.

[0013] FIG. 1 ist eine schematische Darstellung des Gasturbinensystems 10. Das System 10 kann einen Verdichter 12, eine Brennkammer 14 und eine Turbine 16 enthalten. Weiter kann das System 10 eine Vielzahl an Verdichtern 12, Brennkammern 14 und Turbinen 16 enthalten. Der Verdichter 12 und die Turbine 16 können mit einer Welle 18 verbunden sein. Die Welle 18 kann aus einer einzelnen Welle oder aus einer Vielzahl an Wellensegmenten bestehen, die verbunden werden, um eine Welle 18 zu bilden.

[0014] Das System 10 kann weiter einen Gasturbineneinlass 20 umfassen. Der Einlass 20 kann so konfiguriert sein, dass ein Einlassstrom 22 möglich ist. So kann zum Beispiel der Einlass 20 in einer Ausführungsform ein Gasturbineneinlassgehäuse sein. Der Einlass 20 kann alternativ jedweder Teil des Systems 10 wie beispielsweise jedweder Teil des Verdichters 12 oder jedwedes den Einlassstrom 22 ermöglichende Gerät sein, das dem Verdichter 12 vorgeschaltet ist. Der Einlassstrom 22 kann bei beispielhaften Ausführungsformen Umgebungsluft sein, welche klimatisiert oder nicht klimatisiert sein kann. Alternativ kann es sich bei dem Einlassstrom 22 um jedwede geeignete Fluid und bevorzugt um jedwedes geeignete Gas handeln.

[0015] Das System 10 kann weiter einen Abgasauslass 24 umfassen. Der Auslass 24 kann so konfiguriert sein, dass der Abgasstrom 26 der Gasturbine abgeleitet wird. Der Abgasstrom 26 kann bei einigen Ausführungsformen zu einem Wärmerückgewinnungsdampferzeuger (nicht dargestellt) geleitet werden. Alternativ kann der Abgasstrom 26 zu einer Absorberkälteanlage (nicht dargestellt) geleitet oder an die Umgebung abgegeben werden.

[0016] Das System 10 kann weiter einen Wärmetauscher 30 umfassen. Diesbezüglich sollte verstanden werden, dass der Wärmetauscher 30 der vorliegenden Offenlegung nicht auf die Anwendungen in den Systemen 10 beschränkt ist. Denn es ist in dem Anwendungsbereich und dem Zweck der vorliegenden Beschreibung die Verwendung eines Wärmetauschers 30 in jedwedem System vorgesehen, das den Betrieb eines Wärmetauschers erfordert.

[0017] Der Wärmetauscher 20 kann so konfiguriert werden, dass dieser den Einlassstrom 22 kühlt, bevor der Einlassstrom 22 in den Verdichter 12 gelangt. So kann zum Beispiel der Wärmetauscher 30 in dem Gasturbineneinlass 20 angeordnet oder dem Gasturbineneinlass 20 vor- oder nachgeschaltet sein. Der Wärmetauscher kann dem Einlassstrom 22 und einem Wärmetauschermedium 32 erlauben, hindurchzufliessen, sowie die Interaktion des Einlassstromes 22 und dem Wärmetauschermedium 32 unterstützen, um den Einlassstrom 22 zu kühlen, bevor dieser in den Verdichter 12 gelangt. Bei dem Wärmetauschermedium 32 kann es sich bei beispielhaften Ausführungsformen um Wasser handeln. Alternativ kann es sich bei dem Wärmetauschermedium 32 um jedwede geeignete Flüssigkeit handeln.

[0018] Bei dem Wärmetauscher 30 kann es sich bei beispielhaften Ausführungsformen um einen Direktkontaktwärmetauscher 30 handeln. Der Wärmetauscher 30 kann einen Wärmetauschermediumeinlass 34, einen Wärmetauschermediumauslass 36 und ein Kühlmittelkissen 38 enthalten. Der Einlass 34 kann das Wärmetauschermedium 32 zu dem Kühlmittelkissen 38 leiten. So kann zum Beispiel in einer Ausführungsform der Einlass 34 eine Düse oder eine Vielzahl an Düsen sein. Der Auslass 36 kann das Wärmetauschermedium 32 aufnehmen, das von dem Kühlmittelkissen 38 abgegeben wird. Der Auslass 36 kann zum Beispiel bei einer Ausführungsform ein Sammelbehälter sein, welcher vor dem Kühlmittelkissen 38 in Richtung des Durchflusses des Wärmetauschermediums 32 angeordnet ist. Das Wärmetauschermedium 32 kann in einer beispielhaften Ausführungsform in eine allgemeine oder ungefähr absteigenden Richtung vom Einlass 34 durch das Kühlmittelkissen 38 gerichtet sein und der Einlassstrom 22 kann durch den Wärmetauscher 30 in eine im Wesentlichen oder ungefähr zu der Richtung des Durchflusses des Wärmetauschermediums 22 senkrechte Richtung geleitet werden.

[0019] Es kann in einigen Ausführungsformen ein Filter 42 des Kühlmittelkissens 38 in Richtung des Einlassflusses 22 vorgeschaltet angeordnet sein. Der Filter 42 kann dazu eingerichtet sein, Partikel aus dem Einlassstrom 22 zu entfernen, bevor der Einlassstrom 22 durch das Kühlmittelkissen 38 geleitet wird, um somit zu verhindern, dass Partikel in das System 10 gelangen. Es kann alternativ oder zusätzlich ein Filter 42 des Kühlmittelkissens 38 in der Richtung des Einlassstroms 22 nachgeschaltet angeordnet werden. Der Filter 42 kann dazu eingerichtet sein, Partikel aus dem Einlassstrom 22 zu entfernen, bevor der Einlassstrom* 22 in das System 10 geleitet wird.

[0020] Es kann in manchen Ausführungsformen ein Tropfenabscheider 44 des Kühlmittelkissens 38 in der Richtung des Einlassstromes 22 vorgelagert angeordnet sein. Der Tropfenabscheider 44 entfernt Tröpfchen des Wärmetauschermediums 32 aus dem Einlassstrom 22, bevor der Einlassstrom 22 in das System 10 geleitet wird.

[0021] Der Wärmetauscher 30 kann in manchen Ausführungsformen dazu eingerichtet sein, den Einlassstrom 22 mittels latenter oder Verdunstungskühlung zu kühlen. Die latente Kühlung bezieht sich auf ein Kühlverfahren, bei der die Wärme aus einem Gas wie beispielsweise Luft entfernt wird, was zu einer Veränderung des Feuchtigkeitsgehalts des Gases führt. Eine latente Kühlung kann die Verdunstung einer Flüssigkeit bei Raumtemperatur beinhalten, um somit ein Gas zu kühlen. Eine latente Kühlung kann verwendet werden, um ein Gas bis nahe an seine Feuchttemperatur zu kühlen.

[0022] Der Wärmetauscher 30 kann in alternativen Ausführungsformen so konfiguriert sein, den Einlassstrom 22 mittels Kontaktkühlung zu kühlen. Eine Kontaktkühlung bezieht sich auf ein Kühlverfahren, bei welcher die Wärme aus einem Gas wie beispielsweise Luft entfernt wird, was zu einer Veränderung der Trocken- und der Feuchttemperaturen der Luft führen kann. Eine Kontaktkühlung kann die Kühlung einer Flüssigkeit beinhalten. Diese gekühlte Flüssigkeit wird dann zur Kühlung des Gases verwendet. Eine Kontaktkühlung kann verwendet werden, um ein Gas unter seine Feuchttemperatur zu kühlen.

[0023] Es sollte verstanden werden, dass die latente Kühlung sowie die Kontaktkühlung gemeinsam nicht als ausschliessliche Kühlverfahren angesehen werden sowie dass diese sowohl ausschliesslich als auch in Kombination verwendet werden können. Es sollte ferner verstanden werden, dass der Wärmetauscher 30 der vorliegenden Beschreibung nicht auf latente Kühlverfahren und Kontaktkühlverfahren beschränkt ist, sondern der Einlassstrom 22 mittels jedweder geeigneten Kühl oder Erwärmungsverfahren kühlen oder erwärmt werden kann.

[0024] Hier wird nun unter Bezugnahme auf die FIG. 2ein Kühlmittelkissen 38 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung dargestellt. Das Kühlmittelkissen 38 kann mindestens eine oder mehrere Kissenwände 50 enthalten. Die Kissenwände 50 sind in einem Abstand zueinander angebracht, um dazwischen mehrere Einlassstrompassagen 52 zu definieren. Jede dieser Einlassstrompassagen 52 kann daher so konfiguriert werden, dass der Einlassstrom 22 hindurchfliessen kann. So kann zum Beispiel der Einlassstrom 22, welcher in das Kühlmittelkissen 38 geleitet wird, durch die Einlassstrompassagen 52 fliessen. Weiter kann, wie unten dargestellt, jede der Kissenwände 50 so konfiguriert werden, dass das Wärmetauschermedium 32 hindurchfliessen kann. Somit können die Kissenwände 50 und daher das Kühlmittelkissen 38 dem Einlassstrom 22 ermöglichen, mit dem Wärmetauschermedium 32 zu interagieren, um somit den Einlassstrom 22 zu kühlen oder zu erwärmen.

[0025] Das Kühlmittelkissen 38 kann weiter mehrere Abstandshalter 54 umfassen. Die Abstandshalter 54 können mindestens partiell die Einlassstrompassagen 52 definieren. So kann zum Beispiel jeder der Abstandshalter 54 mit mindestens einer Kissenwand 50 und in manchen Ausführungsformen mit mehreren Kissenwänden 50 verbunden sein. Die Abstandshalter 54 können in einer Ausführungsform, wie in FIG. 2dargestellt, durch Arbeitsöffnungen 56, welche in den Kissenwänden 50 definiert sind, an den Kissenwänden 50 befestigt sein. Die Abstandshalter 54 können zusätzlich oder alternativ durch eine Verbindung, wie unten dargestellt, oder mittels jedwedem geeigneten Befestigungsverfahren an den Kissenwänden 50 befestigt werden.

[0026] Die Abstandshalter 54 können sich generell zwischen dem Kissen 54 und anderen Kissenwänden 50 erstrecken, um somit einen Abstand der Kissenwände 50 voneinander zu schaffen und somit mindestens partiell die Einlassstrompassagen 52 zu definieren.

[0027] Das Kühlmittelkissen 38 kann weiter mehrere Befestigungen 58 umfassen. So können, wie in der FIG. 2dargestellt, in einer Ausführungsform jede der Befestigungen 58 mit einer der Kissenwände 50 verbunden sein. Die Befestigungen 58 erlauben im Allgemeinen eine Befestigung der Kissenwand 50 und daher eine Befestigung des Kühlmittelkissens 38 in dem Wärmetauscher 30. Weiter ermöglichen die Befestigungen 58 eine einfache und effiziente Installation und einen ebensolchen Austausch der Kissenwand 50 vor Ort. Die Befestigungen 58 sind, wie dargestellt, mit Schlitzen 60 ausgestattet. Die Schlitze können bereitgestellt werden, um, wie oben dargestellt, eine Befestigung der Kissenwand 50 zu ermöglichen. Die Befestigungen 58 können zusätzlich oder alternativ jedwedes geeignete Befestigungsverfahren umfassen, welches eine Befestigung der Kissenwand 50 in dem Wärmetauscher 30 ermöglicht.

[0028] Die Abstandshalter 54 sowie die Befestigungen 58 können weiter ermöglichen, dass die Kissenwand 50 sowohl im Wärmetauscher als auch im Verhältnis zueinander, falls gewünscht, angepasst werden können. So können zum Beispiel die Abstandshalter 54 und die Befestigungen 58 während des Betriebs des Systems 10 während relativ heisser Perioden wie beispielsweise im Sommer oder während des Nachmittags verwendet werden, um die Kissenwand 50 und somit das Kühlmittelkissen 38 hinsichtlich einer optimalen Kühlung oder Erwärmung des Einlassstromes 22 zu positionieren. Während relativ kühlerer Perioden, wie beispielsweise im Winter oder während des Abends, ist jedoch eine Kühlung oder Erwärmung des Einlassstromes 22 nicht erforderlich. Die Abstandshalter und/oder die Befestigungen 58, welche zur Anpassung der Kissenwand 50 aus dem Strömungsweg des Einlassstromes 22 verwendet werden, können in solchen Situationen entfernt werden. Somit können die Kissenwand 50 sowie das Kühlmittelkissen 38 wie gewünscht hinsichtlich einer optimalen und effizienten Leistung des Systems 10 angepasst werden.

[0029] Die FIG. 3 bis 6 veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Kissenwand 50 der vorliegenden Offenlegung. Die Kissenwand 50 kann beispielsweise eine erste Schicht 70, welche über eine erste äussere Oberfläche 72 verfügt, und eine zweite Schicht 74 umfassen, welche über eine zweite äussere Oberfläche 76 verfügt. Weiter kann die Kissenwand 50 eine innere Schicht oder innere Schichten (nicht dargestellt) zwischen der ersten Schicht 72 und der zweiten Schicht 74 umfassen. Jede der Schichten 70, 74 kann in beispielhaften Ausführungsformen ein separates Kissen aus dem Mediummaterial sein. Alternativ können die Schichten 70, 74 Teile eines einzelnen Kissens des Mediummaterials sein, welche beispielsweise gefaltet werden, um verschiedene Lagen 70, 74 zu bilden, oder die Lagen 70, 74 können aus einem einzelnen Kissen aus dem Mediummaterial durch Separierung des Kissens in Schichten gebildet werden, indem man beispielsweise ein einzelnes Kissen durch die Stärke des Kissens aufschneidet, um verschiedene Teile der Kissenwand 50 und somit die Lagen 70, 74 zu definieren.

[0030] Die ersten und die zweiten Lagen 70, 74 können generell die Peripherie 78 der Kissenwand 50 definieren. Die Kissenwand 50 kann in beispielhaften Ausführungsformen generell rechteckig sein. Die Kissenwand 50 kann jedoch alternativ beispielsweise auch kreisförmig, oval oder dreieckig sein oder jedwede andere geeignete polygonale Form aufweisen. Die Kissenwand 50 sollte im Wesentlichen auf Polymerfasern basiert, sowie, wie oben dargestellt, benetzbar sein. So kann die Kissenwand 50 beispielsweise aus Polyacrylaten, Polyamiden (wie beispielsweise Nylon), Polyestern, Polykarbonaten, Polyimiden, Styropor, Polyethylenen, Polyurethanen, Polyvinylen, Polyolefinen oder anderen geeigneten Polymerfasern bestehen. Die Kissenwand 50 kann darüber hinaus beispielsweise auch ein gewobenes Produkt oder ein nicht gewobenes Produkt sein sowie mittels Verwendung anderer geeigneter Prozesse einschliesslich beispielsweise Nassverlegen, Drehverlegen, Luftverlegen, Drehblasen, Schmelzblasen, Weben, Stricken und / oder Nähen gebildet werden. Das Kühlmittelkissen 38 kann daher generell mit jeder Variante an Wärmetauschermedien 32 verwendet werden und sollte gegenüber der Qualität des Wärmetauschermediums 32 nicht empfindlich sein. So kann zum Beispiel in einer beispielhaften Ausführungsform das Wärmetauschermedium 32 reines Wasser sein, und das Wasser erfordert in diesem Fall keinerlei Zusätze. Selbstverständlich sollte verstanden werden, dass mit Zusätzen versehenes Wasser oder jede andere geeignete reine oder gemischte Flüssigkeit als Wärmetauschermedium 32 verwendet werden kann. Das Kühlmittelkissen 38 behält daher, wenn ein hohes Volumen des Wärmetauschermediums 38 verwendet wird, generell eher seine Struktur als dass es kollabiert oder sich auflöst.

[0031] Ferner sollte verstanden werden, dass die Kissenwand 50 aus Copolymeren bestehen können und darüber hinaus Verbundwerkstoff kissenwände 50 sein können. So können die Kissenwände 50 beispielsweise geeignete Metalle wie beispielsweise Stahl, Aluminium, Messing oder andere Metalle oder Metalllegierungen oder nichtmetallische anorganische Materialien wie beispielsweise Glas oder andere geeignete Keramiken oder Keramikverbundwerkstoffe umfassen. Die Metalle und/oder Keramiken können beispielsweise Stränge sein, welche in die auf Polymerfasern basierenden Kissenwand 50 eingebettet sind, um nützliche Verteil- oder Festigkeitseigenschaften des Wärmetauschermediums 32 bereitzustellen.

[0032] Die ersten und zweiten Schichten 70, 74 können mehrere Passagen 80 definieren, welche sich zwischen ihnen erstrecken. So können beispielsweise die Passagen 80 sowohl durch die ersten als auch die zweiten Schichten 70, 74, wie in den FIG. 2 bis 6 dargestellt, oder durch eine der ersten und zweiten Schichten 70, 74 und eine innere Schicht definiert werden. Die Passagen 80 können so konfiguriert sein, dass das Wärmetauschermedium 32 hindurchfliessen kann. Ferner kann das Wärmetauschermedium 32 in den Passagen 80 durch die Passagen 80 laufen und zu dem Rest der Kissenwand 50 fliessen, um hier, wie unten dargestellt, den Rest der Kissenwand 50 zu benetzen.

[0033] Die Passagen 80 können sich in jedwede Richtungsvarianten oder -Muster durch die Kissenwand 50 erstrecken. So erstrecken sich beispielsweise in einer Ausführungsform, wie in FIG. 2 dargestellt, die Passagen 80 generell vertikal mit einem scharfen «Zickzack-»-Muster durch die Kissenwand 50. Die Passagen 80 erstrecken sich in einer anderen Ausführungsform, wie in FIG. 3 dargestellt, vertikal mit einem leichten «Zickzack-»-Muster durch die Kissenwand 50. FIG. 4 veranschaulicht eine andere Ausführungsform, in der die Passagen 80 sich generell diagonal bei einem Winkel α durch die Kissenwand 50 erstrecken. Es sollte verstanden werden, dass die Passagen 80 sich bei einem Winkel α mit beispielsweise jedwedem Winkel von 0° (allgemein horizontal) bis 90° (allgemein vertikal) durch die Kissenwand 50 erstrecken können.

[0034] FIG. 5 veranschaulicht eine andere Ausführungsform, in der die Passagen 80 sich generell diagonal durch die Kissenwand 50 erstrecken und in der eine Vielzahl an Passagen kommunizierend verbunden ist. Die Passagen 80, welche sich diagonal durch die Kissenwand 50 erstrecken, können beispielsweise an verschiedenen Punkten der Kissenwand 50 geteilt und an diesen Punkten kommunizierend verbunden werden. FIG. 6veranschaulicht eine andere Ausführungsform, in der die Passagen 80 sich generell vertikal durch die Kissenwand 50 erstrecken und in der mehrere Passagen 80 einschränkende Teile 82 umfassen. Ein einschränkender Teil 82 kann ein Teil der Passagen 80 sein, welcher generell über einen kleineren Durchmesser oder eine kleinere Breite als der Rest der Passage 80 verfügt. Die einschränkenden Teile 82 können bereitgestellt werden, um den Durchfluss des Wärmetauschermediums 32 durch die Kissenwand 50 zu regulieren.

[0035] Es sollte verstanden werden, dass die Passagen 80 jedwede geeigneten Strukturen in einer geeigneten Grösse für den Durchfluss des Wärmetauschermediums 32 aufweisen können. Zudem sollte verstanden werden, dass die Passagen 80 konisch sein oder jedwede anderen Modifikationen oder Änderungen längs der Längen der Passagen 80 aufweisen können. Darüber hinaus sollte verstanden werden, dass die Passagen 80 sich in der Peripherie 78 der Kissenwand 50 oder nur partiell in der Peripherie 78 erstrecken können, ohne dabei die Peripherie 78 zu erreichen. Schlussendlich sollte verstanden werden, dass jede Passage 80 zu den anderen verschiedenen Passagen 80 variieren kann sowie dass die Passagen 80 nicht identisch sein müssen, welche in der Kissenwand 50 definiert sind.

[0036] Mindestens ein Teil der mehreren Passagen 80 kann in beispielhaften Ausführungsformen jeweils eine Einlassöffnung 84 umfassen. Die Einlassöffnungen 84 können so konfiguriert sein, das Wärmetauschermedium 32 zu akzeptieren. So kann zum Beispiel mindestens ein Teil des Wärmetauschermediums 32, das von dem Einlass 34 zu dem Kühlmittelkissen 38 fliesst, zu den verschiedenen Einlassöffnungen 84 geleitet werden. Die Einlassöffnungen 84 sollten das Wärmetauschermedium 32 aufnehmen, sodass dieses durch die Passagen 80 fliessen kann.

[0037] Es können mindestens eine der ersten und zweiten äusseren Oberflächen 72, 76 sowie in beispielhaften Ausführungsformen beide der ersten und zweiten äusseren Oberflächen 72, 76 eine Vielzahl an Einformungen 90 umfassen. Die Einformungen 90 können zwischen einander generell die mehreren Passagen 80 definieren. So können zum Beispiel in beispielhaften Ausführungsformen die Einformungen 90 mittels Kleben, Spritzgiessen, Verformen oder Ziehen oder in anderer Form der Anfügung oder Erzeugung gebildet werden und die resultierenden Teile der Kissenwand 50, welche nicht die Einformungen 90 bilden, können die Passagen 80 bilden. Alternativ können die Passagen 80 beispielsweise gebildet werden, indem die Passagen 80 in der Kissenwand 50 durch die Stärke des Kissens hindurch zerschnitten werden. Es sollte dann davon ausgegangen werden, dass der Rest der Kissenwand 50, welcher nicht die Passagen 80 enthält, die Einformungen 90 beinhaltet.

[0038] Die Einformungen 90 können, wie bereits ausgeführt, beispielsweise mittels Klebens, Spritzgiessens, Verformens oder Ziehens oder jedweden anderen geeigneten Prozesses zur Anfügung oder Erzeugung der verschiedenen Schichten der Kissenwand 50 einschliesslich der ersten Schicht 70 und der zweiten Schicht 74 gebildet werden. So kann zum Beispiel das Anfügen die thermale, physikalische oder mechanische (beispielsweise durch Anpressen), eine Ultraschall- oder chemische Haftung oder eine Haftung durch Weben, Stricken, Vernadelung oder Nähen oder eine Haftung mittels Verwendung eines Haftklebstoffs umfassen. Eine Umformung kann zum Beispiel eine Kalt-, Roll-, Vakuum oder Thermoumformung umfassen. Kleben, Spritzgiessen, Verformen oder Ziehen oder jedweder andere geeignete Prozess zur Anfügung oder Erzeugung der verschiedenen Schichten der Kissenwand 50, um die Einformungen 90 zu erstellen, können die sich dazwischen befindenden Passagen 80 bilden.

[0039] Die vielen Einformungen 90, welche in der Kissenwand 50 gebildet werden, können eine Einlasseinformung 92 und eine Auslasseinformung 94 umfassen. Bei den Einlass- und Auslasseinformungen 92, 94 kann es sich um Einformungen handeln, die angrenzend an die Peripherie 78 der Kissenwand 50 definiert werden. So kann zum Beispiel die Einlasseinformung 92 angrenzend an die Peripherie 78 an einer vorgelagerten Kante der Kissenwand 50 bezüglich des Einlassstromes 22 dergestalt definiert werden, dass der Einlassstrom 22 zuerst mit der Kissenwand 50 und dem Kühlmittelkissen 38 interagiert. Die Auslasseinformung 94 kann angrenzend an die Peripherie 78 an der nachgelagerten Kante der Kissenwand 50 bezüglich des Einlassstromes 22 dergestalt definiert werden, dass der Einlassstrom 22 die Kissenwand 50 und das Kühlmittelkissen 38 verlässt. Die Einlass- und Auslasseinformungen 92, 94 können den Druckabfall, welcher mit dem Einlassstrom 22 verbunden ist, wenn der Einlassstrom durch das Kühlmittelkissen 38 fliesst, reduzieren und / oder können dergestalt geformt sein, dass sie den Wärmetransfer und die Vermischung zwischen dem Einlassstrom 22 und dem Wärmetauschermedium 32 durch die Bildung von Turbulenzen in dem Einlassstrom 22 unterstützen. Der Auslasskanal 94 kann in einer beispielhaften Ausführungsform darüber hinaus dazu konfiguriert sein, das Wärmetauschermedium 32 aufzufangen, bevor das Wärmetauschermedium 32 mit dem Einlassstrom 22 aus dem Kühlmittelkissen 38 abgelassen wird.

[0040] Die Kissenwand 50 kann in beispielhaften Ausführungsformen benetzbar sein. Daher kann die Kissenwand 50 dergestalt geformt sein, dass das Wärmetauschermedium 22 in der Lage sein kann, Kontakt mit der Kissenwand 50 zu haben und darüber hinaus in der Lage sein kann, sich in der Kissenwand 50 zu verteilen. Ferner kann die Kissenwand 50 wasseranziehend und/oder porös sein. Daher kann die Kissenwand 50 generell in der Lage sein, das Wärmetauschermedium 32 aus dem Oberflächenbereich der Kissenwand 50 aufzunehmen, zu absorbieren, zu verteilen und es hindurchfliessen zu lassen. So kann zum Beispiel das Wärmetauschermedium 32, das der Kissenwand 50, so wie von den Einlassen 34 geliefert, bereitgestellt wird, die Kissenwand 50 benetzen und durch die Kissenwand 50 fliessen. Das Wärmetauschermedium 32 kann in beispielhaften Ausführungsformen relativ gleichmässig durch den Oberflächenbereich der Kissenwand 50 verteilt werden, wodurch von Wärmetauschermedium 32 freie Punkte reduziert oder beseitigt werden. Ferner kann das Wärmetauschermedium 32, das durch die Einlassöffnungen 84 in die Passagen 80 geflossen ist, durch die Passagen 80 laufen und in und durch die Einformungen 90 fliessen und das Wärmetauschermedium 32, das durch die Einformungen 90 geflossen ist, kann von den Einformungen 90 in die Passagen 80 laufen.

[0041] Die Passagen 80 können im Allgemeinen im Verhältnis zu den Einformungen 90 erhabene Teile der Kissenwand 50 sein. So können zum Beispiel die Passagen 80 im Verhältnis zu den Einformungen 90 erhabene Teile der ersten Schicht 70 und der ersten äusseren Oberfläche 72 oder erhabene Teile der zweiten Schicht 74 und der zweiten äusseren Oberfläche 76 sein. Daher können die Einlassstrompassagen 52 zwischen den Kissenwänden 50 ferner von den Einformungen 90 und den erhabenen Passagen 80 definiert werden. Daher können die Einlassstrompassagen 52 einen turbulenten Einlassstrom 22 durch das Kühlmittelkissen 38 unterstützen, wodurch der Wärmeaustausch zwischen dem Einlassstrom 22 und dem Wärmetauschermedium 32 nützlich erhöht wird. Ferner können, wie oben bereits erwähnt, die Einlasseinformung 92 und die Auslasseinformungen 94 den Druckabfall reduzieren, welcher mit dem Einlassstrom 22 durch das Kühlmittelkissen 38 verbunden ist.

[0042] Daher kann das Kühlmittelkissen 38 der vorliegenden Offenlegung eine effizientere Kühlung oder Erwärmung des Einlassstromes 22 bereitstellen. Zusätzlich kann das Kühlmittelkissen 38 mit einer Vielzahl an Wärmetauschermedien 32 verwendet werden und ist gegenüber der Qualität des Wärmetauschermediums 32 nicht empfindlich. Abschliessend kann das Kühlmittelkissen 38 der vorliegenden Offenlegung seine Struktur, wenn ein hohes Volumen des Wärmetauschermediums 38 verwendet wird, erhalten, und kann das Wärmetauschermedium 38 durch den Oberflächenbereich des Kühlmittelkissens 38 und das darin befindlichen Tuch 50 nützlicherweise absorbieren, verteilen und hindurchfliessen lassen und dadurch potenziell gefährliche trockene Punkte beseitigen sowie die Kühlung oder Erwärmung des Einlassstromes 22 unterstützen.

[0043] Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele einschliesslich der besten Ausführungsform, um die Erfindung zu beschreiben und es jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschliesslich jedweder Geräte oder Systeme handhaben und verwenden sowie jedwedes integrierte Verfahren durchführen zu können. Der patentfähige Umfang der Erfindung wird durch Patentansprüche definiert und kann andere Beispiele, welche bei den Fachleuten vorkommen, beinhalten. Es ist beabsichtigt, dass solche anderen Beispiele im Rahmen der Patentansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente, welche sich nicht von der wortgetreuen Sprache der Ansprüche unterscheiden, beinhalten, oder für den Fall, dass sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden hinsichtlich der wortgetreuen Sprache der Ansprüche beinhalten.

[0044] Es wird eine Kissenwand 50 für einen Wärmetauscher 30 zur Verfügung gestellt. Die Kissenwand 50 umfasst eine erste Schicht 70 mit einer ersten äusseren Oberfläche 72 und eine zweite Schicht 74 mit einer zweiten äusseren Oberfläche 76. Die erste und die zweite Schicht 70, 74 definieren mehrere Passagen 80, welche sich zwischen ihnen erstrecken. Mindestens eine der ersten und zweiten äusseren Oberflächen 72, 76 weist mehrere Einformungen 90 auf. Die Einformungen 90 definieren ferner mehrere Passagen 80 dazwischen. Die Kissenwand 50 basiert auf einer Polymerfaser und ist benetzbar.

Bezugszeichenliste

[0045] <tb>10<sep>Gasturbinensystem <tb>12<sep>Verdichter <tb>14<sep>Brennkammer <tb>16<sep>Turbine <tb>18<sep>Welle <tb>20<sep>Gasturbineneinlass <tb>22<sep>Einlassstrom <tb>24<sep>Abgasauslass <tb>26<sep>Abgasstrom <tb>30<sep>Wärmetauscher <tb>32<sep>Wärmetauschermedium <tb>34<sep>Wärmetauschermediumeinlass <tb>36<sep>Wärmetauschermediumauslass <tb>38<sep>Kühlmittelkissen <tb>42<sep>Filter <tb>44<sep>Tropfenabscheider <tb>50<sep>Kissenwand <tb>52<sep>Einlassstrompassage <tb>54<sep>Abstandshalter <tb>56<sep>Arbeitsöffnungen <tb>58<sep>Befestigung <tb>60<sep>Schlitz <tb>70<sep>Erste Schicht <tb>72<sep>Erste äussere Oberfläche <tb>74<sep>Zweite Schicht <tb>76<sep>Zweite äussere Oberfläche <tb>78<sep>Peripherie <tb>80<sep>Passage <tb>82<sep>Einschränkungsteil <tb>84<sep>Einlassöffnung <tb>90<sep>Einformung <tb>92<sep>Einlasseinformung <tb>94<sep>Auslasseinformung <tb>α<sep>Winkel

Claims (15)

1. Kissenwand (50) für einen Wärmetauscher (30), wobei die Kissenwand (50) aufweist: eine erste Schicht (70) mit einer ersten äusseren Oberfläche (72) und eine zweite Schicht (74) mit einer zweiten äusseren Oberfläche (76), wobei die erste und die zweite Schicht (70, 74) mehrere Passagen (80) definieren, die sich zwischen ihnen erstrecken, mindestens eine der ersten und der zweiten äusseren Oberflächen (72, 76) mehrere Einformungen (90) umfassen, die mehrere Einformungen (90) ferner mehrere Passagen (80) zwischen ihnen festlegen und die Kissenwand (50) auf einer Polymerfaser basiert und benetzbar ist.

2. Kissenwand (50) nach Anspruch 1, wobei die Polymerfaser Polyamid beinhaltet.

3. Kissenwand (50) nach einem der Ansprüche 1-2, wobei die Polymerfaser Polyester beinhaltet.

4. Kissenwand (50) nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Kissenwand (50) einen Verbundwerkstoff beinhaltet.

5. Kissenwand (50) nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die erste äussere Oberfläche (72) und die zweite äussere Oberfläche (76) mehrere Einformungen (90) umfassen.

6. Kissenwand (50) nach einem der Ansprüche 1-5, wobei mindestens ein Teil der Passagen (80) jeweils eine Einlassöffnung (84) beinhaltet, welcher dazu eingerichtet ist, das Wärmetauschermedium (32) aufzunehmen.

7. Kissenwand (50) nach einem der Ansprüche 1-6, wobei mindestens ein Teil der Passagen (80) jeweils mindestens einen einschränkenden Teil (82) umfasst.

8. Kissenwand (50) nach einem der Ansprüche 1-7, wobei mindestens ein Teil der Passagen (80) kommunizierend verbunden ist.

9. Kissenwand (50) nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die erste und zweite Schicht (70, 74) ferner eine Wandperipherie (78) definieren, wobei die Vielzahl an Einformungen (90) eine Einlasseinformung (92) und eine Auslasseinformung (94) umfasst, wobei die Einlasseinformung (92) und die Auslasseinformung (94) jeweils angrenzend an die Peripherie (78) der Kissenwand (50) definiert sind.

10. Kissenwand (50) nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die Einformungen (90) entweder durch Kleben, Spritz-giessen, Verformen oder Ziehen gebildet werden.

11. Wärmetauscher (30), umfassend: ein Kissen (38), wobei das Kühlmittelkissen (38) aufweist: mehrere auf Polymerfasern basierende, benetzbare Kissenwände (50), mehrere Kissenwände (50), welche voneinander separiert sind, um eine Vielzahl an Einlassstrompassagen (52) zwischen ihnen zu bilden, wobei jede der Kissenwände (50) eine erste Schicht (70) mit einer ersten äusseren Oberfläche (72) und eine zweite Schicht (74) mit einer zweiten äusseren Oberfläche (76) beinhaltet, die erste und zweite Schicht (70, 74) von jeder der Kissenwände (50) mehrere Passagen (80) definiert, welche sich dazwischen erstrecken, mindestens eine der ersten und zweiten äusseren Oberflächen (72, 76) von jeder der Kissenwände (50) mehrere Einformungen (90) beinhalten, die Einformungen (90) ferner mehrere Passagen (80) dazwischen definieren, und wobei die Kissenwände (50) jeweils dazu eingerichtet konfiguriert sind, das Wärmetauschermedium (32) hindurchfliessen zu lassen und die Einlassstrompassagen (22) jeweils dazu eingerichtet sind, den Einlassstrom (22) hindurchfliessen zu lassen, um dem Einlassstrom (22) zu ermöglichen, mit dem Wärmetauschermedium (32) zu interagieren.

12. Wärmetauscher (30) nach Anspruch 11, ferner umfassend eine Vielzahl an Abstandshaltern (54), wobei die Abstandshalter (54) mindestens partiell die Einlassstrompassagen (52) definieren.

13. Wärmetauscher (30) nach einem der Ansprüche 11 - 12, wobei die Polymerfaser Polyamid beinhaltet.

14. Wärmetauscher (30) nach einem der Ansprüche 11 - 13, wobei die Polymerfaser Polyester beinhaltet.

15. Wärmetauscher (30) nach einem der Ansprüche 11 - 14, wobei die Kissenwand (50) einen Verbundwerkstoff beinhaltet.