DE1069166B

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Info

Publication number: DE1069166B
Application number: DENDAT1069166D
Authority: DE
Publication date: 1959-11-19

Description

Regenerativ-Wärmeaustauscher mit einem scheibenförmigen, wärmeaustauschenden Körper aus Sinterwerkstoff Es sind Regenerativ-Wärmeaustauscher bekannt, die als wärmeaustauschenden Teil einen umlaufenden, scheibenförmigen Körper aus Sinterwerkstoff mit zylindrischer Umfangsfläche aufweisen, der um seine Achse drehbar ausgebildet ist und dem durch nebeneinanderliegende Kanäle das heiße und das aufzuheizende Medium zugeführt werden. Die Erfindung geht von einem Regenerativ-Wärmeaustauscher der genannten, bekannten Art aus und besteht im wesentlichen darin, :daß der scheibenförmige umlaufende Körper aus Sintermetall hergestellt ist.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn der scheibenförmige, umlaufende Körper in weiterer Ausgestaltung der Erfindung aus Sintermetall auf Eisen-, Bronze- und Chrom-Nickel-Basis hergestellt ist.
Die Regenerativ-Wärmeaustauscher der hier vorliegenden Art dienen vornehmlich zum Aufheizen der Verbrennungsluft bei Gasturbinen, da der Wirkungsgrad einer Gasturbine in hohem Maße von der Temperatur der Verbrennungsluft abhängig ist. Zur Rufheizung der Verbrennungsluft werden wärmeaustauschende Körper in Scheiben- und Röhrenform verwendet, die sich langsam :drehen und einerseits von Abgasen von etwa 600° C und andererseits von Außendruckluft durchströmt werden, wobei die Verbrennungsluft auf einen Druck von etwa 1 und mehr atü komprimiert ist. Die aus wabenartigen Blechlamellen bestehenden, bekannten wärmeaustauschenden Körper werden dabei laminar durchströmt. Nachteile ergeben sich dadurch, daß die verwendeten Werkstoffe bei den hohen Temperaturen verzundern und nicht korrosionsbeständig sind. Im übrigen verursacht die Abdichtung der beiden Medien insofern Schwierigkeiten, als Luft und Abgase am wabenartigen Ende des wärmeaustauschenden Körpers gegeneinander abgedichtet werden müssen.
Es sind auch Regenerativ-Wärmeaustauscher bekanntgeworden, bei denen zur Herstellung der wärmeaustauschenden Scheiben keramische Werkstoffe in Verbindung mit anderen oder allein verwendet wurden. Bei wärmeaustauschenden Scheiben, die ganz aus keramischen Werkstoffen hergestellt sind, sind die durch Verzunderung und Korrosion bedingten Nachteile weitgehend ausgeschaltet. Statt dessen wirkt sich aber hier die außerordentlich geringe Wärmeleitfähigkeit keramischer Werkstoffe aus, die nur einen sehr langsamen Wärmeaustausch zuläßt. Dies führt notwendigerweise zu einem schlechteren Wirkungsgrad bei der Verwendung keramischer statt metallischer Werkstoffe. Außerdem ist es wegen der geringen Porosität keramischer Werkstoffe notwendig, solche Scheiben durch besondere und kostspielige Arbeitsgänge mit axial gerichteten Durchgängen zu versehen.
Um die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und derartige Regenerativ-Wärmeaustauscher an sich zu verbessern, wird, wie bereits oben angegeben, in erfindungsgemäßer Weise der scheibenförmig umlaufende Körper aus Sintermetall hergestellt. Sintermetalle haben eine hohe Wärmefestigkeit und sind korrosionsbeständig. Sie besitzen eine gute Wärmeleitfähigkeit und sind so porös, daß .die Gase die Scheibe mit nur geringem Druckverlust durchströmen können, ohne daß besondere Durchgänge in axialer Richtung vorgesehen werden müssen. Bei Herstellung des scheibenförmigen Körpers aus Sintermetall kann beispielsweise der Abgaszuleitungsquerschnitt und auch der Abgasableitungsquerschnitt in an sich bekannter Weise etwa zwei Drittel der zylindrischen Querschnittsfläche der Gesamtleitung von Gas und Luft in Anspruch nehmen, so daß der Rest der Querschnittsfläche für den Luftzuleitungskanal zur Verfügung steht.
Wie bekannt, werden die Regenerativ-Wärmeaustauscher der vorliegenden Gattung, insbesondere die wärmeaustauschenden Flächen und Körper des Wärmeaustauschers, wechselweise vom heißen und kalten Medium durchströmt, während sich der wärmeaustauschende Körper dreht und seine aufgeheizten Teile in den Kaltluftstrom und die abgekühlten in den heißen Abgasstrom bringt. Um Luftverluste zu vermeiden, bzw. :den Durchtritt der Luft zur Abgasseite infolge des hohen Druckunterschiedes innerhalb des scheibenförmigen Körpers zu verhindern, wird dieser hei den bekannten Ausführungen durch radial angebrachte Bleche in Sektoren unterteilt. Bei dem in erfindungsgemäßer Weise aus Sintermetall hergestellten scheibenförmigen Körper werden in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in den Körper radiale Blechstreiten eingesintert, die den Durchtritt vagabundierender Luftströme verhindern.
Die Wärmeleitfähigkeit des Sintermetalls ist zwar geringer als die der für den wabenartigen Aufbau eines wärmeaustauschenden Körpers bisher verwendeten Blechlamellen. Dies ist jedoch bei der regenerativen Betriebsweise des Wärmeaustauschers nicht ausschlaggebend. Es ist hierbei im Gegenteil von größerem @"orteil, daß die spezifische Wärme des Sintermetalls 2- bis 31/2 mal größer ist als die der bisher verwendeten Blechlamellen. Im übrigen ist das Sintermetall im Hinblick auf mechanische Korrosionsbeanspruchung widerstandsfähiger als dünne Blechlamellen. Außerdem kann es leicht bearbeitet werden, so daß das Auflegen einer Dichtung wesentlich einfacher ist und eine größere Sicherheit für eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet ist. Demgemäß ist die Abdichtung bei Verwendung von Sintermetallen wesentlich wirkungsvoller als bei wabenartigen Blechröhren. Außerdem ergeben sich weitere Vorteile dadurch, daß bei der sehr geringen Porengröße von 1 bis 50 p, einerseits im Hinblick auf die feine Aufteilung des Luftstromes ein guter Wärmeübergang, andererseits aber infolge der laminaren Strömung im Innern des wärmeaustauschenden Körpers nur ein verhältnismäßig geringer Strömungswiderstand auftritt, der keinen hohen Druckverlust zur Folge hat. Außerdem gestattet Sintermetall infolge seiner größeren Materialmasse die Übertragung einer größeren Wärmemenge. Schließlich können, wie bereits erwähnt, bedingt durch die Materialeigenschaften der Sintermetalle höhere Temperaturen verwendet werden, wobei auch die Temperatur selbst innerhalb der aufgewärmten Verbrennungsluft viel gleichmäßiger verteilt ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Regenerativ-Wärmeaustauscher, der als wärmeaustauschenden Teil einen umlaufenden scheibenförmigen Körper aus Sinterwerkstof£ mit zylindrischer Umfangsfläche aufweist, der um seine Achse drehbar ausgebildet ist und dem durch nebeneinanderliegende Kanäle das heiße und das aufzuheizende Medium zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige, umlaufende Körper aus Sintermetall hergestellt ist.
2. Regenerativ-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige, umlaufende Körper aus Sintermetall auf Eisen-, Bronze- oder Chrom-Nickel-Basis hergestellt ist.
3. Regenerativ-Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dessen scheibenförmiger Körper mit durch radial angebrachte Bleche gebildeten Sektoren versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche eingesintert sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 854 660, 842 948; .deutsche Patentanmeldung L 8252 I a / 17 f (bekanntgemacht am 3. 3. 1955) ; schweizerische Patentschrift Nr. 268 287; britische Patentschrift Nr. 655 313; USA.-Patentschrift Nr. 2 633 623; Motor-Rundschau-N. K. Z., 11/1955, S. 380.