DE1501499A1 - Rekuperativ-Waermeaustauscher - Google Patents

Description

• 'tRekuperativ-Wärmeaustauscher" Zusatz zu Patent ....... (Patentanmeldung D 49 682 Ia/17f) Die Erfindung bezieht sich auf einen Rekuperativ-Wärmeaustauscher, dessen wärmeaustauschende Masse aus einzelnen, parallel zueinander angeordneten Platten besteht, zwischen denen kreuzförmig zueinander verlaufende Durchflußwege vorgesehen sind, wovon die in der einen Richtung sich erstrekkenden Durchflußivege von einem flüssigen oder gasförmigen heißen Medium, z.B. vom Abgas einer Brennkraftrüaschine, und die in der anderen Richtung sich erstreckenden Durchflußwege von einem flüssie#en oder gasförmigen kalten Medium, z.B. der Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine, durchströmt werden, wobei zur Bildung der in der einen Richtung verlaufenden Durchflußwege für das eine Medium, z.B. das heiße Abgas, je- weils zwei mit Abstand parallel zueinander angeordnete Platten zu einer ]?lattenzelle vereinigt und alle Plattenzellen wabenartig aneinandergereiht sind und wobei die einzelnen Platten rinnenförmi#;e Vertiefungen oder Wellungen aufweisen und jeweils zwei Vertiefungen oder jeweils zwei der Wellentäler zweier unmittelbar mit ihren Seitenflächen aneinanderli-#L%Dnder Platten von zwei benachbarten Plattenzellen zur Bilduni", der in der anderen Richtung verlaufc"nden Durchflußwege fUr das andere Ifledium, z.B. Luft, sich zu Rohren ergänzen und jeweils zwei benachbarte Rohrreihßn um eine h"--lbe Rohrteilung zueinander.versetzt sindg so daß dic erstLenannten Durchflußwe#,e mäanderförmig oder gewellt verlaufent nach Patent ....... (Patentanz-eldung D 49 682 Ia/17f). Durch- die in der '.liauptarmelciung off ei.barten 1.'P.ßnahr-.er. wird ein konstruktiv einfacher und betriebesieLerer Aufbau des Wärmeaustauschers gewährleistet. Diese Vorteile vierden erreicht durch die besondere Gestaltung und Anordnun,# der einzelnen Platten, die auch eine wirtschaftliche Herstellung des Wärmeaustauschers in bezug auf die Verbindun;-, seiner einzelnen Bauteile durch Ofenlötung ermröglichen. Ferner wird durch der. mäanderförmiger. Verlauf der Durchflußwege für das eine Medium, insbesondere das heiße Abgas, ein hoher Wärmeaustauschgrad erzielt. Dabei können durch Variierung der Tiefe der einzelnen Du#-chflußrohre und durch deren Teilung das Durchsatzvolumen beider am Wärmeaustausch beteiligten Medien und der Austauschgrad in einfacl.Ler Weise ohne Änderung des Grundau-Lobaues des Wärmeaustauschers geändert werden. Ein besonderer Vorteil gemäß der Hauptar-meldung liegt noch darin, daß die Gestalt der einzelnen Platten, die schließlich die Grundlage für das Zustandekommen der beiden kreuzweise zueinander verlaufenden Durchflußwege bildet, in einem Arbeitsgang, nämlich durch Tiefziehen, erzeugt werden kann. In weiterer Ausgestaltung der Hauptanmelliung wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, den Wärmeaustauscher kreisringförmig bzw..als Ringzylinder auszubilden.
• Ferner wird unter Zugrundelegung einer RandausführunG, wonach die Ränder der vorzugsweise in ihren Außenbereichen

  A tac!iF-i,ti6 #;ueir"al.der geneigten Illatter. einer jeden Ilatten-

  ze.L unter Bildun,# eines Doppelrandes fest miteinander ver-

  sind, vor6eschlaLeil, an jeder Stirnseite des Wärme-

  j-.weils an seinem Innen- und Außenumfang im

  _,ei,.,in'#elte Ringflansche zu befestigen, deren

  radiale Schenkel Befesti#;,.m6steile zur Anordnung des Wärme-

  -.B, innerhalb eines Gasturbinentriebwerkes bil-

  den unu der,.1.". axisle Schenkel jeweils zur radial inneren

  und radial -#,ufcren Abdeckung der durch die Doppelränder und

  'durch die dtel#arti.-.er. AbschrägunGen der Außenbereiche der

  Plattei- be.,,reiizten Rinnen dienen.

  Durch die werden der Kon--eption eines Wärmeaus-

  .-,-ischers der Hauptanmeläun-- nicht nur ein breiteres

  Anv;end-un"s--Pcld, sondern auch.spezifizierte Anwendungsmög-

  lichkeiten erschlossen. Insbesondere eignet sich der gemäß

  Jer #irffndun.. Lestaltete Wärmeaustauscher für den Einbau in

  vas'Uurbilier.triebv;er,1,-,e, da die Rini,--Zylin#zerform dafür prC;'-de-

  stiniert ist, in den Gesamtaufbau eines Gasturbii-..entriel>

  werhes 4-11 ;i#"n.5truktiver als auc-'b,. im 'Hinblick

  auf U'el-. Ve,-i'#I..-ic-'",.-'u-(--rarischluß und die Vei-dichterluftf-;ihrunß

  und in 'bezu. auf die BrennkeiLmeranordnuni, und die Brenngas-

  fUlir,mz, eiiizuf"i._en. Zu diesem Zweck ist die Latrix des Wi#x-

  meaus+Uau,-c'i-ers.sz aufgebaut, da,# die rohrförmirben Durchfluß-

  wege -in a.xiale#- Hichtun& verlaufen und für die Verbrennungs-

  luft,des '-Lriebwerkes bestimmt sind, während die mäanderför-

  oder e--ei,.ellten Durchflußwege radial verlau:,Cen und vom

  heiiien Abgas des L'riebi%erkes durchströmt werden.

  In der ist ein Ausführui--,steispiel der Firfin%,',uiig

  dar,#esicIlt. x#s zeiGen

  Fig. 1 einen ringzylinderförmigen Rekuperativ-Wärme-

  austauscher im axialen Schnitt,

  Fig. 2 eine Stirnansicht eines Teiles des Wärmeaue-

  tauschers mit zum Teil maßstäblich vergrößerter

  Matrix und

  Pig- 3 eine Ansicht eines Teiles des Wärmeauatauschers

  in Pfeilrichtung X nach Fig.1 in vergrößertem

  Maßstab.

  Die wärmeaustauachende Masse besteht aus vielen parallel zu-

  einander angeordneten Platteng wobei jeweils zwei Platten

  11 und 12 (Pig.3) eine Plattenzelle 13 bilden. Die einzelnen

  Plattenzellen 13 sind wabenartig aneinander gereiht. Die von

  ihnen eingeschlossenen Hohlräume dienen als Durchflußwege 14

  für ein am Wärmeaustausch beteiligtes Medium, vorzugsweise

  für das Abgas G eines Gasturbinentriebwerkes. In den einzel-

  nen Platten 11 und 12 sind senkrecht zu den Durchflußwegen

  14 rinnenförmige Vertiefungen 15 und 16 (Fig.2) vorgesehen.

  Jeweils zwei einander gegenüberliegende Vertiefungen 15 und

  16 ergänzen sich zu rohrförmigen Durchflußwegen 17 für da@

  zweite am Wärmeaustauech beteiligte Mediumg vorzugsweise

  für die Verbrennungsluft 1 einen Gaaturbinentriebwerken. Die

  in den Platten 11 und 12 eingesickten rohrförmigen Durchfluß-

  wege 17 weisen wesentlich günstigere (widerstandsärmere) lin-

  strömverhältniese auf als' die Rohrmündungen bei Röhrenwäme-

  austauachern, deren Herstellung außerdem teuer und unatänd-

  lieh ist. Die Ränder 18 und 19 jeweils zweier zu einer Plat-

  tenzelle 13 vereinigter Platten 11 und 12 sind unter Bilduni

  einea verhältuiemäßig breiten Doppelrandee 20 fest miteinan-

  der verbunden. Die gegenseitige Verbindung der einzelnen

  Platten 11 und 12 bzw. der einzelnen Zellen 13 erfolgt z.B.

  durch Einlegen einer Lötfolie zwischen die Ränder 18 und 19

  und zwischen die Seitenflächen 21 der Flatten 11 und 12, die

  auch an diesen Stellen unmittelbar aneinanderliegen. An Stel-

  le von Lötfolien kann auch Lötpaste auf den vorerwähnten

  Flächen aufgetragen werden.

  j),urch die Anordnung der rohrförmigen Durch.-,L'luüwege 17 wird

  4er Verla uf der Durcbflußwege 14 für das heiße Abgas G mäan-

  der- oder wellenförmig, wie insbesondere Fig.2 zeigt.

  Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, tritt die Verl.)rennungsluft L,

  aus dem Verdich-Ver deia Triebwerkea kommend, an der einen

  S-tiimfläche 23 den zylinderringförmig gestalteten Wärmeaus-

  1-#,iuschers ein urd verläßt diesen wieder an seiner anderen

  Sti,r,-isa,iI.te 24. D--'Le heißen Abgase G des Triebwerkea treten

  an der inneren Zylinderfläche 25 den Wärmeauetauschere in

  die Durchflußwege 14. desselben ein und verlaesen ihn wieder

  eii seiner äußere.m. Zylinderfläche 26.

  Un, die #iurch die Doppelränder 20 und durch cie dachartigen

  Äbachrägungen der Platten 11 und 12 in ihreu kuJenbereichen

  Rinnen 27 rad-al innen und radial augtn abzu-

  .,üe#Zt:u# so d" k;3in waerwUnschter Ubertritt von de".* etwas

  u A. W

  -ampannten L 4e"te zur Abgaase^te ;Lag -ah ißt, vind

  %.L le--dIer Stirnes-,-'-#'t #:3 und 24 des Jeweils

  ü'zem und an sein« Au."enum-?' an& im Quer-

  a-Itl- abg-bogene Blng44.'- a yiec#1.9 28 vorgesehenp

  .-9-8a als Befentigunget-f-eilt zur Anord-

  e a E c- r a i nn e rha oF-1 'Pr# ebwiaj,kes bzw. des

  -b d

  Trielbwerksgehäuse dieneng und deren axiale Schenkel 28b je-

  weile die radial innerg und radial äußere Abdeckung der vor-

  genannten Binnen 27 übernehmen. Dabei können, um einen bündi-

  gen Verlauf der axialen Schenkel 28b mit der inneren Zylin-

  derfläcbe 25 und der äußeren Zylinderfläche 26 zu erreichen,

  die radial inneren und äußeren Kanten der Platten 11 und 12

  über die Breite der axial gerichteten Schenkel 28b um die

  Schenkoll',stärke abgesetzt bzw. abgedreht sein.

Claims (1)

1. AnsurUche Rekuperativ-Wärmeaustauscherg dessen wärmeaustauschende Liasse aus einzelnent parallel zueinander angeordneten Platten bestel-"t, zwischen denen kreuzförmig zueinander verlaufende Durchflußwege vorgesehen sind, wovon die in der einen Richtung sich erstreckenden Durchflußwege von einem flüssigen oder gasförmigen heißen Medium, z.B. vom Abgas einer Brennkraftmaschinet und die in der anderen * Richtung sich erstreckenden Durchflußwege von einem flüs- sigen oder Gasförmi6en kalten Medium, z.B. der Verbren- nungsluft einer Brennkraftmaschine, durchströmt werden, wobei zur Bildun,#- der in der einen Richtung verlaufenden Durchflußwege für das eine Medium, z.B. das heiße Abgas, jeweils zwei mit Abstand parallel zueinander anL;eordnete Platteil zu eiiier Plattenzelle vereinigt und alle Platten- zellen wabenartig aneinandergereiht sind und wobei di# einzelnen Platten rinnenförmige Vertiefungen oder Wellun- gen aufweisen und jeweils zwei Vertiefungen oder jeweils zwei der Welleiltäler zweier unmittelbar mit ihren Seiten- flächen aneinanderliegender Platten von zwei benachbarten Plattenzellein zur Bildung der in der anderen Richtung ver- laufenden Durchflußwege für das andere Medium, z.B. Luft, s2ch --u Rohren ergänzen und jeweils zwei benachbarte Rohrreihen um eine halbe Rohrteilung zueinander versetzt sind, so daß die erstgenannten Durchflußwege mäanderför- mig oder 6ewellt verlaufen, tnach Patent ....... (Patent- anmeldung D AG 682 Ia/17f), dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaiistauscher kreIerin,#förmig bzw. als P.iingzyliii- der ausgebil-,Jet ist. 2. Rekuperativ-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine blatrix so aufgebaut ist# daß die rohrförmigen Durchflußwege (17) in axialer Richtung verlaufen und für die Verbrennungsluft (L) eines Gastur- binentriebwerkes bestimmt eindp während die mäanderförmi- gen Durchflußwege (14) radial verlaufen und vom heißen Abgas (G) des Triebwerken durchströmt werden. 3- Rekuperativ-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 2, wo- bei die Ränder der vorzugsweise in ihren Außenbereichen dachartig zueinander geneigten Platten einer jeden Plat- tenzelle unter Bildung einen Doppelrandea fest miteinan- der verbunden eindp dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Stirnseite (23 und 24) den Wärmeaustauschern jeweils an seinem Innenumfang und Außenumfang im Querschnitt abge- winkelte Ringflanache (28) befestigt sind, deren radiale Schenkel (28a) Befeatigungsteile zur Anordnung den Wärme- auatauschers z.B. innerhalb eines Gaaturbinentriebwerkee bilden und deren axiale Schenkel (28b) jeweils zur radial inneren und radial äußeren Abdeckung der durch die Doppel- ränder (20) und durch die Abschrägung der Außenbereiche der Platten (11 und 12) begrenzten Rinnen (27) dienen. 4. Rekuperativ-Wärmeaustauecher nach Anspruch 1 bis 39 da- durch gekennzeichnet, daß zum bündigen Verlauf der axia- len Schenkel (28b) der Eingflanache (28) mit der inneren Zylinderfläche (25) und der äußeren Zylinderflicht (26) die radial inneren Kanten und die radial äußeren Kanten der Platten (11 und 12) über die Breite der axial gerich- teten Schenkel (28b) um die Schenkelstärke abgesetzt bzw. abgedreht sind.