DE3431863C1 - Wärmetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Rohrwärmetauschern ist es erforderlich, eine Berandungsleitwand im Bereich der Umlenkung der zu U-förmigen Bügeln geformten Rohre anzuordnen. Derartige Berandungen wurden bislang beispielsweise als Blechflügel ausgeführt, die ausschließlich der bogenförmigen außenständigen Kontur der Rohrbügel im Bereich der Umlenkung folgen. Da eine solche Berandung konstruktionsbedingt Bestandteil einer anderen, die Wärmetauscherrohrmatrix ummantelnden Gehäusebaueinheit ist, deren Temperatur- und Dehnungsverläufe sich von denen der Wärmetauscherrohrmatrix unterscheiden, erfordert eine derartige Anordnung, um das Prinzip der freien Verschieblichkeit der randständigen Rohrbügel der Matrix nicht zu gefährden, einen dementsprechenden Abstand zwischen dem Blechflügel und der randständigen Reihe von Rohrbügeln der Matrix.

Für das eine Arbeitsmedium, also das Heißgas, bewirkt ein solcher Abstand einen verhältnismäßig großen

Teilleckfluß.

Daraus ergeben sich zwei wesentliche, die Effektivität des Wärmetauschers beeinträchtigende Nachteile:

Es ist dies erstens die Tatsache, daß diese Heißgasleckmenge nicht am Wärmetauschprozeß teilnimmt, und zweitens, daß sie am Austritt aus dem Spalt mit verhältnismäßig großer Strömungsgeschwindigkeit in das natürliche Heißgasabströmgebiet stromab der Profiirohrmatrix »schießt«, wodurch Mischturbulenzen in diesem Abströmgebiet, und damit also verhältnismäßig starke Strömungsungleichförmigkeiten entstehen, die zusammen mit dem ersten Nachteilsfaktor zu einer verhältnismäßig starken Verringerung des Wärmeaustauschgrades führen.

Bei einem aus der US-PS 37 46 083 bekannten und der eingangs genannten Gattung zugrunde gelegten Wärmetauscher ist die der Matrixumlenkung mit Abstand folgende Berandungsleitwand fester Bestandteil des die Heißgase führenden Gehäuses und stützt sich dabei unmittelbar mittels den Spalt zwischen Berandungsleitwand und Matrixrohrbügeln überbrückender Druckstücke an den letzteren ab. Hierdurch kann zwar der äußere Heißgasleckflußspalt im wesentlichen abgedichtet werden mit der gleichzeitigen Folge eines jedoch undefinierbaren Wärmeaustauschprozesses im Bereich der äußeren Rohrbügelumlenkung. Eine homogen entlang des äußeren Umlenkbereiches der Matrixrohrbügel geführte Heißgasströmung kann somit nicht gewährleistet sein. Insbesondere im Umlenkungsbereich hervorgerufene, thermisch bedingte Differenzdehnungen zwischen Rohrmatrix und Gehäuse bzw. äußerer Berandungsleitwand finden im bekannten Fall keinerlei hinreichende Berücksichtigung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile zu beseitigen und einen Wärmetauscher nach der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem trotz zu erwartender Differenzdehnung zwischen den einzelnen Profilrohren sowie zwischen den letzteren und dem die Matrix umschließenden Heißgasgehäuse auch der bogenförmige äußere Profilrandbereich der Matrix weitestgehend mit in den Wärmetauschprozeß einbeziehbar ist, ohne die Homogenität des heißgasseitigen Abströmgebietes am Matrixaustritt zu gefährden.

Die gestellte Aufgabe ist gemäß den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 17 wiedergegeben.

Erfindungsgemäß wird mithin also vorgeschlagen, eine Berandungsleitwand (schwimmend bzw. freitragend) im Bereich der Umlenkung der Rohrbügel vorzusehen, die sich in ihrer örtlichen Lage an der Position des Kollektivs randständiger Rohre der Wärmetauschermatrix Hierbei liegt also das Abdeckblech, beispielsweise in Form der gewellten Berandungsleitwand im gegebenenfalls bogenförmigen Bereich der Matrix auf dem Kollektiv randständiger Profilrohre auf. Die Kontaktstellen sind dabei zufällig verteilt, wenn die besagte Berandungsleitwand einstückig das gesamte Feld überspannt. Die haltende Berührung findet an einigen wenigen Profilrohren statt, je nachdem, welches einzelne Profilrohr aufgrund von Toleranzen oder Wärmedehnungen aus der Menge der anderen in Richtung auf die Berandung herausragt. Die kontaktierenden Profilrohre können im Betrieb auch wechseln, je nachdem, wie sie sich einzeln in der Wärme dehnen. In diesem Falle »schwimmt« die Berandungsleitwand auf den Rändern des Rohrkollektives, d. h. sie nimmt eine momentane Lage im Raum ein, die durch den zeitlichen Verlauf des integralen Mittelwertes der Positionen randständiger Profilrohre festgelegt wird. Die Berandungsleitwand folgt in diesem Falle den Bewegungen der Profilrohrbügel und muß ihrerseits gegenüber dem ihr benachbarten Heißgasgehäuse nachgiebig bzw. einstellbar eingegrenzt sein. Das kann dadurch erfolgen, daß die auf der Zuström- und der Abströmseite der Berandungsleitwand liegenden, strömungsführenden Blechstrukturen derselben formschlüssig und verschieblich mit fingerartigen Endteilen zwischen fingerartige Ansätze des Heißgasgehäuses greifen.

Die Berandungsleitwand kann auch in einzelne, z. B. bogenförmige Leitwandabschnitte aufgelöst sein, die im Querschnitt V- oder U-förmig sind und z. B. aus jeweils zwei Blechstreifen zusammengefügt werden, die ihrerseits S-Form besitzen. Diese Leitwandabschnitte »reiten« einzeln auf den einzelnen randständigen Partien der Matrixrohrbügel. Die Leitwandabschnitte berühren sich dabei seitlich, um damit die abzudeckende Fläche zu schließen, sind aber individuell gegeneinander beweglich und folgen dabei einzeln den individuellen Bewegungen der Matrixrohrbügel, auf denen sie »reiten«. Auch hierbei können die zuström- und abströmseitigen Enden in der zuvor schon besprochenen Weise durch fingerartigen Eingriff formschlüssig und verschieblich mit sich daran anschließenden Heißgasgehäuserändern im Eingriff stehen, um die »schwimmende« Funktion der Berandungsleitwand voll zu erfüllen.

Aufgrund der Fertigungstoleranzen und Verwerfungen im Betrieb finden dabei Berührungen zwischen den benachbarten Flächen der Berandungsleitwand und der Matrixprofilrohre statt. Die damit verbundenen Scheuerbewegungen könnten im Laufe der Betriebszeit als Folge zunehmenden Materialverschleißes zum Undichtwerden der Profilrohre führen. Daher wird für diese Stellen — sei es nun, ob die Berandungsleitwand einstückig oder aus mehreren Leitwandabschnitten sowie gewellt oder ungewellt ausgebildet ist — in weiterer

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orientiert und dabei trotzdem mit dem Heißgasgehäuse 55 Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, in dem

formschlüssig verknüpfbar ist.

In einer weiteren Ausführung kann die Berandungsleitwand einteilig in der Art eines »Wellbleches« ausgeführt sein, das dem Verlauf der randständigen Matrixprofilrohre des Wärmetauschers in deren Umlenkungsbereich folgt. Die periodische Folge der »Wellen« entspricht dem Abstand zwischen benachbarten Wärmetauscherrohren, so daß bei seiner Positionierung die »Wellen« des Abdeckbleches in die Räume zwischen den benachbarten Matrixprofilrohren hineinragen können. Auf diese Weise kann die Randheißgasströmung noch gezielter in den Wärmetauschprozeß mit einbezogen werden.

Verlauf der Profilrohrumlenkung auf die randständigen Profilrohre Laschen aufzusetzen, die das Rohr formschlüssig umfassen, mit ihm — insbesondere stoffschlüssig — fest verbunden sind und ihrerseits den Kontakt zur besagten Berandungsleitwand bzw. zum Abdeckblech halten. Die Laschen selbst sowie Fortsätze derselben können in Verbindung mit der Anordnung der »Wellen« des Abdeckbleches weitere Mittel sein, um den sonst freien Strömungspfad für die in diesem Bereich zu erwartende Heißgasleckströmung zu Gunsten eines besseren Wärmetauschprozesses in diesem Randgebiet zu versperren.

Die einzelnen im Bereich der Umlenkungsstelle der

Profilrohrmatrix geraden oder bogenförmigen Leitwandabschnitte können an deren jeweils benachbarten Stoßkanten individuell beweglich aneinander gekoppelt sein. In detallierterer Ausbildung können sie also endseitig ketten- oder schuppenartig oder hintergreifend relativ zueinander beweglich miteinander verbunden bzw. gekoppelt sein und so einzeln oder in Gruppen z. B. auf Laschen der randständigen Profilrohre »reiten«.

Anstelle des fingerartigen Leitwand-Heißgasgehäuseeingriffs können von den umgebenden Blechkonstruktionen der Zuström- und der Abströmseite ausgehend Seile, Blechstreifen oder Drähte über und zwischen den abdeckenden Berandungsleitwänden aus Blech angeordnet sein und diese damit an ihrer Stelle vom Heißgasgehäuse aus halten, ohne die erforderliche Beweglichkeit einzuschränken.

Es wird also durch die Erfindung eine einfache, strömungsgünstige Berandungsleitwand für Wärmetauscher der eingangs genannten Art geschaffen, bei denen sich jeder U-förmige Matrixrohrbügel individuell gegenüber den ihm benachbarten in Längsrichtung ausdehnen kann. Die Profilrohre der Matrix können Kreisringquerschnitt oder ein anderes strömungsgünstiges, vorzugsweise ein lanzettenförmiges Profil aufweisen. Gegenüber anderen Wärmetauscher-Bauarten ergibt sich der Vorteil, daß aus der Funktion des Wärmetauschers oder örtlichen Störungen des Wärmetauschers, wie auch aus häufigen instationären Betriebszuständen resultierende Temperaturdifferenzen keine inneren Verspannungen mit hohen Beanspruchungen der Heißgasgehäuseelemente verursachen, sondern die Dehnungsdifferenzen durch Relativverschiebungen ausgeglichen werden. Gleichwohl verbleibt ein strömungsgünstiger, homogener Heißgasdurchgang entlang auch der »randständigen« Rohrbügel, so daß auch in diesem Bereich der Profilrohrmatrix ein optimaler Wärmetausch vonstatten gehen kann, der zur Erhöhung des Wärmeaustauschgrades, wie aber auch zur Optimierung des Kreisprozesses einer zugeordneten Brennkraftmaschine bzw. eines Gasturbinentriebwerkes beiträgt. Auf der Abströmseite des Heißgasaußenrandstromes ist verhältnismäßig wenig Strömungsenergie vorhanden, so daß die Hauptgasabströmbedingungen praktisch nicht gestört werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine schematisch wiedergegebene Grundausführung des Wärmetauschers, worin eine Stirnseite der Profilrohrmatrix nebst Rohrführungen im Wege eines gänzlich geschnittenen Gehäuses verdeutlicht sind,

F i g. 2 die Profilrohrmatrix nach F i g. 1 in schematischer perspektivischer Ansicht im Bereich der Umlenkung unter Weglassung der Berandungsleitwand,

Fig.3 eine wellenförmige Berandungsleitwand in perspektivischer Teilansicht für einen Wärmetauscher nach den F i g. 1 und 2,

F i g. 4 eine schematische Teilquerschnittsansicht des Profilrohrmatrix nebst wellenförmiger Berandungsleitwand,

F i g. 5 eine der F i g. 1 entsprechende Stirnansicht einer Ausführung für die Leitwandberandungsanordnung an U-förmigen Matrixrohrbügeln,

Fig.6 einen Teilschnitt längs der Linie A-A der Fig. 5,

F i g. 7 eine der F i g. 5 entsprechende Stirnansicht einer weiteren Ausführungsform einer Leitwandberandungsanordnung an U-förmigen Matrixrohrbügeln, wobei die Berandungsleitwand aus Leitwandabschnitten zusammengesetzt ist,

Fig.8 einen Teilschnitt längs der Linie B-B der Fig. 7,

Fig.9 eine unter Zugrundelegung der Leitwandberandungsanordnung nach den F i g. 7 und 8 schematische Stirnansicht derselben im Bereich deren zuströmseitiger Halteführung an der angrenzenden Heißgasgehäusewand,

ίο Fig. 10 eine Schnittansicht nach der Linie C-C der Fig.9,

F i g. 11 eine der F i g. 7 entsprechende schematische Stirnansicht einer weiteren Berandungsleitwandanordnung mit segmentartigen Berandungsleitwandabschnitten,

Fig. 12 und 13 Verbindungsmöglichkeiten von Berandungsleitwandabschnitten nach F i g. 11,

F i g. 14 eine der F i g. 11 entsprechende Stirnansicht einer weiteren Ausführungsform einer durch Drähte gehalterten, in Längsrichtung aus mehreren Leitwandabschnitten zusammengesetzten Berandungsleitwand,

F i g. 15 einen Teilquerschnitt längs der Linie D-D der Fig. 14,
Fig. 16 der Teilquerschnitt einer weiteren Ausführungsform einer hier einteiligen, in Längsrichtung U-förmig gewellten Berandungsleitwand,

Fig. 17 der Teilquerschnitt einer weiteren Ausführungsform einer hier einteiligen, in Längsrichtung V-förmig gewellten Berandungleitwand,

Fig. 18 eine kettengliederartige Verbindung zweier, hier zur besseren Verdeutlichung in vergrößerter Darstellung wiedergegebener, bogenförmiger Leitwandabschnitte gemäß Stirnansichtnach F i g. 11 und
Fig. 19 eine gegenüber Fig. 12,13 und 18 abgewandelte schuppenartige Verbindung zweier hier ebenfalls vergrößert wiedergegebener, bogenförmiger Leitwandabschnitte gemäß Stirnansicht nach Fig. 11.

Der in F i g. 1 und 2 veranschaulichte Wärmetauscher besteht aus einer ersten, als Sammelbehälter 15 ausgebildeten Rohrführung, einer im wesentlichen parallel dazu verlaufenden, ebenfalls als Sammelbehälter 16 ausgebildeten zweiten Rohrführung und aus einer vom Heißgashauptstrom G umströmbaren Rohrmatrix i, die eintrittsseitig für die Zuführung eines aufzuheizenden Arbeitsmediums, z. B. Druckluft (Pfeil D) an den ersten Sammelbehälter 15 und für die Abführung der aufgeheizten Druckluft (Pfeil D') austrittsseitig an den zweiten Sammelbehälter 16 angeschlossen ist. Die Rohrmatrix 1 besteht aus seitlich von beiden Sammelbehältern 15,16 quer gegen die Richtung des Heißgashauptstroms G auskragenden, U-förmigen Matrixrohrbügeln 2, deren äußerer Umlenkungsbereich von einer Berandungsleitwand 3 umgeben ist, die zu- und abströmseitig mit der Wandstruktur des Heißgasgehäuses verbunden ist.

Die Rohrmatrix 1 besteht also aus einem Feld von mit Abstand nebeneinander sowie — als Querschnitt gesehen — verschachtelt im wesentlichen gleichförmig räumlich zueinander versetzt angeordneten Matrixrohrbügeln 2.

Die beiden Rohrführungen für die voneinander getrennte Druckluftzufuhr in die Rohrmatrix bzw. Druckluftabführung aus der Rohrmatrix könnten auch in ein gemeinsames Sammelrohr integriert sein, wie dies aus der US-PS 37 46 083 bekannt ist.

Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung soll die dem U-förmigen Umlenkungsverlauf der Rohrmatrix 1 angepaßte Berandungsleitwand 3 auf einigen äußeren Matrixrohrbügeln 2 schwimmend (freitragend) auflie-

gen und an- und abströmseitig bewegungselastisch und formschlüssig mit der daran angrenzenden Heißgasgehäusewand 12 abdichtend verbunden sein. Dem der äußeren Umlenkung im Wege der Berandungsleitwand 3 folgenden Heißgasteilstrom (Pfeile A) kann demnach ein bogenförmiger Strömungsverlauf aufgeprägt werden, oder — sofern die Rohrmatrix auch im äußeren Randbereich geradlinig verlaufen sollte — könnte dem Heißgasstrom ein entsprechend geradliniger Verlauf aufgeprägt werden, unter Zuordnung eines entsprechend geradlinigen Verlaufs der Berandungsleitwand. Demnach kann also die Berandungsleitwand 3 in Anpassung an die zugehörige Umlenkungssektion der Matrixroh rbügel 2 der Länge nach gekrümmt oder (nicht dargestellt) geradlinig sein.

Die schwimmende, unmittelbare Auflage der Berandungsleitwand 3 verhindert den üblicherweise großen Leckspaltabstand zwischen Berandungsleitwand 3 und dem randständigen Profilrohrumlenkungsbereich, der somit ebenfalls gezielt in den Wärmetauschprozeß des vom Heißgashauptstrom G abgespaltenen Teilstromes A einbeziehbar ist.

In F i g. 3 ist in schematischer perspektivischer Teilansicht die Berandungsleitwand 3 gemäß F i g. 1 in einer einstückigen, über deren Gesamtlänge wellenförmigen Ausführungsform gezeigt. Sie »reitet« auf den randständigen Spitzen vorstehender, hier beispielsweise lanzettenförmiger Matrixrohrbügel 2 im Bereich der Umlenkung, je nachdem, welche Profilrohre, die an den Sammelbehältern 15 und 16 befestigt sind, im Betrieb aufgrund der Wärmeausdehnung am weitesten vorstehen, was durch unterbrochen angegebene Konturen der Profilrohre in F i g. 4 verdeutlicht ist. Hierbei entspricht die Wellenform der Berandungsleitwand 3 dem Abstand benachbarter Rohre, wobei jeder Wellenberg 5 der Berandungsleitwand 3 zwischen benachbarte Matrixrohrbügel 2 hineinragt, wie dies in F i g. 4 veranschaulicht ist. Zuström- und abströmseitig ist die Berandungsleitwand 3 in einer Weise an benachbarten, berandenden Gehäusestrukturen formschlüssig, jedoch verschieblich gehaltert, wie dies nachfolgend noch z.B. in Fig.9 und 10 beschrieben wird.

Das in F i g. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht im Grundsatz dem zuvor beschriebenen. Anstelle von im Querschnitt lanzettenförmigen Profilrohren sind hier jedoch Matrixrohrbügel 2 mit Kreisringquerschnitt vorgesehen, die im Bereich der Umlenkung voneinander beabstandete Laschen 7 und 8 besitzen, wie dies auch in der Querschnittsansicht der F i g. 6 gezeigt ist. Die Laschen 7 umschließen fest und gegebenenfalls stoffschlüssig einen Matrixrohrbügel 2 und besitzen einen Fortsatz 11 radial nach innen, während die dazwischengelegenen Laschen 8 benachbarter Matrixrohrbügel 2 entsprechende Laschen 8 aufweisen, deren Fortsätze 11 nach außen gerichtet sind, und somit gegen die Wellenberge 5 der Berandungsleitwand 3 auskragen. Die wellenförmige Berandungsleitwand 3 »reitet« auf den Laschen 7 und 8 und steht demzufolge nicht im direkten Kontakt zu den Profilrohren bzw. Matrixrohrbügeln 2, so daß letztere keinem Verschleiß ausgesetzt sind und mithin die Gefahr einer Leckage aufgrund eines Verschleißes ausgeschlossen ist. Die Laschen 7, 8 sind hier z. B. einteilig bzw. aus einem Stück gefertigt. Die Berandungsleitwand 3 kann auf einer Vielzahl dieser Laschen 7,8 aufliegen.

Das in den F i g. 7 und 8 veranschaulichte Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers kennzeichnet sich durch eine bogenförmige Berandungsleitwand 3, die aus einzelnen relativ zueinander beweglichen Leitwandabschnitten 6 (F i g. 8) besteht. Die gemäß F i g. 7 bogenförmigen Leitwandabschnitte 6 sind im wesentlichen gleich aufgebaut und besitzen gemäß Ausführungsbeispiel nach F i g. 8 — seitlich von rechts außen nach innen gesehen — im wesentlichen S-Form. Dabei übergreifen also immer zwei — von oben außen nach innen unten gesehen — im wesentlichen V-förmig geöffnete Leitwandabschnitte 6 die Laschen 17 eines zugehörigen Matrixrohrbügels 2 bzw. Rohrprofils. Einem Matrixrohrbügel 2 sind also zwei Leitwandabschnitte 6 zugeordnet, die an ihrer radial äußeren Basis direkt oder über ein Abstandsstück 20 fest miteinander verbunden sind. Jedes Abschnittpaar »reitet« auf dem zugehörigen Matrixrohrbügel 2 bzw. auf dessen Lasche 17, die hier zweiteilig ausgebildet ist. Benachbarte Leitwandabschnittspaare berühren sich an radial innerer Stelle, wobei ReIativverschieblichkeit zwischen den Teilen gewährleistet ist. Aufgrund der Berührung wird praktisch eine geschlossene Berandungsleitwand 3 wie nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 geschaffen.

Gemäß F i g. 9 und 10 weisen die zuström- und abströmseitigen Enden der Berandungsleitwand 3, und zwar an den betreffenden Enden der zugehörigen Leitwandabschnitte 6 fingerartig sich verjüngende Endteile 10' auf, die zwischen entsprechende fingerartige Ansätze 10 der berandend anschließenden, strömungsführenden Heißgasgehäusewand 12 formschlüssig, jedoch verschieblich eingreifen, wie dies im einzelnen auch der Querschnittsansicht gemäß Fig. 10 zu entnehmen ist. Dadurch ist eine »schwimmende« Anordnung der Berandungsleitwand 3 auch gegenüber dem Heißgasgehäuse 12 (s. h. auch F i g. 1) sichergestellt.

Das in F i g. 11 veranschaulichte Ausführungsbeispiel kennzeichnet sich dadurch, daß hier die z. B. segmentartigen, bogenförmigen Leitwandabschnitte 13 einer Berandungsleitwand 3, die auf Laschen 7 »reitet«, im Bereich der benachbarten Stoßkanten relativ zueinander beweglich aneinander gekoppelt sind. Die einzelnen segmentartigen Leitwandabschnitte 13 sind auch formschlüssig in beweglicher Weise miteinander verbunden, wie dies im einzelnen z. B. in F i g. 12 und 13 gezeigt ist. In eingebauter Lage der Leitwandabschnitte 13 findet eine Hintergreifung über die hakenartig abgebogenen Endteile 13' statt, so daß die Leitwandabschnitte 13 beweglich miteinander verriegelt sind. Im demontierten Zustand können die Leitwandabschnitte 13 durch Abwinkeln voneinander gelöst werden.

In den Fig. 14 und 15 ist eine weitere Ausführungsform eines Wärmetauschers mit einer aus Leitwandabschnitten 6 zusammengesetzten Berandungsleitwand 3 gezeigt, die im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 8 entspricht. Hierbei wird die Berandungsleitwand 3 durch äußere Drähte 14 (Fig. 15), die in Umfangsaussparungen bzw. Wellentälern der Berandungsleitwand 3 angeordnet sind, zusammengehalten, wobei die Drähte 14 endseitig (Fig. 14) in der berandend anschließenden, strömungsführenden Heißgasgehäusewand 12 befestigt sind.

Dabei können anstelle der Drähte 14 auch Blechstreifen oder Seile vorgesehen sein. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel können die paarweisen Leitwandabschnitte 6 pro Matrixrohrbügel 2 bzw. Profilrohr relativ zueinander verschiebbar sein und jeweils auf den zugehörigen Laschen 17 »reiten«. Im Wege der gegebenen Anordnung der Drähte 14 kann sich also die Berandungsleitwand 3 frei in diese Drähte 14 hineindehnen. Die Fig. 16 verkörpert eine in Längsrichtung fortlau-

fend U-förmig gewellte, Fig. 17 eine in Längsrichtung fortlaufend V-förmig gewellte Berandungsleitwand 3. Diese jeweilige Wellstruktur kann auch für die aus Einzelwandabschnitten zusammenzusetzende Berandungsleitwand zugrunde gelegt werden.

Im Sinne eines Teilmerkmals des Anspruchs 12 verkörpert Fig. 18 eine kettenartige Verbindung zweier bogenförmiger Leitwandabschnitte 13 aus Fig. 11, indem jeweils zwischen zwei einander benachbarten Stoßkanten dieser Leitwandabschnitte 13 Kettenglieder 21 vorgesehen sind, die innerhalb einander jeweils benachbarter Aussparungen 22 an Bolzen 23 schwenkbar verankert sind.

Im Sinne eines weiteren Teilmerkmals aus Anspruch 12 veranschaulicht Fig. 19 eine schuppenartige Verbindung zweier bogenförmiger Leitwandabschnitte 13 aus Fig. 11, indem jeweils zwischen zwei einander benachbarten Stoßkanten der Leitwandabschnitte 13 schuppenartig von der äußeren Leitwandkontur vorstehende Abdeck-Blechbügel 24 vorgesehen sind, die mittels radial nach innen abgekröpfter, bolzenartiger Verlängerungen 25 unter verhältnismäßig großem Bewegungsspiel in Bohrungen 26 der Leitwandabschnitte 13 eingreifen und ferner mittels Verdickungen 27 an den Leitwandabschnitten 13 gesichert sind. Auf die Abdeckblechbügel 24 aufgesetzte weitere Bleche 28 sind auf deren Unterseite mit verformbaren Dichtmanschetten 29 versehen.

Die F i g. 18 und 19 verkörpern also eine die individuelle Verschiebbarkeit der Leitwandabschnitte 13 ermöglichende Verbindung.

Beispielsweise F i g. 15 verdeutlicht ferner, daß die jeweiligen Rohrbügel 2 mit einem sogenannten »lanzettenförmigen«, aerodynamisch optimierten Querschnittsprofil ausgestaltet sein können, welches als Hohlprofil jeweils vorzugsweise zwei durch einen Quersteg 30 voneinander getrennte, auf die Ianzettenförmige Kontur formal abgestimmte Druckluftinnenkanäle 31 aufweist. Ein derartiges Profil ermöglicht bei verhältnismäßig kleinen Abmessungen und vergleichsweise hoher Formsteifigkeit günstige Voraussetzungen für einen hohen Wärmeaustauschgrad.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

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Claims (17)

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher mit einer ersten Rohrführung, einer im wesentlichen parallel dazu verlaufenden zweiten Rohrführung und mit einer von Heißgasen umströmbaren Rohrmatrix, die eintrittsseitig für die Zuführung eines aufzuheizenden Arbeitsmediums an die erste Rohrführung und für die Abführung des aufgeheizten Arbeitsmediums austrittsseitig an die zweite Rohrführung angeschlossen ist und aus seitlich von beiden Rohrführungen quer gegen die Heißgasströmungsrichtung auskragenden U-förmigen Matrixrohrbügeln besteht, deren äußerer Umlenkungsbereich von einer Berandungsleitwand umgeben ist, die zu- und abströmseitig mit einer Heißgasgehäusewand formschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dem U-förmigen Umlenkungsverlauf angepaßte Berandungsleitwand (3) auf einigen Matrixrohrbügeln (2) schwimmend (freitragend) aufliegt und an- und abströmseitig bewegungselastisch mit der Heißgasgehäusewand (12) abdichtend verbunden ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berandungsleitwand (3) in Anpassung an eine zugehörige Umlenkungssektion der Matrixrohrbügel (2) der Länge nach gekrümmt oder geradlinig geformt ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Berandungsleitwand (3) über deren Gesamtlänge wellenförmig ausgebildet ist.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne wellenförmige Ausprägungen bzw. Wellenberge (5) zwischen benachbarte Matrixrohrbügel (2) im Bereich der Umlenkung hineinragen.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Berandungsleitwand (3) U-, V- oder S-förmig fortlaufend gewellt ist.

6. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Berandungsleitwand (3) aus einzelnen, relativ zueinander beweglichen Leitwandabschnitten (6,13) besteht.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Umlenkung der Matrixrohrbügel (2) beabstandete Laschen (7,8) befestigt sind, die als Abstandshalter zur wellenförmigen Berandungsleitwand (3) dienen und den jeweiligen Rohrbügel (2) formschlüssig, insbesondere stoffschlüssig fest umgreifen (F i g. 5 und 6).

8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (7,8) radiale Fortsätze (11) aufweisen, die radial nach innen oder gegen die Wellenberge (5) der Berandungsleitwand (3) auskragen (F i g. 6).

9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenförmige Berandungsleitwand (3) auf einer Mehrzahl vorhandener Lasehen (7,8) aufliegt (F i g. 6).

10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zuström- und abströmseitigen Enden der Berandungsleitwand (3) mittels fingerartig sich verjüngender Endteile (10') zwischen fingerartige Ansätze (10) der berandend anschließenden, strömungsführenden Heißgasgehäusewand (12) formschlüssig, jedoch verschieblich

eingreift (F i g. 9 und 10).

11. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Leitwandabschnitte

(13) im Bereich deren benachbarter Stoßkanten formschlüssig sowie relativ zueinander beweglich verbunden bzw. aneinander gekoppelt sind.

12. Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen, insbesondere bogenförmigen Leitwandabschnitte (13) der Berandungsleitwand (3) endseitig ketten- (Fig. 18) oder schuppenartig (F i g. 19) oder hintergreifend, relativ zueinander beweglich miteinander verbunden sind (F ig. 12 und 13).

13. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einstückige oder geteilte Berandungsleitwand (3) durch äußere Seile, Blechstreifen oder Drähte (14), die in Umfangsaussparungen bzw. Wellentälern der Berandungsleitwand (3) angeordnet sind, zusammengehalten wird, wobei die Seile, Blechstreifen oder Drähte

(14) endseitig in der berandend anschließenden, strömungsführenden Heißgasgehäusewand (12) befestigt sind (F i g. 14 und 15).

14. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (7, 8, 17) einteilig oder zweiteilig den jeweiligen Matrixrohrbügel (2) bzw. das Matrixrohrprofil fest umschließen.

15. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei — von außen nach innen gesehen — im wesentlichen V-förmig geöffnete Leitwandabschnitte (6) die Laschen (17) eines zugehörigen Matrixprofils (2) übergreifen (F ig. 8).

16. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrixrohrbügel (2) ein aerodynamisch optimiertes, vorzugsweise lanzettenförmiges Querschnittsprofil aufweisen (Fig. 15).

17. Wärmetauscher nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein im Querschnitt lanzettenförmiges Hohlprofil mit durch Quersteg (30) voneinander getrennten, auf die lanzettenförmige Kontur formal abgestimmten Druckluftinnenkanälen (31).