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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, der einen Wärmeaustausch
zwischen einem Hochtemperaturfluid und einem Niedrigtemperaturfluid
ermöglicht.
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In
herkömmlichen
Wärmetauschern
gab es mehrere Ansätze,
um ein Gehäuse
aufgrund von Unterschieden in der thermischen Ausdehnung zwischen
einem Kern, welcher aus Hochtemperaturfluid-Kanälen und Niedrigtemperaturfluid-Kanälen zusammengesetzt
ist, und einem Gehäuse
zum Unterbringen des Kerns zu bewahren (japanische Patentanmeldung
Laid-open Nr. 9-273 886, japanische Patentanmeldung Laid-open Nr.
10-206 067, japanische Patentanmeldung Laid-open Nr. 8-219 671).
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Jedoch
neigen die oben beschriebenen Wärmetauscher
dazu, eine Verschlechterung der Wärmeaustauscheffizienz herbeizuführen. Im Übrigen ist es
schwierig, den Kern und das Gehäuse
zusammenzubauen, weil die Abdichtung zwischen Kern und Gehäuse kompliziert
ist. Dementsprechend ist es vorstellbar, einen wärmebeständigen Füllstoff zu verwenden, der zwischen
einem Katalysator eines katalytischen Umwandlers als Abgasemissionssteuergerät eines
Fahrzeugs und einem Gehäuse
wirkt, weil der wärmebeständige Füllstoff
einen Kurzzeitdichtungsmechanismus aufweist, ohne eine Verschlechterung
des Wärmeaustausches
herbeizuführen.
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1 bis 3 zeigen
einen solchen Wärmeaustauscher. 1 ist
eine Vorderansicht des Wärmetauschers, 2 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 in 1, 3 ist
eine Grundansicht des Wärmetauscher.
Dieser Wärmetauscher ist
mit einem Wärmetauschabschnitt 1 versehen,
um einen Wärmeaustausch
zwischen einem Hochtemperaturfluid und einem Niedrigtemperaturfluid
zu ermöglichen.
Der Wärmetauschabschnitt 1 ist
in einem Gehäuse 3 angeordnet.
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Der
Wärmetauschabschnitt 1 ist
in seinem mittleren Abschnitt mit einem Kern 5 versehen.
Ein Kraftstoffeinfüllteil 7,
in welches Kraftstoff eingefüllt wird,
ist an dem unteren Abschnitt des Kerns 5 in 2 angeordnet,
und ein Dampfsammelteil 9, in welchem sich der Dampf nach
dem Wärmetausch des
eingefüllten
Kraftstoffs sammelt, ist an dem oberen Abschnitt des Kerns 5 in 2 angeordnet.
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Der
Kern 5 ist mit einem Hochtemperaturfluid(Hochtemperaturgas-)Kanal 21 und
einem Niedrigtemperaturfluid(Kraftstoff-)Kanal 31 in 4 versehen.
Der Hochtemperaturfluid-Kanal 21 ist mit einer Rippe 19 in
Wellenform ausgebildet, welche in dem rechteckigen Raum angeordnet
ist, der durch die Trennplatten 11, 13 und obere
und untere Endplatten 15, 17 definiert wird. Der
Niedrigtemperaturfluid-Kanal 31 ist mit einer Rippe 29 in
Wellenform ausgebildet, welche in dem rechteckigen Raum angeordnet ist,
der durch die Trennplatten 13, 23 und rechte und linke
Endplatten 25, 27 definiert wird. Diese Hoch- und
Niedrigtemperaturfluid-Kanäle 21, 31 sind
nacheinander geschichtet.
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Die
Trennplatten 13, 23 erstrecken sich bis zum unteren
Abschnitt in 2. Ein Durchgangsloch 33 ist
in dem verlängerten
Abschnitt der Trennplatten 13, 23 ausgebildet.
Die Durchgangslöcher 33 dienen dazu,
um die Niedrigtemperaturfluid-Kanäle 31 untereinander
und mit dem Kraftstoffeinfüllteil 7 in
Verbindung zu bringen. In ähnlicher
Weise erstrecken sich die Trennplatten 13, 23 zum
oberen Abschnitt in 2. Durchgangslöcher 35 sind
im verlängerten Abschnitt
der Trennplatten 13, 23 ausgebildet. Die Durchgangslöcher dienen
dazu, die Niedrigtemperaturfluid-Kanäle 31 untereinander
und mit dem Dampfsammelteil 9 in Verbindung zu bringen.
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In
dem obigen Wärmetauschabschnitt 1 ist der
Kern 5 an einer Seitenwandplatte (Abdeckelement) 37 durch
Schweißen
oder Löten
befestigt. Eine Kraftstoffversorgungsleitung 39 ist an
die Seitenwandplatte 37 an dem Abschnitt, der dem Kraftstoffeinfüllteil 7 entspricht,
angeschlossen. Eine Dampfauslassleitung 41 ist an die Seitenwandplatte 37 an dem
Abschnitt, der dem Dampfsammelteil 9 entspricht, angeschlossen.
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Der
Kraftstoff wird über
die Kraftstoffversorgungsleitung 39 zum Kraftstoffeinfüllteil 7 geführt, verdampft,
um durch das durch den Hochtemperaturfluid-Kanal 21 des
Kerns 5 herangeführte
Hochtemperaturgas erhitzt zu werden, und durch das Dampfsammelteil 9 aus
der Dampfauslassleitung 41 abgelassen. Nach dem Wärmeaustausch
wird das Hochtemperaturgas von der entgegengesetzten Seite abgelassen.
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Die
Seitenwandplatte 37 und ein Gehäusekörper 43 bilden das
Gehäuse 3.
Die Seitenwandplatte 37 ist an dem Gehäusekörper 43 an den oberen und
unteren Endabschnitten 37a und an dem Flansch 43a des
Gehäusekörpers 43 durch
Schweißen,
Löten oder
Muttern und Bolzen befestigt.
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Der
Gehäusekörper 43 hat Öffnungen 44 an den
rechten und linken Seiten in 1. Diese Öffnungen 44 dienen
als Einlass bzw. Auslass des Hochtemperaturgases. Eine Gaseinführleitung
und eine Gasauslassleitung (nicht gezeigt) sind jeweils an die Öffnungen 44 angeschlossen.
Ein wärmebeständiger Füllstoff 45 ist
in die Räume,
die durch den Gehäusekörper 43 und
den Wärmetauschabschnitt 1 definiert
werden, eingefüllt.
Der wärmebeständige Füllstoff 45 setzt
sich zusammen aus einer anorganischen Faser wie z.B. Glaswolle und
einem Bindemittel. Der wärmebeständige Füllstoff 45 ist
im Wesentlichen derselbe wie der wärmebeständige Füllstoff, der zwischen einem
Katalysator eines katalytischen Umwandlers als Abgasemissionssteuergerät eines Fahrzeugs
und einem Gehäuse
wirkt.
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In
dem oben beschriebenen Wärmetauscher konzentriert
sich das Hochtemperaturgas (300°C
bis 800°C),
welches in den Wärmetauschabschnitt 1 fließt, im Betrieb
im mittleren Abschnitt, aufgrund der Eigenschaften von Fluiden,
so dass die Temperatur in dem mittleren Abschnitt stärker ansteigt
als die Temperatur im Randabschnitt ansteigt. Daher neigt der mittlere
Abschnitt des Wärmetauschabschnitts 1 aufgrund
der Wärmeausdehnung
stärker
zur Ausdehnung als der Randabschnitt. Aufgrund der Wärmeausdehnung
werden die oberen und unteren Abschnitte 43b, 43c des
Gehäusekörpers 43 verformt, so
dass sie sich nach außen
wölben,
wie durch die zwei gepunkteten Linien in 2 angezeigt
wird. Aufgrund dieser Verformung beugt sich der Flansch 43a einwärts und
deshalb beugt sich die Seitenwandplatte 37a an ihren oberen
und unteren Endabschnitten ebenso einwärts. Daher wird das Gehäuse 3 vollständig verformt.
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Wenn
sich der Wärmetauscher
nicht im Betrieb befindet, verformen sich die unteren und oberen Abschnitte 43b, 43c des
Gehäusekörpers 43 aufgrund
des Temperaturabfalls, um in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren.
Der Flansch 43a und die Seitenwandplatte 37 verformen
sich ebenso, um in ihre ursprüngliche
Form zurückzukehren.
Daher wird die oben beschriebene Verformung während der Verwendung des Wärmetauschers
wiederholt, so dass die Lebensdauer des Gehäuses 3, das aus dem
Gehäusekörper 43 und
der Seitenwandplatte 37 zusammengesetzt ist, abnimmt und
die Stärke
der Verbindung des Gehäusekörpers 43 und
der Seitenwandplatte 37 ebenso abnimmt.
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Das
oben beschriebene Phänomen
neigt dazu, sich vorwiegend am Einlass des Hochtemperaturgases abzuzeichnen
und weniger bemerkbar am Auslass des Hochtemperaturgases. Ferner
erstreckt sich die Seitenwandplatte 37 aufgrund der Veränderung
der Temperaturen entlang der Fließrichtung des Hochtemperaturgases,
so dass die Lebensdauer der Seitenwandplatte 37 abnimmt.
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Aus
der
US 4,776,387 ist
ein Wärmetauscher mit
einem Querstrom-Keramikkern bekannt, welcher innerhalb eines Gehäuses angeordnet
ist. Zum Lagern des Kerns innerhalb des Gehäuses sind Federelemente vorgesehen,
wobei die besagten Federelemente zwischen einer Platte und dem Gehäuse positioniert
sind, wobei ein Keramikeinsatz als Isolationsmaterial vorgesehen
ist.
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Weiterhin
ist aus der
EP 0 957
329 A1 ein Hochtemperatur- und Hochdruck Luft-zu-Luft-Wärmetauscher und eine dafür vorgesehene
Anordnung bekannt. Im Speziellen offenbart sie einen Faltenbalganschluss,
wobei der besagte Faltenbalganschluss dafür vorgesehen ist, um Stahleinlagen
am Anschlussabschnitt miteinander zu verbinden und um eine Verformung
der Stahleinlagen in der Längsrichtung
der Stahleinlagen zu absorbieren. Der Faltenbalganschluss ist an
dem Anschlussabschnitt der Stahleinlagen vorgesehen.
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Folglich
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen wie oben angezeigten
Wärmetauscher bereitzustellen,
der eine hohe Lebensdauer des Gehäuses aufweist, welches den
Wärmetauschabschnitt
unterbringt.
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Dieses
Ziel wird gelöst
durch einen Wärmetauscher
mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
werden in den abhängigen
Ansprüchen
dargelegt.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit mit Bezug auf die
mehreren Ausführungsbeispiele
davon in Verbindung mit den angehängten Zeichnungen erklärt, wobei:
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1 eine
Vorderansicht des vorgeschlagenen Wärmetauschers ist;
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2 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 in 1 ist;
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3 eine
Grundansicht des in 1 gezeigten Wärmetauschers
ist;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Teils des Kerns des in 1 bis 3 gezeigten Wärmetauschers
ist;
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5 eine
Querschnittsansicht eines ersten Wärmetauschers entsprechend zu 2 ist;
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6 eine
Querschnittsansicht eines zweiten Wärmetauschers ist, welcher nicht
unter den Schutzbereich der vorliegenden Ansprüche fällt, entsprechend zu 2;
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7 eine
Grundansicht des zweiten Wärmetauschers
ist;
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8 eine
Grundansicht eines dritten Wärmetauschers
ist, der nicht unter den Schutzbereich der vorliegenden Ansprüche fällt, entsprechend
zu 7;
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9 eine
Grundansicht des vierten Wärmetauschers
ist, der nicht unter den Schutzbereich der vorliegenden Ansprüche fällt, entsprechend
zu 7;
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10 eine
Querschnittsansicht des fünften Wärmetauschers
ist, der nicht unter den Schutzbereich der vorliegenden Ansprüche fällt, entsprechend zu 2;
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11 eine
Ansicht von der rechten Seite aus 10 ist,
in welcher die Seitenwandplatte entfernt wurde;
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12 eine
Vorderansicht des sechsten Wärmetauschers
ist, der nicht unter den Schutzbereich der vorliegenden Ansprüche fällt, entsprechend zu 1;
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13 eine
Grundansicht der 12 ist;
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14 eine
teilweise vergrößerte Ansicht des
durch Pfeil B bezeichneten Teils in 13 ist;
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15 eine
Seitenansicht des siebten bevorzugten Wärmetauschers aus der Hochtemperaturgas-Einlassseite
des Wärmetauschers
ist;
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16 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie 16-16 in 15 ist;
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17 eine
perspektivische Ansicht des Gehäusekörpers ist,
in welcher ein gefalteter Abschnitt aus 15 nicht
ausgebildet ist; und
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18 eine
perspektivische Ansicht des Gehäusekörpers ist,
in welcher ein gefalteter Abschnitt aus 15 nicht
ausgebildet ist.
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Nachstehend
wird der erste Wärmetauscher mit
Bezug auf 5 beschrieben.
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5 entspricht 2,
die oben beschrieben wurde. In 5 wird eine überflüssige Erläuterung
weggelassen durch Verwenden der gleichen Bezugszeichen für die gleichen
Elemente wie in den 1 bis 4. In diesem
Ausführungsbeispiel
ist der Flansch 43a am mittleren Abschnitt nach außen gebogen,
wobei die oberen und unteren Endabschnitte 37a mit dem
Flansch 43a verbunden sind. Der Flansch 43a und
die oberen und unteren Endabschnitte 37a sind im Wesentlichen
parallel zu den oberen und unteren Abschnitten 43b, 43c des Gehäusekörpers 43 gebogen
oder im Wesentlichen senkrecht zu der Seitenwandplatte 37,
um einen Mechanismus zur Absorbierung von Wärmeverformung 47 zu
bilden.
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Der
Flansch 43a und die oberen und unteren Endabschnitte 37a sind
an dem Mechanismus zur Absorbierung der Wärmeverformung 47 durch
Verschweißen,
Löten oder
Muttern und Bolzen befestigt. Hauptsächlich sind der Flansch 43a und
die oberen und unteren Endabschnitte 37a an dem parallelen Abschnitt
des Mechanismus zur Absorbierung der Wärmeverformung 47 mit
den oberen und unteren Abschnitten 43b, 43c verbunden.
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In
diesem Wärmetauscher,
wenn Hochtemperaturgas in dem Hochtemperaturfluid-Kanal des Kerns 5 fließt, steigt
die Temperatur des Wärmetauschabschnitts 1 in
seinem mittleren Abschnitt stärker an
als in seinen Randabschnitten, wodurch eine Wärmeausdehnung bewirkt wird.
Aufgrund dieser Wärmeausdehnung
neigen die oberen und unteren Abschnitte 43b, 43c des
Wärmetauschabschnitts 1 dazu,
sich zu wölben.
Jedoch wird die Wölbungskraft durch
den Mechanismus zur Absorbierung der Wärmeverformung 47,
welcher aus dem Flansch 43a und den oberen und unteren
Endabschnitten 37a gebildet wird, unterdrückt, so
dass die oberen und unteren Abschnitte 43b, 43c von
einer Verformung verschont bleiben.
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Weil
die Verformung der oberen und unteren Abschnitte 43b, 43c verhindert
werden kann. kann die Stärke
der Verbindung des Mechanismus zur Absorbierung der Wärmeverformung 47 sichergestellt werden
und die Verformung der Seitenwandplatte 37 kann verhindert
werden, weshalb die Lebensdauer des Gehäuses 3 verbessert
werden kann.
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6 und 7 zeigen
den zweiten Wärmetauscher,
welcher nicht unter den Schutzbereich der vorliegenden Ansprüche fällt. 6 entspricht 2,
die oben beschrieben wurde. In 6 und 7 wird
eine überflüssige Erläuterung
weggelassen durch Verwendung gleicher Bezugszeichen für die gleichen
Elemente in 1 bis 4. In diesem Ausführungsbeispiel
ist ein Abschnitt in Wellenform 49 als Mechanismus zur
Absorbierung einer Wärmeverformung
an dem Teil der oberen und unteren Abschnitte 43b, 43c des
Gehäusekörpers 43 ausgebildet.
Der Abschnitt in Wellenform 49 entspricht dem wärmebeständigen Füllstoff 45.
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Der
Abschnitt in Wellenform 49 weist eine Wellenform aus wiederholten
Vorsprüngen
auf, die in rechtsgerichteten und linksgerichteten Richtungen in den 6 und 7 vertieft
sind. Die Innenseite der Vertiefung ist zu der Innenseite der oberen
und unteren Abschnitte 43b, 43c ausgerichtet.
Deshalb ist es einfacher, den Wärmetauschabschnitt 1,
der von dem wärmebeständigen Füllstoff 45 abgedeckt
wird, in den Gehäusekörper 3 einzufügen. Die
oben beschriebene Anordnung kann im Einklang mit der Elastizität des wärmebeständigen Füllstoffs 45 und der
Steifigkeit des Gehäuses 3 verändert werden.
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In
dem zweiten Wärmetauscher,
der nicht unter den Schutzbereich der vorliegenden Ansprüche fällt, ist
der Wärmetauschabschnitt 1 aufgrund dieser
Wärmeausdehnung
dazu geneigt, die oberen und unteren Abschnitte 43b, 43c zu
wölben.
Jedoch wird die Wölbungskraft
durch die elastische Verformung des Abschnitts in Wellenform 49 absorbiert. Deshalb
werden die oberen und unteren Abschnitte 43b, 43c von
einer Verformung verschont. Weil die Verformung der oberen und unteren
Abschnitte 43b, 43c verhindert werden kann, kann
die Verbindungsstärke
des Mechanismus zur Absorbierung der Wärmeverformung 47 sichergestellt
werden und die Verformung der Seitenwandplatte 37 kann
verhindert werden, weshalb die Lebensdauer des Gehäuses verbessert
werden kann.
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8 zeigt
den dritten Wärmetauscher,
der nicht unter den Schutzbereich der vorliegenden Ansprüche fällt. 8 entspricht 2,
die oben beschrieben wurde. Ein Pfeil in 8 bezeichnet
die Fließrichtung
des Hochtemperaturgases. In 8 wird eine überflüssige Erläuterung
dadurch vermieden, dass gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente wie in 1 bis 4 verwendet
werden. In diesem Wärmetauscher
ist ein Abschnitt in Wellenform 51 anstelle des oben beschriebenen
Abschnitts in Wellenform 49 vorgesehen. Der Abschnitt in
Wellenform 51 weist große Vorsprünge und große Vertiefungen am unteren
Abschnitt in 8 auf, in welche das Hochtemperaturgas
fließt,
und kleine Vorsprünge
und kleine Vertiefungen am oberen Abschnitt in 8,
aus welchem das Hochtemperaturgas fließt. Genauer gesagt kann die
Breite oder die Höhe
der Wellen in der Fließrichtung
des Hochtemperaturgases verändert
werden. Dabei kann auch nur entweder die Breite oder die Höhe verändert werden.
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Die
Temperatur auf der Einlassseite des Hochtemperaturgases ist höher als
auf der Auslassseite des Hochtemperaturgases. Dementsprechend ist
die Wärmeausdehnung
auf der Einlassseite des Hochtemperaturgases größer als auf der Auslassseite
des Hochtemperaturgases. Wie oben beschrieben wurde, ist es möglich, die
Wärmeausdehnung
im Einklang mit der Temperaturveränderung zu bewältigen, indem
man den Abschnitt in Wellenform 51 auf der Einlassseite
des Hochtemperaturgases größer macht.
Daher kann die Verformung des Verbindungsabschnitts des Flansches 43a des
Gehäu sekörpers 43 und
der oberen und unteren Endabschnitte 37a der Seitenwandplatte 37 und
die Verformung der Seitenwandplatten 37 effizient verhindert
werden. Daher kann die Verbindungsstärke des Verbindungsabschnitts
sichergestellt werden, so dass die Lebensdauer des Gehäuses 3 verbessert
werden kann.
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9 zeigt
den vierten Wärmetauscher,
welcher nicht unter den Schutzbereich der vorliegenden Ansprüche fällt. 9 entspricht 2,
die oben beschrieben wurde. In 9 wird überflüssige Erläuterung
dadurch vermieden, dass gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente wie in den 1 bis 4 verwendet
werden. In diesem Wärmetauscher
weist der wärmebeständige Füllstoff 53 eine
geringe Ausdehnung in der Fließrichtung
des Hochtemperaturgases auf und ist nur an der stromabwärts gelegenen Seite
des Hochtemperaturgases angeordnet. Ein Abschnitt in Wellenform 55 ist
an dem Teil der oberen und unteren Abschnitte 43b, 43c des
Gehäusekörpers 43 ausgebildet.
Der Abschnitt in Wellenform 55 ist im Einklang mit dem
wärmebeständigen Füllstoff 53 angeordnet.
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Die
Temperatur auf der stromaufwärts
gelegenen Seite des Hochtemperaturgases ist höher als die auf der stromabwärts gelegenen
Seite des Hochtemperaturgases. Dementsprechend ist die Wärmeausdehnung
auf der stromaufwärts
gelegenen Seite des Hochtemperaturgases größer als auf der stromabwärts gelegenen
Seite des Hochtemperaturgases, an welcher der wärmebeständige Füllstoff 55 angeordnet
ist. Daher ist die Druckkraft auf den wärmebeständigen Füllstoff 55 auf der
stromabwärts
gelegenen Seite kleiner als die auf der stromaufwärts gelegenen
Seite. Ferner ist die Wölbungskraft
auf die oberen und unteren Abschnitte 43b, 43c des
Gehäusekörpers 43 auf
der stromabwärts
gelegenen Seite kleiner als die auf der stromaufwärts gelegenen
Seite. Die Verformung der oberen und unteren Abschnitte 43b, 43c des
Gehäusekörpers 43 kann
durch Anordnen des wärmebeständigen Füllstoffs 43 auf
der stromabwärts
gelegenen Seite effektiv absorbiert werden. Daher kann die Verformung
des Verbindungsabschnitts des Flansches 43a des Gehäusekörpers 43 und
der oberen und unteren Endabschnitte 37a der Seitenwandplatte 37 und
die Verformung der Seitenwandplatten 37 effektiv verhindert
werden. Daher kann die Verbindungsstärke des Verbindungsabschnitts
sichergestellt werden, so dass die Lebensdauer des Gehäuses verbessert
werden kann.
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10 zeigt
den fünften
Wärmetauscher, der
nicht unter den Schutzbereich der vorliegenden Ansprüche fällt. 10 entspricht
der 2, die oben beschrieben wurde. In 10 wird überflüssige Erläuterung
dadurch vermieden, dass gleiche Bezugszeichen für die gleichen Elemente wie
in den 1 bis 4 verwendet werden. 11 ist
eine Ansicht von der rechten Seite aus 10, in
welcher eine Seitenwandplatte entfernt wurde. In diesem Wärmetauscher
ist ein Vorsprungselement 57 am mittleren Abschnitt der
oberen und unteren Abschnitte 43b, 43c des Gehäusekörpers in
der Fließrichtung des
Hochtemperaturgases vorgesehen. Das Vorsprungselement 57 steht
nach außen
hervor und erstreckt sich über
die gesamte Breite in der rechtsgerichteten und linksgerichteten
Richtung in 10. Das Vorsprungselement 57 wird
durch ein separates Element gebildet und ist an den oberen und unteren Abschnitten 43b, 43c des
Gehäusekörpers 43 durch Schweißen oder
Löten befestigt.
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Das
Innere des Vorsprungelements 57 definiert einen Abschnitt
zur Anordnung eines Füllstoffs 59 zum
Anordnen eines Teils des wärmebeständigen Füllstoffs 61.
Eine Feder (elastisches Element) 63 ist zwischen dem wärmebeständigen Füllstoff 61 und dem
Boden des Abschnitts zur Aufnahme des Füllstoffs 59 zwischengeschaltet.
Die Feder 63 wird aus einer gewellten Platte mit Elastizität gebildet.
Die elastische Kraft der Feder 36 ist kleiner als die des wärmebeständigen Füllstoffs 61.
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Der
Abschnitt zur Anordnung des Füllstoffs 59 und
die Feder 63 bilden einen Mechanismus zur Absorbierung
einer Wärmeverformung.
Der Teil 61a des wärmebeständigen Füllstoffs 61,
welcher der Seitenwandplatte 37 zugeordnet ist, kann dieselbe Dicke
aufweisen wie der Teil des wärmebeständigen Füllstoffs 61,
der in dem Abschnitt zur Anordnung des Füllstoffs 59 angeordnet
ist, oder kann eine größere Dicke
aufweisen als der Teil des wärmebeständigen Füllstoffs 61,
der in dem Abschnitt zur Anordnung des Füllstoffs 59 angeordnet
ist. Ferner ist die Feder 63 nicht auf eine Wellenform
beschränkt
und kann andere Formen annehmen.
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In
diesem Wärmetauscher
wird der wärmebeständige Füllstoff 61 aufgrund
der Wärmeausdehnung
des Wärmetauschabschnitts
zusammengedrückt.
Jedoch wird diese Druckkraft durch die elastische Verformung der
Feder 63 absorbiert, und daher wird die Verformung der
oberen und unteren Abschnitte des Gehäusekörpers 43 unterdrückt. Daher kann
die Verformung des Verbindungsabschnitts des Flansches 43a des
Gehäu sekörpers 43 und
der oberen und unteren Endabschnitte 37a der Seitenwandplatte 37,
und die Verformung der Seitenwandplatten 37 effektiv verhindert
werden. Daher kann die Verbindungsstärke des Verbindungsabschnitts
sichergestellt werden, so dass die Lebensdauer des Gehäuses 3 verbessert
werden kann.
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Ferner,
weil der wärmebeständige Füllstoff 61 durch
die Feder 63 gegen den Wärmetauschabschnitt 1 gedrückt wird,
können
die Dichtungseigenschaften gegenüber
dem Hochtemperaturgas verbessert werden. Ferner, durch angemessenes
Verändern
der Tiefe des Abschnitts zur Anordnung des Füllstoffs 59 und der
Elastizität
der Feder 63, kann Material für den Wärmetauschabschnitt 1 und
das Gehäuse 3 einfach
ausgetauscht werden, was die Flexibilität in der Auswahl von Materialien
verbessert.
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12 zeigt
den sechsten Wärmetauscher, welcher
nicht unter den Schutzbereich der vorliegenden Ansprüche fällt. 12 entspricht 1,
die oben beschrieben wurde. In 12 wird überflüssige Erläuterung
dadurch vermieden, dass gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente wie in 1 bis 4 verwendet
werden. 13 ist eine Grundansicht der 12.
In diesem Wärmetauscher
erstrecken sich zwei Vorsprünge 65 (erster
Vorsprung) (Mechanismus zur Absorbierung von Wärmeverformung) in der vertikalen
Richtung der 12 und senkrecht zur Fließrichtung
des Hochtemperaturgases und sind am Mittelabschnitt der Seitenwandplatte 37 in
rechtsgerichteten und linksgerichteten Richtungen in 12 ausgebildet.
Der Vorsprung 65 ist an der Fläche der Seitenwandplatte 37,
welche dem wärmebeständigen Füllstoff 45 in
der Fließrichtung des
Hochtemperaturgases zugeordnet ist, ausgebildet, und erstreckt sich
vom oberen Endabschnitt 37a zum unteren Endabschnitt 37a.
Wie in 13 gezeigt wird, steht der Vorsprung 65 nach
außen
aus dem Wärmetauschabschnitt 1 hervor.
Der Flansch 43a des Gehäusekörpers 43,
welcher dem unteren und oberen Endabschnitt 37a zugeordnet
ist, ist mit einem Vorsprung (zweiten Vorsprung) 67 entsprechend
zum Vorsprung 65 ausgebildet.
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14 ist
eine teilweise vergrößerte Ansicht des
mit Pfeil B bezeichneten Teils in 13. Wie
in 14 gezeigt wird, steht der Vorsprung 67,
der im Flansch 43a des Gehäusekörpers ausgebildet ist, in die
in den oberen und unteren Endabschnitten 37a der Seitenwandplatte 37 ausgebildete
Aussparung hervor.
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Der
obere und untere Abschnitt 43b, 43c des Gehäusekörpers ist
mit einem Abschnitt in Wellenform 49 ausgebildet, ähnlich zu
dem im zweiten Ausführungsbeispiel,
welches nicht unter den Schutzbereich des vorliegenden Anspruchsatzes
fällt und
in 6 und 7 gezeigt wird.
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In
dem in 12 bis 14 gezeigten
Wärmetauscher
absorbieren die Vorspringe 65, 67 die Verformung
der Seitenwandplatte 37 aufgrund des Unterschieds der Wärmeausdehnung
des Wärmetauschabschnitts 1,
welcher durch den Temperaturunterschied entlang der Fließrichtung
des Hochtemperaturgases erzeugt wird. Daher kann die Verformung
des Verbindungsabschnitts des Flansches 43a des Gehäusekörpers der
oberen und unteren Endabschnitte 37a der Seitenwandplatte 37 und
die Verformung der Seitenwandplatten 37a effektiv verhindert
werden. Ferner, wie im zweiten Ausführungsbeispiel, welches nicht
unter den Schutzbereich des vorliegenden Anspruchsatzes fällt, absorbiert
der Abschnitt in Wellenform 49 durch seine Verformung die Wärmeausdehnung
des Wärmetauschabschnitts 1 in einer
vertikalen Richtung in 12.
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Zusätzlich ist
die Seitenwandplatte 37 mit einem Vorsprung 65 ausgebildet,
so dass die Seitenwandplatte 37 an ihrer Innenseite, dem
Wärmetauschabschnitt 1 gegenüber liegend,
mit Nuten versehen ist. Jedoch, weil die Fläche C der Seitenwandplatte 37,
in 12 dem Kern 5 gegenüber liegend, durch Löten luftdicht
an dem Kern 5 angeschlossen ist, und die Fläche D der
Seitenwandplatte 37, in 12 dem
wärmebeständigen Füllstoff 45 gegenüber liegend,
mit dem wärmebeständigen Füllstoff 45 in
der Nut ausgefüllt
ist, kann verhindert werden, dass Gas aus der Nut entweicht.
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15 zeigt
den siebten Wärmetauscher. 15 entspricht
zur 2, die oben beschrieben wurde und ist eine Ansicht
aus der Hochtemperatur-Einlassseite. In 15 wird
eine überflüssige Erläuterung
dadurch vermieden, dass gleiche Bezugszeichen für die gleichen Elemente wie
in 1 bis 4 verwendet werden. 16 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie 16-16 in 15.
In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird der wärmebeständige Füllstoff 45 davor
bewahrt, dem Hochtemperaturgas ausgesetzt zu werden, und ferner
wird der Mechanismus zur Absorbierung der Wärmeverformung, der in dem obigen
bevorzugten Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde, an dem Wärmetauscher
vorgesehen, weshalb die Verformung des Gehäuses 3 zuverlässig unterdrückt wird. In
diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird ein Mechanismus zur Absorbierung einer Wärmeverformung 47,
welcher derselbe ist wie der des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels,
eingesetzt.
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Die
drei Randabschnitte des Gehäusekörpers 43 an
der Hochtemperaturgas-Einlassseite sind nach Innen gefaltet, um
gefaltete Abschnitte 69, 71, 73 zu bilden.
Das entfernte Ende der gefalteten Abschnitte 69, 71, 73 stützt sich
gegenüber
dem äußeren Umfang
des Wärmetauschabschnitts 1 ab.
Der Rest der Struktur ist derselbe wie der des ersten Wärmetauschers. 17 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Gehäusekörpers, in welchem die gefalteten Abschnitte 69, 71, 73 noch
nicht ausgebildet sind. 18 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Gehäusekörpers, in welchem die gefalteten
Abschnitte 69, 71, 73 ausgebildet sind.
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Mit
dem siebten Wärmetauscher
wird das von der linken Seite in 16 in
den Wärmetauscher einfließende Hochtemperaturgas
durch die gefalteten Abschnitte 69, 71, 73 daran
gehindert, direkt in den wärmebeständigen Füllstoff 45 zu
fließen.
Der wärmebeständige Füllstoff 45,
zusammengesetzt aus anorganischer Faser wie Glaswolle und einem Bindemittel,
ist nicht direkt dem Hochtemperaturgas (300°C bis 800°C) ausgesetzt und nimmt Wärme durch
den Wärmetauschabschnitt 1 auf.
Daher ist der wärmebeständige Füllstoff 45 einer
Wärme von
um mehrere 10°C
bis mehreren 100°C
geringerer Temperatur ausgesetzt als die des Hochtemperaturgases,
so dass eine Verschlechterung und Veränderung der Qualität des wärmebeständigen Füllstoffs 45 effektiv
verhindert werden kann. Insbesondere, wenn ein Erzeugungsgerät für das Hochtemperaturgas
ein Verbrenner ist, wird Feuer effektiv daran gehindert, in den
wärmebeständigen Füllstoff 45 einzutreten.
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Im
Ergebnis kann das Gehäuse 43 mit
dem Mechanismus zur Absorbierung der Wärmeverformung 47 sicher
daran gehindert werden, sich zu verformen.
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Der
oben angesprochene Wärmetauscher umfasst
einen Mechanismus zur Absorbierung der Wärmeverformung, welcher eine
in dem Kern aufgrund des Flusses des Hochtemperaturfluides hervorgerufene
Wärmeverformung
absorbiert. Die oberen und unteren Abschnitte werden durch den Mechanismus
zur Absorbierung der Wärmeverformung von
einer Verformung verschont. Daher wird die Lebensdauer des den Wärmetauschabschnitt
aufnehmenden Gehäuses
vor einer Verringerung bewahrt.