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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 20. November 1952 Bekanntgemacht am 20. September 1956Registration date: November 20, 1952. Advertised on September 20, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung bezieht sich auf Regenerativ-Wärmeaustauscher, insbesondere auf solche in Verbindung mit Gas- oder anderen Brennkraftturbinen.The invention relates to regenerative heat exchangers, in particular to those in connection with gas or other internal combustion turbines.

Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf einen Wärmeaustauscher, der aus einer Anzahl rotierender Scheiben besteht.In particular, the invention relates to a heat exchanger that consists of a number rotating disks.

Es ist. bekannt, in einer Gas-, d. h. in einer Brennkraftturbinenanlage Ei.nscheiben-Regenerativ-Wärmeaustauscher anzuordnen, um die Luft vorzuwärmen, bevor dieselbe in der Brennkammer auf ihre Endtemperatur erhitzt wird.It is. known, in a gas, d. H. Single disk regenerative heat exchanger in an internal combustion turbine system to preheat the air before it enters the combustion chamber is heated to its final temperature.

Regenerativ-Wärmeaustauscher sowohl mit Einscheibenrotoren als auch mit Mehrscheibenmotoren sind bekannt. Im letzteren Fall sind die einzelnen Scheiben gewöhnlich hintereinander auf einer gemeinsamen Welle angeordnet bzw. — technisch ausgedrückt — in Serie geschaltet.Regenerative heat exchangers with both single-disc rotors as well as with multi-disc motors are known. In the latter case are the individual Discs usually arranged one behind the other on a common shaft or - technically expressed - connected in series.

Wo ein großer Wärmerückgewinnungsgrad vom Wärmeaustauscher gefordert wird, ist eine Anzahl einzelner Scheiben auf einer Welle so angeordnet, daß sie zusammen einen einzigen Wärmeaustauscher bilden. Ein solcher Wärmeaustauscher hat den Nachteil, daß er ziemlich sperrig ist und daß die Verteilung· und die Sammlung der Gase, welche in den Scheiben ihre Wärme austauschen, schwierig ist und komplizierte Kanalanordnungen er-Where a high degree of heat recovery from the heat exchanger is required there are a number individual disks arranged on a shaft so that they together form a single heat exchanger form. Such a heat exchanger has the disadvantage that it is rather bulky and that the distribution and collection of the gases which exchange their heat in the panes are difficult and complicated channel arrangements

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fordert. Infolgedessen werden durch solche Anordnungen die verbleibenden Restmengen -der Gase erhöht und der Wirkungsgrad der Gasturbinenanlage verschlechtert.calls. As a result of such arrangements, the remaining quantities of the gases increased and the efficiency of the gas turbine system deteriorated.

Es ist bekannt, daß mit der Einbeziehung eines Luftvorwärmers in eine Brennkraftturbinenanlage verschiedene Unannehmlichkeiten verbunden sind, wie beispielsweise zusätzliche Kanäle, zusätzlicher Platzbedarf der Brennkraftturbinenanlage u. dgl.It is known that with the inclusion of an air preheater in an internal combustion turbine system various inconveniences are associated, such as additional channels, additional Space requirement of the internal combustion turbine system and the like.

ίο Wenn der. Vorwärmer aus verschiedenen Elementen zusammengesetzt ist und insbesondere dann, wenn diese letzteren selbständig sind, d. h. bezüglich ihres Antriebs unabhängig voneinander sind, dann kann der Vorwärmer im einzelnen so aus-■ gebildet sein, daß er so wenig wie möglich den Gesamtaufbau der Turbinenanlage verändert.ίο If the. Preheater made of different elements is composed and especially when the latter are independent, d. H. in terms of of their drive are independent of each other, then the preheater can in detail as ■ be formed so that it changes the overall structure of the turbine system as little as possible.

Wenn Wärmeaustauscher in Scheibenbauart als Luftvorwärmer in einer Brennkraftturbinenanlage Anwendung finden, dann ist dies bekanntermaßen mit verschiedenen Nachteilen verbunden. Einige dieser Nachteile beziehen sich insbesondere auf die Gasführung zwischen dem Verdichter bzw. der Turbine einerseits und dem Luftvorwärmer andererseits. Sowohl die heißen als auch die kalten Gase verlassen die Turbine bzw. den Verdichter jeweils in ringförmig verteilter Form. Wenn ein Einscheibenluftvorwärmer verwendet wird, so ist sowohl die Heißgasseite als auch die Kaltgasseite in ein und demselben Ringkörper untergebracht, und dies bedeutet, daß die Kanäle, welche die beiden Gase führen, die ihre Wärme gegenseitig austauschen sollen, aneinander entlang geführt werden müssen. Die Zahl der vorerwähnten Heißgasseiten und Kaltgasseiten soll so klein wie möglich sein, damit übermäßige Spaltverluste zwischen Rotor und Stator des Luftvorwärmers vermieden werden. Dies bedingt die Anwendung komplizierter Kanalformen zwischen den Verdichter- bzw. Turbinenauslässen und den Einlassen der Heiß- und KaItgasseiten des Luftvorwärmers, um zu erreichen, daß die Gase von zwei verschiedenen in Längsrichtung nebeneinander herlaufenden Ringquerschnitten her übergeführt werden. Wirksame Luftvorwärmer benötigen einen großen Futterquerschnitt, d. h. strömungstechnisch ausgedrückt, eine große Stirnfläche. Diejenigen Flächen, welche den Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator bilden, d. h. diejenigen Flächen, welche die Ursache für die Spaltverluste bilden, sind zum Futterquerschnitt proportional. Je größer .dieser Querschnitt ist, um so größer ist der Grad des Verzuges, der an den Flächen auftritt, die diese Spalte bilden, und um so größer müssen die Abmessungen der zwischen diesen Flächen erforderlichen Spiele sein. Dadurch wird der Spaltverlust größer. Je größer also der Futterquerschnitt ist, um so weniger günstig ist es mit Rücksicht auf den eben erwähnten Verzug und den Umstand, daß eine Vergrößerung des Futterquerschnittes eine Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe mit sich bringt, Schleifdichtungen anzuwenden. Wenn also Schleifdichtungen benutzt werden, so ergibt sich eine Erhöhung der Abnutzung der Dichtmittel.When heat exchangers in disc design are used as air preheaters in an internal combustion turbine system If applicable, this is known to be associated with various disadvantages. Some these disadvantages relate in particular to the gas flow between the compressor or the Turbine on the one hand and the air preheater on the other. Both the hot and the cold Gases leave the turbine or the compressor in a ring-shaped distribution. When a If a single disk air preheater is used, both the hot gas side and the cold gas side are used housed in one and the same ring body, and this means that the channels which the two Lead gases that are supposed to exchange their heat with each other are led along each other have to. The number of the aforementioned hot gas sides and cold gas sides should be as small as possible, so that excessive gap losses between the rotor and stator of the air preheater can be avoided. This requires the use of complicated channel shapes between the compressor or turbine outlets and the inlet of the hot and cold gas sides of the air preheater to achieve that the gases from two different ring cross-sections running alongside one another in the longitudinal direction be transferred here. Effective air preheaters require a large feed cross-section, d. H. In terms of flow, a large frontal area. Those areas which the Form a gap between the rotor and the stator, d. H. those areas which are the cause of that form gap losses are proportional to the cross-section of the lining. The larger .this cross-section is the greater is the degree of warpage that occurs on the surfaces forming these gaps and around the larger the dimensions of the clearance required between these surfaces must be. Through this the gap loss becomes greater. The larger the feed cross-section, the less favorable it is with regard to the delay just mentioned and the fact that an enlargement of the feed cross-section an increase in the peripheral speed of the disk entails using abrasive seals. So if sliding seals are used, there is an increase in the wear of the sealant.

Es wurden bereits Versuche gemacht, diese Schwierigkeiten zu überwinden, indem mehr als eine Scheibe angewandt wurde, so daß der Stirnquerschnitt jeder Scheibe vermindert werden konnte.Attempts have been made to overcome these difficulties by more than a disk was applied so that the end cross-section of each disk would be reduced could.

Luftvorwärmer der Mehrscheibenbauart haben einen von einer Anzahl gleicher Scheiben gebildeten Rotor, die räumlich hintereinander auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind, und sie weisen die gleichen Nachteile wie die oben geschilderten, bisher bekannten Wärmeaustauscher nach Mehrscheibenbauart auf.Multi-disk type air preheaters have one of a number of like disks Rotor, which are spatially arranged one behind the other on a common shaft, and they have the same disadvantages as the previously known heat exchangers described above according to the multi-pane design.

Obwohl der Verzug in den Scheiben selbst mit Rücksicht ihrer kleineren Abmessungen an sich geringer ist, ist infolge des komplizierten Aufbaus des Stators und des Rotors das Abdichtungsproblem bei dieser Bauart immer noch äußerst schwierig.Although the warpage in the disks themselves is less, given their smaller dimensions is, due to the complicated structure of the stator and the rotor, the problem of sealing is still extreme with this type of construction difficult.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Regenerativ-Wärmeaustauschers, insbesondere diejenige einer Anordnung von zwei oder mehr Regenerativ-Wärmeaustauscherelementen, die beispielsweise einen scheibenförmigen Rotor besitzen, der aus einem die Speichermasse enthaltenden und rechtwinklig zur Drehachse unterteilten Gehäuse besteht, welches mit bogenförmigen Ein- und Auslaßöffnungen versehen ist, während der Stator aus zwei gleichen aus Blech gepreßten Hälften besteht und die Welle des Rotors trägt. Die Anordnung dieser Elemente soll in einer Weise erfolgen, daß sie einen zusammengesetzten Regenerativ-Wärmeaustauscher bilden, insbesondere einen solchen, der sich hauptsächlich seines Aufbaus, seines Wirkungsgrads, seiner Betriebseigenschaften und seiner Einfachheit wegen als Luftvorwärmer für Brennkraftturbinenanlagen eignet.The purpose of the present invention is to provide an improved regenerative heat exchanger, in particular that of an arrangement of two or more regenerative heat exchanger elements, which have, for example, a disc-shaped rotor, which consists of a storage mass containing and right-angled to the axis of rotation subdivided housing with arcuate inlet and outlet openings is provided, while the stator consists of two identical halves pressed from sheet metal and the shaft of the rotor. The arrangement of these elements should be done in such a way that they form a composite Regenerative heat exchangers form, especially one that is mainly its structure, its efficiency, its operating characteristics and its simplicity because it is suitable as an air preheater for internal combustion turbine systems.

Es ist deshalb ein Gegenstand der Erfindung, einen Regenerativ-Wärmeaustauscher mit einer Mehrzahl von den Wärmeaustausch bewirkenden rotierenden Scheiben insbesondere zur Vorwärmung der Verbrennungsluft von Gasturbinen zu schaffen, bei welchem die Scheiben ringförmig um eine zentrale Achse angeordnet sind und die Ein- und Auslässe zu und von jeder Scheibe für das zu erhitzende Medium einerseits und die Ein- und Auslässe für das abzukühlende Medium andererseits in getrennten Ringbereichen zusammengefaßt sind.It is therefore an object of the invention to provide a regenerative heat exchanger with a A plurality of rotating disks effecting the heat exchange, in particular for preheating to create the combustion air of gas turbines, in which the disks are annular around a central axis are arranged and the inlets and outlets to and from each disc for that too heating medium on the one hand and the inlets and outlets for the medium to be cooled on the other are combined in separate ring areas.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Regenerativ-Wärmeaustauscher obiger Bauart, bei welchem sämtliche Scheiben in einer Ebene liegen.Another object of the invention is a regenerative heat exchanger of the above type which all disks are in one plane.

Ferner ist ein Gegenstand der Erfindung ein Regenerativ-Wärmeaustauscher obiger Bauart, bei welchem die Scheiben derart angeordnet sind, daß die Ein- und Auslässe zu und von jeder Scheibe für das zu erhitzende Medium in einem äußeren, die Ein- und Auslässe zu und von jeder Scheibe für das abzukühlende Medium dagegen in einem inneren Ringbereich zusammengefaßt sind.The invention also relates to a regenerative heat exchanger of the above type which the discs are arranged so that the inlets and outlets to and from each disc for the medium to be heated in an outer one, the inlets and outlets to and from each disk for the medium to be cooled, however, are combined in an inner ring area.

Noch ein Gegenstand der Erfindung ist ein Regenerativ-Wärmeaustauscher obiger Bauart, bei welchem die Scheiben derart angeordnet sind, daßAnother object of the invention is a regenerative heat exchanger of the above type which the disks are arranged such that

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ihre Achsen radial zur Hauptachse des Wärmeaustauschers angeordnet sind, und zwar in einer Ebene rechtwinklig zur Hauptachsenebene. 'their axes radial to the main axis of the heat exchanger are arranged, in a plane perpendicular to the main axis plane. '

Gleichzeitig umfaßt die vorliegende Erfindung Regenerativ-Wärmeaustauscher in Gasturbinenanlagen, in welchen ein oder mehrere zusammengefaßte Wärmeaustauscher obiger Bauart ihre Heißgaseinlässe von einem gemeinsamen Ringkanal oder Verteilerkanal und ebenso ihre KaItgaseinlässe abzweigen, wobei die Heißgaseinlässe unmittelbar mit einem Ringkanal des Turbinenauslasses verbunden oder gekuppelt und die KaItgaseinlässe unmittelbar mit einem Ringkanal des Verdichterauslasses oder des Diffusorauslasses verbunden oder gekuppelt sind.At the same time, the present invention comprises regenerative heat exchangers in gas turbine plants, in which one or more combined heat exchangers of the above design their hot gas inlets from a common ring channel or distribution channel and also branch off their cold gas inlets, the hot gas inlets directly connected or coupled to an annular channel of the turbine outlet and the cold gas inlets directly to an annular channel of the compressor outlet or the diffuser outlet connected or coupled.

An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung noch näher beschrieben werden.
In den Zeichnungen bedeutet
Fig. ι eine teilweise geschnittene Vorderansicht undThe invention will be described in more detail with reference to the drawings.
In the drawings means
Fig. Ι a partially sectioned front view and

Fig. 2 einen Querschnitt einer Ausführungsform der Erfindung, welche mit »Frontalform« bezeichnet sei.2 shows a cross section of an embodiment of the invention, which is designated with "frontal shape" may be.

Fig. ι ist aus einer Anzahl einzelner Schnitte zusammengesetzt, wobei das linke obere Viertel ein Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 2, das rechte obere Viertel ein Schnitt längs der Linie C-C der Fig. 2, das linke untere Viertel ein Schnitt längs der Linie B-B der Fig. 2 und das rechte untere Viertel ein Schnitt längs der Linie X-X der Fig. 2 ist und wobei alle diese Schnitte jeweils die Ansicht in der jeweils angegebenen Pfeilrichtung zeigen. Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Scheiben polygonal angeordnet sind.Fig. Ι is composed of a number of individual sections, the left upper quarter a section along the line AA of FIG. 2, the right upper quarter a section along the line CC of FIG. 2, the left lower quarter a section along the Line BB of FIG. 2 and the lower right quarter is a section along line XX of FIG. 2, and all of these sections show the view in the respectively indicated arrow direction. Fig. 3 is a partially sectioned front view of an embodiment of the invention in which the disks are arranged polygonally.

Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie 4-4 inFigure 4 is a section taken along line 4-4 in

Fig. 3.Fig. 3.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung weist vier gleiche scheibenförmige Rotoren 1 auf, welche in einer gemeinsamen Ebene eines Stators 2 angeordnet sind, der ebenfalls dem Einscheibentyp angehört. Die Rotoren sind so angeordnet, daß die Kaltgasseiten 3 und die Heißgasseiten 4 jeweils in einem außen bzw. innen gelegenen Ringraum liegen. Der äußere Ringraum 5 kann die Kaltgasseite enthalten, während der innere Ringraum 6 die Heißgasseite des Luftvorwärmers enthalten kann. 'Die Anordnung der beiden Ringkörper kann jedoch auch umgekehrt sein, wenn dies die Bauart anderer Teile der Turbinenanlage erfordert.The embodiment of the invention shown in FIGS. 1 and 2 has four identical ones disk-shaped rotors 1, which are arranged in a common plane of a stator 2, which also belongs to the single pane type. The rotors are arranged so that the cold gas sides 3 and the hot gas sides 4 are each located in an outer and inner annular space. The outer one Annular space 5 can contain the cold gas side, while the inner annular space 6 contains the hot gas side of the air preheater. However, the arrangement of the two ring bodies can also be reversed if this is required by the design of other parts of the turbine system.

Das kalte Gas wird von einem (nicht dargestellten, jedoch in Fig. 2 links angeordneten) Verdichter der Gasturbine über Kanäle 7 in den Stator zum Einlaß der Kaltgasseite geleitet. Diese Kanäle sin.d in den freien Räumen zwischen den Rotoren so angeordnet, daß die zylindrische Anordnung des Stators nicht gestört wird. Die die Kanäle so verlassende Luft wird in einer Ringkammer 8 gesammelt und über die Einlasse der Kaltgasseiten verteilt.The cold gas is supplied by a compressor (not shown, but arranged on the left in FIG. 2) the gas turbine passed through channels 7 in the stator to the inlet of the cold gas side. These channels are sin.d arranged in the free spaces between the rotors so that the cylindrical arrangement of the Stator is not disturbed. The air leaving the channels in this way is collected in an annular chamber 8 and distributed over the inlets of the cold gas sides.

Die Rotoren können aus einem zylindrischen Mittelteil 9 bestehen, welcher einen äußeren Ringo._f, und einen inneren Ring % aufweist. Diese Ringe sind durch Rippen 10 so miteinander verbunden, daß sie eine Anzahl von Abteilungen 11 bilden, die in gleichen Winkelabständen voneinander liegen und in welchen jeweils ein Futter 12 eingebettet ist. Die Einlaß- und Auslaßquerschnitte der einzelnen Abteilungen sind kleiner als der Futterquerschnitt. Der Querschnitt 13 der dem größeren Volumen zugeordneten Seite ist größer als der Querschnitt 14 der dem kleineren Volumen zugeordneten Seite. Eine Abdichtung ist in Form zweier Platten auf beiden Seiten vorgesehen. Je eine, 15, dieser Platten ist an dem Rotor befestigt, und die andere, 16, derselben ist am Stator befestigt. Um schleifende Berührung zu erzielen, wird die auf der der niedrigeren Temperatur zugeordneten Seite befindliche, mit einer Muffe 17 versehene Platte i6₆ unter der Wirkung einer Feder 18 an den Rotor angepreßt. Die Muffe wird durch einen Dichtring 19 gegen den Stator abgedichtet. Die Platten 15 und 16 sind vorzugsweise aus einem Werkstoff niedriger Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus keramischem Material, hergestellt.The rotors can consist of a cylindrical central part 9, which has an outer ring. _f , and has an inner ring % . These rings are connected to one another by ribs 10 so that they form a number of compartments 11 which are angularly equidistant from one another and in each of which a lining 12 is embedded. The inlet and outlet cross-sections of the individual compartments are smaller than the feed cross-section. The cross section 13 of the side assigned to the larger volume is larger than the cross section 14 of the side assigned to the smaller volume. A seal is provided in the form of two plates on both sides. One, 15, of these plates is attached to the rotor and the other, 16, of the same is attached to the stator. In order to achieve rubbing contact is formed on the associated one of the lower temperature side located, pressed with a socket 17 provided i6 plate ₆ under the action of a spring 18 to the rotor. The sleeve is sealed against the stator by a sealing ring 19. The plates 15 and 16 are preferably made of a material of low thermal conductivity, for example a ceramic material.

Die Rotoren laufen mittels Lager 21 auf Achszapfen '20. An der kalten Stirnseite der Rotoren sind Zahnräder 22 angeordnet, die im Eingriff mit der Verzahnung eines in der Mitte angeordneten Ritzels 23 stehen, welches durch eine Welle 24 in Umdrehung versetzt wird, die ihrerseits in Lagern 25 und 26 gelagert ist, während ein weiterer Satz von Zahnrädern 27 durch ein beispielsweise hydraulisches, elektrisches oder, pneumatisches Antriebsmittel angerieben wird.The rotors run on axle journals '20 by means of bearings 21. On the cold face of the rotors gear wheels 22 are arranged, which mesh with the teeth of a arranged in the middle Pinion 23 stand, which is set in rotation by a shaft 24, which in turn is in bearings 25 and 26 is mounted, while a further set of gears 27 by a, for example, hydraulic, electrical or pneumatic drive means is driven.

Die heißen Gase werden in einer Ringkammer 28 gesammelt, die sich an der Öffnung der Heißgasseite des Luftvorwärmers befindet.The hot gases are collected in an annular chamber 28, which is located at the opening on the hot gas side of the air preheater.

Fig. 3 zeigt die Scheiben in polygonaler Anordnung; die Scheiben haben dabei die gleiche Konstruktion wie die in Verbindung mit Fig. 1 und 2 dargestellten Scheiben. Die Figur zeigt eine Anordnung von sechs solchen Scheiben, jedoch ist die Kanalführung nicht gezeigt. In der Darstellung sind die Scheiben in einem ein einziges starres Gehäuse bildenden Gußteil 30 untergebracht, während andererseits natürlich auch jedes Rotorgehäuse für sich gefertigt sein kann.3 shows the disks in a polygonal arrangement; the discs have the same construction like the disks shown in connection with FIGS. The figure shows an arrangement of six such disks, but the ducting is not shown. In the representation the discs are housed in a single rigid housing forming casting 30, while on the other hand, of course, each rotor housing can also be manufactured individually.

Fig.4 zeigt einen Querschnitt längs derLinie4-4 der Fig. 3, während die Einzelheiten der beiden dazu im Winkel geneigten Scheibengehäuse 31 und 32 nicht dargestellt sind. Die heißen Auspuffgase der Turbine können durch eine Öffnung 33 eintreten, strömen durch die Scheibe und verlassen sie durch eine Austrittsöffnung 34 zum Auspuff. Kaltes Gas oder Luft vom Verdichter her kann durch eine Öffnung 35 eintreten, strömt durch die Scheibe und verläßt die Anordnung durch den Auslaß 36 zur Brennkammer hin. Bei einer solchen An-Ordnung sind die Heißgaskanäle auf dem inneren Ringbereich und die Kaltgaskanäle auf dem äußeren Ringbereich angeordnet.Figure 4 shows a cross-section along line 4-4 of Figure 3, while the details of the two disc housings 31 and 32 inclined at an angle to this are not shown. The hot exhaust gases of the turbine can enter through an opening 33, flow through the disk and exit they through an outlet opening 34 to the exhaust. Cold gas or air from the compressor can enter through opening 35, flow through the disc and exit the assembly through the outlet 36 towards the combustion chamber. With such an arrangement, the hot gas channels are on the inside Ring area and the cold gas channels arranged on the outer ring area.

Es muß stets beachtet werden, und zwar gleichgültig ob eine Frontalanordnung oder eine polygonale Anordnung zur Wahl steht, daß gewöhnlichIt must always be observed, regardless of whether a frontal arrangement or a polygonal one Arrangement to choose from is that usually

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der größte Kreis, in welchem der Luftvorwärmer, d. h. dessen Elemente, untergebracht sind, jeweils durch dieselben Grenzen festgelegt wird wie die Turbineneinheit. Es ergibt sich dann die Frage, wie in einem gegebenen Durchmesser der größtmögliche Futterquerschnitt untergebracht werden kann, d. h. welche Anzahl von Einzelelementen einer bestimmten Abmessung untergebracht werden kann.the largest circle in which the air preheater, d. H. whose elements are housed, respectively is determined by the same limits as the turbine unit. The question then arises how the largest possible feed cross-section can be accommodated in a given diameter can, d. H. what number of individual elements of a certain dimension are accommodated can.

ίο Wenn man bei einer Frontalanordnung den durch jeweils eine verschiedene Anzahl von Elementen innerhalb eines gegebenen Kreises aufgenommenen Futterquerschnitt vergleicht und den jeweiligen Futterquerschnitt mit der Fläche des betreffenden Kreises vergleicht, dann ist der Gesamtfutterquerschnitt stets kleiner als die Kreisfläche; das Verhältnis dieser beiden Flächen zueinander erreicht bei etwa vier Elementen seinen Größtwert. Der obenerwähnte Kreis kann jedoch auch eine Fläche gleich der Gesamtfläche des Futters einnehmen.ίο If you go through the each recorded a different number of elements within a given circle The feed cross-section compares and the respective feed cross-section with the area of the relevant Compares the circle, then the total chuck cross-section is always smaller than the area of the circle; The relationship of these two surfaces to each other reaches its maximum value with around four elements. the However, the above-mentioned circle can also occupy an area equal to the total area of the lining.

Die Polygonalanordnung zeigt ein anderes Ergebnis. Hier ist der Gesamtfutterquerschnitt bis zu etwa neun Elementen größer als die Fläche des umschriebenen Kreises. Das Flächenverhältnis erreicht bei drei Elementen ein Maximum. Wenn die Zahl der Elemente innerhalb eines gegebenen Kreises zunimmt, dann kann die Gesamtlänge des zusammengesetzten Vorwärmers durch dadurch bedingten besseren Wärmeaustausch abnehmen.The polygonal arrangement shows a different result. Here is the total lining cross-section up to about nine elements larger than the area of the circumscribed circle. The area ratio reached with three elements a maximum. If the number of elements within a given Circle increases, then the total length of the assembled preheater can through it decrease due to better heat exchange.

Wenn im Falle der Polygonalanordnung vier Elemente verwendet werden, dann ist der Futterquerschnitt zweimal so groß wie die Kreisfläche. Bei der Frontalanordnung beträgt der Futterquerschnitt ungefähr nur 70% des Kreisquerschnittes.If four elements are used in the case of the polygonal arrangement, then this is the lining cross-section twice as large as the circular area. With the frontal arrangement, the feed cross-section is only about 70% of the circular cross-section.

Von den Vorteilen eines zusammengesetzten Vorwärmers der beschriebenen Art seien folgende erwähnt:The advantages of a composite preheater of the type described are as follows mentioned:

.1. Anordnung. Ein wesentlicher Vorteil ist, daß man den Regenerativ-Vorwärmer in verschiedene selbständige Elemente unterteilt, die, da sie klein sind, so angeordnet werden können, daß sie zu der jeweiligen besonderen Anordnung der Turbinenkomponenten passen. Sie können beispielsweise so angeordnet werden, daß die Vorteile der Trommelbauart mit denjenigen der Scheibenbauart eines Luftvorwärmers verbunden werden, indem eine Polygonalanordnung gewählt wird. Weiterhin können sämtliche Kaltgasseiten und sämtliche Heißgasseiten jeweils innerhalb eines Ringbereiches angeordnet werden, wodurch es möglich ist, diesen ohne Schwierigkeiten mit dem Auslaßringbereich der Turbomaschinen und dem Einlaß ringbereich der Brennkammer bzw. dem Auspuffkanalsystem zu verbinden..1. Arrangement. A major advantage is that the regenerative preheater can be divided into different independent elements which, being small, can be arranged to add to the particular arrangement of the turbine components. For example, you can do this be arranged that the advantages of the drum type with those of the disk type of a Air preheater can be connected by choosing a polygonal arrangement. Farther all cold gas sides and all hot gas sides can each be within a ring area be arranged, making it possible to do this without difficulty with the outlet ring area the turbo machines and the inlet ring area of the combustion chamber or the exhaust duct system connect to.

2. Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad des Vorwärmers kann durch Veränderung der Anzahl seiner Einzelelemente geändert werden. Die üblichen Vorwärmerbauarten können normalerweise jeweils immer nur für eine bestimmte Turbinenanlage Verwendung finden, während die zusammengesetzte Bauart unabhängig von der Form und der Anordnung der Komponenten einer Brennkraftturv bine in jede beliebige solche Anlage eingefügt werden kann. Weiterhin kann ein und dieselbe Turbinenanlage jeweils mit einem bestimmten zu- sammengesetzten Vorwärmer ausgerüstet werden, der je nach dem besonderen Zweck, für welchen die ■ Turbine verwendet werden soll, aus einer bestimmten Anzahl von Elementen zusammengebaut sein kann. Es ist infolgedessen verhältnismäßig leicht und ohne große Kosten möglich, eine Einheit mit niedrigem Brennstoffverbrauch und folglich mit größerem Wirkungsgrad zu entwickeln.2. Efficiency. The efficiency of the preheater can be changed by changing the number its individual elements can be changed. The usual types of preheaters can normally can only ever be used for a specific turbine system, while the composite Design independent of the shape and the arrangement of the components of an internal combustion engine bine can be inserted into any such system. Furthermore, one and the same turbine system can each with a certain assigned assembled preheater, depending on the particular purpose for which the ■ Turbine to be used should be assembled from a certain number of elements can. As a result, it is relatively easy and inexpensive to have a unit low fuel consumption and consequently with greater efficiency.

ß.Betriebseigenschaften. Da in einem zusammengesetzten Luftvorwärmer eine Mehrzahl einzelner Elemente vorgesehen ist, wird der Ausfall eines Elements die Wirksamkeit der gesamten Turbinenanlage nur zeitweise in geringem Maß beeinträchtigen, da die übrigen Elemente weiterhin einwandfrei funktionieren. Die Elemente eines solchen Luftvorwärmers sind leicht zu ersetzen und können im Massenproduktionsverfahren hergestellt werden.Operating characteristics. Because in a compound Air preheater a plurality of individual elements is provided, the failure of one Elements only temporarily impair the effectiveness of the entire turbine system to a small extent, since the rest of the elements continue to work properly. The elements of such Air preheaters are easy to replace and can be mass-produced.

4. Vereinfachung der Entwicklungsarbeit. Die Entwicklungskosten können vermindert werden, da jeweils nur ein Element gebaut und erprobt zu werden braucht, wobei das Einzelelement niedrigere Herstellungskosten verursacht und somit die Erprobung des Versuchsvorwärmers mit verminderten Kosten für Brennstoffverbrauch und Luftzuführung sowie geringerem Platzbedarf u. dgl. verbunden ist.4. Simplification of development work. The development costs can be reduced because only one element needs to be built and tested at a time, the individual element being the lower Manufacturing costs and thus the testing of the test preheater with reduced Costs for fuel consumption and air supply as well as lower space requirements and the like. connected is.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Regenerative heat exchanger with a plurality of heat exchangers rotating disks, especially for preheating the combustion air of gas turbines, characterized in that the discs are arranged in a ring around a central axis and the inlets and outlets are closed and from each disk for the medium to be heated on the one hand and the inlets and outlets for the medium to be cooled, on the other hand, are combined in separate ring areas.

2. Regenerative heat exchanger according to claim i, characterized in that all Slices lie in one plane.

3. Regenerative heat exchanger according to claim ι and 2, characterized in that the discs are arranged so that the inlets and outlets to and from each disc for the medium to be heated in an outer one, the inlets and outlets to and from each disk for the medium to be cooled, however, are combined in an inner ring area.

4. Regenerative heat exchanger according to claim i, characterized in that the Discs are arranged so that their axes are radial to the main axis of the heat exchanger are arranged, in a plane perpendicular to the main axis plane.

5. Regenerative heat exchangers in gas turbine systems, characterized in that

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one or more combined heat exchangers according to claims 1 to 4 of their hot gas inlets from a common ring channel or. Distribution channel and also their cold gas inlets Branch off, whereby the hot gas inlets connect directly to an annular channel of the turbine outlet connected or coupled and the cold gas inlets directly with an annular channel of the compressor outlet or the diffuser outlet are connected or coupled.

Considered publications:
German Patent Nos. 842 948, 859 482; Swiss patent specification No. 274 346.

1 sheet of drawings