EP0199321B1

EP0199321B1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: EP0199321B1
Application number: EP86105461A
Authority: EP
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Hagemeister; Bernhard Dr. Wöhrl
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 1985-04-20
Filing date: 1986-04-21
Publication date: 1988-06-15
Also published as: JPH037871B2; JPS61243281A; EP0199321A1; US4735260A; DE3514379C2; DE3660324D1; DE3514379A1

Description

Aus der US-A-4 475 586 ist ein Wärmetauscher mit einem separate Druckluftführungen enthaltenen Zentrairohr bekannt, von dem eine im wesentlichen U-förmige Wärmetauscherrohrmatrix jeweils beidseitig gegen eine Heißgasströmung auskragt und in Kreuz-Gegenstrom-Bauweise ausgeführt ist.
Bei einem derartigen Wärmetauscher ist es erforderlich, eine Berandungsleitwand, insbesondere im Bereich der Umlenkung der zu U-förmigen Rohrbügeln geformten Matrix anzuordnen. Da eine solche Berandungsleitwand konstruktionsbedingt Bestandteil einer anderen, die Wärmetauschermatrix 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 der Berandungsleitwand und der randständigen Rohrbügelreihe der Matrix. Für das eine Arbeitsmedium, also das Heißgas, bewirkt eine 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 Profilrohrmatrix « 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.

Ferner ist aus der US-A-3 746 083 ein Kreuzgegenstrom-Wärmetauscher mit einer seitlich von einem getrennte Druckluftführung enthaltenen Sammelrohr gegen die Heißgasströmung auskragenden U-förmigen Matrix bekannt. Zwecks Wärmedehnungs- und -spannungskompensation sollen im vorliegenden Fall zwar schon u. a. elastische Dichtleisten zwischen Sammelrohr und Heißgasgehäuse auf der einen Seite sowie zwischen letzterem (Berandung) und dem benachbarten Matrixumlenkbereich angeordnet sein. Jedoch soll hierbei eine die Matrix haltende und entlang Schienen des Gehäuses beweglich geführte Lochplatte zugleich eine Heißgasschottwand gegenüber dem gesamten bogenförmigen Matrixumlenkbereich ausbilden ; mithin wird im bekannten Fall der gesamte bogenförmige Matrixumlenkbereich (auch « Luftumlenkkammer bezeichnet) vom Wärmetauschprozeß ausgeschlossen ; mit anderen Worten bleibt dabei zu Gunsten dehnungskompensatorischer Vorkehrungen ein nicht unbeachtlicher Teil des zur Verfügung stehenden Matrixvolumens für den Wärmetauschprozeß völlig ungenutzt.
Bei einem aus der DE-A-2 000 886 bekannten und der Gattung (Oberbegriff) des Patentanspruchs 1 zugrunde gelegten Wärmetauscher soll die im wesentlichen aus U-förmigen Matrixrohrbügeln bestehende Kreuz-Gegenstrom-Matrix einerseits mit zwei voneinander getrennten Druckluftführungen kommunizieren und andererseits einen bogenförmigen Umlenkbereich aufweisen ; der Umlenkbereich soll dabei außen von einer Berandungsleitwand des Heißgasgehäuses mit Abstand umgeben sein ; ferner soll im bekannten Fall eine zwischen Matrix eine Berandungsleitwand angeordnete Schale den äußeren Umlenkbereich zumindest teilweise heißgasseitig abdecken ; im vorliegenden bekannten Fall soll die Schale allerdings mit den daran angrenzenden Profilrohrbögen der Matrix fest verbunden, z. B. verlötet sein, so daß sich die federlaschenartig oder über eine verformbare Profilleiste am Gehäuse verankerte Schale nur zusammen mit den äußeren randständigen Matrixrohrbügeln in die gekrümmte Berandungsleitwand hineindehnen kann.
Im bekannten Fall ist also weder eine individuelle freie Dehnbarkeit bzw. relative Beweglichkeit der äußeren Rohrbügel untereinander noch zwischen der Schale einerseits und dem daran angrenzenden Rohrbügelpaket gewährleistet.
Aus der EP-A-132667 ist als thermisch hoch beanspruchtes Bauteil eine Turbinenschaufel bekannt, die - von innen nach außen gesehen - aus einem metallischen, Kühlkanäle enthaltenden Schaufelkern, einem den letzteren ummantelnden und die Kühlkanäle abdeckenden sowie keramisch infiltrierten Metallfilz sowie aus einer auf den Metallfilz aufgebrachten keramischen Wärmedämmschicht als äußersten Schaufelmantel ausgebildet sein soll. Vorrangig soll auf diese Weise eine kürzest mögliche Wärmeableitung an das Kühlmittel bei gleichzeitig geringem Kühlmittelbedarf gewährleistet werden ; auf Grund der Zwischenschaltung des Metallfilzes sollen im bekannten Fall ferner thermische Differenzdehnungen zwischen Kern (Metall) und Mantel (Keramik) so beherrschbar sein, daß der Mantel keinen unzulässig hohen Materialbeanspruchungen ausgesetzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile zu beseitigen und einen Wärmetauscher nach der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Relativbewegungen der einzelnen Profilrohre untereinander sowie zwischen den letzteren und der die Matrix umschließenden Heißgasgehäusestruktur beherrschbar und zugleich insbesondere 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.
Das erfindungsgemäße Dichtelement ist somit in der Lage, die als Ursache von unterschiedlichen Temperaturen, Schwingungen oder elastischen Auslenkungen verursachten Relativbewegungen der einzelnen Matrix-Rohrbügel zu kompensieren und zugleich dabei den unerwünschten, zuvor definierten Heißgasleckspalt konsequent abzusperren, und zwar so, daß auch der äußere randständige Matrixumlenkungsbereich im Rahmen der Heißgashauptdurchströmrichtung in den Wärmetauschprozeß einbeziehbar ist. Die randständigen Rohrbügel können sich dabei frei in die Metallfilzmatte hineindehenen bzw. frei unterschiedlich zusammenziehen oder dehnen, wozu sich die federnd abstützende Halterung der Matte über das Blech am Gehäuse zusätzlich äußerst vorteilhaft auswirkt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 10.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus Patentanspruch 6, z. B. in Kombination mit der Ausbildung und Anordnung der betreffenden Gaszuströmpassage nach Anspruch 3; demnach ist es möglich, die im äußeren Matrixumlenkbereich liegenden Rohrbügel in Querrichtung (Kreuzstrom) vom Heißgas umströmen zu lassen, mit der Folge eines erhöhten Wärmeaustauschgrades im Bogenbereich sowie einer Homogenisierung der ansonsten bei derartigen bekannten Wärmetauschern vorhandenen Druck-, Massenstrom- und Geschwindigkeitsdifferenzen der Heißgasströmung zwischen den geradschenkeligen Partien der U-förmigen Rohrbügel und deren Rohrbogenpartien.
Anhand der Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise weiter erläutert ; es zeigen :

Fig. 1 eine schematische wiedergegebene Grundausführung des Wärmetauschers, worin eine Stirnseite der Profilrohrmatrix nebst Rohrführungen im Wege einer gänzlich geschnittenen Gehäusestruktur sowie die Nachteile zu Bekanntem verdeutlicht sind,
Fig. 2 die Profilrohrmatrix nach Fig. 1 in schematischer perspektivischer Ansicht im bereich der Umlenkung unter Weglassung der Berandungsleitwand,
Fig. 3 eine im Gegensatz zu Fig. 1 seitlich von zwei benachbarten Sammelrohren U-förmig auskragende Rohrmatrix unter Verdeutlichung der Auswirkungen eines Dichtelementes (« Dichtung •) zwischen dem äußeren Bogenrand der Matrix und einer Bewandung eines Gehäuses im Wege eines Teillängsschnitts der Gehäuse- und Berandungsleitwandstruktur,
Fig. 4 ein beispielsweise das thermisch bedingte Ausdehnungskompensationserfordernis der Rohrmatrix unter Bezug auf die Berandungsleitwand verkörperndes Schema zum Wärmetauscher nach Fig. 3,
Fig. 5 ein die Relativbewegung einzelner Rohrbögen verdeutlichendes Schema gemäß Schnitt A-A der Fig. 4,
Fig. 6 eine Metall-Filz-Matten-Matrix-Querschnittssektion gemäß B-B der Fig. 9, jedoch gegenüber letzterer vergrößert dargestellt, worin die Metallfilzmatte mit Ausnehmungen für anströmseitige Matrixprofilenden ausgestaltet ist,
Fig. 7 einen Abschnitt der blechbeschichteten Metallfilzmatte gemäß Blickrichtung C der Fig. 6,
Fig.8 einen Schnitt gemäß D-D der Fig.7 unter Zuordnung der Matrix nebst Sammelrohren nach Fig. 3,
Fig.9 einen Gehäuse-Dichtungs-Teillängsschnitt im Berandungsleitwandbereich mit stromabwärtig federelastisch abgedichteter Gaszuströmpassage zur Gasteilstromablenkung über die Metallfilzmatte sowie, im Sinne eines Kreuzstrom-Wärmetauscherprozesses, über die der Matte zumindest unmittelbar benachbarten Matrixrohrbögen,
Fig. 10 eine perspektivisch dargestellte Wärmetauscheralternative zu den Fig. 1, 3, 8 und 9 und
Fig. 11 eine für die genannten Wärmetauscherbeispiele geeignete Matrixprofilkonfiguration, die sich aus einem der Heißgashauptströmungsrichtung G folgenden Matrixquerschnitt im Bereich der geradschenkeligen Abschnitte ergibt.

Der in Fig. 1 und 2 veranschaulichte Wärmetauscher besteht aus einer ersten, als Sammelrohr ausgebildeten Druckluftführung 15, einer im wesentlichen parallel dazu verlaufenden, ebenfalls als Sammelrohr ausgebildeten zweiten Druckluftführung 16 und aus einer von Heißgasen G umströmbaren Rohrmatrix 1, die eintrittsseitig für die Zuführung eines aufzuheizenden Arbeitsmediums, z. B. Druckluft (Pfeil D) an das erste Sammelrohr und für die Abführung der aufgeheizten Druckluft (Pfeil D') austrittsseitig an das zweite Sammelrohr angeschlossen ist. Die Rohrmatrix 1 besteht aus seitlich von beiden Sammelrohren (Druckluftführungen) 15, 16 quer gegen die Heißgasströmungsrichtung G auskragenden, U-förmigen Matrixrohrbügeln 2, deren äußerer Umlenkungsbereich von einer Berandungsleitwand 3 umgeben ist, die zu- und abströmseitig mit der Wandstruktur eines Gehäuses 12 für die Heißgasführung 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 (s. h. auch Fig. 11).
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-A-3 746 083 bekannt ist.
Wie auch anhand der Fig. 4 verdeutlicht, muß zwischen der Berandungsleitwand 3 und den unmittelbar benachbarten Sektionen der Matrix- rohrbügel 2 im äußeren Matrixumlenkungsbereich ein verhältnismäßig großer Abstand eingehalten werden, der zugleich gemäß Fig. 1 wiederum einen verhältnismäßig großen Heißgasteilleckfluß A erzwingen würde, der wiederum einen verminderten Wärmetauschgrad nach sich ziehen würde, weil der Heißgasteilleckfluß A, losgelöst von Heißgashauptstrom G, im wesentlichen nur den genannten Abstandsspalt durchströmt, nicht jedoch die im äußeren Randbereich befindlichen Matrixprofilbögen umströmt. Zugleich würde dem genannten Heißgasteilleckfluß A gegenüber dem Heißgashauptstrom G ein verhältnismäßig großer Geschwindigkeitsüberschuß zuteil, der zu Mischturbulenzen beim Wiedereinströmen in den die Matrix verlassenden Hauptstrom G und damit ebenfalls zu Ungleichförmigkeiten des Wärmetauschprozesses führen könnte.
Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für im wesentlichen unveränderte Bauteile gegenüber Fig. 1 verkörpert a in Fig. 4 den Abstand der Matrixrohrbügel 2 zum Gehäuse 12 bzw. zur Berandungsleitwand in kaltem Zustand und b den betreffenden erforderlichen Abstand im heißen Zustand, der die zuvor beschriebenen Nachteile beim Wärmetauschprozeß zeitigt, andererseits aber unbedingt eingehalten werden muß, um z. B. Scheuerbewegungen der Matrix am Gehäuse bzw. an der Berandungsleitwand 3 zu verhindern, wobei diese Scheuerbewegungen z. B. ursächlich für betriebsbedingte Matrixschwingungen sein können (stoßweise Fahrbetrieb).
Insbesondere muß besagter Abstand a (Fig. 4) baulich berücksichtigt werden, um betrieblich bedingte Differenzdehnungen der Matrixrohrbügel 2 bzw. stets eine freie Dehnbarkeit der letzteren gegenüber dem Gehäuse bzw. der Berandungsleitwand 3 sicherstellen zu können.
Fig. 5 verkörpert variable Relativbewegungsmöglichkeiten dreier Matrixrohrbügel 2, 2', 2" untereinander, die sich zum einen in einem seitlichen Versatz c des Rohrbügels 2, zum anderen in einem in Matrixlängsrichtung von der Berandungsleitwand 3 wegführenden Versatz d des Rohrbügels 2' sowie z. B. in einem gegen die Berandungsleitwand 3 gerichteten, in Matrixlängsrichtung verlaufenden Versatz e des Rohrbügels 2" äußern können.
Zur Lösung des in Rede stehenden und unter anderem über die Fig. 1, 4 und 5 verdeutlichten Problems kann, gemäß Fig.3, zunächst der zwischen dem äußeren Umlenkungsbereich der Matrix 1 und der daran angrenzenden Berandungsleitwand 3 befindliche Heißgasleckspalt (Heißgasmindestleckspalt b- Fig. 4) unmittelbar durch mindestens ein flexibles, elastisches Dichtelement 17 abgesperrt sein. Durch dieses Dichtelement 17 gelingt es zunächst, die Wärmeverluste entsprechend gering zu halten ; mit anderen Worten wird der verlustreiche Heißgasleckstromanteil A gemäß Fig. 1 vermieden, d. h., der Heißgashauptstrom G erfährt lediglich im U-förmigen Matrixumlenkbereich einen durch das genannte Dichtelement 17 erzwungenen, leicht seitlich auspendelnden Strömungsverlauf G', der zugleich eine unbehinderte, nahezu vollständige heißgasumströmung des Matrixrohrbügels, z. B. 2, also auch im äußeren Randbereich der Matrix 1 ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe des Dichtelements 17 ist es, die unterschiedlichen Temperaturdehnungen zwischen Rohrbügeln 2 und gekühltem bzw. isoliertem Gehäuse 12 aufzunehmen wie zuvor anhand der Fig. 4 erläutert. Die Rohrbügel 2, 2', 2" (Fig. 5) erfahren untereinander Relativbewegungen infolge unterschiedlicher Temperaturen, Schwingungen oder elastischer Auslenkungen. Das Dichtelement 17 soll diese unterschiedlichen Bewegungen aufnehmen können, wie sie im übrigen auch schon in Fig. 5 zuvor beispielhaft erläutert worden sind.
Dabei soll dieses Dichtelement 17 (Fig. 3) den äußeren Umlenkungsbereich der Matrix 1 teilweise bzw. im wesentlichen - wie dargestellt - oder aber auch gänzlich umschließen können.
Gemäß Fig. 6 oder 8 oder 9 ist das Dichtelement 17 als eine flexible, aus elastischem Metallfilz gefertigte (Metallfilz) Matte ausgebildet.
Die Metallfilzmatte paßt sich den zu Fig. 5 beispielhaft genannten Relativbewegungen der einzelnen Matrixrohrbügel 2, 2', 2" der Matrix 1 an und ist auch in der Lage, Schwingungen der betreffenden Matrixrohrbügel aufzunehmen bzw. stark zu dämpfen, also in der Art eines « Schwingungsdämpfpolsters •.
Wie ferner z. B. aus Fig. 3, 4, 5 oder 9 ersichtlich, kann die Berandungsleitwand 3 zumindest einschließlich zugehöriger heißgasan- und -abströmseitiger Wandstrukturen des Gehäuses 12 auf der der Matrix 1 bzw. dem Dichtelement 17 zugekehrten Seite mit einer thermischen Isolierung 18 ausgekleidet sein, um das Gehäuse 12 möglichst kühl zu halten, und damit also keinen nennenswerten, heißgasbedingten thermischen Dehnungen auszusetzen.
Gemäß Fig. 9 ist das Dichtelement 17, als Metallfilzmatte, auf der von der Rohrbügelmatrix 1 abgewandten Seite mittels eines dünnen Bleches 19 abgedeckt und in später noch näher erläuterter Weise federnd am Gehäuse 12 befestigt ; das Blech 19 kann gegenüber der Berandungsleitwand 3 bzw. deren Isolierung 18 unter Belassung einer bogenförmigen Gaszuströmpassage 20 angeordnet sein, die am stromabwärtigen Ende durch eine nach außen abgebogene Sektion des Bleches 19 als federnde Dichtung 21 abgesperrt ist ; diese Sektion des Bleches 19 kann am Gehäuse 12 bzw. an der Berandungsleitwand 3 fixiert sein, z. B. im Wege einer Schraubverbindung 22. Dabei verkörpert die gestrichelte wiedergegebene Kontur des Bleches 19 die erfindungsgemäße thermische Kompensation als Folge dieser federelastischen Dichtungs-Absperr-Kombination.
Fig. 9 verdeutlicht ferner, daß die Gaszuströmpassage 20 zur Abzweigung eines Teils der in Hauptströmungsrichtung gegen die Matrix 1 gerichteten Heißgase G ausgebildet sein soll.
Es kann aber auch anstelle des Bleches 19 (Fig. und 9) eine Folie vorgesehen sein.
Nicht weiter dargestellt, können ferner einzelne Sektionen des Bleches 19 oder der Folie durch Löten, Falzen oder klammerartig mit der Metallfilzmatte verbunden sein.
Im Hinblick auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist es ferner besonders vorteilhaft, wenn das Abdeckblech 19 oder die Folie mit Durchbrüchen 23, 24, 25 versehen ist, die mit der Gaszuströmpassage 20 kommunizieren und über welche (23, 24, 25) der äußere Umlenkungsbereich der Matrix 1 über das als Metallfilzmatte ausgebildete Dichtelement 17 in Querrichtung umströmbar ist. Auf diese Weise kann also im äußeren Matrixumlenkbereich ein Kreuzstrom-Wärmetauschprozeß ermöglicht werden. Die Pfeile F kennzeichnen den Heißgasfluß aus der Gaszuströmpassage 20, durch die Metallfilzmatte hindurch und über den hier jeweils randständigen Rohrbügel 2 hinweg.
Gemäß Fig. 6 weist das als Metallfilzmatte ausgebildete Dichtelement 17 an der Kontaktzone für die unmittelbar benachbarten Rohrbügel 2 des Matrixumlenkbereiches entsprechend der anströmseitigen Profilkontur gemäß vorprofilierte Ausformungen 26 auf.
Auf diese Weise kann eine weitere Stabilisierung der Profilrohrmatrix, insbesondere im äußeren randständigen Umlenkungsbereich, erreicht werden. Ferner kann hierdurch die Abdichtwirkung verbessert werden.
Wie ferner anhand der Fig. 7 verdeutlicht, können die Durchbrüche 23, 24, 25 in der Weise örtlich unterschiedlich dimensioniert und verteilt sein, daß ein im Betrieb stets vorhandener Differenzgasdruck eine lastabhängige, abdichtende Anpreßkraft der von dem Blech 19 oder einer Folie ummantelten Metallfilzmatte gegen die daran angrenzenden Bogenpartien der Rohrbügel 2 ausübt.
Da die Metallfilzmatte mit dem durchbrochenen äußeren Blech 19 oder der Folie für das Heißgas einen durch Variation der Durchbruchsfläche anpaßbaren Widerstand bietet, übt die dabei entstehende Druckdifferenz eine Anpreßkraft in Richtung auf die Rohrbügel aus. Diese Anpreßkraft erhöht die Dichtwirkung. Die Anpreßkraft ist dabei lastabhängig. Beim Einsatz dieses Wärmetauschers, z. B. in einer Fahrzeuggasturbine, hat dies den Vorteil, daß bei Leerlauf der Turbine und bei Stillstand des Fahrzeugs die Anpreßkraft gering ist (es treten dabei keine äußeren Kräfte auf, die zu Relativbewegungen der Rohrbügel führen könnten). Im Fahrbetrieb, wo Stöße und Schwingungen die Rohrbügel auslenken können, wird durch verstärkte Anpreßkraft, infolge höheren Differenzdruckes Ap bei höherer Triebwerksdrehzahl, die Dichtwirkung erhöht und das Rohrbügelpaket stabilisiert.
Im Fahrbetrieb ergibt sich also ein erhöhter Gesamtmassendurchsatz durch das Gasturbinentriebwerk. Die dabei erhöhte Anpresskraft des z. B. als Metallfilzmatte ausgebildeten Dichtelements 17 resultiert also aus der Druckdifferenz Δp zwischen dem auf der einen Seite in der Gaszuströmpassage 20 (Fig.9) sich als Ursache der vorgewählten Drosselwirkung über die Durchbrüche 23, 24, 25 (Fig. 7) ausbildenden Heißgasstaudruck, der den Heißgasdruck in der Matrix, hinter der Metallfilzmatte, übersteigt.
In sinngemäßer Anlehnung an Fig. 9 sind auch in Fig. die Heißgashauptströmungsrichtung mit G, die davon abgespaltenen, das als Metallfilzmatte ausgebildete Dichtelement 17 durchströmenden Heißgasstromanteile mit F bezeichnet.
Bei den Ausführungsbeispielen, z. B. nach Fig.3 und 8, sind die voneinander getrennten Druckluftführungen 15, 16 jeweils durch separate Sammelrohre 29, 30 gebildet. Stattdessen kann z. B. auch ein einzelnes Sammelrohr 31 zur Aufnahme von beiden getrennten Druckluftführungen 15, 16 ausgebildet sein, wie dies bei einem Wärmetauscher nach Fig. 10 verdeutlicht ist, dessen Wirkungsweise grundsätzlich hinsichtlich der übrigen Bezugszeichen 1, D, D', G mit Fig. 1 identisch ist.
Wie ferner aus dem Matrixquerschnitt nach Fig. 11 entnehmbar, sollen die einzelnen Rohrbügel 2 der Matrix 1 vorzugsweise aerodynamisch optimierte, im Querschnitt lanzetten- oder linsenförmige Hohlprofilkörper sein, die jeweils zwei durch einen mittleren Quersteg 7' voneinander getrennte innere Druckluftkanäle 8', 9' aufweisen, die eine dreieckförmige, im Sinne der an- und abströmseitigen Enden zugespitzt auslaufende Konturierung aufweisen.
Gemäß dem Matrixfeld nach Fig.11 greifen dabei die einzelnen Profilreihen der Matrixrohrbügel 2 unter Gewährleistung der zulässigen Heißgasversperrung räumlich verschachtelt ineinander.

Claims

1. Wärmetauscher mit rohrbündelartiger, von Heißgas umströmter Kreuz-Gegenstrom-Matrix (1), die ein- und austrittseitig mit voneinander getrennten Druckluftführungen (15, 16) kommuniziert und aus im wesentlichen U-förmigen Matrixrohrbügeln (2) besteht, deren äußerer Umlenkungsbereich von einer Berandungsleitwand (3) eines Gehäuses (12) für die Heißgasführung umgeben ist, wobei ein zwischen dem äußeren Umlenkungsbereich und der Berandungsleitwand (3) befindlicher Heißgasleckspalt durch mindestens ein flexibles, elastisches Dichtelement (17) abgesperrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (17) unmittelbar zwischen dem äußeren Umlenkungsbereich der Matrix (1) und der Berandungsleitwand (3) angeordnet und als eine den äußeren Umlenkungsbereich teilweise oder gänzlich umschließende, elastische Metallfilzmatte ausgebildet ist, die auf der vom äußeren Umlenkungsbereich abgewandten Seite mittels eines dünnen Bleches (19) federnd am Gehäuse (12) befestigt ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berandungsleitwand (3) zumindest einschließlich zugehöriger heißgasanund abströmseitiger Wandstrukturen des Gehäuses (12) auf der der Rohrbügelmatrix (1) bzw. dem Dichtelement (17) zugekehrten Seite mit einer thermischen Isolierung (18) ausgekleidet ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfilzmatte auf der betreffenden einen Seite vom Blech (19) abgedeckt ist, das gegenüber der Berandungsleitwand (3) bzw. deren Isolierung (18) eine bogenförmige Gaszuströmpassage (20) ausbildet, die zur Abzweigung eines Teils der in Hauptströmungsrichtung gegen die Matrix (1) gerichteten Heißgase (G) ausgebildet ist und die am stromabwärtigen Ende durch eine nach außen abgebogene Sektion des Bleches (19) als federnde Dichtung (21) abgesperrt ist, wobei diese Sektion des Bleches (19) am Gehäuse (12) bzw. an der Berandungsleitwand (3) fixiert ist.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Bleches eine Folie vorgesehen ist.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Sektionen des Bleches (19) oder der Folie durch Löten, Falzen oder klammerartig mit der Metall-Filz-Matte verbunden sind.

6. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckblech (19) oder die Folie mit Durchbrüchen (23, 24, 25) versehen ist, die mit der Gaszuströmpassage (20) kommunizieren und mit denen die im äußeren Umlenkungsbereich der Matrix (1) angeordneten Rohrbügel (2) über die Metall-Filz-Matte in Querrichtung bzw. kreuzstromartig umströmbar sind.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (23, 24, 25) in der Weise örtlich unterschiedlich dimensioniert und verteilt sind, daß ein im Betrieb stets vorhandener-Differenzgasdruck eine lastabhängige, abdichtende Anpreßkraft der von dem Blech (19) oder der Folie ummantelten Metallfilzmatte gegen die daran angrenzenden Rohrbügel (2) der Matrix (1) ausübt.

8. Wärmtauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfilzmatte an der Kontaktzone für die unmittelbar benachbarten Rohrbügel (2) des Matrixumlenkbereiches entsprechend der anströmseitigen Profilkontur gemäß vorprofilierte Ausformungen (26) aufweist.

9. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die voneinander getrennten Druckluftführungen (15, 16) in ein gemeinsames Sammelrohr (31) integriert oder jeweils von einem Einzelsammelrohr (29, 30) gebildet sind.

10. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rohrbügel (2) der Matrix aerodynamisch optimierte, im Querschnitt lanzetten-oder linsenförmige Hohlprofilkörper sind, die jeweils zwei durch einen mittleren Quersteg (7') voneinander getrennte innere Druckluftkanäle (8', 9') aufweisen, die eine dreieckförmige, im Sinne der an- und abströmseitigen Enden zugespitzt auslaufende Konturierung aufweisen.