SE519068C2

SE519068C2 - Device for pipe connection for heat exchanger

Info

Publication number: SE519068C2
Application number: SE0101798A
Authority: SE
Inventors: Max Xie; Gunnar Lagerstroem; Bertil Joensson
Original assignee: Rekuperator Svenska Ab
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2003-01-07
Also published as: SE0101798D0; ATE303573T1; US20040226692A1; SE0101798L; WO2002097353A1; EP1389296A1; DE60205886D1; EP1389296B1; DE60205886T2

Abstract

Device for a heat exchanger (1), preferably for co-operation with a gas turbine, where the heat exchanger includes flow channels and a heat emitting medium (6) flows through every alternate channel and a heat absorbing medium (7) flows through every other alternate channel. A collecting channel (4) is connected to an outlet section of a combined inlet and outlet pipe joint (2, 3) for the heat emitting and absorbing media (6, 7) via a pipe section. The pipe section has a substantially straight section (10, 13) including at least one straight sub-section where a first sub-section (10) is deformable both in its axial direction and in all directions transverse to the axial direction. A partially curved second sub-section (11, 21) is included and the pipe section has a central load-absorbing-through element (14) attached at ends (14a, 14b) to the outer side of the pipe section. The straight section has an inlet end attached to the collection channel (4) and the second sub-section has an outlet end attached to the outlet pipe joint (3).

Description

si. n o! anno) »nina 10 15 20 25 30 519 068 f; .fz-I=12.“I==11I u n n u ø a nu Ett rörsystem mellan två delar av en värmeväxlare, exempelvis mellan dess utloppssida och en utgående kanal, måste därför kunna ta upp krafter som uppstår därför att värmeväxlarpaketet och rörsystemet med stor sannolikhet har olika utvidgningskoefficienter mellan två på avstånd från varandra belägna punkter. Av detta skäl är svetsade eller lödda skarvar i rörsystem utan förmåga att ta upp termiska rörelser direkt olämpliga, eftersom upprepade termiska belastningar snabbt skulle ge upphov till sprickor och läckage. Motsvarande problem uppstår även vid användning av mekaniska förband, som t.ex. bultförband. Si. n o! anno) »nina 10 15 20 25 30 519 068 f; .fz-I = 12. “I == 11I unnu ø a nu A pipe system between two parts of a heat exchanger, for example between its outlet side and an outgoing duct, must therefore be able to absorb forces that arise because the heat exchanger package and the pipe system with high probability have different coefficients of expansion between two spaced points. For this reason, welded or soldered joints in pipe systems without the ability to absorb thermal movements are directly unsuitable, as repeated thermal loads would quickly give rise to cracks and leakage. Corresponding problems also arise when using mechanical joints, such as bolted joints.

Ett problem är därför att åstadkomma ett rörsystem som kan deformeras för att ta upp termiska belastningar utan att skador uppstår. Beroende på hur rörsystemet placeras kan det behöva ta upp rörelser i både axiell och radiell led med avseende på rörsystemets huvudaxel.A problem is therefore to provide a pipe system that can be deformed to absorb thermal loads without damage occurring. Depending on how the pipe system is placed, it may need to accommodate movements in both axial and radial directions with respect to the main axis of the pipe system.

Ett annat problem är att passa in ett sådant rörsystem mellan två bestämda punkter, där det ibland kan förekomma variationer i passning och toleranser mellan de olika delar som ingår i värmeväxlaren. Även i detta fall är ett rörsystem som är deformerbart i flera riktningar ett önskemål.Another problem is to fit such a pipe system between two specific points, where there can sometimes be variations in fit and tolerances between the different parts included in the heat exchanger. Also in this case, a pipe system that is deformable in several directions is a desire.

Det är även önskvärt att kunna bygga denna typ av rörsystem på ett ekonomiskt sätt, eftersom dagens lösningar ofta är komplicerade och dyra.It is also desirable to be able to build this type of pipe system in an economical way, as today's solutions are often complicated and expensive.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att undanröja de problem som angivits vid tidigare känd teknik och därmed tillse de angivna önskemålen på ett förbättrat rörsystem för en värmeväxlare, samt en enklare och billigare utföringsform för detta ändamål.DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the present invention is to obviate the problems stated in the prior art and thereby satisfy the stated wishes of an improved pipe system for a heat exchanger, as well as a simpler and cheaper embodiment for this purpose.

Ovan angivna ändamål uppnås genom ett rörsystem för värmeväxlare av i inledning nämnt slag, vars särdrag framgår av det efterföljande patentkravet 1 där en anordning vid värmeväxlare innefattar ett flertal korrugerade plattor. 519 068 f: .:'-==-1=:.-':-211" n» s 0 u - u v ø o u u n o nu Var och en av plattorna med ett första kantparti motstående ett andra kantparti, ett tredje kantparti motstående ett ﬁärde kantparti, mellan vilka korrugerade plattor finns anordnade första och andra strömningskanaler, av vilka strömningskanaler varannan är inrättad att genomströmmas av ett 5 värmeavgivande medium och varannan är inrättad att genomströmmas av ett värmeupptagande medium. Enligt en utföringsform kan värmeväxlaren samverka med en gasturbin. värmeväxlaren är försedd med en utgående samlingskanal för nämnda 10 värmeupptagande medium, vilken kanal löper utmed en sida av värmeväxlaren och är ansluten till en utloppsdel av en kombinerad inlopps- och utloppsstos för nämnda värmeavgivande och värmeupptagande medium via en rörsektion. Utloppsstosen är placerad på avstånd från nämnda sida, samt att nämnda rörsektion innefattar en huvudsakligen rak sektion med 15 åtminstone en rak delsektion, där en första delsektion är elastiskt deformerbar i både axiell led och i alla riktningar tvärs nämnda axiella led, samt en delvis krökt andra delsektion, samt att rörsektionen har ett centralt genomgående lastupptagande element vilket är infäst vid sina yttre ändar på utsidan av rörsektionen, varvid den raka sektionens inloppsände är ansluten 20 till samlingskanalen och den andra delsektionens utloppsände är ansluten till Utloppsstosen. Det lastupptagande elementet är avsett att ta upp och balansera krafter orsakade av termiska rörelser i värmeväxlarpaketet och rörsystemet. Denna lösning används i de fall då värmeutvidgningen i värmeväxlarpaketet och rörsystemet inte är exakt lika. Elements egenskaper 25 kan anpassas genom att variera material och/eller dimension. Exempel på material är en stång tillverkad av ett legerat stål med en lämplig diameter. lnfåstning av det lastupptagande elementet sker lämpligen med något slags mekaniskt förband, tex. ett bultförband. Elementets ändar passerar genom nunn- 30 urtagningar i rörsystemet i de punkter där den raka sektionens huvudaxel skär rörsystemets väggar. En viss bearbetning kan krävas för att 11-1»- åstadkomma en plan yta kring urtagningarna, mot vilka ytor elementets ändar ;||a| 10 15 20 25 30 519 068 f: nu o v n u n u u q u n n 00 4 spänns in med hjälp av åtdragna muttrar eller liknande. I fall där trycket hos det strömmande mediet i rörsystemet överstiger det omgivande trycket, kan det vara fördelaktigare att infästa elementet medelst svetsning eller lödning.The above objects are achieved by means of a pipe system for heat exchangers of the type mentioned in the introduction, the features of which appear from the appended claim 1, wherein a device for heat exchangers comprises a plurality of corrugated plates. 519 068 f:.: '- == - 1 =: .-': - 211 "n» s 0 u - uv ø ouuno nu Each of the plates with a first edge portion opposite a second edge portion, a third edge portion opposite a ﬁ fourth edge portion, between which corrugated plates are arranged first and second flow channels, of which flow channels are each arranged to be flowed through by a heat-emitting medium and each other is arranged to be flowed through by a heat-absorbing medium. provided with an output collecting duct for said heat absorbing medium, which duct runs along one side of the heat exchanger and is connected to an outlet part of a combined inlet and outlet socket for said heat emitting and heat receiving medium via a pipe section. , and that said pipe section comprises a substantially straight section with at least one straight sub-section, where a first sub-section is a elastically deformable in both axial direction and in all directions across said axial joint, and a partially curved second sub-section, and that the pipe section has a central continuous load-bearing element which is attached to its outer ends on the outside of the pipe section, the inlet end of the straight section being connected 20 to the collecting duct and the outlet end of the second sub-section is connected to the outlet socket. The load-bearing element is intended to absorb and balance forces caused by thermal movements in the heat exchanger package and the pipe system. This solution is used in cases where the heat expansion in the heat exchanger package and the pipe system are not exactly the same. Element properties can be adapted by varying material and / or dimension. An example of a material is a rod made of an alloy steel with a suitable diameter. Fastening of the load-bearing element is suitably done with some kind of mechanical joint, e.g. a bolted joint. The ends of the element pass through nunnel recesses in the pipe system at the points where the main axis of the straight section intersects the walls of the pipe system. Some machining may be required to provide a flat surface around the recesses, against which surfaces the ends of the element; || a | 10 15 20 25 30 519 068 f: nu o v n u n u u q u n n 00 4 is tightened using tightened nuts or similar. In cases where the pressure of the flowing medium in the pipe system exceeds the ambient pressure, it may be more advantageous to attach the element by welding or soldering.

Det sistnämnda alternativet minimerar risken för läckage i anslutningarna.The latter option minimizes the risk of leakage in the connections.

Den elastiskt deformerbara första rörsektionen kan exempelvis bestå av ett huvudsakligen cylindriskt rör, vars väggar har ett korrugerat tvärsnitt i rörets längdriktning. En sådan utformning medför som regel vissa strömningsförluster. För att inte begränsa eller störa ﬂödet genom röranslutningen kan den korrugerade sektionens medeldiameter, d.v.s. medelvärdet av korrugeringarnas inre och yttre diameter, vara större än den anslutande andra rörsektionens innerdiameter. Företrädesvis har den deformerbara första rörsektionen har en innerdiameter, motsvarande den korrugerade sektionens minsta diameter, som är lika med den andra sektionens innerdiameter. Den korrugerade sektionens tvärsnitt kan varieras beroende på storlek och riktning hos de termiska rörelser den är avsedd att ta upp. Ett exempel på ett lämpligt utformning är ett sinusformat tvärsnitt, varvid både amplitud och våglängd kan varieras för att ge önskade egenskaper vad gäller deformerbarhet i axiell och radiell led.The elastically deformable first pipe section may, for example, consist of a substantially cylindrical pipe, the walls of which have a corrugated cross-section in the longitudinal direction of the pipe. Such a design usually entails certain flow losses. In order not to limit or disturb the fate through the pipe connection, the average diameter of the corrugated section, i.e. the average value of the inner and outer diameters of the corrugations, be larger than the inner diameter of the connecting second pipe section. Preferably, the deformable first pipe section has an inner diameter, corresponding to the minimum diameter of the corrugated section, which is equal to the inner diameter of the second section. The cross section of the corrugated section can be varied depending on the size and direction of the thermal movements it is intended to absorb. An example of a suitable design is a sinusoidal cross-section, whereby both amplitude and wavelength can be varied to give desired properties in terms of deformability in axial and radial joints.

Härutöver kan den raka sektionen anslutas direkt till samlingskanalen eller indirekt via en ytterligare krökt tredje delsektion. Om det exempelvis är önskvärt att vinkla den raka rörsektionen i förhållande till utloppsstosen, kan det första alternativet användas.In addition, the straight section can be connected directly to the collection channel or indirectly via a further curved third sub-section. For example, if it is desired to angle the straight pipe section relative to the outlet nozzle, the first option may be used.

Enligt en ytterligare utföringsform utgörs den andra delsektionen av en krökt rörsektion, varvid det lastupptagande elementet är infäst på utsidan av rörsektionen i en punkt där den raka sektionens huvudaxel skär den krökta rörsektionens största krökningsradie.According to a further embodiment, the second sub-section consists of a curved pipe section, the load-bearing element being attached to the outside of the pipe section at a point where the main axis of the straight section intersects the largest radius of curvature of the curved pipe section.

Enligt en ytterligare utföringsform utgörs den andra delsektionen av en T- rörsektion, varvid det lastupptagande elementet är infäst på utsidan av en auf-u 11,»- 10 15 20 25 30 519 068 f: i b Ü .: . . . . . . . . . . . .. sluten ände av T-rörsektionens tvärgående sektion i en punkt där den raka sektionens huvudaxel skär nämnda slutna ände.According to a further embodiment, the second sub-section consists of a T-pipe section, the load-bearing element being attached to the outside of an auf-u 11, »- 10 15 20 25 30 519 068 f: i b Ü.:. . . . . . . . . . . .. closed end of the transverse section of the T-tube section at a point where the main axis of the straight section intersects said closed end.

Det är även möjligt att låta T-rörsektionen vara försedd med en deformerbar ﬁärde sektion i anslutning till sin slutna ände, vilken sektion är deformerbar i axiell led. Denna lösning används lämpligen i de fall då värmeutvidgningen i värmeväxlarpaketet och rörsystemet inte är lika stor Det är också möjligt att variera inbördes placeringen av de olika delsektionema. Enligt en utföringsform kan den raka sektionen förses med en ytterligare rak femte delsektion placerad mellan den deformerbara andra delsektionen och den krökta andra delsektionen. Enligt en ytterligare utföringsform kan den deformerbara andra delsektionen vara placerad mellan den raka femte delsektionen och den krökta andra delsektionen. Nämnda femte delsektion utgör härvid en förlängning för att anpassa rörsektionens totala längd. Den deformerbara första delsektionen kan teoretiskt förlängas obegränsat inom det tillgängliga utrymmet för nämnda första delsektion.It is also possible to leave the T-pipe section provided with a deformable fourth section in connection with its closed end, which section is deformable in axial direction. This solution is suitably used in cases where the thermal expansion in the heat exchanger package and the pipe system is not as large. It is also possible to vary the mutual placement of the different sub-sections. According to one embodiment, the straight section can be provided with a further straight fifth sub-section placed between the deformable second sub-section and the curved second sub-section. According to a further embodiment, the deformable second sub-section may be located between the straight fifth sub-section and the curved second sub-section. Said fifth sub-section here constitutes an extension in order to adapt the total length of the pipe section. The deformable first sub-section can theoretically be extended indefinitely within the available space for said first sub-section.

Dess längd anpassas för att kunna uppta en viss längdförändring i axieli led hos rörsystemet samt för att medge en viss rörelse i radiell led. Eftersom delsektionen är elastiskt deformerbar kan den dock endast ta upp rörelser och ej krafter orsakade av värmeutvidgning i de övriga sektionerna av rörsystemet eller i värmeväxlaren. Den deformerbara delsektionens dimensioner begränsas i stället av faktorer som exempelvis trycket i det strömmande mediet Den raka sektionen är placeras lämpligen så att en imaginär förlängning av dess yttre periferi i mediets ﬂödesriktning löper på radiellt avstånd från utloppsdelens yttre periferi. Förutom denna begränsning kan den raka sektionen placeras i varje önskad vinkel mellan den raka sektionens huvudaxel och en rak linje motsvarande nämnda huvudaxels läge då den raka sektionen yttre periferi tangerar utloppsstosens yttre periferi. :unna »|.;> 10 15 20 25 30 519 068 z'=a"='-._.-' f; _;"~;*-ïïI.".'-=-'I š'-'= o n uno 6 Härutöver kan den krökta andra sektionen anslutas antingen radiellt eller tangentiellt till utloppsstosen. Valet av anslutning görs beroende på utloppsstosens utformning och önskat ﬂöde i utloppsdelen. En tangentiell anslutning kan exempelvis ge mediet ett spiralformat flöde i önskad riktning.Its length is adapted to accommodate a certain length change in the axial direction of the pipe system and to allow a certain movement in the radial direction. However, since the sub-section is elastically deformable, it can only absorb movements and not forces caused by thermal expansion in the other sections of the pipe system or in the heat exchanger. The dimensions of the deformable sub-section are instead limited by factors such as the pressure in the flowing medium. The straight section is suitably placed so that an imaginary extension of its outer periphery in the direction of fate of the medium runs at a radial distance from the outer periphery of the outlet part. In addition to this limitation, the straight section can be placed at any desired angle between the main axis of the straight section and a straight line corresponding to the position of said main axis as the outer section of the straight section touches the outer periphery of the outlet socket. : unng »|.;> 10 15 20 25 30 519 068 z '= a" =' -._.- 'f; _; "~; * - ïïI." .'- = -' I š'- ' = on uno 6 In addition, the curved second section can be connected either radially or tangentially to the outlet nozzle.The choice of connection is made depending on the design of the outlet nozzle and the desired fate in the outlet part.A tangential connection can, for example, give the medium a helical flow in the desired direction.

För att kunna styra flödet ytterligare i den krökta andra sektionen kan anslutningen till utloppsstosen vara riktad i det värmeupptagande mediets huvudsakliga flödesriktning genom utloppsstosen. Detta kan exempelvis åstadkommas genom att den krökta sektionen riktas i en lämplig vinkel relativt ett radialplan genom utloppsstosen.In order to be able to control the flow further in the curved second section, the connection to the outlet nozzle can be directed in the main flow direction of the heat-absorbing medium through the outlet nozzle. This can be achieved, for example, by directing the curved section at a suitable angle relative to a radial plane through the outlet nozzle.

Skulle en anslutning mellan samlingskanalen och utloppsdelen visa sig vara otillräckligt kan man enligt en ytterligare utföringsform förse samlingskanalen med två separata rörsektioner, lämpligen en anslutning från vardera änden av nämnda samlingskanal till utloppsstosen.Should a connection between the collecting channel and the outlet part prove to be insufficient, according to a further embodiment it is possible to provide the collecting channel with two separate pipe sections, suitably a connection from each end of said collecting channel to the outlet socket.

En fördel med det ovan beskrivna rörsystemet är att det till större delen kan byggas med hjälp av enkla standardkomponenter. Den raka sektionen kan anslutas direkt till samlingskanalen eller via en vanlig L-sektion med önskad krökningsradie. Förutom en rak delsektion förses den raka sektionen med en deformerbar delsektion, vilken företrädesvis är korrugerad. En sådan korrugerad sektion framställs exempelvis medelst valsning för metalliska material, injektionssprutning för plastmaterial eller lindning för kompositer.An advantage of the pipe system described above is that it can for the most part be built with the help of simple standard components. The straight section can be connected directly to the collection channel or via a standard L-section with the desired radius of curvature. In addition to a straight sub-section, the straight section is provided with a deformable sub-section, which is preferably corrugated. Such a corrugated section is produced, for example, by rolling for metallic materials, injection molding for plastic materials or winding for composites.

Den deformerbara delsektionens motståndskraft mot deformation bestäms, förutom av materialet, av korrugeringarnas inbördes avstånd i axiell led och amplitud i radiell led, samt av materialtjockleken. Dessa variabler väljs med avseende på rörens diameter, maximalt möjlig deformation, samt vilka tryck och temperaturer rören är avsedda att klara.The resistance of the deformable sub-section to deformation is determined, in addition to the material, by the mutual distance of the corrugations in the axial direction and the amplitude in the radial direction, as well as by the material thickness. These variables are selected with respect to the diameter of the pipes, the maximum possible deformation, and the pressures and temperatures the pipes are intended to withstand.

Den huvudsakligen krökta sektionen kan antingen utgöras av en vanlig T- sektion eller en L-sektion, vars krökningsradie väljs för att åstadkomma nämnda radiella eller tangentiella anslutning till utloppsstosen. Kostnaden för ett rörsystem kan därmed hållas på en mycket rimlig nivå. .its- .>,». 10 15 20 25 30 . . . . .. a a .u ø u u u o o o u nu Materialet i rörsystemet väljs lämpligen med avseende på värmeväxlarens användningsområde, d.v.s. typ av värmeupptagande/-avgivande medium och vilka temperaturer och tryck rörsystemet kommer att utsättas för. Höga temperaturer och tryck kräver företrädesvis metalliska material, som stål eller aluminium i lämplig tjocklek och kvalitet, medan lägre temperaturer och tryck kan medge användning av plaströr. Korrosiva medier kan kräva speciellt motståndskraftiga material. Sammanfogning av metalliska rör görs företrädesvis medelst svetsning eller lödning, medan plastmaterial och kompositer kan svetsas, smältas eller limmas samman. Mekaniska kopplingar, som exempelvis gängade förband, är också möjliga, men ger samtidigt en mer skrymmande, komplicerad och därmed dyrare lösning.The substantially curved section may be either a standard T-section or an L-section, the radius of curvature of which is selected to provide said radial or tangential connection to the outlet socket. The cost of a piping system can thus be kept at a very reasonable level. .its-.>, ». 10 15 20 25 30. . . . .. a a .u ø u u u o o o o u u nu The material in the pipe system is suitably selected with respect to the area of use of the heat exchanger, i.e. type of heat absorption / emission medium and what temperatures and pressures the piping system will be exposed to. High temperatures and pressures preferably require metallic materials, such as steel or aluminum of suitable thickness and quality, while lower temperatures and pressures may allow the use of plastic pipes. Corrosive media may require particularly resistant materials. Joining of metallic pipes is preferably done by welding or soldering, while plastic materials and composites can be welded, melted or glued together. Mechanical connections, such as threaded joints, are also possible, but at the same time provide a more bulky, complicated and thus more expensive solution.

För att minska värmeförluster mellan samlingskanalen och utloppsstosen kan rörsystemet även förses med ett värmeisolerande skikt eller ett rören omslutande material.To reduce heat loss between the collecting duct and the outlet socket, the pipe system can also be provided with a heat-insulating layer or a material enclosing the pipes.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i anslutning till föredragna utföringsexempel samt de bifogade schematiska ﬁgurerna, där Figur 1 visar schematiskt en rekuperator med en inlopps- och utloppsstos, samt en samlingskanal med en röranslutning enligt uppﬁnningen; Figur 2 visar en planvy med en röranslutning enligt en första utföringsform; Figur 3 visar en planvy för en variation av röranslutningen enligt den första utföringsformen; Figur 4 visar en planvy för en ytterligare variation av röranslutningen enligt den första utföringsformen; Figur 5 visar en planvy med en röranslutning enligt en andra utföringsform; Figur 6 visar en planvy för en variation av röranslutningen enligt den andra utföringsformen; u n | o n c nu .~.-=| .t-tn 10 15 20 25 30 u o u n en 519 068 u - | o ø n n | o n.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in the following in connection with preferred embodiments and the accompanying schematic diagrams, in which Figure 1 schematically shows a recuperator with an inlet and outlet nozzle, and a collecting duct with a pipe connection according to the invention; Figure 2 shows a plan view with a pipe connection according to a first embodiment; Figure 3 shows a plan view for a variation of the pipe connection according to the first embodiment; Figure 4 shows a plan view for a further variation of the pipe connection according to the first embodiment; Figure 5 shows a plan view with a pipe connection according to a second embodiment; Figure 6 shows a plan view for a variation of the pipe connection according to the second embodiment; u n | o n c nu. ~ .- = | .t-tn 10 15 20 25 30 u o u n en 519 068 u - | o ø n n | o n.

Figur 7 visar en planvy för en ytterligare variation av röranslutningen enligt den andra utföringsformen; FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Figur 1 visar schematiskt en rekuperator innefattande ett värmeväxlarpaket 1 med en kombinerad inlopps- och utloppsstos 2, 3, samt en samlingskanal 4 med en röranslutning 5 enligt uppfinningen. Den kombinerade inlopps- och utloppsstosen 2, 3 består av två koncentriska, delvis koniska kanaler. Den inre inloppsstosen 2 är ansluten till en källa för värmeavgivande medium, i detta fall förbränningsgas från en gasturbin (ej visad). Massflödet av värmeavgivande medium 6 strömmar genom värmeväxlaren där det avger stora delar av sin värmeenergi till ett värmeupptagande medium, vilket i detta fall utgörs av luft. Det värmeupptagande mediet samlas i en samlingskanal 4, varvid flödet 7 leds ut genom en röranslutning 5 till utloppsstosen 3 för att nå gasturbinen.Figure 7 shows a plan view for a further variation of the pipe connection according to the second embodiment; PREFERRED EMBODIMENTS Figure 1 schematically shows a recuperator comprising a heat exchanger package 1 with a combined inlet and outlet socket 2, 3, and a collecting duct 4 with a pipe connection 5 according to the invention. The combined inlet and outlet nozzle 2, 3 consists of two concentric, partially conical channels. The inner inlet nozzle 2 is connected to a source of heat-emitting medium, in this case combustion gas from a gas turbine (not shown). The mass flow of heat-emitting medium 6 flows through the heat exchanger where it emits large parts of its heat energy to a heat-absorbing medium, which in this case consists of air. The heat-absorbing medium is collected in a collecting duct 4, the flow 7 being led out through a pipe connection 5 to the outlet socket 3 to reach the gas turbine.

En första utföringsform av röranslutningen 5 framgår ur Figur 2. Enligt detta exempel innefattar röranslutningen 5 en rak första delsektion 10, en krökt andra delsektion 11, en krökt tredje delsektion 12, samt en rak fjärde delsektion 13. Härvid är den krökta andra delsektionen 11 ansluten till ett inlopp 8 på utloppsstosen 3 medan den krökta tredje delsektionen 12 är ansluten till samlingskanalen 4. Mellan dessa två krökta delsektionen 11, 12 sitter en rak rörsektion innefattande den deformerbara första delsektionen 10 samt den raka fjärde delsektion 13. Dessa delsektioner svetsas eller löds samman till ett sammansatt rörsystem.A first embodiment of the pipe connection 5 is shown in Figure 2. According to this example, the pipe connection 5 comprises a straight first subsection 10, a curved second subsection 11, a curved third subsection 12, and a straight fourth subsection 13. The curved second subsection 11 is connected here. to an inlet 8 on the outlet socket 3 while the curved third sub-section 12 is connected to the collecting channel 4. Between these two curved sub-sections 11, 12 is a straight pipe section comprising the deformable first sub-section 10 and the straight fourth sub-section 13. These sub-sections are welded or soldered together to a composite pipe system.

Den deformerbara delsektionen 10 består av ett korrugerat rör som kan deformeras elastiskt genom expansion eller kompression i axiell led, samt böjas något i tvärled. Detta medger att delsektionen 10 kan ta upp de rörelser som orsakas av de krafter som rörsystemet utsätts för vid temperatur- variationer, särskilt vid start av anläggningen då temperaturen kan gå från c u n n o nu i.,.: ...i. 10 15 20 25 30 a o n . no s 519 068 n .o av; rumstemperatur till ca. 650 °C. Delsektionens 10 längd anpassas till de axiella och laterala krafter den måste kunna ta upp, samt hur mycket den skall kunna deformeras i tvärled vid inpassning av samtliga delsektioner. Vid så höga temperaturer som i detta fall kan värmeutvidgningen hos de i värmeväxlaren ingående komponenterna uppgå till ca. 1 %, vilket medför motsvarande höga termiska belastningar.The deformable sub-section 10 consists of a corrugated tube which can be elastically deformed by expansion or compression in the axial direction, and bent slightly transversely. This allows the sub-section 10 to absorb the movements caused by the forces to which the pipe system is subjected during temperature variations, especially at the start of the plant when the temperature can go from c u n n o nu i.,.: ... i. 10 15 20 25 30 a o n. no s 519 068 n .o av; room temperature to approx. 650 ° C. The length of the sub-section 10 is adapted to the axial and lateral forces it must be able to absorb, as well as how much it must be able to deform transversely when fitting all sub-sections. At temperatures as high as in this case, the thermal expansion of the components included in the heat exchanger can amount to approx. 1%, which entails correspondingly high thermal loads.

Den raka fjärde delsektionens 13 längd beror på avståndet mellan anslutningen på samlingskanalen 4 och inloppet 8 på utloppsstosen 3. Om avståndet är tillräckligt kort, kan den fjärde delsektionen 13 elimineras. Det är även möjligt att eliminera den krökta tredje delsektionen 12, i det fall den raka rörsektionen kan anslutas direkt till samlingskanalen.The length of the straight fourth sub-section 13 depends on the distance between the connection on the collecting channel 4 and the inlet 8 on the outlet socket 3. If the distance is short enough, the fourth sub-section 13 can be eliminated. It is also possible to eliminate the curved third sub-section 12, in case the straight pipe section can be connected directly to the collecting duct.

För att balansera krafterna i rörsystemet är det försett med ett centralt placerat, sammanhållande kraftupptagande element 14. Detta element sträcker sig längs de raka rörsektionernas 10, 13 huvudaxel och består av en stång av ett material med lämpliga värmeutvidgningsegenskaper. För att minimera elementets 14 påverkan av flödet genom rörsystemet, bör det dimensioneras för att erhålla så liten diameter som möjligt. Enligt föreliggande exempel, passerar elementets 14 båda ändar 14a, 14b ut genom de båda krökta delsektionerna 11, 12. Det lastupptagande elementet 14 är infäst på utsidan av rörsektionen i de punkter där den raka sektionens huvudaxel A skär de krökta rörsektionernas största krökningsradie R. I anslutning till dessa urtag har en klack 15, 16 svetsats på de krökta delsektionernas 11, 12 yttre ytor för att åstadkomma anliggningsytor för fästelement i form av muttrar, vilka dras åt för att spänna in det kraftupptagande elementets 14 med gängor försedda ändar 14a, 14b.To balance the forces in the pipe system, it is provided with a centrally located, cohesive force-absorbing element 14. This element extends along the main axis of the straight pipe sections 10, 13 and consists of a rod of a material with suitable thermal expansion properties. To minimize the effect of the element 14 on the flow through the pipe system, it should be dimensioned to obtain as small a diameter as possible. According to the present example, both ends 14a, 14b of the element 14 pass out through the two curved sub-sections 11, 12. The load-bearing element 14 is attached to the outside of the pipe section at the points where the main axis A of the straight section intersects the largest radius of curvature of the curved pipe sections. In connection with these recesses, a lug 15, 16 has been welded to the outer surfaces of the curved sub-sections 11, 12 to provide abutment surfaces for fasteners in the form of nuts, which are tightened to clamp the force-receiving element 14 with threaded ends 14a, 14b.

Enligt en ytterligare, ej visad, utföringsform kan det kraftupptagande elementet 14 svetsas fast vid rörsektionerna i sina båda ändar. För den i Figur 2 visade utföringsformen förutsätter detta att det kraftupptagande u u v u o nu >|»>v 1,.,- 10 15 20 25 30 519 068 u . Q o n o - | o v» 10 elementet 14 och en motsvarande del av värmeväxlaren mellan elementets infästningspunkter värmeutvidgas i samma takt.According to a further embodiment, not shown, the force-absorbing element 14 can be welded to the pipe sections at its two ends. For the embodiment shown in Figure 2, this presupposes that the force-absorbing u u v u o nu> | »> v 1,., - 10 15 20 25 30 519 068 u. Q o n o - | The element 14 and a corresponding part of the heat exchanger between the attachment points of the element are heat expanded at the same rate.

Figur 3 visar en alternativ version av den första utföringsformen. Enligt detta alternativ kan en längre rörsektion åstadkommas, genom att den raka rörsektionen inte är riktad i utloppsstosens 3 riktning. Det är härvid även möjligt att vid behov förlänga rörsektionen ännu mer, genom att placera en ytterligare rak delsektion mellan den krökta andra delsektionen 11 och utloppsstosens 3 inlopp 8. Utföringsformen visar även en radiell anslutning av rörsystemet mot utloppsstosen 3.Figure 3 shows an alternative version of the first embodiment. According to this alternative, a longer pipe section can be provided, in that the straight pipe section is not directed in the direction of the outlet socket 3. In this case, it is also possible to extend the pipe section even more if necessary, by placing a further straight sub-section between the curved second sub-section 11 and the inlet 8 of the outlet socket 3. The embodiment also shows a radial connection of the pipe system to the outlet socket 3.

Figur 4 visar en ännu en alternativ version av den första utföringsformen.Figure 4 shows yet another alternative version of the first embodiment.

Enligt detta alternativ har en kortare rörsektion åstadkommits, genom att rikta den raka rörsektionen 10, 13 sà att dess yttre periferi i det närmaste tangerar periferin hos utloppsstosen 3. Utföringsformen visar en tangentiell anslutning av rörsystemet mot utloppsstosen 3. Detta ger visserligen en mer komplicerad form för anslutningen, men detta kan uppvägas av fördelar vad gäller förbättrat ﬂöde genom utloppsstosen.According to this alternative, a shorter pipe section has been provided, by aligning the straight pipe section 10, 13 so that its outer periphery is approximately tangent to the periphery of the outlet socket 3. The embodiment shows a tangential connection of the pipe system to the outlet socket 3. This gives a more complicated shape. for the connection, but this can be offset by benefits in terms of improved fate through the outlet nozzle.

Enligt denna första utföringsform sker värmeutvidgningen i värmeväxlaren och i rörsystemet med dess kraftupptagande element i samma takt. Skulle detta inte vara fallet, utsätts rörsystemet och särskilt det kraftupptagande elementet för stora belastningar. Figur 5 visar en andra utföringsform av uppfinningen vilken eliminerar detta problem genom att förse den krökta andra delsektionen med en förlängning 17, som i sin tur försetts med en ytterligare rak, deformerbar femte delsektion 18. Förlängningen 17 svetsas eller löds fast vid den krökta andra delsektionen 11, tillsammans med nämnda deformerbara delsektion 18 och en denna tillslutande ändsektion 19.According to this first embodiment, the heat expansion takes place in the heat exchanger and in the pipe system with its force-absorbing elements at the same rate. Should this not be the case, the pipe system and especially the force-absorbing element are exposed to large loads. Figure 5 shows a second embodiment of the invention which eliminates this problem by providing the curved second sub-section with an extension 17, which in turn is provided with a further straight, deformable fifth sub-section 18. The extension 17 is welded or soldered to the curved second sub-section 11, together with said deformable sub-section 18 and an end section 19 adjacent thereto.

Det kraftupptagande elementet 14 förlängs genom en urtagning i nämnda krökta delsektion 11 och ändsektionen 19, där den dras fast med en mutter 20 på motsvarande sätt som beskrivits ovan. Detta arrangemang tillåter att det kraftupptagande elementet, rörsystemet och rekuperatorn värmeutvidgas »ißti --i»| 10 15 20 25 30 . . - . .. o u ø o v u u v nu 11 i olika takt. Den raka första delsektionen 10 deformeras då med avseende på termiska belastningar mellan infästningspunkterna i samlingskanalen 4 och utloppsstosen 3, medan den raka femte delsektionen 18 deformeras med avseende på termiska belastningar mellan det sammansatta rörsystemet 10- 12 och det kraftupptagande elementet 14. Denna utföringsform framgår mera detaljerat i Figur 6, som visar ett exempel på en radiell anslutning av den krökta andra delsektionen till utloppsstosen 3 via dess inlopp 8.The force-receiving element 14 is extended by a recess in said curved sub-section 11 and the end section 19, where it is tightened with a nut 20 in a manner corresponding to that described above. This arrangement allows the force-absorbing element, the pipe system and the recuperator to be heat-expanded »ißti --i» | 10 15 20 25 30. . -. .. o u ø o v u u u v now 11 at different rates. The straight first sub-section 10 is then deformed with respect to thermal loads between the attachment points in the collecting duct 4 and the outlet socket 3, while the straight fifth sub-section 18 is deformed with respect to thermal loads between the composite pipe system 10-12 and the force-absorbing element 14. This embodiment is more apparent. detailed in Figure 6, which shows an example of a radial connection of the curved second sub-section to the outlet socket 3 via its inlet 8.

Enligt en ytterligare, ej visad, utföringsform kan det kraftupptagande elementet 14 svetsas fast vid rörsektionerna i sina båda ändar. För den i Figur 3 visade utföringsformen medger den deformerbara femte delsektionen 18 att det kraftupptagande elementet 14 och en motsvarande del av värmeväxlaren mellan elementets infästningspunkter värmeutvidgas i olika takt.According to a further embodiment, not shown, the force-absorbing element 14 can be welded to the pipe sections at its two ends. For the embodiment shown in Figure 3, the deformable fifth sub-section 18 allows the force-absorbing element 14 and a corresponding part of the heat exchanger between the attachment points of the element to be heat expanded at different rates.

Figur 7 visar en altemativ version av nämnda andra utföringsform. Enligt detta alternativ har den krökta delsektion 11 och förlängningen 17 ersatts av ett T-rör 21. Härvid utgör T-rörets 21 tvärgående sektion 22 en förlängning av den raka sektionen 10, 13, där den tvärgående sektionens ena ände är fäst vid den raka första delsektionen 10 och dess andra ände är försedd med en tillslutande ändsektion 19 med urtag för det kraftupptagande elementet 14, som beskrivits ovan (Fig. 5). T-rörets stolpe 23 är anslutet till utloppsstosen 3 via ett inlopp 24 som är format för att medge en tangentiell anslutning.Figure 7 shows an alternative version of said second embodiment. According to this alternative, the curved sub-section 11 and the extension 17 have been replaced by a T-tube 21. In this case, the transverse section 22 of the T-tube 21 constitutes an extension of the straight section 10, 13, where one end of the transverse section is attached to the straight first the sub-section 10 and its other end are provided with a closing end section 19 with recesses for the force-absorbing element 14, as described above (Fig. 5). The post 23 of the T-tube is connected to the outlet socket 3 via an inlet 24 which is shaped to allow a tangential connection.

Flödet genom rörsystemet enligt Figur 7 störs ej nämnvärt av T-röret 21, då den faktor som har störst påverkan på nämnda flöde är den inre radien r i övergången mellan inloppet i den tvärgående sektionen 22 och utloppet i T- rörets stolpe 23.The flow through the pipe system according to Figure 7 is not significantly disturbed by the T-pipe 21, as the factor which has the greatest influence on said flow is the inner radius r in the transition between the inlet in the transverse section 22 and the outlet in the T-pipe post 23.

Utöver de ovan beskrivna radiella och tangentiella anslutningarna, kan flödet in i utloppsstosen 3 även påverkas av den vinkel anslutningen 8, 11, 24 ges relativt ett radialplan genom utloppsstosen 3. Förutom möjligheten att vinkla a u u 1 n en :an-n 1:11: 10 15 20 519 068 n o ~ | u n ~ ø v u un 12 hela den raka sektionen genom att ansluta denna direkt till samlingskanalen, som beskrivits ovan, är det även möjligt att kapa en del av den krökta tredje delsektionen 12 för att åstadkomma önskad vinkel. Ett alternativt sätt att ge anslutningen 8, 11, 24 önskad vinkel relativt nämnda radialplan är att vrida den krökta andra delsektionen 11 eller i förekommande fall T-röret 21 kring den raka sektionens 10, 13 huvudaxel A, d.v.s. kring det kraftupptagande elementet 14. Det är givetvis även möjligt att kombinera ovan nämnda sätt för att erhålla önskad vinkel. Genom att anpassa anslutningens position och vinkel kan flödet riktas in i utloppsstosen på önskat sätt. För att åstadkomma ett virvlande ﬂöde upp genom denna, används lämpligen en tangentiellt riktad anslutning, alternativt kombinerad med en anslutning vinklad i mediets flödesriktning. De bifogade ﬁgurerna 1-7 visar dock endast anslutningar där den raka sektionen är placerad i nämnda radialplan, vilket i detta fall sammanfaller med horisontalplanet.In addition to the radial and tangential connections described above, the flow into the outlet socket 3 can also be affected by the angle the connection 8, 11, 24 is given relative to a radial plane through the outlet socket 3. In addition to the possibility of angling auu 1 n en: an-n 1:11: 10 15 20 519 068 no ~ | u n ~ ø v u un 12 the entire straight section by connecting it directly to the collection channel, as described above, it is also possible to cut a part of the curved third sub-section 12 to achieve the desired angle. An alternative way of giving the connection 8, 11, 24 the desired angle relative to said radial plane is to rotate the curved second sub-section 11 or, where applicable, the T-tube 21 about the main axis A of the straight section 10, 13, i.e. around the force-absorbing element 14. It is of course also possible to combine the above-mentioned methods to obtain the desired angle. By adjusting the position and angle of the connection, the flow can be directed into the outlet socket in the desired manner. In order to achieve a swirling fate up through it, a tangentially directed connection is suitably used, alternatively combined with a connection angled in the flow direction of the medium. However, the attached ur gures 1-7 only show connections where the straight section is located in the said radial plane, which in this case coincides with the horizontal plane.

All modifiering och bearbetning av de ursprungliga systemen för att ge ett bättre flöde bör dock vägas mot användningen av färre standardkomponenter och de ökade kostnader eventuella ändringar medför.However, any modification and processing of the original systems to provide a better flow should be weighed against the use of fewer standard components and the increased costs of any changes.

Uppfinningen är inte begränsad till de ovan angivna utföringsformerna, utan kan varieras fritt inom ramen för de efterföljande patentkraven.The invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be varied freely within the scope of the appended claims.

Claims

10 15 20 25 30 5197 0684 13 PATENT REQUIREMENTS

A heat exchanger device (1), wherein said heat exchanger comprises a plurality of corrugated plates, each having a first edge portion opposite a second edge portion, a third edge portion opposite a fourth edge portion, between which corrugated plates are arranged first and second flow channels, of which flow channels are each other arranged to flow through by a heat-emitting medium (6) and each other is arranged to flow through a heat-absorbing medium (7), an output collecting channel (4) for said heat-absorbing medium (7) running along one side of the heat exchanger (1); ) and is connected to an outlet part of a combined inlet and outlet nozzle (3) for said heat dissipating and receiving medium (6, 7) via a pipe section, characterized in that the outlet nozzle (3) is located at a distance from said side, and said pipe section comprising a number of sections, which consist of a substantially straight section (10, 13) and at least one curved section (11, 21), wherein the straight section (10, 13) consists of at least one sub-section of which a first sub-section (10) is deformable in axial and radial direction, and that the straight section (10, 13) of the pipe section has a central continuous load-bearing element (14) which is attached to its outer ends (14a, 14b) on the outside of the pipe section, the inlet end of the straight section being connected to the collecting channel (4) and the outlet end of the other sub-section being connected to the outlet socket (3).

Heat exchanger device according to claim 1, characterized in that the load-bearing element (14) is attached to the outside of the first curved pipe section (11, 21) at a point where the main axis (A) of the straight section intersects the largest radius of curvature of the curved pipe section. (R).

Heat exchanger device according to claim 1, characterized in that the curved pipe section consists of a T-pipe section (21), the load-bearing element (14) being attached to the outside of a closed end (19) of the transverse section of the T-pipe section. (22) at a point where the major axis (A) of the straight section intersects said closed end. 10 15 20 25 30 519 068 lH

Device for heat exchangers according to claim 3, characterized in that the T-pipe section (21) is provided with a deformable section (18) in connection with its closed end (19), which section is deformable in axial direction. 1-4, characterized in that a straight sub-section (13) is placed between the

Heat exchanger device according to one of the claims deformable first sub-section (10) and the first curved pipe section (11, 21). 1-4, characterized in that the deformable first sub-section (10) is

Device with heat exchanger according to one of the claims located between a straight sub-section (13) and the first curved pipe section (11, 21).

Device for heat exchangers according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the straight section (10, 13) is connected to the collecting duct (4) with a second curved pipe section (12). 1-6, know that the straight section is positioned so that a

Device in the case of a heat exchanger according to any one of the claims, an imaginary extension of its outer periphery runs at a radial distance from the outer periphery of the outlet part. 1-8, characterized in that the first curved pipe section (11, 21) is

Device with heat exchanger according to one of the claims connected radially to the outlet socket (3). 1-8, characterized in that the first curved pipe section (11, 21) is

Device with heat exchanger according to one of the claims connected tangentially to the outlet socket (3). 10 15 519 068 lfš requirements 1-10, characterized in that the first curved pipe section (11, 21)

Device at heat exchanger according to one of the connections (8, 24) to the outlet socket (3) is directed in the main flow direction of the heat-absorbing medium (7) through the outlet socket (3). 1-11, it is known that the collection channel (4) is provided with a

Device at heat exchanger according to any one of the claims separate pipe section from each end of said collecting duct to the outlet socket (3). 1-12, characterized in that the deformable first pipe section (10) has

A heat exchanger device according to any one of claims one inner diameter, corresponding to the minimum diameter of the corrugated section, which is equal to the inner diameter of the connecting second section (2).