DE2251286A1

DE2251286A1 - HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: DE2251286A1
Application number: DE2251286A
Authority: DE
Inventors: Harry Joseph Dawson; Joseph Patrick Grandfield; Wallace Allan Hoftiezer; David Edward Keedy; Ervin Eugene Mangus; Eugene Kell Patton
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1971-11-18
Filing date: 1972-10-14
Publication date: 1973-05-24
Also published as: DE2251286C3; GB1400794A; CA959043A; JPS4863349A; US3759323A; DE2251286B2; JPS54180350U; BE791533A

Description

Hamburg, den 11. Oktober 1972 128272 .972 (TAfE)Hamburg, October 11, 1972 128272 .972 (TAfE)

Priorität: 18. Nov. 1971, UBA, Pafco-Anm.Nr. 199928Priority: Nov. 18, 1971, UBA, Pafco note no. 199928

Anmelder;Applicant;

Caterpillar Tractor Co₀
Peoria, 111.» U.S.A. Caterpillar Tractor Co ₀
Peoria, 111. " United States

WarmeaustausclierHeat exchange clier

Die Erfindung bezieht sich, auf Wärmeaustauscher, insbesondere auf aus Platten aufgebaute. Wärmeaustauscher, die eine abwechselnde Reihe gewellter Metall- oder Keramikplatten zur Übertragung von Wärme aus einem Strömungsmittel auf ein anderes aufweisen. Wärmeaustauscher dieser Art können für Gasturbinen-Antriebsmaschinen benutzt werden, um die Wärme der heissen Maschinenabgase auf die kühlere Verbrennungsluft zu übertragen. Eini'ge Beispiele für bekannte Wärmeaustauscher sind in den US-PS 2321110, 3 042 382, 3 216 495 und 3 291 206 beschrieben.The invention relates, to heat exchangers, in particular built up from plates. Heat exchangers that have an alternating Series of corrugated metal or ceramic plates used to transfer heat from one fluid to another exhibit. Heat exchangers of this type can be used for gas turbine prime movers can be used to transfer the heat of the hot engine exhaust gases to the cooler combustion air. Some examples of known heat exchangers are described in US Pat. Nos. 2321110, 3,042,382, 3,216,495 and 3,291,206.

309821/0683309821/0683

■■Ill ITII¹¹II¹¹II IK■■ Ill ITII ¹¹ II ¹¹ II IK

225Ί286225-286

Keine der aus diesen Vorveröffentlichungen bekannten Konstruktionen zeigt einen gedrängten, verhältnismäßig anpassungsfähigen Bau, der durch ein Minimum an komplizierten und teuren Leitungen an eine Verbrennungskraftmaschine angepaßt werden könnte.None of the constructions known from these prior publications shows a compact, relatively adaptable construction, which is made possible by a minimum of complicated and expensive Lines could be adapted to an internal combustion engine.

Die Erfindung bezweckt deshalb, einen Wärmeaustauscher gedrängter Bauart und mit niedrigem Umrißprofil zu schaffen.The invention therefore aims to provide a compact type of heat exchanger with a low profile.

Ein weiterer Zweck ist die Anordnung eines mit Wärmeübergang an Flächen arbeitenden, wirksamen Wärmeaustauschers derart, daß die entsprechenden Stromungswege der Strömungsmittel durch den Austauscher allgemein C-förmig sind.Another purpose is the arrangement of an effective heat exchanger working with heat transfer on surfaces in such a way that that the respective flow paths of the fluids through the exchanger are generally C-shaped.

Weiter bezweckt die Erfindung, einen Wärmeaustauscher zu schaffen, der mit typischen Motorenanordnungen so verträglich ist, daß der Aufwand an teuren Leitungen und infolgedessen auch die durch die Leitungen verursachten dynamischen Strömungsverluste verringert werden.Another object of the invention is to provide a heat exchanger which is so compatible with typical engine arrangements is that the expense of expensive lines and, as a result, the dynamic caused by the lines Flow losses are reduced.

Ein erfindungsgemäßer primär mit Plattenflächen arbeitenden Wärmeaustauscher weist Bleche mit Dreieckbereichen auf gegenüberliegenden Seiten eines mittleren rechteckigen Bereichs auf, die abwechselnd derart gestapelt sind, daß sie für zwei Strömungsmittel C-förmige Stromungswege bilden. Wellungen in den Blechflächen dienen dazu, den Strömungsmittelfluß zu führen und benachbarte Bleche abzustützen.A heat exchanger according to the invention that works primarily with plate surfaces has plates with triangular areas on opposite sides Sides of a central rectangular area, which are alternately stacked so that they are for two Fluid form C-shaped flow paths. Corrugations in the sheet metal surfaces serve to guide the flow of fluid and to support adjacent sheets.

309821/0683 "³"309821/0683 " ³ "

22b128622b1286

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen Sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung erläutert und dargestellt sind. Es zeigen:
Pig. 1 eine¹ auseinandergezogene schaubildliche AnsichtFurther advantages and features of the invention emerge from the claims and from the following description and the drawings, in which preferred exemplary embodiments
of the invention are explained and illustrated. Show it:
Pig. 1 is an exploded perspective view ¹

einer Plattengruppe*
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II - II in Fig. 1a plate group *
FIG. 2 shows a section along the line II - II in FIG. 1

und Fig. 5»
Fig· 3 die Ansicht eines Schnittes in Richtung der Pfeileand Fig. 5 »
Fig. 3 is a view of a section in the direction of the arrows

III - III der Figuren 1 und 6,III - III of Figures 1 and 6,

Fig. 4 die Ansicht eines Schnittes in Richtung der Pfeile4 shows a view of a section in the direction of the arrows

IV - IV der Fig. 1,IV - IV of Fig. 1,

Fi₆, 5Fi ₆ , 5

und 6 Draufsichten auf eine abgewandelte Ausführungsform der Platten,and 6 top views of a modified embodiment of the plates,

Fig. 7 <lie Ansicht eines Schnittes in Richtung der Pfeile VII - VII der Fig. 5,7 is a view of a section in the direction of the arrows VII - VII of Fig. 5,

Fig. 8 eine teilweise Draufsicht auf die gestapelte Anordnung benachbarter Platten oder Bleche nach Fig. 5
und 6,8 shows a partial top view of the stacked arrangement of adjacent plates or sheets according to FIG. 5
and 6,

Fig. 9 die Ansicht eines Schnittes in Richtung der Pfeile IX - IX derFig. 8,9 shows a view of a section in the direction of the arrows IX - IX of FIG. 8th,

Fig· 10 eine schaubildliche Ansicht einer abgewandelten Form zweier benachbarter Platten,10 is a perspective view of a modified form of two adjacent plates;

Fig. 11 eine schaubildliche Ansicht einer Gasturbinenmaschine mit einer Anwendungsform der Erfindung und11 is a perspective view of a gas turbine engine embodying the invention and FIG

Fig. 12 ein Schemabild zur Veranschaulichung der Strömungsmittelwege durch die Wärmeaustauscheranordnung nach 12 is a schematic diagram illustrating the fluid paths through the heat exchanger assembly of FIG

¹¹* 309821/0683 ¹¹ * 309821/0683

22b128622b1286

In Fig. 1 sind vier Bleche 2,4,6 und 8 dargestellt, wobei das Blech 2 dem Blech 6 und das Blech 4 dem Blech 8 gleicht»In Fig. 1 four sheets 2, 4, 6 and 8 are shown, the sheet 2 being the same as the sheet 6 and the sheet 4 being the same as the sheet 8 »

Jedes Blech weist drei Hauptbereiche auf. Z.B. weist das Blech 2 einen gewellten mittleren rechteckigen Bereich 10 auf, der von mit Prägungen versehenen dreieckigen Bereichen 12 und 14 auf beiden Seiten flankiert wird.Each sheet has three main areas. For example, the sheet metal 2 has a corrugated central rectangular area 10 which is flanked by embossed triangular areas 12 and 14 on both sides.

In dem Dreieckbereich 12 fällt eine Basis 16 mit einer Seite des mittleren rechteckigen Bereiches 10 zusammen, so daß die Seiten 18 und 20 zwei der sechs Außenkanten des Bleches 2 bilden.In the triangular area 12, a base 16 falls with one side of the central rectangular area 10 together, so that the sides 18 and 20 two of the six outer edges of the plate 2 form.

Kantenleisten 22 und 24 am Blech 2, 26 und 28 am Blech 4 und 30 und 32 am Blech 6 dienen dazu, die Bleche voneinander auf Abstand zu halten und die Kanten abzudichten, so daß ein Auslecken und Vermischen der Strömungsmittel verhindert wird.Edge strips 22 and 24 on sheet metal 2, 26 and 28 on sheet metal 4 and 30 and 32 on sheet 6 serve to separate the sheets from one another Keep a distance and seal the edges to prevent leakage and mixing of the fluids.

Jeweils eine Kante Jedes dreieckigen Bereiches, am Blech β die Kanten 34 und 36, am Blech 6 die Kanten 110 und 112, wird nicht durch eine Kantenleiste abgedichtet, so daß bei Stapelung der Bleche 4, 6 und 8 Offnungen gebildet werden.One edge of each triangular area, edges 34 and 36 on sheet metal β and edges 110 and 112 on sheet metal 6 not sealed by an edge strip, so that when the sheets 4, 6 and 8 are stacked, openings are formed.

In Fig. 1 sind nur vier Bleche dargestellt, Es istjedoch zu beachten, daß eine große Anzahl von Blechen paarweise, wie die Bleche 2 und 4, gestapelt wird, um einen Warmeaustauscherkern der gewünschten Größe zu bilden.Only four sheets are shown in Fig. 1, but it is closed Note that a large number of sheets, such as sheets 2 and 4, are stacked in pairs around a heat exchanger core the desired size to form.

309821/0683 -5-309821/0683 -5-

22S128622S1286

Die Fig. 2 und 3 zeigen typische Querschnitte der Bleche 2 und 4.FIGS. 2 and 3 show typical cross sections of the metal sheets 2 and 4.

Wenn das Blech 2 auf das Blech 4 zur Bildung eines Plattenpaares in einem Stapel gesetzt wird, werden die Bleche durch die Kantenleisten 26 und 28 und durch die' Hippen 38 und Täler 40 der Wellungen im mittleren rechteckigen Bereich der Bleche aneinander abgestützt und auf Abstand gehalten·When the sheet 2 is placed on the sheet 4 to form a pair of plates in a stack, the sheets are through the edge strips 26 and 28 and through the 'hips 38 and valleys 40 of the corrugations in the central rectangular area of the sheets supported against each other and kept at a distance

In gleicher Weise sorgen Warzen oder Vorsprünge, die an die dreieckigen Seitenbereiche der Bleche eingeprägt sind, für eine Abstützung und Abstandshalterung in diesen Bereichen der Bleche.In the same way, warts or projections that are embossed on the triangular side areas of the metal sheets ensure a support and spacer in these areas of the sheets.

Wie Fig. 4 zeigt, enden die Ausprägungen 42 kurz vor der Aussenkante 44, so daß ein schmaler ebener Rand 46' für die Befestigung der Kantenleisten, etwa der Leiste 32, bleibt.As FIG. 4 shows, the expressions 42 end shortly before the outer edge 44, so that a narrow, flat edge 46 'for fastening the edge strips, such as the strip 32, remains.

Die Kantenleisten bilden eine wirksame Abdichtung, um ein Auslecken und Vermischen der Strömungsmittel zu verhindern.The edge strips form an effective seal to prevent leakage and mixing of the fluids.

Eine abgewandelte Ausführungsform, bei welcher der mittlere rechteckige Bereich auf jeder Seite durch zwei dreieckige Zonen flankiert wird, ist in Fig. 5 und 6 dargestellt.A modified embodiment in which the central rectangular area on each side is divided by two triangular Zones being flanked is shown in FIGS. 5 and 6.

Nach Fig. 5. sind die Kantenleisten 48, 50, 52, 54-, 56 und 58 an dem Blech 60 befestigt.According to Fig. 5. the edge strips 48, 50, 52, 54-, 56 and 58 attached to sheet metal 60.

- -6-309821/0683 - -6- 309821/0683

Nach Fig« 6 sind die Kantenleisten 62 und 64 an dem Blech 66 befestigt.According to FIG. 6, the edge strips 62 and 64 are on the sheet metal 66 attached.

Die Bleche 60 und 66 sind über die gesamten Dreieckseitenbereiche eben ausgebildet·The sheets 60 and 66 are flat over the entire triangle side areas.

Wie in Fig. 7 im Schnitt gezeigt ist, werden Füllbleche 68 in die Seitenbereiche eingesetzt, um für eine strukturelle Abstützung und richtungsmäßige Führung der Strömung zu sorgen. Diese Platten können lose auf das Blech 60 gesetzt oder an der Kantenleiste 54 oder dem Blech 60 befestigt werden.As shown in section in FIG. 7, filler plates 68 are inserted into the side areas in order to provide a structural To provide support and directional guidance of the flow. These plates can be placed loosely on the sheet metal 60 or attached the edge strip 54 or the sheet metal 60 are attached.

Die Abstützung, die durch Berührung zwischen den Rippenoberseiten 72 und den Tälern 74 der Wellungen an benachbarten Blechen erzielt wird, ist in den Fig· 6 und 9 dargestellt. In diesem Beispiel ist das Blech 76 auf die Oberseite des Bleches 78 gesetzt.The support provided by contact between the rib tops 72 and the valleys 74 of the corrugations on adjacent sheets is shown in FIGS . In this example, the sheet 76 is placed on top of the sheet 78.

Zickzackartig oder im Fischgrätenmuster verlaufende Wellungen sind in benachbarten Blechen gegeneinander versetzt, um ein Ineinandergreifen der Wellungen zu vermeiden.Zigzag or herringbone corrugations are offset from one another in adjacent sheets to prevent the corrugations from interlocking.

Fig. 10 zeigt eine abgewandelte Wellungsform.Fig. 10 shows a modified form of corrugation.

In diesem Fall sind in dem Blech 80 und 82 gerade verlaufende Wellungen ausgebildet, die geringfügig schräg gegeneinander gerichtet sind, so daß die Wellungen auf benachbarten BlechenIn this case, straight corrugations are formed in the sheet metal 80 and 82, which are slightly oblique to one another are directed so that the corrugations on adjacent sheets

309821/0683 ~⁷~309821/0683 ~ ⁷ ~

22S128622S1286

in Berührung miteinander treten und dadurch für eine strukturelle Abstützung sorgen und ein Ineinanderfaseen der Bleche vermeiden.come into contact with each other and thereby for a structural Provide support and avoid chamfering of the sheets.

Eine typische Anwendung dieser Erfindung ist in Fig. 11 dargestellt. A typical application of this invention is shown in FIG.

Ein Wärmeaustauscher oder Gasvorwärmer 84, der durch aufeinanderfolgend gestapelte Bleche 60 und 66, siehe Fig. 5 und 6, gebildet wird, ist in einer Gasturbinen-Antriebeseinheit 86 eingebaut.A heat exchanger or gas preheater 84, which is carried out by successively stacked sheets 60 and 66, see Figs. 5 and 6, is installed in a gas turbine drive unit 86.

Die Leitungen 88 und 88· verbinden einen Kompressorausgangssammler 90 mit einem Gasvorwärmer 84, während die Leitung 92 den Gasvorwärmer 84 mit einem Verbrennungssammler 94 verbindet. Lines 88 and 88 connect a compressor output header 90 to a gas preheater 84, while the line 92 connects the gas preheater 84 to a combustion collector 94.

Ein Gas vorwärmer gehäuse 96 mit öffnungen für die Leitungen 88, 88* und 92 sitzt auf einem Abgassammler 98.A gas preheater housing 96 with openings for the lines 88, 88 * and 92 sit on an exhaust manifold 98.

Das gesamte Gasvorwärmesystem, das in Pig. 11 zum Teil verdeckt dargestellt ist, besteht aus zwei Austauschereinheiten 100 und 10O¹, siehe die vereinfachte Darstellung in Fig. 12.The entire gas preheating system used in Pig. 11 is shown partially hidden, consists of two exchanger units 100 and 10O ¹ , see the simplified illustration in FIG. 12.

Gleiche Elemente der zwei Einheiten sind mit gleichen Bezugszeichnen versehen, jedoch durch Zufügung eines Apostrophs unterschieden.Identical elements of the two units are provided with the same reference numerals, but with the addition of an apostrophe differentiated.

309821/0683309821/0683

-8--8th-

Fachfolgend wird die Arbeite- und Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Einrichtung ausführlich erläutert.The functioning and mode of operation of a device according to the invention are explained in detail below.

Eine typische Anwendungsform für die Erfindung ist eine Gasturbinen-Antriebseinheit, bei welcher die in den Abgasen verfügbare Wärmeenergie durch die Wärmeaustauschereinrichtung wiedergewonnen und vor dem Einlaß des Verbrennungsräumes auf die zuzuführende Luft übertragen wird. Im Zusammenhang mit dieser Anwendung wird die Erfindung weiter erläutert.A typical form of application for the invention is a gas turbine drive unit in which the heat energy available in the exhaust gases is passed through the heat exchanger device recovered and before the inlet of the combustion chamber the air to be supplied is transmitted. The invention is explained further in connection with this application.

Der Strömungsweg der verhältnismäßig heißen Maschinenabgase wird in den Zeichnungen durch ausgezogene Pfeile angedeutet.The flow path of the relatively hot engine exhaust gases is indicated in the drawings by solid arrows.

IA entsprechender Weise wird die Strömung der verhältnismäßig kühleren, vom Kompressor abgegebenen Luft durch in punktierter Linie gezeichnete Pfeile angedeutet.In a corresponding manner, the flow is proportional the cooler air released by the compressor is indicated by arrows drawn in dotted lines.

Die Vorteile, die sich durch Verwendung eines Wärmeaustauschers mit gestapelten Führungsblechen in Zusammenhang mit einer Verbrennungskraftmaschine ergeben, nämlich die erhöhte Wirtschaftlichkeit und Leistung, sind an sieh bekannt·The benefits of using a heat exchanger with stacked guide plates in connection with an internal combustion engine, namely the increased economy and performance, are known per se

Sie allgemein C-förmigen Wege, die die Luftströmung durchläuft, sind aus Fig. 1 ersichtlich. Z.B. ist die Luftströmung 102 zwischen den filechen 2 und 4- in ihrer Richtung durch den Ort der Eingangsöffnung 104- und der Austrittsöffnung 106 bestimmt, die zwischen den beiden Blechen vorgesehen sind.They generally C-shaped paths that the airflow traverses, can be seen from FIG. 1. For example, the air flow 102 between fileches 2 and 4 is in its direction through the site the inlet opening 104 and the outlet opening 106 are determined, which are provided between the two sheets.

309821/0683 -9-309821/0683 -9-

Die Kantenleisten 26 und 28 "dichten wirksam, alle Kanten um den Umfang der Bleche herum mit Ausnahme des erwähnten Eingangs bzw· Ausgangs 102 bzw. 104 für dieStrömung.The edge strips 26 and 28 "effectively seal all edges around around the circumference of the plates with the exception of the aforementioned inlet and outlet 102 and 104 for the flow.

Entsprechend ist ein etwas flacherer C-förmiger Strömungsweg 108 für die Gasströmung zwischen den Blechen 4 und 6 vorgesehen. ■Correspondingly, there is a somewhat flatter C-shaped flow path 108 is provided for the gas flow between the sheets 4 and 6. ■

Die Kantenleisten 30 und 32 dichten auch hier die Kanten in der Weise, daß nur eine Eintrittsöffnung 110 und eine Austrittsöffnung 112 bleibt*The edge strips 30 and 32 also seal the edges in here such that only one inlet opening 110 and one outlet opening 112 stays *

Die Anordnung der öffnungen begünstigt einen natürlichen, äußerst erwünschten Gegenstrom für die entsprechenden Strömungsmittel in dem mittleren rechteckigen Bereich.The arrangement of the openings favors a natural, highly desirable countercurrent for the respective fluids in the central rectangular area.

Die Wellungen des mittleren rechteckigen Bereichs sorgen nicht nur für eine bauliche Abstützung, sondern begünstigen auch die Steuerung der Strömung.The corrugations of the central rectangular area not only provide structural support, they also promote it also controlling the flow.

Das in Fig. 1 veranschaulichte, in Fig. 2 und 3 im Schnitt gezeigte Zickzackmuster, siehe in Fig. 8 auch die Darstellung im Stapel, begünstigt eine Durchmischung des Strömungsmittelflusses während seines Weges durch den Bereich und verhindert, daß sich laminare Strömungsbedingungen ausbilden, die der Wirk· samkeit der Wärmeübertragung schädlich sein würden.The illustrated in Fig. 1, in Fig. 2 and 3 in section The zigzag pattern shown, see also the representation in the stack in FIG. 8, promotes a thorough mixing of the fluid flow during its way through the area and prevents the formation of laminar flow conditions, which the effect would be detrimental to the efficiency of heat transfer.

Entsprechend hat dae wellenförmige Wellungsmueter, sieheAccordingly, dae has undulating corrugation mueters, see

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Pig. 5 und 6 dem Zickzackmuster ähnliche Eigenschaften.Pig. 5 and 6 similar properties to the zigzag pattern.

Eine andere Ausführungsform sind die schräg verlaufenden geraden Kanäle, siehe Fig. 10. Aufgrund der sich kreuzenden Kämme und Täler der Wellungen benachbarter Bleche sorgen alle drei Muster für eine bauliche Unterstützung, eine riehtungsmäßige Steuerung der Strömung und eine Vermischung der Strömung innerhalb der entsprechenden Kanäle, so da£ eine wirksame Wärmeübertragung bei minimalen'Druckverlust gefördert wird. 'Another embodiment are the inclined ones straight channels, see Fig. 10. Due to the crossing crests and valleys of the corrugations of adjacent sheets, all three patterns provide structural support, one Directional control of the flow and mixing the flow within the corresponding channels, so that there is an effective heat transfer with minimal pressure loss is promoted. '

Ba der erfindungsgemäße Primärflächen-Wärmeaustauscher nicht für den überwiegenden Teil des Wärmeaustausches von mit Leitflügeln besetzten Flächen abhängt, können die verhältnismäßig dünnen, mit dem Prägungsmuster Versehenen Bleche aus Metall, Keramik oder anderen nichtmetallischen Materialien hergestellt werden, ohne daß die Gesamtleistungsfähigkeit beeinflußt wird. Z.B. können Materialien wie Siliziumnitrid, Siliziumkarbid und Lithium-Aluminium-Silikat, die für Gebrauch bei hohen Temperaturen besonders gut geeignet sind, zur Bildung der Bleche für den erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher benutzt werden.Ba the primary surface heat exchanger according to the invention does not depend for the major part of the heat exchange on surfaces occupied by guide vanes, the relatively thin ones provided with the embossed pattern can Sheets of metal, ceramic or other non-metallic materials can be made without affecting the overall performance. E.g. materials such as silicon nitride, silicon carbide and lithium aluminum silicate, which are particularly well suited for use at high temperatures, are used to form the sheets for the heat exchanger according to the invention.

Die zwei Außenkanten der Dreieckseitenbereiche können In ihrer Länge mit Bezug aufeinander so variiert werden, daß für entsprechende Strömungsdichte und Leitungemöglichkeit nach den Erfordernissen gesorgt wird« Gewöhnlich 1st dl«The two outer edges of the triangle side areas can be In their length can be varied with respect to each other so that for appropriate flow density and line possibility according to the requirements is taken care of "Usually 1st dl"

309821/0683 -¹¹'309821/0683 - ¹¹ '

Kante, die für die Lustströmung von der Abgabeseite des Kompressors vorgesehen ist, wegen der größeren Dichte der vom Kompressor kommenden komprimierten, kühleren Luft kürzer als der benachbarte Schenkel, der der Abgasströmung entspricht·Edge, which is provided for the pleasure flow from the discharge side of the compressor, because of the greater density of the The compressed, cooler air coming from the compressor is shorter than the adjacent leg, that of the exhaust gas flow is equivalent to·

Die besonderen Strömungswege des Strömungsmittels durch eine Maschine sind in den Figo 11 und 12 dargestellt.The particular flow paths of the fluid through a machine are shown in FIGS.

Die vom Kompressor abgegebene Luft wird dem Sammler 90 und danach durch die Leitungen 88 und 88' den Einlaßöffnungen 114, 114·, 116 und 116' der Wärmeaustauscher 84 und 84· zugeführt·The air discharged from the compressor is delivered to the collector 90 and then through the lines 88 and 88 'to the inlet ports 114, 114, 116 and 116 'the heat exchanger 84 and 84 · fed ·

Die Luft läuft dann auf allgemein G-förmigen Ströwmgswegen durch die mittleren rechteckigen Bereiche und nimmt Wärmeenergie in bekannter Weise durch den Übergang an den gewellten Blechen aus den heißen Abgasen auf.The air then travels in generally G-shaped flow paths through the middle rectangular areas and absorbs thermal energy in a known manner through the transition to the corrugated Sheet metal from the hot exhaust gases.

Die derart erwärmte Luft wird aus den Austrittsoffnungen 118, 118', 120 und 120» der Austauscher 84 und 84· den Verbrennungssammlern mittels der Leitungen 92 und 92' zugeführt.The air heated in this way is released from the outlet openings 118, 118 ', 120 and 120 »exchangers 84 and 84 · combustion collectors by means of lines 92 and 92 '.

Die Luft geht dann in üblicher Weise weiter durch die Maschine. Sie wird dadurch weiter erwärmt, daß in die Luft Brennstoff eingeführt und nachfolgend gezündet wird, wodurch sich ein heißes Gas bildet/ das seinerseits über eine oder mehrere Turbinenläufer oder -Stufen geht, wobei die Wärme-The air then continues through the machine in the usual way. It is further heated in that fuel is introduced into the air and then ignited, whereby a hot gas forms / which in turn goes through one or more turbine runners or stages, whereby the heat

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energie des Gases in mechanischer Energie eines sich drehenden Gliedes umgesetzt wird. Darauf wird das Gas in den Abgassammler 98 abgegeben.energy of the gas in mechanical energy of a rotating one Limb is implemented. Then the gas goes into the exhaust manifold 98 submitted.

Die verhältnismäßig heißen Abgase gehen dann in die Gasvorwärmegehäuse 96 und 96', laufen durch die Wärmeaustauscher 84 und 84' und geben ihre Wärmeenergie an die kühlere Einlaßluft für die Verbrennungsvorrichtung durch den Wärmeübergang ab, der an den Flatten des Austauschers stattfindet, und gehen dann schließlich aus dem Gehäuse heraus in die Atmosphäre.The relatively hot exhaust gases then go into the gas preheating housing 96 and 96 'pass through heat exchangers 84 and 84' and give their thermal energy to the cooler inlet air for the combustion device through the heat transfer that takes place on the flats of the exchanger, and then eventually exit the enclosure into the atmosphere.

Die Beschreibung zeigt, daß die Erfindung einen im wesentlichen mit Oberflächen-Austausch arbeitenden Wärmeaustauscher in gedrängter Bauweise mit niedrigem Umriß und geringem Druckverlust ermöglicht, der für typische Maschinenanordnungen, insbesondere für Gasturbinen, verwendbar ist, wobei die entsprechenden Strömungswege des Strömungsmittels durch den Wärmeaustauscher allgemein C-förmig verlaufen.The description shows that the invention is a substantially surface-exchanging heat exchanger in a compact design with a low outline and low pressure loss, which for typical machine arrangements, in particular for gas turbines, can be used, the corresponding flow paths of the fluid through the Heat exchangers are generally C-shaped.

- PATENTANSPRÜCHE -- PATENT CLAIMS -

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Claims

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS

1.) Oberflächen-Wärmeaustauscher mit in Stapeln angeordneten Platten, die Strömungswege für zwei verschiedene Strömungsmittel begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel aus einer ersten und einer zweiten Gruppe (2,4 bzw. 6,8) gewellter Bleche besteht, die jeweils einen mittleren rechteckigen Bereich (10) aufweisen, mit gegenüberliegenden Längs- und Schmalseiten und dreieckige Bereiche (12), deren Basis mit der Längsseite zusammenfällt und die eine erste und eine zweite Kante (22 bzw· 24) haben, wobei zwischen benachbarten Blechen abwechselnd jeweils ein erster O-förmiger Strömungsweg (102), der zwischen jeweils ersten Kanten der Dreieckbereiche beginnt und endet und über den Rechteckbereich von einer Seite zur anderen geht, und ein zweiter C-förmiger Strömungsweg (108) vorhanden ist, der in dem Stapel dem ersten Strömungsweg unmittelbar benachbart liegt und mit Eintritt und Ausgang zwischen den zweiten Kanten für den Durchgang über den Rechteckbereich von einer Seite zur anderen zur Herstellung einer Gegenstrombeziehung zum ersten Strömungsweg versehen ist.1.) Surface heat exchangers with plates arranged in stacks, the flow paths for two different ones Limiting fluid, characterized in that the stack consists of a first and a second group (2,4 or 6,8) of corrugated metal sheets, each of which has a central rectangular area (10), with opposite long and narrow sides and triangular areas (12), the base of which with the long side coincides and which have a first and a second edge (22 and 24 respectively), with between adjacent Sheets alternately each have a first O-shaped flow path (102), which between each first edge of the Triangle areas starts and ends and goes over the rectangle area from one side to the other, and a second C-shaped flow path (108) is present, which is immediately adjacent to the first flow path in the stack and with entry and exit between the second edges for passage over the rectangular area is provided from side to side for establishing a countercurrent relationship with the first flow path.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den ersten und zweiten Blechen (2,4 bzw. 6,8) Dichtungsmittel (26, 28) befestigt sind, welche die entsprechenden Kanten der Bleche abdichten.2. Device according to claim 1, characterized in that on the first and second sheets (2,4 and 6,8) sealing means (26, 28) are attached, which the corresponding Seal the edges of the metal sheets.

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3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Blechen Kämme (72 usw.) und Täler (74 usw.) derart angeordnet und ausgerichtet sind, daß zur gegenseitigen Abstützung der Bleche die Kämme der Wellungen in den ersten Blechen Täler der Wellungen der zweiten Bleche berühren,3. Device according to claim 1, characterized in that ridges (72 etc.) and valleys (74 etc.) on the metal sheets are arranged and aligned such that the crests of the corrugations for mutual support of the metal sheets in the first sheets touch valleys of the corrugations of the second sheets,

4. Einrichtung nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere rechteckige Bereich zickzackförmige Wellungen aufweist (Pig. 8),4. Device according to claim 1-3, characterized in that that the central rectangular area has zigzag corrugations (Pig. 8),

5· Einrichtung nach Anspruch 1-3« dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere rechteckige Bereich wellenförmig verlaufende Wellungen (66) aufweist.5 · Device according to claims 1-3 «characterized in that that the central rectangular area has undulating corrugations (66).

6. Einrichtung nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere rechteckige Bereich gerade verlaufende Wellungen aufweist, die derart zur Seitenkante gerichtet sind, daß die Wellungen der ersten Bleche (80) schräg zu den Wellungen der zweiten Bleche (82) verlaufen.6. Device according to claim 1-3, characterized in that the central rectangular area is straight Has corrugations which are directed towards the side edge in such a way that the corrugations of the first metal sheets (80) are inclined run to the corrugations of the second metal sheets (82).

7. Einrichtung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Breieckbereiche (12,14) mit Warzen-Ausprägungen zur gegenseitigen Abstützung ausgebildet sind.7. Device according to claim 1-6, characterized in that the broad areas (12, 14) with wart expressions are designed for mutual support.

8. Einrichtung nach Anspruch 1-6, gekennzeichnet durch wenigstens zwei dreieckförmige gewellte Bleche (68), die mit den Dreieckbereichen zusammenfallen.8. Device according to claim 1-6, characterized by at least two triangular corrugated metal sheets (68), which coincide with the triangle areas.

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Einrichtung nach. Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die gewellten Bleche aus einem nichtmetallischen Material bestehen.Establishment according to. Claims 1-8, characterized in that that the corrugated sheets are made of a non-metallic material.

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