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Platten - Rekuperator
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Platten - Rekuperator für den
Wärmetausch zwischen Fluid strömen unterschiedlicher Temperatur mit Ausformungen
aufweisenden, ebenen Platten, mittels deren sich diese selbsttragend aufeinander
abstützen, um abwechselnd von jeweils einem der Fluidströme durchströmbare Kanalräume
zu bilden. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine besonders vorteilhafte Verwendung
des erfindungsgemäßen Platten - Rekuperators.
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Bei Verbrennungskraftmaschinen werden beispielsweise Platten-Rekuperatoren
vorgesehen, deren abwechselnde Kanalräume von Abgas und von Ansaugluft durchströmt
werden. Es sind beispielsweise Gegenstrom - Platten - Rekuperatoren aus Keramikmaterial
bekannt, die schräg in Strömungsrichtung gerillt sind. Die abwechselnd gewendeten
Platten berühren sich gegenseitig in den Scheitelpunkten der Rillen
in
einem Rautenmuster. Auf diese Weise wird eine Steifigkeit der dünnen Platten gegenüber
den Druckunterschieden der Fluidströme erreicht. Der beschriebene Gegenstrom -Rekuperator
hat aber den Nachteil, daß die Kanalräume für die beiden Fluidströme jeweils gleich
lang sein müssen.
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Um eine freiere Abstimmung der Parameter für den Wärmeübergang zu
erreichen,insbesondere um eine Variation in der Länge der Fluidströme und der Querschnitte
zu erreichen, wurde ein Kreuzstrom - Rekuperator als Röhrchen - Rekuperator vorgeschlagen,
der auf einer Seite eine zusammengefaßte Luftführung und quer dazu die Gasführung
aufweist. Querschnitte, Geschwindigkeiten und Wärmeübergangszahlen können hierbei
aufeinander abgestimmt werden, wobei allerdings auf den besonders guten Austauschwirkungsgrad,
der grundsätzlich im Gegenstromprinzip liegt, verzichtet werden muß. Ferner ist
beim bekannten Kreuzstrom - Rekuperator bei festliegenden Außenabmessungen auch
das Längenverhältnis der Kanalräume festgelegt, sodaß es nicht möglich ist, in einem
vorgegebenen Einbauraum einen an die individuellen thermischen Gegebenheiten besonders
angepaßten Wärmetauscher vorzusehen, ohne gleichzeitig grundlegend neue Einbauelemente
für den Wärmetauscher vorzusehen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs geschilderten
Nachteile zumindest zum Teil zu beheben, und einen
Wärmetauscher
zu finden, bei dem bei vorgegebenen Einbaumaßen unter weitgehender Beibehaltung
der Einbauteile eine Variation in der Länge der Luft- und Gasströme und der Querschnitte
möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Platten
- Rekuperator der eingangs genannten Art die Platten aus Segmenten gebildet sind,
die als geradzahlige Vielecke geformt sind, an deren Ecken als Ausformungen abwechselnd
nach oben und nach unten aus der Plattenebene ausgestülpte Noppen vorgesehen sind,
wobei die Platten derart gegeneinander versetzt sind, daß sich die Noppen der einen
Platte auf Noppen der nächstfolgenden Platte abstützen. Es wird somit eine selbsttragende
Platte geschaffen, die jeweils auf den nach unten gerichteten Noppen aufliegen kann,
und die auf den nach oben gerichteten Noppen eine weitere Platte abstützen kann.
Die aneinandergefügten Segmente bilden in jeder der Platten ein regelmäßiges Muster,
wobei das Muster einer Platte gegenüber der nächstfolgenden derart versetzt und
/oder durch Umdrehen der Platte spiegelverkehrt angeordnet ist, daß jeweils Noppe
auf Noppe zu liegen kommt, sodaß die zwischen den Platten gebildeten Kanal räume
lediglich von den Noppen säulenartig unterbrochen werden, wobei entsprechend dem
von den Segmenten gebildeten Muster diese Säulen in einer regelmäßigen Verteilung
derart angeordnet sind, daß ein Fluidstrom in nahezu beliebiger Richtung zwischen
ihnen hindurchführbar ist. Dies gilt insbesondere
bei der Verwendung
regelmäßiger, gleichseitiger Vielecke als Grundsegment, bei denen grundsätzlich
eine Symmetrieachse eines der Segmente so gewählt werden kann, daß sie beiderseits
des Vielecks jeweils zwischen zwei Noppen hindurchführt; die Verlängerung einer
jeden dieser Symmetrieachsen ist durch das gesamte Muster hindurch möglich, sodaß
diese Symmetrieachsen bevorzugte Strömungsrichtungen bilden, die einen geringstmöglichen
Strömungswiderstand bieten.
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Ein Wärmetauscher, der aus Platten zusammengesetzt ist, die in erfindungsgemäßer
Weise aus Einzelsegmenten gebildet werden, kann daher in den verschiedensten Strömungsrichtungen
durchströmt werden, und es ist somit möglich, einen vorgegebenen Wärmetauscher mit
vorgegebenen Abmessungen durch Wahl der Ein- bzw. Auslaßkanäle an den einzelnen
Kanalräumen auf einfache Weise mit Kanalräumen unterschiedlicher Länge auszustatten,
ohne daß an den einzelnen Platten selbst oder an der Hauptabmessungen des Wärmetauschers
etwas geändert zu werden braucht.
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Gemäß einer-Ausgestaltung der Erfindung sind die nach oben bzw. unten
ausgestülpten Noppen ungleich hoch; es können daher mittels der erfindungsgemäßen
Platten Kanalräume unterschiedlichen Querschnitts hergestellt werden, indem durch
Versetzen bzw.-Umwenden der Platten folgende Anordnungen erreicht werden können:
a die hohen Noppen einer unteren Platte berühren die hohen Noppen der oberen Platte,~
~
b die hohen Noppen der unteren Platte berühren i niedrigen Noppen
der oberen Platte, c die hohen Noppen der unteren Platte berühren die Segmentfläche
der oberen Platten, d die niedrigen Noppen der unteren Platte berühren die hohen
Noppen der oberen Platte, e die niedrigen Noppen der unteren Platte berühren die
niedrigen Noppen der oberen Platte, f die niedrigen Noppen der unteren Platte berühren
die Segmentfläche der oberen Platten.
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Es ist somit möglich, durch Umkehren bzw. Versetzen der erfindungsgemäßen
Platten Kanalhöhen von der doppelten Höhe der hohen Noppen bis zur einfachen Höhe
der niedrigen Noppen zu variieren. Wählt man eine Anordnung, bei der die Noppen
der einen Platte die Segmentfläche der anderen Platte berühren, können wegen der
vermehrten Anzahl von Auflagepunkten die Einzelsegmente erhöht werden, ohne daß
deswegen Einbußen an der Festigkeit hinzunehmen sind.
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Als Segmentform können grundsätzlich sämtliche, Vieleckformen verwendet
werden, die sich fugenlos zusammenfügen lassen, und darüber hinaus auch Vieleckformen,
bei deren ZusammenfG-gen sich jeweils regelmäßig wiederholende, kleine Zwischenräume
ergeben können, soweit hierdurch die Funktion der erfindungsgemäßen Platten nicht
beeinträchtigt wird. In besonders vorteilhafter Weise aber sind gemäß einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung als Vielecke gleichseitige Sechsecke vorgesehen. Es
stoßen somit immer drei benachbarte Segmente
an einem Punkt zusammen,
der dann jeweils den Zenit einer zugehörigen hohen bzw. niedrigen Noppe bildet.
Gleichzeitig ergeben sich drei Symmetrieachsen für jedes der Segmente als Strömungs
- Hauptrichtungenl in denen jeweils ein gleicher, geringer Strömungswiderstand vorliegt.
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Um eine bessere Strömungsführung zwischen zwei benachbarten Platten
zu gewährleisten, sind gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung Zwischenstege
zur Strömungsführung vorgesehen, mittels deren es nicht nur ermöglicht wird, eine
präzisere Strömungsführung längs einer der oben genannten Hauptrichtungen zu ereichen,
sondern auch eine Strömungsführung in Zickzackrichtung längs mehrerer dieser Hauptrichtungen
zu bewirken, sodaß die wirksame Kanalraumlänge für einen entsprechenden Fluidstrom
bei vorgegebenen Wärmetauscherabmessungen nahezu frei der Länge nach gewählt werden
kann.
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Es ist möglich, bei besonders großen Wärmetauscherabmessungen auch
vorteilhaft,-die Platten des Wärmetauschers segmentweise einzeln herzustellen und
dann bei Zusammenbau des Wärmetauschers aus den Einzelteilen zusammenzufügen. Gemäß
einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist es aber von Vorteil, daß die gesamte
Platte einstückig hergestellt wird, bzw. aus fertigem Plattenmaterial mit erfindungsgemäßer
Formgebung auf Maß ausgeschnitten wird. Hierbei ist es in vorteilhafter Weise möglich,
die Platte durch Extrudieren einer ebenen Platte aus noch weichem, plastischem Keramikmaterial
herzustellen, wobei die Platte anschließend zum Aushärten auf eine heizbare Form
mit der erfindungsgemäßen Formgebung abformend
aufgebracht wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung aber ist es besonders von Vorteil,
daß die Platten jeweils einstückig aus Blech durchgehend gleicher Wandstärke geformt
-sind. Metallblech erbringt gerade bei hohem Druckunterschied zwischen den einzelnen
Fluidströmen und bei hinlänglichem Wärmeübergang die notwendigen Festigkeitseigenschaften,
wobei durch die durchgehend gleiche Wandstärke, die auch durch das Einprägen der
Noppen nicht wesentlich verändert wird, bewirkt wird, daß nicht etwa an Stellen
wesentlich größerer Wand stärke an der dem heißen Fluidstrom ausgesetzten Seite
unzulässig hohe Temperaturen auftreten können, aufgrund deren das Plattenmaterial
Schaden nehmen könnte. Im übrigen weist Blech gegenüber Keramikmaterialien noch
den Vorteil auf, daß es eine glatte Oberfläche aufweist, ohne daß hierfür eigens
eine den Wärmeübergang hemmende und empfindliche Glasur aufgebracht zu werden braucht.
Im übrigen kann zusätzlich die Blechoberfläche mit Fluor - oder PhosphorhaltigemAnstrich
versehen sein, der einerseits das Blech vor Korrosion schützt und der andererseits
die Reibung gegenüber dem entsprechenden Fluid herabsetzt, sodaß die Ausbildung
hindernder Wirbel und Querströmungen verhindert und der gesamte Strömungswiderstand
des Wärmetauschers verringert wird.
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Der erfindungsgemäße Rekuperator kann grundsätzlich überall eingesetzt
werden, wo ein kontinuierlicher Wärmetausch zwischen
zwei voneinander
getrennten Medien stattfinden soll; so ist es beispielsweise möglich, den erfindungsgemäßen
Rekuperator in- vorteilhafter Weise bei einer Waschanlage zu verwenden, wobei kaltes
Frischwasser die Wärme des warmen Schmutzwasserstroms übernimmt, wobei in besonders
vorteilhafter Weise aufgrund der Festigkeitseigenschaft des erfindungsgemäßen Rekuperators
der Druckunterschied zwischen Frischwasser und Schmutzwasser aufgenommen werden
kann, und wobei zugleich die Platten derart angeordnet werden können, daß der Kanalraum
für das Schmutzwasser einen größeren Querschnitt aufweist als der für das Frischwasser,
um eine Verstopfung durch mitgeführten Schmutz zu vermeiden. Gleichzeitig können
die Kanallängen derart aufeinander abgestimmt werden, daß ein optimaler Wärmetausch
gewährleistet ist.
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In erfindungsgemäßer Weise ist aber die Verwendung als Wärmetauscher
für eine Gasturbine besonders von Vorteil, wobei der warme Fluidstrom von Abgas,
der kalte Fluidstrom von Luft gebildet wird. Gerade bei Gasturbinen, insbesondere
bei nichtstationären, in Fahrzeugen eingebauten Gas turbinen ist einerseits der
Einbauraum für Wärmetauscher nicht frei wählbar, sondern den vorhandenen Gegebenheiten
anzupassen, und andererseits ist ein möglichst optimal wirkender Wärmetauscher nicht
nur erforderlich, um den thermischen Wirkungsgrad- der Gasturbinenanlage zu verbessern,
sondern auch, um zu verhindern, daß Abgase
mit der Temperatur,
mit der sie die letzte Stufe der Turbine verlassen, an die Umgebung abgegeben werden.
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Wegen der hohen Leistungsdichte ist es beispielsweise zweckmäßig,
gepanzerte Kampffahrzeuge mit Gasturbinen auszustatten, es muß aber unbedingt Sorge
dafür getragen werden, daß das etwa in einem Wald getarnt stehende Fahrzeug nicht
aufgrund seiner Abgastemperatur den gesamten Wald in Brand steckt. Durch die Erfindung
ist es möglich geworden, im Einbauraum der Gas turbine etwa noch ungenutzte Räume
mit dem erfindungsgemäßen Platten - Rekuperator auszufüllen, wobei wegen der Ausbildung
der Einzelsegmente die Strömungsrichtung in den Kanalräumen fast unabhängig von
der Einbaurichtung der Platten gewählt werden kann.
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Bei einem Wärmetauscher für eine Gasturbine sind gemäß einer Ausbildung
der Erfindung die Platten mit einem länglichen Grundriß mit zwei im wesentlichen
parallelen Längs seiten und mit diese verbindenden Schmalseiten versehen, wobei
der Kanalraum für Abgas von Längsseite zu Längsseite verläuft, und längs der Schmalseiten
verschlossen ist, und wobei der Kanalraum für Luft längs der Längsseiten und einer
der Schmalseiten verschlossen und längs der zweiten Schmalseite offen ist; von der
offenen Schmalseite ausgehend ist ein Zwischensteg in der Mitte zwischen den beiden
Längsseiten parallel zu diesen angeordnet, der mit Abstand zur verschlossenen Schmalseite
endet. Der Abstand
liegt hierbei vorzugsweise in der Größenordnung
des Abstandes zwischen Zwischensteg und einer der beiden Längsseiten. Es wird somit
ein durchgehender Kanalraum für Luft geschaffen, der von der ersten Schmalseite
längs der ersten-Längsseite zur zweiten Schmalseite und von dort zurück längs der
zweiten Längs seite wieder zur ersten Schmalseite verläuft. Quer hierzu verläuft
der Abgasstrom, dessen zugehöriger Kanalraum in besonders vorteilhafter Weise mit
parallel zueinander angeordneten Zwischenstegen ausgestattet sein kann, die den
Abgasstrom von einer seiner Längsseiten her winklig zur Mitte hin und von dort im
gleichen Winkel zur anderen Längsseite hinleiten. Die beiden Fluidströme werden
jeweils in Richtungen gelenkt, die aufgrund der Segmentgeometrie als Hauptrichtungen
für den erfindungsgemäßen Abgaswärmetauscher vorgesehen sind, sodaß trotz des Umlenkens
jeweils nur ein verhältnismäßig kleiner Widerstand geboten wird.
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Der erfindungsgemäße Wärmetauscher weist ferner noch den Vorteil auf,
daß er der Grundanlage entsprechend zwar ein Kreuzstrom - Rekuperator ist, durch
das "Umfalten" des Luftkanalraums aber praktisch mit Gegenstromeffekt betrieben
werden kann, da die heißen Abgase so geleitet werden können, daß sie zunächst auf
den wärmerer Zweig des Luftkanalraums und dann erst auf seinen "kElteren" Zweig
treffen. Es ist somit in völlig unerwarteter Weise gelungen, die an sich widersprechenden
Prinzipien des
Gegenstrom und des Querstrom - Rekuperators in gewissem
Maße miteinander zu vereinen.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Platten des
erfindungsgemäßen Abgaswärmetauschers zwischen zwei zu den Platten parallelen Druckplatten,
die zum Zusammenspannen mit Zugankern versehen sind, zu einem Packet zusammengefasst.
Es bildet somit der gesamte Wärmetauscher eine bequem zusammenbaubare, den auftretenden
Innendrücken standhaltende Baueinheit, die ohne weiteres geschlossen, wenn erforderlich,
ausgetauscht werden kann, ohne daß an der Gasturbine oder deren Gehäuse selbst die
Platten einzeln eingelegt werden müssen. Es ist somit möglich, den Rekuperator selbst
nach Zusammenbau vor Einbau in die Gasturbinenanlage zu überprüfen, was wegen der
vielfältigen, Zusammenbaumöglichkeiten angezeigt ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist an der offenen Schmalseite
des Rekuperators ein zu dieser hin offenes, mit einer den Zwischensteg fortsetzenden
Trennwand versehenes Luftdruckrohr angeordnet, das am Plattenpacket des Rekuperators
angeflanscht ist. Es ist der erfindungsgemäße Rekuperator somit druckdicht mit einer
Leitung versehen, in der bereits vorkomprimierte Luft geführt wird, wodurch es möglich
wird, bei gleichbleibendem Luftdurchsatz einen Rekuperator mit geringeren Abmessungen
zu verwenden, wobei aufgrund der besonderen Festigkeit des erfindungsgemäßen Rekuperators
der Druckunterschied zwischen Luft und Abgas besonders Foch sein kann, ohne daß
der Rekuperator
selbst Schaden zu nehmen droht.
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Die Erfindung ist in der im folgenden beschriebenen Zeichnung beispielsweise
noch näher erläutert; es zeigen Figur 1 die Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes
Rechtecksegment, die Figuren 2a und 2b zwei Seitenansichten des in Figur 1 dargestellten
Segments mit gleicher Noppenhöhe, Figur 2c den senkrechten Schnitt durch einen aus
Segmenten gemäß Figur 2a und Figur 2b gebildeten Plattenstapel, die Figuren 3a und
3b die Seitenansicht des in Figur 1 gezeigten Segments mit unterschiedlich hohen
Noppen, Figur 3c den senkrechten Schnitt durch einen aus Segmenten gemäß Figur 3a
und Figur 3b gebildeten Plattenstapel, Figur 4 ein im Schrägbild dargestelltes Teilelement
aus einem Plattenstapel, und Figur 5 den Schnitt längs zweier Plattenebenen durch
einen erfindungsgemäßen Platten - Rekuperator.
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In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Plattensegment mit regelmäßigem
Sechseckgrundriß in der Draufsicht dargestellt.
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Bei diesem Segment sind die Ecken 2, 3 und 4 jeweils als Noppen nach
unten ausgeformt, während die Ecken 5, 6 und 7 jeweils als Noppen nach oben ausgeformt
sind. Die Noppen sind hierbei bogenartig ausgeformt, wobei jeder Bogen von einer
Kante derart geschnitten wird, daß die Tangente an der Schnittstelle parallel zur
Segmentfläche 8 verläuft.
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Werden Segmente passend zusammengefügt, dann bilden sie
mit
allen ihren Kanten zueinander einen stetigen Übergang.
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Es wird somit aus den erfindungsgemäßen, zusammengesetzten Segmenten
eine ebene Platte gebildet, die aus den Noppen 2, 3 und 4 gebildete Vertiefungen
und aus den Noppen 5, 6 und 7 gebildete Erhöhungen aufweist.
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In Figur 2a und 2b ist jeweils eine Ausfnhrungsform des in Figur 1
gezeigten Segments in Seitenansicht gezeigt; in Figur 2a und 2b ist ein Segment
gezeigt, bei dem die Noppen 5, 6 und 7 gegenüber der Segmentfläche 8 die gleiche
Höhe aufweisen wie die nach unten gerichteten Noppen 2, 3 und 4.
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In Figur 3a und 3b hingegen ist ein Segment gezeigt, dessen nach oben
ausgeprägte Noppen 5, 6 und 7 eine wesentlich geringere Höhe gegenüber der Segmentfläche
8 aufweisen als die nach unten ausgeprägten Noppen 2, 3 und 4.
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In Figur 2c und 3c ist jeweils gezeigt, wie aus Segmenten gemäß Figur
2a und 2b bzw. 3a und 3b gebildete Platten aufeinander gegenseitig abgestützt sind;
der obersichtlichkeit halber sind in Figur 2c und 3c die Bezugszeichen für die Noppen
weggelassen.
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In Figur 2c und 3c stützen sich jeweils die höchsten Erhebungen der
aus einzelnen Segmenten 1 zusammengesetzten und übereinander angeordneten Platten
aufeinander ab; hierbei werden in Figur 2c. ein Kanalraum für Gas 9 und ein Kanalraum
für Luft 10 gebildet, die jeweils die gleiche lichte Weite haben, da aufgrund der
gleichen Höhe der über die
Segmentflächen 8 nach oben bzw. nach
unten ausgeformten Noppen der Abstand der Segmentflächen 8 zueinander gleich ist.
Im Gegensatz hierzu ist in Figur 3c eine andere Anordnung gezeigt, bei der die Platten
aus Segmenten 1 gemäß Figur 3a und 3b gebildet sind; hierbei sind die aus den Segmenten
1 gebildeten Platten derart von Lage zu Lage gegeneinander gewendet, daß jeweils
die höher über die Segmentfläche 8 hervorragenden Noppen aufeinanderliegen und somit
einen breiten Kanalraum für Gas 9 bilden, während die weniger hoch über die Segmentfläche
8 hervorragenden Noppen ebenfalls aufeinanderliegen und somit den Kanalraum für
Luft 10 bilden.
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In Figur 4 sind die übereinanderliegenden Einzelelemente dreier Platten
im Schrägbild herausgezeichnet, um den GegestaM der Erfindung näher zu veranschaulichen.
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In Figur 5 ist ein erfindungsgemäßer Platten - Rekuperator dargestellt,
der ein Gehäuse 11 aufweist, das einen im wesentlichen rechteckigen Grundriß aufweist.
Innerhalb des Gehäuses 11 sind übereinander mehrere in erfindungsgemäßer Weise aus
Einzelsegmenten gebildete Platten eingelegt, die abwechselnd einen Kanalraum für
Gas 9 und einen Kanalraum für komprimierte Luft 10 bilden. In der Zeichnung ist
eine Schnittdarstellung derart durchgeführt, daß in der oberen Hälfte der Zeichnung
ein Schnitt zwischen zwei Platten geführt ist, die einen Kanalraum 9 für Gas bilden,
während in der unteren Hälfte der Zeichnung der Schnitt demgegenüber
um
eine Plattenhöhe versetzt ist und somit zwischen zwei Platten hindurchführt, die
gemeinsam einen Kanalraum 10 für komprimierte Luft begrenzen.
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In der Zeichnung sind die einzelnen Sechsecksegmente schematisch dargestellt,
wobei die Stellen, an denen die Ecken dreier benachbarter zusammenstoßender Segmente
eine nach oben herausgewölbte Noppe bilden, mit. einem kleinen Kreis bezeichnet
sind.
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Das im wesentlichen rechteckige Gehäuse weist an seinen beiden Längsseiten
Gaseinlaßöffungen 12 für von der Turbine herkommendes Abgas auf; diese Gaseinlaßöffungen
sind in der Zeichnung nicht dargestellt, da sie jeweils über bzw. unter der dort
dargestellten Schnittebene liegen, die durch den Kanalraum 10 für komprimierte Luft
verläuft.
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Auf der gegenüberliegenden Längsseite sind Gasauslaßöffnungen 13 vorgesehen,
aus denen das abgekühlte Turbinenabgas austritt. Die Gaseinlaßöffnungen 12 können
in geeigneter Weise unmittelbar an den Ausgang der Turbine oder an eine Abgasrohrleitung
angeschlossen werden, während an den Gasauslaßöffungen 13 eine Auspuffanlage angeschlossen
werden kann.
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Das Gehäuse 11 weist an seinen Längsseiten Streben 15 auf, innerhalb
deren Bohrungen zum Zusammenspannen des gesamten Gehäuses vorgesehen sind. Zwischen
den Streben 15 und den Schmalseiten des Gehäuses werden die Gaseinlaßöffungen 12
bzw.
Gasauslaßöffnungen 13 vorgesehen. Von den Streben, die die Gaseinlaßöffnungen 12
voneinander trennen, führen in das Innere des Abgaskanalraums 9 Zwischenstege 14,
die parallel zu einer der Seitenkanten der Einzelsegmente 1 bis -zur Mittelachse
der entsprechenden Platte hin verlaufen. Dort stoßen die Zwischenstege 14 auf weitere
Zwischenstege, die zu den Streben 15 weiterführen, die die Gasauslaßöffnungen 13
voneinander trennen. Parallel zum Verlauf dieser Streben ist auch die äußere Schmalseite
16 des Gehäuses 11 ausgebildet. Die Zwischenstege 14 verbinden im wesentlichen gasdicht
die beiden übereinanderliegenden, den Gaskanalraum 9 bildenden Platten und schaffen
somit drei nebeneinanderliegende, parallel zueinander verlaufende, in der Mitte
abgeknickte Gaskanäle, deren Länge jeweils größer ist als der Abstand der beiden
Längsseiten des Gehäuses 11 voneinander. Es wird somit erreicht, daß trotz eines
schmalen Gehäuses 11 ein verhältnismäßig langer Gasweg geschaffen wird, der es dem
Abgas ermöglicht, möglichst viel von seinem Wärmeinhalt abzugeben.
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An der inneren Schmalseite 17 des Gehäuses 11 ist ein Rohr 18 angeflanscht,
das eine mittlere Trennwand 19 aufweist, die mit der Mittelachse des Gehäuses 11
fluchtet und die das Innere des Rohres 18 in einen eigenen Luftzufuhrkanal 20 und
in einen Luftabfuhrkanal 21 auf teilt.
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Der Luftzufuhrkanal 20 weist zur inneren Schmalseite 17
des
Gehäuses 11 hingerichtete Luftaustrittsöffnungen 22 auf, und der Luftabfuhrkanal
21 weist symmetrisch hierzu der inneren Schmalseite 17 des Gehäuses 11 zugewandte
Lufteintrittsöffnungen 23 auf. Der Luftkanalraum 10 des Wärmetauschers ist an der
inneren Schmalseite 17 des Gehäuses 11 zu den Öffnungen 22 und 23 hin geöffnet und
weist längs seiner Symmetrieachse als Fortsetzung der mittleren Trennwand 19 des
Rohres 18 einen Zwischensteg 24 auf, der mit einem Abstand zur äußeren Schmalseite
16 hin endet, der etwa gleich ist dem Abstand zwischen dem Zwischensteg 24 und einer
der Längsseiten des Gehäuses 11.
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Da das Gehäuse 11 mit Ausnahme der inneren Schmalseite 17 an den Längsseiten
und an der äußeren Schmalseite 16 den Luftkanalraum 10 abschließt, ist der durch
die Öffnungen 22 in den Kanalraum 10 eintretende Luftstrom gezwungen, längs des
Zwischenstegs 24 zur äußeren Schmalseite 16 hinzustrsmen, dort in die Gegenrichtung
umzukehren und längs des Zwischenstegs 24 wieder zurück zu den oeffnungen 23 und
in den Luftabfuhrkanal 23 hineinströmen. Es ergibt sich somit ein Strömungsweg für
Luft, dessen Länge beinahe doppelt so groß ist wie die Länge des gesamten Wärmetauschers.
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Heißes Abgas, das durch die Gaseinlaßöffnungen 12 in den Wärmetauscher
eintritt, gibt seine Wärme zunächst an Luft ab, die sich in der zweiten Hälfte des
Strömungswegs für Luft befindet. Erst nachdem das Abgas die Symmetrieachse des Gehäuses
11 überschritten hat und mittlerweile bereits abgekühlt ist, gibt es seine verbleibende
Wärme
an Luft ab, die die erste Hälfte des Luftströmungsweges zurücklegt.
Auf diese Art wird beim erfindungsgemäßen Wärmetauscher ein Gegenstromeffekt erwirkt,
obwohl er dem Prinzip nach ein Kreuzstrom - Rekuperator ist.
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Das in der Zeichnung dargestellte Gehäuse 11 ist durch Druckplatte
verschlossen (nicht dargestellt), die parallel zu den Kanalräumen 9, 10 an der Boden
- bzw.
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Deckfläche des Gehäuses angeordnet sind. Sind die aus Segmenten 1
gebildeten Platten aus Blech hergestellt, dann können sie von den Druckplatten mit
beträchtlicher Vorspannung zusammengedrückt werden, wozu das Gehäuse 11 in den Streben
15 sowie in der äußeren und inneren Seitenwand 16, 17 Durchgangsbohrungen zur Aufnahme
von den Schrauben aufweist. Die Vorspannung, mit der die Platten zusammengedrückt
sind, wird hierbei in Abhängigkeit vom Druckunterschied zwischen Abgas und komprimierter
Luft derart gewählt, daß die den Luftkanalraum 10 begrenzenden Platten nicht durch
den Überdruck der komprimierten Luft auseinandergehoben werden.