DE2758998B1 - Rekuperator fuer den Waermeaustausch zwischen zwei Stroemungsmitteln unterschiedlicher Temperaturen - Google Patents

Rekuperator fuer den Waermeaustausch zwischen zwei Stroemungsmitteln unterschiedlicher Temperaturen

Info

Publication number
DE2758998B1
DE2758998B1 DE2758998A DE2758998A DE2758998B1 DE 2758998 B1 DE2758998 B1 DE 2758998B1 DE 2758998 A DE2758998 A DE 2758998A DE 2758998 A DE2758998 A DE 2758998A DE 2758998 B1 DE2758998 B1 DE 2758998B1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tubes
components
pipe
recuperator
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2758998A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2758998C2 (de
Inventor
Wilhelm Hoffmueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines GmbH
Original Assignee
MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH filed Critical MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Priority to DE2758998A priority Critical patent/DE2758998C2/de
Priority to SE7813020A priority patent/SE440824B/sv
Priority to JP16464678A priority patent/JPS5497861A/ja
Priority to GB7850231A priority patent/GB2012038B/en
Priority to US06/000,148 priority patent/US4328860A/en
Publication of DE2758998B1 publication Critical patent/DE2758998B1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2758998C2 publication Critical patent/DE2758998C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/04Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/26Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00Heat exchange
    • Y10S165/051Heat exchange having expansion and contraction relieving or absorbing means
    • Y10S165/052Heat exchange having expansion and contraction relieving or absorbing means for cylindrical heat exchanger
    • Y10S165/067Cylindrical heat exchanger rectilinearly slidable relative to its support

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Rekuperator für den Wärmeaustausch zwischen zwei Strömungsmitteln unterschiedlicher Temperaturen, bei dem in einem von einem ersten der beiden Strömungsmittel zu durchströ·
menden Gehäuse eine Vielzahl von dem zweiten Strömungsmittel zu durchströmenden, im wesentlichen parallelen, verschiebbar gelagerten Röhren aus hochwarmfester Keramik quer zur Strömungsrichtung des ersten, die Röhren umströmenden Strömungsmittels angeordnet ist, wobei zur mäanderförmigen Führung des zweiten Strömungsmittels durch die Röhren jeweils mindestens zwei der Röhren an ihren benachbarten Enden mittels eines Bauteiles aus einem hoch'.varmfesien Werkstoff zur Umlenkung der Strömung von dem einen Rohr in das andere Rohr miteinander verbunden sind.
Ein solcher Rekuperator ist aus der DE-OS 19 65 742 bekannt. Bei dem bekannten Rekuperator ragen die Röhren mit ihren Enden durch die Gehäusewand hindurch und sind die Bauteile zur Strömungsumlenkung an der Außenfläche des Gehäuses angeordnet. Die Röhren und die Bauteile sind getrennt voneinander gegen die Gehäusewandung abgedichtet. Bei dem bekannten Rekuperator wird also der Wärmeaustausch unterbrochen, wenn die Rohrströmung aus dem Gehäuse herausgeführt und außerhalb des "Jehäuies umgelenkt wird. Zudem muß bei dem bekannten Rekuperator das Problem der Abdichtung von Röhren und Bauteilen zur Strömungsumlenkung aufgrund ihrer separaten Anordnung für die Röhren und für die Bauteile zur Strömungsumlenkung gesondert gelöst werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, den Rekuperator der obengenannten Art derart zu gestalten, daß eine Unterbrechung des Wärmeaustausches zwischen den beiden Strömungsmitteln weitgehend vermieden wird und die Abdichtung von Röhren und Bauteilen zur Strömungsumlenkung vereinfacht wird, ohne die Verschiebbarkeit der Röhren /u beeinträchtigen.
Diese Aufgabe der Erfindung ist dadurch gelöst, daß sich die Röhren und die Bauteile zur Strömungsumlenkung innerhalb des Gehäuses befinden und daß die Bauteile zur Strömungsumlenkung gegen Federdruck verschiebbar an die Rohrenden gedrückt und gegen die Röhren abgedichtet sind.
Der erfindungsgemäße Rekuperator kommt demnach pro Rohr und Bauteil zur Strömungsumlenkung mit einer Abdichtung aus, während bei dem bekannten Rekuperator eine Abdichtung für jedes Bauteil zur Strömungsumlenkung und eine Abdichtung für jedes Rohr erfordeiiich ist. Aufgrund der Anordnung von Röhren und Bauteilen zur Strömungsumlenkung innerhalb des Gehäuses steht i'.as durch die Röhren geführte Strömungsmittel ununterbrochen im Wärmeaustausch mit dem derch das Gehäuse geführte Strömungsmittel und ist auch die Gefahr vermieden, daß aufgrund von Undichtheiten das eine oder das andere Strömungsmittel nach außen dringen kann; es findet allenfalls eine Vermischung der beiden Strömungsmittel statt.
Gemäß einer Ausgestaltung der F.rfindung befindet sich zwischen einer Gehäusewand und dm an den einen Fnden der Rohre angeordneten Bauteile ein mit Federkraft oder mit einem Druckmittel arbeitender ι Andrückmechanismus zur Erzeugung des Druckes auf die den Rohrenden abgewandten Oberflächen der Bauteile, der sich an der einen Gehäusewand abstül/t und auf die an den einen Enden der Röhren angeordneten Bauteile drückt, wodurch die Röhren > gegen die an den anderen Rohrenden angeordneten Bauteile gedrückt, die sie'· wiederum an der gegenüberliegenden Wand des Gehäuses abstützen.
Als Andrückmechanismus können entweder federbelastete Bolzen oder Druckluftzylinder verwendet werden, die ebenfalls aus hochwarmfester KeramiK bestehen.
Anstelle eines Andrückmechanismus kann erfindungsgemäß zwischen den Bauteilen an den einen Rohrenden und der benachbarten Gehäusewand eine Druckkammer angeordnet sein, in der im Betrieb ein Druck aufgebaut wird, der auf die den einen Rohrenden abgekehrte Oberfläche der Bauteile einwirkt, um die Bauteile gegen die Rohrenden zu drücken.
Hierbei kann die Druckkammer entweder von den Bauteilen selbst und der Gehäusewand oder von einer elastischen Folie aus hochwarmfesten Werkstoff und der Gehäusewand begrenzt werden, wobei die Folie an den der Gehäusewand zugekehrten Oberflächen der Bauteile und der Gehäusewand anliegt. Wenn keine Folie verwendet wird, müssen die mit Druck zu beaufschlagenden Bauteile gegeneinander abgedichtet sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hat jedes Bauteil eine der Zahl der mit diesem Bauteil zu verbindenden Röhren entsprechenden Anzahl von Ringnuten, in die die benachbarten Rohrenden d^r mit diesem Bauteil zu verbindenden Röhren eingeführt sind.
Vorzugsweise befindet sich in jeder Ringnut zwischen dein in diese Ringnut eingeführten Rohrende und dem Boden der Ringnut eine Dichtung aus einem hochwarmfesten Werkstoff, wobei die Dichtung Hn hochwarmfester Filz sein kann, der aus einem Keramikmaterial oder einem Metall bestehen kann.
Eine andere Möglichkeit die Rohrenden mit den Bauteilen zu verbinden besteht darin, daß jedes Bauteil an den mit diesem Bauteil verbundenen Rohrenden formschlüssig anliegt, wobei vorzugsweise jedes Bauteil bzw. die mit diesem Bauteil verbundenen Rohrenden an ihren formschlüssig aneinanderliegenden Berührungsflächen konkav bzw. konvex gewölbt ist bzv. sind. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß auf eine zusätzliche Dichtung zwischen den Berührungsflächen der Bauteile und der Röhren verzichtet werden kann, daß der Rekuperator schneller montiert werden kann und daß selbst bei kleinen Drehungen der Röhren um die Rohrenden die Abdichtung zwischen den Bauteilen und den Rohrenden gewährleistet ist.
Die Röhren sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung der F.rfindung in parallelen Ebenen angeordnet, die Bauteile liegen formschlüssig aneinander und die Oberflächen der Röhren liegen in Abstand zueinander, damit das erste Strömungsmittel zwischen den Röhren hindurchströmen kann. Vorzugsweise sind die einen Enden von mindestens zwei Röhren der jewciis obersten und untersten Rohrschicht mittels eines Aiischliißstückes miteinander verbunden, in das das zweite Strömungsmittel einsirömt bzv/. ?us dem es wieder ausströmt und die Bauteile der darüber- bzw. darunterliegenden Rohrschicht liegen farmschlüssig an den Anschlußstücken und es werden jeweils /wei benachbarte Anscr'jßstücke mittels eines der Andruckmechanismen gegen die einen Enden der mit diesen beiden Anschlußstücken verbundenen Röhren gedrückt.
Statt Bauteilen zur Verbindung von jeweils zwei Röhren können nach einer weiteren Auügestaltung der Erfindung im wesentlichen trapezförmi|;e Bauteile /ur Verbindung von jewüls drei Rohren verwendet werden, wobei die Strömung von einem Rohr in die beiden anderen Rohre oder von zwei Röhren in das übrige Rohr gelenkt wird. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß
die Hauteile in ihrer Lage statisch bestimmt sind.
Oer crfindungsgemäße Rekuperator eignet sich insbesondere für die Verwendung in einer Fahrzcuggaslurl'ine. die mit einem regenerativen Wärmetauscher aus Kernmik ausgerüstet ist. Der crfindungsgemüße Rekuperator wird dann indem Kreisprozeß der Turbine so angeordnet, daß der heiße Abgasstrom nach dem Austritt aus der Turbine zuerst den erfindungsgemäßen Rekuperator und dann den regenerativen Wärmetauscher durchströmt.
Die F.rfindting wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. I is zeigt
l'ig. I einen Schnitt (lurch einen Rekuperator in schematischer Darstellung
l'ig. 2 eine lindansiclit der Rohrpackung des in I i g. I gezeigten Rekuperators in schematischer Darstellung, wobei die oberste und unterste Rohrreihe weggelassen ist.
Knelen der beiden mit dem Anschlußstück Π verbünde nen Röhren 3 stecken. Zur Abdichtung /wischen der Röhren 3 und dem jeweiligen Anschlußslück 11 befinde sich in jeder Ringnut 12.7 ein l'ilzring Hb, der in di< Ringnut 12.) vor Einführung der Rohrenden cingeleg worden ist und aus einer hochwarmfesicn Keramik ode einen hochwarmfesicn Metall besteht.
Im Inneren von jedem AnschluOstück Il befindet siel ein U förmiger Kanal 13, dessen Schenkel in die mi diesem Anschlußstück 11 verbundenen Röhren
ι liiiukn In der den Rohrenden gcgcnübcrlicgcndei Wand des jeweiligen Anschlußstückcs 11 befindet siel ein Durchgang 14 der den U förmigcn Kanal 13 im einem Siul/en 15 verbindet, der an der den Kohrcndci abgekehrten Seile dieser Wand des entsprechende! Anschlüßsiücks 11 angebracht ist. Über das freie I ndi \cn jedem Stutzen 15 isl jeweils das eine linde eine Meiallbalges lh gestülpt, dessen anderes linde über eil
I I £. J CIlH-I! .1CItIlHl Ullll.ll till fMHL M ItI l.f.MtIL P, Uli /WLI
Röhren der obersten oder untersten Rohrreihe und einen Andrückmcchanismiis zum Andrücken dieses Anschlußstiicks an die Röhren,
1·" i g. 4 eine Endansicht einer Rohrpackung mit modifizierten Bauteilen zur Verbindung von jeweils drei Röhren in sehemalischer Darstellung.
l'ig. 5 eine Allernativausführung des in I·'i g. I gezeigten Bauteiles und Andrückmcchanismiis im Schnitt.
l'ig. b eine weitere Alternativausführimg des in l'ig. I dargestellten Bauteiles mit entsprechend ausgebildeten Rohrenden.
l'ig. 7 einen Rekuperator im Schnitt mit einer alternativen Anordnung von modifizierten Anschlußnicken für den Ein- und Austritt der Strömung.
Der Rekuperator gemäß I·" i g. 1.2 und J besteht aus einem Gehäuse I, das bei Betrieb des Rekuperators von eiern ersten Strömungsmittel in Richtung der Pfeile 2 durchströmt wird, und einer Packung paralleler Keramikröhren 3. die quer zur Strömungsrichtung des ersten Strömungsmittel im Gehäuse 1 angeordnet sind und bei Betrieb des Rekuperators von einem zweiten Strömungsmittel zum Wärmeaustausch mit dem ersten Strömungsmittel in Richtung der Pfeile 4 durchströmt werden. Die Röhren 3 sind in Abständen voneinander angeordnet, damit das erste Strömungsmittel zwischen den Röhren hindurch'.re'.en kann. Vorzugsweise is! das erste Strömungsmittel, das durch das Gehäuse 1 strömt, das heißere der beiden Strömungsmitteln.
Bei Anwendung des Rekuperators in einer Fahrzeuggasturbine wird der aus der Turbine tretende Heißgasstrom durch das Gehäuse geführt bevor er in einen regenerativen Wärmetauscher eintriu. während die durch den regenerativen Wärmetauscher geführte und dort aufgeheizte Verdichterluft durch die Röhren 3 strömt.
Die Wand des Gehäuses ist mehrschichtig und besteht — von innen nach außen — aus einer Keramikplatte 5. einem Isolierfilz 6 und einer Blechwand 7. Die Rohrpackung liegt auf einem innerhalb des Gehäuses 1 angeordneten rechteckigen Teil 8 aus Keramik auf, durch welches im Betrieb des Rekuperators das erste Strömungsmittel strömt.
Jeweiis zwei benachbarte Röhren 3 der obersten Rohrreihe 9 und der untersten Rohrreihe 10 sind an ihren, in der Zeichnung rechts liegenden Enden mit einem Anschlußstück 11 verbunden,das in Fig.3 näher dargestellt ist. Jedes Anschlußstück 11 hat zwei nebeneinanderliegendc Ringnuten 12a, in denen die
der obersten Rohrreihe 9 und der untersten Rolirreihi 10 verbundenen gekrümmten Röhren 17 sind jeweils ai einem von zwei starren, übcrcinandcrangeordnetci Röhren 18 angeschlossen, von denen in F ig. I nur da Strömungsmittel der "ohrpackung durch das oben starre Rohr zugeführt und durch das untere starre Roh wieder abgeführt. Die Wärmedehnung der Röhren
wird von den Metallbalgen 16 kompensiert, so dal Wärme··',vjitumgen zwischen den Röhren 3 und dei starren Röhren 18 nahezu vermieden werden.
ledes zwischen der oberen Reihe 9 und der unterer Reihe IO angeordnete Keramikrohr 3 ist jeweils ar einem seiner linden mit dem benachbarten linde de1 darüberlicgenden Rohres 3 und an seinem anderen linde mit dem benachbarten linde des daruntcrlieg^ndei Rohres 3 mittels eines Bauteils 19 zur Umlenkung dei Strömung von einem Rohr 3 in das andere Rohr
verbunden, so daß sich bei Betrieb des Rekuperators en mäanderförmiger Verlauf der Strömung durch dii Rohrpackung entgegen der Strömungsrichtung de: durch das Gehäuse strömenden ersten Strömungsmit lets ergibt. Die Bauteile 19 sind aus einem hochwarmfe stcn Werkstoff, z. B. Keramik, gefertigt. Jedes Bauteil Ic hat zwei übcreinanderliegende Ringnuten 20. in dener die benachbarten Enden der miteinander verbundener Röhren 3 aufgenommen sind. Wie bei den Anschlußstük ken 11 so werden auch bei den Bauteilen Filzringe 12/ verwendet, die in die Ringnuten 20 vor Einführung dei Rohrenden in die Ringnuten 20 eingelegt worden sind Wie die Anschlußstücke 11 so haben auch die Bauteile 19 im Innern einen U-förmigen Kanal, dessen Schenke in die miteinander verbundenen Röhren 3 münder.. Die Bauteile 19 haben geweilte Seitenwände und lieger formschlüssig aneinander, so daß ihre Rückwände eine geschlossene Fläche bilden, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist
Zwischen den Anschlußstücken 11, den zwischen der Anschlußstücken 11 auf der rechten Seite dei Rohrpackung angeordneten Bauteilen 19 und dei rechten Gehäuseplatte 5 befindet sich ein Raum 21, ir dem eine Anzahl Andrückmechanismen 22 angeordne ist, die dazu dienen, die Anschlußstücke 11 und die au dieser Seite angeordneten Bauteile 19 gegen die Rohrenden zu pressen. Jeder Andrückmechanismus 2i weist einen Keramikstift 23 auf, von dem ein Teil ir einer Bohrung in der rechten Platte 5 des Gehäuse; gleitbar geführt ist und von dem ein anderer Teil in der Raum 21 ragt. An dem in den Raum 21 ragenden Teil hai jeder Keramikstift 23 einen Bund 24, der auf seiner dei rechten Platte 5 zugekehrten Seite eine Anlageflächt
für das eine Ende einer Spiralfeder 25 hat, die über den Keramikstift 23 gestülpt ist und deren anderes Ende sich an der rechten Gehäuseplatte 5 abstützt, um den Keramikstift 23 in Richtung Rohrpackung zu drücken. Je ein Bauteil 19 und je zwei Anschlußstücke 11 werden S mittels jeweils eines Keramikstiftes 23 gegen die Rohrenden gedruckt. Die einen Enden derer Keramikstif!/ 13. die zum Andrücken der Bauteile 19 dienen, sind jeweils in an der Rückseite der Bauteile 19 geformter Stutzen 26 radial fixiert, sind abgerundet und liegen an der Oberfläche der Bauteile 19 an. Das eine Ende von jedem Keramikstift 23, der zum Andrücken von jeweils zwei Anschlußstücken 11 verwendet wird, ist abgerundet und steckt in der Höhlung einer Keramikplatte 27, deren dem Keramikstift 23 abgekehrte Oberfläche n gewölbt isl und an der rückwärtigen Oberfläche der beiden benachbarten Anschlußstücke Il anliegt. An zwei gegenüberliegenden Seilen ist jede Keramikplatte i f O ■ t C* ίΤί*ί ^^O 9* 9 t t 9ΛΓ~% 11 ^* fV 9 T ^* W9^
steten Stifte 23 kann in dem Raum 21 auch eine Druckkammer angeordnet sein, die von der Gehäuseplatte 5 und den rückwärtigen Oberflächen der an den rechten Rohrenden angeordneten Bauteile 19 und AnschlußstUcke 11 begrenzt wird. Der in der Druckkammer aufzubauende Druck wirkt dann direkt auf die rückwärtigen Oberflächen der an den rechten Rohrenden angeordneten Bauteile 19 und Anschlußstücke 11 ein, um sie gegen die Rohrenden zu drücken. Damit die Leckluft gering gehalten wird, sind zwischen den an den rechten Rohrenden angeordneten Bauteilen 19 und AnschluBstücken 11 Dichtungen eingebettet.
Es ist auch denkbar, über die rückwärtigen Oberflächen der an den rechten Rohrenden angeordneten Bauteile 19 und Anschlußstücke 11 eine Folie zu legen, die an der Gehäuseplatte 5 anliegt. Die Folie ist elastisch, so daß sich bei Druckbeaufschlagung der unterschiedlichen Lage der Bauteile 19 und Anschluß-
der beiden Anschlußstücke 11 an, so daß sie gegen Drehung um die Achse des Stiftes 23 gesichert ist.
Durch den Druck der Andrückmechanismen 21 auf die Anschlußstücke Il und die rechten Bauteile 19 werden die AnschluBstikkc 11 und die rechten Bauteile 19 gegen die Rohrenden gepreßt, so daß die Rohre 3 gegen die linken Bauteile 19 gedruckt werden, die sich an der linken Gehäuseplatte 5 abstützen.
In F i g. 4 ist eine alternative Ausführung des Bauteiles 19 dargestellt. Die alternative Ausführung besteht aus eint m ;m wesentlichen trapezförmigen Bauteil 28, mit den die benachbarten Enden von jeweils drei Röhren miteinander verbunden werden. Die Bauteile 28 liegen wie die Bauteile 19 formschlüssig aneinander und ihre Rückwände bilden eine geschlossene Fläche. Die Bauteile 28 haben gegenüber den Bauteilen 19 den Vorteil, daß sie in ihrer Lage statisch bestimmt sind, jedoch ergibt sich bei der Zusammenfassung von jeweils drei benachbarten Rohrenden der Nachteil, daß man von einer Rohrreihe zur nächsten verschiedene Strömungsgeschwindigkeiten und verschiedene Durch- *o sätze erhält.
Eine alternative Ausführung der Andrückmechanismen 21 ist in Fig. 5 dargestellt. Bei der alternativen Ausführung der Andrückmechanismen handelt es sich um Druckluftzylinder 29, die mit jeweils einem ihrer Enden an der rechten Gehäuseplatle 5 befestigt sind. In jedem Druckluftzylinder 29 befindet sich ein Kolben 30, von dem ein Ende aus dem offenen, der rechten Gehäuseplatte 5 abgekehrten Ende des Zylinders 29 ragt. Das in F i g. 5 dargestellte Bauteil zur Strömungsumlenkung trägt statt des Stutzens 26 einen Nocken 31, an dem das aus dem Zylinder ragende Ende des Kolbens 30 anliegt. Das Innere des Zyiinders 29 ist mit einem Druckluftvorrat durch ein Rohr 32 verbunden, das durch die Platte 5 geführt ist Durch Beaufschlagung des Kolbens 30 mit Druckluft wird der Kolben 30 gegen den Nocken 31 des Bauteiles zur Strömungsumlenkung gedrückt, das dadurch gegen die Rohrenden gepreßt wird. Sowohl der Zylinder 29 als auch die Kolben 30 können aus hochwarmfester Keramik hergestellt sein. «> Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Rekuperators mit der in Fig.5 dargestellten alternativen Ausführungsform des Andrückmechanismus in einer Fahrzeuggasturbine können die Kolben 30 und die Zylinder 29 auch mit Leckluft gekühlt werden.
Anstelle der Druckluftzylinder 29 und der federbelafen mit einei Dicke von 0,1 mm sind im Handel erhältlich.
Der in der Druckkammer mit oder ohne Folie aufzubauende Druck kann durch Verdichterluft erzeugt werden, wenn der erfindungsgemäße Rekuperator in einer Fahrzeuggasturbine angewendet wird.
Durch die axiale Verspannung der Röhren 3 mittels der Andrückmechanismen oder der Druckkammer können Zugeigenspannungen und teilweise Thermospannungen in den Röhren kompensiert werden.
In F i g. 6 ist eine weitere alternative Ausführung der Bauteile 19 gezeigt. Statt Ringnuten hat das in Fig.6 gezeigte Bauteil 33 sphärisch geformte Anlageflächen für die Rohrenden, die entsprechend ballig geschliffen sind und an diese Flächen gedrückt werden. Eine zusätzliche Dichtung ist bei dieser Ausführung nicht notwendig. Bei dieser Ausführung ergibt sich der Vorteil, daß der Rekuperator schneller montiert werden kann und daß kleine Drehungen der Röhren um die Rohrenden keine Undichtigkeiten zwischen den Röhren und den Bauteilen hervorrufen. Die Anschlußstücke und die damit verbundenen Rohrenden können entsprechend der Ausführung gemäß F i g. 6 gestaltet sein.
In Fig. 7 ist eine alternative Anordnung von modifizierten Anschlußstücken ersichtlich. Hierbei sind die Anschlußstücke 34 für die oberste Rohrreihe auf der linken Seite der Rohrpackung angeordnet. Jedes der auf der linken Seite angeordneten Anschlußstücke 34 hat auf dieser den Röhren abgekehrten Seite einen Stutzen 35, der durch die Gehäusewand geführt ist. Außerhalb des Gehäuses ist der Stutzen 35 mit dem Metallbalg 16 verbunden, der an ein weiteres Rohr 36 angeschlossen isi, das zu dem oberen der beiden starren Röhren 18 führt.
Jedes der mit den Röhren 3 der untersten Rohrreihe verbundenen Anschlußstücke 37 hat an der Unterseite einen Stutzen 38, der nach unten gerichtet ist und mit dem Metallbalg 16 verbunden ist An dem Metallbalg 16 ist ein kurzes Rohrstück 39 angeschlossen, das zu dem unteren starren Rohr 18 führt. Auf der Rückseite hat jedes Anschlußstück einen Stutzen 40, in den der Keramikstift 23 eingreift.
Bei dieser Ausführung werden die rechts unten angeordneten Anschlußstücke 37 in gleicher Weise wie die rechten Bauteile mittels der Andrückmechanismen 22 an die Rohrenden gedruckt
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:
1. Rekuperator für den Wärmeaustausch zwischen zwei Strömungsmitteln unterschiedlicher Temperaturen, bei dem in einem von einem ersten der beiden Strömungsmittel zu durchströmenden Gehäuse eine Vielzahl von dem zweiten Strömungsmittel zu durchströmenden, im wesentlichen parallelen, verschiebbar gelagerten Flöhren aus hochwarmfester Keramik quer zur Slrömungsrichtung des ersten die Röhren umströmenden Strömungsmittels angeordnet ist, wobei zur mäanderförmigen Führung des zweiten Strömungsmittels durch die Röhren jeweils mindestens zwei der Röhren an ihren benachbarten Enden mittels eines Bauteiles aus einem hochwarmfesten Werkstoff zur Umlenkung der Strömung von dem einen Rohr in das andere Rohr miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Röhren (3) und die Bauteile zur StrömungsuJilcnkung (19, 28, 33) innerhalb des Gehäuses (r) befinden und daß die Bauteile zur Strömungsumlcnkung gegen Federdruck verschiebbar an die Rohrenden gedruckt und gegen die Röhren (3) abgedichtet sind.
2. Rekuperator nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß sich zur Erzeugung des Druckes auf die den Rohrenden abgewandten Oberflächen der Bauteile (19, 28, 33) ein mit Federkraft oder mit einem Druckmittel arbeitender Andrückmechanismus (22, 29, 30) zwischen einer Gehäusewanr.' {5) und den an den einen Enden der Rohre (3) angeordneten Bauteilen (19, 28, 33) befindet, dtr sich an der ciiicn Gehäusewand (5) abstützt und auf die an den einen Enden der Röhren angeordneten Bauteile (19, 28, ^J) drückt, wodurch die Röhren gegen die an den anderen Rohrenden angeordneten Bauteile (19, 28,33) gedruckt werden, die sich an der gegenüberliegenden Gehäusewand (5) abstützen.
3. Rekuperator nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bauteil (19, 28, 33) eine der Zahl der mit diesem (19, 28, 33) zu verbindenden Röhren (3) entsprechenden Anzahl von Ringnuten (I2a^ aufweist, in die die benachbarten Röhren (3) eingeführt sind.
4. Rekuperator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich in jeder Ringnut (12.·*^ /wischen dem in dieser Ringnut (\2a) eingeführten Rohrende und dem Boden der Ringnut (\2n) eine Dichtung (\2b) aus einem hochwarmfesten Werkstoff befindet.
5. Rekuperator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (\2b) aus einem hochwarmfesten Filz besteht.
6. Rekuperator nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bauteil (19, 28,33) an den mit diesem Bauteil (19, 28, 33) verbundenen Rohrenden formschlüssig anliegt.
7. Rekuperator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bauteil (19, 28, 33) bzw. die mit diesem Bauteil (19, 28, 33) verbundenen Rohrenden an ihren formschlüssig aneinanderliegenden Berührungsflächen konkav bzw. konvex gewölbt sind.
8. Rekuperator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (3) in parallelen Ebenen angeordnet sind, die Bauteile (19, 28, 33) formschlüssig aneinanderlicgcn
und die Oberflächen der Röhren (3) zueinander in Abstand liegen.
9. Rekuperator gemäü Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden von mindestens zwei Röhren (3) der jeweils obersten und untersten Rohrschicht (9,10) mittels eines Anschlußstücks (11,34,37) miteinander verbunden sind, in das das zweite Strömungsmittel einströmt bzw. aus dem es wieder ausströmt und die Bauteile der -Jarüber- bzw. darunterliegenden Rohrschicht formschlüssig an den Anschlußstücken (11,34,37) anliegen.
10. Rekuperator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Rohrenden von jeweils drei Röhren (3) durch ein im wesentlichen trapezförmiges Bauteil (28) zur Umlenkung der Strömung von einem Rohr in die beiden anderen Röhren bzw. von zwei Röhren in das andere Rohr verbunden sind.
11. Rekuperator nach einem der Ansprüche 1,3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen einer ersten Wand (5) des Gehäuses (!) und den an den einen Enden der Röhren (3) angeordneten Bauteile (19, 28, 33) eine Druckkammer befindet, in der im Betrieb ein Druck herrscht, der auf die an den einen Enden der Röhren (3) angeordneten Bauteile (19,28, 33) einwirkt, um sie gegen die einen Rohrenden zu drücken, wodurch die Röhren (3) gegen die an den anderen Rohrenden angeordnet Bauteile (19, 28, 33) gedrückt werden, die sich an einer zweiten, gegenüberliegenden Wand (5) des Gehäuses (1) abstützen.
12. Rekuperator nach Anspruch II, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer von der den einen Rohrenden abgekehrten Oberfläche der Bauteile (19, 28, 33) und der ersten Wand (5) des Gehäuses (I) begrenzt wird, wobei die an den einen Rohrenden befindlichen Bauteile (19, 28. 33) gegeneinander abgedichtet sind.
13. Rekuperator nach Anspruch II. dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer von der ersten Wand (5) und/oder einer elastischen Folie aus einem hochwarmfesten Werkstoff begrenzt wird, die an der ersten Wand (5) und an den dieser ersten Wand (5) zugekehrten Oberflächen der an den einen Rohrenden angeordneten Bauteile (19, 28, 33) anliegt.
14. Rekuperator nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei benachbarte Anschlußstücke (11, 34, 37) mittels eines der Andrückmechanismen (22, 29, 30) gegen die einen Enden der mit den beiden Anschlußstücken (11, 34, 37) verbundenen Röhren (3) gedrückt werden.
15. Verwendung des Rekuperators gemäß den Ansprüchen I bis 14 in einer Fahrzeuggasturbine mit einem regenerativen Wärmetauscher aus Keramik, bei der der heiße Abgasstrom nach dem Austritt aus der Turbine zuerst den Rekuperator und dann den regenerativen Wärmetauscher aus Keramik durchströmt.
DE2758998A 1977-12-30 1977-12-30 Rekuperator fur den Wärmeaustausch zwischen zwei Strömungsmitteln unterschiedlicher Temperaturen Expired DE2758998C2 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2758998A DE2758998C2 (de) 1977-12-30 1977-12-30 Rekuperator fur den Wärmeaustausch zwischen zwei Strömungsmitteln unterschiedlicher Temperaturen
SE7813020A SE440824B (sv) 1977-12-30 1978-12-19 Rekuperator samt anvendning av rekuperatorn
JP16464678A JPS5497861A (en) 1977-12-30 1978-12-25 Recuperator
GB7850231A GB2012038B (en) 1977-12-30 1978-12-29 Heat exchanger
US06/000,148 US4328860A (en) 1977-12-30 1979-01-02 Recuperator for heat exchange between flow media of dissimilar temperatures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2758998A DE2758998C2 (de) 1977-12-30 1977-12-30 Rekuperator fur den Wärmeaustausch zwischen zwei Strömungsmitteln unterschiedlicher Temperaturen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2758998B1 true DE2758998B1 (de) 1979-06-21
DE2758998C2 DE2758998C2 (de) 1980-02-21

Family

ID=6027784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2758998A Expired DE2758998C2 (de) 1977-12-30 1977-12-30 Rekuperator fur den Wärmeaustausch zwischen zwei Strömungsmitteln unterschiedlicher Temperaturen

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4328860A (de)
JP (1) JPS5497861A (de)
DE (1) DE2758998C2 (de)
GB (1) GB2012038B (de)
SE (1) SE440824B (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0043113A2 (de) * 1980-06-26 1982-01-06 GTE Products Corporation Keramische Wärmerückgewinnungsvorrichtung
FR2519751A1 (fr) * 1982-01-13 1983-07-18 Chausson Usines Sa Echangeur de chaleur pour deux fluides dont l'un peut etre corrosif
WO1999004213A1 (de) * 1997-07-16 1999-01-28 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Wärmetauscher

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4776387A (en) * 1983-09-19 1988-10-11 Gte Products Corporation Heat recuperator with cross-flow ceramic core
US4692176A (en) * 1986-01-07 1987-09-08 Westinghouse Electric Corp. Thermal expansion compensating back flush manifold
WO1991000980A1 (en) * 1989-07-11 1991-01-24 Sink Osangyo Kabushiki Kaisha Multitubular heat exchanger
DE4118777C2 (de) * 1991-06-07 2002-04-18 Mtu Aero Engines Gmbh Gasturbinentriebwerk mit Wärmetauscher
US5172848A (en) * 1991-09-25 1992-12-22 General Motors Corporation Method and apparatus for convection brazing of aluminum heat exchangers
US5172849A (en) * 1991-09-25 1992-12-22 General Motors Corporation Method and apparatus for convection brazing of aluminum heat exchangers
GB0009510D0 (en) * 2000-04-17 2000-06-07 Villa Philip F Tube support system
JP2002062083A (ja) * 2000-08-11 2002-02-28 Komatsu Ltd 温度制御装置
US6601392B2 (en) * 2001-10-01 2003-08-05 Ingersoll-Rand Energy Systems Corporation Spring mounted recuperator
US7036562B2 (en) * 2002-02-26 2006-05-02 Honeywell International, Inc. Heat exchanger with core and support structure coupling for reduced thermal stress
DE10218521A1 (de) * 2002-04-25 2003-11-06 Behr Gmbh & Co Abgaswärmeübertrager, insbesondere für Kraftfahrzeuge
JP2006283699A (ja) * 2005-04-01 2006-10-19 Toyota Motor Corp 熱エネルギ回収装置
US20080118310A1 (en) * 2006-11-20 2008-05-22 Graham Robert G All-ceramic heat exchangers, systems in which they are used and processes for the use of such systems
CN101762202B (zh) * 2009-10-24 2011-12-07 宁波市鄞州云帆工程咨询有限公司 散热管连接机构
ITCO20110033A1 (it) * 2011-08-25 2013-02-26 Nuovo Pignone Spa Scambiatore di calore integrato con compensazione della pressione e metodo
DE102013113302A1 (de) * 2013-12-02 2015-06-03 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Hochtemperatur-Wärmeübertragervorrichtung, Solarthermiekraftwerk und Bausatz für eine Hochtemperatur-Wärmeübertragervorrichtung
US10821509B2 (en) 2016-01-20 2020-11-03 General Electric Company Additive heat exchanger mixing chambers

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB438666A (en) * 1934-05-29 1935-11-21 Robert Morton & Company Ltd Improvements in tubular heat exchange apparatus for fluids
US3129931A (en) * 1961-06-27 1964-04-21 Kenneth W Stookey Recuperator
FR1374610A (fr) * 1963-10-22 1964-10-09 Foster Wheeler Ltd Organes destinés à raccorder des tubes, particulièrement pour des éléments échangeurs de chaleur de forme tubulaire utilisés dans des centrales nucléaires
US3294159A (en) * 1964-11-09 1966-12-27 Union Carbide Corp Heat exchanger with spring biased support
US3805745A (en) * 1972-05-31 1974-04-23 Raypak Inc Boiler for use with gaseous fuel or oil
US4134449A (en) * 1976-12-02 1979-01-16 Hague International Bellows sealing arrangement

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0043113A2 (de) * 1980-06-26 1982-01-06 GTE Products Corporation Keramische Wärmerückgewinnungsvorrichtung
EP0043113A3 (de) * 1980-06-26 1982-09-08 GTE Products Corporation Keramische Wärmerückgewinnungsvorrichtung
FR2519751A1 (fr) * 1982-01-13 1983-07-18 Chausson Usines Sa Echangeur de chaleur pour deux fluides dont l'un peut etre corrosif
WO1999004213A1 (de) * 1997-07-16 1999-01-28 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Wärmetauscher

Also Published As

Publication number Publication date
SE440824B (sv) 1985-08-19
SE7813020L (sv) 1979-07-01
GB2012038A (en) 1979-07-18
GB2012038B (en) 1982-05-12
JPS5497861A (en) 1979-08-02
JPS5751037B2 (de) 1982-10-29
DE2758998C2 (de) 1980-02-21
US4328860A (en) 1982-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2758998B1 (de) Rekuperator fuer den Waermeaustausch zwischen zwei Stroemungsmitteln unterschiedlicher Temperaturen
DE2825298C2 (de) Flüssigkeitsgekühlter Zylinderdeckel eines Viertakt-Dieselmotors
DE69706169T2 (de) Plattenwärmetauscher mit mit bälgen ausgekleideten verbindungsrohren
DE19653908A1 (de) Einrichtung zum Anschluß eines Rohrkrümmers
WO2003091650A1 (de) Abgaswärmeübertrager, insbesondere für kraftfahrzeuge
DE2946430A1 (de) Taumelscheibenverdichter
DE112018001425T5 (de) Steuerventil
CH633208A5 (de) Entlueftungsventileinrichtung fuer druckgiessformen.
DE112018001431T5 (de) Steuerventil
DE2355292B1 (de) Gekuehltes Tellerventil einer Kolbenbrennkraftmaschine
DE69822434T2 (de) Wärmetauscher
DE2730185A1 (de) Einrichtung zum erleichtern des startens eines stirlingmotors
DE69715919T2 (de) Plattenwärmetauscher
DE3039745A1 (de) Waermeaustauscher
DE60205657T2 (de) Wärmetauschvorrichtung
DE60217492T2 (de) Plattenwärmetauscher
DE69508575T2 (de) Plattenwärmetauscher
DE19936077A1 (de) Temperierwalze
DE10157285A1 (de) Abgaswärmeübertrager
DE19643711A1 (de) Ventilbetätigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE1005793B (de) Rohrverbindung, insbesondere zum dichten Verbinden eines duennwandigen Rohres mit einem anderen Koerper
DE2325324A1 (de) Roehrenwaermeaustauscher
DE4411050A1 (de) Kugelhahn
DE2162888A1 (de) Stationärer Wärmetauscher
AT524673B1 (de) Vorrichtung zur Übertragung von Wärme eines gasförmigen Arbeitsmediums

Legal Events

Date Code Title Description
BGA New person/name/address of the applicant
8339 Ceased/non-payment of the annual fee