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