DE2943010A1

DE2943010A1 - Waermetauscheranordnung

Info

Publication number: DE2943010A1
Application number: DE19792943010
Authority: DE
Inventors: David G Bridgnell; John P Byrne; Richard F Graves; Fred W Jacobsen; Gabor Kossuth; Karl F Kretzinger; John F Masai; Calvin J Morse
Original assignee: Garrett Corp
Current assignee: Garrett Corp
Priority date: 1978-10-26
Filing date: 1979-10-24
Publication date: 1980-05-08
Also published as: IT1162682B; IT7950670A0

Description

Titel: "Wärmetauscheranordnung"
Beschreibung zur Patentanmeldung: "Wärmetauscheranordnung" "Wärmetauscheranordnung" Die Erfindung bezieht sich auf Platten-Rippen-Wärmetauscheranordnungen, insbes. solche hoher Leitstung und großen Gewichtes, bei denen bestimmte Teile hohen thermischen und mechanischen @eanspruchungen ausgesetzt sind.
Es sind Wärmetauscher aufweisende Einrichtungen bei großen Gasturbinen im Einsatz, um deren Leitstung und Wirkungsgrad zu verbessern und die Betriebskosten zu reduzieren. Wärmetauscher der hier erläuterten Art werden nachmal als Rekuperatoren beseichnet, üblicherweise sind sie jedoch als Regeneratoren bekannt. Ein spezieller Anwendungsfall solcher Geräte besteht in Verbindung mit Gasturbinen, wie sie in Gas-Leitungs-Verdichterantriebssystemen fUr Gaspipelines verwendet werden.
In solchen Anlagen sind in den vorgangenen 20 Jahren mehrere hundert regenerierter Gasturbinen installiert werden. Die meisten der Regeneratoren in diesen Geräten sind auf Betriebstemperaturen bis 540° C begrenzt, und zwar wegen der zu ihrer Verstellung verwandeten Materialien. Solche Regeneratoren haben einen Platten-Rippen-Aufbau in einer Verdichterrippenkonstruktion für Dauerbetrieb. Die im jüngster Zeit aufgetretenen Kostenerhöhungen für Brennstoffe nachen jedoch einen möglichst hohen thermischen Wirkungsgrad erforderlich; neue Betriebsmethoden erfordern einen Regenerator, der bei höheren Temperaturen wesentlich wirtschaftlicher arbeitet und der in der Lage ist, tausende von Start- und Step-Spiele auszuhalten, ohne daß ein Locken oder übermäßige Wartungskosten auftreten. Ein Platten-Rippen-Regenerator aus korrosionsbeständigen Stahl ist in der Lage, Temperaturen von 590 bis 650° C unter Betriebsbedigungen auszuhalten, die wiederholte, nichtverzögerte Start-Stop-Spiele einschließen.
Die bisher verwendete Verdichterrippenkonstruktion ergab nichtabgeglichene innere Druckbereichskräfte erheblicher Größe, die üblicherweise in einem Regenerator mit entsprechenden Abmessungen den Wert von 500 t übersteigen. Solche nichtabgeglichenen Kräfte, die die Gefahr mit sich bringen, daß der Regeneratorkernaufbau auseinandergespalten wird, werden durch einen äußeren Rahmen aufgenommen, der als druckbelasteter Stützbalken (strongback) bezeichnet wird. Im Gegensatz hierzu ist die moderne Zugdiagonalkonstruktion so aufgebaut, daß die inneren Druckkräfte abgebilchen sind und ein Stützbalken nicht erforderlich ist. Da der Stützbalkenaufbau aufgrund des Abgleichs der inneren Druckkräfte eliminiert wird, werden die Änderungen der Dimensionen der gesamten Einheit aufgrund der thermichen Exapnsion und Konstruktion ausschlaggebend. Eine thermische Ausdehnung muß aufgenommen werden und das Problem wird dadurch erschwert, daß der Regenerator eine Lebensdauer von tausenden von Heiz- und Kühlzyklen nach der neuen Betriebsweise des zugeordneten Turboverdichters aushalten muß, der wiederholt gestartet und angehalten wird.
Eine Begrenzung der extremen hohen Temperaturen über 540° C auf den eigentlichen Regeneratorkern und die thermische und dimensionelle Isolierung des Kernes gegen das zugeordnete Gehäuse und die Abstützanordnung, durch die die Verwendung teuerer Materialien so gering wie möglich gehalten wird, um die Kosten moderner Wärmetauscher im Vergleich zu den Plattenwärmetauschern bisheriger Art vergleichbar zu halten, haben Befestigungs-, Kopplungs- und Abstützanordnungen erforderlich gemacht, die insgesamt den Einbau eines Zugdiagonalen-Regeneratorkernes in einem praktischen Wärmetauscher der beschriebenen Art möglich machen.
Wärmetauscher der hier beschriebenen Art sind in dem Aufsatz von K.O. Parker "Plate Regenerator Boests Thermal and Cycling Efficiency' au The au @ Gas Journal, April 11, 1977 beschrieben.
Es sind auch Einrichtungen zur Verwendung von strömenden Heiz-oder Kühlmitteln zum Zwecke der Begrenzung von Temperaturunterschieden und thermischen Gradienten bekannt. Auch sind Anordnungen bekannt, die den Durchfluß eines Heiz- oder Kühlmittels steuern, um den Einfluß während Übergangsbetriebsstufen zu begrenzen und Betriebstemperaturen innerhalb vorgewählter Bereiche aufrechtzuerhalten. Ein Beispiel hierfür ist der Thermostat in Kraftfahrzeugkühlsystemen, der den Kühlmitteldurchfluß zum Motor bei kaltem motor blockiert und in veränderlicher Weise den Kühlmittelfluß während der normalen Betriebsphase in Abhängigkeit von der gewünschten stetigen Betriebstemperatur des Motors, dem Siedepunkt des Ktihlmittels oder bestimmter Bestandteile davon, und da Bedarf zugeordneter Vorrichtungen, z.B. einer Heizvorrichtung, die Wärme aus dem Motorkühlmittel zum Aufheizen des Passagierraumes entnimmt, begrenzt.
Die US-Patente 2.658.728, 2.986.454, 2.615.688 und 3.504.739 sind Beispiele für Veröffentlichungen, bei denen die Verwendung eines Zwischenmittels in Wärmetauschern der Rohr- Plattenart vorgesehen ist, um eine räumliche Trennung zwischen und eine Verringerung der thermischen Gradienten und des Schlages in entsprechenden Kammern oder einer anderen Wärmeübertragungsanordnung, die die entsprechenden Wärmeaustauschmedien enthält, zu erzielen.
US-PS 2.661.200 zeigt eine Anordnung zur Einführung eines Gases in eine wärmeempfindlichen Bereich einer feuerbeständigen Düse zur Begrenzung der maximalen Temperatur des geschützten Bereiches.
Dieses Patent wie auch die vorgenannten US-Patente 2.986.454 und 3.504.739 zeigt ebenfalls die Verwendung der betreffenden Einrichtung zum Vorheisen des Temperaturmittels.Keine dieser beheisten Anordnungen kann jedoch die Verwendung eines gasförmigem Strömungsmittels zum Heizen oder Kühlen von ausgewählten Teilen eines Wärmeaustauschers während des Anlassens oder Abschaltens von Übergangsphasen zwischen Betriebsbedingungen bei stetigem Zustand und Abschaltung entnommen werden. Insbesondere ist dieses Konzept nicht auf Platten-Rippen-Wärmetauscher-Sammelleitungen nach vorliegender Erfindung angewendet worden.
Die Verwendung von entgegengesetzt angeordneten Rohrleitungsbauteilen, die durch Balgen mit einem zentrischen, unter Druck stehenden Bauteil verbunden sind, wobei die gesamte Kolbination baulich durch Zuganker zwischen den entgegengesetzten Rohrleitungsbauteilen zusammengehalten iot, ist bekannt. Es ist auch bekannt, ein oder mehrere Balgenelemente sur Aufnahme einer bau,-lichen Verschiebung, beispielsweise einer thermischen Ausdehnung oder Druckexpansion zu verwenden, beispielsweise aus den US-Patenten 2.787.124, 3.527.291, 1.882.065, 3.916.871. Eine spezielle Ausführung eines unter Außendruck stehenden Balgens ist Gegenstand der US-PS 3.850.231. Die vorerwähnte US-PS 3.527.291 zeigt die Verwendung von Haltestäben in Form von U-Bolzen zur Begrenzung der axialen Expansion der Balgenelemente; sie ist jedoch auf die Verwendung von Balgenkopplungen für die axiale Expansion begrenzt und nicht zur Aufnahme von mehrdimensionalen Änderungen oder dem Abgleich von aufgebrachten Druckbelastungen in der erfindungsgemäßen Weise geeignet.
DE-PS 667.144 zeigt verschiedene Kombinationen eines Balgenverbindungsbauteiles zwischen entgegengesetzten Rohrleitungen mit einer Federbefestigungsanordnung für entgegengesetzte axiale -nsion der Balgen und ein mögliches nichtaxiales Biegen oder Verdrehen der Balgen.
Unter Außendruck stehende Balgen haben bestimmte Vorteile gegenüber den üblicheren, mit Innendruck beaufschlagten Balgen zur Verwendung bei einer Expansionsverbindung zwischen Rohrleitungen oder dergl. Die mit Innendruck beaufschlagten Balgen zeigen eine Tendens zum "Krümmen", wenn der Innendruck erhöht wird, oder wenn die Steifigkeit der Balgen verringert wird. Lange bevor der Berstdruck der Balgen erreicht wird, verdrehen sich die Balgen und boulen sich in ihrer Form aus. Solche Balgenelemente sind auf Anwendungsfälle unterhalb des "Krümmungs"-Druckes begrenzt. Je länger die Balgen sind, desto größer ist der Krümmungs-Druck, wodurch Beschränkung bei der Verwendung solcher Bauteile auftreten.
Wenn die icpansionsverbindung ein Gehäuse aufweist, das mit dem Innendruck in Verbindung steht, das Jedoch die Balgen vollständig umgibt, wird die Tendenz zum Krummen aufgehoben. Derartig, durch Außendruck beaufschlagte Balgen sind an sich bekannt und stehen kommerziell zur Verfügung.
Zur Aufnahme unterschiedlich großer thermischer Ausdehnungen zwischen benachbarten Bauteilen, die gegeneinander abgedichtet oder in sonstiger Weise miteinander verbunden werden sollen, sind eine Reihe von Anordnungen bekannt. U SPS 3.398.787 zeigt eine Expansionsverbindung für einen Mantel-Rohr-Wärmetauscher zur Aufnahme der Verschiebung einer Rohrplatte relativ zum Mantel, wobei die Verschiebung sich aus den Temperaturunterschieden zwisollen dem Strömungsmittel innerhalb der Rohre und dem Strömungsmittel innerhalb des die Rohre umgebenden Mantels ergibt. Im Falle der US-PS 2.416.674 sind U-förmige Abdichtringe zwischen inneren und äußeren Rohren vorgesehen, die eine radiale Expansion oder Kontraktion bei Temperaturänderungen ermöglichen. US-PS 3.547.202 zeigt eine Befestigungsanordnung mit Balgen und eine Vielzahl von Hakenelementen zur Aufnahme eines Paares koaxialer in bezug aufeinander, die unterschiedlichen Gastemperaturen in einem Abgasrekuperator ausgesetzt sind. US-PS 3.960.210 zeigt eine U-förmige Faltung, die beim Zusammenbau durch Ansätze mit den Flanschen des Wärmetauschers zur Vorbereitung der Ve@ötung des Kernes verbunden ist. US-PS 3.078.919 zeigt einen Rekuperator mit T-förmigen Haltevorrichtungen, die in Längsschlitzen beweglich sind, damit eine Gleitabstützung unterschiedlicher Bauteile erzielt wird, die bei voneinander verschiedenen Temperaturen arbeiten. IT-PS 311.249, SW-PS 178.363 und GB-PS 1.454.260 zeigen verschiedene Ausgestaltungen von Abdichtungen und flexiblen Befestigungen für unter Druck stehende und unter Wärme einfluß sich Mndexnde Körper. Keine dieser Anordnungen zeigt Jedoch eine kombinierte Befestigungs- und Abdichtanordnung zur Kopplung einer leitung mit einer Wärmetauscherkernplatte der erfindungsgemäßen Irt, noch eine blasenförmige Dichtung zur Befestigung zwischen benachbarten Abschnitten eines aus einer Vielzahl von Einheiten bestehenden Wärmetauscherkernes.
Rohre sind ferner eine Vielzahl von Anordnungen bekannt, die sich mit dem Problem der Druckaufnahme und baulichen Verstärkung bei Wärmetauschern mit dünnen Platten befassen. So zeigt US-PS 2.997.279 einen äußeren Rahmen, z.B. den Wärmetauscher-Stützbalken.
Eine innere Abstand und Verstärkungeanordnung ist beispielsweise aus US-PS 2.952.445 und 3.229.763 bekannt. Die Verwendung von Seitenschienen als Verstärkungs- und Abstandsbauteile für einen Wärmetauscher mit dünnen Platten und Rippen ergibt sich aus US-PS 4.006.776. US-PS 3.780.800 zeigt getrennte, sich um einen Wärmetauscherkern in Ebenen senkrecht zur Richtung des Gasstromes erstreckende Bänder, die ein Expandieren des Kernes ohne thermische Beschränkung ermöglichen. US-PS 3.894.581 zeigt eine Selbstverstärkung in einem Formplattenwärmetauscher, bei dem überlappende Sammelleitungsabschnitte vorgesehen sind, um eine Verstärkung der aneinanderstoBenden Verbindungsleitungen und Flanschteile der Sammelleitungsabschnitte zu erzeugen. Schließlich zeigt die vorgenannte US-PS 2.952.445 spezielle Vorderkantenrippen in einem Plattenwärmetauscher, die aus besonders verstärktem Material bestehen und die am Eintrittsende einer Leitung angeordnet sind, damit sie einer Beschädigung durch eingeschlossene Partikel bei einem Umgebungsluftstrom hoher Geschwindigkeit entgegenwirken.
Keine der bekannten Anordnungen bezieht sich Jedoch auf VerstErkungsbauteile der Art, wie sie Gegenstand der Erfindung bei Formplattenwärmetauschern sind.
Zum Abstützen verschiebbarer Vorrichtungen mit erheblichem Gewicht sind eine Vielzahl von Anordnungen bekannt. Einige dieser Anordnutzen earbeiten mit Abstützbauteilen unter Kompression, andere unter Spannung, wieder andere arbeiten mit Abgleichhebeln und Gewichte. UB-PS 1.814.627 beispielsweise zeigt ein Turbinenautlagersystem, das drei ortsfeste Abstützstellen und zusätzliche nachgiebige stellen enthält, die einen Teil der Belastung aufnehmen. Die nachgiebigen Abstützstellen weisen Gelenkpunkte mit Hebeln und Gegengewichten für die Gewichtsverteilung auf.
Der Vorwärner nach US-PS 2.069.515 weist eine Vielzahl von übereinander angeordneten Rohren auf, die durch Schrauben miteinander verbunden sind und die durch Rohrrippen an starren Trägern aufgehängt sind. US-PS 2.876.975 zeigt eine Wärmetauschereinrichtung, die von Rohren aufgenommen ist. Eine Expansion wird durch Langlöcher für Abstützbefestigungen ermöglicht.
US-PS 3.236.295, 2.195.887, 3.273.636 und 3.982.902 sind Beispiele fur Anordnungen, die Aufhängstäbe mit Schwenk- oder Drehküpplungen verwenden, um eine Verschiebuny; eines abzustützenden Bauteiles zu ermöglichen. US-PS 3.434.531 zeigt eine ein halbsteifes Rohr abstützende Verankerung, die Überkopfhänger aufweist, welche das Lastbauteil mit starren Abstützträgern verbinden. US-PS 2.420.125 zeigt eine Vielzahl von flexiblen Schienen, die tangential zu einem ausdehnbaren Bauteil führen, das abgestützt werden soll. US-PS 3.951.108 zeigt eine Vielzahl von Gelenken, die durch Bolzen in Schlitz8ffzungen miteinander verbunden sind, um eine Bewegung durch eine Abgleichkraft und eine Verschiebung von einer Stelle su einer anderen aufnimmt, und FR-PS 1.208.629 zeigt einen Hänger, der durch Stäbe mit Schwenkstellen und Rahmenabstütztbauteilen gekoppelt ist. Keine dieser bekannten Anordnungen befaßt sich mit der Abstützung einer Anordnung, die einer erheblichen thermischen Ausdehnung in allen drei Dimensionen ausgesetzt ist, so daß keine dieser Anordnungen in der Lage ist, in einwandfreier Weise einen Wärmetauscherkern der erfindungsgemäßen Art abzustützen.
Schließlich sind Anordnungen bekannt, mit denen zwei unterschiedlicht Elemente in einer wärieisolierenden Befestigung miteinander verbunden sind oder eine thermische Ausdehnung zwischen benachbarten miteinander verbundenen Elementen aufgenommen wird. Beispielsweise ergibt sich aus US-PS 3.690.705 eine Einrichtung zum starren, wärmeisolierenden Verbinden zweier metallischer Bauteile. Die Anordnungen verwenden eine Buchse, die aus eine' Material mit bekannten, wärmeisolierenden Eigenschaften besteht, und die zwischen den beiden Bauteilen befestigt ist. US-PS 3.710.853 zeigt die Anordnung eines Radiator mit zwei Ausgleichsbehältern oder Tanks auf entgegengesetzten Seiten eines Wärmetauscherkernes. Einer der Tanks ist mit dem Rahmen starr befestigt, während der andere mit da Rabmen Uber einen Schulteransatz verbunden ist, der durch ein vergrößertes Loch im Rahmen verläuft, damit eine seitliche Bewegung des Ansatzes aufgenommen werden kann. bs ist Jedoch keine thermische Isolierung des Radiators geeenlfr dem Befestigungsrahmen vorgesehen, und es werden nur die unterschiedlichen Expansionskoeffizienten für den Rahmen und den Radiator aufgenommen. Dieae Anordnung bezieht sich auf flexible leitungen, insbes. Oummiechläuche, zur Verbindung mit den Strömungsmittelkanälen des Radiators. Einrichtungen dieser Art sind für Geräte mit begrenzten Größenabmessungen, begrenztem Gewicht und begrenztem thermischem Oradienten geeignet.Sie sind Jedoch nicht geeignet für Wärmetauscher der erfindungsgemäßen Art, die Wärmetauscherkerne besitzen, welche bei Temperaturen über 54O C arbeiten und welche in Rahmen herkömmlicher Stahlkonstruktion, die auf Temperaturen unter 650 gehalten werden, abgestlitzt sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, Wärmetauscheranordnungen der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß die im Betrieb der Wärmetauscheranordnung auftretenden hohen mechnnischen und thermischen Beanspruchungen verringert werden, daß der Wärmetauscherkern sich unter dem Einfluß dieser Belastungen zur Vermeidung von hoh en Spannungen diese Belastungen aufnehmen kann, und daß eine optimale Festigkeit der Anordnung bei hoher Flexibilität erzielt wird.
Diere Aufhabe wird durch die in den Patentansprüchen gekennzeichneten Erfindungsmerkmale gelöst.
Gemäß der Erfindung sind besondere Kanäle zum Umleiten und Richten eines der Wärmetauscherströmungsmittel an Teile der Sammelleitungen vorgesehen, die aufgrund ihrer baulichen Gestalt und Lage sonst eine thermische Verzögerung und damit thermische Beanspruchungen in bezug auf andere Teile der Anordnung erfahren würden. Es sind spezielle Vorkehrungen getroffen, um ein anderes der Btrö2ungsmittel für den Wärmeaustausch zu richten und den Durchfluß desselben zu Begrenzungsteilen der Anordnung zu steuern, die ebenfalls eine thermische Verzögerung erfahren. Die Wärietmischer der hier zugrunde liegenden zu genden Art weisen einen zentrischen Gegendurchflußabschnitt mit Querdurchfluß-Endabschnitten auf, durch die luft z zwischen den zentrischen Abschnitt und dieentsprechenden Sammlleitungen gerichtet wird.
Bei speziellen Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern und Anordnungen nach vorliegender Erfindung weisen die Rohrplatten eines Platten-Rippen-Wärmetauscher die Kanäle auf, die einen kleinen Teil der komprimierten bift führen, welcher durch den Wärmetauscher hindurch um seinen Umfang strömt, insbesondere die Teile der Wärmetauscher-Sammlleitungen, die vom Kern entfernt angeordnet sind, um das Aufheizen und Abkühlen dieser Teile durch Konvektion über das Ausmaß der Aufheizung und Abkühlung; hinaue zu beschleunigen, das sonst auftreten würde. Dies dient zweckmäßigerweise dazu, die Temperatur in der gesamten Anordnung während der Übergangsphasen zwischen einem Betrieb stetigen Zustands und Abals schaltung gleichförmiger zu halten, wodurch der Wärmetauscher ein Begrenzungsfaktor für die lebensdauer der programmierten Betrieb bedingungen zum Anlassen oder Abschalten des regenerierten Turbinensystems, in welchem der Wärmetauscher verwendet wird, ausscheidet.
Derartige Anordnungen dienen zweckmäßigerweise dazu, besonders gerichtete Strömungsmitteldurchflußkanäle zu erzielen, um die Wärmeaustausch-Strömungsmittel an bestimmte Teile des Wärmetauscherkernes zu richten, die einer besondere hohen thermischen Beanspruchung aufgrund ihrer Lage Km Umfang des Wärmetauscherkernes ausgesetzt sind. Dies wird ohne eich bewegende Teile, z.B. Schaufeln, Ablenkvorrichtungen oder dergl. erreicht, und dient dazu, die entsprechenden Heiz- oder Kühlmittel an diese Umfangsteile automatisch entsprechend dem Bedarf der Temperaturkompsnsation während der Ubergangsstufen im Betrieb heranzuführen. Wenn das System einmal auf Betriebstemperaturen im stetigen Zustand gebracht worden ist, dienen die Vorheizkanäle weiterhin 91s Teil der gesamten Warmetauncheranordnung.
Ferner sind gemäß der Erfindung von außen durch Druck beaufschlagte Balgen vorgesehen, die mit den inneren Sammelleitungen an entgegengesetzten Seiten eines Wärmetauscherkernes mit dünnen Platten und Rippen verbunden sind, damit eine thermische Ausdehnung oder Bewegung des WMrmetauscherkernes in drei Dimensionen, und zwar seitlich wie auch axial, während eines Betriebe mit hoher Temperatur möglich ist, und damit der Aufbau außerordentlich hoher Beanspruchungen im Wärmetauscher aufgrund der äußeren Verbindungen und inneren Betriebsdrücke verhindert wird. Ein äußeres Eindämmen und Abgleichen der außergewöhnlich hohen Innendruckbelastungen im Sammelleitungs teil des Kernes (Abutsebelastungen) wird dadurch erzielt, daß entgegengesetzte Leitungs-Plansch-Verbindungen auf entgegengesetzten Seiten des Kernes vorgesehen werden, wobei die Flansche miteinander durch Zuganker verspannt sind. Die für die Konstruktion und Herstellung der Anordnung nach der Erfindung verwendeten Methoden umfassen die Berechnung der verschiedenen Kräfte, die zwischen dem Wärmetauscherkern und der Balgenanordnung aufgebracht werden, das die Kernsammelleitung mit der äußeren Rohrleitung unter dem ungünstigsten Bedingungen verbindet sowie das Auslegen der BalgenKopplungsbauteile zur Erzielung einer ausgewählten Belastung auf den Wärmetauscher sowohl für normale als auch für außergewöhnliche Betriebsbedingungen. Die mittlere Ringfläche der durch Außendruck beaufschlagten Balgen wird so gewalt, daß die gewünschte Belastung des Kernes erreicht wird, die auf den Einwirkungen des Betriebsdruckes und der Temperatur beruht.
Aufgrund der Verwendung der flexiblen, unter AuXendruck stehenden Metallbalgen zum Koppeln und Abstützen von Rohrleitungsbelastungen in bezug auf einen Wärmetauscherkern kann der Kern sich vollständig frei ohne Beschränkung innerhalb seiner Belastungsgrezen bewegen, so daß eine 13. schädigung verhindert wird, die sich sonst aufgrund von thermisch induzierten Beanspruchungen ergeben würde. Die Blendleitungen, die auf der entgegengesetzten Seite des Kernes in bezug auf die zugeordneten Luftleitungen vorgesehen sind, dienen zum Ausgleich der Belastungen, die den entgegengesetzten Seiten des Kernes aufgegeben werden, und dienen zusammen mit den äußeren Zugankern dazu, den Abblasbelastungen entgegenzuwirken, die die Belgien in axialer Richtung unter Druck strecken. Die Kombination der von Außen unter Druck gesetzten Ballen mit einer gesteuerten Kompressionsbelastung auf du Kern ergibt diese Resultate mit einer sehr weichen Balgenausgestaltung (d.h. einer niedrigen Federkonstante) ohne Instabilität und innerhalb der sehr niedrigen, für den Kern annehmbaren Kraftwerte.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der orRindung wird eine Befestigung zwischen einer Endplatte des Wärmetauscherkernes und einer zugeordneten Rohrleitung zur Ubertragung von Luft hohen Druckes zwischen der Leitung und dem Wärmetauscherkern vorgesehen. Hierbei ist eine Umfangsblase oder Membran mit U-förmigem Querschnitt zwischen das flije der Leitung und einem Teil der Platte eingesetzt, die einen Sammelleitungsabschnitt in abdichtender Anordnune darstellt. Während des Betriebes nimmt die zeitung eine Temperatur und der Wärmetauscherkern eine hiervon unterschiedliche Temperatur an. Der endteil der Leitung ist mit einem konischen Umfangsflansch versehen, der eine Vielzahl von radialen Schlitzen an seinem Umfang aufweist. Der Flansch kommt an diesen radialen Schlitzen mit einer entsprechenden Vielzahl von T-förmigen Klammern in Eingriff, die an der Wärmetauscherendplatte befestigt sind. Bei dieser Anordnung wird eine Druck dichte Abdichtung durch die U-förmige Umfangsblase erzielt, die eine radiale Bewegung zwischen der Leitung und dem Wärmetauscher aufnimmt, und die sich aus der thermischen Ausdehnung des Wärmetauschers ergibt, während die Befestigung des Flansches eine radiale Deformierung und eine begrenzte Verschiebung aufnimmt und gleichzeitig gesteuerte Leitungs-Kopplungsbelastungen auf den Kern dberträgt.
Bei einer anderen Ausführung dieser Art ist eine ähnliche U-förmige Blase in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Abschnitten des Wärmetauscherkernes befestigt. Der Korn besteht aus einer Vielzahl von Einheiten oder Abschnitten, um das Ausmaß der sich addierenden thermischen Ausdehnung zu begrenzen. Eine Expansion einer Einheit gegenüber der nächsten wird dann durch eine Längs-oder axiale Bewegung in der Blasenabdichtung absorbiert, die zwischen benachbarten Kernabschnitten angeordnet ist. Anordnungen dieser Art ermöglichen eine thermische Deformation des Wärmetauschers ohne radiale und axiale Begrenzung, entweder von einem Kernabschnitt zum nächsten oder zwischen dem Endabschnitt des Wärmetauschers und der damit befestigten Druckluftleitung.
Mit einer derartigen Anordnung werden entsprechende Verbindungen und Kopplungen zwischen benachbarten Bauabsclinitten erzielt, die beim Betrieb der Gesamtanordnung Dimensionsänderungen aufnehmen, welche sich von einem Element zum nächsten unterscheiden. Im Felle einer Kernkopplung von Leitung zu Leitung werden die 13eanspruchungen der Leitung und des Wärmetauschers, die sich aus dieser Befestigung ergeben, vernachlässigbar, während gleichzeitig die gewünschte dtrömungsmitteldichte Abdichtung an der Grenzfläche zwischen der Leitung und dem Wärmetauscher aufgebaut wird. Die erhebliche thermische Ausdehnung der Sammelleitungsteile der benachbarten Kernabschnitte wird in bezug einander durch die Abdichtungen aufgenommen.
Nach einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung sind Verstärkungsreifen vorgesehen, die integral innerhalb des Wärmetauscherkernes verlötet sind, damit sie eine Verstärirung der Sammelleitungsabschnitte ergeben.
Diese' Anordnungen besitzen auch i:i"ntrittsstrsifen, die Trägerabschnitte bilden, welche die Reifen und zugeordnete Verstärkungsseitenschienen im mittleren Abschnitt des Wärmetauscherkernes baulich verbinden. Die Eintrittastreifen wirken auch als Wärmesenken zur Begrenzung des thermischen Stosses unter plötzlichen Temperaturänderungen, die während des Ubergangsbetriebes auftreten. Eine W'ärrnetauscheranordnung, bei der der erfindungsgemäße Vorschlag anwendbar ist, besteht aus einer Vielzahl von Formplatten und Rippen, die miteinander zu einer vollständigen Zinheit verlötet sind, welche Sammelleitungen und einen Wärmetauscherkern in einer einzigen Gegenstromvorrichtung enthält. Die entsprechenden dteile der Wärmetauscherplatten sind mit einem Umfangsflansch versehen, der bei Verbindung mit dem entsprechenden Flansch einer benachbarten Formrohrplatte eine Begrenzungsdichtung zur Aufnahme von Luftrippenkanälen ergibt, die durch das auf diese Weise verbundene Paar von Wärmetauscherplatten gebildet werden. Jeder Endteil der Formrohrplatte enthält eine Öffnung, die von einem Bundteil umschlossen ist, eo daß ein Sammelleitungsabschnitt durch die Platte festgelegt wird. ;er Bundteil ist längs der Seite ausgesclmitten, die dem Kernteil zugewandt ist, so daß eine Verbindunc zwischen dem Sammelleitungsabschnitt und den Luftrippenkanälen entsteht. Die Formrohrplatte weist ferner einen Ring auf, der aus der Rbene der Platte versetzt ist, und der sich um die Sammelleitungsöffnung herum erstreckt. Dieser Ring, der im zur schnitt einen U-förmigen Trog darstellt, besitzt einen flachen Basisteil, der dann, wenn er durch Löten mit dem flachen Basisteil einer benachbarten Rohrplatte Rücken an Rücken verbunden wird, zur erzielung eines Abstandes zwischen den auf diese Weise verbundenen Platten für die Gasrippenkanäle und zur Abdichtung der Sammellleitungsabschnitte der verbundenen Wärmetauscherplatten gegenüber den Gaskanälen dient.
Lötverbindungen zwischen ebenen Flachen sind in Zugrichtung verhältenismäßig schwach. Die Luftkanäle einschließlich der Sammelleitungen dieser Wärmetauscher werden auf einen Druckwert in der Größenordnung von 7 - 19 kg/cm² oder darüber unter Druck gesetzt.
Es tritt somit eine Rraft von vielen Tonnen auf, die die Lötverbindungen zwischen den Flanschen und den Trogteilen der Formplattenendabschnitte zu trennen versucht. Die ebenen Platten dieser Wärmetauscher kennen durch Löten mit den enteprechenden Luft- und Gasrippen, die darin angeordnet sind, zusammengehalten werden. In den eigentlichen Sammelleitungsabschnitten ist jedoch keine Verstärkung vorhanden und die gelöteten Sammelleitungsabschnitte sind deshalb einem Bruch durch innere Druckkräfte ausgesetzt.
Die Verstärkungsreifen nach der erfindung sind aus dickerem Material als die zugeordneten dünnen Platten und dadurch und aufgrund ihrer Postition und ihrer baulichen Gestalt ergeben sie eine Verstärkung für die Verbindungen sowohl an den Flanschen als auch an den Trogteilen der Sammelleitungsabschnttte. Die Reifen erstrecken sich im suerschnitt über die Verbindungsebene zwischen den Trogteilen der gelöteten Rohrplatten, so daß diese Verbindungsebene verstärkt wird. Die Reifen verlaufen zwischen den Flanschen zweier benachbarter Platten, so daß sich auch eine Druckbelastungsabstützung für die Flanschverbindungen erbt. Die Reifen umschließer die Sammelleitungsöffnung vollständig, und zwar jede innerhalb eines einzigen Gasrippenkanales, so daß die gewünschte Verstärkung vollständig um die Sammelleitungsabschnittöffnung herum entsteht.
Die Eintrittsstreifen verlaufen längs des Randflansches des Rohrplattenendabschnittes zwischen den Sammelleitungsreifen und den Seitenschienen, die eine Randverstärkung im zentrischen Teil des Wärmetauschers ergeben. Die Reifen sind mit einem Übergangsabschnitt ausgebildet, der cien Abstand der Eintrittsstreifen aufnimmt. Die Streifen sind an ihren entgegengesetzten E:nden mit den Seitenschienen und Reifen verbunden, wodurch sich eine maximale Festigkeit und Abstützung für die unter Druck gesetzten Kernkanäle ergibt .
Die Verwendung getrennter Verstärkungsreifenteile und Randstreifen ermöglicht die Materialauswahl für diese Bauteile nach optimaler Festigkeit für die ausgelegte Temperatur, ohne daß eine Beschrinkung durch Konstruktionsüberlegungen und Materlalauswahl für die Rohrplatten selbst gegen w4re. Die Konfiuration der streifen und Reifen ermöglicht einen einfachen Zusammenbau der Gesamtanordnung dadurch, daß diese Teile mit den entsprechenden Rohrplatten und Rippen während des Aufbaus der geschichteten Wärmetauscheranordnung vor dem Verlöten verschachtelt werden.
Die Ausgestaltung dieser Reifen und der Eintrittsstriefen als getrennte Elemente, die miteinander verlötet und miteinander mit den Seitenschienen des zentrischen Abschnitts innerhalb des Wärmetauscherkernes verankert sind, ermöglichen die getrennte Konstruktion dieser Elemente zur Erzielung einer optimalen Festigkeit und anderer erwünschter Eigenschaften. Die für diese Elemente verwendeten Msterialien und die größere Dicke im Vergleich zu den dünnen Rohrplatten nach dieser Konstruktion dienen zur Erzielung einer zusätzlichen ?estigkeit dort, wo sie im Wärmetauscher benötigt wird. Die Eintrittsstreifen bilden Trägerabschnitte, die den Teil zwischen den Sammelleitungsreifen und den Seitenschienen des littleren Kernabschnittes überbrücken, und wirken wenigstens an der Gaseinlaßseite des Wärmetauschers in vorteilhafter Weise als Wärmesenken, die die Verringerung des thermischen Stosses unterstützen, der sonst an den Eintrittsrändern der Rohrplatten während des Zündens und Abschaltens der zugeordneten turbine auftritt.
Ferner sind nach der Erfindung eine Vielzahl von flexiblen Bauteilen vorgesehen, die mit dem Wärmetauscherkern gekoppelt sind und ;ile an oberen Schwenkbefestigungstellen an einer Vielzahl von Abgleichträgern aufgehängt sind. Diese Träger ihrerseits sind schwenkbar an stationären Abstützträgern abgestützt, welche mit der Stahlabstützungsanordnung befestigt sind, die den Wärmetauscher umschließt. Durch diese Kombination von Abgleichträgern und flexiblen Abstützbauteilen ist der Wärmetauscherkern in seiner Ausdehnung sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung frei, ohne daß er durch die Abstützanordnung behindert wird. Die Aufhängungsanordnung nirt,t ferner eine vertikale Ausdehnung des Wärmetauscherkerns aufgrund der Befestigungsart der Abstützanordnung mit dem Kern in der Nähe des oberen oder unteren Teiles des Kernes, Je nach der Befestigung, auf. Bei einer speziellen Anordnung, bei der der Kern horizontal orientiert ist, weist las Aufhängungssystem eine Vielzahl von flexiblen Streifen aur, die schwenkbar mit Überkopfabgleichträgern befestigt sind, die ihrerseitsmit den Überkopfabstützträgern drehbar befestigt eind. Die flexiblen Streifen erstrecken sich durch freie Räume im Kern nach abwärts ru schwenkbar befestigten Abstützblöcken an der Unterseite des Kernes. Bei einer anderen speziellen Ausgestaltung, bei der der Wärmetauscherkern vertikal orientiert ist, weist das Abstützsystem eine Kombination von Abstützträgern, Abgleichträgern, die schwenkbar mit den Abstützträgern befestigt sind, und eine Vielzahl von flexiblen Gelonken auf, die sich von den Abgleichträgern nach abwErts erstrecken und die mit vorstehenden Ansätzen oder Armen verbunden sind, welche mit dem Kern an der oberen Seite verbunden sind.
Die Wärmetauscherkernabstützanordnungen nach der Erfindung ergeben vorteilhafterweise die notwendige Abstützung für das erhebliche Gewicht eines großen Wärmetauscherkernes in der Weise, daN die im Betrieb auftretende thermische Ausdehnung wirksam aufgenommen wird, ohne daß eine Beschränkung in bezug auf den Wärmetauscherkern in Kauf genommen werden muß. Aufgrund der Flexibilität der Kühlhängevorrichtungen wid der Ablgeichfähigkeit der damit verbundenen Abstützträger werden Verschiebungen in Kraftrichtung und ein Abgleich der Gewichtsverteilung während der Expansion und Kontraktion des Wärmetauscherkernes aufgrund thermischer Veränderungen im Betrieb auf einfache Weise aufgenommen. Die verschiedenen Bestandteile, die die Abstützanordnung bilden, sind im Aufbau und in der Befestigung verhältnismäßig einfach und zur Wartung leicht zuRlich.
Es sind alternative Anordnungen für Wärmetauscher zum Befestigen des Kernes in horizontaler und vertikaler Lage bei gleicher Wirksamkei vorgesehen.
Gemäß weiterer Erfindung sind Bauteile zum Abstutzen von Wärmetauscherleitungen in bezug auf den Wärmetauscherrahmen vorgesehen, die zur Erzielung einer thermischen Isolierung der Leitungen gegenüber den zugeordneten IÄahmenteilen dienen, während axiale und radiale thermische Ausdehnung und eins begrenzte seitliche Bewegung aufgenommen werden. Die thermische Isolierung bei der erforderlichen baulichen Abstützung wird nach der Erfindung durch Verwendung dünnwandiger Metallbauteile erzielt, dis sich zwischen den Leitungen und zugeordneten Befestigungsstellen mit dem Rahmen erstrecken. Ein solches Element hat die Form eines dünnwandgen Zylinders mit Endplatten, dkie zur Aufnahme von Befestigungsbolzen mit Schraubgewinde versehen sind. Der Zylinder ist mit einem Rahmenbauteil (kalte Anordnung) durch eine Befestigungsschraube verbunden, die in ein Ende des Zylinders eingepaßt ist. Das andere Ende des Zylinders ist axial mit Hilfe einer Schulterschraube festgelegt, die in das andere Ende des Zylinders eingeschraubt ist und sich durch eine überdimensionierte Öffnung in einem Flansch erstreckt, detr mit der Wärmetauscherleitung (heiße Anordnung) befestigt ist. Diese Öffnung kann ein radial ausgerichteter Schlitz im Flansch oder eine @unde Öffnung sein, die größer als der Schraubenrumpf ist, jedoch klein genug ist, daß sie mit dem Schraubkopf oder einer darauf befestigten Haltebeilage in Eingriff kommt. Der Gewindeteil der Schulterschraube hat einen kleineren Durchmesser als der Schulterteil, wodurch ein ausreichend großer Abstand zwischen dem Ende des dünnwandigen Zylinders und dem Halteteil (Kopf oder Beilage) sichergestellt ist, damit der Leitungsflansch relativ zum Zylinder gleiten kann.
Obgleich der Zylinder aus Gründen der baulichen Festigkeit aus Metall besteht, haben die dünnen Wandungen des Zylinders eine niedrige thermische Leitfähigkeit, so daß die gewünschte thermische Isolierung zwischen den heilen und kalten Anordnungen erzielt wird.
Eine weitere thermische Isolierung mit einer Aufnahme der thermischen Ausdehnung der heißen Anordnung wird durch Umfangsbalgenteile erreicht, die zurückspringende Bundteile besitzen, welche eine vergrößerte Pfadlänge für die Wärmewanderung durch das Metall zwischen der heilen und der kalten Anordnung ergeben. teitungsflanschteile an entgegengesetzten Enden des Wärmetauschers sind zur Aufnahme der Leitungsbelastung damit verbundener Rohrleistungen und zum Abgleich der Innendruckkräfte relativ zum Rahmen vorgesehen. Diese sind zur Dimensionsstabilisierung des Wärmetauschers mit Hilfe von Zugankern miteinander verankert; die Zuganker verlaufen durch den den Wärmetauscherkern umgebenden Raum. Abstützbolzen, die sich durch Öffnungen in Ansätzen oder Vorsprüngen an den Mannloch-Flanschen, welche die Blindleitungen am rückwärtigen Ende des Wärmetauschers abdecken, verlaufen, dienen zur Abstützung dieser Flansche und Leitungen, während sie eine axiale Ausdehnung der Kernanordnung und der damit verbundenen inneren Leitungskanäle um mehrere Zentimeter ermöglichen.
Die Anordnungen nach der Erfindung ergeben vorteilhafterweise eine Abstützung bei thermischer Isolierung verschiedener Teile eines Wärmetauschers, der extremen Betriebstemperaturen und einer wiederholten Schaltung zwischen vollen Betrieb und Abschaltung ausgesetzt ist. Die thermische Isolierung, die durch die Anordnungen erzielt wird, ist so ausgelegt, daß der zugeordnete Rahmenaufbau unterhalb einer maximalen Temperatur von etwa 60° C gehalten wird, was innerhalb der zulässigen Temperaturen für jedes als Rahmenbautel vervendbare metall liegt. Insbesondere dienen thermische Isolateren nach der Erfindung zur Ubertragung von Abstützbelastungen von einer heißen Komponente auf die kalte Abstützanordnung. Der Isolator verringert den Temperaturanstieg und die Festigkeitsabnahme der Kaltanordnung, die einen Zylinder niedriger thermischer Leitfahigkeit verwendet, um den Wärmefluß zu begrenzen. Diese Anordnungen sind in der lage, eine thermische Ausdehnung und eine zu erwartende Verschiebung der abgestützten heißen Anordnungen relativ zu den zugeordneten Abetützrahmenbauteilen aufzunehmen.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauscherkernabschnittes nach der Erfindung, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teiles der Anordnung nach Fig. 1 in einem entsprechenden Computermodell, Fig. 3 eine Kurvendarstellung, die die Metalltemperatur an unter schiedlichen Stellen in Computermodellen nach Fig. 2 in Abhängigkeit von einer Zeitperiode zeigt, die auf die Turbinenabschaltung folgt, Fig. 4 eine schematische Darstellung des Kernabschnittes nach Fig. 1 in Seitenansicht, wobei Innenkanäle nach der Erfindung dargestellt sind, Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 der Fig. 4, Fig. 6 eine teilweise herausgebrochene Darstellung eines Teiles der Anordnung nach Fig. 4 in vergrößerter Darstellung, Fig. 7 eine Schnittansicht längs der Linie 7-7 der Fig. 6 in vergrößerter Darstellung, ns. 8 eine Schnittansicht eines Teiles der Anordnung nach Fig. 4 längs der Linie 8-8, Fig. 9 eine Ansicht eines der Elemente nach Fig. 8 längs der Linie 9-9 der Fig. 4, in vergrößorter Darstellung, Fig. 10 eine schematische Darstellung einer Hälfte einer speziellen Ausführungsform eines Wärmetauscherkernes mit zugeordneten Kopplungsbalgen, Fig. 11 eine schematische Darstellung eines außen unter Druck stehenden Balgens nach der Erfindung, ltg. 12 eine perspektivische Ansicht, teilweise in losionsdarstellung , einer Wärmetauschereinheit mit verschiedenen Abschnitten nach Fig. 1, Fig. 13 eine Teilansicht eines Teiles der einheit nach Fig. 2, aus der die Befestigung für den Leitungsflansch zu entnehmen ist, Fig. 14 eine Schnittansicht eines Teiles der Anordnung nach Fig. 13 längs der Linie 4-4, Fig. 15 eine Schnittansicht längs der linie 5-5 der Figur 13, Fig. 16 teilweise in herausgebrochener Darstellung die Ansicht eines Teiles der Einheit nach Fig. 2, wobei eine Abdichtung zwischen den Einheiten gezeigt ist, Fig. 17 eine Schnittansicht Illngs der Linie 7-7 der Fig. 16, Fig. 18 eine teilweise herausgebrochen dargestellte Ansicht eines Teiles des Wärmetauschers nach Fig. 1 längs der Linie 2-2, Fig. 19 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 20 eine Aufsicht auf eines der Elemente nach der Erfindung, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, Fig. 21 eine Schnittansicht längs der linie 5-5 der Fig. 20, Fig. 22 eine Teilschnittansicht längs der Linie 6-6 der Fig. 18, Fig. 23 eine Schnittansicht längs der Linie 7-7 der Fig. 18, Fig. 24 eine Teilseitenansicht längs der Linie 8-8 der Fig. 18, Fig. 25 in Explosionsdarstellung eine perspektivische Teilansicht einer Wärmetauschereinheit nach der Erfindung, Fig. 26 in perspektivischer Ansicht eine schematische Darstellung einer bestimmten Ausgestaltung nach d@er Erfindung, Fig. 27 eine Detailansicht eines Bauteiles, das bei der Anordnung nach Fig. 26 verwendet wird, Fig. 28 eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 der Fig. 26, in Pfeilrichtung gesehen, Fig. 29 eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 der Fig. 26,in Pfeilrichtung gesehen, Fig. 30 eine schematische, perspektivische Ansicht einer anderen speziellen Ausführungsform der Erfindung, ähnlich der Ansicht nach Fig. 26, Fig. 31 eine Detailansicht der Anordnung nach Fig. 30 längs der Linie 7-7 der Fig. 30, Fig. 32 eine Ansicht eines Teiles der Anordnung nach Fig. 31, gesehen von der rechten Seite, Fig. 33 teilweise in Explosionsdarstellung eine perspektivische Ansicht einer Wärmetauschereinheit nach der Erfindung, ähnlich der Darstellung nach Fig. 25, Fig. 34 eine perspektivische Ansicht der Wärmetauschereinheit nach Fig. 33 von dem entgegengesetzten Ende aus gesehen, Fig. 35 eine Schnittansicht eines Teiles des Wärmeatauschermodule nach den Figuren 33 und 34 einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 36 teilweise in herausgebrochener Darstellung eine Ansicht längs der Linio 4-4 der Fig. 35, in Pfeilrichtung gesehen, Fig. 37 eine Schnittansicht eines Teiles der Einheit nach den Figuren 33 und 34, aus der Detail einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hervorgehen, und Fig. 38 eine Schnittansicht eines anderen Teiles der Einheit nach den Figuren 33 und 34, aus der Details einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ersichtlich sind.
Fig. 1 zeigt einen verlötet Regeneratorkern, wie er bei Wärmeaustauschern der der Erfindung zugrunde liegenden Art verwendet wird. Die Einheit 10 nach Fig. 1 stellt nur einen Abschnitt einer Vielzahl (z.B. sechs) dar, der so ausgelegt ist, daß er mit anderen zu einer gesamten Wärmetauschereinheit zusammengebaut werden kann. Der Kernabschnitt/10 besitzt eine Vielzahl von Formplatten 12, die mit Rippen, 5.1. den Luftrippen 14 und den Gasrippen 16 deehsetzt sind, die daiu dienen, die luft und die Abgase in abwechselnd benachbarten Gegenstromkanälen zur maximalen Wärmeübertragung zu richten. Seitenplatten 18, die den inneren Platten 12 ähnlich ausgebildet sind, mit der Ausnahme, daß sie aus dickeren Platten bestehen, sind auf entgegengesetzten Seiten des Kernabschnittes 10 vorgesehen. In zusammengebautem und zur Ausbildung einer integralen Einheit verlötetem Zustand liegen die Formplatten entsprechende Sammelleitungskanäle 22a und 22b auf entgegengesetzten Enden des zentrischen Gegenstrom-Wärmetauschabschnittes 20 rest und stehen mit den Luftkanälen in Verbindung.
Wie durch die entsprechenden Pfeile in Fig. 1 dargestellt, tritt heißes Abgas aus einer zugeordneten Turbine in das entfernte Ende des Abschnitts 10 ein, strömt um den Sammelleitungskanal 22b, dann durch die Gasdruchflußkanäle im zentrischen Abschnitt 14 und aus den Abschnitt 10 auf der nahen Seite der Fig. 1 aus, wobei es um die Sammelleitung 22a strömt. Gleichzeitig tritt komprimierte Luft aus dem Einlaßluftkompressor für die zugeordnete Turbine in den Wrrmetauscherabschnitt 10 über die Sammelleitung 22a ein, strömt durch die inneren Luftdurchflußkanäle, die mit den Sammelleitungen 22a, 22b verbunden sind, über den zentrischen Wårsetauscherabechnitt 20 und dann aus der Sammelleitung 22b heraus, von wo sie in den Brenner und die zugeordnete Turbine (nicht dargestellt) gerichtet wird. Bei dem Verfahren gibt das Abgas eine erhebliche Wärmemenge an die komprimierte Luft ab, die der sugeordneten Turbine zugeführt wird, wodurch der Wirkungsgrad der Arbeitsweise des regenerierten Turbinensystems wesentlich verbessert wird.
Wärmetauscher, die aus Kernabschnitten, z.B. der Einheit 10 nach Fig. 1 bestehen, werden in verschiedenen Größen für regenerierte Gasturbinensysteme im Bereich von 5.000 bis 100.000 PS verwendet.
Beim Betrieb eines typischen Systems unter Verwendung eines Regenerations-Wärmeaustauschers dieser Art tritt Ulgebungsluft durch ein Einlaßfilter ein und wird auf 7 bis 11 kg/m² (100 bis 150 psi) komprimiert und erreicht eine Temperatur von etwa 3500 C im Kompressorabschnitt der Gasturbine. Die Usgebungsluft wird dann an den Wärmetauscherkern geleitet, wo die Luft auf etwa 4800 C durch die Abgase ausder Turbine erhitzt wird. Die erhitzte Luft wird dann in den Brennen- und Turbinenabschnitt der zugeordneten Maschine über entsprechende Rohrleitungen zurückgeführt. Die Abgase aus der Turbine haben eine Temperatur von etwa 5900 C und etwa Uisebungcdruck. Die Temperatur der Abgase fällt auf etwa 3150 C, wenn sie durch den Kernabschnitt 10 strömen, und die Abgase werden an die Umgebung über einen Auspuffstutzen abgegeben. Die Wärme, die sonst verloren gehen würde, wird auf die Turbineneinlaßluft übertragen, wodurch die Menge an Brennstoff, die zum Betrieb der Turbine verbraucht wird, verringert werden kann. Für eine 30.000 PS-Turbine heizt der Regenerator 5.000 t Luft pro Tag bei normalem Betrieb.
Der Regenerator ist so ausgelegt, daß er 120.000 Stunden und 5.000 Zyklen ohne geplante Überholungen in Betrieb ist und eine Lebensdauer von 15 bis 20 Jahren bei konventioneller Arbeitsweise hat. Dies macht erforderlich, daß die Einrichtung bei Gasturbinenabgasreparaturen von 5900 C zu Arbeiten in der tage ist und so rasch starten kann wie die zugeordnete Gasturbine, so daß es nicht erforderlich ist, Brennstoff su vergeuden, um das System bei stabilisierten Betriebstemperaturen auf Fahrt zu bringen. Bekannte Wärmetauscheranordnungen sind mehr für kontinuierlichen Betrieb des regenerierten Turbinensystem ausgelegt. Solche Systeme sind somit in der tage gewesen, den zusätzlichen Zeitaufwand und Brennstoffverbrauch in Kauf zu nehmen, der erforderlich ist, um einen solchen Wärmetauscher allmählich auf stabilisierte Betriebetesperaturen zu bringen und die Einheit dann abzukühlen, wenn die Turbine abgeschaltetwird. Die Vorgänge zum Betrieb von regenerierten Turbinen bei einem zyklischen Start-Stop-Betrieb machen Jedoch spezelle Anlau£- und Abschaltvorgänge, die bisher erforderlich waren, um die Beschränkungen des Wärmetauschers zu berücksichtigen, unnötig.
Während des Anlaufens und Abschaltens der Turbine müssen Jedoch bestimmte Regeln erfüllt werden, damit die Beschränkungen des Turbineaufbaus während dieser Übergangsphasen angepaßt werden. Wenn eine Turbine angelassen wird, wird sie su-erst auf etwa 20% der Betriebsdrehzahl gebracht; hierbei ist der Brenner abgeschaltet.
Im Anschluß daran wird nach einem gesteuerten Progr die Turbine allmählich auf Drehzahl gebracht. Ein ähnliches Programm schließt sich während des Abschaltens an. Vor Standpunkt des Betriebes des gesamten regenerierten Turbinensystems aus ist wichtig, daß der Wärmetauscher in der teige ist, sich den Regeln anzupassen, die durch die Beschränkungen des Turbinenaufbaus gegeben sind. Hierzu tragen die Verwendung dünner Formplatten, Rippen und anderer Bauteile bei, aus denen der gelötete Regeneratorkernabschnitt, z.B.
die Einheit 10 nach Fig. 1, besteht. Es sind Jedoch bestimmte Teile des Wärmetauscherkernabschnittes vorhanden, an denen thermische Beanspruchungen konzentriert sein können oder an denen der Aufbau schwächer ist als an anderen, und auf diese Teile ist vorliegende Erfindung gerichtet.
Die Figuren 2 und 3 dienen zur Darstellung der Temperaturen und thermischen Gradienten, die bei Wärmetauschern der hier beschriebenen Art auftreten. Fig. 2 zeigt ein Knotenpunktsystem, das bei einem speziellen Regenerator-Computermodell verwendet wird. Dieses stellt einen Teil 30 des Kernabschnittes 10 der Fig. 1 dar. Da der Kern symmetrisch ist, ist nur eine Hälfte des Kernes im Modell dargestellt. Der krelsfbrsige Abschnitt 32 ist das heiße Ende der Sammelleitung; die kalte Bemielleitung wurde nicht ii Modell dargestellt, weil sie kein Bereich möglicher thermischer Ermüdung ist.
Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung, die dem ausgedruckten Ergebnis des Rechners für die Temperaturen längs der voll ausgezogenen Linie 34 nach Fig. 2 von der Turbinenabschaltung bis 600 Befunden nach der Abschaltung entspricht. Die ausgezogene linie 36 in Fig. 3 zeigt Temperaturen längs der ausgezogenen Linie 34 der Fig. 2 für den Zeitpunkt 200 Sekunden nach der Abschaltung, während die Ordinaten 1, 2, 3 und 4 längs der linie 36 den Punkten 1, 2 und 3, 4 längs der linie 34 der Fig. 2 entsprechen.
Aufgrund der Konstruktion des Kernabschnittes 10 nach Fig. 1 weisen Grenzteile längs der Peripherie schwerere,(d.h. dickere) Elemente als die Platten und Rippenelemente innerhalb des Kernes auf. Dies ist in Fig. 4 in Form der äußeren Teile 40 der Sammelleitungsabschnitte 22a, 22b und der Seitenschienen 42 zu entnehmen. Nach vorliegender Erfindung sind spezielle Vorkehrungen vorgenommen worden, damit Strömungsmittel auf diese Teile gerichtet werden, damit eine Erwärmung oder Abkühlung während der Übergangsphasen zwischen einem Betrieb stetigen Zustande und einer Abschaltung erzielt wird.
Bei der Herstellung der Wärmetauscherkernabschnitte ist Jede Rohrplatte 12, 18 mit einem Trog- oder Ringteil versehen, das die enteprechendon Sammelleitungsabschnittöffnungen umgibt, und dieser Teil ist gegenüber der Ebene der Platte versetzt. Dies ergibt sich aus den Figuren 4 und 5, dn die Ringe 50 die Sammelleitungsöffnungen 22a und 22b in der Platte 12 umgeben. Um eine zusätzliche Festigkeit zu erzielen, sind eine Vielzahl von Reifen 52 vorgesehen, die die Sammelleitungen 22a, 22b umschließen. Aufgrund der zusätzlichen Dicke dieser Reifen 52 relativ zu den dünnen Rohrplatten 12 ist in diesem Sammelleitungsaufbau eine thermische Verzögerung vorhanden, inebes. in den äußeren Teilen 40, die nicht in der Nähe der Luft-und Gasrippen im Ubrigen Teil des Wärmetauscherkernes liegen. Dies wird bei den Anordnungen nach der Erfindung dadurch kompensiert, daß ausgewählte Teile der Rings 50a, 50b (Fig. 4) - angedeutet durch die schraffierten Teile 54a und54b als Luftdurchflußkanäle verwendet werden, wobei luft in spezieller Weise über Öffnungen 56a, 56b tu und von den Einlaßleitungen 22a, 22b gerichtet wird. Das Anschlußende des schraffierten Teiles 54a steht mit Luftrippen 60a am Einlaßende in Verbindung, das wiederum mit Luftrippen 62 längs der Seiten des Wärmetauscherkernes im mittleren Wärmetauschabschnitt in Verbindung steht. Ähnliche Rippenkanäle 60b nehmen die Luft aus den zentrischen Kanälen 62 und richten sie in den Ringkanal 54b, wo sie zur Auslaßsammelleitung 22b über Öffnungen 56b gerichtet wird.
In den Ringen 50a, 50b sind verschlüsse 58a und 58b befestigt, die die Luft durch die zugeordneten, mit Rippen versehenen Kanäle 60 und 62 richten.
Insbesondere in Fig. 6, die einq nicht zweier Rohrplatten 12', 12'' im Bereich der Sammelleitung 22 darstellt, ist die ober. Rohrplatte 12'' weggebrochen dargestellt, damit die untere Platte 12', die zugeordneten Luftkanäle 60 und einige der Luftrippen 14 (vgl.
Fig. 1) sichtabar werden. Letztere stehen mit der Sammelleitung 22 in Verbindung; der Ring 50, der sich über die Sammelleitungsöffnung 22 erstreckt, ist so dargestellt, daß er einen Verschluß 58 enthält, der diesen Durchgang an der angezeigten Stelle blockiert. Wie in Fig. 7 in j'orm einer Schnittansicht des Verschlusses 58 gezeigt, weist der Verschlu obere und untere Ansätze 59 auf, dio in den Ringabschnitten 50 auf entgegengesetzten Seiten der Luttrippe 14 befestigt und damit verbunden sind. lin Übergangsabschnitt G2 auf der Platte 12' markiert den Beginn der Öffnung fiir die Hippen 14, die sich durch die Ringabschnitte 50 erstrecken und mit der Sammelleitung 22 in Verbindung stehen. Ein ähnlicher Übergangsteil 64 markiert eine Seite der Öffnung 56. Zwischen den Übergangsteilen 62 und 64 ist der Ring 5'; des Rohrabschnittes, der die Platten 12', 12" enthält, gegenüber der Sammelleitung 22 abgedichtet. Ähnliche Übergangsteile 64' und 64'' markieren Begrenzungen für die Öffnungen 56 zwischen der Sammelleitung 22 und dem Ring 50.
Während des Anlaufvorganges wird beispielsweise komprimierte Luft bei erhöhter Temperatur in den Kern über die Einlaßsammelleitung 22a eingefiüirt. Diese Luft strömt länge der durch die Rippen 14 gebildeten Kanäle in den mittleren Teil des Kernlos und erhöht die Temperatur des Kernes entsprechend der Temperatur der Luft. Ein Teil der Luft wird automatisch über die Öffnungen 56 abgeführt, von wo sie ilber die äußeren Sammelleitungsteile 40 strömt, um diese Teile zu erhitzen, wenn der mittlere Kernabschnitt erhitzt wird, wodurch die thermischen Gradienten und die thermische Beanspruchung zwischen den entsprechenden Teilen des Wärmetauscherkernes begrenzet worden. Wenn die Turbine gezündet wird, nachdem der Kern durch die Hitze der komprimierten Luft eine erhöhte Temperatur erreicht hat, erhöhen die Abgase die Temperatur des Kernes weiter auf Betrieb temperaturen bei stetigem Betrieb, wenn die Temperatur auf Drehzahl gebracht worden ist. Während dieser Anlaufphase liegen die äußeren Teile der Sammelleitungen in Abgasstrom, so daß sie von dem Abgas direkt Wärme aufnehmen; es nehmen aber auch die Teile auf der Auslaßsammelleitungsseite weiter Wärme aus dem fortgesetzten Luftdurchfluß durch die Kanäle 54 auf, da diese Luft in den Luftkanälen 6O, 62 erhitzt wird. Während der Abschaltphase des Turbinenbetriebes wird die Turbine auf verringerte Drehzahl gedro«elt und die durch den Wärmetauscher strömende Luft kilblt ab, und der Durchfluß dieser Duft durch die Kanäle 54 am Umfang der Sammelleitung 22 dient z@ur Kühlung der Sammelleitung in Abhängigkeit von der Temperatur des übrigen Teiles des ärmetauscherkernes.
Fig. 8 seigt eine Anordnung nach der Erfindung sur Steuerung der Temperatur der Seitenschienen 42' und 42" während der Ubergangsphasen des Betriebes. Bei dieser Ansicht längs der Linie 8-8 der Fig. 4 sind eine Seitenplatte 18 und eine Vielzahl innerer Platten 12 zusammen mit zugeordneten Luftrippen 14 und Gasrippen 16 gezeigt.
Die Seitenschienen 42' und 42" sind hohl und rohrförmig ausgebildet und bestehen aus schwererem Metall, damit die gewünschte Abstützung an den Rändern des Kernabschnittes 10 erzielt wird. Diese Beitenschienen 42' und 42" sind für den Durchfluß des Turbinenabgases offen und werden somit direkt beheizt. Da diese Seitenschienen 42', 42'' in begrenzter Wärmeaustauschbeziehung zu den Luftrippen 14 stehen, absorbieren sie Wärme aus den Abgasen erhöhter Temperatur während der Anlaufphase des Betriebes mit einer größeren Geschwindigkeit entsprechend ihrer größeren Masse und Tendenz zu thermischer Verzögerung. Somit wird die Geschwindigkeit der Temperaturzunahme für die Seitenschienen 42', 42" proportional dem inneren Aufbau in den inneren Gasrippen 16 und niftrippen 14 gehalten. Nach der Brfindung werden die entgegengesetzten Endteile der Seitenschienen 42' im Querschnitt reduziert, damit ein begrenzter, gesteuerter Durch fluß der Abgase durch diese Seitenschienen erzielt wird. Dies geschiebt vorzugsweise dadurch, daß die inden, wie in der Schnittansicht des Endes der Seitenschiene 42' in Fig. 9 gezeigt, gebogen wird. Die oberste Seitenschiene 42' (Fig. 8) in der Nähe der Seitenplatte 18 ist nicht mit einer solchen Verengung versehen, weil dort zusätzliche Wärme aus den hindurchströmenden Abgasen erforderlich ist.
Der gesamte Wiruetauscherkern, der aus sechs Kernzbechnitten 10 hintereinander besteht, erfährt eine wesentliche Ausdehnung in allen drei Richtungen, axial ausgerichtet mit den Sammelleitungen 22a, 22b sowie vertikal und horizontal in der seitlichen Ebene senkrecht zur axialen Richtung, und zwar sowohl aufgrund der erheblichen Größenabmessungen des Wärmetauschers als auch der erheblichen Temperaturbereiche, die beim zyklischen Betrieb des Gesamtsystems auftreten. Die verschiedenen Elemente des Wärmetauscherkernes werden miteinander in einer Anordnung verlötet, die eine Unabhängigkeit der inneren Druckkräfte im 3ereich or Rippenverstärkung der unter Druck stehenden Rohrplatten Le'sährleistet. Die Teile des Wärmetauschers, die nicht 1urcll die innere Rippenkonstruktion verstärkt sind, insbesondere die äußeren oder Bogenteile der integralen Sammelleitungen, werden durch Lötverbindungen und Verstärkungsfreien zusammengehalten. Die Lötverbindungen sind verhältnismäßig schwach, wenn sie einer spannung; ausersetzt werden, obwohl sie verstärkt sind, und es ist erwünscht, eine Vorbelastungskraft auf die Sammelleitungsteile des Kernes aufzubringen, die zur Begrezung der maximalen Spannungskräfte dienen können, denen die Sammelleitung während aller möglichen Bedingungen im Betrieb des Systems ausgesetzt sind. Nach vorliegender Erfindung wird eine Balgenkopplungsanordnung zwischen der äußeren Luftleitung und den zugeordneten Sammelleitungen vorgesehen, die die thermische Ausdehnung nicht nur des Wärmetauscherkernes, sondern des äußeren Befestigungsaufbaues sowie die Einflüsse der Temperatur- und Druckänderungen in den Kopplungsbauteiken selbst so aufnimmt, daß die auf den Kern aufgebrachte Belastung durch die Kopplungen innerhalb annehmbarer Grenzen gesteuert wird.
Fig. 10 zeigt schematisch eine Hälfte eines Wärmetauscherkernes 130 mit zugeordnetem Kopplungsbalgen 1:2, die mit einer Sammelleitung 134 verbunden sind, welche sich durch den Wärmetauscherkern 130 erst-reckt, In dieser Fig. 10 ist nur eine Hälfte eines Wärmetauscherkernes und einer Kopplungsanordnung dargestellt, beispielsweise die Lufteinlaßseite nach Fig. 1, und eine weitere solche Anordnung mit zwei Balgen 132 ist in Verbindung mit der anderen Hälfte, z.B. der Luftauslaßseite, vorgesehen.
Der Balgen 132 auf der linken Seite der Fig. 10 hat einen äußeren Kanal 136 zur Kopplung mit den zugeordneten Lufteinlaß- oder LuStauslaßleitungen des Systems. Der rechte Balgen 132 nach aFig. 10 besitzt eine entsprechende Öffnung 138, die durch eine Zugangsöffnung @@ abgedeckt ist, welche mit dm Endflansch 142 durch entspechende Befestigungsschrauben 144 festgelegt ist. Die Flansche 142 sind über die gesammte Anordnung durch Spannschlösser angezogen und diese enthalten die abgeglichenen Druckkräfte, die durch den Innendruck erzeugt werden, multinliirt; mit der Verbindungsfläche durch den Kern. Diese Spannschlösser 144 erstrecken sich durch die Heißabgaskammern an den Gaseinlaß- und -auslaßenden des Kernabschnittes 10, wie in Fig. 1 gezeigt, und erfahren deshalb eine ziemlich starke thermische Längsausdehnung, die bei den Lastabgleich- und Steueranordnungen der Erfindung in Betraht gezogen werden muß.
Jeder Balgen 132 weist ferner eine zentrische Leitung 146 auf, die an ihrem Innen- oder Kernende mit der benachbarten Seitenplatte 18 durch eine Kopplungsvorrichtung 148 verbunden ist, die eine Kupplung 150 und ein inneres, nachgiebiges Abdichtellement 152 aufweist. Am Außenende ist die Leitung 146 über einen wiedereintretenden Teil 154 mit dem Balgenabschnitt 156 verbunden. Der Balgen 132 und seine Bestandteile sind kreisförmig ausgesteltet und sind in Fig. 10 im Schnitt gezeigt. Das andere, innere Ende des Balgenabschnittes 156 ist mit dem Aüßeren Gehäuse 158 des Balgens 132 verbunden. Der Bereich zwischen dem Balgenabschnitt und dem Gehäuse 158 steht mit dem Inneren der Leitung 146 über eine Ringöffnung 160 in Verbindung, wodurch er mit dem Druck der inneren Luftkanäle des zugeordneten Wärmetauscherkernes aufgeladen wird, der Einlaßluft an eine zugeordnete Turbine führt; diese Drücke liegen in einem Bereich von etwa 7 bis 10,5 kg/cm², abhängig von der jeweiligen Turbine, der der Wärmetauscher zugeordnet ist. Bei der in Fig. 10 dargestellten Anordnung sind die Balgen 132 auf entgegengesetzten Seiten des Wärmetauscherkernes in bezug auf die Konstruktionsparameter identisch ausgelegt, um den gewünschten Abgleich der Belastungskröfte zu erzielen, die durch die Balgen auf den Wärmetauscherkern ein wirken. Die Balgen 132 auf der linken Seite der Fig. 10. int der leitungsseitige Balgen, während der Balgen 132 auf der rechten Seite der Fig. 10 ein Blindleitungs- oder Zugangsbalgen ist, der bei der eigentlichen Konstruktion mit einert lösbaren Zugangsabdeckung 140 verschlossen iat, damit ein Zugang zum Inneren des Wärmetauscherkernen für die Innpektion und Wartung möglich ist.
Die schematische Darstellung nach Fig. 11 zeigt das Prinzip der Konstruktion zur Erzielung der baulichen Abmessungen der Balgenbelastungsanordnung. Der Teil des Balgens 13@, der in Fig. 11 gezeigt ist, kann als Drehfläche angesehen werden, die bei einer Drehung um die Mittenlinie 16@ die zylindrische Balgenanordnung ergibt. Die in Fig. 11 gezeigten Elemente sind mit Bezugszeichen gekennzeichnet, die der Balgenanordnung nach Fig. 10 entsprechen.
So sind das Gehäuse 158, der Balgenabschnitt 156, die innere Leitung 146, der wiedereintretende Teil 154, die Öffnung 160 für die äußere bruckaufladung und die äußere Verbindungsleitung 136 gezeigt. Die Ansicht nach Fig. 11 entspricht dem linken Balgen 132 nach Fig. 10, der Kern befindet sich auf der rechten Seite nach Fig. 11. Ein Spielgelbild dieser Ansicht entspricht den Blindleitungs- oder Zugangsbalgen 132 rechts von der Fig. 10.
Bei den hier beschriebenen Wärmetauschern, bei denen spezielle Anordnungen nach der Erfindung Anwendung finden, ist der Flansch 142 der Luftleitungsverbindungsseite starr mit der Kaltrahmenanordnung eines Wärmetauschers (nicht gezeigt) verbunden. Die thermische Ausdehnung der Spannschlösser 144, die während des Betriebes des Wärmetauschors auftritt, erzeugt somit eine axiale Verschiebung nach reciitn, d.h. eine Verschiebung der Kern- und Balgenkopplungsbauteile nach rechts in bezug auf den linken Flansch 142, die in der Lage sind, einer solchen Verschiebung zu folgen. Der Balgenabschnitt 156 wird zu Beginn unter Spannung gesetzt, was bedeutet, daß eine entsprechende Kompressionskraft auf den Kern durch den wiedereintretenden Teil 154 und die Vorankerung des Balgenabschnittes 156 aufgegeben wird, wie zwischen dem rechten Gehäuse 158 und der Endfelleitung 146 dargestellt. Die axiale Kraft, die zwischen entgegengesetzten Flanschen 142 aufgebracht wird, ist eine Funktion des Betrieb druckes und der Verbindungsfläche entsprechend dem Innendurchmesser, der das Doppelte der Radiuslänge A ist, und wird rnanchnial als Abblasbelastung bezeichnet. Die effektive Belastung am Kern, die dem Balgen 132 aufgegeben wird, und die sich aus der Druckaufladung des Systems ergibt, entspricht dem Produkt des Druckes multipliziert mit der Ringsfläche der Balgen; diese Fläche kann durch Berechnung der Fläche entsprechend der Radiuslänge B und durch Subtrahieren der Verbindungsfläche entsprechend der Radiuslänge A festgestellt werden. Die effektive Ringfläche kann dadurch verandert werden, daß die Höhe der Windungen des Balgenabschnittesl56 verändert wird.
Die Höhe der Windungen des Balgenabschnittes 156 und damit die ertektive Ringfläche wird so ausgewählt, daß die axiale Druckbelastung festgestellt wird, die dem Kern aufgegeben wird, und wird vorsugoweise so gewählt, daß der Kern unter allen Betriebsbedingungen unter Kompression gesetzt wird, oder mindestens, um zu gewährleisten, daß eine Spannungsbelastung auf den Kern an irgendeiner Stelle um den Umfang der Sammelleitung nicht die maximale Spannungskapazität dieser bestimnten Stelle bei einem beliebigen Betriebszustand des Systems übersteigt.
Die Belastung auf den Kern aus den Balgen 432 in Anordnungen nach der Erfindung besteht aus drei zusammenwirkenden Faktoren. Der maßgebliche Faktor ist die Druckbelastung, die sich aus dem Produkt der Einfläche multipliziert ruit dem vorhandenen Luftdruck ergibt.
Dies stellt etwa 80 bis 90% der Belastung dar. Der zweiteFaktor ist die axiale Ausdehnung der Balgen aufgrund der relativen thermischen Expansion, wenn der Balgen zusammen mit dem übrigen Teil der heißen Anordnung erhitzt wird. Dies trägt etwa 5% zur Gesamtbelastung bei.
Schließlich ergibt sich ein Lastfaktor aus der seitlichen Bewegung aufgrund der thermischen Ausdehnung des Kernes in seitlicher Richtung. Dies ergibt ein Biegemoment auf den Kern, das um eine diametrale Achse der benachbarten Sammelleitung bestimmt wird, welche im Winkel von etwa 450 zu den senkrechten Durchmessern der Sammelleitung in der seitlichen Ebene orientiert ist (d.h. der Ebene der Kernplatten). Dieses Biegemoment tragt etwa 10 bis 15% der Kernbelastung bei, die von den Balgen erzeugt wird, und kann als positive (kompressive) Belastung auf einer Seite und als negative (Spannungs-) Belastung auf der anderen Seite angesehen werden.
Die Balgen sind in einem vorbelasteten Zustand eingebaut. Es wird eine geringe axiale Kompressionsbelastung auf den Kern aufgebracht, die sich aus dem Balgenabschnitt ergibt, der unter geringer Spannung gehalten wird. Ferner ist die Achse des Balgens etwas im Winkel in bezug auf die Achse der Sammelleitung geneigt, wobei die Richtung des Winkels gegen die Richtung der seitlichen Ausdehnung des Kernes verläuft. Wenn der Kern somit aufgrund der thermischen Ausdehnung sich seitlich streckt, wird der relative Winkel auf Null verringert und nimmt dann in der entgegensetzten Richtung zu, so daß die seitliche Lastkomponente von positiv nach negativ geht. Dies trägt vorteilhafterweise dazu bei, die Seitenkräfte zu reduzieren, die notwendigerweise dem Kern durch die Balgen aufgegeben werden, und erhöht auch die Ermüdungslebensdauer der Balgen. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß das zyklische Betrieben des Wärmetauschers im Start-Stop-Betrieb eine wechselnde seitliche Belastung zwischen den Balgen und dem Kern erzeugt, anstatt Änderungen in der Größe einer in einer Richtung verlaufenden seitlichen Belastung, die in der Amplitude an der oberen Begrenzung größer wäre.
In eingebauten Zustand steht der Balgenabschnitt 156 unter geringer Spannung; diese Spannung führt eine Kompressionsbelastung in den Kern ein. Wenn die seitliche Vorbelastung aufgegeben wird, kann eine Versetzung der axialen Kompressionsbelastung länge eines Teils des Umfangs der Sammelleitung auftreten, die eine geringe Mutzspannung im Kern länge dieses Teiles ergibt. W@ Wenn Turbine und Verdichter angelassen werden, beginnt sich ein Druck in den Luftkanälen aufzubauen und wird auf die Ausßenseite des Balgenabschnite tes 156 aufggeben. Dies bewirkt, daß der Balgen seitlich schrumpft und die Kompressionsbelastung auf den Kern zunimmt. Dem wird in geringen Umfange aufgrund der axialen Streckung der Balgen entgegengewirkt und eine Komponente in der entgegengesetzten Richtung zu der durch die Druckaufladung erzielten erzeugt. Wird ein Anlaufschema fortgesetzt, webei der Brenner gezündet und die Turbine auf volle Betriebsbedigung entsprechend dem Steuerprogramm gebracht ist, nimmt die Kopplungsanordnung für die entgegengesetzten Balgen die thermische Streckung des Kernes und anderer erhitzter Bestandteile in der Lastaufnahmeschleife auf, während die inneren Druckkräfte abgeglichen werden und die Belastungen auf f den Kern in annehmbaren Grenzen gehalten werden. Wird die Turbine abgeschaltet, folgt der Druck in etwa der Temperatur, so daß die aufgegebenen Belastungen innerhalb der Konstruktionsgrenzen des Kernes verändert werden, wie dies bei der Auslegung der Balgen festgelegt wird.
Eine Methode, um von außen unter Druck gesetzte Balgen zur Verwendung in Anordnungen nach der Erfindung auszulegen, sicht die Bestimmung aller Kräfte um die Lastaufnahmeschleife einschließlich des Kernes, der Balgen, der Endflansche und der Spannschlösser für alle vorweggenommenen Betriebsphasen vom Anlauf bis sun Abschalten vor. Die mittlere Ringfläche der Balgen wird dann so gewillt, daß die entsprechende Druckkraft erzeugt wird, die die Kompressionskraft auf den Kern innerhalb annehmbarer Grenzen hält. Ferner sind während des Einbaues die Balgen und der Kern relativ#ueinander mit einer vorgewählten axialen und seitlichen Vorbelastung befestigt, damit Änderungen in den baulichen Dimensionen, die während des Betriebes auftreten, berücksichtig werden können.
Zur Bestimmung der Jeweiligen Konstruktionsparameter für die Balgen werden die Werte der Belastung aufgrund des Druckes, der axialen Ausdehnung und der seitlichen Bewegung algebraisch für alle vorweggenommenen Zustände addiert, und es werden die maximale Kompression und die maximale Spannung, die auftreten können, unabhängig davon, wie der Kern und der zugeordnete Aufbau sich bewegen, berechnet. Die Umwindungshöhe des Balgenabschnittes 56 und damit die mittlere Ringfläche wird dann so gevählt, daß gewährleistet ist, daß die le Kompressionsbelastung und die maximale Spannung am Kern, die damit berechnet wird, innerhalb annehmbarer Grensen für die Kernkonstruktion liegen.
Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wurde eine Balgenkopplungsanordnung in Verbindung mit einen Wärmetauscherkern in einem System nach den Figuren 10 und 11 mit folgenden Konstruktionsparametern verwendet: Zykluslebensdauer 5.000 Zyklen Konstruktionsdruck 155 psig Konstruktionstemperatur 540° C Axiale Verlängerungsbewegung 5 cm Axiale Kompressionsbewegung 3,5 cm Seitliche Auslenkung + 0,68 cm Winkeldrehung 0° Axiale Rate 500 lbs/inch (100 kg/cm) Seitliche Rate 2.000 lbs/inch (400 kg/cm) Dimension A (Fig. 11) 30 cm Dimension B (Fig. 11) 35 cn Länge der Balgen (Gesamtlänge - Fig. 11) 63,5 cm Balgenabschnitt 33 cm Die Konstruktionsparameter wurden in einem Balken mit einer effektiven Ringfläche von 565,36 inch² (3.047,7 cm²) erzeugt.
Die Darstellung nach Fig. 12 neigt sechs Einheiten bzw. Abschnitte 10 (einen Sechser-Pack), die mit den zugeordneten Bauteilen zu einem einzigen Wärmetauschermodul 20 zusammengebaut sind. Diese Module können ihrerseits wieder in Parallelschaltung angeordnet sein, damit sie dem Regenerier-Anforderungen der Gasturbinen über einen wesentlichen Bereich von Größenabmessungen und Nennleistungen entsprechen.
Umgebungsluft tritt durch ein Einlaßfilter ein und wird im Vordichterabschnitt der Gasturbine verdichtet. Sie wird dann in den Regenerator über den Einlaßflansch 22a und die Einlaßleitung 24a geleitet. Im Regeneratormodul 20 wird die Luft auf etwa 480° C erhitzt. Die Turbinenabgase werden über den Regenerator 20 geführt, wie durch die Pfeile "Gas ein" und "Gas aus" (die Leitung ist nicht gezeigt) angegeben ist, wo die Verlustwärme der Abgase zum Aufheizen der Luft übertragen wird. Aufgand des extrem großen Temperaturbereiches, im welchem gearbeitet wird, und aufgrund der erheblichen Größenabmessungen der Wärmetauschereinheiten tritt eine starke thermische Ausdehnung in allen drei Dimensionen auf.
Beispielsweise betragen die Gesamtdimensionen für den Modul nach Fig. 12 bei einer bestimmten Ausführungsform 5,1 1 in der Breite, 3,6 u in der länge (in Richtung des Gasflusses) und 2,25 m in der Höhe. Der Kernabschnitt nach Fig. 1 beträgt etwa 0,6 m in der Breite (minimale Abmessung). Die Konstruktion des Moduls 20 aus einer Vielzahl von Abschnitten 10 gewährleistet eine Beschränkung der sich addierenden thermischen Ausdehnung der Sammelleitungsteile in der Breitenabmessung.
Ein einziger Abschnitt 10 expandiert in allen drei Dimensionen, wenn er erhitzt wird. Diese Änderungen der Richtung des Kernes müssen in bezug auf den Rahmen 126 aufgenommen werden, der einen starren Aufbau hat. Wenn die Kernabschnitte miteinander oder mit einer zugeordneten Leitungsanordnung verbunden werden, sind Abdichtungen iiir die luftkanäle erforderlich, die quer zu den Kernplatten verlaufen.
Die Figuren 13 bis 15 zeigen spezielle Ausgestaltungen nach der Erfindung sur Kopplung zwischen den Leitungen 224a, 224b Fig 12) und der Endplatte 228 des Kernabschnittes 210a. Änliche Anordnungen werden zur Kopplung der Blindleitungen am entgegengesetzten Ende des Moduls 20 verwendet, die mit Zugangsöffnungen versehen sind, damit ein einfacher Zugang zum für Inspektions-, Wartungs-und dergl. Zwecke möglich ist.
In den Figuren 13-15 ist eine Leitung 224 mit eine Leitungsflansch 232 versehen, der beispielsweise durch Schweißen oder Löten bei 234 befestigt ist. An der Umfangsfläche des Flansches 232 sind eine Vielzahl vom radial ausgerichteten Schlitzen, z.B. 236 vorgesehen, die einen Eingriff des Flansches durch entsprechende T-förmige Klammern 38 ermöglichen, welche beispielsweise mit der Wärmetauscherend@platte 228 verschweißt sind. Dieser Kopplung ist, wie in Fig. 14 gezeigt, eine flexible Blasendurch 240 zugeordnet, die beispielsweise bei 242 mit dem benachbarten Ende der Leitung 224 und dem Rand der Wärmetauscherendplatte 228 befestigt ist, welche die Öffnung der Samielleitung 22 (Fig. 1) festlegt. Das Abdichtbauteil 240 ist eine in Umfangsrichtung U-förmige Blase oder Membran, die vollständig um den Luftkanal herum verläuft, der die Verbindung der Leitung 224 und der Sammelleitung 22 enthalt, und dient zur Erzielung einer strömungsmitteldichten Abdichtung an dieser Verbindungsstelle. Die Abdichtung 42 nach Fig. 14 ermöglicht eine relative änderung der Dimensionen zwischen den Teilen, die sie verbindet - das Ende der Leitung 224 und den ßammelleitungs abschnitt der Endplatte 228 - so daß bauliche Fehler behoben werden, die sich aus einer starren Verbindung ergeben würden. Gleichzeitig ermöglicht die Befestigungsanordnung, die die Klammern 238 und den Leitungsflansch 232 aufweist, eine Relativbewegung in einer radialen Richtung, die sich aus den Unterschieden in der thermischen Ausdehnung zwischen der Leitung 224 und der Endplatte 228 ergibt, ihren sie gleichzeitig dazu dient, eine Endbelastung und eine Drehmomentbelastung zwischen der Leitung und der Endplatte zu übertragen. Aus Fig. 12 ergibt sich, daß die Leitungen 224 mit Balgenabschnitten 225 versehen sind, damit sie eine relative thermische Ausdehnung des Kernes in bezug auf das äußere Gehäuse aufnehmen und die Leitungsbelastungen, die dem Kern aufgegeben werden, steuern. Dies ermöglicht eine starre Kopplung an den Leitungsflanschen 232.
Wie in Fig. 15 dargestellt, ist die Unterseite der T-förmigen Klammer 238 von den benachbarten Flächen des Leitungsflansches 232 geringfügig versetzt. Zur Abstand kann etwa 0,05 bis 0,075 mm betragen und reicht aus, um eine radiale Verschiebung des Flansches 232 in bezug auf die Kernendplatte 228 aufzunehmen, während axiale Belastungen nrisoben der Leitung und dem Kern übertragen werden.
Die Figuren 16 und 17 zeigen die Verwendung eines Abdichtbauteiles 250 zwischen den Sammelleitungsteilen benachbarter Kernabschnitte des Wärmetauschers. In Fig. 16 sind die Kernabschnitte mit 210' und 210'', sowie im weggebrochenen Teil die Sammelleitungsteile mit 212'und 212" dargestellt. Die Abdichtung 250, die eine in Umfangsrichtung angeordnete U-förmige Blase oder Membran, vorzugsweise aus korrosionsbeständigem Stahl ähnlich der Richtung 240 nach Pig, 14 ist, ist mit den Enden an den Endplatten der Kernabschnitte 210', 210'' am Umfang der entsprechenden Anschlußteile der Sammelleitung 212', 212'' befestigt, s.B. verschweißt. Als Teil der geschweißten Verbindung sind Verstärkungsscheiben 252 vorgesehen. Dies sind Umfangsbauteile, die sich um die Sammelleitungsöffnung innerhalb der Blase der Dichtung 250 erstrecken.
Fig. 17 zeigt im Detail Teile der inneren Rohrplatten 254, die Öffnungen besitzen, welche die Sammelleitung 212 festlegen, mit äußeren Verstärkungsbauteilen 256, die eine Verstärkung für die Rohrplatten-Lötverbindungen um die Sammelleitungsöffnung ergeben.
Abstandsschienen 258 (Fig. lG) sind zwischen benachbarten Kernabschnitten 212, 212" verlötet, ausgenommen an den Ende des Wärmetauscherkernes, wo die ßa:nelleitungsteile positioniert sind.
Diese Schienen 258 dienen zum Befestigen benachbarter Kernabschnitte miteinander, damit eine seitliche Ausdehnung gleichförmig in allen Abschnitten erfolgt, die ein bestimmtes Kernmodul ergeben. Die Sammelleitungsteile des Wärmetauschers sind Jedoch nicht so festgelegt; durch Aus lenken sind die Sammelleitungsteile in der Lage, eine axiale thermische Ausdehnung auszuführen, die auf einen einzigen Kernabschnitt begrenzt ist und die nicht auf den nächsten übertragen wird. Wegen unterschiedlicher Temperaturen, die in den Sammelleitungsteilen in bezug auf den übrigen Teil des Kernes auftreten können, insbesondere während der Übergangsphasen, die beim Anlaufen und Abschalten des Systems auftreten, turen die Unterschiede in der thermischen Ausdehnung eine starke Deformation des Kernes bewirken, wenn der Kern nicht in Abschnitte unterteilt wäre.
Solche Unterschiede in der axialen thermischen Ausdehnung der Sasmelleitungsteile werden von den flexiblen Blasendichtungen,z.B.
der Dichtung 250, aufgenommen, die zwischen benachbarten Kernabschnitten verschweißt sind. Die Abdichtung 250 hat die gleiche Funktion, wie für die Dichtung 240 nach Pig. 14 beschrieben; sie ermöglich eine relative Axial- oder Longitudinalbewegung zwischen den benachbarten Endplatten der x rnabcchnitto 210', 210", während sich eine druckdichte Abdichtung von einen Sammelleitungsteil 212' zum nächsten 212'' ergibt. Der epezielle Zweck ist Jedoch eiu anderer, da die Notwendigkeit für die ausdehnbare Dichtung 250 an dieser otelle darin besteht, daß der Gesamtmodul 23 Fig 12) aus Reihen von einselnen Abschnitten, wie z.B. dem Kernabschnitt 10 nach Sig. 1 aufgebaut ist. Durch eine solche Aufteilung des Gesamtkernes in Abschnitte wird der Betrag für die sich addierende thermische Ausdehnung in der größeren Dimension des Moduls begrenzt und in erträglichen Grenzen gehalten. So wird eine Ausdehnung des Kernabschnittes 212' nicht auf den Kernabschnitt 212'' (und umgekehrt) übertragen, sondern von dem flexiblen U-förmigen Abdichtbauteil 250 zwischen den Kernabschnitt-Sammelleitungsteilen absorbiert.
Es lassen sich entsprechende Verbindungen und Kopplungen zwischen benachbarten Bauabschnitten erzielen, die beim Betrieb des wesantsystems nderungen in der Dimension erfahren, die sich von einem Element zum nächsten unterscheiden. Im Falle der Kernkopplung von Leitung zu Leitung nach den Figuren 13 bis 15 werden die Leitungs-und Wärmetauscher-Beanspruchungen, die sich aus der Befestigung ergeben, vernachlässigbar, während gleichzeitig die gewünschte etrömungsmitteldichte Abdichtung an der Grenzfläche zwischen Leitung und Wärmetauscher aufgebaut wird. Bei dem Beispiel nach den Figuren 16 und 17 wird die erhebliche thermische Ausdehnung der Sammelleitungsteile der benachbarten Kernabschnitte 10 in Hinblick aufeinwander durch die Abdichtungen 250 absorbiert.
Fig. 18 stellt eine Ansicht längs der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1 dar und zeigt einen Teil der Sammelleitung 22b und des benachbarten Kernaufbaus. Obgleich dies als Darstellung eines Teiles der Luftauslaßsammelleitung 22b gezeigt ist, ist der Kernabschnitt 10 nach Fig. 1 symetrisch mit der Ausnahme des geringen Unterschiedes in der Größenabmessung zwischen den Sammelleitungen 22a und 22b, und deshalb kann die Ansicht nach Fig. 18 einen Teil des Kernabschnittes 10 an den Lufteinlaß-Sammelleitung 22a darstellen.
In Fig. 18 ist die Seitenplatte 318 teilweise weggebrochen dargestellt, um einem Verstärkungsreifen 330 zu zei@gen, der seinerseits teilweise weggebrochen gezeichnet ist, um einen flachen Bügel 332 zu zeigen, der sich von dem Bereich des Reifens 330 längs des Randteiles des Kernabschnittes 10 in die Nähe des zentrischen Gegenstrom-Wärmetauschabschnittes erstreckt. Der Bügel 332 verläuft länge des Bereiches der Gaseinlaß- oder Gasauslaßkanäle.
Fig. 19 zeigt eine Schnittansicht eines Teiles des Wärmetauscher-Sammelleitungsabschnittes längs der Linie 3-3 der Fig. 18. Hierbei sind die Seitenplatte 18, e.in äußerer seifen 330 und ein Paar innerer Reifen 334 in einor Verstärkungsposition relativ zu den inneren Platten 12 befestigt gezeigt. Die inneren Platten 12 sind mit Umfangsflanschteilen 735 ausgebildet, die teilweise die oammelleitungsöffnung 22b umschließen. Jede innere Platte 12 ist mit einem versetzten Ringteil ausgebildet, das als Abschnitt 338 in Form eines Troges oder eines U gezeigt ist, dessen Basen 339 miteinander abdichtend verlötet sind. Die Reifen 330 und 334 erstrecken sich über die Verwindungsebene zwischen den Basisteilen 339 und sind mit den benachbarten Flächen der Rohrplatten 12 und 18 verlötet; sie dienen zur Verstärkung der Sammelleitungsanordnung gen Bruch der Basisteilverbindungen.
Ein solcher Reifen 340 ist in vig. 20 gezeigt. Der Reifen 340 ste@@l entweder einen inneren Reifen 334 oder einen äußeren Reifen 330 dar. Er ist in Aufsicht kreisförmig, im Querschnitt etwa U-förmig, und verläuft vollständig um die Öffnung der Sammelleitung 22, wie in Fig. 19 gezeigt. ihrer innere Teil in der Nahe des mittleren Wärmetauschteiles des Kernes 10 (Fig. 1) hat eine verringerte Dickenabmessung (d.h. in der Richtung senkrecht zu dem U-förmigen Querschnitt) in bezug auf den äuBeren Teil, und zwar über etwasmehr als die Hälfte des Umfangs des Reifens, und ist mit zwei symmetrisch angeordneten Übergangsabschnitten versehen, an denen die Dickenänderung erfolgt. Ein solcher Abschnitt für einen äußeren Reifen 330 ist in Sig. 21 dargestellt, die eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 der Fig. 20 ist. Fig. 22 zeigt eine entsprechende Ansicht eines Übergangsteiles eines inneren Reifens 334.
Wie für den Übergangsteil des flußeren Reifens 330 nach Fig. 21 dargestellt, ist die obere Seite 344 eben ausgebildet, während die Übergangsänderung in der Dicke in der unteren Seite 346 vortenosmen ist. Beim inneren Reiren 334 (Fig. 22) sind die oberen und unteren Seiten 348 beide mit symmetrischen Übergangs- oder Winkelteilen versehen, die die Dicke des Reifens an Stellen 350 (Fig. 20) ändern.
Wie in Fig. 22 dargestellt, dienen diese Ubergangsteile mit verringerter Dicke des Reifens 330 oder 334 zur Aufnahme eines Endes des Bügels 332, der am äußersten Ende 352 abgeschrägt oder versonst ist, damit er dem Übergangsteil angepaßt wird. Wenn der Reifen 350 sich um die Sammelleitungsöffnung 2?b an der Kontaktfläche mit benachbarten Bügeln 332 vorbei fortsetzt, dient der Abstand zwischen benachbarten Reifenteilen verringert er Dicko zur Aufnahme der Luftrippen 14 (Fig. 1), die sich zwischen den Reifen 330, 334 in Luftkanälen erstrecken, welche mit den Sammelleitungen 22a, 22b in Verbindung stehen.
Die Bügel332 ergeben den gewünschten Abstand zwischen benachbarten Gasrippen und eine Verstärkung der verlötet Flansche der Rohrplatten im Bereich zwischen den Reifen 330, 334 und den Seitenschienen, die die Ränder des Wärmetauscherabschnittes 12 i@ mittleren Gegenstromabschnitt festlegen. Dies ist in den Figuren 23 und 24 dargestellt, die die Lage der BUgel 332 zu den Gaerlppen 354, der Rohrplatten 12, die die Luftrippen 14 enthalten, und den Seitenschienen 356, 358 zeigen. Da die beiden Bügel 332 auf entgegengesetzten Seiten der flansche der Rohrplatten 12 in einem Bereich angeordnet sind, in welchem diese Flansche aneinanderanliegen, während die luftrippen 14 zwischen den Rohrplatten in einem Bereich vorgesehen ist, in welchem die Rohrplatten versetzt sind, ergibt sich, daß die Bügel 332 zusammen dem Luftrippenelement 14 in der Dicke entsprechen und Jeder Bügel 332 einer Hälfte der Dicke der Luftrippe 15 entspricht.
Mit 355 ist das Lötmaterial bezeichnet, das die benachbarten Elemente miteinander verbindet. Jede Seitenachiene 356 oder 358 ist an seinem Endteil ausgeschnitten und ergibt einen Raum zur Aufnabie der Enden 360 des Bügels 332. Die äußere Seitenschiene 55 ist nur auf einer Seite ausgeschnitten, da die äußere Fläche 362 in der Nähe der äußeren Platte 18 kontinuierlich ist. Die inneren Seitenschienen 358 sind auf beiden Seiten ausgeschnitten, um ent8prechende Enden 360 von Bügeln 332 auf beiden Seiten dieser Seitenschienen aufnehmen zu können. Die Bügel 332 sind somit baulich mit dem benachbarten Verstärkungsaufbau des Wärmetauscherkernes an den entgegengesetzten Seiten der Bügel 332 verankert. Die Enden 360 kommen mit den sich überlappenden, ausgeschnittenen Enden der Seitenschienen 356, 358 in Eingriff, wie in Fig. 24 gezeigt. Die entgegengesetzten Enden 352 (Fig. 22) sind durch einen Teil verringerter Dicke von benachbarten Reifen, z.B. 334, überlappt. In jedem Falle sind diese überlappenden Teile von Enden der Bügel 332 mit den Seitenechienen 356, 358 und den Reifen 330, 334 zu einer starren Verstärkungsanordnung verlötet, um die gewünschte Verstärkung und Ausbildung der luftkanäle zwischen den Rohrplatten 12 und den Bereich der Bügel 332 zu erreichen. Die entsprechende Verstärkung der jeweiligen Sammelleitungsabschnitte 22 wird durch die Stützanordnungen der Reifen 330, 334 erzielt, die mit den Rohrplatten 12 und den Seitenplatten 18 verlötet sind. Die Bügel 332 dienen auch zur Verstärkung der Sammelleitungsabschnitte gegen Deformation aufgrund einer thermischen Expansion, da die äußeren ein der Sammelleitungen, die die Gestalt eines Bogens haben, eine stärkere Tendenz zur thermischen Deformation haben als die inneren Teile, an denen die Rippen eine Abstützung ergeben.
Ein Wärmetauscherkernabschnitt 10 wird durch Stapeln der verschiedenen inneren Platten 12, Luftrippen 14 und Gasrippen 16 in sich wiederholender Folge mit den inneren Reiten 334, den Bügeln 332 und den inneren Seitenschienen 358 zwischen den lußeren Platten 18, den äußeren Reifen 330 und den äußeren Seitenschienen 356 zusammengebaut und anschließend wird die gesamte Anordnung ru einer starren integralen Einheit verlötet. Jede außer Platte 18 wird beispielsweise durch Stanzen aus einer ebenen Platte mit einem nach innen versetzten Ringteil, der jede Sammelleitungsöffnun-g um;ibt, hergestellt. Die inneren Platten 12 werden aus ebenen Platten mit U-förmigen Ringteilen, die die Sammelleitungsöffnungen umgeben, gebildet und aus er Ebene der Platte in einer ersten Richtung versetzt. Die Ringteile sowohl der inneren als nuch der äußeren Platten werden etwa um die Hälfte der Dicke der Gasrippen versetzt. Die inneren Platten 12 sind ferner mit Flanschen versehen, die längs ihrer entgegengesetzten Enden und um die äußeren Teile der Sammelleitungsöffnungen außerhalb der Ringteile verlaufen. Die Flansche sind umgekehrt gegenüber den Ringteilen versetzt, d.h. in einer Richtung von ier Ebene der Platte entgegengesetzt zu der der U-förmigen Ringteile - und zwar um etwa die iialfte der Dicke der Luftrippen. Jedes sich wiederholende Segment des Wärmetauscherkernes weist ein Paar von Rohrplatten auf, die Rücken an Rücken miteinander mit zugeordneten Luftrippen, Gasrippen, Reifen, Bügeln und Seitenschienen angeordnet sind, wobei die Flansche einander benachba-t und die u-förmigen Ringteile entgegengesetzt angeordnet sind.
Beim Zusammenbau der Wärmetauscherbestandteile wird zuerst eine äußere Platte 18 mit ihren versetzten Teilen nach aufwärts erichtet aufgelegt. Über jede Sammelleitungöffnung in der äußeren Platte wird dann ein äußerer Ring gesetzt, und eine Schicht aus Gasrippen und äußeren Seitenschienen wird in der in den Figuren 19, 23 und 24 dargestellten Weise, jedoch umgekehrt, aufgale;t. Bügel 332 werden gegen die äußeren Reifen 73\1 und Seitenschienen356 gelegt und verlaufen länge benachbarter Teile der Gasrippen 354. Eine innere Platte 12 wird dann mit der Ringteilseite nach unten aufgelegt und liegt genen den versetzten Teil der inneren Platte mit der Flanschseite nach oben. Sodann wird eine Schicht aus Luftrippen 14 dariiber gesetzt und anschließend daran eine weitere innere Platte 12 auf die Oberseite der Anordnung aufgelegt, Jedoch in bezug auf die Stellung der vorher nurgesetzten inneren Platte 12 umgekehrt, so das die Flansche mit den Flanschen der benachbarten Platte in Anlage kommen. Als nächstes wird eine Lagegasrippen, innere Reifen, Randbügel und innere Seitenschienen aufgesetzt und daran schließt sich die nächste innere Platte des nächsten Segmentes an, und so weiter, wobei die Folge solange wiederholt wird, bis die Anordnung vollständig ist und die äußeren Ringe, Seitenschienen und Platte auf der Oberseite aufgelegt sind, damit die Stapelanordnung abgeschlossen wir 1. Die Anordnung wird dann in einen tötofen gesetzt, wo die gesamte Anordnung als vollständige Einheit verlötet wird, wobei ein Lötmittel vor dem Zusammenbau auf alle benachbarten Oberflächen aufgebracht wurde, die verlötet werden sollen. Während des Zusammenbaues werden die verschiedenen Bauteile an Ort und Stelle durch Punktschweißen festgelegt.
Die Darstellung nach Fig. 25 entspricht der nach Fig. 12. Die Wärmetauscher werden aus Platten und Rippen aufgebaut, die in Sandwich-Bauweise zusammengefügt und miteinander zur Ausbildung der Kernabschnitt- verlötet werden. Solche Kernabschnitte 410 sind in Gruppen von sechs (wie in Fig. 25 gezeigt) zur Bildung eines Kernes 412 zusammengebaut, der zusammen mit den zugehörigen Vorrichtungen einen einzigen Wärmetauschermodul 2a darstellt.
Ein einzelner Modul 20 wird vorzugsweise mit einem anderen Modul zu einem Regenerntor verbunden. rs können eine Vielzahl von Regeneratoren verwendet werden, um ein vollständiges Wärmetauschersystem der gewünschten leistunrt zu erzielen.
In Fig. 26 ist der Wärmetauscherkern 412 an zwei Paaren von Wertträgern 414 und 416 abgestützt, die miteinander durch Ankerplatten 415 und 417 verankert sind. Die Träger 414, 416 sind an einem Ende mit dem vorderen Rahmenaufbau 419 (Fig. 25) verbunden und in Längsrichtung festgelegt, jedoch mit Hilfe von Schlitzen an dem hinteren Rahmenaufbau 418 befestigt, damit eine thermische Ausdehnung in der Breitendimension möglich ist.
Das erste Paar von Hauptquerträgern (oder Kaltstützträgern) 414 nimmt iibor einen Drehzapfen 423 schwenkbar einen ersten Abgleich träger 42'; auf, von welchem zwei flexible Inconel-Bügel 4,, ausgehen, welche über Zapfen 428 mit dem Abgleichträger 424 verbunden sind.
Das zweite Paar von Hauptquerträgern (oder heißen Stützträgern) 416 nimmt über Drehzapfen 432 ein Paar von Abgleichträgern 434 auf. Ein Paar von flexiblen Inconel-Bügeln 436 ist mit dem zugeordneten Abgleichträger 434 mittels Zapfenverbindungen 438 befestigt. Jeder der Inconel-13ügel 42t, und 436 verläuft nach abwärts durch einen schmalen spalt zwischen benachbarten Kernabschnitten 410 zu zugeordneten Stützpuffern 440. Wie in Fig. 27 dargestellt, weist der Stützpuffer 440 ein Gießteil 42 auf, das einen Lrehzapfen 444 zur Befestigung mit dem Bügel 426 oder 436 besitzt.
Ein Isolierstreifen 446 ist am oberen Ende des Stützpuffers 440 befestigt und die benachbarten Kernabschnitte 410 legen sich gegn diesen Isolierstreifen 446. Der Gießteil 442 und der Strei-£en 446 bilden einen schlitz 447 zur Aufnahme des unteren Endes des flexiblen Bügels 426 oder 436 zur Befestigung über den Drehzapfen 444.
Die kalten Stützträger 414 sind auf der kalten eite (Gasauetritt) der von links nach rechts gerichteten Mittenlinie des Kernes 412, und die heißen Stützträger 416 auf der entgegengesetzten Seite der Kernmittenlinie, wo die heißen Abgase in den Kern eintreten, vorgesehen. Benachbarte Kernabschnitte 410 sind miteinander durch Schienen und Bügel befestigt, die um ihren Umfang verschweißt sind, ausgenommen an den Sammelleitungsteilen, wo dehnbare Abdichtbauteile (nicht dargestellt) vorgesehen sind, um die thermische Ausdehnung aufzunehmen. Der Abgleichträger 424 ist länger als der Abgleichträger 434 und zwar so groß, daß er zwei zentrische Kernabschnitte 410 überspannt und mit den zugeordneten Bügeln 426 die Abstützung für das Gewicht des Kernes 412 auf einer Seite der Mittenlinie ergibt. Die Abgleichträger 434 überspannen jeweils einen entsprechenden Kernabschnitt 410 und ergeben eine Abstützung für diesen Kernabschnitt und die beiden benachbarten Abschnitte.
Die heißen Abstützträger 416 auf der Gaseinlaßseite der Kernmittenlinie sind etwa näher angeordnet als die kalten Abstützträger 414.
Da die Seite des Wärmetauschers 412, die von den Abgleichträgern 434 und den Bügeln 436 abgestützt ist, die Gaseinlaßseite ist, arbeitet sie bei höheren Temperaturen als die Seite, die von dem Abgleichträger 424 und den Bügeln 426 abgestützt ist. Die Einlaßseite erfährt eine größere thermische Ausdehnung als die Auslaßseite und die Abgleichträger- und Abstützbügelanordnung 434, 436 dient zur Aufnahme dieser größeren Expansion aufgrund der thermischen Ausdehnung bei den höher auftretenden Temperaturen.
Weitere bauliche Einzelheiten der Abstützanordnung nach Fig. 26 sind in den Schnittansichten der Figuren 28 und 29 gezeigt. Diese Figuren zeigen einen Abgleichträger 434, der zwischen den Hauptquerträgern 416 mit Hilfe eines Schwenkzapfens 432 aufgehängt ist.
Der Schwenkzapfen 432 wird in seiner Position durch Verdopplungsplatten 452 gehalten, die beispielsweise durch Schweißen mit den Trägern416 und über Stifte 454 gehalten werden.
Die flexiblen Bügel werden drehbar an dem Abgleichträger 434 mit Hilfe von Drehzapfen 438 abgestützt, die in den Enden des Trägers 434 befestigt und an ihrem äußerem Ende mit einem Schraubgewinde zur Aufnahme einer Haltemutter 456 und einer Beilage 458 versehen sind. Auf beiden Seiten eines jeden Bügels 436 sind Ausgleichsscheiben 460 vorgesehen, um die Bügel in entsprechender Weise auf dem Drehzapfen 438 so einzustellen, daß die Bügel sich nach abwärts durch die Mitten der Räume zwischen den zugeordneten Kernabschnitt 410 erstrecken.
Die Anordnung des Abgleichträgers 424 und der zugeordneten Bügel 426 ist identisch zu der nach den Figuren 28 und o9 mit der Ausnalune, daß der Träger 424 etwas mehr als doppelt so lang ist wie einer der Träger 42 Auf rund dieser Abstützanordnung wird eine Ausdehnung des Kernes 412 in einer Richtung, die mit dem Gasstrom ausgerichtet ist, von den Schwenkabstützungen an entgegengesetzten Enden der Bügel 426, 436 aufgenommen. Die Gewichtsverschiebung des Kernes während der thermischen Expansion in dieser Richtung wird im Betrieb durch die Unterschiede der außermittigen Positionierung der Hauptabstützträger 414 und 416 relativ zur Mittenlinie des Kernes ausgeglichen.
Die flexiblen Bügel 426 und 436 ermöglichen eine thermische Ausdehnung des Kernes in einer Richtung ; von links nacl: rechts in Fig. 26 durch Auslenken oder Abbiegen um das Maß, das zur Aufnahme dieser Streckung erforderlich ist. Die Schwenkbefestigung der Abgleichträger 424 und 434 ermöglicht, daß die Abstützanordnung die Gewichtsverschiebung, die sich aufgrund der thermischen Ausdehnung in dieser Richtung ergibt, aufnimmt, so daß weitgehend abgeglichene Kräfte auf die Abstützträger 414 und 416 aufrechterhalten werden, ohne daf zu hohe seitliche Beanspruchungen auf diese Anordnung übertragen werden. Da die Abstützung des Kernes 412 an der Unterseite aufgegeben wird und Raum an der Oberseite vorgesehen ist, kann der Kern sich in vertikaler Richtung ausdehnen, ohne daß die Abstützanordnung dadurch beeinflußt wird.
Die Figuren 30 bis 32 zeigen Einzelheiten einer ähnlichen Befestigungsanordnung für einen Wärmetauscherkern 412', der in der vertikalen Richtung (um 90° gegenüber dem Kern 412 nach den Figuren 25 und 26 gedreht) orientiert ist. Bei dieser Anordnung ist ein einzelnes Paar von Hauptquerträgern 460 vorgesehen, das an den entgegengesetzten lenden mit einer entsprechenien Anordnung des Rahmens und Gehäuses (nicht dargestellt) in einer Weise befestigt ist, die ähnlich der für die Anordnung nach den Figuren 25 und 26 beschriebenen ist. die Querträger 460 nehmen ein Paar erster Abgleichträger 462 auf, die mit ihnen über Drehzapfen 464 gekoppelt sind. Jeder der Abgleichträger 462 seinerseits trägt ein Paar orthogonal gerichteter, zweiter Abgleichträger 466, die an Stäben 458 aufgehängt sind. Jeder der zweiten Abgleichträger 466 nimmt eine Reihe von Gelenken 470 auf, die am unteren @ Ende über eine Schwenkbefestigung 472 mit einem vorstehenden Ansatz oder zum 474 verbunden ist, der mit den Kern 412' an einer Verbindungsstelle zwischen benachbarten Kernabschnitten 410' befestigt ist.
uns den Figuren 31 und 32 ergibt sich, daß der Drehzapfen 464, der den ersten Abgleichträger 462 mit den Querträgern 460 befestigt, durch Platten 480 und Splinte 482 in ihrer Position gehalten wird. Der Stab 46n, der von dem ersten Abgleichträger 462 zum zweiten Abgleichträger 466 verlauft, ist an den entgegengesetzten Enden mit Kippbolzen 484, 486 versehen, die so orientiert sind, daß sie eine pendelartige Bewegung d-es Stabes 468 relativ zu den Trägern 462, 466 ohne Festfressen ermöglichen.
Die Serie 470 von Gelenken, die sich zwischen dem zweiten Träger @6@ und dem Kernarm 474 erstrecken, weist erste und zweite Sätze von Verbindern 490, 492 auf. Der erste Satz 490 weist eine umgekehrte Bügelschraube 494 auf, die mit dem Träger 466 durch Muttern @9@ und Beilagen 498 befestigt ist. Eine zweite, längliche Bügelschraube 50: ist mit der Bügelschraube 494 verkettet und trägt eine @uerplatte 502, die durch Muttern und beilagen 496, 498 in ihrer Position gehalten wird. eine ähnliche, umgekehrte längliche Bügelschraube 5@@ ist über eine Öffnung im Ansatz oder Arm 474 verkettet, der mit dem Wärmetauscherkern befestigt ist. Jede der Platten 502 der länglichen Bügelschrauben 500 weist in der Mitte ein Schraubgewinde auf, und ein Stab 505 ist darin abstützend befestigt.
Der zweite Satz 492 der vertikalen Abstützverbindungen weist einen mit Öffnungen versehenen Bügel 510 auf, der in einem Schlitz des Trägern 436 befestigt und damit verschweißt ist. Ein ähnlicher Bügel 512 ist mit dem Wärmetauscherkern als feil des Armes 474 befestigt, beispielsweise verschweißt. Jeder der Bügel 510, 512 ist mit einer zugeordneten Bügelschraube 514 verschraubt, die entsprechende, damit befestigte Platten 516 besitzt. Ein Stab 518 verläuft zwischen Gewindeöffnungen in den Mitten der Platten 516.
Diese Anordnung der beiden Sätze 490, 492 von Abstützgelenken, die in der gezeigten Weise orientiert sind, ermöglicht, daß entsprechende Bügelschrauben und Stäbe nahe beieinander befestigt werden können, ohne dan eine gegenseitige Behinderung eintritt.
Die Kombination aus den Abgleichträgern und Sätzen von Gelenken in dem Abstützsystem für die vertikale Befestigungsanordnung nach den Figuren 30 bis 32 nimmt den Wärmetauscherkern 412' effektiv auf, während eine thermische Ausdehnung in allen irei Dimensionen möglich ist, ohne daß der Kern störend beeinflußt wird oder die Kraftverteilung aus dem Gleichgewicht gerät. Die Rollenwirkung der Kippbolzen 484, 486, und die Drehverbindungen zwischen den entsprechenden Gelenken in den Sätzen der Aufhängungsbauteile 490, 492 nehmen eine Verschiebung in der Längen- und Breitendimension auf, ohne dann zu hohe seitliche Beanspruchungen erzeugt werden. Die Wirkung der ersten und zweiten Abgleichträger nimmt automatiscll jede Verschiebung in der Gewichtsverteilung aufgrund einer thermischen Ausdehnung auf. Da der Kern 412' an den Kernabstützarmen 474 längs der oberen Seite des Kernes so aufgehängt ist, daß genügend Ilaum für eine Expansion unterhalb des Kernes vorhanden ist, kann der Kern 412' frei in der vertikalen Richtung expandieren, ohne das eine störende Beeinflussung aus dem Abstützsystem und der benachbarten Anordnung auftritt.
ig. 33 zeigt eine Anordnung ähnlich der nach Fig. 25. L)er Kern 412 ist an Trägern 414 und 416 durch ein Aufhängungssystem aufgehängt, das die thermische Ausdehnung ermöglicht. kerner ist eine Kopplung zwischen den Sammelleitungsteilen 524a, 524b und den Einlaß- und Auslaßflanschen 522a, 522b durch eine Einrichtung vorgesehen, die die äußeren Rohrbelastungen an den Flanschen 522a, 522b von dem Wärmetauscherkern 412 isoliert, während die termische Ausdehnung in der beschriebenen Weise aufgenommen wird.
Nie insbesondere in Fig. 34 dargestellt, sind ähnliche Plansch-und Leitungsanordnungen am Ende des Moduls 520 gegenüber den Lufttlanschen 522a, 522b und den Leitungen 524a, 524b vorgesehen.
Diese umfassen Blindleitungen, wie t.B. die Leitung 526 (Fig. 33) und Flansche 528a, 528b mit Abdeckungen 530a, 530b für Zugangsöffnungen; sie sind ferner zum Abgleich der inneren Druckkräfte an den Sammelleitungsteilen des Kernes 412 mit hilfe von Spannschlössern 536 vorgesehen, und um einen Zugang zu den Sammelleitunsabschnitten des Kernes 412 für die Inspektion und Wartung zu erzielen.
Der Rahmen wird thermisch isoliert gegen den Wärmetauscherkern 412 und zugeordnete Bauteile gehalten, die bei erhöhten Temperaturen mit Werten über 5400 C betrieben werden, und zwar so, da2-gewährleistet iet, daß die Temperatur des Rahmens 60° C bei einer Außentemperatur von 38° C nicht überschreitet, so daß der Rahmen aus billigem Baustalil hergestellt werden kann, während die hotwendigkeit der Anwendung spezieller Hochtemperaturmaterialien im wesentlichen auf den Wärmetauscherkern 412 beschränkt ist.
Die höchste Temperatur im Modul 520 ist an der Gaseinlaßseite der Kammer, die den Kern 412 umgibt. Diese Kammer ist durch Abschirmunden und Isolierblöcke, z.B. die Isolierung 534 (Fiß. 34) gut isoliert. Während diese Kammer Abgase bei einem Druck von oder etwas Umgebungsdruck enthält, müssen alle Teile des Rahmens 532 gen moglictle Leckverluste an der thermischen Abschirmisolation 534 vorbei geschützt werden, die ermöglichen würden, daß heiße Abgase entweichen und einen Teil des Ilahmens 532 erreichen.
Die Flansche 522a, 522b sind in ihrer Position relativ zum 1hmen 532 starr befestigt und es wird eine thermische Ausdehnung zugelassen, die in Richtung von links nach rechts im flodul nach Fig. 33 vcrlauSt. Die durch die komprimierte Luft innerhalb der Sammelleitungsteile des Kernes 412 erzeugten Druckkräfte werden von Lpannschlö.ssern 536 aufgenommen, die sich durch die Gaskammer erstrecken und entgegengesetzten Enden mit den Flanschen 522a, 522b, 52@a und 523b befestigt sind. Da jedoch die Stäbe 536 eine erhebliche Länge, z.B. etwa 5,4 m aufweisen und der größere Teil der Länge innerhalb der Kammer für heißes Abgas verläuft, erfahren dio Spannschlösser 536 ebenfalls eine thermische Ausdehnung, und es müssen Vorkehrungen getroffen sein, um diese Ausdehnungen an dem Blindleitungs/Begehflansch-Ende des Moduls 520 aufzunehmen, während die erforderliche Abstützung des Gewichtes der Anordnung an diesem Ende von dem Rahmen 532 vorgesehen wird.
o den Regeneratormodul 520 über den Auslaßflansch 522b verlassende Luft hat eine Temperatur von etwa 4800 C. Somit liegt der Flansch 522b ziemlich nahe bei dieser Temperatur. Der Flansch ist mit der benachbarten Anordnung des Rahmens 532 über thermische Isolatoren 540 befestigt, wie sie beispielsweise in Fig. 35 gezeigt sind. Vier solcher thermischer Isolatoren 540 sind für Jeden der Flansche 522a und 522b vorgesehen; sie sind etwa 90° um die Flansche 522a, 522b versetzt.
Wie insbesondere in den Figuren 35 und 36 gezeigt ist, weist der thermische Isolator 540 einen dünnwandigen Zylinder 342 auf, der mit Endteilen 544, 545 befestigt, z.B. verlötet oder verschweißt ist. DasEndteil 544 ist zur Aufnahme eines Befestigungsbolzens 546 mit Schraubgewinde versehen; der Bolzen erstreckt sich durch einen Rahmenbauteil 548 und eine Platte 549, die mit dem Rahmenbauteil 548 verschweißt ist. Dies stellt das kalte Ende den thermischen Isolators 54@ dar und ist starr mit dem Rahmen befestigt.
Am entgegengesetzten Ende des thermischen Isolators 54@ ist der geschlossene Endteil 545 mit Schraubgewinde versehen, damit eine Schraube 550 mit einem Schulterteil 552 aufgenommenwerden kann, die sich gegen den Endteil 545 legt, wenn die Schraube in den Endteil 545 eingeschraubt wird, und ein weiteres Festziehen der Schraube 550 in der Öffnung mit Gewinde verhindert, so daß ein ausgewählter minimaler Abstand zwischen dem Kopf der Schraube 550 und dem Endteil 545 aufrechterhalten wird.
Der Flansch 522 ist mit einem geschlitzten Ansatz 554 (Fig. 36) zur Aufnahme der Schraube 550 versehen. Der minimale Abstand zwisclien dem Kopf der Schraube 55:) wid dem Endteil 545 des tliei,riischon Isolators ist wesentlich größer als die Dicke des Ansatzes 554 an dieser Stelle, damit eine Beilage 556 aufgenommen und ein Spalt von mindestens 0,0125 ca aufrechterhalten wird. Die Positionierung des thermischen Isolators 540 am Rahmenbauteil 548 relativ zum Flansch 522 ist so gewählt, daß ein radialer Spalt 558 von mindestens 0,5 cm aufrechterhalten wird. Diese Anordnung ergibt die gewünschte Abstützung des Flansches 522 mit thermischer Isolierung gegenüber dem Rahmenbauteil 548, während eine radial gerichtete thermische Ausdehnung des Flansches 522 aufgenommen wird. Dies bedeutet, daß der Flansch 522 sich in radialer Richtung nach außen ausdehnen kann, um den Spalt 558 zu verringern, wenn die Temperatur am Flansch 522 ansteigt, während der Ansatzteil 554 relativ zur Schraube 550 und Beilage 556 gleitet. Eine ähnliche Bewegung in umgekehrter Richtung wird ermöglicht, wenn der Flansch 522 sich nach dem Abschalten der zugeordneten Turbine abkühlt.
Fig. 37 zeigt eine Schnittansicht der Stelle, die in Fig. 34 mit Kreis gekennzeichnet ist. Dieser Ausschnitt zeigt eine Abstützanordnung 56@ zur Abstützung der Flansches 528b, während eine thermische Ausdehnung aufgrund der Expansion der Zuganker 536 in Längsrichtung aufgenommen wird. Die Abstützanordnung 560 ist in Fig. @7 so dargestellt, daß ein Abstützbolzen 562 auf einem Rahmenbauteil 564 befestigt ist. Eine mit Schlitz versehene Verlängerung 566 des Flansches 528b umschließt den Abstützbolzen 562 und bewegt sich längs des Abstützbolzens 562 nach außen (nach links), wenn die Zuganker @36 sich in Längsrichtung aufgrund ihrer thermischen Ausdehnung estrecken.
Vier solche Abstützanordnungen 560 sind für jeden der Flansche 528a, 528b vorgesehen, die im Abstand von etwa 90° um den Umfang des Flansches versetzt sind. Eine radiale thermische Ausdehnung wird in ähnlicher Weise wie für das vordere Ende aufgenommen, obgleich die Temperaturunterschiede etwas geringer sind.
In Fig. 37 ist ferner ein Teil der Blindleitung 526 gezeigt, die innerhalb eines in Umfangsrichtung verlaufenden Leitungsgehäuses 570 aufgehängt ist. Die äußere Oberfläche 572 des Gehäuses 570 liegt mit dem rechten Ende, wie in Fig. 37 gezeigt, gegen die innere Gaskammer des Moduls frei. Ein Rahmenbauteil 574 ist in der Nähe dieser äußeren Oberfläche 572 dargestellt und eine Isolation, z.B. die Isolierung 534 (Fig. 34) ist in diesem Bereich angeordnet, jedoch in Fig. 37 der Einfachheit halber waggelassen. Der Raum zwischen dem Rahmenbauteil 574 und der Leitungsgehäusefläche 572 ist durch den Umfangsbauteil 576 abgedichtet, der einen Balgenteil 578 und einen Bundteil 580 aufweist. Der Bundteil 580 ist eine dünne Platte, die mit der äußeren Oberfläche 572 am einen de befestigt und mit dem gewellten oder balgenförmigen Metallteil 578 am anderen Ende verbunden ist. Der Balgenteil ist mit den Rahmenbauteil zwar an einen Ende verbunden, das von der Verbindungsstelle mit dem Bundteil 580 entfernt liegt. Bei dieser dargestellten Ausgestaltung ergibt das Abdichtbauteil 576 eine thermische Isolierung zwischen der Leitungsgehäusefläche 572 und dem Rahmenbauteil 574 dadurch, daß es einen dünnen Metallquerschnitt und eine vergrößerte Pfadlänge für die Wärme, die von diesem Bauteil geführt wird, besitzt.
Gleichzeitig ermöglicht der Balgenteil 578, daß das Bauteil die Bewegung des Leitungsgehäuses aufgrund der thermischen Ausdehnung der Zuganker 536 aufnimmt. Er dient auch zur Aufnahme der radialen thermischen Ausdehnung des Leitungsgehäuses 570 und der äußeren Oberfläche 572 wie auch eines bestimmten Teiles der Querverschiebune der Leitung 526 und des Leitungsgehäuses 570 relativ zur Achse, und zwar jeweils ohne nachteilige Beeinflussunr der Abdichtfunktion, die von diesem thermisch isolierenden Abdichtbauteil 576 ausgeführt wird.
Eine ähnliche Anordnung, die in Fi. 38 gezeigt ist, ist für die luftleitungen 524a, 524b am anderen EWde des Wärmetauscherkernes 412 vorgesehen. Fig. 38 ist eins Schnittansicht, die mit der Ansicht nach Fig. 37 vergleichbar ist, jedoch eine Luftleitung 524 mit dem Aufhängungsgehäuse 580 und der äußeren Gehäusefläche 582 zeigt. Der Abstand zwischen dem benachbarten Rahnenbautell 584 und der äußeren Oberfläche 582 ist mit einem thermisch isolierenden Abdichtbauteil 586 abgedichtet, das z.B. aus einem gewellten oder balgenförmigen Teil 558 und einem querlenkerförmigen Teil 590, der aus zwei konischen Platten 592 und 594 gebildet ist, aufweist. Das Bauteil 586 v-erläuft in Umfangsrichtung und umschließt die Leitung 524 und das Leitungsgehäuse 580; die Platte 594 ist dabei an einem Rand mit der äußeren Gehäusefläche 582 verbunden. Das Bauteil 586 nimmt eine Axialbewegung des Leitungsgehäuses 582 relativ zum Rahmenbauteil 584 wie auch eine axiale Verschiebung und radiale Ausdehnung der Leitung 524 und des Leitungsgehäuses 580 auf, wihrend gleichzeitig die gewünschte thermische Isolation zwischen der heißen Anordnung der Oberfläche 582 und dem Rahmenbauteil 584 aufgrund der vergrößerten Pfadlänge des Bauteiles 586 aufrechterhalten wird.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche: 1. Wärmetauscheranordnung vom Platten-Rippentyp, mit integralen Leitungen und Wärmetauscherteilen, sowie mit Durchflußkanälen, die Teile der Wärmetauscher-Strömungsmittel an ausgewählte Teile des Warmetauschers um dessen Umfang herun führen, gekennzeichnet durch eine Viezahl von Luftdurchflußkanälen (60, 62), die sich längs eines ausgewählten Teiles der Wärmetauschersammelleitungen (22) in wärmeleitender Beziehung damit erstrecken, eine Vorrichtung (5O, 54) zum Verbinden der Kanäle (60, 6)2) zwischen Einlaß- und Auslaßsammelleitungen (22a, 22b) in wärmetauschverbindung mit Heißgaskanälen (14) im Wärmetauscher, und eine Vorrichtung (5t;) zwei Verbinden der Kanäle (60, 62) mit dem inneren der zugoordneten Sammelleitungen (22a, 22b) an ausdewählten Stellen um den Umfang der Sammelleitungen, damit ein Teil der durch die Sammelleitungen geführten komprimierten Luft durch die Kanäle geführt wird.
2. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die I£iftkanäle (60, 62) zwischen Paaren von Hohrplatten (12', 12") angeordnet sind und einen Ringteil (50) aufweisen, der sich mindestens um den äußeren Umfang der Sammelleitung (22) in einem Bereich erstreckt, der entfernt von dem Wärmetauschabschnitt des Wärmetauscherkernes (10) liegt.
3. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringteil (50) die zugeordnete Sammelleitung (22) umgibt, und eine Verschlußvorrichtung (58) aufweist, um einen Teil des Ringteiles '50) zu blockieren und Luft durch ausgewählte zugeordnete Luftrippenkanäle (60, 62) zu führen.
4. Wärmetauscherabnordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußvorrichtung (58) zwei engengesetzte Ansätze (59) aufweist, die mit benachbarten entgegengesetzten Platten (12) in entsprechenden Ringteilen (50) befestigt sind, und daß ein Rippenbauteil (14) sich zwischen den Platten (12) erstreckt und mit den entsprechenden Ansätzen verbunden ist.
5. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußvorrichtung (58) zwei Verschlußglieder (58a, sßb) in Jedem Ringteil (50) aufweist, die symmetrisch auf entgegengesetzten seiten der Sammelleitung (22) angeordnet sind, damit Luft aus dem Ringteil (50) durch Luftkanäle gerichtet wird, die durch den Wärietauscherkern (10) in der Nähe der entgegengesetzten Seiten führen.
6. Iärmetauscheranordnung nach Anspruch 3 oder is, dadurch gekennzeichnet, daß in Jeder der benachbarten Rohrplatten (12', 12") die die Ringteile (50) festlegen, Übergangsteile (64', 64'') in der Nähe der Verschlußvorrichtung (58) vorgesehen sind, die abgedichtete Abschnitte um die zugeordneten Sammelleitungen (22) außerhalb der Verschlußvorrichtung (58) festlegen, wobei diese Abschnitte die Kanäle gegen die zugoordneten Sammelleitungen, ausgenommen im Bereich der Verbindungsvorrichtung (56) abschließen.
7. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsvorrichtung (56) geformte Teile der Rohrplatten (12) aufweist, die Öffnungen (56) zum Ringteil (50) festlegen.
8. Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von hohlen rohrförmigen Seitenschienen (42) längs entgegengesetzter Seiten des Wärmetauschers (10), die in einer Richtung des Abgasflusses durch den Wärmetauscher zwischen Gaseinlaß- und -auslaßkammern ausgerichtet sind, und eine Vorrichtung, die heiße Abgase in die Seitenschienen (42) richtet.
9. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Vorrichtung eine Vielzahl von Offnungen an entgegengesetzten Enden der Seitenschienen (42) aufweist, die direkt nit Gaseinlaß- und Auslaßkasnern des Wärmetauschers verbunden sind.
10. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daX eine Vorrichtung (66) zum selektiven Begrenzen das Abgasflusses durch die Seitenschienen vorgesehen ist.
11. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsvorrichtung (6) Abschnitte verringerten suerschnitts in den Seitenschienen (42) aufweist.
12. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekeraizeichnet, daß die BegrenzunSsovrrichtung (66) Abschnitte veringeten Querschnittes in der Nähe entgegengesetzter Enden nur ausgewählter Seitenschienen (42) aufweist, um den Abgasdurchfluß zu begrenzen, während ein unbehinderter Gasdruckfluß durch andere der Seitenschienen (42) möglich ist.
13. Verfahren zum Vorheizen ausgewählter Umfangsteile der 3ammelleitungen eines Platten-Rippenwärmetauscherkernes mit Ein-laß- und Auslaßsammelleitungen, die integral an entgegengesetzten Enden des Wärmetauschers ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmetauscherplatten mit Ringteilen geformt werden, die sich über die Sa=elleitunsabschnitte erstrecken, daß diese Teile selektiv gegen Verbindung mit den Sainmelleitungen abgedichtet werden, daß Öffnungen zwischen den Sammelleitungen und einem zentrischen Abschnitt der Ringteile außerhalb des Wärmetauscherkernes vorgesehen werden, um Luft von den Sammelleitungen durch die Ringteile in der Nähe der zentrischen Abschnitte zum Vorbeheizen der Teile zu richten, und daß ausgewählte, mit Rippen versehene Luftkanäle vorgesehen werden, die mit den Rinteilen zur Übertragung von Inft in Wärmetauschbeziehung über den Wärmetauschkern zwischen den Ringteilen verbunden werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dan die Ringteile selektiv blockiert werden, um einen inneren Abschnitt von dem zentrischen Abschnitt zu trennen.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß luft zwischen den zentrischen Abschnitten des Ringteile über die ausgewählten, mit Rippen versehenen Luftkanäle gerichtet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Rohre verstärkende Seitenschienen längs der Seiten des WKrmetauscherkernes vorgesehen werden, und daß Abgas über wenigstens einige des Seitenschienen geführt wird, um die Seitenschienen während des Betriebes des Wärmetauschers positiv zu erhitzen.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasdurchfluß in ausgewählten Seitenschienen zur Steuerung der Aufheizung begrenzt wird.
18. Verfahren zum Vorkonditionieren ausgewählter isolierter Teile eines Wärmetauscherkernes, um den Temperaturunterschied zwischen den Teilen und dos übrigen Teil des Kernes während einer Übergangsbetriebsphase zu verringern, dadurch gekennzeichnet, daß Kanäle für ein erstes Wärmeaustausch-Strömungsmittel in den isolierten Teilen vorgesehen werden, daß Öffnungen ausgebildet werden, die zwischen den Kanälen und entsprechenden benachbarten, das erste Strömungsmittel führenden Strömungsmittelräumen in Verbindung stehen, und daß ein Pfad für das erste Strömungsmittel durch den Kern zwischen gegenüberliegenden Kanälen vervollständigt wird um die Temperatur der isolierten Teile in bezug auf den übrigen Teil des Kernes zu stabilisieren.
19. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung zur Kopplung einer luft leitung mit der integralen Sammelleitung eines dünne Platten-Rippen-Wärmetauscherkernes, der während des Betriebes thermischen Ausdehnungen ausgesetzt ist, gekennzeichnet durch einen von außen durch Druck beaufschlagten Balgen (132), der zwischen einer zugeordneten oberen luftleitung (136) und einem Sammelleitungskanal (134) gekoppelt ist, wobei der Balgen (132) eine ausgewählte Ringfläche besitzt, die bei einer Druckaufladung bei Betriebsdrücken des System in der Lage ist, eine Kraftwirkung (Druck x Fläche) erzeugen, dio ausreicht, eine Druckbelastung auf den Kern bei allen Betriebsbedingungen aufrechtzuerhalten.
20. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnot, daß ein ähnlicher Balgen (132) auf der entgegengesetzten Seite ies Kernes (130) in bezug auf den ersten Balgen (132) vorgesehen ist, un eine blinde Leitung mit dem entgegegesetzten Ende der Sammelleitung (22) von der Luftleitung (135) zu koppeln, damit clie Kräfte auf den Sammelleitungsteilen des Kernes abgeglichen werden.
21. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daF3 Jeder der Balgen (132) mit einem entsprechenden Planechbauteil (142) gekoppelt ist, und daß eine Vielzahl von Zugankern (144) sich über den Kern (130) zwischen Flanschbauteilen (142) erstrecken, um die Abblasbelastungen des Kernes aufzunehmen.
,2. Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 19-21, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Balgen (132) beim einbau mit einer geringen axialen Spannung vorbelastet ist, um eine Komponente axialer Druckbelastung auf den Kern auszuüben.
23. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 19-21, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einbau Jeder Balgen (132) mit einer ausgewählten seitlichen Vorbelastung am Kern befestigt ist.
24. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die gewählte seitliche Vorbelastung in Richtung entgegengesetzt zur Richtung der seitlichen Ausdehnung des Kernes erfolgt, die durch die thermische expansion bei Betriebstemperaturen entsteht.
25. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der ähnliche Balgen (132) in axialer Richtung mit dem Kern über das Ausmaß der sich aus der Erwärmung ergebenden Längung der Zuganker (144) axial frei beweglich ist.
26. Verfahren zum Auslegen einer Balgenkupplungsanordnung zum Koppeln einer Luftleitung mit dem integralen Samelleitungsteil eines dienen Platten-Rippen-Wärmetauschers mit einer Vielzahl von Zugankern und entgegengesetzten Flanschen zur Aufnahme der Abblasekräfte, dadurch gekenzeichnet, daß die Verschiebung aufgrund der axialen und seitlichen Ausdehnung während aller möglichen Betriebsbedingungen aller Bauteile, die einer solchen Verschiebung in eine die Balgen aufnehmenden Lastabstützsystem festgestellt wird, daß die Werte so kombiniert werden, daß die maximalen Kräfte, die auf den Kern ausgeübt werden können, unabhängig von der Kernverschiebune bestimmt werden, daß diese Werte mit den inaximalen Werten, die von dem Kern aufgenommen werden können, verglichen werden, und daß ein Ringraum der Balgenanordnung ausgewählt wird, der ausreicht, um eine vorbestimmte Druckbelastung innerhalb annehmbarer Grenzen der Kräfte zu erzeugen.
27. Verfahren zum Koppeln einer Luftleitung mit einem Wärmetauscherkern, der aus einem Stapel von dünnen Formplatten und Happen gebildet wird, die miteinander in einer Kernanordnung mit integralen Luftsammelleitungen verlötet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Belagenanordnung einer vorbestimmten Ringfläche ausgewählt wird, um eine gewünschte Druckbelastung auf den Kern zu erzeugen, damit die Kernsammelleitungen während normaler Betriebsbedingungen unter Druck gehalten werden, und daß eine vorbestimmte axiale Kompressions-Vorbelastung auf den Kern in eingebautem Zustand ausgeübt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorbestimmte seitliche Vorbelastung auf den Kern entsprechend der zu erwartenden seitlichen thernischen Ausdehnung des Kernes während des Betriebes aufgegeben wird.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufgeben der seitlioben Vorbelastung das Aufgeben der seitlichen Vorbelastung in Richtung erwarteter thernischer Ausdehnung des Kernes umfaßt.
30. Verfahren nach einen der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Balgen mit entgegengesetzten Betten einer Kernsammelleitung gekoppelt werden, um die den entgegengesetzten Seiten des Kernes aufgegebenen Kräfte abzugleichen.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschlossenes Balgende mit der Seite des Kernes entfernt von der Seite des Kernes, die mit einer zugeordneten Luftleitung gekoppelt ist, verbunden wird.
32. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, mit einer zwischen Wärmetauscherabschnitten und zwischen dieser Abschnitten und zugeordneten Rohrleitungen vorgesehenen Kopplungseinrichtung, gekennzeichnet durch erste und zweite Durchflußkanäle festlegende Bauteile (228, 224) aus dünnem Metallblech, die benachbart zueinwander und voneinander getrennt angeordnet sind und die bei thermischer Ausdehnung unterschiedliche Dimensionsänderungen erfahren, ein Abdichtbauteil (240, 250), das ein U-förmige, in Umfangsrichtung verlaufende Metallblase aufweist, die sich zwischen den ersten und zweiten Bauteilen (228, 224) erstreckt, und eine Vorrichtung (242), die die entgegengesetzten 'Enden des Abdiohtbauteiles (240;250) in Abdichtung mit entsprechenden benachbarten Rindern der ersten und zweiten Bauteile (224, 228) festlegt.
33. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennseiahnet, daß das erste Bauteil (228) die Endplatte eines Wärmetauscherkernabschnittes (10) aufweist, der eine Luftsammelleitung festgelegt, daß das zweite Bauteil (224) eine luftleitung zur Verbindung itt der Bamaelleitung darstellt, und daß die Umfangsblase (240; 250) sich um entsprechende Öffnungen in der Leitung und der Wärmetauscherplatte (228) erstreckt und mit der leitung und der Platte verschweißt ist.
34. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß ein versetzter Flansch (232) mit der Zeitung (224) verbunde ist und eine Vielzahl von Klammern (23S) vorgesehen sind,
35. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammern (238) T-förmigen Querschnitt haben und der a Flansch (237) mit rdial verlaufenden Schlitzen (236) versehen ist, die den Basisteil der Klammer (2,8) in Eingriff zwischen der Platte und dem entfernt liegenden Teil der Klammer spreizt, wobei die Schlitze (236) so geformt sind, daß sie eine Radialbewegung des Planschce relativ zur Klammer aufnehmen.
36. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dnß der Flansch (232) einen größeren Teil aufweist, der im Winkel relativ zur Leitung (224) verläuft und mit ihr am einen Ende des größeren Teiles befestigt ist, und daß ferner ein Basisteil nach außen und etwa parallel zur Platte verläuft und die radial verlaufenden Schlitze (236) enthält.
37. Wärmetauscheranordnung nach Ansprüchen 32 bis 36, dadurch gekennzeichnet, da. ein Wärmetauscherkern (10) aus einer Vielzahl von Kernabschnitten (10, 10a) besteht, die voneinander im Abstand angeordnet sind und ausgerichtete Luftsammelleitungsteile in entgegengesetzten Enden besitzen, und daß eine Vielzahl von zusätzlichen Abdichtbauteilen (240; 250) Jeweils eine U-förmige, in Umfangsrichtung angeordnete Metallblnee besitzen, die zwischen benachbarten Kernabschnitten angeordnet ist und die Sammelleitungs-@teile umgibt, wobei jedes zusätzliche Abdichtbauteil mit benach -barten Endplatten benachbarter Abschnitte befestigt ist.
38. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dft die ersten und zweiten Bauteile (228, 224) benachbarte Endplatten (228) entsprechender Wärmetauscherkernabschnitte in unmittelbarer Nähe zueinander aufweisen, und daß die Umfangsblase (3; 250) entgegengesetzte Enden besitzt, die mit den Endplatten un darin angeordnete Sammelleitungsöffnungen verbunden sind, um Sammelleitungen der Kernabschnitte in Abdichteingriff miteinander zu koppeln.
39. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmige Blase (240) so ausgebildet ist, daß das offene Ende des U-förmigen Querschnitts radial nach innen gewandt ist.
40. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Blasenelementes (240) mit den benachbarten Kernabschnittsendplatten (228) verschweißt sind.
41. Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 38 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß eine Luftleitung (224) mit der Sammelleitungsöffnung einer Endplatte (228) verbunden ist, daß eine U-förmige, in Umfangsrichtung verlaufende Metallblase (240; 250) in Abdichteingriff zwischen der Luftleitung und der benachbarten Endplatte um eine Sammelleitungsöffnung angeordnet ist, daß ein versetzter Flansch (232) mit der Leitung (224) befestigt ist, und daß eine Vielzahl von Klammern (238) selektiv um den Umfang des Flansches befestigt und mit der Wärmetauscherendplatte zur Verwendung des Flansches mit der Platte festgelegt ist.
42. Verfahren zur Begrenzung der thermischen Ausdehnung längs eines Platten-Wärmetauschers in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Platten, dadurch gekennzeichnet,daß der Wärmetauscher in Abschnitte begrenzter Dimension in dieser Richtung unterteilt wird, daß eine Vielzahl solcher Abschnitte seitlich nebeneinander zusammengebaut werden, daß benachbarte Abschnitte in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet werden, und daß entsprechende Öffnungen benachbarter Abschnitte miteinander dadurch verbunden werden, daß ein in Umfangsrichtung angeordnetes Blasenbauteil mit U-förmigen Querschnitt mit benachbarten Befestigungselementen der die Öffnungen festlegenden Abschnitte verbunden wird.
43. Verfahren zum Verbinden der Sammelleitung eines Wärmetauscherkernabschnittes mit einem benachbarten Luftkanal, wobei Wärmetauscherkernabschnitt und benachbarter Kanal aufgrund von Temperaturunterschieden im Betrieb relativen Änderungen in der Abstandsdimension ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein flexibles Abdichtbauteil an entgegengesetzten Enden mit dem Wärmetauscherkernabschnitt und dem Kanal befestigt wird, daß ein länglicher Umfangsflansch mit dem Kanal auf einer Seite des Abdichtbauteiles verbunden wird, und daß der Flansch gleitend mit dem Wärmetauscherkernabschnitt auf der entgegengesetzten Seite des Abdichtbauteiles befestigt wird.
44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch mit einer Vielzahl von radial verlaufenden Schlitzen versehen wird, und daß das Befestigen mit der Wärmetauscherplatte durch eine Vielzahl von in den Schlitzen festgelegten Klammern erzielt wird.
45. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung zur Vorstärkung von Wärmetauschern mit dünnen Platten, die aus gestapelten Rohrplatten hergestellt sind und Strömungsmitteldurchflußkanäle festlegen sowie Sammelleitungsabschnitte besitzen, die integral mit den Wärmetauscherabschnitten ausgebildet sind, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Peifen (330, 340), die zwischen laaren von benachbarten Platten (12, 13) angeordnet sind, welche miteinander abdichtend verbunden sind, wobei jeder Reifen so geformt ist, daß er sich von einer benachbarten Platte zur nächsten erstreckt und eine gemeinsame Verbindungsstelle der Platten überlappt, und wobei jeder Reifen zur baulichen Verstärkung mit den benachbarten Flächen der Platten verbunden ist.
46. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitungsabschnitte (22a, 22b) kreisförmige Öffnungen in den Platten (12, 13) aufweisen, und daß die Reifen (330, 340)/Öffnungen herum befestigt sind.
um diese 47. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Reifen (330, 340) mit den Platten (12, 18) verlötet sind.
48. Wärmetauscheranordnung nach Ansprüchen 45 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (12, 18) mit äußeren Flanschteilen (336) und versetzten U-förmigen Ringteilen (338) um wenigstens einen Teil der Sammelleitungsabschnitte des Wärmetauschers versehen sind, daß jeder U-förmige Ringteil (338) eine Basis (339) zur Verbindung mit der Basis des Ringteiles der benachbarten Platte besitzt, um eine Verbindungsebene für zwei benachbarte Platten zu erzielen, und daß der zugeordnete Reifen (330, 340) sich um die Verbindungsebene erstreckt und mit den benachbarten Platten auf beiden Seiten der Verbindungsebene verlötet ist.
49. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß der Reifen (330, 340) U-förmigen Querschnitt aufweist und mit den benachbarten Platten (12, 18) sowohl an den Flansch-als auch an den Ringteilen verlötet ist.
50. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Reifen (330, 340) aus einem Material bestehen, das dicker ist als wenigstens einige der Platten (12, 18), damit ein zusätzlicher Widerstand gegen Deformieren der Platte aufgrund des inneren Strömungsmitteldruckes erzielt wird.
51. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reifen (330, 340) mit einem Teil (346, 352) reduzierter Dicke ausgebildet ist, um einen Raum zwischen benachbarten Reifen zu erhalten, der einen Zugang zwischen der Sammelleitung und den ausgewählten Strömungsmitteldurchflußkanälen des Wärmetauschers ergibt.
52. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Reifen (330, 340) mit Übergangsabschnitten (346; 352) versehen sind, die symmetrisch links der Reifen zur Verbindung der beiden Abschnitte des Reifens unterschiedlicher Dicke anbeordnet sind.
@@. Wärmetauscheranordnung nach anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Keiden (330, 34) in der Nähe der Übergangsabschnitte (340;352) so versetzt sind, daß die benachbarte Trägerabstützbauteile in einer gemeinsamen baulichen Verstärkung aufnelimen.
@@. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Reifen (330, 340) einen erstem äußeren Reifen (33@) in der Nähe einer Seitenplatte (18) des Wärmetauscherkernes aufweist, und einen Dickenübergangsteil (344, 3@@) besitzt, daß eine ebene Wand (3@@) längs einer Seite des Reifens (330) und eine geneigte Wand (340) längs der anderen Seite des Reifens (330) besitzt, wobei die ebene Wandseite (344) des Reifens in der Nähe einer entsprechenden Oberfläche der Seitenplatte (18) angeordnet ist.
@@. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch @@ oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Reifen (330, 340) ferner einen inneren Reifen (334) mit einem symmetrischen Dickenübergangsteil (3@2) mit geneigten wänden auf entgegengesetzten Seiten des Reifens (334) aufweist, wobei der ilulere Reifen zwischen zwei inncren Rohrplatten (12) befestigt iet.
56. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von flachen Bügeln (332) sich von den Reifen (330, 340) längs benachbarter Ränder der Wärmetauscherrohrplatten (12, 3) erstreckt und Jeder Bügel am einen Ende mit einem benachbarten Reifenteil verbunden ist.
@7. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher eine Vielzahl von Verstärkungsseitenschienen (356, 358) aufweist, die sich längs entgegengesetzter Seiten des Wärmetauschers erstrecken, und daß die Bügel (332) sich zwischen den Seitenschienen und den Reifen erstrecken und mit diesen berestist sind.
58. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Seitenschienen (35@, 35@) so geschnitten sind, daß sie benachbarte Enden der Bägel (332) in überlapponder Abstützung aufnehmen.
59. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß die Reifen (35@, 3@@) Übergangzabschnitte (346; 35@) mit geneigten Seiten zwischen Reifenabschnitten unterschledlicher Dicke aufweisen und daß lie Enden der Bügel (3@2) benachb @ len Reifen so ausgehöhlt sind, das sie der Winkelfläche der übergangsabschnitte des Reifens angepaßt sind.
60. Warmetauscheranordnung nach Auspruch @6, dadurch gehennzeichnet, daß die Rohrplatten (12, 13) mit Ausrippen (354) und Luftrippen (14) in entsprechenden Strömungsmittelkanälen verscklungen sind und daß die Dicke der Bügel (@32) so gewä@lt ist, @@@ sie den Raum zwischen einem Flansckteil einer Rohrplatte und einer benachbarten Gasrippe des Wärmetauscherkernes ausfüllt.
61. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke eines jeden Bügels (332) etwa gleich einer Hälfte der Dicke des Luftkanales zwischen zwei Rohrplatten ist.
62. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 4@, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher eine Vielzahl von Verstärkungsseitenschienen (556, 558) und Randbügeln (332) aufweist, daß die Umfangsflanschteile, die sich um die Sammelleitungsföffnungen in den Rohrplatten erstrecken, sich auch um die Ränder der Rohrplatten zu einer Verbindungsstelle mit den Seitenschieeen erstrecken, und da@ die Bügel (@32) längs der Verbindungsebene der Flanschteile auf entgegengesetzten Leiten befestigt sind, um die Flanschverbindungen gegen Trennen zu verstärken.
6@. Verfahren zur Verstärkung der integralen Sammelleitungsabschnitte, die an entgegengesetzten Enden eines wärmetauschers angeordnet sind, der aus übereinander angeordneten kormplatten und Rippen hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Reifen so ausgebildet wird, daß sie in Gestalt und Dimension den äußeren öberflächen von versetzten Ringteilen entsprechen, die Lammelleitungsöffnungen in entsprechenden Platten umschließen, und daß während des Stapelns der Platten die Vielzahl von Reifen zwischen benachbarten @@aren von Platten auf den Ringteilseiten der Platten in Positionen eingesetzt werden, die die Ringteile in @lächenkontakt damit umgeben.
64. Verfahren nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß jede Platte mit einem Flanschteil versehen wird, der längs eines Teiles des Ringteiles und umgekehrt davon versetzt verläuft, und dai; das Ausbiden der Reifen die Anordnungen der Wandteile der Reilen in der weise, daß sie mit den oberflächen der Platten ausehalb der Ringteile in Kontakt kommen, umfaßt.
65. Verfahren nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, daß die Reifen so geformt werden, daß ein Teil verringerter Dicke mit @bergangsabschnitten vorgesehen wird, die an Teile eines Reifens unterschiedlicher Dicke auschließen, und daß das Ende eines flachen Randbügels eingesetzt wird, der sich gegen den Teil verringerter Dicke des Reifens in der Wähe eines Ubergangsabschnittes legt.
66. Verfahren zum Zusammenbauen eines Wärmetauscherkernes mit einer Vielzahl von Formplatten und Rippen, wobei jede Platte integrale Sammelleitungsabschnitte an entgegengesetzten Enden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Rohrplatte, die mit von der @bene der Platte versetzten Ringteilen ausgebildet ist, aufgelegt wird, wobei die Ringteile die Sammelleitungsöffnungen in der Platte umschließen und Randflansche ängs entgegengesetzter Enden der Platte verlqufon, daßb eine Vielzahl von Luftrippen auf der platte in Positionen angeordnet wird, die Luftdurchflußkanäle zwischen entgegengesetzten Sammelleitungsabschnitten festlegen, daß eine zweite Rohrplatte umgekehrt in be@d@ auf die ersts Rohrplatte über die erste Rohrplatte und die Luftrippen gesetzt wi@l, daß eine Vielzahl von Verstärkungsreifen und Gasrippen über der zweiten Rohrplatte angeordnet wird, wobei die Gasrippen BO positioniert werden, daß sie Gasdurchflußkanäle von einem a@le des @ärmetaischerkernes zam anderen um die Sammelleitungsabschnitte festlegen, und wobei die Reifen so positioniert werden, daß sie die entsprechenden Sammelleitungsöffnungen und umgebenden Ringteile in Oberflächenkontakt mit benachbarten ringteil- und Flanschflächen umschließen, daß der Zyklus der Schritte zur Erzielung einer Stapelanordnung aus Wärmetauscherkernelementen wiederkolt wird, und daß die gesamte Anordnung zur Ausbildung einer integralen einheit verlötet wird.
67. Verfahren nach Anspruch 66, dadurch bekennzeicimet, daß flache Randbügel längs Teilen der Plattenflansche eingesetzt werden und teilweise zwischen den Reifen und den Flanschteilen in unmitelbarer Nähe davon zur Erzielung einer baulichen Verstärkung geführt werden.68.
Verfahren nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, daß die Bügel 80 positioniert werden, dan nie mit Seitenbauteilen des Kernos ent£ernt von den Reifen in Eingriff kom:nen, damit eine Verstärkung des Trägerbschnittes zwischen den Reifen und den Seiteubauteilen erzielt wird.
69. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, mit einer Abstützung für in einem Stahlrahmen aufgenommenen Wärmetauscher hohen Gewichtes, gekannzeichnet durch eine Hauptträgerabstützvorrichtung (14, 16, 460) eine Vielzahl von Abgleichträgern (424, 434; 442, 466), die schwenkbar damit befestigt sind, wobei jeder Abgleichträger in deinem Mittelpunkt schwenkbar befestigt ist, und eine Aufhängungsvorrichtung (42G, 428; 436, 438), die schwenkbar mit entgegengesetzten Enden des Abgleichträgers verbunden ist, und die Stützbauteile (440) zur Kopplung mit einem Wärmetauscherkern (10) bei Abstützung der Last aufweist, 7@.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängungsvorrichtung (426, 428; 436, 438) eine Vielzahl von flexiblen Bauteilen (426, 428) zur Aufnahme einer seitlichen Zunahme des Wärmetauschers ohne lastablennung aufweist.
71. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 69 oder 70, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängungsvorrichtung (426, 428; 436, 438) ferner eine schwenkbare Kopplung (472) in der Nähe der Kopplungsstelle mit dem Kern aufweist, um eine thermische Ausdehnung in einer Richtung des Gasflusses durch den Kern aufzunehmen.
72. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptträgerabstützvorrichtung (14, 16; 460) erste und zweite Hauptquerträger aufweist, die auf entgegengesetzten Seiten der Rernmittenlinie und parallel dazu ausgerichtet sind, und daß die Abgleichträger (424, 434; 462, 466) nit den ersten und zweiten Trägern zur Schwenkbewegung in einer Ebene parallel zu den Querträgern befestigt sind.
73. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 72, dadurch gekennzeichnet, da9 die Aufhängungsvorrichtung (426, 428; 436, 438) eine Vielzahl von flexiblen Metallbügeln (426; 436) aufweist, die durch Paare von Schwenkbefestigungen (428; 438) an entgegengesetzten sonden entsprechender Abgleichträger (462 466) auge.

hängt sind, wobei die ebene der Bügel senkrecht zu der Längsrichtung der zugeordneten Abgleichträger liegt.
74. Wärmetauscheranordnung nach anspruch 73, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (12) aus einer Vielzahl von Abschnitten (10) besteht, und daß ein erster Abgleichträger (424), der mit dem ersten Querträger (14) befestigt ist, eine Länge besitzt, die zwei zentrische Abschnitte (10) des Kernes überspannt, wobei die Bügel (426) von dem ersten Abgleichträger (424) sich nach unten durch den Kern zwischen entsprechenden der zentrischen Abschnitte (10) und dem benachbart dazu liegenden Abschnitt erstrekken, damit ein Abstützbauteil (440) auf der Unterseite des Kernes beaufschlagt wird.
75. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 74, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar zweiter Abgleichträger (434) mit dem zweiten Querträger (16) befestigt ist, wobei jeder der zweiten Abgleichträger (434) eine Länge besitzt, die einen einzigen Kernabschnitt (10) in der Nähe des Paares von zentrischen Abschnitten iiberspannt.
76. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 74 oder 75, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützbauteile (440) schwenkbar mit dem unteren Ende der entsprechenden flexiblen Bügel (436) zur Schwenkung in der Ebene des zugeordneten Bdgels befestigt sind und sich senkrecht zu der Ebene des Bügels über den Raum zwischen benachbarten Kernabschnitten hinaus erstrecken, damit die benachbarten Kernabschnitte zur Abstützung in Eingriff kommen.
77. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Abgleichträger (434) auf der GaseinlaSseite der Kernaittenlinie angeordnet sind und daß der erste Abgleicht räger (424) auf der entgegengesetzten Seite der Kernmittenlinie angeordnet ist.
78. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Querträger (16) und die an ihm befestigten Abgleichträger (34) näher an der Kernmittenlinie als der erste Querträger (14) und sein Abgleichträger (424) angeordnet sind, ul die Gewichtsverteilung auszugleichen, wenn der Kern aufgrund thermischer Ausdehnung während des Betriebs des Wärmetauschers expandiert.
79. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 76, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgleichträger (424, 434) und die damit schwenkbar verbundenen flexiblen Bügel (426, 436) relativ zum Kern so ausgerichtet sind, dan eine thermische Ausdehnung des Kernes in einer horizontalen Richtung von der Auslenkung der flexiblen Bügel (4(, 436) und die thermische Ausdehnung des Kernes in einer zweiten, orthogonalen, horizontalen Richtung von der Verschwenkung der Bügel in bezug auf die Schwenkbefestigungen an entgegengesetzten Enden aufgenommen wird.
80. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 74, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützbauteil (140) ein Formteil (142) aufweist, das schwenkbar mit den unteren Ende des zugeordneten flexiblen Bügels (@36) verbunden ist, und daß eine Isolierschicht (446) längs einer oberen Fläche des Formteiles (442) zur Erzeilung einer Isolation zwischen der abgestützen Kernfläche und dem Formteil vorgesehen ist.
81. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 72, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abgleichrträger (434) zwischen einem zugeordneten Paar von Hauptquerträgern (16) bef-estigt und schwenkbar damit über eine Befestigung verbunden ist, die ein/entgegengesetztes Paar von Dopplerplatten (452) aufweist, welche mit den entsprechenden Querträgern (16) längs der entgegengesetzten Flächen befestiet ist, daß ein Tragzapfen (434) durch Öffnungen in dem Abgleichträger (432) und die Dopplerplatten (452) verläuft, und daß eine Vorrichtung (456, 458) vorgesehen ist, die den Tragzapfen (432) gegen Lösen aus seiner Position hält.
82. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 73, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum schwenkbaren Befestigen der flexiblen Bügel (426, 436) mit den Abgleichträgern (424, 434) Schwenkzapfen (428, 438) aufweisen, die starr in einem Ende des Abgleichträgers befestigt sind, wobei die Bolzen in Längsrichtung des äußeren Endteiles ein Schraubgewinde aufweisen, daß eine Vielzahl von Abstandshaltern (460) auf entgegengesetzten Seiten der zugeordneten flexiblen Bügel (426, 436) längs eines nicht mit Schraubgewinde versebenen Teiles des Bolzens befestigt sind, um die Position des Bügels in bezug auf den zugeordneten Kern festzulegen, und daf? eine Vorrichtung (456, 458) auf den Bauteil des Bolzens aufgeschraubt ist, um die Abstandshalter und die Bügel in dieser Position zu sperren, während eine Schwenkung des Bügels um die Achse des Bolzen8 ermslicht wird.
83. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Abgleichträgern (424, 434, 462, 466) ein Paar von ersten Trägern aufweist, die parallel zu der Hhuptträgerabstütsvorrichtung (14, 16, 460) ausgerichtet sind, und daß die Aufhängungsvorrichtung (426, 428, 436, 438) ferner einen Satz von zweiten Abgleichträgern (466) aufweist, die orthogonal zur Richtung der ersten Abgleichträger (462) ausgerichtet sind.
84. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 83, dadurch gekennzeichnet, daß die Auihängungsvorrichtung (426, 428, 436, 438) ferner eine Schwenkverbindungsvorrichtung (468) aufweist, die einen einzigen zweiten Abgleichträger (466) in der Mitte von einen Ende eines zugeordneten ersten Abgleichträgers (462) abstützt.
85. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 84, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (468), die den zweiten Abgleichträger (466) von den Ende des ersten Abgleichträger. (462) abstützt, eine vertikal ausgerichtete Stange (468) aufweist, die zwei hin- und hergehende Bolzen (484, 486) besitzt, welche an entgegengesetzten Enden der Stange (468) befestigt und an entgegengesetzten Seiten der entsprechenden ersten und zweiten Abgleichträger (462, 466) angeordnet sind.
86. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 85, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Abgleichtrkger (466) quer zur Längsmittenlinie des Kernes verlaufen und daß die Aufhängungsvorrichtung (468, 470) ferner eine Reihe von Aufhängungsgelenken (470) aufweist, die schwenkbar izit Enden der Abgleichträger (466) auf entgegengesetzten Seiten der Mittenlinie befestigt sind und nach abwärts verlaufen, wo sie izit nit dem Kern (10) verbundenen Abstützsarmen (474) in Schwenkeingriff kommen.
87. Wärmetauscheranordnung nach Anbruch 86, dadurch gekennzeichnet, daß Jede der Reihen von Gelenken (470) erste und zweite Sätze von Verbindern (49C, 492) aufweisen, die parallel zu und benachbart zueinander ausgerichtet sind und sich zwischen einen Ende eines zugeordneten Abgleichträgers (466) und einem mit dem Kern (10) verbundenen Abstützarm (474) erstrecken.
88. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 87, dadurch gekennzeichnet, daß Jeder Satz von Verbindern (490, 492) eine Vielzahl von Stangen (506, 518) und U-Schrauben (494, 500, 514) aufweist, die so miteinander verbunden sind, daß sie den Kern (10) an dem Abgleichträger (466) abstützen, während eine seitliche Verschiebung des Kernes aufgenommen wird, wobei die U-8chrauben eines Satzes etwa senkrecht in bezug auf die U-Schrauben des anderen Satzes ausgerichtet sind.
89. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützsystem einen Wärmetauscherkern in vertikaler Orientierung abstützt und daß die Aufhängungsvorrichtung mit dem Wärmetauscherkern längs dessen oberer Seite gekoppelt ist.
90. Verfahren zum Abstützen eines wärmetauscherkernes, der einer erheblichen Temperaturänderung ausgesetzt ist, die eine thermische Ausdehnung während des Betriebes ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscherkern an Überkopfabstützträgern aufgehängt wird, die auf entgegengesetzten Feiten der Kermittenlinie befestift sind, daß ein flexibles Abstützsystem zwischen dem Wärmetauscherkern und den Überkopfabstützträgen vorgesehen wird, derart, daß erhebliche Änderungen in den Dimensionen des Wärmetauscherkernes länge zweier orthogonaler horizontaler Richtungen durch Verschwenken in dem Abstützsystem aufgenaiien werden, und daß die Überkopfabstützträger in unterschiedlichen Abständen von der Kernmittenlinie angeordnet werden, um einen Iastabgleich zu erzielen, wenn der Kern aufgrund einer thermischen Ausdehnung expandiert.
91. Verfahren nach Anspruch 90, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützträger an der Gaseinlaßseite des Wärmetauschers näher an der Kermittenlinie positioniert wird als der Abstützträger auf der Gaeauslaßseite.
92. Verfahren zur Befestigung zweier benachbarter Sätze von flexiblen Aufhängungsgelenken, deren Jede. eine Vielzahl von U-Schrauben aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sätze von Gelenken so befestigt werden, daß die U-Schrauben eines Satzes orthogonal mit den U-Schrauben des anderen Satzes ausgerichtet sind, um eine gegenseitige Beeinflussung zwischen den beiden Sätzen zu verhindern.
93. Verfahren nach Anspruch 92, dadurch gekennzeichnet, daß U-Schrauben unterschiedlicher länge für Gelenke in den beiden Sätzen ausgewählt werden, und daß eine U-8chraube kürzerer Länge in eine Satz in der Nähe einer U-Schraube größerer länge in dem anderen Satz befestigt wird, um eine gegenseitige Beeinflussung zweier benachbarter U-8chrauben zu verhindern.
94. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, mit einem thermisch isolierenden Abstützbauteil zum Verbinden eines Hochtemperaturteiles mit einer Abstützanordung mit minimalem Wärmeübergang, gekennzeichnet durch ein Umfangsbauteil (540) mit einer dünnen Metallwand (542) zur Begrenzung des Wärmeflusses, und eine Vorrichtung (544, 545) zum Verbinden des dünnwandingen Bauteiles (542) an entgegengesetzten Enden mit dem Hochtemperaturteil (522) und der Abstützanordnung (548), wobei die Vorrichtung (544, 545) eine Vorrichtung (552) zur Aufnahme einer Relativbewegung aufgrund der thermischen Ausdehnung des Hochtemperaturteiles aufweist.
95. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 94, dadurch gekennzeichnet, daß das Umfangsbauteil (540) einen dünnwandigen Zylinder (542) ausweist, der sich zwischen entgegengesetzten Endteilen erstreckt, daß die Verbindungsvorrichtung (544) eine erste Vorrichtung (546) zum schraubbaren Verbinden eines Endes des Bauteiles (540) mit einem Abstützrahmen (548) sowie eine Schulterschraube (550), die sich durch einen Teil des Hochtemperaturteiles (522) erstreckt und schraubbar mit dem anderen Ende des zylindrischen Bauteiles (542) verbunden ist, aufweist, so dafl ein Spalt zur Aufnahme einer Relativbewegung des Hochtemperaturteiles in bezug auf die Schulterschraube festgelegt wird.
96. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 95, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulterschraube (550) einen ersten Spalt (558) ausbildet, der sich längs der Seite der Schraube (553) und der Innenfläche einer Öffnung des Hochtemperaturteiles (522), in welchem die Schraube (550) befestigt ist, erstreckt, sowie einen zweiten Spalt festlegt, der zwischen dem Kopf der Schraube und der benachbarten Fläche des Hochtemperaturteiles verläuft.
97. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 96, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beilage (556) auf der Schulterschraube (550) befestigt ist, die mit einem Teil des Hochtemperaturteiles (522) an der Öffnung in Eingriff kommt, und daß der Spalt, der von dem Kopf relativ zu der benachbarten Pläche des Hochtemperaturteiles aufrechterhalten wird, größer ist als 0,0125 cm, damit eine relative Gleitbewegung zwischen dem Schraubkopf (550) und da Hochtemperaturteile (522) ermöglicht wird.
98. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 96, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Spalt (558) bei Umgebungstemperaturen größer als 0,5 cm gewkhlt ist, um eine radial gerichtete Expansion des Hochtemperaturteiles während des Betriebes aufzunehmen.
99. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 25, durch gekennzeichnet, daß der dünnwandige Zylinder (542) ein getrenntee Element iet und mit den beiden Endteilen (544, 545) verschweißt ist.
100. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 94, dadurch gekennzeichnet, daß das Umfangsbauteil (540) einen dünnwandigen Netallbund (570; 580) aufweist, der an einen Ende mit dem Hochtenperaturteil und am anderen Ende mit einem Umfangsbalgenteil (5t?8; 588) verbunden ist, welch letzterer mit dem Abstützrahmen (548) verbunden ist.
101. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 10D, dadurch gekennzeichnet, daß das Umfangsbauteil (540) zwischen Hochtemperaturteil (522) und Rahmen (548) abdichtend verbunden ist, um den Raum zwischen dem Hochtemperaturteil und dem Rahmen abzudichten.
102. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 100, dadurch gekennzeichnet, daß das Umfangsbauteil (542) ein gabelförmige Bauteil (590) aufweist, das aus zwei dünnwandigen Bundteilen gebildet ist, die miteinander links einer ggmeinsamen Kante verbunden sind, wobei die entgegengesetzten Kanten mit einer im wesentlichen runden Gehäuseoberfläche (582) des Hochtemperaturteiles (522) und des Balgenteiles (588) verbunden sind.
103. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 102, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (590) sich über das äußere der runden Gehäusefläche (582) erstreckt.
104. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 94, mit einen thermischen Isolator zur Übertragung hoher Belastungen von einem Hochteuperaturteil auf eine verhMltnismäßig kalte Abstützanordnung, gekennzeichnet durch ein erstes Befestigungsbauteil (544), das starr mit der kalten Stützanordnung (548, 549) verbunden ist, ein zweites Befestigungsbauteil (545), das gleitend mit den Hochtemperaturteil (522) verbunden ist, und einen dünnwandigen Metallzylinder (542) niedeger thermischer Leitfähigkeit, der mit den ersten und zweiten Befestigungsteilen (544, 545) gekoppelt ist und axial zwischen diesen Teilen verläuft.
105. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 104, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Befestigungsbauteil (545) einen mit einem Ende d.s dünnwandigen Zylinders (542) verbundenen Endteil l und eine Schulterschraube (550), die durch Gewinde mit dem Endteil (545) in Eingriff steht, aufweist.
106. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 105, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulterschraube (550) und das durch Schraubeingriff damit verbundene Endteil (545) zur Festlegung eines ausgewählten minimalen Abstand es zwischen dem Kopf der Schraube (550) und dem Endteil (545) dienen, um eine Gleitbewegung der Schraube (550) relativ zu einem Teil des damit in Eingriff stehenden Hochtemperaturteiles ermöglicht.
107. Verfahren sur Erzielung einer thermischen Isolierung und Abstützung für einen Wärmetauscher, der erheblichen Betriebstemperaturänderungen und einer daraus resultierenden thermischen Ausdehnung ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vielzahl von länglichen, dünnwandigen Metallabstützteilen vorgesehen wird, daß die Abstützteile am einen Ende mit Teilen eines kalten Abstütarahmens befestigt werden, und daß die anderen Enden der Abstützteile mit entsprechenden Teilen des Wäzsetauschers gekoppelt werden, die einer durch thermische Ausdehnung verursachten Dimensionsverschiebung in bezug auf den Rahmen ausgesetzt sind.
108. Verfahren nach Anspruch 107, dadurch gekennzeichnet, daß bestinte der Abstützbauteile mit benachbarten Flanschen der Wärmetauschers gekoppelt werden, un die Flansche gegen Längsbewegung relativ zum Rahmen zu fixieren, während eine thermische Ausdehnung der Flansche in radialer Richtung aufgenommen wird.
109. Verfahren nach Anspruch 108, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmten Abstützbauteile mit den Flanschen mit Hilfe von Schulterschrauben gekoppelt werden, die sich durch Längsöffnungen in den Flanschen erstrecken, wobei ein vorbestimmter Abstand des Schraubenkopfes von dem Abstützbauteil eingehalten wird, derart, daß der Flansch sich seitlich innerhalb der Kopplung verschieben kann.
110. Verfahren nach einem der Ansprüche 107 bis 109, dadurch gekennzeichnet, daß andere der Abstützbauteile in topplungseingriff mit Teilen des Wärsetauschere befestigt werden, die entfernt von den Flanschen liegen, welche einer erheblichen Lüngsverschiebung aufgrund der thermischen Ausdehnung des Wärmetauschers in bezug auf den Rahmen ausgesetzt sind.
111. Verfahren nach Anspruch 110, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfad der Warmeübertragung zwischen benachbarten Enden des anderen Abstützbauteiles ein flexibles Balgenteil eingesetzt wird, das so ausgerichtet ist, daß es eine Längsbewegung der entfernten Teile aufnimmt.