SE519051C2

SE519051C2 - Device for pipe connection for heat exchanger

Info

Publication number: SE519051C2
Application number: SE0101797A
Authority: SE
Inventors: Max Xie
Original assignee: Rekuperator Svenska Ab
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2003-01-07
Also published as: US20040104009A1; SE0101797L; WO2002095316A1; SE0101797D0; EP1389297A1

Abstract

Pipe connection for heat exchangers (1) having a number of corrugated plates, where each plate has a first edge part opposite a second edge part and a third edge part opposite a fourth edge part, between which corrugated plates there are provided first and second flow channels. A heat-emitting medium (6) flows through every alternate channel and a heat absorbing medium (7) flows through every other alternate channel. A collecting channel (8) is provided having a diverging cross-section for the heat-emitting medium (6) and is placed at one side of the heat exchanger and connected to an inlet section of a combined inlet and outlet pipe joint (2, 3) for the heat emitting and heat absorbing media. An outgoing collection channel (4) for the heat-absorbing medium (7) is arranged on the same side of the heat exchanger and connected to an outlet section of the inlet and outlet pipe joint (2, 3). The inlet pipe joint (2) includes a deformable first pipe section (10), arranged to absorb thermal and mechanical loading in both axial and radial directions, and at least one further, second pipe section (2a, 2b).

Description

.;»|; 10 15 20 25 30 519 051 f; _;";a::;_-:j=::: »oav- n | ø n ø o u I o a c ø n - o o: En röranslutning mellan två delar av en värmeväxlare eller mellan en värmekälla och värmeväxlaren, exempelvis mellan en gasturbin vars förbränningsgaser skall kylas, måste därför kunna ta upp krafter som uppstår därför att värmeväxlarpaketet och röranslutningen med stor sannolikhet har olika utvidgningskoefﬁcienter. Av detta skäl är svetsade eller Iödda skarvar i rörsystem utan förmåga att ta upp termiska rörelser direkt olämpliga, eftersom upprepade termiska belastningar snabbt skulle ge upphov till sprickor och läckage. Motsvarande problem uppstår även vid användning av mekaniska förband, som t.ex. bultförband. .; »|; 10 15 20 25 30 519 051 f; _; "; a ::; _-: j = :::» oav- n | ø n ø ou I oac ø n - oo: A pipe connection between two parts of a heat exchanger or between a heat source and the heat exchanger, for example between a gas turbines whose combustion gases are to be cooled must therefore be able to absorb forces which arise because the heat exchanger package and the pipe connection are very likely to have different coefficients of expansion, for which reason welded or welded joints in pipe systems are not directly suitable for absorbing thermal movements. would quickly give rise to cracks and leaks.Corresponding problems also arise when using mechanical joints, such as bolted joints.

En känd lösning framgår ur Figur 2, som visar en inloppsstos 2 för att leda ett värmeavgivande medium 6 till värmeväxlaren. Enligt detta exempel leds förbränningsgaser med en temperatur på ca. 650 °C och ett tryck på ca. 1,1 bar från en gasturbin genom inloppsstosen 2 in i värmeväxlaren. l värmeväxlaren värms ett värmeupptagande medium 7, exv. luft, av avgaserna, varefter luften lämnar värmeväxlaren genom utloppsstosen 3 med en temperatur på ca. 610 °C och ett tryck på 4 bar. lnloppsstosens nedre ände A är monterad med presspassning i en motsvarande urtagning i en ﬂäns på värmeväxlaren. Den nedre änden A kan förses med ett antal radiella spår C utmed sin periferi, i syfte att öka kontakttrycket mellan denna och urtaget B. Spåren C kan även förses med tätningar i någon form.A known solution is shown in Figure 2, which shows an inlet nozzle 2 for directing a heat-emitting medium 6 to the heat exchanger. According to this example, combustion gases are conducted with a temperature of approx. 650 ° C and a pressure of approx. 1.1 bar from a gas turbine through the inlet nozzle 2 into the heat exchanger. In the heat exchanger, a heat-absorbing medium 7 is heated, e.g. air, of the exhaust gases, after which the air leaves the heat exchanger through the outlet nozzle 3 with a temperature of approx. 610 ° C and a pressure of 4 bar. The lower end A of the inlet socket is mounted with a press fit in a corresponding recess in one end of the heat exchanger. The lower end A can be provided with a number of radial grooves C along its periphery, in order to increase the contact pressure between this and the recess B. The grooves C can also be provided with seals in some form.

Termiska belastningar orsakade av t.ex. längdutvidgning hos inloppsstosen måste kunna tas upp av anslutningen, varför de ingående delarna är rörliga relativt varandra.Thermal loads caused by e.g. It must be possible to accommodate the length extension of the inlet socket by the connection, so that the constituent parts are movable relative to each other.

Förutom att den ovan beskrivna konstruktionen är känslig för snedbelastning både vid och efter montering, kan ett visst läckageflöde L; uppstå mellan' utlopp och inlopp, dels på grund av tryckskillnaden och dels på grund av dålig passning och inbördes rörelse mellan de ingående delarna. Ett sådant läckage sänker värmeväxlarens verkningsgrad. »asap ||,»f 10 15 20 25 30 u o v . c no nu oxo Ett problem är därför att åstadkomma en röranslutning som kan deformeras för att ta upp termiska belastningar utan att skador uppstår. Beroende på hur röranslutningen placeras och monteras kan den behöva ta upp rörelser i både axiell och radiell led med avseende på röranslutningens huvudaxel.In addition to the fact that the construction described above is sensitive to oblique loads both during and after assembly, a certain leakage flow L; occur between 'outlet and inlet, partly due to the pressure difference and partly due to poor fit and mutual movement between the constituent parts. Such a leakage lowers the efficiency of the heat exchanger. »Asap ||,» f 10 15 20 25 30 u o v. c no nu oxo A problem is therefore to provide a pipe connection that can be deformed to absorb thermal loads without damage. Depending on how the pipe connection is placed and mounted, it may need to accommodate movements in both axial and radial directions with respect to the main axis of the pipe connection.

Ett annat problem är att passa in en sådan röranslutning mellan två bestämda punkter, där det ibland kan förekomma variationer i passning och toleranser mellan de olika delar som ingår i värmeväxlaren. Även i detta fall är en röranslutning som är deformerbar i flera riktningar ett önskemål.Another problem is to fit such a pipe connection between two specific points, where there can sometimes be variations in fit and tolerances between the different parts included in the heat exchanger. Also in this case a pipe connection which is deformable in several directions is a wish.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att undanröja de problem som angivits vid tidigare känd teknik och därmed tillse de angivna önskemålen på ett förbättrat rörsystem för en värmeväxlare, samt en enklare och billigare utföringsform för detta ändamål.DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the present invention is to obviate the problems stated in the prior art and thereby satisfy the stated wishes of an improved pipe system for a heat exchanger, as well as a simpler and cheaper embodiment for this purpose.

Ovan angivna ändamål uppnås genom ett rörsystem för värmeväxlare av i inledning nämnt slag, vars särdrag framgår av det efterföljande patentkravet 1 där en röranslutning vid värmeväxlare innefattar ett ﬂertal korrugerade plattor.The above objects are achieved by a pipe system for heat exchangers of the type mentioned in the introduction, the features of which appear from the following claim 1, where a pipe connection at heat exchangers comprises a number of corrugated plates.

Var och en med ett första kantparti motstående ett andra kantparti, ett tredje kantparti motstående ett fjärde kantparti, mellan vilka korrugerade plattor finns anordnade första och andra strömningskanaler, av vilka strömningskanaler varannan är inrättad att genomströmmas av ett värmeavgivande medium och varannan är inrättad att genomströmmas av ett värmeupptagande medium. En ingående samlingskanal med en divergerande tvärsektion för nämnda värmeavgivande medium är placerad vid en sida av värmeväxlaren och har en inloppsdel ansluten till en kombinerad inlopps- och utloppsstos för nämnda värmeavgivande och -' upptagande medium. Dessutom är en utgående samlingskanal för nämnda värmeupptagande medium anordnad utmed samma sida av värmeväxlaren och har en utloppsdel ansluten till nämnda inlopps- och utloppsstos. lnloppsstosen innefattar en deformerbar först rörsektion, avsedd att ta upp »niin »tili 10 15 20 25 30 519 051 f; , . . . . Q u Q o u ø a n u n o oo termiska och mekaniska rörelser i bàde axialled och radialled, samt åtminstone en ytterligare andra rörsektion. Den deformerbara sektionen är företrädesvis, men inte nödvändigtvis, elastiskt deformerbar. Enligt en utföringsform kan värmeväxlaren samverka med en gasturbin, vars förbränningsgaser utgör det värmeavgivande mediet.Each with a first edge portion opposite a second edge portion, a third edge portion opposite a fourth edge portion, between which corrugated plates are arranged first and second flow channels, of which flow channels are each arranged to be flowed by a heat-emitting medium and each other is arranged to flow through a heat-absorbing medium. An input manifold with a diverging cross section for said heat dissipating medium is located at one side of the heat exchanger and has an inlet portion connected to a combined inlet and outlet socket for said heat dissipating and receiving medium. In addition, an output collecting duct for said heat-absorbing medium is arranged along the same side of the heat exchanger and has an outlet part connected to said inlet and outlet socket. The inlet nozzle comprises a deformable first pipe section, intended to receive "niin" tili 10 15 20 25 30 519 051 f; ,. . . . Q u Q o u ø a n u n o oo thermal and mechanical movements in both axial and radial joints, as well as at least one further second pipe section. The deformable section is preferably, but not necessarily, elastically deformable. According to one embodiment, the heat exchanger can cooperate with a gas turbine, whose combustion gases constitute the heat-emitting medium.

Enligt en första utföringsform utgörs inloppsstosens deformerbara första rörsektion av ett huvudsakligen cylindriskt rör, vars väggar har ett korrugerat tvärsnitt i rörets längdriktning. En sådan utformning medför som regel vissa strömningsförluster. För att inte begränsa eller störa ﬂödet genom röranslutningen kan den korrugerade sektionens medeldiameter, d.v.s. medelvärdet av korrugeringarnas inre och yttre diameter, vara större än den anslutande andra rörsektionens innerdiameter. Företrädesvis har den deformerbara första rörsektionen har en innerdiameter, motsvarande den korrugerade sektionens minsta diameter, som är lika med den andra sektionens innerdiameter. Den korrugerade sektionens tvärsnitt kan varieras beroende pà storlek och riktning hos de termiska rörelser den är avsedd att ta upp. Ett exempel på ett lämpligt utformning är ett sinusformat tvärsnitt, varvid bàde amplitud och våglängd kan varieras för att ge önskade egenskaper vad gäller deformerbarhet i axiell och radiell led. Företrädesvis är den första rörsektionen elastiskt deformerbar.According to a first embodiment, the deformable first pipe section of the inlet socket consists of a substantially cylindrical pipe, the walls of which have a corrugated cross-section in the longitudinal direction of the pipe. Such a design usually entails certain flow losses. In order not to limit or disturb the fate through the pipe connection, the average diameter of the corrugated section, i.e. the average value of the inner and outer diameters of the corrugations, be larger than the inner diameter of the connecting second pipe section. Preferably, the deformable first pipe section has an inner diameter, corresponding to the minimum diameter of the corrugated section, which is equal to the inner diameter of the second section. The cross section of the corrugated section can be varied depending on the size and direction of the thermal movements it is intended to absorb. An example of a suitable design is a sinusoidal cross-section, whereby both amplitude and wavelength can be varied to give desired properties in terms of deformability in axial and radial joints. Preferably, the first pipe section is elastically deformable.

Enligt en altemativ utföringsform, där den inlopps- och utloppsstosen är koncentriskt anordnade är det även möjligt att fördela strömningsförlusterna mellan in- och utlopp. l ett sådant fall kan den korrugerade sektionens medeldiameter, d.v.s. medelvärdet av korrugeringarnas inre och yttre diameter, vara lika med den anslutande andra rörsektionens innerdiameter.According to an alternative embodiment, where the inlet and outlet nozzle are concentrically arranged, it is also possible to distribute the flow losses between inlet and outlet. In such a case, the average diameter of the corrugated section, i.e. the average value of the inner and outer diameters of the corrugations, be equal to the inner diameter of the connecting second pipe section.

En ovan nämnd korrugerad sektion framställs exempelvis medelst valsning, för metalliska material, injektionssprutning, för plastmaterial eller lindning, för kompositer. Den deformerbara första sektionens motståndskraft mot deformation bestäms, förutom av materialet, av korrugeringarnas inbördes avis» ,t,., 10 15 20 25 30 519 Û51 2"; ïïï' ° nu o . . n - o c o ø Q . | o o o I 00 avstànd i axiell led och amplitud i radiell led, samt av materialtjockleken.A corrugated section mentioned above is produced, for example, by rolling, for metallic materials, injection molding, for plastic materials or winding, for composites. The resistance of the deformable first section to deformation is determined, in addition to the material, by the mutual newspaper of the corrugations », t,., 10 15 20 25 30 519 Û51 2"; ïïï '° nu o.. N - oco ø Q. | Ooo I 00 distance in the axial direction and amplitude in the radial direction, as well as of the material thickness.

Dessa variabler väljs med avseende på rörens önskade diameter, maximal v deformation orsakad av termiska belastningar, samt vilka tryck och temperaturer rören är avsedda att klara. Den korrugerade sektionen kommer härvid att huvudsakligen deformeras i axiell led vid temperaturväxlingar vid uppstart och drift av anläggningen, medan radiell deformation huvudsakligen förekommer i samband med montering och inpassning av röranslutningen.These variables are selected with respect to the desired diameter of the pipes, maximum v deformation caused by thermal loads, and what pressures and temperatures the pipes are intended to withstand. The corrugated section will in this case be mainly deformed in the axial direction during temperature fluctuations during start-up and operation of the plant, while radial deformation mainly occurs in connection with assembly and fitting of the pipe connection.

Genom att göra den korrugerade sektionen elastiskt deformerbar, kommer den att ta upp rörelser pà samma sätt som en fjäder. Sektionen tar därmed upp rörelser hos rören utan att överföra krafter i någon större utsträckning.By making the corrugated section elastically deformable, it will absorb movements in the same way as a spring. The section thus absorbs movements of the pipes without transmitting forces to any great extent.

För medge de ovan nämnda deformationerna bör godstjockleken hos den deformerbara första sektionen vara lika med eller mindre än tjockleken hos de övriga rörsektionerna. Med en godstjocklek pà 1 mm för rörsektionerna kan den korrugerade sektionen ha en godstjocklek pá 0,3-0,6 mm. Vilka tjocklekar och vilket tjockleksförhàllande som väljs är givetvis beroende på hur stora de termiska rörelserna är, rörens dimensioner, trycket hos de strömmande medierna och liknande faktorer.To allow the above-mentioned deformations, the wall thickness of the deformable first section should be equal to or less than the thickness of the other pipe sections. With a wall thickness of 1 mm for the pipe sections, the corrugated section can have a wall thickness of 0.3-0.6 mm. Which thicknesses and which thickness ratio are chosen depends, of course, on the size of the thermal movements, the dimensions of the pipes, the pressure of the flowing media and similar factors.

Enligt en ytterligare utföringsform har inloppsstosens andra rörsektion en cylindrisk grundform. Den deformerbara sektionen kan vara fäst vid den cylindriska rörsektionen uppströms eller nedströms denna i ﬂödesriktningen. I det fallet då den deformerbara sektionen är placerad nedströms den cylindriska rörsektionen, är den fäst direkt vid värmeväxlarens ingående samlingskanal, företrädesvis medelst svetsning. innefattar rörsektionen en ytterligare, tredje cylindrisk rörsektion, kan den deformerbara sektionen vara fäst mellan den andra och den tredje cylindriska rörsektionen.According to a further embodiment, the second pipe section of the inlet socket has a cylindrical basic shape. The deformable section may be attached to the cylindrical tube section upstream or downstream thereof in the direction of fate. In the case where the deformable section is located downstream of the cylindrical pipe section, it is attached directly to the heat collector's input collecting duct, preferably by welding. If the pipe section comprises a further, third cylindrical pipe section, the deformable section may be attached between the second and the third cylindrical pipe section.

Enligt en ytterligare utföringsform har den andra rörsektionen en konisk grundform. Den deformerbara sektionen kan vara fäst vid den koniska rörsektionen uppströms eller nedströms denna. I det fallet då den deformerbara sektionen är placerad nedströms den koniska rörsektionen, är den fäst direkt vid värmeväxlarens ingående samlingskanal, företrädesvis innan lo;x» 10 15 20 25 30 519 G51 - n o ~0 ~ | Q ~ o u u | | ; | u n n e u: medelst svetsning. Den koniska rörsektionen divergerar i ﬂödesriktningen, varvid inlopps- respektive utlopps diameter väljs med avseende pà exempelvis det strömmande mediets flöde, tryck. utloppshastighet eller någon annan önskad parameter.According to a further embodiment, the second pipe section has a conical basic shape. The deformable section may be attached to the conical tube section upstream or downstream thereof. In the case where the deformable section is located downstream of the conical pipe section, it is attached directly to the inlet collecting duct of the heat exchanger, preferably before lo; x »10 15 20 25 30 519 G51 - n o ~ 0 ~ | Q ~ o u u | | ; | u n n e u: by welding. The conical pipe section diverges in the direction of fate, the inlet and outlet diameters being selected with respect to, for example, the flow, pressure of the flowing medium. outlet speed or any other desired parameter.

Den kombinerad inlopps- och utloppsstosen utgörs enligt en ytterligare utföringsform av två koncentriska rör. Härvid kan den yttre utloppsstosen antingen ha ett cylindriskt eller koniskt tvärsnitt. Dessa båda utföringsformer av den yttre utloppsstosen kan härvid kombineras med någon av de utföringsformer av den inre rörsektionen som beskrivits ovan. l dessa fall kan den korrugerade sektionens medeldiameter, som beskrivits ovan, företrädesvis vara lika med de anslutande rörsektionernas diameter.According to a further embodiment, the combined inlet and outlet nozzle consists of two concentric pipes. In this case, the outer outlet socket can have either a cylindrical or conical cross-section. These two embodiments of the outer outlet socket can in this case be combined with one of the embodiments of the inner pipe section described above. In these cases, the average diameter of the corrugated section, as described above, may preferably be equal to the diameter of the connecting pipe sections.

Materialet i rörsystemet väljs lämpligen med avseende på värmeväxlarens användningsområde, d.v.s. typ av värmeupptagande/-avgivande medium och vilka temperaturer och tryck rörsystemet kommer att utsättas för. Höga temperaturer och tryck kräver företrädesvis metalliska material, som stål eller aluminium i lämplig tjocklek och kvalitet, medan lägre temperaturer och tryck kan medge användning av plaströr. Korrosiva medier kan kräva speciellt motstàndskraftiga material. Sammanfogning av metalliska rör görs företrädesvis medelst svetsning eller lödning, medan plastmaterial och kompositer kan svetsas, smältas eller limmas samman. Mekaniska kopplingar, som exempelvis gängade förband, är också möjliga, men ger samtidigt en mer skrymmande, komplicerad och därmed dyrare lösning.The material of the pipe system is suitably selected with respect to the area of use of the heat exchanger, i.e. type of heat absorption / emission medium and what temperatures and pressures the piping system will be exposed to. High temperatures and pressures preferably require metallic materials, such as steel or aluminum of suitable thickness and quality, while lower temperatures and pressures may allow the use of plastic pipes. Corrosive media may require particularly resistant materials. Joining of metallic pipes is preferably done by welding or soldering, while plastic materials and composites can be welded, melted or glued together. Mechanical connections, such as threaded joints, are also possible, but at the same time provide a more bulky, complicated and thus more expensive solution.

FlGURBESKRlVNlNG Uppﬁnningen kommer i det följande att beskrivas i anslutning till föredragna utföringsexempel samt de bifogade schematiska ﬁgurerna, där Figur1 visar schematiskt en rekuperator med en kombinerad inlopps- och utloppsstos enligt uppﬁnningen, Figur 2 visar en förut känd röranslutning, alla: :ilsa 10 15 20 25 30 a; u u o o - a o no nu :oss I l a av mo: | n u o .nu an: . n .,. .n n n n aa I In 0 :- s nan a u n o n o « ' r Q n n 1 u ø 0 II 7 Figur 3 visar en alternativ utföringsform av uppﬁnningen, Figur 4 visar en ytterligare altemativ utföringsform av uppfinningen.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in the following in connection with preferred embodiments and the accompanying schematic diagrams, where Figure 1 schematically shows a recuperator with a combined inlet and outlet nozzle according to the invention, Figure 2 shows a previously known pipe connection, all: 25 30 a; u u o o - a o no nu: oss I l a av mo: | n u o .nu an:. n.,. .n n n n a aa I In 0: - s nan a u n o n o «'r Q n n 1 u ø 0 II 7 Figure 3 shows an alternative embodiment of the invention, Figure 4 shows a further alternative embodiment of the invention.

FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Figur 1 visar schematiskt en rekuperator innefattande ett värmeväxlarpaket 1 med en kombinerad inlopps- och utioppsstos 2, 3, samt en utgående, första samlingskanal 4 med en rörkoppling 5 mellan samlingskanalen och utloppsstosen 3. Den kombinerade inlopps- och utloppsstosen 2, 3 består av två koncentriska rör vilka bildar kanaler för värmetransporterande medier.PREFERRED EMBODIMENTS Figure 1 schematically shows a recuperator comprising a heat exchanger package 1 with a combined inlet and outlet socket 2, 3, and an outgoing, first collecting duct 4 with a pipe connection 5 between the collecting duct and the outlet socket 3. The combined inlet nozzle and 2 outlet outlet 2 of two concentric tubes which form channels for heat transporting media.

Den inre inloppsstosen 2 är ansluten till en källa för värmeavgivande medium, i detta fall förbränningsgas från en gasturbin (ej visad). Massﬂödet av värmeavgivande medium 6 strömmar genom värmeväxlaren där det avger stora delar av sin värmeenergi till ett värmeupptagande medium, vilket i detta fall utgörs av luft. Det värmeupptagande mediet samlas i den utgående, första samlingskanalen 4, varvid ﬂödet 7 leds ut genom en rörkoppling 5 till utloppsstosen 3 för att nå gasturbinen. Enligt denna utföringsform består den kombinerade inlopps- och utloppsstosen 2, 3 av två koncentriska, delvis koniska kanaler. Den inre rörsektionen, eller inloppsstosen 2, är fastsvetsad vid en ingående, andra samlingskanal 8, i form av en divergerande sektion eller ﬂäns, som i sin tur är infäst vid en övre kåpa 9 på värmeväxlaren 1.The inner inlet nozzle 2 is connected to a source of heat-emitting medium, in this case combustion gas from a gas turbine (not shown). The mass ﬂ of heat-emitting medium 6 flows through the heat exchanger where it emits large parts of its heat energy to a heat-absorbing medium, which in this case consists of air. The heat-absorbing medium is collected in the outgoing, first collecting duct 4, whereby the stream 7 is led out through a pipe coupling 5 to the outlet nozzle 3 to reach the gas turbine. According to this embodiment, the combined inlet and outlet nozzle 2, 3 consists of two concentric, partially conical channels. The inner pipe section, or inlet socket 2, is welded to an inlet, second collecting duct 8, in the form of a diverging section or the like, which in turn is attached to an upper cover 9 of the heat exchanger 1.

Kåpan 9 leder det värmeavgivande mediet i riktning mot värmeväxlarens strömningskanaler (ej visade). En deformerbar rörsektion 10 är infäst vid inloppet till den inre rörsektionen 2 och kommer att beskrivas i detalj i anslutning till Figur 4 nedan. Den yttre rörsektionen 3 är infäst vid flånsen 8, vid sin mot värmeväxlaren vända inloppsände, samt vid en ej visad inkapsling kring gasturbinen, vid sin motsatta ände.The cover 9 directs the heat-emitting medium in the direction of the heat channels of the heat exchanger (not shown). A deformable pipe section 10 is attached to the inlet to the inner pipe section 2 and will be described in detail in connection with Figure 4 below. The outer pipe section 3 is attached to the flange 8, to its inlet end facing the heat exchanger, and to an enclosure (not shown) around the gas turbine, at its opposite end.

Figur 3 visar en altemativ utföringsform av en röranslutning. Enligt denna utföringsform består den kombinerade inlopps- och utloppsstosen av ett par koncentriska, cylindriska inre och yttre rörsektioner 2, 3. inloppsstosen 2 S19 051 ' @ u u q o n; innefattar en deformerbar, huvudsakligen cylindrisk, första rörsektion 10, infäst mellan en cylindrisk andra rörsektion 2a och en cylindrisk tredje rörsektion 2b. Den cylindriska andra rörsektionen 2a är försedd med en ﬂäns 11 för anslutning till en värmekälla, i detta fall en gasturbin (ej visad), medan 5 den cylindriska tredje rörsektionen 2b är fastsvetsad vid ﬂänsen 8.Figure 3 shows an alternative embodiment of a pipe connection. According to this embodiment, the combined inlet and outlet nozzle consists of a pair of concentric, cylindrical inner and outer pipe sections 2, 3. the inlet nozzle 2 S19 051 '@ u u q o n; comprises a deformable, substantially cylindrical, first pipe section 10, fastened between a cylindrical second pipe section 2a and a cylindrical third pipe section 2b. The cylindrical second pipe section 2a is provided with an end 11 for connection to a heat source, in this case a gas turbine (not shown), while the cylindrical third pipe section 2b is welded to the end 8.

Den deformerbara första rörsektionen har en innerdiameter D1, motsvarande den korrugerade sektionens 10 minsta diameter, som är lika med den andra sektionens innerdiameter Dg. I detta fall är således den korrugerade 10 sektionens medeldiameter Dm större än rörsektionernas innerdiameter. Pâ var sida om den korrugerade sektionen är den första rörsektionen 10 försedd med flänsar 10a, 10b, vilka anligger mot och är fastsvetsade vid den andra respektive tredje rörsektionens 2a, 2b yttre periferi. När anläggningen startas stiger temperaturen i röranslutningen fràn en relativt låg temperatur, t.ex. 20 15 °C, till en driftstemperatur pà över 600 °C. Den inre rörsektionens axiella rörelse i samband med värmeutvidgningen av materialet, i den màn dess längdförändring skiljer sig från den yttre rörsektionens, tas upp av den deformerbara rörsektionen 10. 20 Som framgår ur Figur 3 har den yttre utloppsstosen 3 en cylindrisk grundform utmed sin yttre periferi. Utmed sin inre periferi är den dock lätt konisk, då dess insida är belagd med ett isolerande material 12 med gradvis ökande tjocklek. Avsikten med detta är att minska värmeförluster hos det medium som strömmar i riktning mot gasturbinen. Den koniska formen ger även vissa 25 strömningstekniska fördelar, vilka inte kommer att beskrivas närmare.The deformable first pipe section has an inner diameter D1, corresponding to the smallest diameter of the corrugated section 10, which is equal to the inner diameter Dg of the second section. Thus, in this case, the average diameter Dm of the corrugated section 10 is larger than the inner diameter of the pipe sections. On each side of the corrugated section, the first pipe section 10 is provided with flanges 10a, 10b, which abut against and are welded to the outer periphery of the second and third pipe sections 2a, 2b, respectively. When the plant is started, the temperature in the pipe connection rises from a relatively low temperature, e.g. 15 ° C, to an operating temperature above 600 ° C. The axial movement of the inner pipe section in connection with the thermal expansion of the material, in that its length change differs from the outer pipe section, is taken up by the deformable pipe section 10. As can be seen from Figure 3, the outer outlet nozzle 3 has a cylindrical basic shape along its outer periphery. . Along its inner periphery, however, it is slightly conical, as its inside is coated with an insulating material 12 of gradually increasing thickness. The purpose of this is to reduce heat loss of the medium flowing towards the gas turbine. The conical shape also offers certain flow-technical advantages, which will not be described in more detail.

Utföringsformen enligt Figur 3 visar en deformerbar sektion 10 med en cylindrisk sektion 2, 2b pà var sida. Det är dock även möjligt att eliminera en av dessa cylindriska sektioner, varvid den deformerbara sektionen placeras aulan 30 vid endera änden av en cylindrisk rörsektion. innan 10 15 20 25 30 519 051 Figur 4 visar en ytterligare alternativ utföringsform av en röranslutning. Enligt denna utföringsform består den kombinerade inlopps- och utloppsstosen av ett par koncentriska, koniska inre och yttre rörsektioner 2, 3. Den inre rörsektionen 2 innefattar en deformerbar, huvudsakligen cylindrisk, första rörsektion 10, infäst vid en cylindrisk andra rörsektion 2. Den cylindriska första rörsektionen 10 är försedd med en fläns 11 för anslutning till en värmekälla, i detta fall en gasturbin (ej visad), medan den koniska andra rörsektionen är infäst vid flänsen 8 Den deformerbara första rörsektionen har en innerdiameter Di, motsvarande den korrugerade sektionens minsta diameter, som är lika med den anslutande andra sektionens innerdiameter D2. På var sida om den korrugerade sektionen år den första rörsektionen 10 försedd med flänsar 10a, 10b, vilka anligger mot och är fastsvetsade vid den andra rörsektionens 2 respektive flänsens 11 yttre periferi. Som framgår ur Figur 4, är insidan av den yttre rörsektionen belagd med ett isolerande material 12 med gradvis ökande tjocklek, av samma skäl som angivits ovan (jfr. Figur 3). I detta fall har både den yttre och den inre periferin hos den yttre rörsektionen konisk form. Som för inloppsstosen, väljs diametern hos den yttre sektionens inlopp respektive utlopp med avseende på flöde, tryck, utloppshastighet eller någon annan önskad parameter hos det strömmande mediet.The embodiment according to Figure 3 shows a deformable section 10 with a cylindrical section 2, 2b on each side. However, it is also possible to eliminate one of these cylindrical sections, the deformable section being placed in the hall 30 at either end of a cylindrical tube section. before 10 15 20 25 30 519 051 Figure 4 shows a further alternative embodiment of a pipe connection. According to this embodiment, the combined inlet and outlet nozzle consists of a pair of concentric, conical inner and outer pipe sections 2, 3. The inner pipe section 2 comprises a deformable, substantially cylindrical, first pipe section 10, attached to a cylindrical second pipe section 2. The cylindrical first the pipe section 10 is provided with a flange 11 for connection to a heat source, in this case a gas turbine (not shown), while the conical second pipe section is attached to the flange 8. The deformable first pipe section has an inner diameter Di, corresponding to the smallest diameter of the corrugated section. which is equal to the inner diameter D2 of the connecting second section. On each side of the corrugated section, the first pipe section 10 is provided with flanges 10a, 10b, which abut against and are welded to the outer periphery of the second pipe section 2 and the flange 11, respectively. As can be seen from Figure 4, the inside of the outer pipe section is coated with an insulating material 12 of gradually increasing thickness, for the same reasons as stated above (cf. Figure 3). In this case, both the outer and the inner periphery of the outer tube section have a conical shape. As for the inlet nozzle, the diameter of the inlet and outlet of the outer section, respectively, is selected with respect to flow, pressure, outlet velocity or any other desired parameter of the flowing medium.

Enligt en ytterligare alternativ utföringsform är det även möjligt att placera den deformerbara första rörsektionen 10 mellan den koniska andra rörsektionen 2 och flänsen 8. Visserligen blir rörsektionens 10 diameter D1 större, men en placering under nivån för inloppet från rörkopplingen 5 medför att korrugeringarna ger mindre störningar av flödet genom utloppsstosen 3.According to a further alternative embodiment, it is also possible to place the deformable first pipe section 10 between the conical second pipe section 2 and the flange 8. Although the diameter D1 of the pipe section 10 becomes larger, a placement below the level of the inlet from the pipe coupling 5 causes the corrugations to cause less disturbance. of the flow through the outlet nozzle 3.

Det är även teoretiskt möjligt att placera den deformerbara rörsektionen 10 mellan två koniska rörsektioner 2, på motsvarande sätt som i Figur 3. På grund av tryckskillnaderna mellan de olika kanalerna, samt krafter orsakade av de termiska rörelserna, skulle den deformerbara sektionen utsättas för 519 051 10 stora spänningar, varför någon av de ovan beskrivna utföringsformerna är att föredra.It is also theoretically possible to place the deformable pipe section 10 between two conical pipe sections 2, in the same way as in Figure 3. Due to the pressure differences between the different channels, as well as forces caused by the thermal movements, the deformable section would be subjected to 519 051 High voltages, so that one of the embodiments described above is preferred.

Claims

10 15 20 25 30 519 051 Il nu o . | ~ en PATENTKRAV10 15 20 25 30 519 051 Il nu o. | ~ and PATENT CLAIMS

1. Röranslutning vid värmeväxlare (1), där nämnda värmeväxlare innefattar ett flertal korrugerade plattor, var och en med ett första kantparti motstàende ett andra kantparti, ett tredje kantparti motstàende ett fjärde kantparti, mellan första strömningskanaler, av vilka strömningskanaler varannan är inrättad att vilka korrugerade plattor finns anordnade och andra genomströmmas av ett värmeavgivande medium (6) och varannan är inrättad att genomströmmas av ett värmeupptagande medium (7), varvid en ingående samlingskanal (8) med en divergerande tvärsektion för nämnda värmeavgivande medium (6) är placerad vid en sida av värmeväxlaren och är ansluten till en inloppsdel av en kombinerad inlopps- och utloppsstos (2, 3) för nämnda värmeavgivande och -upptagande medium (6, 7),samt en utgående samlingskanal (4) för nämnda värmeupptagande medium (7) löper utmed samma sida av värmeväxlaren (1) och är ansluten till en utloppsdel av nämnda inlopps- och utloppsstos (2, 3), k ä n n e t ec k n a d av att inloppsstosen (2) utmed sin längdaxel innefattar en deformerbar första rörsektion (10), avsedd att ta upp termiska och mekaniska belastningar i inloppsstosens (2) axialled och radialled, samt åtminstone en ytterligare andra rörsektion (2a, 2b).Pipe connection at heat exchanger (1), wherein said heat exchanger comprises a plurality of corrugated plates, each with a first edge portion opposite a second edge portion, a third edge portion opposite a fourth edge portion, between first flow channels, of which flow channels are mutually aligned corrugated plates are provided and others are passed through by a heat dissipating medium (6) and every other is arranged to be passed through by a heat absorbing medium (7), an input collecting channel (8) having a diverging cross section for said heat emitting medium (6) being located at a side of the heat exchanger and is connected to an inlet part of a combined inlet and outlet socket (2, 3) for said heat emitting and receiving medium (6, 7), and an output collecting duct (4) for said heat receiving medium (7) runs along the same side of the heat exchanger (1) and is connected to an outlet part of said inlet and outlet nozzle (2, 3), known as a The inlet nozzle (2) along its longitudinal axis comprises a deformable first pipe section (10), intended to absorb thermal and mechanical loads in the axial and radial joints of the inlet nozzle (2), and at least one further second pipe section (2a, 2b).

2. Röranslutning vid värmeväxlare enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att den deformerbara första rörsektionen (10) utgörs av ett huvudsakligen cylindriskt rör med ett korrugerat tvärsnitt i rörets längdriktning.Pipe connection at a heat exchanger according to claim 1, characterized in that the deformable first pipe section (10) consists of a substantially cylindrical pipe with a corrugated cross section in the longitudinal direction of the pipe.

3. Röranslutning vid värmeväxlare enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d a v att den deformerbara första rörsektionen (10) har en innerdiameter (D1), motsvarande den korrugerade sektionens minsta diameter, som är lika med den anslutande andra sektionens (2) innerdiameter (D2). 10 15 20 25 30 519 051 /2 1-3, k ä n n e t e c k n a d a v att den deformerbara första rörsektionen (10) harPipe connection at a heat exchanger according to claim 2, characterized in that the deformable first pipe section (10) has an inner diameter (D1), corresponding to the smallest diameter of the corrugated section, which is equal to the inner diameter (D2) of the connecting second section (2). 10 15 20 25 30 519 051/2 1-3, characterized in that the deformable first pipe section (10) has

4. Röranslutning vid värmeväxlare enligt något av kraven en godstjocklek som är mindre än den andra rörsektionens godstjocklek 1-3, k ä n n e t e c k n a d a v att den andra rörsektionen (2) har en cylindriskPipe connection at a heat exchanger according to one of the claims, a wall thickness which is smaller than the wall thickness 1-3 of the second pipe section, characterized in that the second pipe section (2) has a cylindrical

5. Röranslutning vid värmeväxlare enligt något av kraven grundform.Pipe connection at heat exchanger according to one of the requirements basic form.

6. Röranslutning vid värmeväxlare enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a d a v att den deformerbara första sektionen (10) är fäst vid den cylindriska rörsektionen (2) uppströms denna i ﬂödesriktningen (6).Pipe connection at a heat exchanger according to claim 5, characterized in that the deformable first section (10) is attached to the cylindrical pipe section (2) upstream of it in the direction of destruction (6).

7. Röranslutning vid värmeväxlare enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a d a v att den deformerbara första sektionen (10) är fäst vid den cylindriska rörsektionen (2) nedströms denna i flödesriktningen (6).Pipe connection at a heat exchanger according to claim 5, characterized in that the deformable first section (10) is attached to the cylindrical pipe section (2) downstream thereof in the flow direction (6).

8. Röranslutning vid värmeväxlare enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a d a v att den deformerbara första sektionen (10) är fäst mellan den andra cylindriska rörsektionen (2a) och en tredje cylindrisk rörsektion (2b). av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d a v att den andra rörsektionen (2) har en koniskPipe connection at a heat exchanger according to claim 5, characterized in that the deformable first section (10) is fastened between the second cylindrical pipe section (2a) and a third cylindrical pipe section (2b). of claims 1-3, characterized in that the second pipe section (2) has a conical

9. Röranslutning vid värmeväxlare enligt något grundform.9. Pipe connection at heat exchanger according to some basic form.

10. 1 0. Röranslutning vid värmeväxlare enligt kravet 9, k ä n n e t e c k n a d a v att den deformerbara första sektionen (10) är fäst vid den koniska rörsektionen (2) uppströms denna i flödesriktningen (6).10. A pipe connection at a heat exchanger according to claim 9, characterized in that the deformable first section (10) is attached to the conical pipe section (2) upstream thereof in the flow direction (6).

11. 1 1. Röranslutning vid värmeväxlare enligt kravet 9, k ä n n e t e c k n a d a v att den deformerbara första sektionen (10) är fäst vid den koniska rörsektionen (2) nedströms denna i flödesriktningen (6). 10 15 20 519 051 /3 - ~ ~ - oc11. 1 Pipe connection at a heat exchanger according to claim 9, characterized in that the deformable first section (10) is attached to the conical pipe section (2) downstream thereof in the flow direction (6). 10 15 20 519 051/3 - ~ ~ - oc

12. Röranslutning vid värmeväxlare enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att den kombinerad inlopps- och utloppsstosen utgörs av två huvudsakligen koncentriska rör (2, 3). värmeväxlarePipe connection at a heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the combined inlet and outlet socket consists of two substantially concentric pipes (2, 3). heat exchanger

13. Röranslutning vid kravet 12, k ä n n e t e c k n a d a v att den deformerbara första rörsektionen (10) har enligt en medeldiameter (Dm) som är lika med den anslutande andra sektionens (2) innerdiameter (Dz). 12 eller 13, kännetecknad av att den yttre utloppsstosen (3) har en koniskPipe connection according to claim 12, characterized in that the deformable first pipe section (10) has according to an average diameter (Dm) which is equal to the inner diameter (Dz) of the connecting second section (2). 12 or 13, characterized in that the outer outlet nozzle (3) has a conical

14. Röranslutning vid värmeväxlare enligt kraven grundform.Pipe connection at heat exchanger according to the requirements basic form.

15. Röranslutning vid värmeväxlare enligt något av ovanstående krav, kännetecknad av att inloppsstosen (2, 2b) är svetsad på den ingående samlingskanalen (8). 1-14, k ä n n e t e c k n a d a v att den deformerbara sektionen (10) är svetsad påPipe connection at heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet nozzle (2, 2b) is welded to the input collecting duct (8). 1-14, characterized in that the deformable section (10) is welded on

16. Röranslutning vid värmeväxlare enligt något av kraven den ingående samlingskanalen (8).Pipe connection at a heat exchanger according to one of the requirements for the input collecting duct (8).