DE1064540B - Waermetauscherblock aus laenglichen, parallel zueinander liegenden Waermetauschern - Google Patents

Description

Es ist bekannt, mehrere längliche, zueinander parallel liegende und strömungsmäßig hintereinandergeschaltete Wärmetauscher mit stirnseitigen Ein- und Ausströmungsöffnungen für das eine der wärmetauschenden Medien und an den Tauscherseiten liegenden Ein- und Ausströmungsöffnungen für das zweite der Medien in Abständen voneinander anzuordnen, die jeweils etwa so groß sind wie die Quererstreckung der einzelnen Tauscher, wobei zwischen diesen Tauschern Überleitungsrohre für das zweite Medium und Verbindungsteile für die starre Verbindung der Tauscher und stirnseitig Überleitungsrohre für das erste Medium vorgesehen sind. Solche Wärmetauscher lassen sich schwer zu einem Wärmetauscherblock vereinigen, da ihre Seiten oder Wände meist mit Erhebungen, wie Schweißnähten, Nietköpfen, Schraubenköpfen usw., versehen sind. Außerdem fehlen seitliche Anlagewände, die ein leichtes Zusammenfügen der einzelnen Elemente zu einem Block ermöglichen.

Zweck der Erfindung ist, einen Wärmetauscherblock zu schaffen, bei dem die einzelnen Tauscher mit stirnseitigen und seitlichen Ein- und Ausströmöffnungen versehen sind, der aber leicht zusammenfügbar ist. Zu diesem Zweck wird jeder Wärmetauscher an beiden Enden im Bereich der stirnseitigen und seitlichen Ein- und Ausströmöffnungen von jeweils einem für sämtliche Tauscher gleichen Anschlußkasten umgeben, wobei jeder Anschlußkasten zwei parallel gegenüberliegende und parallel zur Längsachse der Wärmetauscher verlaufende Anschluß wände sowie jeweils zwei vom Wärmetauscher durchstoßene und parallel gegenüberliegende Stirnwände aufweist.

Die Anschlußkästen werden zweckmäßigerweise über die Enden der einzelnen Wärmetauscher gestülpt. Es ist ein einfacher harmonischer Aufbau des Blocks gegeben. Der Fertigungs- und Montageaufwand ist wegen der Einfachheit der Anschlußkästen und der schnell durchzuführenden Verbindung der Anschlußkästen untereinander und mit den Zu- und Abströmkästen gering.

Die Anschlußkästen können z. B. quader-, würfelförmig oder prismatisch sein. Ihre Form hängt unter anderem von der Querschnittsform des einzelnen Tauschers und davon ab, ob die Tauscher des Blocks geradlinig oder kurvenförmig nebeneinanderliegen. In jedem Fall liegen aber die Tauscher unter Parallellage von jeweils zwei koordinierenden Tauscheranschlußseitenwänden, auf die längliche Erstreckung der Tauscher bezogen, parallel nebeneinander.

Zwei koordinierende Wände sind die Anschlußseitenwand des Kastens eines Tauschers und die dieser Seitenwand nach Anschluß des benachbarten Tauschers parallel gegenüberliegende Anschlußseitenwand des benachbarten Tauschers. Diese beiden Seiten-Wärmetauscherblock aus länglichen,
parallel zueinander liegenden
Wärmetauschern

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs - G. m. b. H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Friedrich Wilhelm Holler, Essen-Rüttenscheid,

ist als Erfinder genannt worden /$£*~^F;<>

wände können unmittelbar aneinanderliegen. Es kann sich aber auch zwischen ihnen eine tauscherfremde Wand befinden. Bei Verwendung quader- oder würfelförmiger Anschlußkästen liegen sämtliche Tauscheranschlußseitenwände des Blocks parallel zueinander.

Vorzugsweise werden die Stirnwände der Anschlußkästen mit dem Außenumfang des Tauschers verschweißt. Bei dem Block gemäß der Erfindung sind alle Voraussetzungen für Auswechseln oder Herausnahme der Einzeltauscher (Blockelemente) gegeben. Dies ist z. B. bei Schäden, bei Versuchen und bei Umbau notwendig. Des weiteren ergibt sich durch die jetzt gegebene Möglichkeit der Aufteilung eines großen Wärmetauschers, z. B. eines solchen für Gasturbinenanlagen, in kleine Einheiten gemäß der Erfindung und Zusammenschluß der kastenbehafteten Einheiten zu dem Block gemäß der Erfindung eine leichte Auswechselbarkeit der Tauscher, die Möglichkeit der nachträglichen Vergrößerung des Blocks zur Verminderung der Druckverluste und/oder Vergrößerung des Wärmeaustauschergrads (Parallelschaltung) und eine bedeutende Transporterleichterung. All diese Punkte machten bei bekannten Tauschern erhebliche Schwierigkeiten oder waren überhaupt nicht durchführbar.

Ein gefälliges Aussehen erhält der einzelne Tauscher, wenn zwischen den beiden Anschlußkästen ein den Tauscher umschließender, mit den Anschlußkästen mediumdicht verbundener Hohlzylinderkörper, der gegebenenfalls als Druckmantel ausgelegt ist, vorgesehen ist. Dieser Körper kann grundsätzlich jeden brauchbaren Querschnitt aufweisen.

Der Querschnitt hängt insbesondere von der Tauscherquerschnitts form ab. Der Körper erhält seine besondere Bedeutung, wenn das seitlich ein- und ausströmende Medium gegenüber der Außenatmosphäre

S09 610/258

Claims (1)

od. dgl. unter Überdruck steht. Sollen oder dürfen dann die Tauscherseiten bzw. die Tauscherseitenwände, wenn vorhanden, nicht belastet werden, dann wird der Hohlzylinderkörper zweckmäßigerweise als Druckmantel ausgelegt. Handelt es sich um einen Block, bei dem das seitlich einströmende Medium sich unter Überdruck befindet, dann sind gemäß der Erfindung die beiden zwischen den tauscherstirnseitigen Endstirnwänden der Anschlußkästen und dem Tauscher befindlichen Spalte druckdicht verschlossen und ist zwischen den Stellen der medium- und auch druckdichten Druckmantel-Kasten-Verbindung und dem Tauscher freier Durchtritt in den Raum zwischen Druckmantel und Tauscher vorhanden. Vorzugsweise handelt es sich dabei um schmale Spalte, insbesondere um von z. B. quadratischen Kastenstirnwandöffnungen und dem Tauscher gebildete schmale Spalte, über die die Verbindung mit den Zwischenkanälen erfolgt. Die durch die Spalte strömende kleine Leckmenge wird zur Wärmeisolierung des Druckmantels nach außen ausgenutzt. Die Leckmenge strömt im Raum zwischen Mantel und Tauscher relativ langsam, so daß ein erwünschter schlechter Wärmeübergang vom Tauscher zur Leckmenge gegeben ist. Durch die Wärmeisolierung des Mantels mittels der Leckmenge ist auch eine geringe Wärmelängsdehnung des Mantels gegeben (besserer Einbau der Gesamttauscher). Insbesondere ist ein Block gemäß der Erfindung so beschaffen, daß die Tauscher quadratischen Querschnitt aufweisen, die Anschlußkästen des Blocks würfelförmig sind, in den Würfelwänden des Blocks je eine quadratische, würfelkantenparallele öffnung vorgesehen ist und diese öffnungen gleich groß sind. Somit ist eine weitere Vereinfachung des Blockaufbaues und eine noch kürzere Fertigungszeit gegeben. Vorzugsweise werden auch die seitlichen Ein- und Ausströmöffnungen des eigentlichen Tauschers quadratisch ausgeführt. Ein Verband aus Blöcken gemäß der Erfindung kann so erhalten werden, daß zwei Tauscherreihen, also zwei Tauscherblöcke, unter Nebeneinanderlage entsprechender Anschlußkästen zu einer Doppelreihe zusammengefügt sind, bei der für das seitlich ein- und austretende Medium jeweils zwei an den Außenseiten des Blocks liegende Reihen Durchströmöffnungen vorgesehen sind. Die im allgemeinen senkrecht zu den Tauscheranschlußseitenwänden stehenden, im Verband aneinanderliegenden oder unter Zwischenschalten von tauscherfremden Wänden aneinanderliegenden Kastenseitenwände der beiden Reihen liegen dabei vorzugsweise tauscherparallel, so daß sämtliche Tauscher des \Terbandes tauscherparallel zueinander liegen. Diese Kastenseitenwände sind im Falle der Verbandschaltung also auch Tauscheranschlußseitenwände, sie werden aber der Unterscheidungskraft wegen als Kastenseitenwände bezeichnet. Auch ist es meist notwendig, Wärmedehnungen der Tauscherteile zu berücksichtigen und hierfür erforderliche Maßnahmen zu treffen bzw. Einrichtungen vorzusehen. Gemäß der Erfindung werden daher die zwischen Kastenstirnwänden und Tauscher befindlichen Spalte unter Einbau eines Kompensators, der bei durch Wärmelängsdehnungen auftretenden Relativverschiebungen nachgibt, verschlossen, gegebenenfalls druckdicht verschlossen. Insbesondere sind Tauscher aus dem bzw. in den Block oder Verband aus- bzw. einschiebbar. Dafür oder überhaupt können tauscherfremde Wände zwischen den Tauschern, also zwischen den Kästen der Tauscher, vorgesehen sein. Diese Wände sind aber nicht unbedingt notwendig. Weiterhin ist es zweckmäßig, die Tauscher des Blocks oder des Blockverbandes durch Schrauben oder Anker zusammenzuhalten, speziell dann, wenn keine tauscherfremden Wände zum Ein- und Ausschieben vorgesehen sind. In der Zeichnung ist ein aus zwei Blöcken gemäß der Erfindung bestehender Blockverband als Ausführungsbeispiel dargestellt. Es handelt sich dabei um einen Tauscher für Hochdruckluft, die in dem Tauscher erwärmt wird, und Niederdruckgas, das diese Luft erwärmt. Das Niederdruckgas ist das Abgas einer Gasturbine und die Hochdruckluft die für die Verbrennung des Brennstoffes in der Brennkammer benötigte Luft der Gasturbinenanlage. Gemäß der Zeichnung ist jeder Tauscher im Bereich der seitlichen Ein- und Ausströmöffnungen 10 und 11, die im Gebiet der Tauscherstirnenden 24 und 25 Hegen, von für sämtliche Tauscher gleichen würfelförmigen Anschlußkästen 12 (Einströmkästen) und 13 (Ausströmkästen) umgeben. Jeder Anschlußkasten 12, 13 weist zwei parallel gegenüberliegende, parallel zur Tauscherlängsrichtung 14 liegende Tauscheranschlußseitenwände 15 und 16 und vom Tauscher durchstoßene Stirnwände 17, 18, 19 und 20 auf. Die den Öffnungen 10 und 11 gegenüberliegenden Kastenseitenwände 21 liegen im Falle des Ausführungsbeispiels senkrecht zu den Wänden 15 und 16, da es sich bei den Anschlußkästen um Würfel handelt. Die Wände 21 sind mit Durchströmöffnungen 22 für das seitlich ein- und ausströmende Medium versehen. 15 und 16' sind zwei koordinierende Tauscheranschlußseitenwände. Der Druckmantel ist mit 23 bezeichnet. Dieser Mantel ist mit den Anschlußkästen 12 und 13 verschweißt. Zwischen den Schweißstellen und dem Tauscher ist freier Luftdurchtritt in den Raum zwischen Mantel 23 und Tauscher vorhanden. Die Spalte 27 sind druckdicht verschweißt, und die Spalte 26 sind unter Einbau des obengenannten Kompensators druckdicht verschlossen. In sämtlichen Würfelwänden des Blockverbandes sind quadratische, würfelkantenparallele Öffnungen 22, 28 usw. vorgesehen, und sämtliche Würfelwandöffnungen sind gleich groß. Lediglich die Öffnungen 38 werden nachträglich, z. B. durch Platten, verschlossen. Der Verband ist somit äußerst billig herstellbar. Der Block- oder Verbandaufbau bietet den Vorteil, daß ein oder zwei Reihen nebeneinanderliegender Durchströmöffnungen mit dem Hohlraum eines diese Öffnungen umschließenden Zu- bzw. Abströmkastens in Verbindung stehen. Es handelt sich um die Durchströmöffnungen 22 und 30. Die letzten sind für das stirnseitig ein- und austretende Medium vorgesehen. Die Zu- und Abströmkästen sind aus der Zeichnung ersichtlich. Zum Beispiel ist der Abgasabströmkasten mit 29 und ein Luftzuströmkasten mit 31 bezeichnet. Sämtliche genannten mediumdichten Verbindungen So sind bei Verwendung von unter Überdruck stehenden Medien druckdichte Verbindungen. Patentansprüche:

1. Wärmetauscherblock aus länglichen, parallel zueinander liegenden Wärmetauschern mit stirnseitigen Ein- und Ausströmöffnungen für das eine der wärmetauschenden Medien und an den Wärmetauscherseiten liegenden Ein- und Ausströmöffnungen für das zweite der Medien, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wärmetauscher an jedem Ende