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JPH09152283A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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Publication number
JPH09152283A
JPH09152283A JP8202690A JP20269096A JPH09152283A JP H09152283 A JPH09152283 A JP H09152283A JP 8202690 A JP8202690 A JP 8202690A JP 20269096 A JP20269096 A JP 20269096A JP H09152283 A JPH09152283 A JP H09152283A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
heat exchanger
medium
pipe
outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8202690A
Other languages
English (en)
Inventor
Markus Hirth
マルクス・ヒル
Wilhelm Bruckmann
ヴイルヘルム・ブルツクマン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Balcke Duerr AG
Original Assignee
Balcke Duerr AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Balcke Duerr AG filed Critical Balcke Duerr AG
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 生じる頻繁かつ急速な負荷交番及びこれに結
び付いた圧力及び温度変動を安全かつ確実に補償しかつ
その上さらに望ましい価格で製造できるように、熱交換
器を変形する。 【解決手段】 熱放出媒体、とくに空気と熱吸収媒体、
とくに水とを分離する管（７）が設けられており、その
際、熱交換が逆流において行なわれ、熱吸収媒体のため
の流れ通路として使われる管（７）が、曲がりくねった
形に延びて、入口収集管（５）と出口収集管（６）との
間に配置されており、かつ熱放出媒体が、これら曲がり
くねった形に延びる管（７）の回りを流れる、熱交換器
において、収集管（５，６）が、両側において熱交換器
（１）の外周面（２）を突抜けており、その際、収集管
（５，６）が、入口側及び出口側において外周面（２）
に圧力密に結合されており、かつ反対側端部において、
外周面（２）に圧力密に結合された収容空間（１１）内
に案内されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱放出媒体、とく
に空気と熱吸収媒体、とくに水とを分離する管が設けら
れており、その際、熱交換が逆流において行なわれ、熱
吸収媒体のための流れ通路として使われる管が、曲がり
くねった形に延びて、入口収集管と出口収集管との間に
配置されており、かつ熱放出媒体が、これら曲がりくね
った形に延びる管の回りを流れる、例えばガスタービン
のための冷却空気冷却器としてとくに大きな負荷及び／
又は熱交番によって駆動される装置のための熱交換器に
関する。
【０００２】
【従来の技術】通常ガスタービン羽根の冷却は、しばし
ばガスタービン燃焼室のための圧縮された燃焼空気から
部分気流として分岐された気流によって行なわれる。圧
縮の際にこの部分気流にも供給される熱は、ガスタービ
ン羽根に供給する前の気流から冷却空気冷却器内におい
て再び取り除かなければならない。頻繁な始動及び停止
により、かつ高い圧力及び温度の相違のため、この熱交
換器は、熱交換器の早期の故障を引起こすことがある過
度の交番負荷にさらされる。初めに記載されたような冷
却空気冷却器は、ヨーロッパ特許出願公開第０２０３４
４５号明細書により公知である。類概念を形成するこの
熱交換器において、入口及び出口収集管は、純ガス入口
又が純ガス出口導管に剛体的に結合されているので、負
荷交番応力は、不十分にしか補償することができない。
【０００３】ガスタービン用の別の冷却空気冷却器は、
ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１４２３７５．５号
明細書によって公知である。この公知の熱交換器におい
て、熱吸収媒体を充填した空間から空気冷却された空間
を分割するために、丈夫な管板が使われる。冷却すべき
空気は、熱交換器の上側及び下側端部に配置された両方
の丈夫な管板を互いに結合しかつこれら管板内に剛体的
に固定された管によって導かれる。生じた圧力及び熱応
力を補償するため、この公知の熱交換器において、一方
の丈夫な管板は、一方の側の締付けによって、圧力及び
熱負荷をある程度補償することができるように構成され
ている。その上さらに熱交換器の外側周面は、生じる長
さ変化を和らげるためにじゃばら補償器を装備してい
る。この公知の熱交換器は、頻繁かつ急速な負荷交番の
際に生じる圧力及び温度変動をある程度補償することを
可能にするが、両方の丈夫な管板の間の熱交換器管の剛
体的な締付けは、これら負荷の効果的な減衰を妨げる。
その上さらに丈夫な管板の利用は、その大きな重量、及
び熱応力に対するその融通性のなさに基づいて不利であ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このことを前提とし
て、本発明の課題は、生じる頻繁かつ急速な負荷交番及
びこれに結び付いた圧力及び温度変動を安全かつ確実に
補償しかつその上さらに望ましい価格で製造できるよう
に、初めに述べたような熱交換器を変形することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題の技術的な解決
策として、本発明によれば次のことが提案される。すな
わち収集管が、両側において熱交換器の外周面を突抜け
ており、その際、収集管が、入口側及び出口側において
外周面に圧力密に結合されており、かつ反対側端部にお
いて、外周面に圧力密に結合された収容空間内に案内さ
れている。
【０００６】収集管のこの弾性支持により、生じる負荷
交番応力の追加的な補償が可能になる。なぜなら収集管
は、少なくとも片側において熱交換器の外周面内に固定
的に締付けられていないからである。その代わりに収集
管は、収容空間内へ膨張することができる。熱交換器の
横断方向におけるこのような膨張は、熱交換器管の弾性
的な配置に基づいて、これら管内に追加的な応力を引起
こさない。その上さらに熱交換器の外周面を通した収集
管の案内に基づいて、管の漏れの場合に、外側からの個
々の熱交換器管の塞ぎ又は隠蔽が可能であるという可能
性が存在する。曲がりくねった形に２つの収集管の間に
配置された熱交換器管として熱吸収媒体用の流れ通路を
構成することによって、曲がりくねった形に曲げられた
管の束が、全体として大きなばねのように作用するの
で、生じる圧力及び温度変動の補償が、とくに簡単かつ
効果的な様式及び方法で達成される。往復に延びた熱交
換器管は、このようにして許容できないほど大きな応力
状態の危険なしに生じた負荷交番を吸収することができ
る。
【０００７】本発明の有利な構成によれば、曲がりくね
った形に延びた管は、端部側において開いたかつ入口側
において熱放出媒体用の入口管片に結合された内側ハウ
ジングによって囲まれており、このハウジングが、熱放
出媒体用の流れ通路を形成している。この内側ハウジン
グにより、侵入する冷却すべき流れは、強制的に曲がり
くねった形に延びた熱交換器管に沿って案内されるの
で、この冷却すべき流れは、熱交換器管の側面のそばを
通って直接出口管片へ流れることはできない。
【０００８】熱交換器の外周面が５００°Ｃまでの熱い
冷却すべき媒体に直接接触しないことを可能にするた
め、熱交換器の外周面と管を囲む内側ハウジングとの間
に、回りに延びた中間空間が形成されており、かつ熱放
出媒体用の出口管片が、出口収集管の近くに配置されて
いる。外周面とハウジングとの間の中間空間の形成によ
り、熱交換器の外周面への直接の熱伝達が回避される。
冷却すべき媒体の高い侵入温度に対する外周面のこの断
熱は、出口管片が、出口収集管の近くに、したがって熱
放出媒体のための入口管片の近くに配置されていること
によって増強することができるので、熱交換器管に沿っ
た流れによって冷却された媒体が、熱交換器から出る前
にハウジングと外周面との間の中間空間全体を通って流
れなければならなず、このことは、再び外周面の断熱に
貢献する。
【０００９】良好な耐熱性を保証し、かつその上さらに
冷却すべき媒体が汚染を受けないことを確実にするた
め、熱放出媒体に接触している面は、オーステナイト鋼
からなる。
【００１０】さらに熱吸収媒体として水を有する熱交換
器が、予備加熱器、蒸発器、過熱器、蒸発器を有する予
備加熱器、過熱器を有する蒸発器、又は蒸発器と過熱器
を有する予備加熱器として駆動可能であることは、本発
明の重要な様相である。本発明による熱交換器を駆動す
ることができるこれら多様な可能性に基づいて、本発明
による熱交換器は、その都度の圧力及び温度状態に依存
して組替えすることなく広汎に使用することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明により構成された熱交換器
の実施例を概略的に図示した所属の図面の次の説明によ
り、それ以上の詳細及び利点が明らかである。
【００１２】図１及び２は、熱交換器１を概略的に示し
ており、この熱交換器は、熱放出媒体のための入口管片
３と出口管片４を有する溶接された外周面２、及び熱吸
収媒体のための入口収集管５と出口収集管６からなり、
その際、入口収集管５と出口収集管６は、曲がりくねっ
た形に延びた管７を介して互いに結合されている。
【００１３】入口管片３を通って流入した冷却すべき媒
体が熱交換器管７に沿って流れることを保証するため、
これらの管７は、軸線方向にハウジング８によって囲ま
れており、このハウジングは、両方の端部において開い
ており、かつ入口側において入口管片３に結合されてい
る。図２に示した矢印は、熱交換器１内における熱放出
及び熱吸収媒体の流れの経過を示している。熱放出媒体
は、入口管片３を通って熱交換器１内に流入し、かつ熱
放出媒体のための流れ通路を形成するハウジング８を通
って管７に沿って上から下へ案内され、これら管は、熱
吸収媒体によって充填されて、下から上へ流通される。
ハウジング８から出た後に、この時冷却された媒体は、
図示した実施例において熱交換器１の底部９によって転
向され、かつ媒体が出口管片４を介して再び熱交換器１
から出る前に、熱交換器１の外周面２とハウジング８と
の間に形成された中間空間１０内に流入する。出口管片
４は、冷却された媒体ができるだけ外周面２の軸線方向
区間全体に沿って流れ、かつそれにより冷却されていな
い流入した熱放出媒体の熱に対してこの外周面を断熱す
るため、図示した実施例において出口収集管６の近くに
配置されている。
【００１４】熱吸収媒体、とくに水は、入口収集管５を
通って熱交換器１内に流入し、かつ出口収集管６内に侵
入した後に、再び熱交換器１から流出する前に、曲がり
くねった形に延びた管７を通って下から上へ流れる。図
示したこの接続様式によって熱放出及び熱吸収媒体は、
交差逆流においてとくに効果的な熱交換を生じる。
【００１５】とくにこのような熱交換器１をガスタービ
ンのための冷却空気冷却器として使用した場合、熱交換
器１は、多数の負荷及び／温度交番を受けるので、熱交
換器１及びこの中に配置されたすべての組込み部品は、
これら頻繁かつ急速な負荷交番を良好に補償することが
できることが必要である。そのため入口及び出口収集管
５、６及び収集管５、６を結合する薄壁の管７は、弾性
的に懸架されており、かつ収集管５、６は、従来の技術
により周知の管板と比較して薄壁に構成されている。
【００１６】入口収集管５及び出口収集管６の弾性的な
懸架は、収集管が両側において熱交換器１の外周面２を
突抜けていることにあり、その際、収集管５、６は、入
口及び出口側において外周面２に圧力密に結合されてお
り、かつ反対側端部において、外周面２に圧力密に結合
された収容空間１１内に案内されている。熱交換器１の
外周面２内への収集管５、６のこの弾性的な結合によっ
て、収集管が負荷交番の生じた際に生じる応力を補償で
きることが、収集管５、６にとって可能になる。負荷交
番及び収集管５、６の弾性支持に基づいて収集管５、６
を結合する管７に許容できない応力が生じることがない
ようにするため、管７は、入口収集管５と出口収集管６
との間において曲がりくねった形に配置されているの
で、管７の束全体は、全体としてばね弾性を有するよう
に構成されており、したがって生じる応力は、効果的に
補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱交換器の長手断面図である。
【図２】図１による熱交換器であるが長手軸線の回りで
９０゜だけ旋回したものを示す長手断面図である。
【図３】図１及び２による熱交換器の平面図である。
【符号の説明】
１ 熱交換器 ２ 外周面 ３ 入口管片 ４ 出口管片 ５ 入口収集管 ６ 出口収集管 ７ 間 ８ ハウジング １０ 中間空間 １１ 収容空間

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱放出媒体、とくに空気と熱吸収媒体、
    とくに水とを分離する管（７）が設けられており、その
    際、熱交換が逆流において行なわれ、熱吸収媒体のため
    の流れ通路として使われる管（７）が、曲がりくねった
    形に延びて、入口収集管（５）と出口収集管（６）との
    間に配置されており、かつ熱放出媒体が、これら曲がり
    くねった形に延びる管（７）の回りを流れる、例えばガ
    スタービンのための冷却空気冷却器としてとくに大きな
    負荷及び／又は熱交番によって駆動される装置のための
    熱交換器において、 収集管（５，６）が、両側において熱交換器（１）の外
    周面（２）を突抜けており、その際、収集管（５，６）
    が、入口側及び出口側において外周面（２）に圧力密に
    結合されており、かつ反対側端部において、外周面
    （２）に圧力密に結合された収容空間（１１）内に案内
    されていることを特徴とする、熱交換器。
  2. 【請求項２】 曲がりくねった形に延びた管（７）が、
    端部側において開いたかつ入口側において熱放出媒体用
    の入口管片（３）に結合された内側ハウジング（８）に
    よって囲まれており、このハウジングが、熱放出媒体用
    の流れ通路を形成していることを特徴とする、請求項１
    記載の熱交換器。
  3. 【請求項３】 熱交換器（１）の外周面（２）と管
    （７）を囲む内側ハウジング（８）との間に、回りに延
    びた中間空間（１０）が形成されており、かつ熱放出媒
    体用の出口管片（４）が、出口収集管（６）の近くに配
    置されていることを特徴とする、請求項２記載の熱交換
    器。
  4. 【請求項４】 熱放出媒体に接触している面が、オース
    テナイト鋼からなることを特徴とする、請求項１ないし
    ３の１つに記載の熱交換器。
  5. 【請求項５】 熱吸収媒体として水を有する熱交換器に
    おいて、熱交換器が、予備加熱器、蒸発器、過熱器、蒸
    発器を有する予備加熱器、過熱器を有する蒸発器、又は
    蒸発器と過熱器を有する予備加熱器として駆動可能であ
    ることを特徴とする、請求項１ないし４の１つに記載の
    熱交換器。
JP8202690A 1995-07-01 1996-06-28 熱交換器 Pending JPH09152283A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE29510720.0 1995-07-01
DE29510720U DE29510720U1 (de) 1995-07-01 1995-07-01 Wärmetauscher

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Publication Number Publication Date
JPH09152283A true JPH09152283A (ja) 1997-06-10

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ID=8010042

Family Applications (1)

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JP8202690A Pending JPH09152283A (ja) 1995-07-01 1996-06-28 熱交換器

Country Status (8)

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US (1) US5871045A (ja)
EP (1) EP0752569A3 (ja)
JP (1) JPH09152283A (ja)
KR (1) KR970007275A (ja)
CN (1) CN1149124A (ja)
DE (1) DE29510720U1 (ja)
RU (1) RU2117892C1 (ja)
TW (1) TW330981B (ja)

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