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DE3840333C1 - Heat exchanger for a gas turbine - Google Patents

Heat exchanger for a gas turbine

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Publication number
DE3840333C1
DE3840333C1 DE19883840333 DE3840333A DE3840333C1 DE 3840333 C1 DE3840333 C1 DE 3840333C1 DE 19883840333 DE19883840333 DE 19883840333 DE 3840333 A DE3840333 A DE 3840333A DE 3840333 C1 DE3840333 C1 DE 3840333C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
exchanger according
tubes
profile
pipes
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE19883840333
Other languages
German (de)
Inventor
Walter 8000 Muenchen De Wildner
Hans 8038 Groebenzell De Koehler
Bernd 8062 Pfaffenhofen De Bartl
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.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH filed Critical MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Priority to DE19883840333 priority Critical patent/DE3840333C1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3840333C1 publication Critical patent/DE3840333C1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/08Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/06Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits having a single U-bend

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

A heat exchanger for a gas turbine has a cross-counterflow heat exchanger which is mounted in the outlet diffuser and in which there are provided two annular manifolds which are recessed into the housing wall and arranged one above another, and a heat exchanger matrix which is curved in the shape of a U is arranged in an annular fashion inside the outlet diffuser. The result of this is that a high degree of exchange is achieved in conjunction with a compact design and simple assembly.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für eine Gasturbine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a heat exchanger for a gas turbine according to the preamble of claim 1.

Ein gattungsgemäßer Wärmetauscher ist beispielsweise aus "Wärmetau­ scher für Wellentriebwerke", Interavia 5/1987, Seite 503 bekanntge­ worden. Bei dieser Anordnung sind zwei parallel übereinander angeord­ nete gradlinige Sammelrohre vorgesehen, die über zwei U-förmige Pro­ filröhrchen-Matrizen verbunden sind. Die bekannte Anordnung hat den Nachteil eines sehr großen Bauvolumens und einer ungünstigen Durch­ strömung eines Teils der Wärmetauschermatrix. Ferner hat die gezeigte Anordnung eine große Stirnfläche, was sich insbesondere beim Einsatz als Fluggasturbine wegen eines hohen Luftwiderstandswertes negativ auswirkt.A generic heat exchanger is, for example, from "Heat rope shear for shaft engines ", Interavia 5/1987, page 503 been. In this arrangement, two are arranged in parallel one above the other Nete straight-line manifolds provided, which over two U-shaped pro filetube matrices are connected. The known arrangement has the Disadvantage of a very large construction volume and an unfavorable through flow of part of the heat exchanger matrix. Furthermore, the one shown Arrange a large face, which is particularly useful when using negative as an aircraft gas turbine due to a high air resistance value affects.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher zu schaffen, der bei kleiner Stirnfläche und geringem Volumen niedriges Gewicht, eine gute Durchströmbarkeit und eine hohe Zeitstandsfestigkeit aufweist. Proceeding from this, it is an object of the present invention to To create heat exchangers with a small end face and low Volume low weight, good flowability and high Has creep rupture strength.  

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, the task is performed in the labeling part of the Features specified claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht vorteilhafterweise gleich­ zeitig eine gute Durchströmung der Wärmetauschermatrix, ohne daß eine wesentliche Erhöhung der Gasturbinenstirnfläche notwendig ist. Weiter­ hin bleiben die Strömungsverluste gering und es läßt sich ein hoher Wirkungsgrad der Matrixdurchströmung erzielen. Die Anordnung ist ferner sehr günstig zum Ausgleich der im Betrieb auftretenden Wärme­ spannungen, da sich die Sammelrohre unterschiedlich stark dehnen kön­ nen ohne daß es zu größeren Verspannungen im Triebwerk kommt. Weiter von Vorteil ist, daß trotz einer geringen Gasturbinenstirnfläche der Wärmetauscher gut zugänglich bleibt, und bei geeigneter Anbringung von Gehäusetrennungen leicht ausgebaut und somit gewartet werden kann.The arrangement according to the invention advantageously enables the same good flow through the heat exchanger matrix without any substantial increase in the gas turbine face is necessary. Next the flow losses remain low and a high one Achieve efficiency of the matrix flow. The arrangement is also very cheap to compensate for the heat occurring during operation tensions because the header pipes can stretch to different extents NEN without major tension in the engine. Continue The advantage is that despite a small gas turbine face, the Heat exchanger remains easily accessible, and with the appropriate attachment of Housing separations easily removed and can therefore be serviced.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Sammelrohre als vollständige Ringkanäle ausgebildet. Somit läßt sich in Anpassung an den ringförmigen Austrittsdiffusor einer Gasturbine eine wirkungsvolle Durchströmung des Wärmetauschers bei geringen Verlusten erzielen.In an advantageous development of the invention, the manifolds are as complete ring channels are formed. So you can adapt the ring-shaped outlet diffuser of a gas turbine is an effective one Achieve flow through the heat exchanger with low losses.

Alternativ können die Sammelrohre ringabschnittartig ausgebildet sein, d. h., daß der Wärmetauscher nur entlang eines Teilumfanges angeordnet ist. Dazu ist es jedoch notwendig, daß der Austrittsdiffusor so ge­ formt ist, daß das gesamte Abgasvolumen dem Wärmetauscher zugeführt wird. Diese Anordnung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn aus konstruktiven oder technischen Gegebenheiten eine derartige Abgasab­ führung wünschenswert ist.Alternatively, the header pipes can be designed like a ring section, d. that is, the heat exchanger is arranged only along a partial circumference is. However, this requires that the outlet diffuser be so ge is that the entire volume of exhaust gas is fed to the heat exchanger becomes. This arrangement is particularly advantageous if from constructive or technical circumstances such exhaust gas leadership is desirable.

Vorzugsweise weisen diejenigen Wandbereiche der Sammelrohre, an denen die Profilröhrchen angebracht sind, etwa kegelstumpfmantelartige Oberflächen auf, die zur Formung des betreffenden Diffusorwandab­ schnittes ausgebildet sind. Somit läßt sich ein glatter Übergang von der Diffusorwand zum Wärmetauscher herstellen, wodurch Strömungsver­ luste entlang der Wandung minimierbar sowie die mechanischen und ther­ mischen Belastungen leichter beherrschbar sind.Preferably, those wall areas of the manifolds on which the profile tubes are attached, such as a truncated cone Surfaces that depend on the formation of the relevant diffuser wall  cut are trained. This allows a smooth transition from produce the diffuser wall to the heat exchanger, whereby flow ver losses along the wall can be minimized, as well as the mechanical and ther mixing loads are easier to manage.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen den bei den Sammelrohren eine ringförmige Dehnungsausgleich­ manschette vorgesehen. Diese aus möglichst elastischem und hitzebe­ ständigem Material bestehende Manschette gewährleistet, daß die un­ terschiedlichen Wärmedehnungen im Bereich der beiden Sammelrohre zu keinen übermäßigen thermischen Spannungen führen. Die Manschette kann zur Bildung einer strömungsgünstigen Kontur von einem einseitig ver­ schiebbaren Leitblech abgedeckt sein. Diese Dehnungsausgleichsmanschet­ te ist vorzugsweise in Höhe des mittleren Radius der Profilröhrchen­ matrix vorgesehen.According to a further advantageous embodiment of the invention between the ring-shaped expansion compensation cuff provided. These made of elastic and heat-resistant constant material existing cuff ensures that the un different thermal expansions in the area of the two header pipes do not cause excessive thermal stress. The cuff can to form a streamlined contour from a one-sided ver sliding baffle be covered. This expansion compensation sleeve te is preferably at the level of the average radius of the profile tubes matrix provided.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zwischen den gekrümmten Mittelabschnitten der äußeren Profilröhrchen und dem anlie­ genden Wandabschnitt des Austrittsdiffusors eine Dichtung vorgesehen ist. Dadurch wird verhindert, daß ein Teil der Abgase unter Umgehung des Wärmetauschers nach außen gelangen. Diese Dichtung ist vorzugswei­ se elastisch ausgeführt, wodurch Wärmedehnungen der Profilröhrchen aufgenommen werden können. Beispielsweise eignet sich hierfür ein Dichtband, das aus Kohlefaserwolle hergestellt ist. Dadurch ist hohe Temperaturbeständigkeit bei gleichzeitiger ausreichender Elastizität und guter Dämpfung gewährleistet.Another embodiment of the invention provides that between the curved middle sections of the outer tubes and the anlie Ging wall portion of the outlet diffuser provided a seal is. This prevents some of the exhaust gases from being bypassed of the heat exchanger reach the outside. This seal is preferably two se elastic, which causes thermal expansion of the profile tubes can be included. For example, a is suitable for this Sealing tape made from carbon fiber wool. This makes it high Temperature resistance with sufficient elasticity and good damping guaranteed.

Vorteilhafterweise ist ferner, daß das eine Sammelrohr über eine oder mehrere axial verlaufende Rohrleitungen mit dem Verdichter und das andere Sammelrohr mit der Brennkammer verbunden ist. Die Rohrleitungen sind vorzugsweise ringförmig ausgebildet, wobei die verdichterseitige Rohrleitung radial außerhalb der brennkammerseitigen Rohrleitung ange­ ordnet ist. Die Rohrleitungen können auch ringabschnittartig ausge­ führt sein, wobei diese gleichmäßig über dem Umfang verteilt sind. Dabei haben die Rohrleitungen vorzugsweise nierenförmigen Querschnitt.It is also advantageous that the one manifold via or several axially running pipelines with the compressor and that other manifold is connected to the combustion chamber. The pipelines are preferably ring-shaped, the compressor side Pipe is placed radially outside the pipe on the combustion chamber side  is arranged. The pipelines can also be ring segment-like leads, which are evenly distributed over the circumference. The pipes preferably have a kidney-shaped cross section.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Profilröhrchen in axialer Richtung zur Bildung einer zylindrischen Matrix ausgerich­ tet sind. Dies ermöglicht eine sehr einfache Herstellung und Montage des Wärmetauschers. Alternativ können die Profilröhrchen unter einem spitzen Winkel zur Triebwerksachse hin ausgerichtet sein, zur Bildung einer sich im Strom abwärtiger Richtung verjüngenden Matrix, die somit etwa eine kegelstumpfmantelartige Form aufweist. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß keine Durchmesservergrößerung des Gehäuses für die Heißgasabführung notwendig ist.A further development of the invention is that the profile tubes aligned in the axial direction to form a cylindrical matrix are. This enables very simple manufacture and assembly of the heat exchanger. Alternatively, the profile tubes under one acute angle to the engine axis for formation a tapering matrix in the downstream direction, which is thus has about a frustoconical shape. This version has the advantage that no increase in diameter of the housing for the Hot gas discharge is necessary.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung weiter erläutert. Dabei zeigtThe invention will be further elucidated on the basis of the drawing explained. It shows

Fig. 1 einen Teilaxialschnitt durch den hinteren Teil einer Gasturbi­ ne, Fig. 1 ne a partial axial section through the rear part of a Gasturbi,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II gemäß Fig. 1, Fig. 2 is a cross section along the line II-II of FIG. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Teilausschnitt von Fig. 2, Fig. 3 is an enlarged partial section of Fig. 2,

Fig. 4 einen Teilaxialschnitt durch eine alternative Wärmetauscher­ ausführung, Fig. 4 embodiment, a partial axial section through an alternative heat exchanger,

Fig. 5 einen Teilaxialschnitt durch eine weitere Wärmetauscherausfüh­ rung, Figure 5 tion. A partial axial section through a further Wärmetauscherausfüh,

Fig. 6 einen Teilaxialschnitt durch noch eine Wärmetauscherausführung. Fig. 6 shows a partial axial section through another heat exchanger design.

In Fig. 1 ist der hintere Teil eines Gasturbinentriebwerks 1 zu se­ hen, dessen Niederdruckturbine 2 über eine Welle 3 mit nicht darge­ stellten Bauteilen, beispielsweise einem Niederdruckverdichter oder einer Abtriebswelle gekoppelt ist. Die Niederdruckturbine 2 wird von in der Brennkammer 4 erzeugtem Heißgas beaufschlagt, welches über den Ringkanal 5 und die Leitschaufel 6 anströmt, und stromab der Nieder­ druckturbine 2 in den Austrittsdiffusor 7 geleitet wird, wobei die Strömungsgeschwindigkeit reduziert wird. Im konisch sich erweiternden Austrittsdiffusor 7 ist ein Wärmetauscher 8 angebracht, dem sich ein ringförmiger Gasaustrittskanal 9 anschließt.In Fig. 1, the rear part of a gas turbine engine 1 can be seen, the low-pressure turbine 2 is coupled via a shaft 3 to components not shown, for example a low-pressure compressor or an output shaft. The low-pressure turbine 2 is acted upon by hot gas generated in the combustion chamber 4 , which flows over the annular channel 5 and the guide vane 6 , and is conducted downstream of the low-pressure turbine 2 into the outlet diffuser 7 , the flow speed being reduced. In the conically widening outlet diffuser 7 , a heat exchanger 8 is attached, which is followed by an annular gas outlet channel 9 .

Der Wärmetauscher 8 besteht aus einem ersten, mit einem nicht darge­ stellten Verdichter gekoppelten, ringförmigen Sammelrohr 10 und einem zweiten, mit der Brennkammer 4 gekoppelten Sammelrohr 11. Das erste Sammelrohr 10 wird dabei über die Rohrleitung 12 vom Verdichter mit relativ kühler, verdichteter Luft versorgt. Vom ersten Sammelrohr 10 wird diese Luft über eine Vielzahl U-förmig gekrümmter Profilröhrchen 13 die zusammen die Wärmetauschermatrix 14 bilden, zum zweiten Sam­ melrohr 11 geleitet. Dabei erhitzt sich die verdichtete Luft durch Wärmetausch mit dem heißen Abgas, das von der Brennkammer 4 über den Austrittsdiffusor 7 der Wärmetauschermatrix 14 zugeleitet wird. Die verdichtete, und so erhitzte Luft gelangt vom zweiten Sammelrohr 11 über eine konzentrisch innerhalb der Rohrleitung 12 verlaufende Brenn­ kammerzuleitung 15, die ebenfalls ringförmig ausgebildet sein kann zur Brennkammer 4.The heat exchanger 8 consists of a first, with a compressor not shown Darge, annular manifold 10 and a second, coupled to the combustion chamber 4 manifold 11th The first manifold 10 is supplied by the compressor with relatively cool, compressed air via the pipeline 12 . From the first manifold 10 , this air is passed through a plurality of U-shaped curved tubes 13 which together form the heat exchanger matrix 14 to the second Sam melrohr 11 . The compressed air is heated by heat exchange with the hot exhaust gas, which is fed from the combustion chamber 4 to the heat exchanger matrix 14 via the outlet diffuser 7 . The compressed, and thus heated air passes from the second manifold 11 via a combustion chamber supply line 15 which runs concentrically within the pipeline 12 and which can also be annular to the combustion chamber 4 .

Die Wärmetauschermatrix 14 ist im Bereich der Röhrchenkrümmung über eine Dichtung 16 an der Gehäusewand 17 abgestützt. Mit den Abstands­ haltern 18 werden konstante Abstände der einzelnen Profilröhrchen 13 zueinander gewährleistet.The heat exchanger matrix 14 is supported in the region of the tube curvature via a seal 16 on the housing wall 17 . With the spacers 18 constant distances between the individual profile tubes 13 to each other are ensured.

Die beiden Sammelrohre 10 und 11 sind in ihren Wandbereichen 20 a, b, an denen die Profilröhrchen 13 angebracht sind, kegelstumpfmantelartig ausgebildet und in die turbinenseitige Gehäusewand 19 des Austritts­ diffusors 7 eingeformt. Zwischen den beiden Sammelrohren 10 und 11 ist ferner eine ringförmige Dehnungsausgleichsmanschette 21 vorgesehen, die in Höhe des mittleren Radius 22 der Profilröhrchen 13 angebracht ist. Die Dehnungsausgleichmanschette 21 ist durch ein einseitig be­ festigtes, ringförmiges Leitblech 23 strömungsgünstig an die Gehäuse­ wand 19 angepaßt.The two manifolds 10 and 11 are formed in their wall regions 20 a, b , to which the profile tubes 13 are attached, in the manner of a truncated cone and are molded into the turbine-side housing wall 19 of the outlet diffuser 7 . Between the two headers 10 and 11, a ring-shaped expansion compensation boot 21 is also provided, the profile of the tube 13 is attached at the level of mean radius 22nd The expansion compensation sleeve 21 is aerodynamically adapted to the housing wall 19 through a one-sided be fixed, annular baffle 23 .

Die Gehäusewand 17 ist mit 2 ringförmigen Befestigungsflanschen 26 a, 26 b versehen, wodurch der Wärmetauscher leicht zugänglich ge­ macht werden kann. Die Sammelrohre 10, 11 sind mit den Rohrleitungen 12, 15 über Steckverbindungen 27 verbunden, die unter allen thermi­ schen Bedingungen im wesentlichen dicht halten. Eventuell austretende Leckgase bleiben innerhalb des Triebwerkes und stören nicht weiter. Der Wärmetauscher läßt sich so nach Lösen der Befestigungsflansche 26 a, b durch Lösen der Schraubverbindung am Befestigungsflansch 28 einfach entfernen.The housing wall 17 is provided with 2 annular fastening flanges 26 a , 26 b , which makes the heat exchanger easily accessible. The manifolds 10, 11 are connected to the pipelines 12, 15 via plug connections 27 which keep essentially tight under all thermal conditions. Leakage gases that may escape remain inside the engine and do not cause any further interference. The heat exchanger can be easily removed after loosening the mounting flanges 26 a, b by loosening the screw connection on the mounting flange 28 .

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt in Höhe der Linie II-II gemäß Fig. 1. Dabei ist zu erkennen, daß die Wämetauschermatrix 14 ringförmig aus­ gebildet ist, was durch die Konturlinien 24 angedeutet ist. Konzen­ trisch innerhalb der Wärmetauschermatrix 14 ist der von der Gehäuse­ wand 17 innenseitig begrenzte Austrittsdiffusor 7 zu sehen, während radial außerhalb der Wärmetauschermatrix 14 ein Mantelblech 25 vorge­ sehen ist. Fig. 2 shows a cross section at the height of the line II-II according to Fig. 1. It can be seen that the heat exchange matrix 14 is formed from a ring, which is indicated by the contour lines 24 . Concentrically within the heat exchanger matrix 14 , the outlet diffuser 7, which is delimited on the inside by the housing wall 17 , can be seen, while radially outside the heat exchanger matrix 14, a jacket plate 25 can be seen.

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2, wobei die An­ ordnung und Ausbildung der Profilröhrchen 13 genauer dargestellt ist. Die Profilröhrchen 13 weisen einen stromlinienförmigen Querschnitt auf und sind in optimaler Dichte angeordnet. Die genaue Anordnung der Profilröhrchen 13 ist abhängig von den genauen Durchströmungsparame­ tern. Angedeutet ist ferner der mittlere Radius 22, in dessen Höhe die Dehnungsausgleichsmanschette 21 in die Gehäusewand 19, bzw. zwischen den Sammelrohren 10 und 11 angebracht ist. Fig. 3 shows an enlarged section of Fig. 2, the arrangement and design of the profile tubes 13 is shown in more detail. The profile tubes 13 have a streamlined cross section and are arranged in an optimal density. The exact arrangement of the profile tube 13 is dependent on the exact flow parameters. Also indicated is the mean radius 22 , at the level of which the expansion compensation sleeve 21 is attached in the housing wall 19 or between the manifolds 10 and 11 .

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführung, die sich von der in Fig. 1 dargestellten Anordnung zum ersten dadurch unterschei­ det, daß die Profilröhrchen 13 axial ausgerichtet sind, und zweitens der Gasaustrittskanal so ausgebildet ist, daß das Abgas in radialer Richtung ausgeblasen wird. Dabei wird sich der Gasaustrittskanal 9 vorzugsweise nicht über den gesamten Umfang erstrecken, sondern 1/8 bis 1/3 des Umfanges ausmachen. Fig. 4 shows an alternative embodiment, which differs from the arrangement shown in Fig. 1 for the first in that the profile tubes 13 are axially aligned, and secondly, the gas outlet channel is designed so that the exhaust gas is blown out in the radial direction. Here, the gas outlet channel 9 preferably do not extend over the entire circumference, but 1 / 8-1 / 3 of the circumference account.

In Fig. 5 ist eine ähnliche Anordnung dargestellt, die sich gegenüber den vorher gezeigten dadurch unterscheidet, daß die Profilröhrchen 13 a nicht U-förmig ausgebildet sind, sondern gradlinig verlaufen und in ein gemeinsames ringförmiges ausgebildetes Umlenkrohr 29 münden. Die verdichtete Luft strömt somit aus dem ersten Sammelrohr 10 über das Bündel Profilröhrchen 13 a in das Umlenkrohr 29, wo die Teilströme der einzelnen Röhrchen zusammengeführt werden und über die radial innen angeordneten parallelen Profilröhrchen 13 b zum zweiten Sammelrohr 11 zurückgeleitet werden. Das Umlenkrohr 29 ist von der Dichtung 30 umge­ ben und in der Gehäusewand 17 abgestützt.In Fig. 5, a similar arrangement is shown, which differs from the previously shown in that the profile tubes 13 a are not U-shaped, but run straight and open into a common ring-shaped deflection tube 29 . The compressed air thus flows from the first manifold 10 via the bundle of profiled tubes 13 a into the deflection tube 29 , where the partial flows of the individual tubes are brought together and are returned to the second manifold 11 via the parallel internally arranged parallel profiled tubes 13 b . The deflection tube 29 is ben of the seal 30 and supported in the housing wall 17 .

Die Ausführung gemäß Fig. 6 schließlich ermöglicht einen Gasaustritt in Richtung zum vorderen Teil des Gasturbinentriebwerkes 1. Hierzu sind die Profilröhrchen 13 in axialer Richtung ausgerichtet. Die Sam­ melrohre 10, 11 weisen konische Wandbereiche 20 a, b auf, wobei jedoch der Wandbereich 20 a sich entgegen dem Wandbereich 20 b konisch aufwei­ tet. Der Gasaustrittskanal 9 weist ein konisches Mantelblech 25 auf, und erstreckt sich je nach Öffnungsquerschnitt vorzugsweise im Bereich von 1/4 bis zur Hälfte des Umfanges.Finally, the embodiment according to FIG. 6 enables gas to escape towards the front part of the gas turbine engine 1 . For this purpose, the profile tubes 13 are aligned in the axial direction. The Sam melrohre 10, 11 have conical wall areas 20 a, b , but the wall area 20 a tapered against the wall area 20 b . The gas outlet channel 9 has a conical casing plate 25, and extends according to the opening cross-section preferably in the range of 1/4 up to the half of the circumference.

Claims (14)

1. Wärmetauscher für eine Gasturbine mit zwei nebeneinander angeord­ neten Sammelrohren, die über eine Vielzahl U-förmig verlaufender Profilröhrchen miteinander verbunden sind, die innenseitig vom Luftstrom zwischen Verdichter und Brennkammer durchströmt werden und außenseitig von dem durch einen Austrittsdiffusor geleiteten Turbinenabgas umströmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelrohre (10, 11) ringförmig gekrümmt sind und konzentrisch in die turbinenseitige Gehäusewand (19) des Austrittsdiffusors (7) eingeformt sind, wobei die Profilröhrchen (13) etwa in axialer Richtung im Austrittsdiffusor (7) ausgerichtet sind, und die Um­ lenkabschnitte der Profilröhrchen (13) sich über den gesamten Querschnitt des Austrittsdiffusors (7) erstrecken.1. Heat exchanger for a gas turbine with two side by side arranged manifolds, which are connected to each other via a plurality of U-shaped profile tubes, which are traversed on the inside by the air flow between the compressor and the combustion chamber and on the outside by which the turbine exhaust gas directed through an outlet diffuser flows, characterized in that in that the collecting pipes (10, 11) are curved annular and the outlet diffuser (7) are formed concentrically to the turbine-side housing wall (19), wherein the profiled pipes (13) are approximately aligned in the axial direction in the outlet diffuser (7), and the order Steering sections of the profile tubes ( 13 ) extend over the entire cross section of the outlet diffuser ( 7 ). 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelrohre (10, 11) vollständige Ringkanäle sind.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the manifolds ( 10, 11 ) are complete ring channels. 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelrohre (10, 11) ringabschnittartig ausgebildet sind. 3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the collecting tubes ( 10, 11 ) are formed like a ring section. 4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Wandbereiche (20 a, 20 b) der Sammel­ rohre (10, 11), an denen die Enden der Profilröhrchen (13) befe­ stigt sind, etwa kegelstumpfmantelartige Oberflächen zur Bildung des betreffenden Diffusorwandabschnittes aufweisen.4. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that those wall areas ( 20 a , 20 b) of the collecting tubes ( 10, 11 ) on which the ends of the profiled tubes ( 13 ) are BEFE Stigt, such as frustoconical surfaces to form the have relevant diffuser wall section. 5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen den beiden Sammelrohren (10, 11) eine ringförmige Dehnungs­ ausgleichsmanschette (21) vorgesehen ist.5. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that between the two manifolds ( 10, 11 ) an annular expansion compensation sleeve ( 21 ) is provided. 6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsausgleichsmanschette (21) in Höhe des mittleren Radius (22) der Profilröhrchenmatrix (14) vorgesehen ist.6. Heat exchanger according to claim 5, characterized in that the expansion compensation sleeve ( 21 ) is provided at the level of the mean radius ( 22 ) of the profile tube matrix ( 14 ). 7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Umlenkabschnitten der Profilröhr­ chen (13) und der anliegenden Gehäusewand (17) des Austrittsdiffu­ sors (7) eine Dichtung (16) vorgesehen ist.7. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that a seal ( 16 ) is provided between the deflection sections of the profiled tube ( 13 ) and the adjacent housing wall ( 17 ) of the outlet diffuser ( 7 ). 8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umlenkabschnitte der Profilröhrchen (13) durch ein ringförmiges Umlenkrohr (29) gebildet werden, und das Umlenk­ rohr (29) über Bündel gradliniger Profilröhrchen (13 a, 13 b) mit den beiden Sammelrohren (10, 11) kommuniziert.8. The heat exchanger is characterized according to one of claims 1 to 7, terized in that the turn of the profile tube (13) are formed by an annular deflection tube (29) and the deflecting pipe (29) rectilinear over beam profile tube (13 a, 13 b ) communicates with the two manifolds ( 10, 11 ). 9. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Sammelrohr (10) über eine oder mehre­ re axial verlaufende Rohrleitungen (12) mit dem Verdichter, das andere Sammelrohr (11) mit der Brennkammer (4) verbunden ist. 9. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the one collecting pipe ( 10 ) via one or more re axially extending pipes ( 12 ) with the compressor, the other collecting pipe ( 11 ) is connected to the combustion chamber ( 4 ). 10. Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen (12, 15) in Axialrichtung gesehen nierenförmig ausgebildet sind.10. Heat exchanger according to claim 9, characterized in that the pipes ( 12, 15 ) are kidney-shaped in the axial direction. 11. Wärmetauscher nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen (12, 15) konzentrisch im Gasturbinentrieb­ werk (1) angeordnet sind.11. Heat exchanger according to claim 9 or 10, characterized in that the pipes ( 12, 15 ) are arranged concentrically in the gas turbine engine ( 1 ). 12. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilröhrchen (13) in axialer Richtung zur Bildung einer zylindrischen Matrix (14) ausgerichtet sind.12. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the profile tubes ( 13 ) are aligned in the axial direction to form a cylindrical matrix ( 14 ). 13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sammelrohre (10, 11) radial übereinander liegen, und die mit den Enden der Profilröhrchen (13) verbundenen konischen Wand­ abschnitte (20 a, 20 b) im Axialschnitt winklig zueinander angeord­ net sind.13. Heat exchanger according to claim 12, characterized in that the two collecting tubes ( 10, 11 ) lie radially one above the other, and the conical wall sections connected to the ends of the profile tubes ( 13 ) ( 20 a , 20 b) are arranged at an angle to one another in axial section are. 14. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Profilröhrchen (13) unter einem spitzen Winkel zur Triebwerksachse hin ausgerichtet sind zur Bildung einer sich in stromabwärtiger Richtung verjüngenden Matrix (14).14. Heat exchanger according to one of claims 1 to 11, characterized in that the profile tubes ( 13 ) are aligned at an acute angle to the engine axis to form a tapering in the downstream direction matrix ( 14 ).
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Cited By (3)

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RU2210679C2 (en) * 1999-03-24 2003-08-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Air heating system for sets with gas turbine engine
RU2440502C1 (en) * 2010-07-07 2012-01-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Air-cleaning device for gas-turbine plant
US8720534B2 (en) 2007-09-11 2014-05-13 Behr Gmbh & Co. Kg Heat exchanger, particularly for a motor vehicle

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