DE2841571C2 - Single-flow ceramic recuperator and process for its manufacture - Google Patents
Single-flow ceramic recuperator and process for its manufactureInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen rekuperativen Wärmeübertrager aus keramischem Material mit mehreren, in Reihe nebeneinander angeordneten Kammern mit Zu-und Abströmöffnungen für im Wäimeaustausch stehende Medien, wobei jeweils benachbarte Kammern eine gemeinsame Trennwand aufweisen und von einem anderen der im Wärmeaustausch stehenden Medien durchströmt sind und innerhalb eines einstückigen Blokkes aus keramischem Material mehrere, die Kammern bildende parallel zueinander geführte Strömungskanäle über die gesamte Länge des Blockes geführt sind, wobei die Strömungskanäle zueinander zu entgegengesetzten Oberflächen des Blockes hin abwechselnd derart gegeneinander versetzt sind, daß jeder Strömungskanal über seine gesamte Länge die direkt neben ihm liegenden Kanäle überragt, wobei die Kanäle an einer ihrer Stirnseiten und an ihren an der Oberfläche liegenden Längsseiten bis auf Zuströmöffnungen für die Medien verschlossen sind. Ferner bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung solcher rekuperativen Wärmeübertrager. The invention relates to a regenerative heat exchanger Made of ceramic material with several chambers arranged in a row next to one another Inflow and outflow openings for media in heat exchange, with adjacent chambers in each case have a common partition and another of the heat exchanging media flow through and within a one-piece block made of ceramic material several, the chambers forming flow channels running parallel to one another are guided over the entire length of the block, the flow channels alternating with one another towards opposite surfaces of the block in such a manner are offset from one another so that each flow channel over its entire length is directly next to it lying channels, the channels on one of their end faces and on their lying on the surface Long sides are closed except for inflow openings for the media. The invention also relates on the production of such recuperative heat exchangers.
Nach der Lehre des Hauptpatentes P 27 07 290 mit vorzugsweise U-förmiger Medienführung werden bei einem rekuperativen Wärmeübertrager aus keramischem Material die über die gesamte Länge des BlockesAccording to the teaching of the main patent P 27 07 290 with preferably U-shaped media guides are in a recuperative heat exchanger made of ceramic material over the entire length of the block
parallel zueinander geführten Strömungskanäle an den Stirnseiten verschlossea Dies macht ein kompliziertes nachträgliches Abdichten der Strömungskanäle mit einem Verschlußmaterial, wie zementartige Pasten oder Keramikauf schlämnmngen notwendig, wie aus der DE-OS 27 05 123 hervorgeht Dieser Arbeitsgang ist bei solchermaßen hergestellten Wärmeübertragungen sehr aufwendig, wobei die später stirnseitig offenen Strömungskanäle beim Abdichtungsvorgang mit einem leicht entfernbaren Material wie Wachs, Kunststoffe etc. verstopft werden müssen, um entsprechende Mediumführungen zu erhalteaFlow channels running parallel to one another are closed at the front sides. This makes a complicated process subsequent sealing of the flow channels with a sealing material such as cement-like pastes or Keramikauf schlämnmngen necessary, as can be seen from DE-OS 27 05 123 This operation is at Heat transfers produced in this way are very expensive, with the flow channels that are later open at the front during the sealing process with an easily removable material such as wax, plastics etc. must be clogged in order to obtain appropriate medium guides a
Solche rekuperative Wärmeübertrager sind besonders für Gasturbinen geeignet, wobei keramische Werkstoffe wie SiC, Siliziumnitrid und Cordierit eingesetzt werden. Des weiteren wird in der DE-OS 24 53 961 ein rekuperativer Wärmeaustauscher insbesondere für Gasturbinen mit einer vorzugsweise kreuz- oder Z-förmigen Mediumführung aus Metall oder Keramik beschrieben. Ebenfalls ist ein rohrförmiger Dlattenwärmeaustauscher aus Metall mit L-förmiger Mediumführung aus der US-PS 24 30 227 bekannt geworden. Letzterer Wärmeaustauscher wird insbesondere zum Erhitzen von Luft oder Flüssigkeiten eingesetzt, wobei man heiße Verbrennungsgase als Heizmedium benutzt. Der Wärmeaustauscher ist von einfacher Konstruktion und kann für Reinigungszwecke zerlegt werden.Such recuperative heat exchangers are particularly suitable for gas turbines, ceramic materials such as SiC, silicon nitride and cordierite being used. Furthermore, DE-OS 24 53 961 describes a recuperative heat exchanger, in particular for gas turbines, with a preferably cross-shaped or Z-shaped medium guide made of metal or ceramic. A tubular D lath heat exchanger made of metal with an L-shaped medium guide from US Pat. No. 2,430,227 has also become known. The latter heat exchanger is used in particular for heating air or liquids, using hot combustion gases as the heating medium. The heat exchanger is of simple construction and can be dismantled for cleaning purposes.
Für eine Hochtemperaturanwendung ist ein solcher Wärmetauscher aber nicht geeignetHowever, such a heat exchanger is not suitable for high-temperature applications
Insbesondere in der Automobilbranche zur Entwicklung von wirtschaftlichen Fahrzeuggasturbinen braucht man aber Wärmetauscher, die Gastemperaturen von etwa 13000C vertragen. Deshalb kommen als Wärmeübertragungsmaterialien hierfür nur keramische Werkstoffe in Frage. Auch konnte man bei dem Regenerator-Wärmeaustauscher mit seinen drehenden, keramischen Scheiben die Probleme nicht vollständig lösen, so daß man nun auf den Rekuperatortyp zurückgreift Für solche oder für andere Verwendungszwecke geeignete Wärmeübertrager sollen dabei einen hohen Ausnutzungsgrad, kleine Abmessungen und ein geringes Gewicht aufweisen. Ferner wird verlangt, daß solche keramischen rekuperativen Wärmeübertrager zuverlässig arbeiten und billig herzustellen sind.In the automotive industry in particular, however, for the development of economical vehicle gas turbines, heat exchangers that can withstand gas temperatures of around 1300 ° C. are required. Therefore, only ceramic materials can be used as heat transfer materials for this purpose. The problems of the regenerator heat exchanger with its rotating, ceramic disks could not be completely solved either, so that one now falls back on the recuperator type. Furthermore, it is required that such ceramic regenerative heat exchangers work reliably and are inexpensive to manufacture.
Ausgehend von dem Wärmeübertrager nach Patent P 27 07 290 liegt der Zusatzanmeldung die Aufgabe zugrunde, den keramischen Wärmeübertrager so weiterzubilden, daß die Stirnseiten in einfacher Weise so verschlossen werden und die Öffnungen in den Deckwandungen so liegen, daß insbesondere eine L-förmige Medienführung entsteht Darüber hinaus sollen die keramischen Wärmeübertrager mit möglichst geringem Fertigungsaufwand herstellbar sein.Based on the heat exchanger according to patent P 27 07 290, the additional application is based on the task to develop the ceramic heat exchanger in such a way that the end faces are closed in a simple manner and the openings in the top walls are so that in particular an L-shaped media guide In addition, the ceramic heat exchangers should have the least possible manufacturing effort be producible.
Die Aufgabe der Erfinaung wird dadurch gelöst, daß die Strömungskanäle an zumindest einer der Stirnseiten mit einem kammartigen Endstück verschlossen sind und zusammen mit den Deck- und Seitenwandungen die Außenhaut des Wärmeübertragerblockes bilden.The object of the invention is achieved in that the flow channels on at least one of the end faces are closed with a comb-like end piece and together with the top and side walls the Form the outer skin of the heat exchanger block.
Die Ausgestaltung der kammartigen Endstücke führt gegenüber den bekannten Maßnahmen bei Wärmeübertragern zu einer einfacheren und wirtschaftlichen Herstellung, die der Verarbeitung des keramischen Materials weitgehend Rechnung trägt So kann der Grundkörper mit den Strömungskanälen unabhängig vom späteren Endmaß gefertigt werden, so daß sich aus Fertigungsgründen insbesondere das Strangziehverfahren anbietet, wobei dann später nur noch die Stirnseiten der entsprechenden Strömungskanäle mittels des erfindungsgemäßen kammart'gen Endstückes gasdicht verschlossen werden müssen.The design of the comb-like end pieces leads to the known measures in heat exchangers for a simpler and more economical production, the processing of the ceramic material largely takes into account The base body with the flow channels can be independent of the later Final dimensions are manufactured, so that for manufacturing reasons in particular the extrusion process offers, and then later only the end faces of the corresponding flow channels by means of the invention comb-like end piece must be sealed gas-tight.
Varianten hinsichtlich der Öffnungen auf den Deckwandungen sind in den Unteransprüchen näher beschrieben. Des weiteren können zumindest die unter Niederdruck stehenden Strömungskanäle Abstützungen aufweisen. Für die Herstellung solcher keramischer Wärmeübertrager insbesondere mit L-förmiger Medienführung eignet sich die Säge-, Stranppreß- und Fo-Uentechnik, wobei beim erfindungsgemäßen keramischen Wärmeübertrager man nicht nur auf die beschriebenen Herstellungsmethoden beschränkt bleibt, sondern es kann auch eine kombinierte Säge- und Strangpreßtechnik angewandt werden. Solche Herstellungsmethoden ermöglichen eine billige und zuverlässige Produktion solcher Wärmeübertrager in Keramik. Durch spezifische Ausbildungen der Ein- und Austrittsöffnungen kann der Wärmeübertrager ohne Anordnung eines federnden, dehnungsaufnehmenden Mittels, z.B. direkt an die Leitung einer Gasturbine, angeschlossen werden. Als weiteres ist er wegen des relativ billigen Ausgangsmaterials kostengünstig herzustellen.Variants with regard to the openings on the top walls are described in more detail in the subclaims. Furthermore, at least the flow channels which are under low pressure can have supports exhibit. For the production of such ceramic heat exchangers, especially with L-shaped media routing the sawing, pressing and foaming technique is suitable, with the ceramic heat exchanger according to the invention not only referring to the one described Manufacturing methods remains limited, but it can also be a combined sawing and cutting Extrusion technology can be used. Such manufacturing methods allow cheap and reliable Production of such heat exchangers in ceramics. Due to the specific design of the inlet and outlet openings, the heat exchanger can be used without any arrangement a resilient, expansion-absorbing means, e.g. directly connected to the line of a gas turbine will. Furthermore, it is inexpensive to manufacture because of the relatively cheap starting material.
Grundsätzlich läßt sich noch anführen, daß sich die einzelnen Teile für den einflutigen Wärmeübertrager vorteilhaft aus den keramischen Massen Siliziumnitrid, Siliziumcarbid und Cordierit herstellen lassen, die im gebrannten Zustand eine hohe Temperaturbeständigkeit bis 13000C und mehr aufweisen als auch durch eine gute Temperaturschockbeständigkeit gekennzeichnet sind. Insbesondere werden durch die höhere Temperaturbelastbarkeit Anwendungsmöglichkeiten eröffnet, die mit metallischen Wärmeübertragern nicht möglich sind. Dagegen läßt sich mit Keramik ein feingliedriger Aufbau von Rekuperatoren wie es von den Metallen bekannt ist, nicht ohne weiteres durchführen. Deshalb müssen einzelne Herstellungsschritte und Abmessungen so aufeinander abgestimmt werden, daß man sowohl eine optimale technische als auch wirtschaftliche Fertigung erhältIn principle, it can also be stated that the individual parts for the single-flow heat exchanger can advantageously be produced from the ceramic masses silicon nitride, silicon carbide and cordierite, which in the fired state have a high temperature resistance of up to 1300 ° C. and are also characterized by good temperature shock resistance . In particular, the higher temperature resistance opens up possible applications that are not possible with metallic heat exchangers. On the other hand, a delicate structure of recuperators, as is known from metals, cannot easily be carried out with ceramics. Therefore, individual manufacturing steps and dimensions must be coordinated with one another in such a way that both optimal technical and economical production are obtained
Im folgenden werden Aufbau des erfindungsgemäßen keramischen Wärmeübertragers mit L-förmiger Mediumführung sowie Verfahren zu seiner Herstellung anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Es zeigenThe following is a structure of the ceramic heat exchanger according to the invention with an L-shaped medium duct and the method for its production explained in more detail with reference to the figures. It demonstrate
F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel in perspektivischer Darstellung mit den Schnitten A und B; F i g. 1 shows an exemplary embodiment in a perspective illustration with sections A and B;
Fig.2 Aufsicht und Längsschnitt C-D und E-F eines in der Sägetechnik hergestellten Wärmeübertragers; 2 top view and longitudinal section CD and EF of a heat exchanger manufactured using sawing technology;
so F i g. 3 eine perspektivische Ansicht eines in der Strangpreßtechnik gefertigten Wärmeübertragers;so F i g. 3 is a perspective view of a heat exchanger manufactured using extrusion technology;
F i g. 4 ein in der Folientechnik hergestellter Wärmeübertrager mit den Schnitten A —A und B—B. F i g. 4 a heat exchanger manufactured using foil technology with the sections A-A and B-B.
In F i g. 1 ist die L-förmige Medienführung in einem Wärmeübertragerblock 1 dargestellt. Aufbaumäßig zeigt der rekuperative Wärmeübertrager nebeneinander angeordnete parallel verlaufende Strömungskanäle 2,3, wobei die jeweils benachbarten Strömungskanäle eine gemeinsame Trennwand 7 aufweisen. Hinsichtlich derIn Fig. 1 shows the L-shaped media routing in a heat exchanger block 1. In terms of structure, the recuperative heat exchanger shows flow channels 2, 3 arranged next to one another and running parallel, the respective adjacent flow channels having a common partition 7 . With regard to the
ω Abmessungen der Strömungskanäle hat sich für die Strömungskanäle 2 der Hochdruckseite die Schlitzbreite mit 0,8 mm und für die Strömungskanäle 3 der Niederdruckseite die Schlitzbreite mit 1,6 mm als günstig erwiesen. Zusätzlich können die Strömungskanäle 3 der Niedcrdruckseite mit Abstützungen 18 verstärkt werden. Dadurch treten auch infolge der mehrfachen Querschnittsverengungen höhere Strömungsgeschwindigkeiten und Wirbelbindungen auf, die eine wirksame Steige-ω dimensions of the flow channels, the slot width of 0.8 mm for the flow channels 2 of the high pressure side and the slot width of 1.6 mm for the flow channels 3 of the low pressure side has proven to be favorable. In addition, the flow passages 3 can Niedc the r-pressure side with supports 18 are amplified. As a result of the multiple cross-sectional constrictions, higher flow velocities and vortex bonds occur, which result in an effective rise.
rung des Wärmeübergangs mit sich bringen. Weitere Teile sind die Deckwandungen 8,9 sowie die kammartigen Endstücke 10, die zusammen die eigentlichen Bauelemente des Wärmeübertragers bilden. Des weiteren werden die offenen Stirnseiten 4, 5 mit kammartigen Endstücken 10 so verschlossen, daß die Strömungskanäle 2, 3 eine L-förmige Medienführung bilden. Durch Anschlüsse an den Öffnungen 11 und 12 erfolgt der Zustrom von Gasen oder Flüssigkeiten in der Pfeilrichtung gekennzeichneten Art und Weise, womit der Wärmeaustausch im Gegenstromprinzip erfolgt. Dabei können sich die Zuströmöffnungen 11 und 12 sowohl nur auf der einen oder jeweils auf den entgegengesetzten Seiten der Deckwandungen 8,9 befinden.bring about the heat transfer. Other parts are the top walls 8, 9 and the comb-like ones End pieces 10, which together form the actual components of the heat exchanger. Further the open end faces 4, 5 are closed with comb-like end pieces 10 so that the flow channels 2, 3 form an L-shaped media guide. The inflow takes place through connections at the openings 11 and 12 of gases or liquids marked in the direction of the arrow, indicating the heat exchange takes place in the countercurrent principle. The inflow openings 11 and 12 can both only are located on one or on the opposite sides of the top walls 8.9.
Der Wärmeübertrager nach F i g. 2 ist mit Hilfe der Säge-technik gefertigt, wobei Siliziumnitrid als Werkstoff besonders geeignet ist. Ausgegangen wird von einem isostatisch gepreßten und vornitrierten Block, in dem von der Weite mit der späteren Deckwandung 8 die Strömungskanäle 2 mittels Diamantschleifscheiben eingefräst werden, so daß die Stirnseite 5 vorerst verschlossen bleibt. Um möglichst gleichbleibende Schlitzbreiten zu erhalten und ein Ausbrechen der Trennwandungen 7 zu vermeiden, wird der Schleifstaub mit einer Druckluftdüse nahe an der Schnittstelle sofort ausgeblasen. Damit tritt auch eine zusätzliche Kühlung ein, wodurch die Wärmespannung in der Scheibe vermindert wird. Sowohl die einzelnen Deckwandungen 8, 9 als auch der Block 1 sind vorher planparallel geschliffen worden. In die Deckwandung 8 wird zusätzlich eine Ausnehmung eingearbeitet, die als Eintrittsöffnung 11 in Form eines Fensters 6 für das Hochdruck-Medium dient Anschließend wird die Deckwandung 8 so aufgarniert, daß sich das Fenster 6 an der noch geschlossenen Stirnseite 5 befindet Der Körper wird dann mit der Deckseite 8 nach unten auf die Fräse gelegt und die Gegenseite wird durchgehend mit Strömungskanälen 3 der Niederdruckseite versehen, wobei die Sägeblätter am Ende der Stirnseite 4 so abgesenkt werden, daß die Schlitze 17 für die Niederdruckseite in der Deckwandung 8 entstehen. Falls notwendig, werden auch von dieser Seite in die Strömungskanäle 3 die Abstützungen 18 eingebracht Danach werden die Strömungskanäle 3 auf der Stirnseite 4 mit einem Endstück 10 verschlossen, so daß an dieser Seite nur noch die Strömungskanäle 2 geöffnet sind. Als letzterer Formgebungsschritt erfolgt das Aufgarnieren der geschlossenen Abdeckung 9. Der so gefertigte Wärmeaustauscher wird dann zwischen 1350 und 1500° C fertig nitriertThe heat exchanger according to FIG. 2 is made with the help of sawing technology, with silicon nitride as the material is particularly suitable. The starting point is an isostatically pressed and pre-nitrided block, in which from the width with the later top wall 8, the flow channels 2 milled by means of diamond grinding wheels so that the end face 5 remains closed for the time being. To keep the slot width as constant as possible to get and to avoid breaking out of the partition walls 7, the sanding dust with a Immediately blow out the compressed air nozzle close to the interface. This also results in additional cooling, which means the thermal stress in the disc is reduced. Both the individual top walls 8, 9 as Block 1 was also ground plane-parallel beforehand. In the top wall 8 there is also a recess incorporated as an inlet opening 11 in the form of a window 6 for the high pressure medium Then the top wall 8 is garnished so that the window 6 is still closed Front side 5 is located. The body is then placed with the top side 8 down on the milling machine and the opposite side is continuously provided with flow channels 3 on the low-pressure side, the saw blades at the end of the end face 4 are lowered so that the slots 17 for the low-pressure side in the top wall 8 arise. If necessary, the supports 18 are also inserted into the flow channels 3 from this side Then the flow channels 3 are closed on the end face 4 with an end piece 10, so that only the flow channels 2 are still open on this side. The latter shaping step takes place the garnishing of the closed cover 9. The heat exchanger manufactured in this way is then between 1350 and 1500 ° C ready nitrided
In der weiteren F i g. 3 ist der erfindungsgemäße einflutige keramische Wärmeübertrager nach der StrangpreBtechnik dargestellt Die besondere Ausbildung der Strömungskanäle erzielt man durch entsprechende Kerne im Mundstück der Vakuumpresse. Beispielsweise kann das Mundstück so ausgebildet sein, daß breite Strömungskanäle 3 und etwas längere dünne Strömungskanäle 2 geformt werden. Der Preßstrang wird dann auf die entsprechende Länge des Wärmeübertragerblockes 1 geschnitten. Die Zuströmöffnung 11 für die Hochdruckseite erhält man, indem man die Strömungskanäle 2 durch die Deckwandung 8 in Form eines Fensters 6 freilegt. Die Öffnung der Strömungskanäle 3 für die Niederdruckseite auf der Deckwandung 8 erfolgt durch Einfräsen von Schlitzen 17 in Richtung der Strömungskanäle 3 in der Nähe der Stirnseite 4. Schließlich werden die kammartigen Endstücke 10 auf den beiden Stirnseiten 4, 5 angarniert, die so ausgebildet sind, daß eine L-förmige Medienführung vorliegt Anschließend wird der so hergestellte Wärmeübertrager dem Sinterprozeß unterworfen.In the further FIG. 3 is the single-flow ceramic heat exchanger according to the invention according to FIG Extrusion technology shown The special design of the flow channels is achieved by appropriate Cores in the mouthpiece of the vacuum press. For example, the mouthpiece can be designed so that wide flow channels 3 and slightly longer thin flow channels 2 are formed. The extruded strand is then cut to the corresponding length of the heat exchanger block 1. The inflow opening 11 for the high pressure side is obtained by shaping the flow channels 2 through the top wall 8 a window 6 exposed. The opening of the flow channels 3 for the low-pressure side on the top wall 8 takes place by milling slots 17 in the direction of the flow channels 3 in the vicinity of the end face 4. Finally, the comb-like end pieces 10 are hinged onto the two end faces 4, 5, which are designed in this way are that there is an L-shaped media guide. Then the heat exchanger produced in this way subjected to the sintering process.
Der blockförmige Wärmeübertrager 1 kann auch aus einzelnen rechteckigen oder quadratischen Folien hergestellt werden, wie aus F i g. 4 hervorgeht Den Wärmeübertragerblock erhält man, indem man beispielsweise wechselweise auf dünnere 15 und dickere 16 Abstandshalter ausgestanzte Folien 19 legt und den Stapel durch die beiden Grundplatten 13 und 14 seitlich begrenzt Durch die äußeren Ränder der Abstandshalter 15,16 und der Folien 19 entstehen die Deckwandungen 8 und 9. Die Abstandshalter 15 und 16 sind entweder stranggezogen oder isostatisch gepreßt Fertigungstechnisch ist es dabei günstiger, das Fenster 6 einzufräsen als die Abstandshalter 15 und 16 in diesem Bereich zu unterbrechen. Die Eintrittsöffnung 12 für die Niederdruckseite mit den breiten Schlitzen 17 wird durch Unterbrechung der Deckwand 8 in den Abstandshaltern 16 erreicht Die Rohfestigkeit des Wärmeübertragerblokkes wird erhalten, indem man ihn entweder einem Kaltoder einem Heißlaminierungsprozeß unterwirft Beim Heißlaminieren werden Temperaturen zwischen 80 und 150° C erreicht und ein mäßiger Druck von ca. 20 kg/cm2 angewendet, um ein Zusammenkleben der einzelnen Teile zu erreichen. Beim Kaltlaminieren dagegen muß der Druck erheblich gesteigert werden; er liegt zwischen 40 und 200 kp/cm2, wobei die einzelnen Schichten noch vorher mit einer Kunststoffschicht versehen werden müssen, damit der Klebe-Effekt eintritt Die Stirnseiten werden dann mit den kammartigen Endstücken verschlossen. Anschließend wird der Körper dem üblichen Sinterprozeß ausgesetzt Obwohl hier etwas höhere Herstellungskosten als beim Strangziehen vorliegen, ergibt sich der Vorteil, daß die gebildeten Abstützungen 18 in Gasführungsrichtung eingebracht werden können, wie es aus dem Schnitt B—Bder F i g. 4 hervorgehtThe block-shaped heat exchanger 1 can also be produced from individual rectangular or square foils, as shown in FIG. The heat exchanger block is obtained, for example, by alternately placing punched foils 19 on thinner 15 and thicker 16 spacers and laterally delimiting the stack by the two base plates 13 and 14. The outer edges of spacers 15, 16 and foils 19 create the top walls 8 and 9. The spacers 15 and 16 are either extruded or isostatically pressed. In terms of production technology, it is more advantageous to mill in the window 6 than to interrupt the spacers 15 and 16 in this area. The inlet opening 12 for the low pressure side with the wide slots 17 is reached by interrupting the top wall 8 in the spacers 16. The raw strength of the heat exchanger block is obtained by subjecting it to either a cold or a hot lamination process a moderate pressure of approx. 20 kg / cm 2 was applied in order to glue the individual parts together. In the case of cold lamination, on the other hand, the pressure must be increased considerably; it is between 40 and 200 kp / cm 2 , with the individual layers having to be provided with a plastic layer beforehand so that the adhesive effect occurs. The end faces are then closed with the comb-like end pieces. The body is then subjected to the usual sintering process. Although the manufacturing costs are somewhat higher than in the case of extrusion, there is the advantage that the supports 18 formed can be introduced in the direction of gas flow, as can be seen from section B-B of FIG . 4 emerges
Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3724790A1 (en) * | 1987-07-30 | 1989-02-09 | Schilling Heinz Kg | Heat exchange module for opposite flowing media with parallel pipes cast in heat-conducting material |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3107010C2 (en) * | 1981-02-25 | 1985-02-28 | Dieter Christian Steinegg-Appenzell Steeb | Metal cooler for cooling a fluid flowing through under high pressure with air |
US4403652A (en) * | 1981-04-01 | 1983-09-13 | Crepaco, Inc. | Plate heat exchanger |
FR2515169B1 (en) * | 1981-07-15 | 1986-01-24 | Galindo Jean | CERAMIC DEVICES HAVING ONE OR MORE SEALED CONDUITS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF |
NZ201673A (en) * | 1981-09-11 | 1986-07-11 | R J Pollard | Flat plate heat exchanger core with diversion elements to allow several fluid passes through core |
DE3136253A1 (en) * | 1981-09-12 | 1983-03-31 | Rosenthal Technik Ag, 8672 Selb | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING HEAT EXCHANGERS FROM CERAMIC FILMS |
FR2519751B1 (en) * | 1982-01-13 | 1987-10-02 | Chausson Usines Sa | HEAT EXCHANGER FOR TWO FLUIDS, ONE OF WHICH MAY BE CORROSIVE |
JPS58205094A (en) * | 1982-05-26 | 1983-11-29 | Hitachi Ltd | Heat exchange element |
DE3371247D1 (en) * | 1982-11-04 | 1987-06-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heat exchanger |
AT381791B (en) * | 1983-02-15 | 1986-11-25 | Al Ko Kober Ges M B H | HEAT EXCHANGER FOR TWO GAS SHAPED HEAT EXCHANGER MEDIA |
DE3909996A1 (en) * | 1989-03-25 | 1990-10-04 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | RECUPERATIVE CERAMIC HEAT EXCHANGER |
GB2273767B (en) * | 1992-12-24 | 1997-06-25 | Michael David Rose | Improvements in or relating to air ventilating units |
US6364007B1 (en) * | 2000-09-19 | 2002-04-02 | Marconi Communications, Inc. | Plastic counterflow heat exchanger |
NO321805B1 (en) | 2001-10-19 | 2006-07-03 | Norsk Hydro As | Method and apparatus for passing two gases in and out of the channels of a multi-channel monolithic unit. |
FR2854229A1 (en) | 2003-04-25 | 2004-10-29 | Realisation Mecaniques Engenee | Heat exchanger for use in gas boiler, has primary and secondary heat exchanger arranged to transverse flow of hot air towards interstice of exchangers, and duct passing another flow of hot air into secondary exchanger |
US20050189097A1 (en) * | 2004-03-01 | 2005-09-01 | The Boeing Company | Formed sheet heat exchanger |
US7594326B2 (en) | 2005-09-13 | 2009-09-29 | Catacel Corp. | Method for making a low-cost high-temperature heat exchanger |
US7591301B2 (en) | 2005-09-13 | 2009-09-22 | Catacel Corp. | Low-cost high-temperature heat exchanger |
US8047272B2 (en) | 2005-09-13 | 2011-11-01 | Catacel Corp. | High-temperature heat exchanger |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2430227A (en) * | 1944-03-10 | 1947-11-04 | Air Preheater | Air heater with corrugated core |
FR1368454A (en) * | 1962-08-31 | 1964-07-31 | Hoechst Ag | heat exchanger for corrosive environments |
GB1016313A (en) * | 1962-08-31 | 1966-01-12 | Hoechst Ag | Improvements in and relating to heat exchangers |
DE2453961A1 (en) * | 1974-11-14 | 1976-05-20 | Daimler Benz Ag | RECUPERATIVE HEAT EXCHANGER |
US4041592A (en) * | 1976-02-24 | 1977-08-16 | Corning Glass Works | Manufacture of multiple flow path body |
DE2705123C2 (en) * | 1976-02-24 | 1986-06-26 | Corning Glass Works, Corning, N.Y. | Heat exchanger and method of manufacturing a heat exchanger |
DE2706253A1 (en) * | 1977-02-15 | 1978-08-17 | Rosenthal Technik Ag | CERAMIC, RECUPERATIVE COUNTERFLOW HEAT EXCHANGER |
DE2707290C3 (en) * | 1977-02-19 | 1979-09-20 | Kernforschungsanlage Juelich Gmbh, 5170 Juelich | Recuperative heat exchanger made of ceramic material |
DE2744899C3 (en) * | 1977-10-06 | 1982-02-11 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Gas turbine system for driving vehicles |
DE2805817C3 (en) * | 1978-02-11 | 1982-03-18 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Recuperative heat exchanger made of ceramic material |
-
1978
- 1978-09-23 DE DE2841571A patent/DE2841571C2/en not_active Expired
-
1979
- 1979-08-10 SE SE7906715A patent/SE444072B/en not_active IP Right Cessation
- 1979-09-20 FR FR7923466A patent/FR2436956B1/en not_active Expired
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- 1979-09-21 CH CH853579A patent/CH643349A5/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3724790A1 (en) * | 1987-07-30 | 1989-02-09 | Schilling Heinz Kg | Heat exchange module for opposite flowing media with parallel pipes cast in heat-conducting material |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2436956B1 (en) | 1986-09-19 |
ATA623179A (en) | 1981-08-15 |
CH643349A5 (en) | 1984-05-30 |
SE7906715L (en) | 1980-03-24 |
NO147224B (en) | 1982-11-15 |
DE2841571A1 (en) | 1980-04-03 |
SE444072B (en) | 1986-03-17 |
GB2033570B (en) | 1983-05-18 |
NO793039L (en) | 1980-03-25 |
FR2436956A1 (en) | 1980-04-18 |
NO147224C (en) | 1983-02-23 |
GB2033570A (en) | 1980-05-21 |
AT366494B (en) | 1982-04-13 |
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