DE3643749A1 - Waermetauschermodul aus gebranntem keramischen material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauschermodul aus gebranntem keramischen Material, der durch Brennen eines Stapels gestanzter und laminierter grüner keramischer Karten hergestellt wird.

Wärmetauscher der genannten Art sind aus der DE-A-31 36 253 bekannt. Sie werden aus keramischen Folien bzw. Karten hergestellt, in die die Strömungskanäle eingestanzt oder eingeprägt sind und die durch Laminierhilfsmittel miteinander verbunden werden. Der so erhaltene Wärmetauscherblock wird zunächst erhitzt, und die organischen Bestandteile werden bei 200-300°C ausgeheizt. Anschließend wird der Block bei 1200 bis 1700°C gebrannt. Nachteilig ist die große Anzahl unterschiedlicher Kartenmuster für den Aufbau des Blocks, das Nacharbeiten des grünen Blocks, sowie des gebrannten Blocks und die begrenzte Reinigungsmöglichkeit der Kanäle. Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.

Der Wärmetauscher soll durch ein Minimum an Kartenmustern herstellbar und für partikelbeladene Gasströme sowie für den Wärmetausch zwischen Flüssigkeit-Gas und Flüssigkeit-Flüssigkeit gleichermaßen einsetzbar sein.

Die Aufgabe wird durch einen Wärmetauschermodul gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Stapel aus mindestens zwei Karten besteht, die Karten Ausnehmungen aufweisen, die bei gestapelten Karten rohrförmige Kanäle bilden und zwischen den Karten die rohrförmigen Kanäle umgebende Ringe angeordnet sind.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß sich der Modul aus einem Kartenmuster aufbauen läßt. Falls erforderlich kann die Abdichtung des gebrannten Moduls durch einen zweiten Brand und Einbringen von Dichtungsmittel wie z.B. Silizium oder einer Glasur über die für das warme Medium bestimmten rohrförmigen Kanäle in das Innere des Moduls verbessert werden. Der Wärmetauschermodul eignet sich besonders gut zum Aufbau von Wärmetauschersystemen. Dabei werden die Modulen zweckmäßig zu Säulen aufeinandergesetzt. Das heiße Medium wird bei dieser Anordnung geradlinig durch den säulenförmigen Aufbau geleitet. Die Dichtung der Modulen untereinander kann wahlweise durch Verkleben mit organischen oder anorganischen Klebern, Mörteln, Gläsern und ähnlichem Erfolgen. Es eignen sich aber auch übliche Dichtelemente wie Faserschnüre, Faserpapiere, O-Ringe, C-Dichtungen usw. Die Dichtflächen können strukturiert oder geschliffen sein. In ein Wärmetauschergehäuse können beliebig viele Säulen eingebaut werden. Dabei genügt es die einzelnen Säulen gegen ein festes Widerlager mit Federelementen zur Kompensation von Wärmedehnungen zu verspannen. Eine starre Verbindung der Säulen untereinander ist nicht erforderlich. Sie können jedoch über in Führungsnuten des Moduls eingeschobene Leitelemente positioniert werden. Die Leitelemente können so gestaltet werden, daß das kalte Medium beim Übergang von einer zur nächsten Säule stets in das Modulinnere geleitet wird. Durch die Gestaltung des Wärmetauschergehäuses kann ohne Änderung des Säulenkonzepts die Betriebsweise des Wärmetauschers von z.B. Kreuz- in Kreuz Gegenstrom geändert werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Wärmetauschermodul,

Fig. 2 den Schnitt II-II der Fig. 1

Fig. 3 ein Wäremtauschersystem, aufgebaut aus Wärmetauschermodulen gemäß Fig. 2 und zwar den Schnitt III-III der Fig. 4 und

Fig. 4 den Schnitt IV-IV der Fig. 3.

Der Wärmetauschermodul 1 besteht aus keramischen Karten 2 und keramischen Ringen 3. Die Karten weisen Ausnehmungen 4 auf und die Ringe 3 haben zweckmäßig die gleiche innere Kontur und den gleichen freien Querschnitt wie die Ausnehmungen 4. Karten 2 mit Ausnehmungen 4 und Ringen 3 werden abwechselnd gestapelt, und zwar so, daß Ringe 3 und Ausnehmungen 4 einen geradlinig verlaufenden rohrförmigen Kanal 5 bilden. Quer zur Richtung der rohrförmigen Kanäle 5 und parallel zur Kartenebene bilden sich schlitzförmige Kanäle 6 aus. Die Höhe der Kanäle 6 kann durch Übereinanderschichten mehrerer Ringe 3 beliebig variiert werden. Die Perforation 7 am Kartenrand kann der Aufnahme von Stapelhilfen, Montagehilfen 8, Leitelementen usw. dienen.

Bei dem Wäremtauschersystem gemäß Fig. 3 und 4 sind Wärmetauschermodule 1 zu Säulen 9 zusammengestellt, die parallel zueinander in einem Gehäuse 12 angeordnet sind. Die einzelnen Säulen 9 sind zueinander und in Bezug auf das Gehäuse 12 durch Montagehilfen 8, die auch als Leitelemente ausgebildet sein können, lagemäßig fixiert. Zwischen den Wärmetauschermodulen 1 einer Säule 9 sind Abdichtungen 11 angeordnet, um zu verhindern, daß sich die Wärmetauschermedien vermischen. Gegenüber dem Gehäuse 12 sind die Enden einzelner Säulen 9 ebenfalls durch Dichtungen 11 abgedichtet. Um temperaturbedingte Längenausdehnungen der Säulen 9 aufzufangen, sind die Säulen 9 auf Lagerelementen 17, 17′ angeordnet, die gegenüber den Säulen 9 mittels Dichtungen 11 und gegenüber dem Gehäuse 12 mittels Dichtungen 11′, 13 und 14 abgedichtet sind. Während sich das Lagerelement 17′ direkt über Dichtungen 11′ am Gehäuse 12 abstützt, stützt sich das Lagerelement 17 über Federn 10 am Gehäuse 12 ab. 15 deutet die Strömungsrichtung des kalten Mediums und 16 die Strömungsrichtung des heißen Mediums an.

Claims (1)

1. Wärmetauschermodul aus gebranntem keramischen Material, hergestellt aus einem Stapel gestanzter und laminierter, grüner keramischer Karten, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel aus mindestens zwei Karten (2) besteht, die Karten Ausnehmungen (4) aufweisen, die bei gestapelten Karten (2) rohrförmige Kanäle (5) bilden und zwischen den Karten die rohrförmigen Kanäle (5) umgebende Ringe (3) angeordnet sind.