EP0176680B1 - Kreuzstrom-Wärmeaustauscher - Google Patents
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- EP0176680B1 EP0176680B1 EP85109109A EP85109109A EP0176680B1 EP 0176680 B1 EP0176680 B1 EP 0176680B1 EP 85109109 A EP85109109 A EP 85109109A EP 85109109 A EP85109109 A EP 85109109A EP 0176680 B1 EP0176680 B1 EP 0176680B1
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Classifications
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- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/04—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
-
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Definitions
- the invention relates to a cross-flow heat exchanger, consisting of a metal housing, each with two gas inlet and outlet nozzles, at least one installation cover on the top of the housing, a block of a plurality of ceramic heat exchange elements with gas channels arranged crosswise one above the other with the channel openings in the four side surfaces, the floor and ceiling surfaces being free of channel openings, at least four heat exchange elements being joined together to form a cuboid and sealed against one another with a sealing compound, and a thermal insulation between the metal housing and the block of ceramic heat exchange elements which form-fit the block to the floor and lid and non-positively encloses in the direction of the gas inlet and outlet nozzle.
- heat exchangers are simultaneously suitable for high working temperatures up to 1,400 ° C and, depending on the ceramic material, are resistant to aggressive media, they are particularly suitable for use in cases in which highly heated aggressive gases are to be cooled or heated.
- Such ceramic heat exchangers can also be used if aggressive condensed phases occur when the temperature falls below the dew point.
- heat exchanger modules as described in the last-mentioned publication, are distinguished by a large heat exchange surface and are available at low cost through the described production process. In conventional metal heat exchangers, only the highest quality materials can be used, if at all, to manufacture such heat exchangers, so that heat transfer in these cases is only possible at extremely high costs.
- DE-A-26 31 092 an increase in the heat exchange area and the throughput of the heat exchange media is achieved in that double modules are created which are assembled by a system of partitions into a larger unit.
- DE-A-27 07 290 describes a heat exchanger composed of individual elements, which in turn are assembled to form larger structural units with intermediate bearings made of ceramic fiber material. It is provided that the openings through which the heat exchange media flow are covered by grooves and webs.
- DE-A-2510 893 describes a recuperator which is made up of individual shaped blocks.
- two shaped stones form a channel for a heat exchange medium.
- a channel for a second heat exchanger medium is only obtained together with a third molded block.
- a recuperator is constructed in such a way that an existing chamber is bricked up with shaped stones and wall stones, the shaped stones being provided with grooves and tongues. Short-circuit flows between the two heat exchange media can optionally be avoided by bricking with mortar. Due to the size of the shaped blocks, the heat exchange area based on the volume of the recuperator is relatively small.
- a reduction in the size of the channels which means an increase in the heat-exchanging area in a given volume, is with the pre cut stones almost impossible, since bricking becomes more and more difficult with decreasing size of the blocks and an interesting ratio of heat-exchanging surface to recuperator volume cannot be achieved.
- DE-A-29 37 342 a larger structural unit is composed of heat exchanger elements, the individual structural elements also being clamped against one another by bolts, screws and springs.
- the subject of DE-A-29 37 342 essentially relates to a «ceramic heat exchanger with parallel channels».
- the channel-free side surfaces are smooth and have no dents or elevations, i. H. no profile on.
- EP-A-0 043 113 describes a cross-flow heat exchanger which consists of ceramic heat exchanger modules which are also pressed against one another by a tensioning device consisting of screws, springs and bolts and are thus connected in a gas-tight manner.
- the present invention has for its object to combine individual cross-flow heat exchanger elements with gas channels arranged crosswise one above the other to form larger structural units such that dimensional deviations in the geometrical arrangement of the gas channels of a heat exchanger element arranged crosswise one above the other of the subsequent heat exchanger element remain without influence on the respective total free flow cross section. Furthermore, tightness between the outer edges of the heat exchanger elements must be achieved.
- each heat exchanger element described above is modified so that each heat exchanger element is provided on its channel-free side edges with elevations or lifts, which are formed in such a way that they interlock positively to form a hollow chamber for receiving the sealant, that the side surfaces in the gas channel area between adjacent heat exchange elements are contactless to form a flat cavity and that opposite floor and ceiling surfaces of the heat exchange elements fit into one another with at least one elevation or lift.
- edges of the side surfaces of the heat exchanger elements are provided with a recess, the sectional view of which forms a quarter of the circumference of a symmetrical channel when several heat exchanger elements are joined together. Due to the processing of the side surfaces, the inner parts of the side surfaces provided with openings withdraw somewhat from the excavations or elevations, so that when two heat exchanger elements are assembled, a narrow chamber which is closed all around is created, so that the individual channels do not necessarily have to be arranged exactly congruently with one another.
- a support honeycomb is placed in front of the block of the heat exchanger elements on the side faces.
- the ceramic heat exchanger according to the invention is now constructed as follows:
- a suitable housing z. B. made of metallic materials with arranged in a plane, mutually perpendicular bushings and approaches with connecting flanges is bricked with a temperature-resistant insulating, little or not compressible material.
- the bottom of the housing is flat and in the cover of the housing there is a cutout of the size z. B. the intersection of the intersecting bushings.
- a collar is firmly connected to the recess in this recess, which is provided with a sealing surface on its upper edge and can be closed gas-tight with a suitable cover.
- the individual heat exchanger elements are now laid on the bottom of this housing dry or in a mortar bed, in which the crossing area of the passages is filled element by element, the arrangement either protruding into the passages in all 4 directions or the corner elements being fitted into a recess in the brick lining will.
- the channels and joints obtained at the abutting edges are sealed with a suitable mass.
- the second layer of heat exchanger elements is constructed and completed in a completely analogous manner. In this way, the process continues until the complete cross section of all passages has been provided with heat exchanger elements.
- the recess at the top of the heat exchanger is also filled with heat-resistant and insulating lining material and the cover is fastened to the collar of the heat exchanger housing with a suitable seal in a known manner.
- the procedure is particularly advantageous if, when using suitable materials and with a suitable choice of the layer thickness, thermal stresses are minimized, possibly by means of a multilayer arrangement, if necessary by selecting different coefficients of thermal expansion.
- the heat exchanger housing is kept relatively cool, if necessary it is even cooled. By keeping the housing cool, the thermal expansion there is kept less than or equal to that of the arrangement of the heat exchanger elements. As a result, a pressure is exerted on the arrangement of the heat exchanger elements during operation, which ensures that the individual elements are held in position and the formation of cracks or other leaky parts oils that are observed without the application of pressure can be prevented.
- the heat exchanger housing therefore does not require any clamping devices.
- ceramic supporting guide honeycombs are optionally provided in front of the side surfaces of the arrangement of heat exchanger elements which are supported in the insulation layer or on the housing and are suitable for transmitting compressive forces to the centrally located elements.
- FIG. 6 the projections and elevations provided according to the invention are arranged in mirror image, in contrast to FIG. 2.
- FIG. 7 the individual heat exchanger elements are centered by a ring.
- FIG 8 shows an embodiment variant of the abutting edges of four heat exchanger elements.
- the heat exchanger element (3) which is shown schematically in Fig. 1, has the shape of a cube. Visible are 2 vertical side surfaces and the upper horizontal ceiling surface.
- the side surfaces ran before the processing according to the invention through the planes in which the surfaces of the elevations (14) lie in the finished heat exchanger element.
- the part of the newly obtained side surfaces covered with the openings for the channels (4 or 5) are offset inwards by the distance (15) from the original side surface.
- These side surfaces lie in the planes which are indicated by the dashed lines (7).
- the elevations on the vertical side faces initially have a rectangular cross section (6b) and further outward prismatic cross sections (6a), the elevations tapering outwards.
- the right angles lie in the prismatic cross section of the elevations on the inside, while on the outlet sides of the media (1, 2) they lie on the outside of the elevations.
- the rectangular cross section of the elevation (12b) and the prismatic cross section are identified by (12a) on the outlet sides.
- the outer surface of the exit plane jumps back by the distance (13) behind the prismatic part of the elevation.
- the surfaces (6b, 12c) project over the exit surfaces, the excavations are characterized by the legs of the angles (8, 9).
- the top and bottom of the heat exchanger element has no openings of flow channels.
- an excavation is drawn on the top, which is delimited by the edge lines (10) and is lowered by the distance (11).
- an elevation also limited by the edges (10), it projects beyond the underside by the distance (11).
- the lifts or elevations on the side surfaces serve to enable several heat exchanger elements to be positively attached to one another.
- the heat exchanger element is provided on the perpendicular side surfaces with mirror symmetry with elevations rectangular in profile.
- a ring (16) arranges the individual heat exchanger elements in alignment.
- the hollow chamber which arises when individual heat exchanger elements are joined together, in cross section, for example, is formed as a right-angled cross within the four side edges of four heat exchanger elements and is filled with sealing compound.
- FIG. 3 and 5 show an example of the configuration of a cross-flow heat exchanger which contains an arrangement of cross-flow heat exchanger elements (3). Shown are 4 inlet and outlet connections (18) with the associated flange connections (19) and a cover (20) which is firmly and gas-tightly connected to the body of the heat exchanger by means of screws (21).
- the flow arrows (1) and (2) indicate the direction of flow of two intersecting heat exchange media.
- the heat exchanger elements (3) are connected to one another in one flow direction via channels 17 and 17a. The channels of one flow direction are sealed from the other flow direction.
- FIG. 8 shows an exemplary embodiment of a further inventive idea schematically as a sectional view through the abutting edges of four heat exchanger elements (3).
- a sealing strip (23) or a layer of green ceramic mass is interposed between suitably designed elevations (14) or exit surfaces of each element, which are arranged on all sides, and is later unpressurized or under pressure-stamp pressure or z.
- B. case pressure at the sintering temperature in a suitable manner, whereby a firm, seamless and tight connection of the elements is formed.
- a heating medium z. B. a hot exhaust gas flow can be used.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Kreuzstrom-Wärmeaustauscher, bestehend aus einem Metallgehäuse mit je zwei Gaseintritts- und -austrittstutzen mindestens einem Einbaudeckel auf der Oberseite des Gehäuses, einem Block aus einer Vielzahl von keramischen Wärmetauschelementen mit kreuzweise übereinander angeordneten Gaskanälen mit den Kanalöffnungen in den vier Seitenflächen, wobei die Boden- und Deckenflächen frei von Kanalöffnungen sind, wobei mindestens vier Wärmetauschelemente zu einem Quader zusammengefügt und mit einer Dichtmasse gegeneinander abgedichtet sind, und einer Wärmeisolierung zwischen dem Metallgehäuse und dem Block der keramischen Wärmetauschelemente, welche den Block formschlüssig an Boden und Deckel und kraftschlüssig in Richtung der Gaseintritts- und austrittsstutzen umschließt.
- Bei der Übertragung von Wärme bei hohen Temperaturen und/oder korrosiven Wärmeaustauschermedien wurden in der jüngeren Vergangenheit vermehrt Wärmeaustauscher aus keramischen Materialien vorgeschlagen. Der Stand der Technik geht aus folgenden Schriften hervor :
- EP-A-0 043113,
- DE-A-29 37 342
- DE-A-24 28 087
- DE-A-2510 893
- DE-A-29 34 973
- DE-A-27 07 290
- DE-A-28 41 571 und
- DE-A-26 31 092
- Da solche Wärmeaustauscher gleichzeitig für hohe Arbeitstemperaturen bis zu 1.400°C geeignet sind und, je nach keramischem Werkstoff, resistent sind gegen aggressive Medien, eignen sie sich besonders für den Einsatz in solchen Fällen, in denen hocherhitzte aggressive Gase abgekühlt oder aufgeheizt werden sollen. Auch dann, wenn bei Taupunktsunterschreitungen aggressive kondensierte Phasen entstehen, können sotche keramischen Wärmeaustauscher eingesetzt werden. Besonders Wärmeaustauschermodule, wie sie in der letztgenannten Veröffentlichung beschrieben sind, zeichnen sich durch eine große Wärmeaustauschfläche aus und werden durch das beschriebene Herstellungsverfahren kostengünstig verfügbar. Bei herkömmlichen Wärmeaustauschern aus Metall lassen sich, wenn überhaupt, nur höchstwertige Werkstoffe zur Herstellung solcher Wärmeaustauscher verwenden, so daß eine Wärmeübertragung in diesen Fällen nur zu außerordentlich hohen Kosten möglich ist.
- In der letztzitierten DE-A-26 31 092 wird ein modular aufgebautes Wärmeaustauscherelement aus keramischem Material beschrieben. Durch Werkstoffauswahl und durch die Wahl geringer Schichtdicken der Trennwände zwischen den einzelnen Kanälen, die schichtweise und kreuzweise angeordnet sind, ist es gelungen, das Schadensrisiko durch Temperaturwechselbeanspruchung, das einer weiten Verbreitung solcher keramischer Wärmeaustauscher in der Technik bisher entgegenstand, zu minimieren und gleichzeitig die Wärmeaustauschfläche, die in einem gegebenen Volumen zur Verfügung steht, zu maximieren. Für die großtechnische Anwendung, insbesondere Durchsatz großer Volumina, ergeben sich für einzelne Elemente außerordentlich große räumliche Abmessungen. Die Herstellung derartig großer Elemente bereitet nun aber Schwierigkeiten, da einerseits die einzelnen Module, bestehend aus « grüner keramischer Masse nach dem Zusammenfügen zu einem Wärmeaustauscherelement gebrannt werden müssen. Dazu sind große Brennkammern und sorgfältige Abkühlverfahren notwendig, um das Auftreten von Rissen aufgrund von Thermospannungen zu vermeiden. Andererseits können derartig große Elemente nur mit außerordentlich großem Risiko transportiert werden. Treten Schäden an solchen großen Elementen auf, ist das ganze Element wertlos. In der DE-A-26 31 092 wird eine Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche und des Durchsatzes der Wärmeaustauschermedien dadurch erreicht, daß Doppelmodule geschaffen werden, die durch ein System von Trennwänden zu einer größeren Einheit zusammengesetzt sind. In der DE-A-27 07 290 wird ein Wärmeaustauscher aus einzelnen Elementen beschrieben, die ihrerseits mit Zwischenlagern aus keramischen Fasermaterial zu größeren Baueinheiten zusammengesetzt werden. Es ist vorgesehen, durch Nuten und Stege die Öffnungen, durch die die Wärmeaustauschermedien fließen, zur Deckung zu bringen.
- In der DE-A-29 34 973 werden gerippte Lagen aus keramischem Material miteinander verklebt und so ein Wärmeaustauscherelement erhalten. Das Wärmeaustauscherelement wird von einem aus Platten bestehenden metallischen Gehäuse umgeben. Die Platten werden durch Bolzen, Schrauben und Federn gegen die Seitenflächen des Wärmeaustauscherelementes gedrückt, wobei die Dichtungsmaterialien federnd und nachgiebig sein sollen.
- In der DE-A-2510 893 wird ein Rekuperator beschrieben, der aus einzelnen Formsteinen aufgebaut ist. Hier bilden jeweils 2 Formsteine einen Kanal für ein Wärmeaustauschermedium. Erst zusammen mit einem 3. Formstein ergibt sich auch ein Kanal für ein 2. Wärmeaustauchermedium. Der Aufbau eines Rekuperators vollzieht sich so, daß eine vorhandene Kammer mit Formsteinen und Wandsteinen ausgemauert wird, wobei die Formsteine mit Nuten und Federn versehen sind. Kurzschlußströmungen zwischen den beiden Wärmeaustauschermedien können gegebenenfalls durch Vermauern mit Mörtel vermieden werden. Durch die Größe der Formsteine ist die auf das Volumen des Rekuperators bezogene Wärmeaustauschfläche verhältnismäßig klein. Eine Verkleinerung der Kanäle, welches eine Erhöhung der wärmeaustauschenden Fläche in einem gegebenen Volumen bedeutet, ist mit den vorgeschlagenen Formsteinen nahezu unmöglich, da das Vermauern mit abnehmender Größe der Formsteine immer schwieriger wird und ein interessantes Verhältnis von wärmetauschender Fläche zu Rekuperator-Volumen so nicht erreicht werden kann.
- In der DE-A-29 37 342 wird eine größere Baueinheit aus Wärmetauscherelementen zusammengesetzt, wobei ebenfalls die einzelnen Bauelemente durch Bolzen, Schrauben und Federn gegeneinander gespannt werden. Der Gegenstand der DE-A-29 37 342 betrifft im wesentlichen einen « keramischen Wärmetauscher mit parallelen Kanälen ». Die kanalfreien Seitenflächen sind glatt und weisen keine Aushebungen bzw. Erhebungen, d. h. kein Profil auf.
- In der EP-A-0 043 113 wird ein Kreuzstromwärmetauscher beschrieben, der aus keramischen Wärmeaustauschermodulen besteht, die ebenfalls über eine Spannvorrichtung, bestehend aus Schrauben, Federn und Bolzen gegeneinander gedrückt und so gasdicht in Verbindung gebracht werden.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einzelne Kreuzstromwärmeaustauscherelemente mit kreuzweise übereinander angeordneten Gaskanälen zu größeren Baueinheiten so zusammenzufassen, daß Maßabweichungen in der geometrischen Anordnung der kreuzweise übereinander angeordneten Gaskanäle eines Wärmetauscherelements zu denen des anschließenden Wärmetauscherelements ohne Einfluß auf den jeweiligen gesamten freien Strömungsquerschnitt bleiben. Weiterhin muß Dichtheit zwischen den Außenkanten der Wärmetauscherelemente erzielt werden.
- Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der vorliegenden Erfindung darin, daß die oben beschriebenen Wärmeaustauscherelemente so modifiziert werden, daß jedes Wärmetauscherelement an seinen kanalfreien Seitenrändern mit Erhebungen bzw. Aushebungen versehen ist, die in der Weise gebildet sind, daß sie formschlüssig ineinandergreifen unter Bildung einer Hohlkammer zur Aufnahme der Dichtmasse, daß die Seitenflächen im Gaskanalbereich zwischen benachbarten Wärmetauschelementen berührungslos sind unter Bildung eines flachen Hohlraumes und daß gegenüberliegende Boden- und Deckenflächen der Wärmetauschelemente mit mindestens einer Erhebung bzw. Aushebung formschlüssig ineinanderpassen.
- Die Seitenflächen der Wärmetauscherelemente werden an ihren Kanten mit einer Aussparung versehen, deren Schnittbild ein Viertel des Umfangs eines symmetrischen Kanals bildet, wenn mehrere Wärmeaustauscherelemente zusammengefügt werden. Durch die Bearbeitung der Seitenflächen treten die mit Öffnungen versehenen inneren Partien der Seitenflächen gegenüber den Aushebungen bzw. Erhebungen etwas zurück, so daß beim Zusammensetzen zweier Wärmeaustauscherelemente eine ringsherum geschlossene schmale Kammer entsteht, so daß nicht notwendigerweise die einzelnen Kanäle genau deckungsgleich voreinander angeordnet sein müssen.
- Um die Wärmetauscherelemente vorteilhaft einzuspannen, werden nach einer Ausgestaltung der Erfindung dem Block der Wärmetauscherelemente an den Seitenflächen je eine Stützwabe vorgesetzt.
- Der erfindungsgemäße keramische Wärmeaustauscher baut sich nun wie folgt auf :
- Ein geeignetes Gehäuse z. B. aus metallischen Werkstoffen mit in einer Ebene angeordneten, senkrecht aufeinander stehenden Durchführungen und Ansätzen mit Anschlußflanschen wird mit einem temperaturbeständigen isolierenden, wenig oder nicht kompressiblen Material ausgemauert. Der Boden des Gehäuses ist eben und im Deckel des Gehäuses befindet sich eine Aussparung von der Größe z. B. der Kreuzungsfläche der sich kreuzenden Durchführungen. Auf diese Aussparung ist ein Kragen fest mit dem Gehäuse verbunden, der an seiner oberen Kante mit einer Dichtfläche versehen ist und mit einem geeigneten Deckel gasdicht verschlossen werden kann. Auf den Boden dieses Gehäuses werden nun trocken oder in einem Mörtelbett die einzelnen Wärmeaustauscherelemente verlegt, in dem die Kreuzungsfläche der Durchlässe Element für Element ausgefüllt wird, wobei in allen 4 Richtungen die Anordnung entweder in die Durchlässe hineinragt oder die Eckelemente in eine Aussparung der Ausmauerung eingepaßt werden. Nachdem die erste Lage der Wärmeaustauscherelemente komplett hergestellt ist, werden die an den Stoßkanten erhaltenen Kanäle und Fugen mit einer geeigneten Masse verschlossen. Die 2. Lage von Wärmeaustauscherelementen wird ganz analog aufgebaut und fertiggestellt. Auf diese Weise wird fortgefahren bis der komplette Querschnitt aller Durchlässe mit Wärmeaustauscherelementen versehen ist. Nachdem alle Kanäle und Fugen an den Stoßkanten der einzelnen Wärmeaustauscherelemente mit einer geeigneten Ausgußmasse verschlossen wurden, wird auch die Aussparung an der Oberseite des Wärmeaustauschers mit wärmebeständigem und isolierendem Ausmauerungsmaterial ausgefüllt und der Deckel auf den Kragen des Wärmeaustauschergehäuses mit einer geeigneten Dichtung in bekannter Weise befestigt.
- Besonders vorteilhaft wird verfahren, wenn bei Verwendung geeigneter Materialien und bei geeigneter Wahl der Schichtdicke thermische Spannungen, ggf. durch mehrschichtige Anordnung, ggf. durch Wahl von unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten behaftete Materialien minimiert werden. Das Wärmeaustauschergehäuse wird verhältnismäßig kühl gehalten, ggf. wird es sogar zwangsgekühlt. Durch das Kühlhalten des Gehäuses wird die thermische Ausdehnung dort kleiner oder gleich gehalten als die der Anordnung der Wärmeaustauscherelementen. Dadurch wird im Betriebsfall auf die Anordnung der Wärmeaustauscherelemente eine Pressung ausgeübt, die sicherstellt, daß die einzelnen Elemente in Position gehalten werden und die Bildung von Rissen oder sonstigen undichten Stellen, die ohne Anwendung von Druck beobachtet werden, unterbunden werden. Das Wärmeaustauschergehäuse benötigt daher keinerlei Spannvorrichtungen.
- Im Sinne der Erfindung werden ggf. auch keramische Stützleitwaben, wie in Fig. dargestellt, vor die Seitenflächen der Anordnung aus Wärmeaustauscherelementen vorgesehen, die sich in der losolationsschicht bzw. am Gehäuse abstützen und geeignet sind, Pressungskräfte auf die zentral gelegenen Elemente zu übertragen.
- Der erfindungsgemäße keramische Wärmeaustauscher ist beispielhaft in den Fig. 1-8 dargestellt.
- Fig. 1 zeigt ein Wärmeaustauscherelement gemäß DE-A-2631092, welches erfindungsgemäß modifiziert und durch Oberflächenbearbeitung in geeigneter Weise gestaltet wurde.
- Fig. 2 zeigt die aneinanderstoßenden Ecken von 4 Elementen in einer Schnittdarstellung, wobei der Schnitt durch eine Fläche erfolgte, die in Fig. 1 durch die Koordinaten A-A angedeutet ist.
- Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen keramischen Wärmeaustauscher in Außenansicht.
- Fig. 4 zeigt einen Horizontalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Wärmeaustauscherelement.
- Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher.
- In Fig. 6 wird die erfindungsgemäß vorgesehenen Aushebungen und Erhebungen spiegelbildlich angeordnet im Gegensatz zu Fig. 2. In Fig. 7 erfolgt die Zentrierung der einzelnen Wärmeaustauscherelemente durch einen Ring.
- Fig. 8 zeigt eine Ausführungsvariante der Stoßkanten von vier Wärmetauscherelementen.
- Im einzelnen wird ein Wärmeaustauscherelement anhand von Fig. 1 beschrieben. Das Wärmeaustauscherelement (3), welches in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, besitzt Würfelgestalt. Sichtbar dargestellt sind 2 senkrecht stehende Seitenflächen und die obere waagerechte Deckenfläche. Im Wärmeaustauscherelementenrohling verliefen die Seitenflächen vor der erfindungsgemäßen Bearbeitung durch die Ebenen, in denen im fertigbearbeiteten Wärmeaustauscherelement die Oberflächen der Erhebungen (14) liegen. Der mit den Öffnungen für die Kanäle (4 bzw. 5) belegte Teil der neu erhaltenen Seitenflächen liegen um den Abstand (15) von der ursprünglichen Seitenfläche nach innen versetzt. Diese Seitenflächen liegen in den Ebenen, die durch die gestrichelten Linien (7) angedeutet sind. Die Erhebungen auf den senkrecht stehenden Seitenflächen haben anfangs einen rechtwinkeligen Querschnitt (6b) und weiter nach außen prismatische Querschnitte (6a), wobei sich die Erhebungen nach außen hin verjüngen. An den Eintrittsöffnungen der Medien (1, 2) liegen die rechten Winkel im prismatischen Querschnitt der Erhebungen auf der Innenseite, während sie an den Austrittsseiten der Medien (1, 2) an den Außenseiten der Erhebungen liegen.
- An den Austrittsseiten ist der rechteckige Querschnitt der Erhebung (12b) und der prismatische Querschnitt gekennzeichnet durch (12a). Die Außenfläche der Austrittsebene springt um den Abstand (13) hinter den prismatischen Teil der Erhebung zurück. Während die Flächen (6b, 12c) über die Austrittsflächen vorspringen, sind die Aushebungen durch die Schenkel der Winkel (8, 9) gekennzeichnet. Die Oberseite und Unterseite des Wärmeaustauscherelements besitzt keine Öffnungen von Strömungskanälen. Hier ist beispielsweise an der Oberseite eine Aushebung gezeichnet, die von den Kantenlinien (10) begrenzt wird und um den Abstand (11) abgesenkt ist. Nicht dargestellt, auf der Unterseite ist eine Erhebung, ebenfalls begrenzt durch die Kanten (10), sie ragt um den Abstand (11) über die Unterseite hinaus. Die Aushebungen bzw. Erhebungen auf den Seitenflächen dienen dazu, daß mehrere Wärmeaustauscherelemente formschlüssig aneinandergesetzt werden können.
- In den Fig. 2, 4, 6 und 7 sind aus der Vielzahl der denkbaren Gestaltungsformen der Erhebungen bzw. Aushebungen 3 Möglichkeiten gezeigt. In Fig. 7 wird abweichend von der bisher beschriebenen Form das Wärmeaustauscherelement an den senkrecht stehenden Seitenflächen spiegelsymmetrisch mit im Profil rechteckigen Erhebungen versehen. Ein Ring (16) ordnet die einzelnen Wärmeaustauscherelemente fluchtend aneinander. Erkennbar wird darüber hinaus in Fig. 2 die beim Aneinanderfügen von einzelnen Wärmeaustauscherelementen entstehende, im Querschnitt beispielsweise als ein rechtwinkeliges Kreuz ausgebildete Hohlkammer innerhalb der vier Seitenkanten von vier Wärmetauscherelementen, die mit Dichtungsmasse gefüllt wird.
- Fig. 3 und 5 zeigen beispielhaft die Ausgestaltung eines Kreuzstromwärmeaustauschers, der eine Anordnung von Kreuzstromwärmeaustauscherelementen (3) enthält. Dargestellt sind 4 Ein- bzw. Auslaufstutzen (18) mit den dazugehörigen Flanschanschlüssen (19) und ein Deckel (20), der mit Schrauben (21) mit dem Körper des Wärmeaustauschers fest und gasdicht verbunden ist. Die Strompfeile (1) und (2) deuten die Strömungsrichtung zweier sich kreuzender Wärmeaustauschermedien an. Die Wärmetauscherelemente (3) sind jeweils in einer Strömungsrichtung über Kanäle 17 bzw. 17a miteinander verbunden. Die Kanäle einer Strömungsrichtung sind gegenüber der anderen Strömungsrichtung abgedichtet.
- In Fig. 8 ist eine beispielhafte Ausführung eines weiteren erfinderischen Gedankens schematisch als Schnittbild durch die Stoßkanten von vier Wärmeaustauscherelementen (3) gezeigt. Zwischen geeignet gestalteten Erhebungen (14) bzw. Austrittsflächen jedes Elementes, die allseits laufend angeordnet sind, wird ein Dichtstreifen (23) bzw. eine Schicht aus grüner keramischer Masse zwischengelegt und später drucklos oder unter Druck-Stempeldruck oder z. B. Gehäusedruck bei Sintertemperatur auf geeignete Weise getempert, wodurch eine feste, fugenlose und dichte Verbindung der Elemente entsteht. Als Aufheizmedium kann z. B. ein heißer Abgasstrom eingesetzt werden.
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