FI84662C

FI84662C - Heat exchanger module of burnt ceramic material

Info

Publication number: FI84662C
Application number: FI875569A
Authority: FI
Inventors: Rudolf Ganz; Otto Heinz; Heinrich Schelter
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1986-12-20
Filing date: 1987-12-17
Publication date: 1991-12-27
Also published as: DK670887D0; GR3001353T3; EP0274695B1; DE3766093D1; JPS63163790A; FI84662B; JP2553115B2; DK670887A; CA1305698C; NO166813C; DK162410C; EP0274695A1; IE61481B1; NO166813B; NO875329L; ATE58231T1; NO875329D0; FI875569A0; DE3643749A1; DK162410B

Abstract

The module is produced from a stack of punched and laminated green ceramic cards and consists of at least two cards (2). The cards have recesses (4) which form tubular channels (5) when the cards (2) are stacked. Rings (3) are arranged between the cards as part of the tubular channels (5). <IMAGE>

Description

1 84662 Lämmönvaihdinmoduuli, joka on poltettua keraamista materiaalia1 84662 Heat exchanger module made of fired ceramic material

Esillä olevan keksinnön kohteena on poltetusta ke-5 raamisesta materiaalista tehty lämmönvaihdinmoduuli, joka on valmistettu meistettyjen ja laminoitujen tuoreiden keraamisten korttien muodostaman pinon polttamisen avulla.The present invention relates to a heat exchanger module made of fired ceramic material made by firing a stack of stamped and laminated fresh ceramic cards.

Julkaisusta FR-A-2 152 729 tunnetaan metallilevypi-noista muodostuvat yhdensuuntais-lämmönvaihtimet, joissa 10 levypino käsittää kolme kanavariviä, joista kukin muodostuu levyissä olevista aukoista. Jokainen rivi on rengasmaisesti suuntautunut ja kaikki kolme riviä on sovitettu samankeskisesti. Levyjen välissä on renkaat, jotka erottavat samankeskisesti sovitetut aukkorivit toisistaan.FR-A-2 152 729 discloses parallel heat exchangers consisting of metal plate stacks, in which the plate stack comprises three rows of channels, each of which is formed by openings in the plates. Each row is annularly oriented and all three rows are arranged concentrically. Between the plates there are rings that separate the concentrically arranged rows of openings from each other.

15 Kuvatunlaiset lämmönvaihtimet tunnetaan julkaisusta DE-A-31 36 253. Ne valmistetaan keraamisista kalvoista tai korteista, joihin meistetään tai kohomeistetään virtaus-kanavat ja jotka liitetään yhteen laminointiapuvälineiden avulla. Tulokseksi saatua lämmönvaihdinyhdistelmää kuumen-20 netaan ensin ja sen orgaaniset ainesosat kuumennetaan lämpötilaan 200 - 300 °C. Sen jälkeen yhdistelmä poltetaan lämpötilassa 1200 - 1700°C. Tässä sovellutuksessa haittana on yhdistelmän valmistamiseen tarvittavien korttien suuri määrä, tuoreen ja poltetun korttiyhdistelmän jälkikorjaus 25 ja kanavien rajoitettu puhdistusmahdollisuus. Tähän tilanteeseen tuo esillä oleva keksintö parannuksen. Lämmönvaihtimen on oltava valmistettavissa käyttäen mahdollisimman vähän korttimalleja, jotka on voitava asettaa ainesosilla varustettuja kaasuvirtauksia sekä itse lämmönvaihdinta 30 varten samassa määrin nesteen ja kaasun sekä nesteen ja nesteen väliin.Heat exchangers of the type described are known from DE-A-31 36 253. They are made of ceramic films or cards in which flow channels are stamped or embossed and which are joined together by means of lamination aids. The resulting heat exchanger combination is first heated and its organic components are heated to 200-300 ° C. The combination is then fired at a temperature of 1200 to 1700 ° C. Disadvantages in this application are the large number of cards required to make the combination, the post-repair of the fresh and burned card combination 25, and the limited ability to clean the channels. The present invention improves on this situation. The heat exchanger must be fabricated using as few card designs as possible, which must be able to be placed between the gas streams with the components and the heat exchanger 30 itself to the same extent between the liquid and the gas and between the liquid and the liquid.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisen lämmönvaihtimen avulla, joka on tunnettu siitä, että korteissa on aukot, jotka pinotuissa korteissa muodostavat läpi-35 meneviä kanavia, ja että korttien väliin on sovitettu ren- 2 84662 kaat, jotka ympäröivät kanavia, jolloin muodostuu rakomai-sia kanavia, jotka suuntautuvat kohtisuorasti läpimenevien kanavien suhteen ja ympäröivät näitä.This object is solved by means of a heat exchanger according to the invention, characterized in that the cards have openings which form through-channels in the stacked cards and that rings are arranged between the cards, which surround the channels, forming slit-like channels. , which are oriented perpendicular to and surround the passing channels.

Keksinnön avulla saavutetut edut ovat olennaisesti 5 siinä, että moduuli voidaan valmistaa yhdestä korttimal-lista. Tarpeen vaatiessa voidaan poltetun moduulin tiivistystä parantaa toisen polton ja tiivistysaineen, esimerkiksi piin tai lasitteen, asettamisen avulla lämmintä väliainetta varten tarkoitettujen putkimaisten kanavien 10 välityksellä moduulin sisäosaan. Tämä lämmönvaihdinmoduuli sopii erityisen hyvin lämmönvaihdinjärjestelmien valmistamiseen. Tällöin moduulit on sopivinta asettaa päällekkäin pylväisiin. Kuuma väliaine tulee tämän järjestelyn yhteydessä johdetuksi suoraviivaisesti moduulin pylväsmäisen 15 rakenteen kautta. Moduulit voidaan tiivistää keskenään valinnaiseen tapaan liimaamalla orgaanisten tai epäorgaanisten liimojen, laastien, lasitteiden tai vastaavien avulla. Tähän tarkoitukseen sopivat myös tavanomaiset tii-vistyselementit, kuten kuitunarut, kuitupaperit, 0-ren-20 kaat, C-tiivisteet jne. Tiivistyspinnat voidaan kerrostaa tai hioa. Yhteen lämmönvaihdinkoteloon voidaan asettaa mielivaltainen määrä pylväitä. Tällöin riittää, että yksittäiset pylväät tuetaan kiinteää tukilaakeria vasten jousielementtien avulla lämpölaajentumien kompensoimisek-25 si. Pylväiden keskinäistä jäykkää liitäntää ei vaadita. Ne voidaan kuitenkin asettaa paikoilleen moduulin ohjaus-loviin pistettyjen ohjauselementtien välityksellä. Nämä ohjauselementit voidaan muodostaa siten, että yhdestä pylväästä seuraavaan kylmä väliaine siirtyessään pylvääseen 30 pysyy aina moduulin sisällä. Lämmönvaihdinkotelon muotoilun avulla voidaan pylvässuunnitelmaa muuttamatta muuttaa lämmönvaihtimen käyttötapaa, esimerkiksi ristikkäisestä ristikkäiseen vastavirtaukseen.The advantages achieved by the invention are essentially that the module can be manufactured from a single card template. If necessary, the sealing of the burned module can be improved by inserting a second combustion and sealing agent, for example silicon or glaze, through the tubular channels 10 for the warm medium into the interior of the module. This heat exchanger module is particularly suitable for the manufacture of heat exchanger systems. In this case, it is best to place the modules on top of each other on the columns. In connection with this arrangement, the hot medium is led in a straight line through the columnar structure of the module. The modules can be sealed together in an optional manner by gluing with organic or inorganic adhesives, mortars, glazes or the like. Conventional sealing elements, such as fiber cords, fibrous papers, O-rings, C-seals, etc., are also suitable for this purpose. The sealing surfaces can be layered or sanded. An arbitrary number of columns can be placed in one heat exchanger housing. In this case, it is sufficient for the individual columns to be supported against a fixed support bearing by means of spring elements to compensate for thermal expansions. Rigid connection between the columns is not required. However, they can be inserted via control elements inserted in the control notches of the module. These control elements can be formed in such a way that the cold medium from one column to the next, when moving to the column 30, always remains inside the module. The design of the heat exchanger housing can be used to change the operating mode of the heat exchanger, for example from cross to cross counterflow, without changing the column design.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtai-35 semmin pelkästään yhden sovellutusmuodon avulla oheisiin 3 84662 piirustuksiin viitaten, joissa:The invention will now be described in more detail, by means of only one embodiment, with reference to the accompanying drawings 3,84662, in which:

Kuvio 1 esittää päällyskuvantoa lämmönvaihdinmo-duulista;Figure 1 shows a plan view of a heat exchanger module;

Kuvio 2 esittää kuvion 1 linjaa II-II pitkin otet-5 tua leikkausta;Fig. 2 shows a section taken along the line II-II in Fig. 1;

Kuvio 3 esittää kuvion 2 mukaisista lämmönvaihdin-moduuleista kokoonpantua lämmönvaihdinjärjestelmää kuvion 4 linjaa III-III pitkin otettuna leikkauksena; jaFig. 3 is a sectional view of the heat exchanger system assembled from the heat exchanger modules of Fig. 2 taken along line III-III of Fig. 4; and

Kuvio 4 esittää kuvion 3 linjaa IV-IV pitkin otet-10 tua leikkausta.Fig. 4 shows a section taken along the line IV-IV in Fig. 3.

Lämmönvaihdinmoduuli 1 käsittää keraamiset kortit 2 ja keraamiset renkaat 3. Korteissa on aukot 4 ja renkaissa sopivimmin sama sisäinen muoto ja sama vapaa poikkileikkaus kuin aukoissa 4. Aukoilla 4 varustetut kortit 2 ja 15 renkaat 3 pinotaan vuorottaisesti, jolloin renkaat 3 ja aukot 4 muodostavat suoraviivaisesti kulkevan kanavan 5. Poikittain putkimaisten kanavien 5 suhteen ja korttitason suuntaisesti muodostuvat rakomaiset kanavat 5. Kanavien 6 korkeutta voidaan mielivaltaisesti muuttaa asettamalla 20 päällekkäin useampia renkaita 3. Kortin reunassa oleva rei'itys voi ottaa vastaan pinoamisen apuvälineet, asen-nusvälineet 8, ohjauselementit jne.The heat exchanger module 1 comprises ceramic cards 2 and ceramic rings 3. The cards have openings 4 and the rings preferably have the same internal shape and the same free cross-section as the openings 4. The cards 2 and 15 provided with openings 4 are stacked alternately, the rings 3 and the openings 4 forming a straight line channel 5. Slit-like channels 5 are formed transversely to the tubular channels 5 and parallel to the card plane. The height of the channels 6 can be arbitrarily changed by superimposing several rings 3 on top of the card.

Kuvioiden 3 ja 4 mukaisessa lämmönvaihdinjärjestel-mässä on lämmönvaihdinmoduulit asetettu pylväisiin 9, jot-25 ka kulkevat samansuuntaisesti toistensa kanssa kotelossa 12. Yksittäiset pylväät 9 on kiinnitetty paikoilleen toistensa ja kotelon 12 suhteen asennusvälineiden 8 avulla, jotka voidaan myös muodostaa ohjauselementteinä. Pylvään 9 lämmönvaihdinmoduulien 1 väliin on asetettu tiivisteet 30 11 lämmönvaihdinaineiden sekoittumisen estämiseksi. Yk sittäisten pylväiden 9 koteloa 12 vasten olevat päät on myös tiivistetty tiivisteillä 11. Pylväiden 9 lämpötilasta riippuvien pituusvenymien estämiseksi on pylväät 9 asetettu laakerielementtien 17, 17' varaan, jotka on tiivistetty 35 tiivisteillä 11 pylväiden 9 ja tiivisteillä 11', 13 ja 14 4 84662 kotelon 12 suhteen. Laakerielementin 17' ollessa tuettuna suoraan tiivisteiden 11' välityksellä koteloon 12, tukeutuu laakerilementti 17 jousien 10 välityksellä koteloon 12. Numero 15 merkitsee kylmän väliaineen virtaussuuntaa 5 ja 16 kuuman väliaineen virtaussuuntaa.In the heat exchanger system according to Figures 3 and 4, the heat exchanger modules are arranged on columns 9, which run parallel to each other in the housing 12. The individual columns 9 are fixed in place relative to each other and to the housing 12 by means of mounting means 8 which can also be formed as control elements. Seals 30 11 are placed between the heat exchanger modules 1 of the column 9 to prevent mixing of the heat exchanger substances. The ends of the individual columns 9 against the housing 12 are also sealed with seals 11. In order to prevent temperature-dependent elongation of the columns 9, the columns 9 are placed on bearing elements 17, 17 'sealed with 35 seals 11 and seals 11', 13 and 14 4 84662 with respect to the housing 12. When the bearing element 17 'is supported directly via the seals 11' in the housing 12, the bearing element 17 rests on the housing 12 via springs 10. The number 15 denotes the cold medium flow direction 5 and 16 the hot medium flow direction.

Claims

5,84662 Claim: A heat exchanger module made of fired ceramic material and formed from a stack of embossed and laminated fresh cards (2), characterized in that the cards have openings (4) which form through channels (5) in the stacked cards (2). , and that rings (3) are arranged between the cards, which surround the channels (5), thus forming slit-like channels (6), which are oriented perpendicular to the passing channels and surround them. 15 Värmeväxlarmodul av bränt keramiskt material och framställd av en stapel av stansade oc laminerade Gröna keramiska kort (2), kännetecknad därav, att korten hartagningar (4), vilka vid staplade kort (2) 20 bildar genomgäende kanaler (5) the channel (5) of the ring ring (3) is an anchored by means of a card, the colors of the channel channel (6) are uppermost, the light is shown at the same time as the genome channel (5) and the channel.