NL7906555A

NL7906555A - CERAMIC, HEAT RECOVERY CONSTRUCTION AND COMPOSITION.

Info

Publication number: NL7906555A
Application number: NL7906555A
Authority: NL
Original assignee: Gte Sylvania Inc
Priority date: 1978-09-01
Filing date: 1979-08-31
Publication date: 1980-03-04
Also published as: FR2435012A1; FR2435012B1; JPS5535897A; GB2030279A; CA1121332A; BE878562A; DE2934973A1; GB2030279B

Description

\ 9 , I . .\ 9, I. .

+ GTE SYLVMIA INCORPORATED, te Wilmington, Delaware, Verenigde Staten van Amerika+ GTE SYLVMIA INCORPORATED, in Wilmington, Delaware, United States of America

Keramische, warmte recupererende constructie en samenstelCeramic heat recovery construction and assembly

De onderhavige uitvinding betreft warmterecuperatoren, en meer in het bijzonder een keramische warmte recupererende constructie en een recuperatorsamenstel dat een keramische kern en een metalen huis omvat voor gebruik in verbrandingsovens, gloei ovens, ovens en 5 voorverwarmingsinstallaties.The present invention relates to heat recuperators, and more particularly a ceramic heat recuperation construction and a recuperator assembly comprising a ceramic core and a metal housing for use in incinerators, annealing furnaces, furnaces and preheating installations.

De huidige ongerustheid over het behoud van de energie en de stijgende brandstofkosten heeft een vernieuwde interesse teweeggebracht in industriële recuperatoren om afvalwarmte terug te winnen en binnenstromende verbrandingslucht en/of brandstof voor te verwarmen om 10 de doelmatigheid van verbrandingsovens, gloeiovens, ovens en voorver warmingsinstallaties te vergroten.Current concerns about energy conservation and rising fuel costs have sparked renewed interest in industrial recuperators to recover waste heat and preheat incoming combustion air and / or fuel to enhance the efficiency of incinerators, annealing furnaces, furnaces and preheating plants enlarge.

Aangezien dergelijke recuperatoren gewoonlijk uit metalen delen zijn geconstrueerd, heeft de keramische recuperator verschillende voordelen boven de conventionele metalen recuperatoren. Keramische f5 materialen hebben bijvoorbeeld een hoge weerstand tegen roest, een grote mechanische sterkte bij hoge temperaturen, lage thermische uitzettings-coëfficiënten en goede weerstand tegen thermische schokken, en houden zich dus uitstekend onder thermische cycli; ze zijn licht in gewicht (ongeveer een derde mi het gewicht van roestvrij staal); en de kosten 20 ervan kunnen gemakkelijk concurreren met legeringen, die hoge tempera turen kunnen verdragen.Since such recuperators are usually constructed of metal parts, the ceramic recuperator has several advantages over conventional metal recuperators. Ceramic f5 materials, for example, have high resistance to rust, high mechanical strength at high temperatures, low thermal expansion coefficients and good resistance to thermal shock, and thus hold up well under thermal cycles; they are lightweight (about a third of a mile the weight of stainless steel); and their cost can easily compete with alloys that can tolerate high temperatures.

Bovendien zijn keramische recuperatoren verkrijgbaar in een groot aantal vormen, grootten, hydraulische doorsneden (een hydraulische doorsnede is een maat van het doorsnedegebied gedeeld door de nat-25 te perimeter) en samenstellingen. Aangezien hun thermische uitzettings- coëfficiënten kenmerkend lager liggen dan die van de meeste metalen en legeringen, vormen de keramische recuperatoren een aanpassingsprobleem voor de ontwerper die deze in de huizen willen inbrengen voor het weer plaatsen daarvan in verbraxïingsovens, gloeiovens, ovens en voorverwarmings- 7906555 * 4 v 2 installaties.In addition, ceramic recuperators are available in a wide variety of shapes, sizes, hydraulic cross sections (a hydraulic cross section is a measure of the cross section area divided by the wet perimeter) and compositions. Since their coefficients of thermal expansion are typically lower than those of most metals and alloys, the ceramic recuperators pose an adjustment problem for the designer who wants to insert them into the homes for re-installation in brazing furnaces, annealing furnaces, and preheating 7906555 * 4 v 2 installations.

In het Amerikaanse octrooi U.Ο83ΛΟΟ, toegekend qp 11 april 1978 en op naam van de onderhavige aanvrager, is een keramische, in dwars richting doors tromde recuperatorkem ingébracht in een metalen 5 huis dat geschikt is om weer te worden aangebracht in de metalen aan- sluitpunten van bestaande verbrandingsovens, gloeiovens, ovens en voorverwarnangsinstallaties. Isolerende en veerkrachtige afsluitmiddelen tussen de kern en het huis beperken het warmteverlies door het metalen huis tot een minimum en verhinderen het lekken van de warmteover-10 brengende vloeistoffen, zoals uitlaatverbrandingsgassen en instromende verbrandingslucht, langs de kern.In U.S. Patent U.Ο83 toegekend, issued April 11, 1978 and in the name of the present applicant, a ceramic transverse-threaded recuperator core has been introduced into a metal housing suitable for reassembly in the metal fittings. closing points of existing incinerators, annealing furnaces, furnaces and pre-heating installations. Insulating and resilient sealing means between the core and the housing minimizes heat loss through the metal housing and prevents the leakage of heat transfer fluids, such as exhaust combustion gases and combustion air flowing in, along the core.

In de hiermee verband houdende Amerikaanse octrooiaanvrage ingediend, , en op naam van de onderhavige aanvrager, is een huis voor een keramische recuperator beschreven, met 15 twee paren van tegenover elkaar gelegen, van qpeningen voorziene platen voorzien van middelen om de platen in stevig contact met de inlaat- en uitlaatvlakken van de keramische recupererende kern te houden. Middelen voor het aanbrengen van de van openingen voorziene platen aan verbindingspunten steken uit vanaf de tegenoverliggende zijden van de platen. 20 Een bijkomend probleem in het ontwerpen van keramische recuperatoren is het lekken van de warmteoverbrengende vloeistoffen tussen de lagen van de keramische kemooistructie zelf, wat resulteert in een vermindering van de gehele doelmatigheid van de recuperator.In the related U.S. patent application filed, and in the name of the present applicant, a housing for a ceramic recuperator is disclosed, comprising two pairs of opposed apertured plates provided with means to provide the plates in firm contact with keep the inlet and outlet surfaces of the ceramic recovering core. Means for applying the apertured plates to connection points protrude from the opposite sides of the plates. An additional problem in the design of ceramic recuperators is the leakage of the heat transfer fluids between the layers of the ceramic core structure itself, resulting in a reduction in the overall efficiency of the recuperator.

Het lekken tussen de lagen in geeft in het bijzonder probleme-n in 25 installaties die met een gedwongen trek werken en waar een aanzienlijke tegendruk wordt opgebouwd aan de zijde van de recuperator waar de lucht binnenkomt. Deze koele binnenkomende lucht lekt in het warme verb ran dings- of uitlaatgas, waardoor de warmte van dat gas wordt verminderd, welke warmte anders gebruikt had kunnen worden om de binnen-30 komende lucht te verwarmen. Volgens een ontwerp vormen afwisselend ge stapelde geribde lagen de dwars stroombanen voor de warmteoverbrengende vloeistoffen. Aangezien het stoken van gestapelde lagen resulteert in het hechten van de lagen aan elkaar door het sinteren qp punten of in gebieden waar contact tussen groene lagen bestaat, wat resulteert in 35 een enkelvoudige constructie met mechanische sterkte, veroorzaken afVij- 7906555 Λ.Leakage between layers presents particular problems in forced draft installations where significant back pressure is built up on the recuperator side where air enters. This cool incoming air leaks into the hot combustion or exhaust gas, thereby reducing the heat of that gas, which could otherwise have been used to heat the incoming air. According to a design, alternately stacked ribbed layers form the transverse flow paths for the heat transfer fluids. Since firing of stacked layers results in adhesion of the layers to each other by sintering qp points or in areas where contact exists between green layers, resulting in a single construction with mechanical strength, cause 7906555 Λ.

3 £ * 4 kingen van vlakheid van de gestapelde groene lagen dus het onvoldoende samensinteren van deze lagen, waardoor holten of gekreukelde zones over de contactoppervlakken kunnen blijven bestaan. Sommige van deze holten of gekreukelde delen kunnen van belang zijn op de zichtbare zijden of 5 "hecht zij den" van het hechtoppervlak tussen de buitenste ribbe van een laag en het vlakke oppervlak van het basisdeel van een daarnaast liggende laag.3 × * 4 times of flatness of the stacked green layers thus insufficient sintering of these layers allowing cavities or wrinkled zones to persist over the contact surfaces. Some of these cavities or wrinkled parts may be of interest on the visible sides or "bond side" of the bonding surface between the outer rib of a layer and the flat surface of the base portion of an adjacent layer.

In de overeenkomstige Amerikaanse octrooiaanvrage 726.950, verleend op 8 december 1977, en op naam van de onderhavige aanvrager is 10 een samengestelde keramische recupererende constructie beschreven waarin gestapelde, geribde vellen of lagen bestaat uit secties die langs hun aanliggende zijden op elkaar zijn afgedicht.Corresponding U.S. Patent Application 726,950, issued December 8, 1977, and in the name of the present applicant, discloses a composite ceramic recovery structure in which stacked, ribbed sheets or layers consist of sections sealed together on their adjacent sides.

Volgens de uitvinding is een keramische in dwarsrichting doorstroomde recupererende constructie samengesteld uit een aantal ge-15 stapelde, geribde lagen of vellen, die op elkaar zijn af gedicht langs de zijranden van de constructie, waarbij de constructie is ingebracht in een metalen huis dat geschikt is om met metalen aansluitdelen van verbrandingsovens, gloeiovens» ovens en voorverwarmingsinstallaties te 20 worden gekoppeld. Afdichtmiddelen tussen de lagen vullen tenminste de kanalen tussen de twee buitenste ribben en hun naburige ribben voor elke laag, waardoor het lekken van warmte-overbrengende vloeistoffen, zoals uitlaatverbranding3gassen en inkomende verbrandingslucht, wordt voorkomen, en waardoor dus het warmteverlies, en bijgevolg het verlies 25 van het rendement van de recipe rat or in zijn geheel tot een minimum wordt beperkt.According to the invention, a ceramic transversely flow-through recovery structure is composed of a plurality of stacked, ribbed layers or sheets sealed together along the side edges of the structure, the structure being inserted into a metal housing suitable to be coupled with metal connecting parts of incinerators, incandescent furnaces and preheating installations. Interlayer sealants fill at least the channels between the two outer ribs and their neighboring ribs for each layer, thereby preventing the leakage of heat transfer fluids, such as exhaust combustion gases and incoming combustion air, and thus the heat loss, and consequently loss 25 of the yield of the recipe rat or is reduced to a minimum in its entirety.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is tenminste een van de ribben die zich bevindt naast de buitenste ribben van elke laag, dichter bij de buitenste ribei/geplaatst dan de overige ribben van elke laag, en 30 de kanalen tussen deze dicht naast elkaar liggende ribben zijn gevuld met het afdichtmiddel. In een alternatieve uitvoeringsvorm kunnen de twee buitenste ribben gedurende het vormen in dikte toenemen zodat gevulde kanalen niet nodig zijn.In a preferred embodiment, at least one of the ribs located adjacent to the outer ribs of each layer is closer to the outer ribs than the remaining ribs of each layer, and the channels between these closely adjacent ribs are filled with the sealant. In an alternative embodiment, the two outer ribs may increase in thickness during molding so that filled channels are not required.

Bij het afdichten bij een andere voorkeursuitvoeringsvorm 35 omvat het afdichtmiddel een effectief, voor vloeistof ondoorlaatbaar, keramisch cement van dezelfde of een andere samenstelling als dat van het 7906555 * 4 * u materiaal van de lagen welk cement plastisch kan zijn bij de stook-temperatuur, dat wordt gebruikt om de keramische recuperator kem-constructie te sinteren.In sealing in another preferred embodiment 35, the sealant comprises an effective liquid-impermeable ceramic cement of the same or different composition as that of the 7906555 * 4 * u material of the layers, which cement may be plastic at the firing temperature, which is used to sinter the ceramic recuperator core construction.

De recupererende inrichting volgens de uitvinding is 5 nuttig om de binnenkomende verwarmings- of verbrandingslucht en/of brandstof te verhitten en op die manier kan de doelmatigheid van verbrandingsovens, gloeiovens, ovens en voorverwanningsinstallaties van verschillende typen en grootten worden verhoogd.The recovery device according to the invention is useful for heating the incoming heating or combustion air and / or fuel, and in this way the efficiency of incinerators, annealing furnaces, furnaces and pre-heating installations of different types and sizes can be increased.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand 10 van de tekeningen en de beschrijving.The invention will be explained below with reference to the drawings and the description.

Fig. 1 is een aanzicht in perspectief, gedeeltelijk voorzien van stippellijnen, van een uitvoeringsvorm van de keramische warmte recuperatief kemconstructie volgens de uitvinding; fig, 2 is een doorsnede in vooraanzicht van het samen-b stel van een keramische kern, ingebracht in een uitvoeringsvorm van een metalen huis; fig. 3 is een zijaanzicht in doorsnede van een warmte-recupererend systeem waarin een reeks recuperators amenstellen volgens d/e uitvinding worden gebruikt in een verbrandingsoven van het tunnel-20 type; fig. 1+ is een schematische tekening van een warmte-recupererend systeem waarin twee recuperatorsamenstellèn volgens de uitvinding worden gebruikt in een horizontale stralingshuls verbrandingsoven met twee branders; en 25 fig. 5 is een schematische tekening van eenzelfde systeem voor een vertikale "U" stralingsbuisverbrandingsoven met een enkele brander.Fig. 1 is a perspective view, partially dotted, of an embodiment of the ceramic heat-recoverable core construction according to the invention; FIG. 2 is a front sectional view of the assembly of a ceramic core inserted in an embodiment of a metal housing; Fig. 3 is a cross-sectional side view of a heat recovery system in which a series of recuperator assemblies of the present invention are used in a tunnel-type combustion furnace; Fig. 1+ is a schematic drawing of a heat recovery system in which two recuperator assemblies according to the invention are used in a horizontal radiant tube combustion furnace with two burners; and FIG. 5 is a schematic drawing of the same system for a vertical "U" radiant tube incinerator with a single burner.

Voor een beter begrip uan de onderhavige uitvinding wordt in het navolgende, samen met andere en verdere oogmerken, voor-30 delen en mogelijkheden, verwezen naar de hiernavolgende beschrijving en conclusies, in samenhang met de boven-aan ge ge ven tekeningen.For a better understanding of the present invention, in the following, together with other and further objects, advantages and possibilities, reference is made to the following description and claims, in connection with the above drawings.

Fig, 1 toont een uitvoeringsvorm van de keramische recupererende constructie 10 volgens de uitvinding. Deze keramische constructie is samengesteld uit een aantal gestapelde geribde lagen 11 en 12, die 35 zodanig zijn opgesteld dat de ribben van de lagen 11 en 12 dwars ten op- 7906555 5 *? * 4 opzichte van elkaar verlopen om een in dwars richting doorstroomde constructie te vormen die eerste en tweede paren tegenoverliggende vlakken 13 en 14 cm vat, die kanaalopeningen begrenzen voor de doorgang van warmteoverbrengende vloeistoffen in dwarse richting ten 5 opzichte van elkaar, waarbij de eerste vloeistof warmte overbrengt naar de tweede vloeistof gedurende de doorgang door de cellen, en waarbij gedurende bedrijf elk paar van vlakken een warme en een koude zijde heeft, waarbij de warme zijde van het eerste paar de inlaat vormt voor de eerste vloeistof en de warme zijde van het tweede paar de uit-10 laat voor de tweede vloeistof vormt.Fig. 1 shows an embodiment of the ceramic recovery structure 10 according to the invention. This ceramic construction is composed of a number of stacked ribbed layers 11 and 12, which are arranged in such a way that the ribs of the layers 11 and 12 transverse to 7906555. * 4 relative to each other to form a transversely flow-through structure that holds first and second pairs of opposing faces 13 and 14 cm, which define channel openings for the passage of heat transfer fluids in transverse direction to each other, the first fluid transfers heat to the second fluid during passage through the cells, with each pair of faces having a hot and a cold side during operation, the warm side of the first pair forming the inlet for the first fluid and the warm side of the second pair forms the outlet for the second fluid.

De hierna volgende tabel geeft enige voorbeelden van keramische materialen die geschikt zijn voor het vervaardigen van keramische recupererende constructies samen met de gemiddelde thermische uitzettingscoëfficiënt (TUC waarden) van kamertemperatuur tot 800°C 15 in inches/inch°C en de maximum gebruikstemperaturen (MGT) in gradenThe table below provides some examples of ceramic materials suitable for manufacturing ceramic recovery structures along with the mean thermal expansion coefficient (TUC values) from room temperature to 800 ° C in inches / inches ° C and the maximum operating temperatures (MGT) in degrees

Fahrenheit.Fahrenheit.

TABEL 1TABLE 1

Materiaal (inches/inch°C) TUC_MGT_Material (inches / inch ° C) TUC_MGT_

Mulliet k tot 5 x 10“^2800°FMullite k to 5 x 10 "^ 2800 ° F

20 Zirkoon k tot 5 x 10”^ 2600°F20 Zircon k to 5 x 10 ”^ 2600 ° F

Magnesiumaluminiumsilicaat 1 x 10”^ 2U00°FMagnesium Aluminum Silicate 1 x 10 ”^ 2U00 ° F

Porcelein h x 10“^ 2000°FPorcelain h x 10 "^ 2000 ° F

Muminiumoxyde 8 x 10 ^ 3000°FAluminum oxide 8 x 10 ^ 3000 ° F

Si^ 2,9 x 10”6 2500°FSi ^ 2.9 x 10 ”6 2500 ° F

55

De geribde lagen kunnen zijn gevormd door gieten, vorm-gieten, extruderen, strenggieten en reliëfdruk, of andere geschikte techniek voor het vormen van keramiek. Deze lagen worden aan ge duid als zijnde in de ongestookte of "groene'* staat.The ribbed layers may be formed by casting, molding, extrusion, strand casting and embossing, or other suitable ceramic molding technique. These layers are referred to as in the unburned or "green" * state.

30 De lagen worden zodanig gestapeld dat &e ribben van af wisselende lagen in dwarsrichting ten opzichte van elkaar verlopen. De gestapelde lagen kunnen op elkaar worden afgedicht in de groene staat, vöor het stoken, bijvoorbeeld door het vullen van ten minste de buitenste kanalen (als kanalen worden aangeduid de ruimten tussen de naast elkaar 35 liggende ribben) met keramisch cement voor of gedurende het stapelen, 7906555 * 4 6 of door het persen van cement in de kanalen na het stapelen en stoken. Voor de laatstgenoemde procedure is het gewoonlijk nodig extra te stoken om het cement te harden. Bij voorkeur worden een of meer extra kanalen naast de buitenste kanalen met keramisch cement gevuld. Elk mogelijk 5 keramisch cement zoals mulliet of aluminiumoxide, samen met een bind middel dat met een drager zoals water is gemengd, kan worden gebruikt. Het keramische cement kan een samenstelling hebben met een lager smeltpunt dan dat van het materiaal waaruit de lagen zijn samengesteld zodat bij de stooktemperaturen die in een later stadium van de werkwijze 10 worden bereikt, het cement een plastische toestand zal aannemen en zal vloeien in de onregelmatigheden van de hechtoppervlakken van de ribben en daardoor wordt een juiste afdichting tussen de lagen bereikt. Het cement kan zelfs poreus zijn zo lang de poriën niet met elkaar in verbinding staan, hetgeen natuurlijk het vloeistof-ondoorlaatbare karakter 15 daarvan teniet zou doen.The layers are stacked in such a way that the ribs of alternating layers run transversely to each other. The stacked layers can be sealed to each other in the green state before firing, for example by filling at least the outer channels (denoted as the spaces between the adjacent ribs) with ceramic cement before or during stacking , 7906555 * 4 6 or by pressing cement into the channels after stacking and firing. The latter procedure usually requires additional firing to cure the cement. Preferably, one or more additional channels are filled with ceramic cement in addition to the outer channels. Any ceramic cement such as mullite or alumina, together with a binder mixed with a support such as water, can be used. The ceramic cement may have a composition with a lower melting point than that of the material of which the layers are composed, so that at the firing temperatures reached at a later stage of the process 10, the cement will assume a plastic state and flow in the irregularities of the bonding surfaces of the ribs, thereby ensuring proper sealing between the layers. The cement can be porous even as long as the pores are not in contact with each other, which of course would nullify its liquid-impermeable character.

Zoals fig. 1 toont ligt bij voorkeur een aantal ribben die naast de buitenste ribben zijn gelegen, dichter bij de buitenste ribben dan de overige ribben.As shown in Fig. 1, preferably a number of ribs located adjacent to the outer ribs are closer to the outer ribs than the other ribs.

Dit dicht bij elkaar liggen verschaft een groter contact-' 20 oppervlak tussen het bovenoppervlak van de ribben van de ene laag en het onderoppervlak van de volgende laag, en daardoor wordt een grotere mogelijkheid verschaft dat er een hechting optreedt door het samensinteren gedurende het steken. Volgens deze uitvoerh gs vorm is het vullen van de kanalen met cement een extra maatregelen om een zo compleet mogelijke 5 hechting te verzekeren.This close proximity provides a greater contact area between the top surface of the ribs of one layer and the bottom surface of the next layer, thereby providing a greater possibility of adhesion by sintering during stitching. According to this embodiment, filling the channels with cement is an additional measure to ensure the most complete adhesion possible.

Volgens deze uitvoeringsvorm is ook het meer op afstand van elkaar plaatsen van ribben in het centrale deel aan de zijde waar de lucht binnenkomt mogelijk, wat zeer voordelig is in het geval van installaties die met een gedwongen trek werken, waarbij de recuperator een 30 grote hoeveelheid luchtstroming moet kunnen verdragen.According to this embodiment, more spacing of ribs in the central part on the air entry side is also possible, which is very advantageous in the case of forced draft installations, wherein the recuperator has a large amount of airflow must be able to tolerate.

Geschikte materialen voor het vormen van een gegoten keramisch inzetstuk zijn gietbare samenstellingen van de materialen zoals in tabel II getoond, samen met hun gemiddelde thermische uitzettings-coëfficienten (TUC’s) in inches/inch/°C, gemeten tussen kamertemperatuur 35 en 800°C, en de maximaal gebruikte temperaturen (MGT) in graden Fahren- 7906555 7 * * 4 heit.Suitable materials for forming a cast ceramic insert are pourable compositions of the materials as shown in Table II, together with their average thermal expansion coefficients (TUCs) in inches / inch / ° C, measured between room temperature 35 and 800 ° C, and the maximum temperatures used (MGT) in degrees Fahren- 7906555 7 * * 4 heit.

TABEL· IITABLE II

Materiaal TUC MGT_Material TUC MGT_

Aluminiumoxyde 8 x 10"^ 3000°FAluminum oxide 8 x 10 "^ 3000 ° F

5 Zirkoon U tot 5 x 10”^ 3000° F5 Zircon U to 5 x 10 ”^ 3000 ° F

Mulliet U tot 5 x 10“6 3300°FMullite U up to 5 x 10 “6 3300 ° F

—6—6

Zirkoonoxyde 9 tot 10 x 10” ^000°FZirconia 9 to 10 x 10 ”^ 000 ° F

Fig. 2 toont een vooraanzicht, gedeeltelijk in doorsnede, van het samenstel volgens uitvinding -waarbij de keramische recupereren- 10 . .....Fig. 2 shows a front view, partly in section, of the assembly according to the invention, in which the ceramic is recovered. .....

de constructie 10 volgens fig. 1 is mgelaten m een huis dat plaatdelen 13a en 13b omvat, die openingen begrenzen die eindigen in tapse leiding-delen 13c en 13d met flens delen 13e en 13f voor het vormen van een verbinding met de inkomende verwarmings- of verbrandingslucht of met een brandstofleiding. Plaatdelen 13g en 13h begrenzen openingen die eindigen ^ in flens delen 13i voor het vormen van een verbinding met de warmte- uitlaat voor de vergrandingsgassen. Plaatdelen 13a, b, g en h worden in stevige aanraking gehouden met de keramische re cupe rat or vlakken door bouten 16a, b, c en d en moeren 17a, b, c en d. De bouten 16 en moeren 17 zijn voorzien van spiraalveren 20a, b, c en d die verkwn als spannings- 20 elementen die het uitzetten en samentrekken van de bouten gedurende de thermische cyclus mogelijk maken, onder het handhaven van een stevig contact tussen de plaatdelen 13 en de niet getekende keramische vlakken,the construction 10 of FIG. 1 is left with a housing that includes plate members 13a and 13b, which define openings terminating in tapered conduit members 13c and 13d with flange members 13e and 13f to form a connection to the incoming heating or combustion air or with a fuel pipe. Plate parts 13g and 13h define openings that terminate in flange parts 13i to form a connection to the heat exhaust for the combustion gases. Plate parts 13a, b, g, and h are held in firm contact with the ceramic cup surfaces by bolts 16a, b, c, and d and nuts 17a, b, c, and d. The bolts 16 and nuts 17 are provided with coil springs 20a, b, c and d, which become tension elements which allow the bolts to expand and contract during the thermal cycle, while maintaining a firm contact between the plate parts 13 and the ceramic surfaces not drawn,

Nadat de constructie in het huis is geplaatst kan een (niet getekend) keramisch inzetstuk dat bij voorkeur ter plaatse is gegoten, worden 25 geplaatst om het voorbij de opening in de plaat 13h uit te steken en met het passende oppervlak van een keramische voering van een uitlaat of een opening voor verbrandingsgas of leiding in contact komt. De flens 13i is verbonden met de verbranding gaslei ding of het huis van de verbrandingsoven en houdt de keramische delen in stevig contact. De plaat 30 . ...After the construction has been placed in the housing, a ceramic insert (not shown), which is preferably cast on site, can be placed to protrude beyond the opening in the plate 13h and with the appropriate surface of a ceramic liner of a exhaust or an opening for combustion gas or pipe comes into contact. The flange 13i is connected to the combustion gas line or the housing of the incinerator and keeps the ceramic parts in firm contact. The plate 30. ...

13g kan ook dienen als een flens voor de verbinding met de verbrandingsgasleiding.13g can also serve as a flange for connection to the flue gas pipe.

Omdat er grote verschillen bestaan in thermische expansie-coëfficiënten tussen de meeste keramische en metalen materialen, kan het gewenst zijn een veerkrachtig afdichtmiddel van een materiaal dat de ^ geschatte bedrijfstemperatuur kan weerstaan, tussen de keramische kem- 7906555 V, 'Λ • * 8 constructie en het metalen huis te plaatsen. Zo'n veerkrachtig afdicht-middel wordt in fig. 2 getoond in de vorm van lagen 18a, b, c en d.Since there are large differences in thermal expansion coefficients between most ceramic and metal materials, it may be desirable to have a resilient sealant of a material that can withstand the estimated operating temperature between the ceramic core 7906555 V, * 8 construction. and place the metal housing. Such a resilient sealant is shown in Fig. 2 in the form of layers 18a, b, c and d.

Degenen die deskundig zijn qp dit gebied van de techniek zullen begrijpen dat daarbij behorende isolatiemiddelen tussen de kemconstructie en het 5 huis niet alleen de bedrijfsefficiëntie van het recuperatorsamenste 1 zullen verhogen, maar dat zij ook de temperatuur bij het binnen oppervlak van de huis zullen verlagen zodat het mogelijk wordt een veerkrachtig middel te gebruiken met een lagere maximum temperatuur dan anders mogelijk zou zijn. Het spreekt vanzelf dat de materiaalkeuze inclusief samen geil stelde materialen, die zowel isolerende als veerkrachtige eigenschappen moeten hebben, ook geacht moeten worden binnen het kader van de uitvinding te vallen. Een sprekend voorbeeld van zo’n materiaal is een samendrukbaar keramische papier dat is samengesteld uit een poreuze mulliet samenstelling.Those skilled in the art will appreciate that associated insulating means between the core construction and the housing will not only increase the operating efficiency of the recuperator assembly 1, but also reduce the temperature at the interior surface of the housing so that it becomes possible to use a resilient agent with a lower maximum temperature than would otherwise be possible. It goes without saying that the choice of material, including composite heat-resistant materials, which must have both insulating and resilient properties, must also be considered to fall within the scope of the invention. A striking example of such a material is a compressible ceramic paper composed of a porous mullite composition.

15 Fig. 3 toont een zijaanzicht in doorsnede van een op stelling volgens welke een reeks van drie recuperatoren volgens de uitvinding zijn geïnstalleerd op een tunneldroogoven 30 met zes gasbranders, De ventilator 301 zorgt voor toevoer van verbrandingslucht door de leiding 302 naar de recuperatoren 303, 30k en 305, en daardoor wordt de 20 voorverwarmde lucht door de leidingen 306, 307 en 308 naar de gasbranders 309, 310,311, 312, 313 en 311+ gevoerd. De verbrandingsprodukten van het verbrandingsgas worden door de ventilator 315 door de recuperatoren 303, 30U en 305 gevoerd en dan door de leidingen 316, 317 en 318 naar het verbrandingsgas uitlaatverdeelstuk 319.FIG. 3 shows a sectional side view of an arrangement according to which a series of three recuperators according to the invention are installed on a tunnel drying oven 30 with six gas burners. Fan 301 supplies combustion air through line 302 to recuperators 303, 30k and 305 , and thereby the preheated air is passed through lines 306, 307 and 308 to gas burners 309, 310,311, 312, 313 and 311+. The combustion products of the combustion gas are passed through the fan 315 through the recuperators 303, 30U and 305 and then through the lines 316, 317 and 318 to the combustion gas outlet manifold 319.

25 Fig. k toont schematisch een opstelling volgens welke de recipe rat oren 1+1 en 1+2 zijn geïnstalleerd op de uitlaatpoorten 1+3 en 1+1+ van een horizontale s tralin gsb ui s verb ran dings oven 1+0 met twee branders.FIG. k schematically shows an arrangement according to which the recipe rat ears 1 + 1 and 1 + 2 are installed on the exhaust ports 1 + 3 and 1 + 1 + of a horizontal radiator furnace 1 + 0 with two burners.

De voorverwarmde verbrandingslucht wordt door de leidingen 1+5 en 1+6 gevoerd naar de branderinlaat 1+7 en 1+8. Fig. 5 toont een soortgelijke 30 opstelling voor een verticale "U" stralingshuls verbrandingsoven 50 met een enkele brander. De reciperator 51 wordt geïnstalleerd op de uitlaat-poort 52 en voorverwarmde verbrandingslucht wordt gevoerd door de leiding 53 naar de branderinlaat 5I+.The preheated combustion air is fed through lines 1 + 5 and 1 + 6 to the burner inlet 1 + 7 and 1 + 8. Fig. 5 shows a similar arrangement for a vertical "U" radiant sleeve incinerator 50 with a single burner. The reciperator 51 is installed on the exhaust port 52 and preheated combustion air is passed through the line 53 to the burner inlet 5I +.

Hoewel er nu beschreven en getoond is wat op het ogen-35 blik als voorkeurs uitvoeringsvormen van de uitvinding worden beschouwd, 7906555 (λ » * 9 zal het ie deren die deskun di g is op het onderhavige gebied van de tech-niet duidelijk zijn dat talrijke veranderingen en wijzigingen kunnen worden gemaakt zonder buiten het kader van de uitvinding, zoals in de bijgaande conclusies aangegeven, te treden.Although it has now been described and shown what are presently considered to be preferred embodiments of the invention, 7906555 (λ »* 9 it will be apparent to all those skilled in the art from the art that numerous changes and modifications can be made without departing from the scope of the invention as set forth in the appended claims.

m 7906555m 7906555

Claims

1. A transversely flowed ceramic recuperating core structure, comprising first and second pairs of opposing faces defining channel openings for the passage of different heat transfer fluids in directions transverse to each other, the first fluid transferring heat to the second fluid during its passage through the channels, each pair of planes having a hot and a cold side in operating condition and the warm side of the first pair forming the inlet side for the first fluid and the warm side of the second pair forming the outlet for the second liquid, characterized in that the ceramic construction is composed of a number of ribbed layers stacked one above the other, the layers being stacked in such a way that the ribs of alternating layers extend transversely to each other and in which sealing means within at least the outer two channels of each layer are placed, we Each sealant is primarily intended to prevent leakage of heat transfer fluids between adjacent layers.

Ceramic construction according to claim 1, characterized in that the sealing means comprise an effective liquid-impermeable ceramic cement.

Ceramic construction according to claim 2, characterized in that the ceramic cement is a material with a melting point lower than the melting point of the material of which the layers consist.

Ceramic construction according to claim 1, characterized in that at least one of the ribs next to the two outer ribs of each layer is closer to the outer ribs than the other ribs of each layer, and wherein cement is arranged within the channels between the closely spaced ribs of each layer.

5. A heat recuperative device. Provided with a transversely flow-through recuperative ceramic core construction, with first and second pairs of opposing faces forming cell openings for the passage of first and second heat transfer fluids, in directions transverse to one another. the first fluid transfers heat to the second fluid during the 7906555 passage through the cells, blowing each pair of planes has a hot side and a cold side in operating condition, the warm side of the first pair forming the inlet for the first liquid and the warm side of the second pair, the outlet forms for the second liquid, a metal housing enclosing the kera structure, which housing openings which communicate with the channel openings of the structure, which openings of the housing can be coupled to external fluid lines, and means for maintaining a seal between the cell structure and the housing to facilitate the passage of heat transfer fluids through the channels of the structure, characterized in that the ceramic structure is composed of a number of ribbed layers stacked on top of each other, the layers being so stacked together such that the ribs of alternating layers extend transversely to each other and sealing means 15 are disposed within at least the outer two channels of each layer, which sealing means mainly serve to leak heat transfer liquids between adjacent layers to prevent.

Heat recovery device according to claim 5 »20, characterized in that the closing means comprise an effective, liquid-impermeable ceramic cement.

Heat recovery device according to claim 6, characterized in that the ceramic cement is a material with a melting point lower than the melting point of the material of which the layers 25 consist.

8. Heat recovery device according to claim 5, characterized in that at least one of the ribs located next to the two outer ribs of each layer is closer to the outer ribs than the other ribs of each layer, and the cement within the channels 30 is sandwiched between the closely spaced ribs of each layer.

9. A transversely flow-through ceramic recuperative core construction with first and second pairs of opposed faces that form channel openings for the passage of different heat transfer fluids, in directions transverse to each other. with the first fluid transferring space to the second fluid during passage through the channel, each pair of operating surfaces having a warm side and a cold side, the warm side of the first pair entering the inlet 5. the first liquid forms and the warm side of the second pair forms the outlet for the second liquid, characterized in that the ceramic construction is composed of a number of ribbed layers stacked on top of each other, the layers stacked on top of each other such that the ribs of alternating layers run transverse to each other, with at least one of the ribs adjacent to the two outer ribs and of each layer is closer to the outer rib than the other ribs of each layer.

10. Ceramic construction according to claim 9, characterized in that the sealed means are placed within at least the outer two channels of each layer,

Ceramic construction according to claim 9, characterized in that the sealing means comprise an effective liquid-impermeable ceramic cement.

12. Ceramic construction according to claim 11, characterized in that the ceramic cement is a material with a melting point lower than the melting point of the material of which the layers consist.

13. A heat recipe provides the device with a transversely flow-through recuperative ceramic reconstruction, with first and second pairs of opposed faces forming cell openings for the passage of first and second heat transfer fluids in transverse In mutually extending directions, the first fluid transfers heat to the second fluid during passage through the cells, each pair of operating surfaces having a warm side and a cold side, the warm side of the first pair having the inlet forms for the first liquid and the warm side of the second pair forms the outlet for the second liquid, a metal housing enclosing the kera structure, which housing defines openings communicating with the channel openings of the structure, which openings of the housing can be coupled to external fluid lines, and means for maintaining a seal between them n the cell 7906555 Λ Λ% construction and the housing to promote the passage of heat transfer fluids through the channels of the construction, characterized in that the ceramic construction is composed of a number of stacked ribbed layers, the layers being so stacked on top of each other that the ribs of alternating layers extend transversely, with at least one of the ribs adjacent to the two outer ribs of each layer being closer to the outer ribs than the remaining ribs of each layer. 1U. Ceramic construction according to claim 13, characterized in that the sealing means are placed within at least the outer two channels of each layer.

Ceramic construction according to claim 13, characterized in that the sealing means contains an effective, liquid-impermeable ceramic cement.

Ceramic construction according to claim 1U, characterized in that the ceramic cement is a material with a melting point lower than the melting point of the material of which the layers consist.

17. A transversely flow-through ceramic recuperating core construction, comprising first and second pairs of opposing faces delimiting channel openings for the passage of different heat transfer fluids, devices transverse to one another, the first fluid providing heat to the second fluid during its passage through the channels, each pair of planes having a hot and a cold side in operating condition, the warm side of the first pair forming the inlet side for the first liquid and the warm side of the second pair forming the outlet for the second liquid, characterized in that the ceramic construction consists of a number of stacked ribbed layers, the layers being stacked on top of one another such that the ribs of alternating layers extend transversely to each other, at least the outer two ribs of each layer have a thickness substantially greater than the thickness of the other ribs.

The ceramic construction according to claim 171, characterized in that at least one of the ribs adjacent to the two outer ribs of each layer is closer to the outer rib than the other ribs of each layer. 7906555 ί · 5k lU 19, · Heat recovery device "consisting of a transversely flow-through recuperative ceramic core construction with first and second pairs of opposing faces forming cell openings for passage of first and second heat transfer fluids, in transverse directions on top of each other with the first fluid transferring heat to the second fluid during passage through the cells with each pair of faces in operating condition having a warm side and a cold side, the warm side of the first pair forming the inlet for the first fluid and the hot side of the second pair forms the outlet for the second fluid, a metal housing enclosing the core structure, which housing defines openings communicating with the channel openings of the structure, which openings of the housing are provided with external fluid conduits can be coupled, and means for maintaining a barrier between and the cell structure and housing to promote the passage of heat transfer fluids through the channels of the structure, characterized in that the ceramic structure is composed of a plurality of stacked ribbed layers, the layers being stacked on top of one another that the ribs of alternating layers extend transversely to each other, wherein at least the outer two ribs of each layer have a thickness substantially greater than the thickness of the other ribs.

20. A hot recovery device according to claim 19, characterized in that at least one of the ribs adjacent to the two outer ribs of each layer is closer to the outer rib than the remaining ribs of each layer. 1 7906555