WO2010043416A2 - Verfahren zur herstellung von wärmetauscherrohren sowie betonwärmespeicher - Google Patents

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WO2010043416A2
WO2010043416A2 PCT/EP2009/007456 EP2009007456W WO2010043416A2 WO 2010043416 A2 WO2010043416 A2 WO 2010043416A2 EP 2009007456 W EP2009007456 W EP 2009007456W WO 2010043416 A2 WO2010043416 A2 WO 2010043416A2
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graphite foil
adhesive
heat exchanger
lateral surface
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Martin Christ
Rainer Zeuss
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Sgl Carbon Se
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0056—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using solid heat storage material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of heat exchanger tubes, as well as a concrete heat store.
  • the higher concentration of sunlight allows greater heating of the heat transfer medium, for example, a salt or molten metal and thus the operation of the turbine in a higher thermal operating range of about 500 0 C to 700 0 C.
  • Solar thermal energy conversion plants have the disadvantage that their delivery to electrical Energy depends on the fluctuating irradiation conditions. There are therefore numerous proposals, through the interposition of a heat storage, the delivery to elek- especially for the night hours.
  • a technically and economically easy to implement heat storage consists of a variety of the heat transfer medium leading pipelines (heat exchanger tubes), which are cast in a concrete block. The concrete block is provided with thermal insulation to reduce heat losses.
  • the heat storage described have the disadvantage that the different thermal expansion coefficients of the heat exchanger tubes and the concrete lead to tensions and thus a risk of cracking.
  • the object of the invention has been found to provide a solution which eliminates the disadvantages of the prior art. Furthermore, it is important for the efficiency of the heat energy input and discharge over the temperature range used to ensure a low thermal contact resistance as well as to reduce the corrosion in terms of the service life.
  • the object is achieved by a method for the production of heat exchanger tubes, in which metallic tubes are provided with at least one single-layer shell of graphite foil, wherein the graphite foil is substantially completely fixed on the lateral surface of the tubes by means of adhesive.
  • the adhesive advantageously has a conductive adhesive with a high thermal conductivity, which is also referred to as thermal conductive adhesive.
  • the conductive thermal adhesive may be a conventional thermal conductive adhesive filled, for example, with silver and / or carbon and / or graphite particles.
  • the thermal conductive adhesive increases the thermal coupling of the heat exchanger tubes, for example, in concrete, since it favors the thermal transfer from the tubes into the graphite foil.
  • Heat exchanger tube adhesive graphite foil concrete achieved a very good thermal coupling.
  • the adhesive has a high temperature resistance, so that the adhesive preferably at temperatures above 200 0 C, especially above 250 0 C, in particular between 300 and 400 0 C, at least in an initial phase of the use of the heat exchanger tubes in its properties at least remains virtually unchanged.
  • fillers contributing to the thermal conductivity such as silver, carbon or graphite, despite a progressive decomposition of a matrix of the conductive adhesive, the thermal conductivity largely maintained.
  • the thermal conductivity may advantageously amount to up to 90%, but at least up to 70%, or at least over 50%, of the original thermal conductivity.
  • the graphite foil is pressed by rolling against the lateral surface of the tubes.
  • the pressing can be done by means of rollers in axial or radial alignment with the tubes.
  • the graphite foil is pressed against the jacket surface of the tubes by means of a guiding and fixing collar.
  • the lateral surface of the tubes and / or the contact side of the graphite foil can be provided with the tubes immediately before the envelope with adhesive.
  • self-adhesive graphite foil can be used, wherein the contact side of the graphite foil is provided with the tubes with an adhesive layer.
  • the adhesive layer is advantageously provided with a protective film, which is removed before applying the graphite foil.
  • a graphite foil having a thickness of 0.1 to 1 mm and a
  • a graphite foil with an addition of 1 to 10 wt .-% of additives selected from the group consisting of Si, Al, B and P-containing glass formers is used.
  • the wrapping of the tubes with the graphite foil advantageously takes place so that overlaps of the graphite foil are largely avoided.
  • the application of the graphite foil to the tubes is advantageously carried out in such a way that a tensile load and an associated elongation of the graphite foil when applied to the lateral surface of the tubes is largely avoided, the tubes advantageously a diameter of greater than 5 mm, preferably in the range of 15 mm to 50 mm.
  • the material of the metallic tubes is preferably selected from the group consisting of stainless steel, copper, copper alloys, aluminum, aluminum alloys.
  • the application of the graphite foil can advantageously be carried out manually, wherein "manual" in the context of the invention also includes the use of hand-guided devices, such as rollers, plates or sleeves.
  • the graphite foil may be in the form of strips or ribbons. This form can in particular facilitate a manual covering of pipes.
  • standardized graphite foils of such sizes are initially used, which enclose a main area of a heat exchanger tube. A remaining smaller portion of the tube is then wrapped with a ribbon or strip of graphite foil.
  • the wrapping with ribbon or strip-shaped graphite foil may be at right angles to a major axis of the tube or at a shallow angle to the major axis of the tube which allows the entire tube or portion of the tube to be wound continuously, with overlaps of the graphite foil being at least substantially avoided ,
  • a strip or strip-shaped graphite foil is wound onto a roll-off roll before being applied to a tube in the manner of a conventional roll of adhesive tape.
  • An additional advantage is that while Abwickeins the unwinding roller can act simultaneously as a pressure roller.
  • a strip or strip-shaped graphite foil may advantageously have a width of 1 cm to 20 cm, in particular of 2 cm to 10 cm. Depending on whether the tape is to be applied vertically or at a shallow angle to the pipe, an optimal width can be used.
  • the heat exchanger tubes according to the invention are advantageously used in concrete heat storage, with particular preference for use in heat accumulators with a heat storage capacity greater than 1 MWh, preferably greater than 1 GWh at a temperature of the heat transfer medium in the range of 200 0 C to 500 0 C, is provided.
  • Such a concrete heat accumulator according to the invention can be produced by simple means, in particular on site, such as at a construction site. Depending on the requirements, such as dimensions of the concrete heat storage, on site at the point where a concrete heat storage is produced, can thus be carried out individually as desired and / or requirement, a production of heat exchanger tubes described above.
  • FIG. 1 shows schematically a perspective view of an embodiment 1 with pressure rollers which are arranged tangentially to the circumference of the heat exchanger tube,
  • FIG. 2 schematically shows a perspective view of an embodiment 2 with a guiding and fixing collar
  • Figure 3 schematically shows a side view of an embodiment 3 with pressure rollers, which are arranged like a satellite to the circumference of the heat exchanger tube and
  • Figure 4 schematically shows a side view of an embodiment 4 with pressure plate.
  • pressure rollers 3 are arranged tangentially to the circumference of the heat exchanger tube 1.
  • a the circumference of the heat exchanger tube 1 completely covering and its length corresponding graphite foil 2 is placed around the heat exchanger tube 1 and pressed by means of the pressure rollers 3 to the lateral surface of the heat exchanger tube 1.
  • the heat exchanger tube 1 and / or the graphite foil 2 is coated immediately prior to applying the graphite foil 2 with adhesive.
  • the pressure rollers 3 are arranged at an angle of 10 ° to 80 ° to the longitudinal axis of the heat exchanger tube 1 and successively staggered. This arrangement allows a compact construction of an apparatus for producing the heat exchanger tubes 1 according to the invention.
  • the graphite foil 2 is fixed on the jacket surface of the heat exchanger tube 1 by a guiding and fixing collar 4.
  • the adhesive-precoated heat exchanger tube 1 (alternatively, the graphite foil can be precoated) becomes completely the circumference of the heat exchanger tube 1 covering and its length corresponding graphite foil 2 provided and guided in the direction of the longitudinal axis of the heat exchanger tube 1 through the reducing in their gap management and fixing sleeve 4.
  • the guide and Fixiermanschette 4 in this case has an angle of from 10 ° to 80 ° to the longitudinal axis of the heat exchanger tube 1 beveled cross-section on, which facilitates the supply of the covered with the graphite foil 2 heat exchanger tube 1.
  • the graphite foil 2 is introduced with the pre-coated with adhesive side at an angle of 90 ° to the longitudinal axis of the heat exchanger tube 1 to this and fixed using the counter to the heat exchanger tube 1 counter-rotating pressure rollers 3 on the lateral surface of the heat exchanger tube 1.
  • the feeding of the graphite foil 2 is optionally carried out by a plurality of graphite foil wraps, not shown.
  • the graphite foil 2 is deposited on the worktop 5 with the side opposite the adhesive precoated side, and the heat exchanger tube 1 is rolled over the graphite foil 2 by means of the pressure plate 8 moving in the same direction to the heat exchanger tube 1.
  • the orientation of the graphite foil 2 on the lateral surface of the heat exchanger tube 1 is supported by the variable-angle stop 7.
  • the method according to the fourth embodiment is particularly well suited for manual application of graphite foil 2 to heat exchanger tubes 1.
  • An optional protective film is to before the laying of the graphite foil
  • the method can be used particularly well in the production of a concrete heat exchanger, such as on site at a construction site.
  • the tubes 1 covered with graphite foil 2 are introduced into a concrete matrix.
  • All methods according to the embodiments 1 to 4 can be used with the devices described in the embodiments, such as pressure rollers, on site, such as at a construction site, for example, to produce a concrete heat exchanger.
  • the graphite foil is applied in each case as described in the exemplary embodiments, but manually.
  • a manual application also includes a pressing with hand-held devices, such as rollers, plates and sleeves.
  • a self-adhesive graphite foil is used, in which optionally a protective film is peeled off before application.
  • a main region of a lateral surface of a pipe with a variant, for example, according to embodiment 2 can be enveloped with a graphite foil in the context of prefabrication.
  • the remaining covering of the pipes is then carried out on-site at a construction site by unrolling a strip-shaped self-adhesive graphite foil from a unwinding roll onto an uncoated part of the pipe.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherrohren (1), bei dem metallische Rohre mit mindestens einer einlagigen Hülle aus Graphitfolie (2) versehen werden, wobei die Graphitfolie im wesentlichen vollflächig auf die Mantelfläche der Rohre mittels Klebstoff fixiert wird.

Description

SGL CARBON SE 2008/028 WO
16. Oktober 2009
Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherrohren, sowie
Betonwärmespeicher
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherrohren, sowie einen Betonwärmespeicher.
Aus den Dokumenten US 4,400,946, US 7,296,410 oder US2008/0216822 sind Anlagen zur Nutzung und Umwandlung von solarthermischer Energie in elektrische Energie bekannt. Dabei werden im Wesentlichen Anlagen vom Durchfluss- oder vom Turmtyp eingesetzt. Beim solaren Durchflusskraftwerk wird ein Wärmetransportmedium durch die von Parabolspiegelrinnen konzentrierte Sonnenstrahlung erhitzt und mittels Pumpen zu einem Wärmetauscher transportiert, in dem die aufgenommene Wärmeenergie in der Regel auf Wasser übertragen und der dadurch erzeugte Dampf mit einer Temperatur von etwa 3000C bis 4000C mittels einer Turbine und eines angekoppelten Generators zur Stromerzeugung eingesetzt wird. Solarthermische Kraftwerksanlagen vom Turmtyp unterscheiden sich im Wesentlichen von den Durchflusstyp-Anlagen dadurch, dass parabolisch geformte und dem Sonnenstand nachgeführte Spiegel auf einen Empfangsturm ausgerichtet werden und dort ein Wärmeträgermedium erhitzen. Die höhere Konzentration des Sonnenlichtes gestattet eine größere Erwärmung des Wärmeträgermediums zum Beispiel einer Salz- oder Metallschmelze und damit den Betrieb der Turbine in einem höheren thermischen Arbeitsbereich von etwa 5000C bis 7000C. Solarthermische Energieumwandlungsanlagen haben den Nachteil, dass ihre Abgabe an elektrischer Energie von den schwankenden Einstrahlbedingungen abhängt. Es gibt deshalb zahlreiche Vorschläge, durch die Zwischenschaltung eines Wärmespeichers die Abgabe an elek- trischer Energie insbesondere auch für die Nachtstunden zu vergleichmäßigen. Ein technisch und ökonomisch einfach zu realisierender Wärmespeicher besteht aus einer Vielzahl von das Wärmeträgermedium führenden Rohrleitungen (Wärmetauscherrohre), die in einen Betonblock eingegossen sind. Der Betonblock wird zur Minderung der Wärmeverluste mit einer thermischen Isolierung versehen.
Aus dem Dokument CN 101135543 ist ein solcher Hochtemperatur-Wärmespeicher bekannt, bei dem die Wärmeträgermedium führenden und damit dem Wärmeaustausch dienenden Rohrleitungen mit an ihrer äußeren Wandung fixierten Wärmetauscherfinnen versehen werden.
Die beschriebenen Wärmespeicher haben den Nachteil, dass die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Wärmetauscherrohre und des Betons zu Spannungen und damit einer Rissgefahr führen.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Lösung anzugeben, die die Nachteile des Standes der Technik beseitigt. Weiterhin ist es für die Effizienz des Wärmeenergieeintrags und -austrags über den benutzten Temperaturbereich wichtig, einen geringen thermischen Übergangswiderstand zu gewährleisten sowie im Hinblick auf die Nutzungsdauer die Korrosion zu vermindern.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherrohren gelöst, bei dem metallische Rohre mit mindestens einer einlagigen Hülle aus Graphitfolie versehen werden, wobei die Graphitfolie im Wesentlichen vollflächig auf die Mantelfläche der Rohre mittels Klebstoff fixiert wird.
Der Klebstoff weist vorteilhafterweise einen Leitklebstoff mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit auf, der auch als thermischer Leitklebstoff bezeichnet wird. Der thermische Leitklebstoff kann ein herkömmlicher thermischer Leitklebstoff sein, der beispielsweise mit Silber- und/oder Kohlenstoff- und/oder Graphitpartikeln gefüllt ist. Der thermische Leitklebstoff erhöht die thermische Einkopplung der Wärmetauscherrohre beispielsweise in Beton, da er den thermischen Übergang von den Rohren in die Graphitfolie begünstigt. Somit wird in der Reihenfolge Wärmetauscherrohr-Klebstoff-Graphitfolie-Beton eine sehr gute thermische Einkopplung erzielt.
Vorteilhafterweise besitzt der Klebstoff eine hohe Temperaturbeständigkeit, so dass der Klebstoff vorzugsweise bei Temperaturen über 200 0C, insbesondere über 250 0C, insbesondere zwischen 300 und 400 0C zumindest in einer Anfangsphase des Einsatzes der Wärmetauscherrohre in seinen Eigenschaften zumindest nahezu unverändert bleibt. Dabei können insbesondere zur thermischen Leitfähigkeit beitragende Füllstoffe, wie etwa Silber, Kohlenstoff oder Graphit, trotz eines fortschreitenden Zersetzens einer Matrix des Leitklebstoffs die Wärmeleitfähigkeit weitgehend aufrechterhalten. So kann die Wärmeleitfähigkeit beispielsweise auch nach Wochen, Monaten oder Jahren vorteilhafterweise bis zu 90 %, zumindest aber bis zu 70 %, zumindest aber über 50 % der ursprünglichen Wärmeleitfähigkeit betragen.
Vorteilhafterweise wird die Graphitfolie durch Walzen an die Mantelfläche der Rohre angepresst. Das Anpressen kann mittels Walzen in axialer oder radialer Ausrichtung zu den Rohren erfolgen. Alternativ dazu wird die Graphitfolie mit Hilfe einer Füh- rungs- und Fixiermanschette an die Mantelfläche der Rohre angepresst.
Vorteilhafterweise kann die Mantelfläche der Rohre und/oder die Kontaktseite der Graphitfolie mit den Rohren unmittelbar vor der Umhüllung mit Klebstoff versehen werden.
In einer vorteilhaften Variante kann selbstklebende Graphitfolie eingesetzt werden, wobei die Kontaktseite der Graphitfolie mit den Rohren mit einer Klebstoffschicht versehen ist. Die Klebstoff Schicht ist vorteilhafterweise mit einer Schutzfolie versehen, die vor einem Aufbringen der Graphitfolie abgezogen wird.
Vorzugsweise wird eine Graphitfolie mit einer Dicke von 0,1 bis 1 mm und einer
Dichte im Bereich von 0,5 g/cm3 bis 1 ,2 g/cm3 verwendet.
Bevorzugt wird eine Graphitfolie mit einem Zusatz von 1 bis 10 Gew.-% an Additiven ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Si-, AI-, B- und P-haltigen Glasbildnern verwendet. Die Umhüllung der Rohre mit der Graphitfolie erfolgt vorteilhafterweise so, dass Überlappungen der Graphitfolie weitgehend vermieden werden. Das Aufbringen der Graphitfolie auf die Rohre erfolgt vorteilhafterweise in einer Weise, dass eine Zugbelastung und eine damit verbundene Dehnung der Graphitfolie beim Aufbringen auf die Mantelfläche der Rohre weitgehend vermieden wird, wobei die Rohre vorteilhafterweise einen Durchmesser von größer als 5 mm, vorzugsweise im Bereich von 15 mm bis 50 mm, aufweisen. Das Material der metallischen Rohre wird vorzugsweise aus der Gruppe bestehend aus Edelstahl, Kupfer, Kupferlegierungen, Aluminium, Aluminiumlegierungen ausgewählt.
Das Aufbringen der Graphitfolie kann vorteilhafterweise manuell erfolgen, wobei unter „manuell" im Rahmen der Erfindung auch die Verwendung handgeführter Einrichtungen, wie etwa Walzen, Platten oder Manschetten, umfasst.
Die Graphitfolie kann in Form von Streifen oder Bändern vorliegen. Diese Form kann insbesondere eine manuelle Umhüllung von Rohren erleichtern. Vorteilhafterweise werden kleinere Bereiche von Rohren, die noch nicht mit Graphitfolie umhüllt sind, mittels band- oder streifenförmiger Folie ergänzend umhüllt. Auf diese Weise können auch Reparaturarbeiten durchgeführt werden.
Vorteilhafterweise werden zunächst beispielsweise standardisierte Graphitfolien mit solchen Größen eingesetzt, die einen Hauptbereich eines Wärmetauscherrohrs umhüllen. Ein verbleibender kleinerer Bereich des Rohrs wird anschließend mit einem Band oder Streifen Graphitfolie umhüllt. Die Umhüllung mit band- oder streifenförmiger Graphitfolie kann im rechten Winkel zu einer Hauptachse des Rohrs erfolgen oder in einem flachen Winkel zur Hauptachse des Rohrs, der ein kontinuierliches Umwickeln des gesamten Rohrs oder eines Teilbereichs des Rohrs erlaubt, wobei Überlappungen der Graphitfolie zumindest weitgehend vermieden werden.
Vorteilhafterweise ist eine band- oder streifenförmige Graphitfolie vor einer Applikation auf einem Rohr nach Art einer herkömmlichen Klebebandrolle auf einer Abrollwalze aufgewickelt. Dies vereinfacht ein insbesondere manuelles Abwickeln und Applizieren auf einem Rohr. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass während des Abwickeins die Abrollwalze gleichzeitig als Anpresswalze fungieren kann.
Eine band- oder streifenförmige Graphitfolie kann vorteilhafterweise eine Breite von 1 cm bis 20 cm aufweisen, insbesondere von 2 cm bis 10 cm. Je nachdem, ob das Band senkrecht oder in einem flachen Winkel zum Rohr aufgebracht werden soll, kann eine optimale Breite eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäß hergestellten Wärmetauscherrohre werden vorteilhafterweise in Betonwärmespeichern verwendet, wobei besonders bevorzugt eine Verwendung in Wärmespeichern mit einer Wärmespeicherkapazität größer 1 MWh, vorzugsweise größer 1 GWh bei einer Temperatur des Wärmeträgermediums im Bereich von 2000C bis 5000C, vorgesehen ist.
Ein derartiger erfindungsgemäßer Betonwärmespeicher lässt sich mit einfachen Mitteln herstellen, insbesondere vor Ort, wie etwa an einer Baustelle. Vor Ort an der Stelle, wo ein Betonwärmespeicher hergestellt wird, kann somit je nach den Anforderungen, wie etwa Abmessungen des Betonwärmespeichers, individuell je nach Wunsch und/oder Anforderung eine oben beschriebene Herstellung von Wärmetauscherrohren durchgeführt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von vier Ausführungsbeispielen und den dazu gehörigen Figuren 1 bis 4 näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform 1 mit Anpresswalzen, die tangential zum Umfang des Wärmetauscherrohres angeordnet sind,
Figur 2 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform 2 mit einer Führungs- und Fixiermanschette, Figur 3 schematisch eine Seitenansicht einer Ausführungsform 3 mit Anpresswalzen, die satellitenartig zum Umfang des Wärmetauscherrohres angeordnet sind und
Figur 4 schematisch eine Seitenansicht einer Ausführungsform 4 mit Anpressplatte.
Beispiel 1
Bei der ersten Ausführungsform gemäß Figur 1 sind Anpresswalzen 3 tangential zum Umfang des Wärmetauscherrohres 1 angeordnet. Eine den Umfang des Wärmetauscherrohres 1 vollständig bedeckende und seiner Länge entsprechende Graphitfolie 2 wird um das Wärmetauscherrohr 1 gelegt und mit Hilfe der Anpresswalzen 3 an die Mantelfläche des Wärmetauscherrohres 1 angepresst. Durch eine nicht dargestellte Sprühanlage wird das Wärmetauscherrohr 1 und/oder die Graphitfolie 2 unmittelbar vor dem Aufbringen der Graphitfolie 2 mit Klebstoff beschichtet. Zum Anpressen und damit Fixieren der Graphitfolie 2 auf der Mantelfläche des Wärmetauscherrohres 1 wird dieses entlang seiner Längsachse durch die tangential dazu angeordneten Anpresswalzen 3 geführt. Die Anpresswalzen sind dabei in einem Winkel von 10° bis 80° zur Längsachse des Wärmetauscherrohres 1 und nacheinander versetzt angeordnet. Diese Anordnung gestattet einen kompakten Aufbau einer Vorrichtung zum erfindungsgemäßen Herstellen der Wärmetauscherrohre 1.
Beispiel 2
Bei der zweiten Ausführungsform gemäß Figur 2 erfolgt das Fixieren der Graphitfolie 2 auf der Mantelfläche des Wärmetauscherrohres 1 durch eine Führungs- und Fixiermanschette 4. Das mit Klebstoff vorbeschichtete Wärmetauscherrohr 1 (alternativ kann die Graphitfolie vorbeschichtet werden) wird mit einer den Umfang des Wärmetauscherrohres 1 vollständig bedeckenden und seiner Länge entsprechenden Graphitfolie 2 versehen und in Richtung der Längsachse des Wärmetauscherrohres 1 durch die sich in ihrem Spaltmaß verringernde Führungs- und Fixiermanschette 4 geführt. Die Führungs- und Fixiermanschette 4 weist dabei einen im Winkel von von 10° bis 80° zur Längsachse des Wärmetauscherrohres 1 angeschrägten Querschnitt auf, der die Zuführung des mit der Graphitfolie 2 bedeckten Wärmetauscherrohres 1 erleichtert.
Beispiel 3
Bei der dritten Ausführungsform gemäß Figur 3 erfolgt das Fixieren der Graphitfolie 2 auf der Mantelfläche des Wärmetauscherrohres 1 durch satellitenartig am Umfang des Wärmetauscherrohres 1 angeordnete und der Länge des Wärmetauscherrohres
1 entsprechende Anpresswalzen 3. Die Graphitfolie 2 wird mit der mit Klebstoff vorbeschichteten Seite im Winkel von 90° zur Längsachse des Wärmetauscherrohres 1 an dieses herangeführt und mit Hilfe der zum Wärmetauscherrohr 1 gegenläufig rotierenden Anpresswalzen 3 auf der Mantelfläche des Wärmetauscherrohres 1 fixiert. Das Zuführen der Graphitfolie 2 erfolgt dabei gegebenenfalls von mehreren, nicht dargestellten Graphitfolienwickeln.
Beispiel 4
Bei der vierten Ausführungsform gemäß Figur 4 erfolgt das Fixieren der Graphitfolie
2 auf der Mantelfläche des Wärmetauscherrohres 1 durch eine parallel zum Umfang des Wärmetauscherrohres 1 angeordnete und der Länge des Wärmetauscherrohres
1 entsprechende Anpressplatte 8. Die Graphitfolie 2 wird mit der der mit Klebstoff vorbeschichteten Seite gegenüberliegenden Seite auf der Arbeitsplatte 5 abgelegt, und mit Hilfe der zum Wärmetauscherrohr 1 gleichläufig sich bewegenden Anpressplatte 8 wird das Wärmetauscherrohr 1 über die Graphitfolie 2 gerollt. Die Ausrichtung der Graphitfolie 2 auf der Mantelfläche des Wärmetauscherrohres 1 wird dabei durch den winkelveränderlichen Anschlag 7 unterstützt.
Das Verfahren gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist besonders gut zur manuellen Applikation von Graphitfolie 2 auf Wärmetauscherrohren 1 geeignet. Hierfür kann es vorteilhaft sein, selbstklebende Graphitfolie 2 einzusetzen. Eine gegebenenfalls vorhandene Schutzfolie wird dazu vor dem Ablegen der Graphitfolie
2 auf der Arbeitsplatte 5 von der selbstklebenden Graphitfolie 2 abgezogen. Wegen des besonders einfachen Aufbaus gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel lässt sich das Verfahren besonders gut bei der Herstellung eines Betonwärmetauschers, wie etwa vor Ort an einer Baustelle einsetzen. Dazu werden die mit Graphitfolie 2 umhüllten Rohre 1 in eine Betonmatrix eingebracht.
Alle Verfahren gemäß den Ausführungsbeispielen 1 bis 4 lassen sich mit den bei den Ausführungsbeispielen jeweils beschriebenen Vorrichtungen, wie etwa Anpresswalzen, vor Ort, wie etwa an einer Baustelle, beispielsweise zur Herstellung eines Betonwärmetauschers einsetzen. In einer Variante der Ausführungsbeispiele wird die Graphitfolie wie in den Ausführungsbeispielen jeweils beschrieben aufgebracht, jedoch manuell.
Dabei umfasst ein manuelles Aufbringen auch ein Anpressen mit handgeführten Einrichtungen, wie Walzen, Platten und Manschetten. In Varianten der Ausführungsbeispiele wird eine selbstklebende Graphitfolie verwendet, bei der gegebenenfalls eine Schutzfolie vor einer Applikation abgezogen wird.
Es lassen sich auch mehrere der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Verfahrensvarianten kombinieren. So kann ein Hauptbereich einer Mantelfläche eines Rohrs mit einer Variante beispielsweise nach Ausführungsbeispiel 2 mit einer Graphitfolie im Rahmen einer Vorfertigung umhüllt werden. Die restliche Umhüllung der Rohre erfolgt dann vor Ort an einer Baustelle, indem eine bandförmige selbstklebende Graphitfolie von einer Abrollwalze auf einen noch nicht umhüllten Teilbereich des Rohrs abgerollt wird.
Des Weiteren lassen sich alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Beispielen genannten Merkmale im Sinne der Erfindung kombinieren.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherrohren (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass metallische Rohre mit mindestens einer einlagigen Hülle aus Graphitfolie (2) versehen werden, wobei die Graphitfolie (2) im wesentlichen vollflächig auf die Mantelfläche der Rohre mittels Klebstoff fixiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Graphitfolie (2) durch Walzen (3) an die Mantelfläche der Rohre (1) angepresst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpressen mittels Walzen (3) in axialer oder radialer Ausrichtung zu den Rohren (1 ) erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Graphitfolie (2) mit Hilfe einer Führungs- und Fixiermanschette (4) an die Mantelfläche der Rohre (1 ) angepresst wird.
5. Verfahren nach einem oder mehren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche der Rohre (1 ) und/oder die Kontaktseite der Graphitfolie (2) mit den Rohren (1 ) unmittelbar vor der Umhüllung mit Klebstoff versehen wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Graphitfolie (2) mit einer Dicke von 0,1 bis 1 mm und einer Dichte im Bereich von 0,5 g/cm3 bis 1 ,2 g/cm3 verwendet wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Graphitfolie (2) mit einem Zusatz von 1 bis 10 Gew.-% an Additiven ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Si-, AI-, B- und P-halti- gen Glasbildnern, wie etwa Polyphosphorsäure, verwendet wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung der Rohre (1 ) mit der Graphitfolie (2) so erfolgt, dass Überlappungen der Graphitfolie (2) weitgehend vermieden werden.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zugbelastung und eine damit verbundene Dehnung der Graphitfolie (2) beim Aufbringen auf die Mantelfläche der Rohre (1 ) weitgehend vermieden wird, wobei die Rohre (1 ) einen Durchmesser von größer als 5 mm, vorzugsweise im Bereich von 15 mm bis 50 mm, aufweisen.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der metallischen Rohre (1 ) aus einer Gruppe bestehend aus Stahl, Edelstahl, Kupfer, Kupferlegierungen, Aluminium, Aluminiumlegierungen ausgewählt wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Klebstoff ein thermischer Leitklebstoff, wie etwa ein Silber- und/oder kohlenstoff- und/oder graphitgefüllter Klebstoff verwendet wird, wobei der Klebstoff insbesondere hochtemperaturbeständig ist.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung der Rohre (1 ) vor Ort, wie etwa an einer Baustelle, vorgenommen wird.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung der Rohre (1 ) zumindest weitgehend manuell vorgenommen wird.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest teil- und/oder teilbereichsweise eine band- oder streifenförmige Graphitfolie (2) eingesetzt wird, die insbesondere eine Breite zwischen 1 cm und 20 cm besitzt.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Graphitfolie (2) vor einer Applikation auf einem Rohr (1 ) auf einer Abrollwalze aufgewickelt ist.
16. Verwendung von Wärmetauscherrohren (1 ), erhalten nach einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, in Betonwärmespeichern.
17. Verwendung nach Anspruch 16 in Wärmespeichern mit einer Wärmespeicherkapazität größer 1 MWh, vorzugsweise größer 1 GWh bei einer Temperatur des Wärmeträgermediums im Bereich von 2000C bis 5000C.
18. Betonwärmespeicher mit Wärmetauscherrohren (1 ), insbesondere erhalten nach einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, in einer Betonmatrix, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (1 ) zumindest teilweise und/oder teilbereichsweise mit einer Graphitfolie (2) umhüllt sind.
19. Betonwärmespeicher nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Rohren (1 ) und der Graphitfolie (2) zumindest teilweise und/oder teilbereichsweise ein Klebstoff, insbesondere ein thermischer Leitklebstoff, wie etwa ein Silber- und/oder kohlenstoffgefüllter Klebstoff, vorgesehen ist.
20. Betonwärmespeicher mit Wärmetauscherrohren (1 ), insbesondere erhalten nach einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass metallische Rohre mit mindestens einer einlagigen Hülle aus Graphitfolie (2) versehen sind, wobei die Graphitfolie (2) im Wesentlichen vollflächig auf die Mantelfläche der Rohre mittels Klebstoff fixiert ist.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010032612A1 (de) * 2010-07-28 2012-03-29 Martin GmbH für Umwelt- und Energietechnik Verfahren zum Schutz von Wärmetauscherrohren in Dampfkesselanlagen, Formkörper, Wärmetauscherrohr und Dampfkesselanlage

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1803931A1 (de) * 1968-02-09 1970-05-27 Lorraine Carbone Selbstklebende,gedehnte Walzfolie aus Graphit
US4358046A (en) * 1977-03-17 1982-11-09 Union Carbide Corporation Oriented graphite layer and formation
EP0988261A1 (de) * 1997-06-10 2000-03-29 Ucar Carbon Technology Corporation Flexibler graphitverbundgegenstand zum schutz gegen hitzeschaden
CN101135543A (zh) * 2006-08-28 2008-03-05 中国科学院电工研究所 一种利用混凝土的高温储热器及储热方法
DE102008047557A1 (de) * 2008-05-30 2009-12-03 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) Vorrichtung und Anlage zum Speichern von thermischer Energie

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH643916A5 (de) 1979-09-07 1984-06-29 Bbc Brown Boveri & Cie Solarthermisches kraftwerk.
EP0389634B1 (de) * 1988-08-19 1995-01-25 Osaka Gas Co., Ltd. Geformter wärmeisolator und verfahren zur herstellung
US7296410B2 (en) 2003-12-10 2007-11-20 United Technologies Corporation Solar power system and method for power generation
EP1746077A1 (de) * 2005-06-21 2007-01-24 Sgl Carbon Ag Metallbeschichtete Graphitfolie
EP1736715A1 (de) * 2005-06-23 2006-12-27 Sgl Carbon Ag Vakuumröhren für Solarkollektoren mit verbessertem Wärmeübergang
DE102006010578B3 (de) * 2006-03-06 2007-08-16 Acm Coatings Gmbh Solarkollektor
US7836695B2 (en) 2007-03-06 2010-11-23 Solar and Environmental Technologies Corporation Solar energy system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1803931A1 (de) * 1968-02-09 1970-05-27 Lorraine Carbone Selbstklebende,gedehnte Walzfolie aus Graphit
US4358046A (en) * 1977-03-17 1982-11-09 Union Carbide Corporation Oriented graphite layer and formation
EP0988261A1 (de) * 1997-06-10 2000-03-29 Ucar Carbon Technology Corporation Flexibler graphitverbundgegenstand zum schutz gegen hitzeschaden
CN101135543A (zh) * 2006-08-28 2008-03-05 中国科学院电工研究所 一种利用混凝土的高温储热器及储热方法
DE102008047557A1 (de) * 2008-05-30 2009-12-03 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) Vorrichtung und Anlage zum Speichern von thermischer Energie

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