DE2706715B2 - Rekuperator mit zwei Gruppen von Rohrlagen und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Rekuperator mit zwei Gruppen von Rohrlagen und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Rekuperator mit zwei Gruppen von Rohrlagen, die zu einer Baueinheit
zusammengefügt sind, wobei sie in einem mittleren Bereich der Baueinheit, in dem die Rohrlagen der einen
Gruppe parallel zwischen den Rohrlagen der anderen Gruppe angeordnet sind und aneinander anliegen, bei
dem die Röhren der einen Gruppe von einem und die Röhren der anderen Gruppe von einem anderen
Strömungsmittel durchströmt werden, die dabei durch die Rohrwände hindurch Wärme tauschen und bei dem
die Röhren beider Gruppen an ihren einen und anderen Enden für den Strömungsmitteleintritt aus einem
jeweils gemeinsamen Verteilerraum bzw. für den Strömungsmittelaustritt in einen jeweils gemeinsamen
Sammelraum offen und gegen Strömungsmitteldurchtritt zwischen ihnen abgedichtet sind.
Ein Rekuperator dieser Bauart ist aus US-PS 39 26 251 bekannt. Die Röhren beider Gruppen des
bekannten Rekuperators verlaufen im Bereich zwischen ihren offenen Enden und dem Mittelbereich der
Baueinheit in denselben Horizontalebenen wie im so Mittelbereich der Baueinheit, wobei die einen Endabschnitte
der Röhren der einen Gruppe bezüglich der Achsen der Mittelabschnitte dieser Röhren zur einen
Seite hin und die entsprechenden einen Endabschnitte der Röhren der anderen Gruppe bezüglich der Achsen
der Mittelabschnitte dieser Röhren zur anderen Seite hin abgelenkt sind, so daß sich zwischen den einen
Endabschnitten der Röhren der einen Gruppe und zwischen den einen Endabschnitten der Röhren der
anderen Gruppe jeweils Räume bilden, die durch ein to Dichtungsmaterial ausgefüllt werden müssen. Gleiches
gilt für die anderen Endabschnitte der Röhren beider Gruppen. Die Anordnung ist insgesamt so getroffen,
daß eine koaxiale Zu- und Abfuhr der beiden Strömungsmittel nicht möglidi ist, wie auch kein
Wärmeaustausch zwischer1 den beiden Strömungsmitteln nicht über die gesarrtte liinge des Rekuperators
stattfinden kann und damit das tyärmetauschvermögen beeinträchtigt ist Auch weist der Rekuperator einen
vergleichsweise aufwendigen Aufbau auf.
Aufbauend auf vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen Rekuperator der eingangs
genannten Art zu schaffen, der sich durch Kompaktheit,
hohes Wärmetauschvermögen und einfache Bauweise auszeichnet
Gelöst wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch, daß die Röhren der einen Gruppe mit
ihren einen Enden über die entsprechenden einen Enden der Röhren der anderen Gruppe, die Röhren der
anderen Gruppe mit ihren anderen Enden über die entsprechenden anderen Enden der Röhren der einen
Gruppe hinausstehen, und daß die Röhren der einen Gruppe im Bereich zwischen ihren einen Enden und den
einen Enden der Röhren der anderen Gruppe und die Röhren der arideren Gruppe im Bereich zwischen ihren
anderen Enden und den anderen Enden der Röhren der einen Gruppe flaschenhalsförmig zusammengeführt
sind, wobei die Röhren der einen Gruppe an ihren einen Enden und die Röhren der anderen Gruppe an ihren
anderen Enden jeweils nur untereinander allseitig aneinander liegen.
Gelöst wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ferner dadurch, daß die Röhren der einen
Gruppe mit ihren einen Enden und mit ihren anderen Enden jeweils über die entsprechenden einen Enden und
die entsprechenden anderen Enden der Röhren der anderen Gruppe hinausstehen und im Bereich zwischen
ihren einen Enden und den einen Enden der Röhren der anderen Gruppe sowie im Bereich zwischen ihren
anderen Enden und den anderen Enden der Röhren der anderen Gruppe jeweils flaschenhalsförmig zusammengeführt
sind, wobei sie an ihren einen Enden und ihren anderen Enden jeweils nur aneinander anliegen.
Ein erfindungsgemäß aufgebauter Rekuperator besitzt demnach überstehende Rohrenden und eine
flaschenhalsförmige Zusammenführung der überstehenden Rohrabschnitte. Dadurch läßt sich größere Kompaktheit
eines Rekuperators erzielen. Die überstehenden Rohrabschnitte sind derart dicht zusammengeführt,
daß keine Zwischenräume vorhanden sind, weshalb Dichtungselemente zwischen den Rohrenden entbehrlich
sind. Zu- und Abfuhr der beiden Strömungsmittel kann koaxial erfolgen, so daß günstige Strömungseigenschaften
gegeben sind. Darüber hinaus ist von Vorteil, daß ein Wärmeaustausch zwischen den beiden Strömungsmitteln
über die gesamte Länge des Rekuperators stattfindet, weil das im vor den jeweils zurückliegenden
Rohrenden angeordneten Verteilerraum befindliche Strömungsmittel am Wärmeaustausch bereits
teilnimmt. Auch weist der Rekuperator günstige Festigkeitseigenschaften auf. Besonders hervorzuheben
ist, daß er im Gleich- als auch im Gegenstrom betrieben werden kann. Eine vorteilhafte Weiterbildung der
Erfindung sieht vor, daß die einen Enden der Rohren der anderen Gruppe und die anderen Enden der Röhren der
einen Gruppe jeweils in einem Doppelrohr münden, das von zwei koaxial geführten Anschlußröhren gebildet
wird, von denen das jeweils innere Rohr über die zugehörigen gebündelten Rohrenden gestülpt ist und
gegenüber dem zugehörigen äußeren Anschlußrohr durch einen im Ringspalt zwischen den beiden Rohren
befindlichen, separaten oder mit einem der beiden Rohre integralen Abstandshalter fixiert ist.
Auch kann in alternativer Ausbildungsweise vorgese-
End
der Röhren der anderen Gruppe jeweils in einem
Doppelrohr münden, das von zwei koaxial geführten Anschlußröhren gebildet wird, von denen das jeweils
innere Rohr über die zugehörigen gebündelten Rohrenden gestülpt ist und gegenüber dem zugehörigen
äußeren Anschlußrohr durch einen im Ringspalt zwischen den beiden Rohren befindlichen, separaten
oder mit einem der beiden Rohre integralen Abstandshalter fixiert ist.
Jedes äußere Anschlußrohr kann zweckmäßigerweise mit den jeweils hinter dem jeweiligen Rohrendenbündel
zurückliegenden Rohrenden einen Mantel aufweisen, der die beiden äußeren Anschlußreihren und die Röhren
im Bereich zwischen den beiden äußeren Anschlußröhren umgibt Dieser Mantel dient zur Isolation der von
den beiden Strömungsmitteln duirchflossenen Röhren gegenüber der Umgebung.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht der Mantel zumindest teilweise aus einem
keramischen Material.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Rekuperators in Keramik sieht vor, daß zunächst
ein Rohrekuperator aus Komponenten zusammengebaut wird, die aus einem Ausgangsmaterial bestehen,
das einen von zwei Ausgangsstoffen eines keramischen Materials enthält, und daß die Komponenten des
Rohrekuperators zu einer Baueinheit aus Keramik verschmolzen werden, indem der eine Ausgangsstoff
mit dem anderen Ausgangsstoff zur Reaktion gebracht wird.
Insbesondere können folgende Verfahrensschritte vorgesehen sein:
a) Herstellung der Röhren beider Gruppen aus Kohlefasern;
b) nach dem Aufstapeln der Rohre beider Gruppen derart, daß eine Anordnung der Röhren entsteht
und dem Zusammendrücken der Rohre, wobei die überstehenden Rohrenden untereinander allseitig
zur Anlage kommen. Einbringen von flüssigem oder gasförmigem Silizium oder einer flüssigen
oder gasförmigen Siliziumverbindung in die Kohlefaserröhren und
c) Erhitzen der Röhren, wobei der in den Kohlefasern gebundene Kohlenstoff mit dem Silizium bzw. der
Siliziumverbindung Siliziumkarbid bildet und die Röhren an ihren aneinanderliegenden Wänden
miteinander zu einer Baueinheit verschmelzen.
Insbesondere können die Röhren einer Wärmebehandlung unterzogen werden, bevor die Kohlefasern
mit dem gasförmigen oder dem flüssigen Silizium oder der gasförmigen oder flüssigen Siliziumverbindung in
Berührung gebracht werden.
Vor dem Preßvorgang in die Räume zwischen den Röhren wird zweckmäßigerweise Füllmaterial aus
mindestens einem der beiden Ausgangsstoffe in Form von Partikeln oder Seelen eingebracht Dadurch wird
eine hohe Dichte und eine gute Verbindung zwischen den Komponenten des Rekuperators erzielt
Es ist vorteilhaft, wenn der Mantel und/oder die
Anschlußröhren gewickelt werden. Die Festigkeit dieser Komponenten wird erhöht, wenn man die
Ganghöhe und/oder die Richtung der gewickelten Schichten entsprechend wählt
Schließlich zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Verfahren dadurch aus, daß das Ausgangsmaterial der
Röhren in mindestens einem Doppelrohr mit mindestens zwei koaxial geführten Rohren eingebracht wird,
die aus einem Material bestehen, das den anderen Ausgangsstoff des keramischen Materials enthält, und
daß sich bei der Reaktion der beiden Ausgangsstoffe die das Doppelrohr bildenden Rohre verflüchtigen, wobei
mindestens ein Rohr aus Keramik zurückbleibt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht einer Anordnung von Kohlefaserröhren für einen Rekuperator gemäß einem
ίο ersten Ausführiingsbeispiel der Erfindung, wobei die
überstehenden Enden der Kohlefaserröhren ungebündelt gezeigt sind,
Fig.2 eine Seitenansicht einer Anordnung von Kohlefaserröhren für einen Rekuperator gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die überstehenden Enden der Kohlefaserröhren ungebündelt
dargestellt sind,
F i g. 3 einen Querschnitt durch die in F i g. 1 oder F i g. 2 gezeigte Anordnung von Kohlefaserröhren,
F i g. 4 einen der F i g. 3 ähnlichen Querschnitt einer
anderen Anordnung von Kohlefaserröhren,
F i g. 5 einen Querschnitt durch eine rechteckige Zusammendrückvorrichtung für die in F i g. 1 oder
F i g. 2 dargestellte Anordnung von Kohlefaserröhren,
F i g. 6 einen Querschnitt durch eine kreisförmige Zusammendrückvorrichtung für die in F i g. 1 oder
F i g. 2 dargestellte Anordnung von Kohlefaserröhren,
F i g. 7 eine perspektivische Ansicht einer alternativen kreisförmigen Zusammendrückvorrichtung,
j« F i g. 8 einen Längsschnitt durch Zusammendrückvorrichtungen, in denen die Kohlefaserröhren gemäß
F i g. 1 angeordnet sind,
F i g. 9 einen Längsschnitt durch Zusammendrückvorrichtungen, in denen die Kohlefaserröhren gemäß
)5 F i g. 2 angeordnet sind,
F i g. 10 einen Querschnitt durch mehrere Kohlefaserröhren
nach erfolgtem Zusammendrücken,
Fig. 11 eine Endansicht eines kompletten Rekuperators
mit integralen Abstandshaltern, und
F i g. 12 eine Endansicht eines kompletten Rekuperators mit separaten Abstandshaltern.
Das Ausgangsmaterial eines Rekuperators gemäß einem ersten Ausführiingsbeispiel besteht aus einer
Vielzahl von gleich langen elastischen Kohlefaserröhren ι und 2 kleinsten Durchmessers. Die Röhren 1 und 2
werden so angeordnet, daß sie parallel verlaufen und die Enden la der Röhren 1 in Axialrichtung über die
benachbarten Enden 2a der Röhren 2 und die Enden 26 der Röhren 2 über die benachbarten Enden \b der
so Röhren 1 hinausragen. Die so angeordneten Röhren 1
und 2 werden schichtweise derart aufeinandergelegt daß das in Fig.3 gezeigte Muster entsteht Das
Anordnen und das Stapeln der Kohlefaserröhren wird in einer Zusammendrückvonichtung 5a durchgeführt
Nachdem die Röhren t und 2 aufgestapelt sind, werden die Enden la der Röhren 1 und die Enden 26 der Röhren
2 mit Hilfe je einer Zusammendrückvorrichtung 56 jeweils zu einem Bündel zusammengepreßt Der
zwischen den Enden la und 26 liegende Rohrbereich L1
wird ebenfalls mit Hilfe der Zusammendrückvorrichtung 5a radial nach innen zusammengedrückt so daß
über den Bereich L1 sowie die Enden der Röhrenpakkung
eine Struktur entsteht wie sie in Fig. 10 dargestellt ist Nun werden die derart zusammengedrückten
Enden la und Ibdadurch fixiert, daß ein erstes
Kohlefaserrohr Ta entsprechenden Durchmessers über die Enden la und ein zweites Kohlefaserrohr Ta
entsprechenden Durchmessers über die Enden 26
gestülpt wird. Eine andere Art der Aufbringung der
Rohre 7a auf die zusammengepreßten Enden la und 2b besteht darin, daß Kohlefasern auf die zusammengepreßten Enden la und 2b gewickelt werden. Jedes
Kohlefaserrohr la dient zum Zusammenhalten der gebündelten Rohrenden und als Anschluß für ein
jeweiliges erstes Anschlußrohr Tb, das koaxial in einem zweiten Anschlußrohr 8 geführt ist. Die Anschiußrohre
Tb werden auf die Kohlefaserrohre 7a geschoben, und eines der Anschlußrohre 8 wird Ober die Rohrenden 2a
und das andere Anschlußrohr 8 wird über die Rohrenden \b gestülpt Zwischen den Anschlußrohren
Ib und 8 ist jeweils ein Abstandshalter 9 angeordnet, der
die Anschlußrohre Tb und 8 in Position hält Der in Fig. 11 gezeigte Abstandshalter 9 besteht aus einer
Vielzahl von radial verlaufenden Rippen, die in Abständen an der inneren Wandoberfläche des
Anschlußrohres 8 angeordnet und mit dieser integral ausgebildet sind. Die Rippen stützen sich mit ihren
radial inneren Enden an der äußeren Wandoberfläche des Anschlußrohres Tb ab. Der in Fig. 12 gezeigte
alternative Abstandshalter 9 besteht aus einem sternförmigen, von den beiden Anschlußrohren Tb und 8
separaten Gebilde.
Jeder Abstandshalter ist von jeweils einem der beiden Anschlußrohre Tb und 8 durch einen Spalt getrennt, so
daß eine Veränderung des Durchmessers der Rohre infolge Wärmedehnung berücksichtigt ist
Anschließend wird das Rohrpaket umwickelt so daß die Anschlußrohre 8 und der dazwischenliegende
Röhrenbereich von einer homogenen Außenwand 10 umgeben sind.
Dieser Rohrekuperator wird nun einer Wärmebehandlung unterzogen, so daß die im kalten Zustand
mechanisch mit Hilfe der Zusammendrückvorrichtung und während eines Aufheizens infolge der Wärmedehnung thermisch aufgeprägten Druckspannungen ausgeglichen werden. Infolge der Wärmebehandlung bildet
sich eine mehr oder weniger regelmäßige Sechseck-Wabenstruktur extrem hoher Flächendichte aus, wie sie in
F i g. 11 oder 12 gezeigt ist
Zum Schluß werden die Kohlefaserteile des Rohrekuperators mit gasförmigem oder flüssigem Silizium
oder mit einer gasförmigen oder flüssigen Siliziumverbindung getränkt und bei etwa 1750K zur Reaktion
gebracht Dabei bildet Silizium mit dem in den Kphjefasern gebundenen Kohlenstoff Siliziumkarbid,
eine Verbindung, die zur Gruppe der keramischen Werkstoffe gehört
Diesen keramischen Rekuperator, der infolge seiner so äußeren Form Flaschen-Rekuperator genannt wird^
verwendet man sowohl im Gegenstrom als auch im Gleichstrom der Strömungsmittel. Die beiden Strömungsmittel werden koaxial durch die AnschluBrohre
7b und 8 zu- und abgeführt, wobei der Wärmetausch ss
sowohl innerhalb der Röhren 1 und 2 stattfindet als auch in jedem der beiden Sammelräume, die zwischen den
äußeren Anschlußrohren S und den eberstehenden
Rohrenden ta und Ib Hegen. Das heißere Strömungsmittel wird durch das innere Anschlußrohr Tb dem «·
Rekuperator zugeführt und wird von dem kälteren, im Ringspalt des Doppelrohrs geführten Strömungsmittel
zur Umgebung hin isoliert In diesem Zusammenhang ist noch darauf hinzuweisen, daß beim Rekuperator gemäß
dem- ersten Ausfffihnmgsbeispiel der Erfindung die Reihenfolge der Strömungsmittel in radialer Richtung
umgekehrt wird.
Gestaltung der Abstandshalter Wärmetausch im Querstrom der beiden Strömungsmittel realisieren.
Unterschiedliche Strömungsquerschnitte für die beiden Strömungsmittel kann man erzielen, indem man
entweder für das eine Strömungsmittel eine größere Zahl von Röhren bereitstellt oder aber Röhren
größeren Durchmessers verwendet Die Kompaktheit des Wärmetauschers ist umso höher, je kleiner der
Durchmesser und die Wandstärken der Ausgangsröhren 1 und 2 sind.
Von der Festigkeit her zeichnet sich der Rekuperator zum einen durch die inhärente Stabilität der Wabenstruktur aus, zum anderen aber wirkt sich die zugrunde
liegende Faserstruktur auch nach der Si C-Reaktion vorteilhaft aus.
Bei der Herstellung des Rekuperators ist darauf zu achten, daß die Röhren insbesondere an ihren Enden
derart zusammengedrückt bzw. bei der Wärmebehandlung in einer Weise verformt werden, daß beim Si
C-Bildungsprozeß die einzelnen Röhren fest und vor allem absolut dicht miteinander verwachsen. Wesentlich
ist daß die Räume zwischen den Röhren völlig abgedichtet sind, damit das in den jeweiligen Anschlußrohren geführte Strömungsmittel in den Innenraum der
jeweiligen Röhren gezwungen wird.
Bei einer anderen Ausgestaltung des Rekuperators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind die
Kohlefaserrohre 7a und die Anschlußrohre Tb identisch.
Ein alternativer Abstandshalter besteht aus einer Vielzahl von radialen Rippen, die in Abständen an der
äußeren Wandoberfläche des Anschlußrohres Tb angeordnet und mit diesem Rohr fest verbunden sind
Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung ist aus den F i g. 2 und 9 ersichtlich und unterscheidet sich vom
ersten Ausführungsbeispiel nur in der Anordnung und in der Länge der Kohlefaserröhren. In Fig.2 und Fig.9
sind die Kohlefaserröhren mit den Bezugszeichen 3 und 4 bezeichnet Die Kohlefaserröhren 4 sind länger als die
Röhren 3 und ragen in Axialrichtung an beiden Enden des Rekuperators über die Enden 3a und Zb der Röhren
hinaus. Ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel sind die Röhren 3 und 4 nach dem in F i g. 3 gezeigten Muster
aufgeschichtet und die überstehenden Rohrenden 4a und Ab werden mit Hilfe der Zusammendrückvorrichtungen 5b gebündelt Auch im Bereich L 2 werden die
Röhren 3 zusammengedrückt und ebenfalls mit Hufe der Zusammendrückvorrichtung 5a zusammengepreßt
Die weitere Herstellung des Rekuperators verläuft wie beim ersten Ausführungsbeispiel und braucht daher
nicht näher erläutert zu werden. Bei einem Rekuperator dieser Bauart stimmt natürlich die Reihenfolge der
Strömungsmittel in radialer Richtung an dem einen Ende des Rekuperators mit dem anderen Ende des
Rekuperators Oberem. Auch dieser Rekuperator kann im Gleich- wie im Gegenstrom betrieben werden. BeL
entsprechender Ausgestaltung der Abstandshalter kann auch Querstrom in den Sammelräumen realisiert
werden.
Bei einer anderen Ausgestaltung eines Rekuperators
gemäß-dem. zweiten Ausführungsbeispiel wird auf die
Verwendung der kurzen Röhren 3 verzichtet Anstelle der Röhren 3 sind Hohlräume vorhanden, die durch die
Rohrwandungen der Röhren 4 begrenzt werden.
Die Röhren der. Rekuperatoren gemäß den beiden Ausführungsbeispielen können auch so aufgeschichtet
werden, daß das in F i g. 4 dargestellte Muster entsteht
Bei einem derartigen Muster wird dann zum Bündeln
der iberstehenden Rohrenden^ und zum Zusammen-
drücken der zwischen den überstehenden Enden liegenden Rohrbereiche L1 bzw. L 2 je eine kreisförmige Zusammendrückvorrichtung gemäß F i g. 6 oder je
eine alternative kreisförmige Zusammendrückvorrichtung gemäß F i g. 7 verwendet.
Die in Fig.7 dargestellte Zusammendrückvorrichtung besteht aus einem rechteckigen Kohlefaserband 11,
das an einem Ende zwei parallele Zungen 12 und am anderen Ende drei parallele Zungen 13 aufweist. Das
Band 11 wird um die Kohlefaserröhren geschlungen, so in
daß die Zungen 12 in die zwischen den Zungen 13 befindlichen Ausschnitte eingreifen. Sodann werden
eine Zugkraft an den Zungen 12 in die eine Richtung und eine Zugkraft an den Zungen 13 in die andere Richtung
angelegt, so daß ein Radialdruck auf die innerhalb des Bandes liegenden Röhren ausgeübt wird. Das gespannte
Band verbleibt dann auf dem Rohrpaket und kann durch eine weitere aufgewickelte Schicht von Kohlefasern
fixiert werden. Das Band kann auch so ausgeführt sein, daß mehr oder weniger Zungen vorhanden sind.
Der keramische Rekuperator gemäß dem ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann auch
bei Betriebstemperaturen von mehr als 10000C eingesetzt werden. Bislang schlossen die spezifischen
Fertigungstechniken von Keramik kompakte rekuperative Wärmetauschaggregate hoher Flächendichte aus.
Eine Verwendung von wabenförmigen Austauschstrukturen extrem hoher Flächendichte in deich- bzw.
Gegenstromrekuperatoren war bislang auch nicht möglich, da es nicht gelang, die Strömungsmittel auf
diese Miniatur-Strömungskanäle zu verteilen.
Die hier beschriebenen, erfindungsgemäßen Rekuperatoren lassen sich modifizieren, ohne daß man von der
der Erfindung zugrunde liegenden Idee abweicht; z. B. kann man die Rekuperatoren als U-Rohr oder in
Wedelrohr-Forrn mit inncnrippen ausbilden. Ferner
kann der Außenmantel des Rekuperators durch ein weiteres, den Rekuperator umströmendes Strömungsmittel gekühlt werden.
Claims (12)
1. Rekuperator mit zwei Gruppen von Rohrlagen, die zu einer Baueinheit zusammengefügt sind, wobei
sie in einem mittleren Bereich der Baueinheit, in dem die Rohrlagen der einen Gruppe parallel zwischen
den Rohrlagen der anderen Gruppe angeordnet sind und aneinander anliegen, bei dem die Röhren der
einen Gruppe von einem und die Röhren der anderen Gruppe von einem anderen Strömungsmittel
durchströmt werden, die dabei durch die Rohrwände hindurch Wärme tauschen und bei dem
die Röhren beider Gruppen an ihren einen und anderen Enden für den Strömungsmitteleintritt aus is
einem jeweils gemeinsamen Verteilerraum bzw. für
den Strömungsmittelaustritt in einen jeweils gemeinsamen Sammelraum offen und gegen Strömungsmitteldurchtritt
zwischen ihnen abgedichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (1) der einen Gruppe mit ihren einen Enden
(\a) über die entsprechenden einen Enden (2a) der Röhren (2) der anderen Gruppe, die Röhren (2) der
anderen Gruppe mit ihren anderen Enden (2b) über die entsprechenden anderen Enden (ib)der Röhren
(1) der einen Gruppe hinausstehen, und daß die Röhren (1) der einen Gruppe im Bereich zwischen
ihren einen Enden (IaJ und den einen Enden (2a) der
Röhren (2) der anderen Gruppe und die Röhren (2) der anderen Gruppe im Bereich zwischen ihren
anderen Enden (2b)und den anderen Enden (ladder
Röhren (1) der einen Gruppe flaschenhalsförmig zusammengeführt sind, wobei die Röhren (1) der
einen Gruppe an ihren einen Enden (Ia,' und die Röhren (2) der anderen Gruppe an ihren anderen
Enden (2b) jeweils nur untereinander allseitig aneinander liegen.
2. Rekuperator mit zv/ei Gruppen von Rohrlagen, die zu einer Baueinheit zusammengefügt sind, wobei
sie in einem mittleren Bereich der Baueinheit, in dem die Rohrlagen der einen Gruppe parallel zwischen
den Rohrlagen der anderen Gruppe angeordnet sind und aneinander anliegen, bei dem die Röhren der
einen Gruppe von einem und die Röhren der anderen Gruppe von einem anderen Strömungsmittel
durchströmt werden, die dabei durch die Rohrwände hindurch Wärme tauschen und bei dem
die Röhren beider Gruppen an ihren einen und anderen Enden für den Strömungsmitteleintritt aus
einem jeweils gemeinsamen Verteilerraum bzw. für den Strömungsmittelaustritt in einen jeweils gemeinsamen
Sammelraum offen und gegen Strömungsmitteldurchtritt zwischen ihnen abgedichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (4) der
einen Gruppe mit ihren einen Enden (Aa) und mit ihren anderen Enden (4b) jeweils über die entsprechenden
einen Enden (3a) und die entsprechenden anderen Enden (3b) de·1 Röhren (3) der anderen
Gruppe hinausstehen und im Bereich zwischen ihren einen Enden (4a) und den einen Enden (3a) der &o
Röhren (3) der anderen Gruppe sowie im Bereich zwischen ihren anderen Enden (4b)und den anderen
Enden (3b) der Röhren (3) der anderen Gruppe jeweils flaschenhalsförmig zusammengeführt sind,
wobei sie an ihren einen Enden (4a) und ihren f>5
anderen Enden (4b) jeweils nur aneinander anliegen.
3. Rekuperator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden (2a) der
Röhren (2) der anderen Gruppe und die anderen Enden (linder Röhren (1) der einin Gruppe jweils in
ein Doppelrohr münden, das von zwei koaxial geführten Anschlußröhren (7b, 8) gebildet wird, von
denen das jeweils innere Rohr (7b) über die zugehörigen gebündelten Rohrenden (la; 2b) gestülpt
ist und gegenüber dein zugehörigen äußeren Anschlußrohr (8) durch einen im Ringspalt zwischen
den beiden Röhren befindlichen, separaten oder mit einem der beiden Röhren (7b, 8) integralen
Abstandshalter (9) fixiert ist
4. Rekuperator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden (3a) und die
anderen Enden (3b) der Röhren (3) der anderen Gruppe jeweils in ein Doppelrohr münden, das von
zwei koaxial geführten Anschlußröhren (7b, S) gebildet wird, von denen das jeweils innere Rohr (7b)
über die zugehörigen gebündelten Rohrenden (4a; 4b) gestülpt ist und gegenüber dem zugehörigen
äußeren Anschlußrohr (8) durch einen im Ringspalt zwischen den beiden Röhren befindlichen, separaten
oder mi.t einem der beiden Rohre (7b, 8) integralen Abstandshalter (9) fixiert ist.
5. Rekuperator nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes äußere
Anschlußrohr (8) mit den jeweils hinter dem jeweiligen Rohrendenbündel zurückliegenden Rohrenden
(Ii), 2a; 3a, 3b) einen Mantel (10) aufweist, der
die beiden äußeren Anschlußröhren (8) und die Röhren (1,2; 3,4) im Bereich (L 1, L 2) zwischen den
beiden äußeren Anschlußröhren (8) umgibt.
6. Rekuperator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er zumindest
teilweise aus einem keramischen Material besteht.
7. Verfahren zur Herstellung eines Rekuperators in Keramik nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Rohrrekuperator aus Komponenten zusammengebaut wird,
die aus einem Ausgangsmaterial bestehen, das einen von zwei Ausgangsstoffen eines keramischen Materials
enthält, und daß die Komponenten des Rohrrekuperators zu einer Baueinheit aus Keramik
verschmolzen werden, indem der eine Ausgangsstoff mit dem anderen Ausgangsstoff zur Reaktion
gebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
a) Herstellung der Röhren (1, 2, 3, 4) beider Gruppen aus Kohlefasern;
b) Nach dem Aufstapeln der Rohre (1, 2, 3, 4) beider Gruppen derart, daß eine Anordnung der
Röhren (1, 2, 3, 4) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 entsteht und dem Zusammendrükken
der Rohre (1, 2, 3, 4), wobei die überstehenden Rohrenden (la, 2b; 4a, 4b)
untereinander allseitig zur Anlage kommen, Einbringen von flüssigem oder gasförmigem
Silizium oder einer flüssigen oder gasförmigen Siliziumverbindung in die Kohlefaserröhren (1,
2,3,4); und
c) Erhitzen der Röhren (1,2,3,4), wobei der in den
Kohlefasern gebundene Kohlenstoff mit dem Silizium bzw. der Siliziumverbindung Siliziumkarbid
bildet und die Röhren an ihren aneinanderliegenden Wänden miteinander zu einer Baueinheit verschmelzen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (1, 2; 3, 4) einer
Wärmebehandlung unterzogen werden, bevor die Kohlefasern mit dem gasförmigen oder dem
flüssigen Silizium oder der gasförmigen oder flüssigen Siliziumverbindung in Berührung gebracht
werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß vor dem Preßvorgang in die Räume zwischen den Röhren (1, 2; 3, 4) Füllmaterial aus ία
mindestens einem der beiden Ausgangsstoffe in Form von Partikeln oder Seelen eingebracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Mantel (10) und/oder die Anschlußröhren (7b, 8) gewickelt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausgangsmaterial der Röhren (1, 2; 3, 4) in mindestens einem Doppelrohr mit
mindestens zwei koaxial geführten Rohren eingebracht wird, die aus einem Material bestehen, das
den anderen Ausgangsstoff des keramischen Materials enthält, und daß sich bei der Reaktion der
beiden Ausgangsstoffe die das Doppelrohr bildenden Rohre verflüchtigen, wobei mindestens ein Rohr
(1,2; 3,4) aus Keramik zurückbleibt.
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