AT523336B1 - Lageranordnung für ein SOFC-System - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung (10) für ein SOFC-System (11), aufweisend eine Hochtemperatur-Betriebseinheit (12), einen Träger (13), mehrere am Träger (13) befestigte Verbindungsstangen (14) und ein mit den Verbindungsstangen (14) verbundenes Lagermittel (15), wobei die Hochtemperatur- Betriebseinheit (12) ein Gegen-Lagermittel (28) aufweist, mittels welchem die Hochtemperatur-Betriebseinheit (12) am Lagermittel (15) schwimmend gelagert ist, wodurch die Hochtemperatur-Betriebseinheit (12) über das Gegen-Lagermittel (28) am Lagermittel (15) eingehängt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein SOFC-System (11) mit einer erfindungsgemäßen Lageranordnung (10).
Description
LAGERANORDNUNG FÜR EIN SOFC-SYSTEM
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung für ein SOFC-System zum Lagern einer Hochtemperatur-Betriebseinheit. Außerdem betrifft die Erfindung ein SOFC-System mit einer solchen Lageranordnung.
[0002] Gattungsgemäße SOFC-Systeme weisen einen Brennstoffzellenstapel mit einem Anodenabschnitt und einem Kathodenabschnitt auf. Stromaufwärts des Anodenabschnitts ist in der Regel ein Reformer zum Reformieren von Brennstoff angeordnet, welcher anschließend dem Anodenabschnitt zugeführt wird. Dem Kathodenabschnitt wird für gewöhnlich Luft oder ein anderes sauerstoffhaltiges Fluid zugeführt. Unter dem reformierten Brennstoff im Anodenabschnitt und der Luft im Kathodenabschnitt wird im Brennstoffzellenstapel Strom erzeugt. Gleichzeitig wird im Anodenabschnitt Abgas erzeugt und im Kathodenabschnitt Luft verbraucht. Im Anodenabschnitt ist dies im Wesentlichen ein wasserstoffhaltiges Fluid und im Kathodenabschnitt im Wesentlichen Luft. Das Anodenabgas und das Kathodenabgas werden bei bekannten Systemen zu einem sogenannten Nachbrenner geführt, in welchem die Fluide zur Wärmeerzeugung erneut verbrannt werden können, oder zumindest deren Restwärme genutzt werden kann. Der Nachbrenner ist häufig in Form eines Wärmetauschers ausgeführt, um beispielsweise den Reformer, mit welchem der Nachbrenner in diesem Fall in wärmeübertragender Verbindung stehen kann, auf eine gewünschte Betriebstemperatur zu bringen oder auf einer solchen Betriebstemperatur zu halten.
[0003] Nachbrenner und Reformer können Teil einer sogenannten Gasaufbereitungseinheit sein. Da in SOFC-Systemen im Bereich einer Gasaufbereitungseinheit Temperaturen von bis zu 1000°C herrschen, stellt eine stabile und langlebige Befestigung der Gasaufbereitungseinheit im SOFC-System stets eine gewisse Herausforderung dar. Durch eine zu starre Befestigung der Gasaufbereitungseinheit oder von Bauteilen der Gasaufbereitungseinheit können aufgrund von hohen Temperaturunterschieden gegenüber der Umgebung sowie den unterschiedlichen Betriebsbedingen im Heißbereich mit stark wechselnden Temperaturverhältnissen Spannungen entstehen, die zur Beschädigung oder Zerstörung der Bauteile führen.
[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, der voranstehend beschriebenen Problematik zumindest teilweise Rechnung zu tragen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lageranordnung für ein SOFC-System zu schaffen, mit welcher eine Gasaufbereitungseinheit oder Bauteile im Bereich der Gasaufbereitungseinheit sicher und beschädigungsfrei in der gewünschten Position gehalten werden können. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein SOFC-System mit einer solchen Lageranordnung zur Verfügung zu stellen.
[0005] Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch die Lageranordnung gemäß Anspruch 1 sowie das SOFCSystem gemäß Anspruch 8 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der Lageranordnung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen SOFC-System und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird oder werden kann.
[0006] Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Lageranordnung für ein SOFC-System zur Verfügung gestellt. Die Lageranordnung weist eine Hochtemperatur-Betriebseinheit, einen Träger, mehrere am Träger befestigte Verbindungsstangen und ein mit den Verbindungsstangen verbundenes Lagermittel auf, wobei die Hochtemperatur-Betriebseinheit ein Gegen-Lagermittel aufweist, mittels welchem die Hochtemperatur-Betriebseinheit am Lagermittel schwimmend gelagert ist, wodurch die Hochtemperatur-Betriebseinheit über das GegenLagermittel am Lagermittel eingehängt ist.
[0007] Bei Versuchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass eine ortsfeste
oder starre Befestigung der Hochtemperatur-Betriebseinheit nicht zwingend erforderlich ist. Daraufhin wurde das Konzept zur schwimmenden Lagerung der Hochtemperatur-Betriebseinheit entwickelt. Durch die schwimmende Lagerung der Hochtemperatur-Betriebseinheit lassen sich Spannungen an der Hochtemperatur-Betriebseinheit während des Betriebs des SOFC-Systems, die zur Beschädigung oder Zerstörung der Hochtemperatur-Betriebseinheit und/oder umliegender Funktionsbauteile führen können, verhindern.
[0008] Zur Realisierung der schwimmenden Lagerung kann das Gegen-Lagermittel mit dem Lagermittel in mechanischem Kontakt stehen und sich mit einem vordefinierten Spiel am Lagermittel bewegen, insbesondere in einem vordefinierten Bereich verschiebbar angeordnet sein. Unter dem Träger kann ein Befestigungsabschnitt zum Befestigen der Lageranordnung im SOFC-System verstanden werden. Bevor die Lageranordnung im SOFC-System montiert ist, lässt sich die Hochtemperatur-Betriebseinheit einfach auf das Lagermittel heben und mittels des Gegen-Lagermittels einhängen. D.h., die Hochtemperatur-Betriebseinheit kann in das Lagermittel eingehängt sein. Dies führt mit Hinblick auf Fertigungs- und Montagetoleranzen zu einer einfachen Montage der Hochtemperatur-Betriebseinheit. Entsprechend einfach und unkompliziert lassen sich auch Servicearbeiten an der Hochtemperatur-Betriebseinheit durchführen. Im Wartungs- oder Schadensfall kann die Lageranordnung einschließlich Hochtemperatur-Betriebseinheit einfach aus dem SOFC-System entfernt werden. Anschließend kann die Hochtemperatur-Betriebseinheit und/oder eine Bauteileinheit einschließlich der Hochtemperatur-Betriebseinheit vom Lagermittel gehoben und wie gewünscht untersucht werden. Die Bauteilanordnung bestehend aus Träger, Verbindungsstangen und Lagermittel kann als eine Art Schaukelform ausgestaltet sein, bei welcher die Verbindungsstangen jedoch nicht schwenkbar, sondern starr am Träger befestigt sind und das Lagermittel der Schaukelplatte entspricht, auf welchem die Hochtemperatur-Betriebseinheit mittels des Gegen-Lagermittels schwimmend gelagert ist.
[0009] Im Rahmen der Erfindung ist unter der Betriebseinheit insbesondere eine Gasverarbeitungseinheit zu verstehen, welche eines oder mehrere Elemente umfassen kann, welche dazu ausgebildet und angeordnet sind, Fluide oder Gase zu einer Verarbeitung in einem Brennstoffzellenstapel zur Verfügung zu stellen. Die Betriebseinheit kann also beispielsweise einen Verdampfer, einer Wärmetauscher, einen Reformer und/oder Brenner aufweisen.
[0010] Die Lageranordnung kann zwei oder mehr Verbindungsstangen aufweisen. Vorzugsweise weist die Lageranordnung drei Verbindungsstangen auf. Dies hat sich bei Versuchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung als vorteilhafter Kompromiss aus Gewicht der Verbindungsstangen und stabiler Befestigung des Lagermittels am Träger herausgestellt. Das Lagermittel ist mit jeder Verbindungsstange fest verbunden. Das Lagermittel ist hierzu einstückig oder im Wesentlichen einstückig ausgestaltet. Dieses kann allerdings auch mehrteilig ausgebildet sein. Im Bereich der Verbindungsstangen kann das Lagermittel einen Befestigungsabschnitt aufweisen, über welchen das Lagermittel form-, kraft- und/oder stoffschlüssig mit der jeweiligen Verbindungsstange verbunden ist. Das Lagermittel kann direkt oder indirekt, beispielsweise durch eine Verbindungshülse, mit den Verbindungsstangen verbunden sein. Bei der Verwendung einer Verbindungshülse kann diese beispielsweise die jeweilige Verbindungsstange umschließen oder ummanteln, während das Lagermittel mit der Verbindungshülse verbunden, beispielsweise verschweißt, ist. In diesem Fall kann zwischen der Verbindungshülse und der jeweiligen Verbindungsstange ein Spiel ausgestaltet sein, durch welches ein weiterer, die schwimmende Lagerung unterstützender Bewegungsausgleich in der Lageranordnung geschaffen werden kann. Um zu verhindern, dass die Verbindungshülse im montierten Zustand von der jeweiligen Verbindungsstange rutscht, kann diese an einem Endabschnitt der jeweiligen Verbindungsstange durch ein Haltemittel, beispielsweise eine auf ein Gewinde gedrehte Mutter oder einen Zapfen, gegen ein Verschieben entlang der jeweiligen Verbindungsstange in Richtung des Endabschnitts der jeweiligen Verbindungsstange gehalten werden.
[0011] Die Verbindungsstangen bestehen vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Hochtemperaturstahl. Das Lagermittel kann ebenfalls aus Metall und ebenso bevorzugt aus Hochtemperaturstahl bestehen. Auch der Träger besteht bevorzugt aus Metall oder zumindest im Wesentlichen aus Metall.
[0012] Lagermittel und Gegen-Lagermittel stehen zum Lagern der Hochtemperatur-Betriebseinheit am Lagermittel über mehrere Lagerpunkte in Kontakt miteinander. D.h., das Lagermittel und das Gegen-Lagermittel können jeweils mehrere Lagerelemente und/oder Lagerabschnitte mit den jeweiligen Lagerpunkten aufweisen.
[0013] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass bei einer Lageranordnung das Lagermittel bandförmig oder im Wesentlichen bandförmig ausgestaltet ist und die Hochtemperatur-Betriebseinheit auf einer Stirnseite des bandförmigen Lagermittels gelagert ist. Durch die bandförmige oder im Wesentlichen bandförmige Ausgestaltung des Lagermittels oder zumindest eines Teils des Lagermittels lässt sich dieses platzsparend und trotzdem für den gewünschten Zweck ausreichend stabil bereitstellen. Unter der Stirnseite ist vorliegend nicht ein Ende in Längsrichtung des Lagermittels, sondern in einer Breiterichtung des Lagermittels zu verstehen. In einem Zustand, in welchem das Lagermittel in einem SOFC-System installiert ist, kann eine Längsrichtung des Lagermittels horizontal oder im Wesentlichen horizontal verlaufen. Eine Höhenrichtung kann in Gravitationsrichtung und eine Breitenrichtung orthogonal zur Gravitationsrichtung sowie orthogonal zur Längsrichtung verlaufen, wobei die Breite vorzugsweise deutlich schmäler, beispielsweise wenigstens doppelt so schmal, insbesondere wenigstens fünf Mal so schmal, wie die Höhe des Lagermittels sein kann. Unter der Bandform kann eine Gurtform verstanden werden. Das Lagermittel ist bevorzugt starr oder im Wesentlichen starr ausgestaltet. Eine elastische und/oder plastische Verformbarkeit des Lagermittels soll möglichst verhindert werden. Gleichwohl kann das Lagermittel durch die Bandform leicht federnd ausgestaltet sein. Dies kann vorteilhaft für die gewünschte schwimmende und entsprechend flexible Lagerung der Hochtemperatur-Betriebseinheit sein.
[0014] Ferner ist es möglich, dass bei einer erfindungsgemäßen Lageranordnung der Träger plattenförmig ausgestaltet ist und an einer der Hochtemperatur-Betriebseinheit zugewandten Seite des Trägers eine Isolationsschicht zur thermischen Isolierung des Trägers gegenüber der Hochtemperatur-Betriebseinheit angeordnet ist. D.h., die Isolationsschicht ist zumindest teilweise zwischen dem Träger und der Hochtemperatur-Betriebseinheit angeordnet. Der Träger und die Isolierschicht können damit platzsparend in der Lageranordnung bereitgestellt sein. Eine plattenförmige Ausgestaltung ist zudem hinsichtlich der Fertigung einfach und kostengünstig realisierbar. Darüber hinaus kann damit eine gleichmäßige und effektive Isolierung gegenüber der Umgebung der Hochtemperatur-Betriebseinheit geschaffen werden. Zudem kann eine Bauteileinheit, die den Träger, die Isolationsschicht, die Verbindungsstangen, das Lagermittel sowie die Hochtemperatur-Betriebseinheit aufweist, bereitgestellt werden. Eine solche Bauteileinheit kann vor dem Einbau in eine Prüfvorrichtung vormontiert und getestet werden. Die Bauteileinheit kann nach dem Betrieb, beispielsweise für Servicezwecke, aus der Prüfvorrichtung entfernt und als eine Einheit in das SOFC-System eingebaut werden. Dies erhöht die Servicierbarkeit der Lageranordnung und erleichtert den Ein- und Ausbau der Lageranordnung unter Einhaltung von vorgegebenen Montagetoleranzen.
[0015] Darüber hinaus ist es möglich, dass sich die Verbindungsstangen bei einer Lageranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung parallel zueinander und orthogonal zu einer der Hochtemperatur-Betriebseinheit zugewandten Seite des Trägers erstrecken. Damit lässt sich die Lagerlast gleichmäßig auf die Verbindungsstangen verteilen. Darüber hinaus können damit relativ dünne Verbindungsstangen mit einer trotzdem ausreichend hohen Festigkeit, insbesondere Zugfestigkeit, platzsparend in der Lageranordnung zur Verfügung gestellt werden. Die Verbindungsstangen erstrecken sich in einem Zustand der Lageranordnung, in welchem diese im SOFC-System implementiert ist, vorzugsweise in einer Gravitationsrichtung. D.h., eine Längsrichtung der Verbindungsstangen kann parallel und/oder entlang der Gravitationsrichtung verlaufen.
[0016] Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass bei einer Lageranordnung die Länge einer Verbindungsstange jeweils wenigstens ein 5faches bis ein 10-faches einer Breite der jeweiligen Verbindungsstange ist. D.h., die Verbindungsstangen sollen und können möglichst dünn, also mit einem möglichst kleinen Durchmesser, ausgestaltet sein. Damit können Wärmeübergänge an den Verbindungsstangen zu Befestigungspunkten am Träger klein gehalten werden. D.h., es kann ein geringer Wärmeleitungsverlust er-
reicht werden.
[0017] Von weiterem Vorteil kann es hierbei sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Lageranordnung die Verbindungsstangen zumindest abschnittsweise von einem Isolationsmantel zur thermischen Isolierung der Verbindungsstangen gegenüber der Hochtemperatur-Betriebseinheit umschlossen sind. Auch dadurch lassen sich Wärmeübergänge von den Verbindungsstangen zu Befestigungspunkten am Träger gering halten. Der Isolationsmantel kann aus Metall, insbesondere aus Hochtemperaturstahl bestehen. Zwischen dem Isolationsmantel und der zugehörigen Verbindungsstange kann ein thermisch isolierender Luftspalt gebildet sein. Der Isolationsmantel kann eine Dicke in einem Bereich von ca. 1 mm bis ca. 3 mm, insbesondere 2 mm, aufweisen. Die Verbindungsstangen weisen vorzugsweise einen runden Querschnitt auf. Der Isolationsmantel kann entsprechend einen ringförmigen Querschnitt aufweisen. Zwischen einer Verbindungsstange und einem zugehörigen Isolationsmantel kann jeweils ein ring- und/oder röhrenförmiger Luftspalt gebildet sein. Ferner kann eine Bauteileinheit, die den Träger, die Isolationsschicht, die Verbindungsstangen, jeweils einen Isolationsmantel um eine zugehörige Verbindungsstange, das Lagermittel sowie die Hochtemperatur-Betriebseinheit aufweist, bereitgestellt werden. Mit einer solchen Bauteileinheit können die bereits vorstehend zur alternativen Bauteileinheit beschriebenen Vorteile erzielt werden.
[0018] Weiterhin ist es bei einer Lageranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, dass die Hochtemperatur-Betriebseinheit einen Reformer, einen Nachbrenner und/oder einen Brennstoffzellenstapel umfasst. In diesem Fall kann unter der Hochtemperatur-Betriebseinheit eine Gasaufbereitungseinheit verstanden werden. In einer solchen Gasaufbereitungseinheit sind bei gattungsgemäßen SOFC-Systemen neben dem Reformer und dem Nachbrenner noch weitere Funktionsbauteile wie Wärmetauscher, Verdampfer und/oder Startbrenner angeordnet. Grundsätzlich umfasst die Lageranordnung vorteilhaft eine Gasaufbereitungseinheit, welche eines oder mehrere der oben genannten Elemente umfasst.
[0019] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein SOFC-System mit einer wie vorstehend beschriebenen Lageranordnung zur Verfügung gestellt. Damit bringt ein erfindungsgemäßes SOFC-System die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf die erfindungsgemäße Lageranordnung beschrieben worden sind.
[0020] Ein erfindungsgemäßes SOFC-System kann einen Rahmen, an welchem der Träger befestigt ist, und eine Hotbox mit einem Innenvolumen, in welchem die Hochtemperatur-Betriebseinheit am Lagermittel gelagert ist, aufweisen, wobei wenigstens ein Teil des Trägers außerhalb eines Innenvolumens der Hotbox angeordnet ist. Durch die Anordnung der Hochtemperatur-Betriebseinheit innerhalb der Hotbox können temperaturempfindliche Funktionsbauteile in der Umgebung der Hochtemperatur-Betriebseinheit vor den hohen Temperaturen der HochtemperaturBetriebseinheit geschützt werden. Durch die Positionierung des Trägers zumindest teilweise auBerhalb des Innenvolumens der Hotbox ist dieser für Installationsarbeiten leicht zugänglich. Der Träger kann einen Teil der Hotbox bilden. Damit könnte die erfindungsgemäße Lageranordnung besonders platz- und gewichtssparend im SOFC-System bereitgestellt werden.
[0021] Darüber hinaus kann bei einem SOFC-System gemäß der vorliegenden Erfindung eine Hotbox mit einem Innenvolumen, in welchem die Hochtemperatur-Betriebseinheit am Lagermittel gelagert ist, wobei mehrere Fluidleitabschnitte zum Zuführen von Betriebsfluiden zur Hochtemperatur-Betriebseinheit jeweils von außerhalb der Hotbox in das Innenvolumen der Hotbox führen und die Fluidleitabschnitte im Innenvolumen jeweils einen Metallbalg für eine Fluidverbindung zwischen der Hochtemperatur-Betriebseinheit und dem jeweiligen Fluidleitabschnitt aufweisen. Unter Verwendung der Metallbälge kann eine zuverlässige Medienführung in der Hochtemperatur-Betriebseinheit mit geringen Druckverlusten realisiert werden. Durch die Verwendung von Metallbälgen an Anschlussflanschen der Fluidleitabschnitte werden thermisch bedingte Längenänderungen in alle Richtungen zugelassen. Einem Verspannen der Lageranordnung und/oder im SOFC- System unter Temperatureinfluss kann somit entgegengewirkt werden. Folglich kann die Gefahr einer Rissbildung an Funktionsbauteilen verringert werden.
[0022] Alternativ zu den Metallbälgen können vorteilhaft auch metallische Rohre (beispielsweise
aus einem Stahl) verwendet, werden, welche sich bei hohen Temperaturen verbiegen und somit Längenänderungen in alle Richtungen zulassen. Eine weitere Alternative stellen Rohre dar, welche mehrere Biegungen aufweisen, sodass diese Biegungen die Längenänderungen zulassen.
[0023] Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
[0024] Es zeigen jeweils schematisch:
[0025] Figur 1 eine Vorderansicht eines SOFC-System gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
[0026] Figur 2 eine Detailansicht des in Fig. 1 dargestellten SOFC-Systems, und [0027] Figur3 eine Draufsicht auf das in Fig. 1 dargestellte SOFC-System.
[0028] Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren 1 bis 3 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
[0029] Fig. 1 zeigt ein SOFC-System 11 mit einer Lageranordnung 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Die dargestellte Lageranordnung 10 weist eine Hochtemperatur-Betriebseinheit 12 in Form einer Gasaufbereitungseinheit, einen Träger 13, mehrere am Träger 13 befestigte Verbindungsstangen 14 (in Fig. 2 im Detail gezeigt) und ein mit den Verbindungsstangen 14 verbundenes Lagermittel 15 auf. Die Hochtemperatur-Betriebseinheit 12 weist ein Gegen-Lagermittel 28 auf, mittels welchem die Hochtemperatur-Betriebseinheit 12 am Lagermittel 15 schwimmend gelagert ist. Die dargestellte Hochtemperatur-Betriebseinheit 12 umfasst einen Reformer 19 und einen Nachbrenner 20. Grundsätzlich kann die Hochtemperatur-Betriebseinheit 12 allerdings ein oder mehrere beliebige Element eine Gasaufbereitungseinheit aufweisen.
[0030] Das Gegen-Lagermittel 28 weist drei Metallwinkel auf, die am Lagermittel 15 aufliegen und somit die schwimmende Lagerung der Hochtemperatur-Betriebseinheit 12 schaffen. D.h., die Hochtemperatur-Betriebseinheit 12 kann als über das Gegen-Lagermittel 28 am Lagermittel 15 eingehängt betrachtet werden.
[0031] Das in Fig. 1 dargestellte Lagermittel 15 ist im Wesentlichen bandförmig ausgestaltet, wobei die Hochtemperatur-Betriebseinheit 12 auf einer schmalen Stirnseite 16 des bandförmigen Lagermittels 15 gelagert ist.
[0032] Der Träger 13 ist plattenförmig ausgestaltet. An einer der Hochtemperatur-Betriebseinheit 12 zugewandten Seite des Trägers 13 ist eine Isolationsschicht 17 zur thermischen Isolierung des Trägers 13 gegenüber der Hochtemperatur-Betriebseinheit 12 angeordnet.
[0033] Die Verbindungsstangen 14 erstrecken sich parallel zueinander und orthogonal zu einer der Hochtemperatur-Betriebseinheit 12 zugewandten Seite des Trägers 13. Die Verbindungsstangen 14 sind jeweils relativ lang und schmal ausgestaltet.
[0034] Das in Fig. 1 gezeigte SOFC-System 11 weist ferner einen Rahmen 21, an welchem der Träger 13 befestigt ist, und eine Hotbox 22 mit einem Innenvolumen 23, in welchem die Hochtemperatur-Betriebseinheit 12 am Lagermittel 15 gelagert ist, auf. Der Träger 13 ist Teil der Hotbox 22, wodurch ein Teil des Trägers 13 außerhalb des Innenvolumens 23 angeordnet ist.
[0035] Das SOFC-System 11 weist mehrere Fluidleitabschnitte 24, 25 zum Zuführen von Betriebsfluiden zur Hochtemperatur-Betriebseinheit 12 auf, wobei die Fluidleitabschnitte 24, 25 jeweils von außerhalb der Hotbox 22 in das Innenvolumen 23 der Hotbox 22 führen und die Fluidleitabschnitte 24, 25 im Innenvolumen jeweils einen Metallbalg 26, 27 für eine Fluidverbindung zwischen der Hochtemperatur-Betriebseinheit 12 und dem jeweiligen Fluidleitabschnitt 24, 25 aufweisen.
[0036] In Fig. 2 kann insbesondere eine Verbindungsstange 14 sowie ein Isolationsmantel 18, der die Verbindungsstange 14 zur thermischen Isolierung der Verbindungsstangen 14 gegenüber der Hochtemperatur-Betriebseinheit 12 umschließt, erkannt werden.
[0037] Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf das in Fig. 1 dargestellte SOFC-System 11. Damit kann in Fig. 3 die schmale Oberseite des bandförmigen Lagermittels 15 erkannt werden, auf welcher die Hochtemperatur-Betriebseinheit 12 lagert.
[0038] Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. D. h. die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Lageranordnung
11 SOFC-System
12 Hochtemperatur-Betriebseinheit 13 Träger
14 Verbindungsstange
15 Lagermittel
16 Stirnseite
17 Isolationsschicht
18 Isolationsmantel
19 Reformer
20 Nachbrenner
21 Rahmen 22 Hotbox 23 Innenvolumen
24 Fluidleitabschnitt 25 Fluidleitabschnitt 26 Metallbalg
27 Metallbalg
28 Gegen-Lagermittel
Claims (10)
1. Lageranordnung (10) für ein SOFC-System (11), aufweisend eine Hochtemperatur-Betriebseinheit (12), einen Träger (13), mehrere am Träger (13) befestigte Verbindungsstangen (14) und ein mit den Verbindungsstangen (14) verbundenes Lagermittel (15), wobei die Hochtemperatur-Betriebseinheit (12) ein Gegen-Lagermittel (28) aufweist, mittels welchem die Hochtemperatur-Betriebseinheit (12) am Lagermittel (15) schwimmend gelagert ist, wodurch die Hochtemperatur-Betriebseinheit (12) über das Gegen-Lagermittel (28) am Lagermittel (15) eingehängt ist.
2. Lageranordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagermittel (15) bandförmig oder im Wesentlichen bandförmig ausgestaltet ist und die Hochtemperatur-Betriebseinheit (12) auf einer Stirnseite (16) des bandförmigen Lagermittels (15) gelagert ist.
3. Lageranordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (13) plattenförmig ausgestaltet ist und an einer der Hochtemperatur-Betriebseinheit (12) zugewandten Seite des Trägers (13) eine Isolationsschicht (17) zur thermischen Isolierung des Trägers (13) gegenüber der Hochtemperatur-Betriebseinheit (12) angeordnet ist.
4. Lageranordnung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindungsstangen (14) parallel zueinander und orthogonal zu einer der Hochtemperatur-Betriebseinheit (12) zugewandten Seite des Trägers (13) erstrecken.
5. Lageranordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge einer Verbindungsstange (14) jeweils wenigstens ein 5-faches bis ein 10-faches einer Breite der jeweiligen Verbindungsstange (14) ist.
6. Lageranordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstangen (14) zumindest abschnittsweise von einem Isolationsmantel (18) zur thermischen Isolierung der Verbindungsstangen (14) gegenüber der HochtemperaturBetriebseinheit (12) umschlossen sind.
7. Lageranordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochtemperatur-Betriebseinheit (12) einen Reformer (19) und einen Nachbrenner (20) umfasst.
8. SOFC-System (11) mit einer Lageranordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche.
9. SOFC-System (11) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Rahmen (21), an welchem der Träger (13) befestigt ist und eine Hotbox (22) mit einem Innenvolumen (23), in welchem die Hochtemperatur-Betriebseinheit (12) am Lagermittel (15) gelagert ist, wobei wenigstens ein Teil des Trägers (13) außerhalb des Innenvolumens (23) angeordnet ist.
10. SOFC-System (11) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, gekennzeichnet durch eine Hotbox (22) mit einem Innenvolumen (23), in welchem die Hochtemperatur-Betriebseinheit (12) am Lagermittel (15) gelagert ist, wobei mehrere Fluidleitabschnitte (24, 25) zum Zuführen von Betriebsfluiden zur Hochtemperatur-Betriebseinheit (12) jeweils von außerhalb der Hotbox (22) in das Innenvolumen (23) der Hotbox (22) führen und die Fluidleitabschnitte
(24, 25) im Innenvolumen jeweils einen Metallbalg (26, 27) für eine Fluidverbindung zwischen der Hochtemperatur-Betriebseinheit (12) und dem jeweiligen Fluidleitabschnitt (24, 25) aufweisen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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