CH638303A5 - Rekuperativer waermeuebertrager aus keramischem material und verfahren zu seiner herstellung. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE Stirnseiten (3,4) mittels keramischer Masse gasdicht ver-

1. Rekuperativer Wärmeübertrager aus keramischem Ma- schlössen und auf den planparallelen Seiten von Deckwan-terial mit mehreren, in Reihe nebeneinander angeordneten düngen (8,9,10,11 ) aus Keramik so abgedeckt werden, dass Kammern mit Zu- und Abströmöffnungen für im Wärmeaus- zumindest im an den Stirnseiten gelegenen Deckenbereich Zu-tausch stehende Medien, wobei jeweils benachbarte Kam- s und Abströmöffnungen (5, 6) für die Medien offen bleiben, mern eine gemeinsame Trennwand aufweisen und dazu be- und dass der Grünkörper im Anschluss daran gebrannt wird, stimmt sind, je von einem der miteinander im Wärmeaustausch stehenden Medien durchströmt zu werden, dadurch

gekennzeichnet, dass er einen keramischen Körper aufweist,

in welchem mehrere, die Kammern bildende, parallel geführte "> Die Erfindung bezieht sich auf einen rekuperativen Wär-Strömungskanäle (1,2) vorhanden sind, deren Enden durch meübertrager aus keramischem Material gemäss dem Ober-Stirnseiten (3,4) des keramischen Körpers geschlossen sind, begriff des Patentanspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zur dass die Strömungskanäle in ihrer Längserstreckung zwischen Herstellung des rekuperativen Wärmeübertragers, sie abdeckenden Deckwandungen (8,9; 10,11 ; 16) paarweise Rekuperative Wärmeübertrager aus keramischem Matederart gegeneinander versetzt angeordnet sind, dass jeder 15 rial sind als Plattenwärmetauscher bekannt, wobei die über-Strömungskanal ( 1 ; 2) über seine gesamte Länge bezüglich ei- einander liegenden Platten jeweils die Trennwände zwischen ner der beiden Deckwandungen (8,10; 9,11; 16)näherver- den von den Medien durchströmten Kammern bilden. Plat-läuft als die beiden jeweils unmittelbar benachbarten Strö- tenwärmetauscher weisen grosse Wärmeaustauschflächen mungskanäle (2; 1) und dass zur Bildung der Zu- und Ab- und einen günstigen Wärmeaustausch-Wirkungsgrad, bezo-strömöffnungen (5,6) ein Teil der Deckwandungen (8,9; 10, 20 gen auf Bauvolumen und Gewicht, auf. Die Wärmetauscher 11; 16) zumindest im an den Strinseiten (3,4) gelegenen Dek- eignen sich daher insbesondere für den Wärmeaustausch zwi-kenbereich so weit abgesetzt ist, dass jeweils die die benach- sehen gasförmigen Medien im Gasturbinenbau im Tempera-barten Strömungskanäle (2; 1) zur abzusetzenden Deckwan- turbereich über 800 °C. Aus einer Veröffentlichung von Tiefdung hin überragenden Strömungskanäle (1; 2) zur abzuset- enbacher, «Problems of the Heat Exchanger for Vehicular zenden Deckwandung hin geöffnet sind. 25 Gas Turbines», ASME, Publikation 76-GT-105,1976 sind

2. Rekuperativer Wärmeübertrager nach Anspruch 1, da- keramische Kreuzstrom-Wärmetauscher bekannt. Nachteilig durch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (1,2) einen ist jedoch, dass die Fertigung solcher rekuperativer kerami-schlitzartig geformten Querschnitt aufweisen und so angeord- scher Wärmeübertrager einen hohen Aufwand erfordert und net sind, dass jeweils die grössten Flächen benachbarter dass die auftretenden Wärmespannungen zu Rissen und Brü-Schlitze einander gegenüber liegen. 30 chen führen. Beansprucht wird vor allem der als Wärmetau-

3. Rekuperativer Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder schermatrix bezeichnete Teil des Wärmeübertragers, in dem

2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Teil der der Wärmeaustausch zwischen den Medien stattfindet. Strömungskanäle (1,2) Abstützungen (15) zwischen den

Trennwänden (7) vorgesehen sind. Bei rekuperativen Wärmeübertragern aus Metall sind Wär-

4. Rekuperativer Wärmeübertrager nach Anspruch 2 oder 35 metauschermatrizen mit hohem Wärmeaustausch-Wirkungs-

3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (1,2) grad, bezogen auf Bauvolumen und Gewicht, auch als Gegeneinen bogenförmig gekrümmten Querschnitt aufweisen. strom-Wärmeübertrager bekannt (vgl. GB-PS 655 470). Bei

5. Rekuperativer Wärmeübertrager nach einem der vor- diesen Wärmeübertragern werden gefaltete Blechstreifen verhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wendet, die an den Seitenflächen und an der Stirnseite verdie Strömungskanäle (1,2) in ihrer Längserstreckung abdek- 40 schlössen und längs der gebildeten Faltsattel derart abgedeckt kenden Deckwandungen (16) schalenförmig gekrümmt sind. sind, dass zu den Zwischenräumen zwischen den Falten füh-

6. Rekuperativer Wärmeübertrager nach einem der vor- rende Öffnungen verbleiben, durch die die im Wärmeau-hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stausch stehenden Medien der Wärmetauschermatrix zuströ-Stirnseiten (3,4) und/oder Seitenwandungen (17,19) des ke- men. Bei Gegenstrom-Wärmeübertrager dieser Art werden ramischen Körpers Nuten (18) oder Stege (20) aufweisen, wel- 45 die auftretenden Wärmespannungen kompensiert, wenn einer che in die Stege oder Nuten von Stirnseiten und Seitenwan- sogenannten heissen Seite der Wärmetauschermatrix - wo-dungen benachbarter keramischer Körper einpassbar sind. runter die Seite verstanden wird, an der das abzukühlende

7. Rekuperativer Wärmeübertrager nach einem der vor- Medium eintritt und das heisse erwärmte Medium austritt -hergehenden Ansprüche, mit mehreren keramischen Kör- zwei kalte Seiten nebengeordnet werden - also solche Seiten, pern, dadurch gekennzeichnet, dass in Parallelschaltung mit- 50 an denen das abgekühlte Medium austritt und das aufzuhei-einander verbundene keramische Körper gemeinsam einen zende Medium eintritt. Dabei durchströmen die im Wärme-Hohlkörper bilden. austausch stehenden Medien die Wärmetauschermatrix je-

8. Rekuperativer Wärmeübertrager nach Anspruch 7, da- weils in zwei entgegengesetzt gerichteten Teilströmen, wobei durch gekennzeichnet, dass an Lagerstellen der keramischen das an der heissen Seite eintretende Medium in zwei Teil-Körper elastische Zwischenlagen (24) vorgesehen sind. 55 ströme geteilt und die Teilströme des an der heissen Seite aus-

9. Rekuperativer Wärmeübertrager nach Anspruch 8, da- tretenden Mediums jeweils zusammengefasst werden. Die durch gekennzeichnet, dass die elastischen Zwischenlagen Herstellung solcher aus Metall bekannter Wärmeübertrager (24) aus gasdichtem keramischem Fasermaterial bestehen. aus Keramik durch Falten dünn ausgewalzter keramischer

10. Verfahren zur Herstellung eines rekuperativen Wär- Massen ist jedoch mit grossen Schwierigkeiten verbunden, meübertragers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 60 Hohe Stückzahlen lassen sich so nicht fertigen.

dass in einen isostatisch gepressten keramischen Grünkörper Aufgabe der Erfindung ist es, einen rekuperativen Wär-von zwei planparallelen Seiten her mehrere nebeneinander meübertrager aus keramischem Material für den Wärmeaus-angeordnete, zueinander parallel verlaufende Ausnehmungen tausch zwischen Medien zu schaffen, der einen hohen Wärme-(1,2) eingefräst werden, wobei die Ausnehmungen (1,2) der tauscher-Wirkungsgrad, bezogen auf Bauvolumen und Geeinen Seite gegenüber den Ausnehmungen (2,1) der anderen 65 wicht, aufweist, der in einfacher Weise herstellbar und so geSeite um einen halben Abstand zwischen den Ausnehmungen staltet ist, dass sich Wärmespannungen vermeiden lassen, einer Seite versetzt sind und zwischen die Ausnehmungen der Diese Aufgabe wird bei einem Wärmetauscher der oben Gegenseite eingreifen, dass die Ausnehmungen ( 1,2) an ihren genannten Art gemäss der Erfindung durch die im kennzeich

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nenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale dicht verschlossen und auf den planparallelen Seiten von gelöst. Deckwandungen aus Keramik so abgedeckt werden, dass zu-

Durch diese Ausbildung des Wärmeübertragers aus Kera- mindest im an den Stirnseiten gelegenen Deckenbereich Zu-

mik kann nicht nur ein bisher lediglich für Gegenstrom-War- und Abströmöffnungen für die Medien offen bleiben, und meübertrager aus gefalteten dünnen Blechstreifen bekannter 5 dass der Grünkörper im Anschluss daran gebrannt wird. Die-

hoher Wärmeaustausch-Wirkungsgrad, bezogen auf Bauvo- ses Verfahren ist insbesondere für die Einzelfertigung speziel-

lumen und Gewicht erreicht werden, sondern der Wärme- 1er Wärmeübertrager von Bedeutung.

Übertrager lässt sich auch in einfacher Weise herstellen. Die Herstellung von Wärmeübertragern der erfindungsge-Hierzu trägt insbesondere die versetzte Anordnung der Strö- mässen Art kann dadurch vereinfacht werden, dass kerami-mungskanäle bei. Nach stirnseitigem Verschluss erhalten die losche Masse in an sich bekannter Weise im Strangpressverfah-Strömungskanäle Deckwandungen, die zur Bildung von Zu- ren mittels eines Extruders durch eine den Stirnquerschnitt und Abströmöffnungen abgesetzt sind, wobei neben Öffnun- des Wärmeübertragers bestimmende, sich in Bewegungsrich-gen im stirnseitigen Deckenbereich bevorzugt auch Öffnun- tung der Masse verjüngende Extruderdüse gepresst wird, die gen in der Mitte der Deckenwandungen zwischen den beiden in ihrem freien Austrittsquerschnitt mehrere mit Abstand zur Stirnseiten vorgesehen sind. Der keramische Wärmetauscher is Düsenwandung in Reihe nebeneinander angeordnete Kernist dann so an Zu- und Ableitungen für die im Wärmeaus- körper aufweist, deren Querschnittsform den Querschnitt von tausch stehenden Medien anschliessbar, dass die beiden Stirn- Strömungskanälen bestimmt und die paarweise so gegenein-seiten jeweils kalte Seiten des Wärmetauschers bilden. Das ander versetzt angeordnet sind, dass jeder Kernkörper den Auftreten von Wärmespannungen wird so weitgehend ver- ihm nebengeordneten Kernkörper zu einer der beiden, jeweils mieden. 20 Deckwandungen des Wärmeübertragers bildenden Düsen-Um grosse Wärmeaustauschflächen pro Bauvolumen zu Wandungen hin überragt, dass die die Extruderdüse verlaserreichen, weisen die Strömungskanäle in vorteilhafter Weise sende Masse auf Länge geschnitten und vorgebrannt wird, einen schlitzartig geformten Querschnitt auf und sind so an- worauf zur Bildung von Zu- und Abströmöffnungen für im geordnet, dass jeweils die grössten Flächen benachbarter Wärmeaustausch stehende Medien ein Teil der Deckwandun-Schlitze einander gegenüber liegen. 25 gen zumindest im an den Stirnseiten gelegenen Deckenbereich

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht so weit abgetragen wird, dass jeweils die die benachbarten darin, dass zumindest in einem Teil der Strömungskanäle Ab- Strömungskanäle zur abzutragenden Deckwandung hin überStützungen zwischen den Trennwänden vorgesehen sind. Dies ragenden Strömungskanäle geöffnet werden, dass die Strö-ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die im Wärmeaus- mungskanäle stirnseitig mittels keramischer Massen vertausch stehenden Medien unterschiedlichen Druck aufweisen 30 schlössen und dass die Körper im Anschluss daran fertig ge-und die dünnen Trennwände, um Verformungen oder Brüche brannt werden. Bevorzugt weisen die im freien Austrittsquer-zu verhindern, versteift werden müssen. Eine Versteifung der schnitt der Extruderdüse angeordneten Kernkörper einen Trennwände wird auch dadurch erreicht, dass die Strömungs- Querschnitt auf, dessen Höhe ein Vielfaches der Breite be-kanäle einen bogenförmig gekrümmten Querschnitt auf- trägt, wobei die Kernkörper so angeordnet sind, dass jeweils weisen. 35 die grössten Flächen benachbarter Kernkörper einander ge-

An vorgegebene Raumformen lässt sich der keramische genüber liegen.

Wärmeübertrager vorteilhaft dadurch anpassen, dass die die Die Erfindung und weitere Ausgestaltungen der Erfin-

Strömungskanäle in ihrer Längserstreckung abdeckenden dung werden anhand von Ausführungsbeispielen, die sche-

Deckwandungen schalenförmig gekrümmt sind. Zweckmäs- matisch in der Zeichnung wiedergegeben sind, näher erläu-

sig weisen Stirnflächen und/oder Seitenflächen des Wärme- 40 tert. Es zeigen im einzelnen:

Übertragers Nuten oder Stege auf, in die Stege oder Nuten Figur 1 Rekuperativer Wärmeübertrager, hergestellt nach von Stirnflächen und/oder Seitenflächen benachbarter Wär- dem Strangpressverfahren meübertrager einpassbar sind. Diese Ausbildung der Wärme- Figur 2 Wärmeübertrager mit gefrästen Strömungsübertrager ermöglicht einen Zusammenbau mehrerer Wärme- kanälen

Übertrager zu grösseren Baueinheiten, wobei das Spiel zwi- 45 Figur 3 Wärmeübertrager mit schalenförmig gekrümmten sehen Stegen und Nuten so gewählt ist, dass die Wärmeüber- Deckflächen trager auch bei Betriebstemperatur spannungsfrei gelagert Figur 4 verschiedene Abstützungen zwischen Trennwän-

sind. Zweckmässig bilden in Parallelschaltung miteinander den der Strömungskanäle verbundene Wärmeübertrager gemeinsam einen Hohlkörper, Figur 5 Extruderdüse zur Herstellung keramischer Wär-

der koyxial an die Zu- und Ableitungen der im Wärmeaus- 50 meübertrager mit Kernstücken tausch stehenden Medien anschliessbar ist. An den Lagerstel- Wie aus der Zeichnung hervorgeht, weist der rekuperative len der Wärmeübertrager sind elastische Zwischenlagen vor- Wärmeübertrager aus keramischen Material mehrere, in gesehen, die vorzugsweise aus gasdichtem keramischem Fa- Reihe nebeneinander angeordnete Strömungskanäle, 1,2 für sermaterial bestehen und unterschiedliche Wärmedehnungen zwei im Wärmeaustausch stehende Medien auf. Die Strö-zwischen keramischen Wärmetauschern und anderen nicht 55 mungskanäle 1,2 sind in Figur 1 und 2 in einem Ausschnitt keramischen Bauteilen bei Aufheizung des Wärmetauschers, im Bereich einer der Stirnseiten 3,4 des Wärmeübertragers zum Beispiel aus dem kalten Zustand auf Betriebstemperatur sichtbar gemacht. Die Wärmeübertrager werden an Zu- und kompensieren. Ableitungen für die Medien bevorzugt derart angeschlossen, Die Wärmeübertrager werden erfindungsgemäss nach ei- dass die im Wärmeaustausch stehenden Medien den Wärme-nem Verfahren hergestellt, bei dem in einen isostatisch gepres-60 Übertrager im Gegenstrom durchströmen. Die Zu- und Ableisten keramischen Grünkörper von zwei planparallelen Seiten tungen sind in der Zeichnung nicht dargestellt, jedoch sind in her mehrere nebeneinander angeordnete, zueinander parallel Figur 1,2 und 3 Strömungslinien für die Medien eingezeich-verlaufende Ausnehmungen eingefräst werden, wobei die net. Das heisse abzukühlende Medium, durchgezogene Strö-Ausnehmungen der einen Seite gegenüber den Ausnehmun- mungslinie, fliesst den Strömungskanälen 1 über Zuströmöff-gen der anderen Seite um einen halben Abstand zwischen den 65 nungen 5 zu und verlässt die Strömungskanäle 1 über Ab-Ausnehmungen einer Seite versetzt sind und zwischen die Strömöffnungen 6. In den Strömungskanälen 2 strömt das Ausnehmungen der Gegenseite eingreifen, dass die Ausneh- aufzuheizende Medium, gestrichelte Strömungslinie, im Ge-mungen an ihren Stirnseiten mittels keramischer Masse gas- genstrom. In der perspektivischen Darstellung der Wärme-

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Übertrager nach Figur 1,2 und 3 befinden sich die Zu- und Abströmöffnungen der Strömungskanäle 2 auf der den Zu-und Abströmöffnungen 5,6 entgegengesetzten, unteren Seiten des Wärmeübertragers. Anordnung und Form der Zu-und Abströmöffnungen der Strömungskanäle 2 entsprechen der Anordnung und Form der Zu- und Abströmöffnungen 5,6.

Die Strömungskanäle 1,2 sind jeweils benachbart angeordnet und parallel zueinander geführt. Sie bilden die einzelnen Kammern der Wärmetauschermatrix. Der Wärmeübergang erfolgt über Trennwände 7 zwischen benachbarten Strömungskanälen. Die Strinseiten 3,4 der Strömungskanäle sind gasdicht verschlossen. In ihrer Längserstreckung werden die Strömungskanäle 1,2 beidseitig der Wärmeübertragermatrix von Deckwandungen 8,9 (Figur I) und 10,11 (Figur 2) abgedeckt, deren einzelne Teilstücke mit 8a, 8b, 8c; 9a, 9b, 9c bzw. 10a, 10b, 10c; 1 la, 1 lb, 1 lc bezeichnet sind. Zwischen den Teilstücken der Deckwandungen 8,9 bzw. 10,11 befinden sich die Zu- und Abströmöffnungen der Strömungskanäle 1, 2. Die Strömungskanäle 1,2 sind paarweise gegeneinander versetzt angeordnet. Dabei überragen die Strömungskanäle 1 in ihrer ganzen Länge die ihnen benachbarten Strömungskanäle 2 zur Deckwandung 8 bzw. 10 hin, während die Strömungskanäle 2 die Strömungskanäle 1 zur Deckwandung 9 bzw. 11 hin überragen. Der Betrag, um den sich die Strömungskanäle überragt, entspricht zumindest der Dicke 12 der Trennwände 7. Durch diese Ausbildung verlaufen die Wandungen zwischen den Strömungskanälen 1,2 in einem Querschnitt parallel zu den Stirnseiten 3,4 etwa mäanderförmig, was besonders deutlich in Figur 2 erkennbar ist.

Die Deckwandungen 8,9 und 10,11 sind an den Stellen, an denen Zu- und Abströmöffnungen für die Medien vorgesehen sind, so weit abgesetzt, dass jeweils diejenigen Strömungskanäle geöffnet sind, die die benachbarten Strömungskanäle zur abgesetzten Deckwandung hin überragen. Im Aus-führungsbeispiel nach Figur 1 werden die Deckwandungen 8, 9 durch Fräsen abgetragen, im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 werden die Strömungskanäle mit Teilstücken der Deckwandung 10a, 10b, 10c bzw. IIa, IIb, 1 lc derart abgedeckt, dass beidseitig der Wärmübertrager Ausnehmungen für die Zu- und Abströmöffnungen verbleiben.

In den Ausführungsbeispielen nach Figur 1 und 2 sind Zu- und Abströmöffnungen nur im Bereich der Stirnseiten 3, 4 der Wärmeübertrager vorgesehen. Die heisse Seite des Wärmeübertragers bildet der Bereich, an dem das heisse, abzukühlende Medium über die Zuströmöffnungen 5 den Strömungskanälen 1 zuströmt und das aufgeheizte Medium nach Durchströmen der Strömungskanäle 2 den Wärmeübertrager verlässt. Im Bereich der kalten Seite des Wärmeübertragers strömt aus den Strömungskanälen 1 das abgekühlte Medium über die Abströmöffnungen 6 ab, während das kalte Medium den Strömungskanälen 2 zugeführt wird. Beim Gegenstrom-Wärmeübertrager nach Figur 3 befindet sich die heisse Seite des Wärmeübertragers im mittleren Bereich der Wärmetauschermatrix. Das abzukühlende Medium durchströmt die Strömungskanäle 1 in zwei entgegengesetzt gerichteten Teilströmen und verlässt die Wärmetauschermatrix über die Abströmöffnungen 6 im Bereich der Stirnseiten 3,4. Die Stirnseiten bilden also jeweils kalte Seiten des Wärmeübertragers. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden daher Wärmespannungen im Wärmeübertrager ausgeglichen.

Die Strömungskanäle 1,2 weisen einen schlitzartig geformten Querschnitt auf, dessen Breite 13 klein ist gegenüber der Schlitzhöhe 14. Sie sind so angeordnet, dass jeweils die grössten Flächen benachbarter Schlitze einander gegenüberliegen. Im Wärmeübertrager entstehen auf diese Weise grosse Wärmeaustauschflächen für die im Wärmeaustausch stehenden Medien.

In Figur 4 ist ein Querschnitt von mäanderförmig verlaufenden Trennwänden 7 in stark vergrössertem Massstab dargestellt. Zwischen den Trennwänden 7 sind in den Strömungskanäle 1 in schematischer Weise verschiedene Abstüt-5 zungen 15 eingesetzt. AbStützungen zwischen den Trennwänden 7 sind dann erforderlich, wenn die beiden im Wärmeaustausch stehenden Medien einen unterschiedlichen Druck aufweisen. Die Abstützungen 15 werden in denjenigen Strömungskanälen angebracht, die das Medium mit dem niederen io Druck führen. Als Abstützungen 15 sind verschieden geformte Körper und verschiedene Materialien verwendbar. In Figur 4 sind Kugeln 15a, geschäumte Materialien 15b, Körner 15c, wellenförmige Teile 15d und miteinander vernetzte Teile 15e beispielhaft zwischen den Trennwänden 7 einge-i5 setzt. Dabei sind Kugeln und Körner in den Strömungskanälen statistisch verteilt angeordnet. Als Material für die AbStützungen 15 kommen insbesondere keramische Werkstoffe, aber auch Graphit in Frage. Aus Graphit bestehen zum Beispiel die Körner 15c.

20 In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Wärmeübertragers mit schalenförmig gekrümmten Deckenwandungen 16 gezeigt. Die Schalenform der Deckenwandungen wird den für den Wärmeaustausch zu Verfügung stehenden Räumen ange-passt. Um mehrere Wärmeübertrager aneinanderfügen zu 25 können, weist der Wärmeübertrager nach Figur 3 auf einer seiner Seitenwandungen 17 und auf der Stirnseite 3 Nuten 18, auf der anderen Seitenwandung 19 und auf der Stirnseite 4 Stege 20 auf. In diese Nuten 18 und Stege 20 lassen sich Stege oder Nuten weiterer Wärmeübertrager mit Spiel einpassen. In 30 Figur 3 ist lediglich ein Wärmeübertrager 21 in gestrichelten Linienzügen wiedergegeben. Vorteilhaft ist insbesondere, die Wärmeübertrager in Parallelschaltung zu einem Hohlkörper miteinander zu verbinden und die Zu- und Ableitung für die im Wärmeaustausch stehenden Medien koaxial an die Wär-35 meübertrager anzuschliessen. Zur Versteifung der von den Strömungskanälen 1,2 gebildeten Wärmetauschermatrix sind die Seitenwandungen 17,19 sowie Seitenwandungen 22,23 der Wärmeübertrager nach Figur 1 und 2 stärker ausgelegt als die Trennwände 7 zwischen den Strömungskanälen. 40 An Lagerstellen zwischen aneinandergefügten Wärmeübertragern und zwischen Wärmeübertragern und angrenzenden, nicht keramischen Bauteilen befinden sich elastische Zwischenlagen 24, die die Wärmeübertrager sowohl vor gegenseitiger mechanischer Beschädigung schützen als auch un-45 terschiedliche Wärmedehnungen zwischen Wärmeübertragern und nicht keramischen Bauteilen ausgleichen. Die elastischen Zwischenlagen 24 bestehen bevorzugt aus gasdichtem keramischem Fasermaterial.

50 Keramische Wärmeübertrager nach Figur 1 oder 3 werden vorteilhaft durch Strangpressen keramischer Massen mittels Extrudern hergestellt. Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Extruderdüse für einen keramischen Wärmeübertrager nach Figur 1. Der Austrittsquerschnitt der Extruder-55 düse mit Breite 25 und Höhe 26 ist den gewünschten äusseren Abmessungen des Stirnquerschnitts eines Wärmeübertragers angepasst. Der Austrittsquerschnitt ist kleiner bemessen als der Querschnitt der Extruderdüse an der rückwärtigen Eintrittsseite für die keramischen Massen. Innerhalb des Aus-60 trittsquerschnittes sind mehrere Kernkörper 27 angeordnet, im Ausführungsbeispiel nach Figur 5 im Querschnitt rechteckige Kernkörper, deren Höhe 28 einem Vielfachen ihrer Breite 29 entspricht. Die Kernkörper 27 sind mit Abstand 30 in einer Reihe nebeneinander angeordnet und so eingesetzt, 6S dass die grössten Flächen der Kernkörper einander zugewandt sind. Höhe 28 und Breite 29 der Kernkörper bestimmen den späteren Querschnitt der Strömungskanäle 1,2 des keramischen Wärmeübertragers.

Die Kernkörper 27 sind an der Eintrittsseite der Extruderdüse befestigt. Sie ragen freistehend in den Austrittsquerschnitt hinein und sind paarweise derartig gegeneinander versetzt, dass jeder Kernkörper die benachbarten Kernkörper zu einer der beiden jeweils Deckwandungen des Wärmeübertragers bildenen Düsenwandungen 31,32 hin überragt. Die einzelnen Kernkörper überragen die benachbarten Kernkörper um einen Betrag 33, der zumindest dem Abstand 30 zwischen nebeneinander angeordneten Kernkörpern entspricht. Die Herstellung der Wärmeübertrager geschieht in der Weise, dass geeignete keramische Massen von einem Extruder, der in Figur 5 nicht dargestellt ist, durch den Austrittsquerschnitt der Extruderdüse gepresst werden, wobei ein Grünkörperstrang mit Strömungskanälen entsteht. Der Grünkörperstrang wird auf Länge geschnitten und vorgebrannt. Danach werden die Deckwandungen an den Stellen abgefräst, an denen Zu- und Abströmöffnungen für die Strömungskanäle zu bilden sind. Dabei werden die Deckwandungen so weit abgetragen, bis die Strömungskanäle, die die benachbarten Strömungskanäle zur abzutragenden Deckwandung hin überragen, geöffnet sind. An den Stirnseiten werden die Strömungskanäle 1,2 mit keramischer Masse verschlossen. Anschliessend wird der Wärmeübertrager fertig gebrannt.

In den Extruderdüsen 25 sind verschieden geformte Kernkörper 28 einsetzbar. In Figur 5 sind neben den im Querschnitt rechteckigen Kernkörpern 27 beispielhaft auch bogenförmig gekrümmte Kernkörper 27a sowie wellenförmig ausgebildete Kernkörper 27b dargestellt. Beim Verpressen von keramischen Massen mit derartigen Kernkörpern entstehen Wärmeübertrager mit gekrümmten oder wellenförmigen Strömungskanälen, die vor allem dann, wenn zwischen den

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im Wärmeaustausch stehenden Medien hohe Druckdifferenzen bestehen, wegen ihrer höheren Steifigkeit gegenüber Strömungskanälen mit rechteckig geformten Querschnitten, bevorzugt angewandt werden.

5 Wärmeübertrager nach Figur 2 werden zweckmässig aus vorgebrannten keramischen Körpern hergestellt. Dabei werden von zwei planparallelen Seitenflächen ausgehend, paarweise versetzt gegeneinander schlitzförmige Ausnehmungen für die Strömungskanäle der Wärmeübertrager in die kerami-lo sehen Körper jeweils so tief eingefräst, dass zur Bodenebene des Körpers hin noch eine Schichtdicke verbleibt, die zumindest der Stärke der Trennwandungen entspricht, die zwischen den von beiden Seitenflächen des Körpers her eingefrästen Strömungskanälen stehen bleiben. Danach werden die Strö-i5 mungskanäle mit Deckwandungen abgedeckt, wobei die einzelnen Teile der Deckwandungen den gewünschten Abmessungen der Zu- und Abströmöffnungen der Strömungskanäle angepasst sind. Die nach dem Fräsen offenen Stirnseiten der Strömungskanäle werden mit keramischer Masse ausgefüllt. 20 Nach dem Fertigbrennen sind die Wärmeübertrager daher auch stirnseitig gasdicht verschlossen.

Wärmeübertrager der erfmdungsgemässen Art eignen sich insbesondere für den Wärmeaustausch zwischen Medien bei 25 hoher Temperatur. Die Ausbildung der Wärmeübertrager ist für die Massenfertigung keramischer Bauteile im Strangpressverfahren geeignet. Die Wärmeübertrager zeichnen sich darüber hinaus dadurch aus, dass in einfachster Weise aus einzelnen Wärmeübertrager-Bauteilen grössere Wärmetauscher-30 einheiten für höhere Wärmeübertragerleistungen nach dem Baukastenprinzip zusammensetzbar sind.

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2 Blatt Zeichnungen