CH474733A - Heat exchanger - Google Patents

Heat exchanger

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CH474733A
CH474733A CH701666A CH701666A CH474733A CH 474733 A CH474733 A CH 474733A CH 701666 A CH701666 A CH 701666A CH 701666 A CH701666 A CH 701666A CH 474733 A CH474733 A CH 474733A
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CH
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tube
parts
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pipe
metal
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Application number
CH701666A
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German (de)
Inventor
Harriman Kydd Paul
Joseph Mullaney George
Original Assignee
Gen Electric
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/02Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/10Water tubes; Accessories therefor
    • F22B37/14Supply mains, e.g. rising mains, down-comers, in connection with water tubes

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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  

      Wärmeaustauscher       Die vorliegende Erfindung betrifft einen     Wärmeaus-          tauscher    für Wärmequellen mit Temperaturen, oberhalb  von 650  C.  



  Der Bedarf an solchen     Wärmeaustauschern,    welche  in der Lage sind, sehr hohen Temperaturen und     Drük-          ken    standzuhalten, steigt mit der     Forderung    nach ver  mehrter Ausnutzung von     Wärmekraftmaschinen.    Gerade  aber die hohen Temperaturen und Drücke konnten bis  her mit den herkömmlichen     Wärmeaustauschern    nicht  beherrscht werden.  



  Die Erfindung stellt eine wesentliche Verbesserung  dar und ist durch die Kombination folgender Merkmale  gekennzeichnet:  a) ein     Metallrohr,    durch welches ein Medium strömt;  b) mehrere aus keramischem Material bestehende  längliche Umhüllungsteile zum Schützen des Rohres  vor der Wärmequelle;

    c) das Rohr und die Umhüllungsteile haben ver  schiedene     Wärmeausdehnungskoeffizienten,    wobei das  Rohr mit dem höheren     Wärmeausdehnungskoeffizien-          ten    innerhalb der Umhüllungsteile mit dem niedrigeren       Wärmeausdehnungskoeffizienten    angeordnet ist und im  kalten Zustand ein Zwischenraum zwischen dem Rohr  und den Umhüllungsteilen besteht, so dass bei Errei  chen der Betriebstemperatur das Rohr eng an den Um  hüllungsteilen anliegt.  



  Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungs  gegenstandes sollen anhand der Zeichnungen nachfol  gend näher erläutert werden. Es zeigen:       Fig.    1 einen Querschnitt durch     einen    Wärmeaus  tauscherabschnitt,       Fig.    2 den Abschnitt gemäss     Fig.    1 bei Betriebs  temperatur,       Fig.    3 den Abschnitt gemäss     Fig.    1 in kaltem Zu  stand,       Fig.    4 einen Querschnitt durch eine Ausführungs  variante eines     Wärmeaustauscherabschnittes,          Fig.    5 einen Querschnitt durch eine weitere Aus  führungsvariante eines     Wärmeaustauscherabschnittes,

              Fig.    6 einen Querschnitt durch eine weitere Aus  führungsvariante eines     Wärmeaustauscherabschnittes,          Fig.    7 einen Querschnitt durch eine weitere Aus  führungsvariante eines     Wärmeaustauscherabschnittes,          Fig.    8 einen Querschnitt durch eine weitere Aus  führungsvariante eines     Wärmeaustauscherabschnittes,          Fig.    9 einen Querschnitt durch eine weitere Ausfüh  rungsvariante eines     Wärmeaustauscherabschnittes,

            Fig.    10 eine schematische Darstellung einer Gas  turbine als Anwendungsgegenstand für einen     Wärme-          austauscher,          Fig.    11 eine Vertikalanordnung     eines        Wärmeaustau-          schers,          Fig.    12 eine Variante des     Austauschers    gemäss       Fig.    11,       Fig.    13 eine Variante des     Austauschers    gemäss       Fig.    12,

         Fig.    14 einen weiteren Ausschnitt eines     Wärme-          austauschers    und       Fig.    15 einen Schnitt durch den     Austauscher    entlang  der Schnittlinie 15-15     in        Fig.    14.  



  Zum besseren Verständnis der mit dem Erfindungs  gegenstand zu lösenden Probleme sei zunächst auf ein  Anwendungsgebiet näher eingegangen, das in der Kom  bination einer Gasturbine mit einer     Abdampfturbine    in  einem Kraftwerk besteht.  



  Eine solche Gasturbine ist eine besonders erwünschte       Vorschaltmaschine,    da sie sich als besonders bewährt  zeigt. Ein Hindernis für die vorstehend angedeutete Ver  wendung besteht aber in dem Problem der Befeuerung  der Turbine mit Kohle oder mit     Rückstand-Brennöl.     Bei der     Kohlebefeuerung    besteht das Problem in der  Vermeidung von Beschädigungen des Turbinenrades  und ähnlicher Teile infolge Erosion oder Ablagerung  feuerflüssiger Asche, welche     Alkalisulfate    und etwas       Vanadiumoxyd    enthält. Bei der Ölfeuerung     hingegen     verursachen komplexe     Vanadium    enthaltende Rück  stände bei hohen Temperaturen eine starke Korrosion.

    Eine Lösung dieser Probleme besteht in der Verwen  dung von     Wärmeaustauschern    - des Strahlentypus zur      Übertragung der Hitze aus der unter atmosphärischem  Druck stehenden Flamme der Kohle- oder     ölverbren-          nung    in unter Überdruck stehende Luft, welche     in    der  Gasturbine verwendet wird. Der     Wärmeaustauscher     kann als Heizquelle für einen     Wärmeprozess    dienen oder  als     Abgaswärmeaustauscher.    Die Verwendung eines       Wärmeaustauschers    erlaubt ferner die vorteilhafte Kon  struktion einer Gasturbine mit geschlossenem Umlauf.  



  Bei einem solchen     Wärmeaustauscher    ist eine Aus  gangstemperatur von ungefähr 850  C erforderlich für  eine Anpassung an übliche Turbinen und sollte 1000  C  oder höher sein. Herkömmliche     Austauscher    aus rost  freiem Stahl sind aber auf Temperaturen um 650  C  beschränkt. Nur die sogenannten      Superlegierungen ,     mit grossen Anteilen kritischer Komponenten, wie Ko  balt und     Niob,    widerstehen dem Kriechen bei solch  hohen Temperaturen. Solche Materialien sind aber für       Wärmeaustauscher    nicht ökonomisch. Da wegen der  Kosten die Grösse der     Austauscher    klein gehalten wer  den muss, muss die Temperaturdifferenz zwischen Wan  dung und Luft sehr gross sein.

   Deshalb sind     Wandungs-          temperaturen    von 1100 C bis 1250 C erwünscht. In  bezug auf die Widerstandsfähigkeit bei solchen hohen  Temperaturen kommt an sich als ökonomisches Mate  rial, welches nicht kriecht und welches einer Oxydation  widersteht, nur besonders feuerfeste Werkstoffe in Frage,  wie Aluminiumoxyd,     Magnesiumoxyd,        Mullit    und     Sili-          ciumcarbid,    welche aber porös und sehr schwer zu ver  arbeiten sind.  



  Diese Probleme sollen die nachfolgend zu beschrei  benden Ausführungsformen eines     Wärmeaustauschers     lösen.  



  Gemäss     Fig.    1 ist mit 10 ein Kanalabschnitt eines       Wärmeaustauschers    bezeichnet, welche Anordnung ein  rohrförmiges Gehäuse 11 aus beispielsweise rostfreiem  Stahl oder aus     Inconel-Legierung    umfasst. Konzentrisch  um die Röhre 11 sind ein oder mehrere Umhüllungs  teile 12, 12' angeordnet, für welche Keramikmaterial,  etwa die verschiedensten Formen von     Silikonkarbiden,     wie tongebundene,     nitritgebundene    oder selbstbindende       Silikonkarbide,    Verwendung findet.  



  Das Umhüllungsteil 12 dient der Festigkeit auch  bei hohen Temperaturen, um zu verhindern, dass die  innere Röhre 11 infolge Kriechbrüche zerreisst. Die in  nere Röhre 11 dient als dichte Führungsröhre, welche  leicht an herkömmliche     Leitungsysteme        anschliessbar     ist. Die beschriebene Anordnung macht sich die kom  plementären Eigenschaften von Metall und     Keramik    zu  nutze, indem Metall leicht     bearbeitbar    und     leckdicht          verschweissbar,    aber relativ schwach bei hohen Tem  peraturen, Keramik, aber schwer     bearbeitbar    und schwer  dichtzuhalten, dagegen aber sehr widerstandsfähig gegen  Hitze ist.

   Ein anderer Vorteil dieser Kombination einer  inneren Metallröhre mit einem äusseren Keramikbehälter  besteht in der Möglichkeit, verschiedene Metalle zu  verwenden unter Bedingungen, die sonst ohne Abstüt  zung zu Kriechrissen führen würden. Die beschriebene  Kombination dient dem Zweck, durch Verwendung der  Keramikumhüllung 12 das Metallrohr 11 gegen Innen  druck abzustützen und vor den Verbrennungsprodukten  zu schützen. Zusätzlich lässt sich die     Wandungsdicke     des Rohres 11 gegenüber jener notwendigen ohne Ver  wendung der Keramikummantelung verringern.  



  Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird für  das Rohr 11 eine     Inconel-Metall-Legierung    und für das  Gehäuse 12     Silikonkarbid    verwendet.     Inconel-Metall    ist  eine Legierung aus 77 % Nickel, 15 % Chrom, 7 % Eisen    und geringe Anteile Kupfer, Zink, Mangan und Koh  lenstoff.     Inconel-Metall    hat eine     Kurzzeitdehnungsfe-          stigkeit    von etwa 773     kg/cm2    und eine Längendehnung  von 67 % bei 1100  C. Dieses Metall kann in     einer        nicht-          sulfidizierten    Atmosphäre bei Temperaturen von 1100  bis l250  C verwendet werden.

   Andere geeignete Le  gierungen sind     Nickel-Chrom-Legierungen    mit 80 %     Nik-          kel    und 20% Chrom,      310-nichtrostender-Stahl     mit  <B>25%</B> Nickel, 20% Chrom und     55%    Eisen und      446-          nichtrostender    Stahl  mit 27 % Chrom und 63 % Eisen.  Die     Wandungsdicke    der Röhre 11 kann etwa 1,6 mm  betragen. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform  wurde für das Gehäuse 12 ein tongebundenes     Silikon-          karbid    mit einer Wandstärke von etwa 12,7 mm ver  wendet.  



  Um ein Zusammenwirken der Röhre 11 mit der  Keramikröhre 12 zu erreichen, muss eine bestimmte  Beziehung zwischen deren     Temperaturexpansionscharak-          teristiken    aufgestellt werden. Der Ausdehnungskoeffi  zient des     Keramiks    ist 2,6 - 10-6 pro     5/9     C und der  des hier verwendeten Metalls 8,4 - 10-6 pro     5/9     C.  Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit eines Radial  spaltes zwischen den beiden Teilen 11 und 12. Der  Spalt ist hierbei von den unterschiedlichen Koeffizien  ten abhängig und muss so gross sein, dass das ausdeh  nende Metall nicht die Keramikumhüllung sprengt, son  dern nur an dieser anliegt.

   Somit stützt die Hülle 12  das Rohr 11 bei den Betriebstemperaturen ab, wobei  sich bei Abkühlung das Rohr 11 zusammenzieht, ohne  dass eine bleibende Verformung     eintritt.    Bei Spitzen  temperaturen um l100  C beträgt die relative Expansion  der Metallröhre 1,2 % des Radius der letzteren, was ein  Mass für den minimalsten Abstand zwischen Teilen 11  und 12 darstellt.  



  Ohne Rücksicht darauf, ob das Gehäuse aus Metall  und die Umhüllungsteile aus keramischem Material be  stehen oder ob es umgekehrt ist, muss in jedem Falle  das Gehäuse einen höheren     Wärmeausdehnungskoeffi-          zienten    aufweisen als der Umhüllungsteil. Auf diese  Weise ergibt sich, dass der Zwischenraum zwischen den  Umhüllungsteilen und dem inneren Gehäuse bei Errei  chen der Betriebstemperaturen nicht mehr vorhanden  ist. Hierdurch ergibt sich eine sehr enge und vor allen  Dingen gleichmässige Kontaktgabe zwischen dem Ge  häuse und den Umhüllungsteilen.

   Sie bilden also eine  feste Einheit, wobei die Eigenschaften beider Materia  lien sich in     vorteilhafter    Weise ergänzen, indem das  eine Material für die     Leckdichtigkeit    und das andere  Material für die Festigkeit der gesamten Einheit ver  antwortlich ist.

   Es sind, wie vorstehend schon angedeu  tet, auch Anwendungen denkbar, bei welchen der grö  ssere Druck des     fluiden    Mediums von aussen auf die  Rohranordnung des     Austauschers    einwirkt.     In    einem  solchen Falle müsste das innere Rohr aus Keramik       (Magnesit    mit einem     Wärmeausdehnungskoeffizienten     von<B>7,2-</B> 10-6 bei 22 bis 1000  C) und das äussere  Rohr aus     ferritischem    rostfreiem Stahl (Typ     446-rost-          freier    Stahl) mit einem     Wärmeausdehnungskoeffizienten     von 6,6     .10    -6 bei 22 bis 650  C bestehen.  



  Die Umhüllungsteile 12, welche im nachfolgenden  der Einfachheit halber mit  Keramikgehäuse  bezeich  net werden, werden mit entsprechend innerer     axialer     Verjüngung gegossen, um den     Gusskern    leicht entfernen  zu können. Diese Verjüngung kann etwa 1,6 mm in  bezug auf den Durchmesser bei einer Länge von etwa  762 mm betragen. Hierfür sollte das     Maximalspiel    am  weitesten Ende der Verjüngung 2,5 % nicht übersteigen,      um eine übermässige Dehnung des Metalls zu vermei  den. Dies bringt einen Minimalspalt von etwa 8 mm  und, als Beispiel, eine Verjüngung von 8 mm pro  0,3 m für 63 mm Bohrung.  



  In Anbetracht der schwierigen Verhältnisse bei ho  hen Betriebstemperaturen und der begrenzten Länge der       Silikonkarbid-Röhren    muss zwischen den einzelnen Röh  renabschnitten eine Verbindungsstelle geschaffen wer  den, dergestalt, dass das umhüllte Metallrohr ausreichend  geschützt ist und Innen- wie Aussenrohr die Möglichkeit  haben, axial zu expandieren. Gleichzeitig soll die Ver  bindungsstelle unzulässige Abnutzungen am     Metallrohr     vermeiden.  



  Gemäss     Fig.    1 ist zwischen den einzelnen Keramik  rohrabschnitten 12, 12' usw. eine Stossverbindung 13  vorgesehen, wobei die Abschnitte kontinuierlich aufein  anderfolgen. Nachdem nun das Metallrohr 11     eine    grö  ssere Dehnung als die einzelnen     Keramikrohrabschnitte     aufweist, wird sich bei Betriebstemperatur ein Spalt  zwischen den Abschnitten einstellen. Dieser Spalt soll  möglichst schmal gehalten werden, so dass die dünne  Wandung des Rohres 11 den Spalt unter mässiger Span  nung überbrückt.

   Es wurde gefunden, dass der genannte  Spalt bei einer Abschnittslänge von 30 cm ungefähr  3,9 mm     beträgt.        Wandungsteile    des Rohres 11 über  brücken die einzelnen     Spälte    mit einem inneren Druck  von etwa 20,5     kg/cm2.     



  Die Verwendung einer grossen Anzahl von Keramik  rohrstücken 12 macht den Bedarf einer komplizierten  Verbindung zwischen den     einzelnen    Stücken unnötig  und reduziert das axiale Anfressen. Hierbei muss ver  hindert werden, dass die Abschnitte auf dem Rohr 11  gleiten, um gleichmässige     Spälte    an allen Verbindungs  stellen zu erzielen. Unzulässige Spaltöffnungen, insbe  sondere zu weite     Spälte,    würden einer ausreichend fe  sten Überbrückung durch das Rohr 11 entgegenstehen.  In der Praxis wird die Gleichmässigkeit der     Spälte    durch  den Vorteil der inneren Verjüngung der Stücke 12, 12'  im Zusammenwirken mit dem Rohr 11 gewährleistet.  



  Während des Betriebes wird sich nun bei hoher       Temperatur    die Anordnung gemäss     Fig.    1 in eine An  ordnung gemäss     Fig.    2 verändern, wobei ein Spalt 14  erscheint, indem sich     das    Metallrohr 11 entsprechend  ausgedehnt hat. Wie ersichtlich, nimmt das Rohr 11  hierbei eine mit der     Verjüngung    des betreffenden Ab  schnittes 12 übereinstimmende Form an, wobei ein ge  krümmter Abschnitt 15 den Spalt überbrückt. Nach Ab  kühlung nimmt dann die Anordnung eine Gestalt gemäss       Fig.    3 an. Wie ersichtlich, behält das Rohr 11 dabei  die durch die Hitze     bewirkte    Deformation bei, was ein  gegenseitiges Verschieben verhindert.  



  Selbstverständlich sind auch noch andere Verbin  dungen zwischen den     einzelnen    Stücken 12, 12' usw.  denkbar, wie nachstehend anhand einiger Ausführungs  formen näher erläutert werden soll.  



  Gemäss     Fig.    4 ist zwischen benachbarten Keramik  rohrstücken 12 und 12' eine Verbindungsanordnung 16  vorgesehen, bei welcher eine Stossfuge 17 von einem  dünnen Metallzylinder 18 umgeben wird. Dieser Metall  zylinder besteht aus dem gleichen Material wie das  Rohr 11 und soll das Eindringen von Verbrennungs  rückständen in die Stossfuge verhindern sowie die kor  rosiven Partikeln in den Gasen neutralisieren. Der Me  tallzylinder 18 ist ferner noch vom einen Zylinder 19  umgeben, der aus dem     gleichen    Material wie die Stücke  12 besteht. Zwischen beiden Zylindern ist hierbei ein  Spalt vorgesehen.

      Wo der axiale Spalt zwischen benachbarten Kera  mikstücken gross sein kann oder wo der Teil des Me  tallrohres, welcher den Spalt überbrückt, noch zusätz  lich abgestützt werden soll, kann eine Verbindungsan  ordnung 20 gemäss     Fig.    5 vorgesehen werden. Hier weist  das Element 18' eine innere Ringschulter auf, so dass  sich für den Zylinder eine     T-förmige        Querschnittsform     ergibt. Hierbei teilt der Steg den Spalt in zwei     Teil-          spälte    auf.  



  Wie     Fig.    6 näher veranschaulicht, kann der den  Zylinder 18 umgebende Ring 19 .auch als Teil des       Keramikrohrstückes        angeformt    sein. Wie die Ausfüh  rungsform zeigt, befindet sich am einen Ende eines  Keramikstückes 22 eine Lippe 23, welche das Ende  des benachbarten Keramikstückes 22' überlappt. Zwi  schen beiden sich überlappenden Enden befindet sich  der Metallring 18.  



  Bei der Verbindungsanordnung 24 gemäss     Fig.    7  sind die beiden benachbarten Keramikstücke 25 bzw.  25' stufenförmig abgesetzt, wobei sich die Lippen 26  und 27 derart mit radialem Abstand überlappen, dass  zwischen diesen noch der Metallring 18 Platz hat.  



  Bei der Verbindungsanordnung 28 zweier Keramik  rohrstücke 29 und 30 gemäss     Fig.    8 weist das Keramik  stück 29 eine Absetzung 31 und das Keramikteil eine  Absetzung 31' auf, derart, dass von beiden Teilen eine  zylinderförmige Kammer 32 begrenzt wird, welche der       Aufnahme    eines Keramikringes 33 und des konzen  trisch zu letzterem angeordneten Ringes 18 dient. Der  von den Körpern 33 und 18 überbrückte Spalt 34 wird  hierbei wieder in zwei kleinere Teilspalte aufgeteilt.  



       Eine    alternative Lösung zur Verstärkung der Wan  dung im Bereich des Spaltes zeigt     Fig.    9. Die Ver  bindungsanordnung 35 zwischen zwei Keramikteilen 36  und 36' wird durch eine Lippe 37 hergestellt, welche  .am Teil 36'     angeformt    ist und welche den Teil 36  gleitend oder mit einem Abstand 38 zur Einfügung des  Zylinders 18 übergreift. Ferner befindet sich zwischen  Rohr 11 und Röhre 36 zur Überbrückung des Stosses  40 ein kurzer Metall- oder Keramikzylinder 39, der auf  seiner Innenseite     bombiert    ist. Im Betrieb wird sich, wie  beschrieben, das Rohr 11 ausdehnen und sich aus sei  ner gezeigten Lage in die gestrichelt eingezeichnete Lage  11' verformen.

   Die Vertiefung im Rohr 11 im Bereich  des Ringes 39 kann auch durch     Wirbelung    oder     Ge-          senkarbeit    vorgeformt werden. In diesem Falle kann  der Ring 39 zweigeteilt sein, welcher dann von der  Vertiefung und den     darüberliegenden    Abschnitten 36  und 36' festgehalten wird. Der Zweck des Ringes 39  besteht in der     überbrückung    der Stossfuge bei gleich  zeitiger Verstärkung der Rohrwandung an dieser Stelle.  Diese Konstruktion kann verwendet werden, wenn die  Keramikabschnitte länger sind, was grössere     Spälte    er  gibt, oder wenn ein grösserer Druck herrscht als bei  den Ausführungsformen gemäss     Fig.    1 bis 6.

   Das Prin  zip aller in     Fig.    4 bis 9 dargestellten Verbindungsan  ordnungen besteht in der Herstellung einer gekrümmten  Bahn zwischen der korrodierenden Atmosphäre und  dem Rohr 11, in welcher zweckmässig     ein        Metallring     einbezogen ist zum Abfangen der korrodierenden Par  tikeln.  



       Fig.    10 zeigt nun     eine    der Anwendungsformen des       Wärmeaustauschers    von der     vorbeschriebenen    Konstruk  tion, und zwar anhand     einer        Gasturbinenkraftanlage    41.  Der Kreis 41 stellt eine     kohlegefeuerte    Anlage dar, bei  welcher die Kohle im Brennraum 42 verbrannt wird.      Die Verbrennungsprodukte gelangen dann durch einen       Wärmeaustauscher    43 zu einem Abgaskessel oder ähn  lichen Apparat.

   Ein     fluides    Medium, etwa Luft, gelangt  durch einen Kompressor 44 in den     Wärmeaustauscher     43, in welchem die Temperatur des Mediums stark an  steigt. Vom     Wärmeaustauscher    43 wird das Medium  durch eine Turbine 45 geführt. Der     Auslass    der Turbine  45 wird dann dem Brennraum 42 zugeführt. Bei einer  solchen Anlage betragen die Abmessungen des Wärme  austauscherrohres 11 etwa 12 m und die der Keramik  abschnitte 12 30-60 cm.

   Es wurde gefunden, dass bei  einer solchen Anlage vorteilhaft eine grosse Anzahl  Keramikabschnitte Verwendung finden mit einer Stoss  verbindung an den Verbindungsstellen, etwa gemäss der  in     Fig.    1 gezeigten     Ausführungsform.    Werden Keramik  teile von 91 cm bis 1,52 m verwendet, sollten Stoss  verbindungen gemäss     Fig.    5, 8 oder 9 verwendet wer  den.  



  Die     Austauscherröhrenanordnung    kann horizontal  verlaufend montiert werden, wobei alle 91 bis 152 cm  eine Abstützung erfolgen muss, oder vertikal verlaufend  montiert werden, wie in einem herkömmlichen Boiler.  Bei der     Vertikalmontage    müssen aber Massnahmen ge  troffen werden, durch welche das Gewicht der Umhül  lungsteile im wesentlichen aufgenommen wird, um ein  Strecken oder Drücken des     Metallrohres    am heissen  Ende zu vermeiden. Eine solche Anordnung 50 ist in       Fig.    11 dargestellt. Gemäss     Fig.    11 umfasst die Anord  nung eine Heissleitung 51 und eine Kaltleitung 52 sowie  eine verbindende Rohranordnung 53, welche der Ver  brennungshitze in einem Feuerraum ausgesetzt ist.

   Die  Austauschluft strömt von der Kaltleitung durch die  Rohranordnung zur Heissleitung. Die genannte Rohr  anordnung 53 ist, wie anhand der     Fig.    1 beschrieben,  ausgebildet. An der Rohranordnung 53 ist eine Expan  sionsschleife 54 angeschlossen, welche neben dem Ex  pansionsausgleich gleichzeitig noch den Zweck erfüllt,  das Gewicht der Rohranordnung 53 elastisch aufzuneh  men. Die Schleife 54 kann ferner als     Vorhitzer    Ver  wendung finden, wofür Abgase aus dem Verbrennungs  raum direkt an die Schleife geführt werden.  



  Anstelle der Expansionsschleife     kann    zur Kompen  sation der Expansion und als Tragmittel auch ein Balg  55 gemäss     Fig.    12 verwendet werden, welcher am Rohr  52 anschliesst, wobei für eine Ausdehnung das Rohr 11  in Gleitverbindung 56 mit dem Rohr 52 steht. Alter  nativ     hierzu    kann aber auch gemäss     Fig.    13 anstelle  des Balges eine Feder 58 verwendet werden, wobei sich  das Rohr 11 über eine Packung 57 in das Kaltrohr  52 erstreckt.  



  Anordnungen gemäss den     Fig.    12 und 13 erfordern  bei grösserer Länge eine Verspannung zwischen den ein  zelnen Rohren wie Klemmen und dergleichen, um ihr  Ausbiegen zu vermeiden. Die     Fig.    14 zeigt Massnahmen  hierfür bei einer Anordnung von mehreren parallel ver  laufenden Rohren 60 und 61 usw. Die     einzelnen        Kera-          mikumhüllungsteile    62, 63, 64 und 65 sind mittels  glockenförmig oder hülsenförmig ausgebildeter Verbin  dungen, ähnlich der in     Fig.    6 beschriebenen Verbin  dung, miteinander vereinigt.

   Zur Vermeidung von     Aus-          biegung    oder     Knickung    der parallelen Rohre werden in  einandergreifende Ansätze als Verbindung     verwendet.     Das Glockengehäuse oder die Hülse 66 des Rohres 62  hat z. B. seitlich herausragende Ansätze 67 und 68,  welche je einen konkaven Einschnitt 71 zur Aufnahme  des benachbarten Rohres 64 bilden. Der Hülsenteil 6.9    des     Keramikrohres    64 ist bei 70     hinterschnitten    zur  Aufnahme des Ansatzes 68. Dieses     Ineinandergreifen     der     einzelnen    Teile, welches. auch als Verriegelung be  zeichnet wird, ist in der     Fig.    15 besser gezeigt.

   Diese  Figur stellt einen Querschnitt entsprechend den     Schnitt-          linien    15 der     Fig.    14 dar. Die Ansätze 68, 68' zeigen  diesen konkaven Einschnitt 71. Die Hülse 69 des Kera  mikrohres 64 ist ebenfalls     hinterschnitten    und weist die  beiden seitlich herausragenden Ansätze 72, 73 auf. Wie  dargestellt, sind diese beiden Ansätze 72, 73 in einer  Linie     angeordnet;    welche zu der Richtung um 45' ver  schoben ist, in welcher die anderen Ansätze 67, 67',  68, 68' angeordnet sind.  



  Es wurden in Versuchen Rohranordnungen der vor  beschriebenen Art mit einer Länge von 60 bis 122 cm  unter Druck in einem elektrischen Ofen erhitzt. Hierbei  wurden     Inconel-Metallrohre    von 41,3 bis 62,5 mm  Durchmesser und tongebundene     Silikonkarbid-Mantel-          rohrabschnitte    verwendet. Der Druck betrug für die  grösseren Rohre 3,15     kg/em2    und für die kleineren  Rohre 5,25     kg/cm2.    Der Versuch erstreckte sich über  1500 Std. bei einer Temperatur von etwa 1100  C.

   Zu  sätzlich wurden Rohranordnungen der     vorbeschriebenen     Art in     kohlebefeuerten    Öfen bei     einem    Druck von  7,03     kg/cm2    getestet. An keinem der getesteten Stücke  konnten nachfolgend Korrosionserscheinungen festgestellt  werden.  



  Bei     einem    anderen Versuch mit gleichen Rohran  ordnungen wurde bei einer Temperatur von 1150  C  Luft mit atmosphärischem Druck und einer Temperatur  von 27  C von 19,76 m pro Sekunde durchgeblasen.  Die Temperatur des     Metallrohres    wurde dort mit  1050  C gemessen und die austretende Luft mit 138  C  bei einer Länge von 914 mm.  



  Es wurde ferner festgestellt, dass zwischen     Innen-          und    Aussenrohren keine chemische Reaktion stattfindet.       Wärmeaustauscher    der vorstehend ausführlich be  schriebenen Art können für alle erdenklichen Anlagen  der Industrie verwendet werden.     Insbesondere    lässt sich  ein solcher     Wärmeaustauscher    in Maschinen verwenden,  deren Arbeitsmedium ein Metalldampf, wie Quecksilber,       Zäsium,    Zink usw. ist, wo die Korrosion bisher ein  besonderes Problem darstellte. Weitere Anwendungsge  biete sind beispielsweise die bereits genannten Gastur  binen, Generatoren, Dampferhitzer oder aber Erhitzer  für Chemikalien.  



  Als Material für das innere Rohr können ferner  auch andere als die vorgenannten Verwendung finden,  etwa Quarz oder     Siliziumglas,    welche bei entsprechen  der Abstützung noch höhere Temperaturen erlauben als  Metall. Bei der Verwendung von reduzierenden Gasen  wie Wasserstoff oder     Kohlenwasserstoffen    ist es erstre  benswert, das     Innenrohr    aus doppeltem Metall herzustel  len. Das sogenannte     Innenrohr    besteht aus einem Me  tall, welches von der reduzierenden Atmosphäre nicht  angegriffen wird. Das sogenannte äussere Rohr besteht  aus einem weiteren Metall, welches von der oxydieren  den Atmosphäre nicht     angegriffen    wird. Beide werden  von einem     Hartmetallmantelumhüllt.  



      Heat exchanger The present invention relates to a heat exchanger for heat sources with temperatures above 650 C.



  The need for such heat exchangers, which are able to withstand very high temperatures and pressures, increases with the demand for increased utilization of heat engines. But it was precisely the high temperatures and pressures that could not be mastered with conventional heat exchangers.



  The invention represents a significant improvement and is characterized by the combination of the following features: a) a metal tube through which a medium flows; b) a plurality of elongated sheathing members made of ceramic material for protecting the tube from the heat source;

    c) the pipe and the casing parts have different coefficients of thermal expansion, the pipe with the higher coefficient of thermal expansion being arranged within the casing parts with the lower coefficient of thermal expansion and, when cold, there is a gap between the pipe and the casing parts so that the Operating temperature, the pipe rests closely against the envelope parts.



  For example, embodiments of the subject invention will be explained in more detail below with reference to the drawings. 1 shows a cross section through a heat exchanger section, FIG. 2 shows the section according to FIG. 1 at operating temperature, FIG. 3 shows the section according to FIG. 1 in the cold state, FIG. 4 shows a cross section through an embodiment variant of a Heat exchanger section, Fig. 5 is a cross section through a further implementation variant of a heat exchanger section,

              Fig. 6 shows a cross section through a further embodiment of a heat exchanger section, Fig. 7 shows a cross section through a further embodiment of a heat exchanger section, Fig. 8 shows a cross section through another embodiment of a heat exchanger section, Fig. 9 shows a cross section through a further embodiment of a Heat exchanger section,

            10 shows a schematic representation of a gas turbine as an object of application for a heat exchanger, FIG. 11 shows a vertical arrangement of a heat exchanger, FIG. 12 shows a variant of the exchanger according to FIG. 11, FIG. 13 shows a variant of the exchanger according to FIG. 12 ,

         14 shows a further detail of a heat exchanger and FIG. 15 shows a section through the exchanger along the section line 15-15 in FIG.



  For a better understanding of the problems to be solved with the object of the invention, an application area that consists of the com bination of a gas turbine with an exhaust steam turbine in a power plant was first discussed.



  Such a gas turbine is a particularly desirable upstream machine because it has proven to be particularly effective. An obstacle to the use indicated above is the problem of firing the turbine with coal or with residual fuel oil. In the case of coal firing, the problem consists in avoiding damage to the turbine wheel and similar parts as a result of erosion or deposition of molten ash, which contains alkali sulfates and some vanadium oxide. In the case of oil firing, however, complex residues containing vanadium cause severe corrosion at high temperatures.

    One solution to these problems is the use of heat exchangers - the radiation type for transferring heat from the atmospheric pressure flame of the coal or oil combustion into the pressurized air, which is used in the gas turbine. The heat exchanger can serve as a heat source for a heating process or as an exhaust gas heat exchanger. The use of a heat exchanger also allows the advantageous construction of a gas turbine with closed circulation.



  In such a heat exchanger, an output temperature of about 850 C is required for adaptation to conventional turbines and should be 1000 C or higher. Conventional exchangers made of stainless steel are limited to temperatures around 650 C. Only the so-called superalloys, with large proportions of critical components such as cobalt and niobium, can withstand creep at such high temperatures. Such materials are not economical for heat exchangers. Since the size of the exchanger has to be kept small because of the costs, the temperature difference between the wall and the air must be very large.

   Wall temperatures of 1100 C to 1250 C are therefore desirable. With regard to the resistance at such high temperatures, only particularly refractory materials such as aluminum oxide, magnesium oxide, mullite and silicon carbide, which are porous and very heavy, come into question as an economic mate rial which does not creep and which resists oxidation are to be processed.



  These problems are intended to solve the embodiments of a heat exchanger to be described below.



  According to FIG. 1, 10 denotes a channel section of a heat exchanger, which arrangement comprises a tubular housing 11 made, for example, of stainless steel or of Inconel alloy. Concentrically around the tube 11, one or more envelope parts 12, 12 'are arranged, for which ceramic material, such as the most varied forms of silicon carbides, such as clay-bound, nitrite-bound or self-binding silicon carbides, is used.



  The sheath part 12 is used for strength even at high temperatures in order to prevent the inner tube 11 from being torn due to creep fractures. The inner tube 11 serves as a tight guide tube, which can easily be connected to conventional line systems. The described arrangement makes use of the complementary properties of metal and ceramics, in that metal is easily machinable and weldable in a leak-tight manner, but relatively weak at high temperatures, ceramics, but difficult to machine and difficult to keep tight, but is very resistant to heat.

   Another advantage of this combination of an inner metal tube with an outer ceramic container is the ability to use different metals under conditions that would otherwise lead to creep cracks without support. The combination described serves the purpose of supporting the metal tube 11 against internal pressure by using the ceramic envelope 12 and protecting it from the combustion products. In addition, the wall thickness of the tube 11 can be reduced compared to that necessary without using the ceramic coating.



  In a preferred embodiment, an Inconel metal alloy is used for the tube 11 and silicon carbide is used for the housing 12. Inconel metal is an alloy of 77% nickel, 15% chromium, 7% iron and a small amount of copper, zinc, manganese and carbon. Inconel metal has a short-term elongation strength of about 773 kg / cm2 and an elongation of 67% at 1100 C. This metal can be used in a non-sulphidized atmosphere at temperatures from 1100 to 1250 C.

   Other suitable alloys are nickel-chromium alloys with 80% nickel and 20% chromium, 310-stainless steel with <B> 25% </B> nickel, 20% chromium and 55% iron and 446-stainless steel with 27% chromium and 63% iron. The wall thickness of the tube 11 can be approximately 1.6 mm. In this preferred embodiment, a clay-bonded silicon carbide with a wall thickness of approximately 12.7 mm was used for the housing 12.



  In order to achieve an interaction of the tube 11 with the ceramic tube 12, a certain relationship must be established between their temperature expansion characteristics. The expansion coefficient of the ceramic is 2.6-10-6 per 5/9 C and that of the metal used here 8.4-10-6 per 5/9 C. This results in the need for a radial gap between the two parts 11 and 12. The gap is dependent on the different coefficients and must be large enough that the expanding metal does not burst the ceramic envelope, but only rests against it.

   The shell 12 thus supports the tube 11 at the operating temperatures, the tube 11 contracting when it cools down without permanent deformation occurring. At peak temperatures around 1100 C, the relative expansion of the metal tube is 1.2% of the radius of the latter, which is a measure of the minimum distance between parts 11 and 12.



  Regardless of whether the housing is made of metal and the covering parts are made of ceramic material or whether it is the other way round, the housing must in any case have a higher coefficient of thermal expansion than the covering part. In this way, the result is that the space between the casing parts and the inner housing is no longer present when the operating temperatures are reached. This results in a very close and, above all, even contact between the housing and the covering parts.

   So they form a solid unit, the properties of both materia lien complement each other in an advantageous manner, in that one material is responsible for the leak tightness and the other material is responsible for the strength of the entire unit.

   As already indicated above, applications are also conceivable in which the greater pressure of the fluid medium acts from the outside on the pipe arrangement of the exchanger. In such a case, the inner tube made of ceramic (magnesite with a thermal expansion coefficient of <B> 7.2- </B> 10-6 at 22 to 1000 C) and the outer tube made of ferritic stainless steel (type 446-rust- free steel) with a coefficient of thermal expansion of 6.6 .10 -6 at 22 to 650 C.



  The sheathing parts 12, which in the following for the sake of simplicity are referred to as ceramic housing, are cast with a corresponding internal axial taper in order to be able to easily remove the cast core. This taper can be about 1.6 mm in terms of diameter for a length of about 762 mm. For this purpose, the maximum clearance at the furthest end of the taper should not exceed 2.5% in order to avoid excessive stretching of the metal. This brings a minimum gap of about 8 mm and, as an example, a taper of 8 mm per 0.3 m for a 63 mm bore.



  In view of the difficult conditions at high operating temperatures and the limited length of the silicon carbide tubes, a connection point must be created between the individual tube sections in such a way that the encased metal tube is adequately protected and the inner and outer tubes have the opportunity to expand axially . At the same time, the connection point should avoid excessive wear and tear on the metal tube.



  According to Fig. 1, a butt joint 13 is provided between the individual ceramic tube sections 12, 12 ', etc., the sections continuously on one another. Now that the metal tube 11 has a greater expansion than the individual ceramic tube sections, a gap will appear between the sections at operating temperature. This gap should be kept as narrow as possible, so that the thin wall of the tube 11 bridges the gap with moderate tension.

   It was found that the gap mentioned is approximately 3.9 mm for a section length of 30 cm. Wall parts of the pipe 11 bridge the individual gaps with an internal pressure of about 20.5 kg / cm2.



  The use of a large number of ceramic tube pieces 12 makes the need for a complicated connection between the individual pieces unnecessary and reduces the axial seizure. Here it must be prevented that the sections slide on the pipe 11 in order to achieve uniform gaps at all connection points. Inadmissible stomata, in particular gaps that are too wide, would prevent a sufficiently fe most bridging by the pipe 11. In practice, the evenness of the gaps is ensured by the advantage of the inner tapering of the pieces 12, 12 ′ in cooperation with the tube 11.



  During operation, at a high temperature, the arrangement according to FIG. 1 will now change into an arrangement according to FIG. 2, with a gap 14 appearing in that the metal tube 11 has expanded accordingly. As can be seen, the tube 11 assumes a shape corresponding to the tapering of the relevant section 12 from, with a GE curved section 15 bridging the gap. After cooling, the arrangement then assumes a shape as shown in FIG. As can be seen, the tube 11 maintains the deformation caused by the heat, which prevents mutual displacement.



  Of course, other connec tions between the individual pieces 12, 12 ', etc. are also conceivable, as will be explained in more detail below with reference to some forms of execution.



  According to FIG. 4, a connecting arrangement 16 is provided between adjacent ceramic tube pieces 12 and 12 ', in which a butt joint 17 is surrounded by a thin metal cylinder 18. This metal cylinder is made of the same material as the tube 11 and is intended to prevent combustion residues from penetrating the butt joint and to neutralize the corrosive particles in the gases. The tall cylinder 18 is also surrounded by a cylinder 19 made of the same material as the pieces 12. A gap is provided between the two cylinders.

      Where the axial gap between adjacent ceramic pieces can be large or where the part of the Me tallrohres that bridges the gap is to be additionally supported, a connection arrangement 20 according to FIG. 5 can be provided. Here the element 18 'has an inner annular shoulder so that a T-shaped cross-sectional shape results for the cylinder. The web divides the gap into two sub-gaps.



  As Fig. 6 illustrates in more detail, the ring 19 surrounding the cylinder 18 can also be formed as part of the ceramic tube piece. As the Ausfüh approximate shape shows, there is at one end of a ceramic piece 22 a lip 23 which overlaps the end of the adjacent ceramic piece 22 '. The metal ring 18 is located between the two overlapping ends.



  In the connection arrangement 24 according to FIG. 7, the two adjacent ceramic pieces 25 and 25 'are stepped off, the lips 26 and 27 overlapping each other at a radial distance such that the metal ring 18 still has space between them.



  In the connection arrangement 28 of two ceramic tube pieces 29 and 30 according to FIG. 8, the ceramic piece 29 has a step 31 and the ceramic part has a step 31 ', in such a way that a cylindrical chamber 32 is delimited by both parts, which is used to receive a ceramic ring 33 and the concentric to the latter arranged ring 18 is used. The gap 34 bridged by the bodies 33 and 18 is here again divided into two smaller partial gaps.



       An alternative solution for strengthening the wall in the area of the gap is shown in FIG. 9. The connection arrangement 35 between two ceramic parts 36 and 36 'is produced by a lip 37 which is molded onto part 36' and which allows part 36 to slide or overlaps with a distance 38 for the insertion of the cylinder 18. Furthermore, a short metal or ceramic cylinder 39, which is cambered on its inside, is located between tube 11 and tube 36 to bridge the joint 40. In operation, as described, the pipe 11 will expand and deform from its position shown in the dashed line position 11 '.

   The depression in the tube 11 in the area of the ring 39 can also be pre-formed by whirling or die work. In this case, the ring 39 can be divided into two parts, which is then held in place by the recess and the overlying sections 36 and 36 '. The purpose of the ring 39 is to bridge the butt joint while reinforcing the pipe wall at this point. This construction can be used if the ceramic sections are longer, which gives larger gaps, or if there is greater pressure than in the embodiments according to FIGS. 1 to 6.

   The principle of all the connection arrangements shown in Fig. 4 to 9 consists in the production of a curved path between the corrosive atmosphere and the pipe 11, in which a metal ring is expediently included to intercept the corrosive particles.



       Fig. 10 now shows one of the forms of application of the heat exchanger of the construction described above, based on a gas turbine power plant 41. The circle 41 represents a coal-fired system in which the coal in the combustion chamber 42 is burned. The combustion products then pass through a heat exchanger 43 to an exhaust gas boiler or similar apparatus.

   A fluid medium, such as air, passes through a compressor 44 into the heat exchanger 43, in which the temperature of the medium rises sharply. The medium is passed from the heat exchanger 43 through a turbine 45. The outlet of the turbine 45 is then fed to the combustion chamber 42. In such a system, the dimensions of the heat exchanger tube 11 are about 12 m and the ceramic sections 12 30-60 cm.

   It has been found that in such a system, a large number of ceramic sections are advantageously used with a butt joint at the connection points, for example according to the embodiment shown in FIG. If ceramic parts from 91 cm to 1.52 m are used, butt joints according to Fig. 5, 8 or 9 should be used.



  The exchanger tube arrangement can be installed running horizontally, with a support every 91 to 152 cm, or installed running vertically, as in a conventional boiler. In the vertical installation, however, measures must be taken ge by which the weight of the Umhül treatment parts is essentially absorbed in order to avoid stretching or pressing the metal tube at the hot end. Such an arrangement 50 is shown in FIG. According to FIG. 11, the arrangement comprises a hot line 51 and a cold line 52 as well as a connecting pipe arrangement 53 which is exposed to the combustion heat in a furnace.

   The exchange air flows from the cold pipe through the pipe arrangement to the hot pipe. Said pipe arrangement 53 is, as described with reference to FIG. 1, formed. On the pipe assembly 53 an expansion loop 54 is connected, which in addition to the expansion compensation at the same time still fulfills the purpose of the weight of the pipe assembly 53 elastically aufzuneh men. The loop 54 can also be used as a preheater, for which exhaust gases from the combustion chamber are fed directly to the loop.



  Instead of the expansion loop, a bellows 55 according to FIG. 12 can also be used to compensate for the expansion and as a support means, which is attached to the pipe 52, the pipe 11 being in a sliding connection 56 with the pipe 52 for expansion. Alternatively, according to FIG. 13, a spring 58 can also be used instead of the bellows, the tube 11 extending over a packing 57 into the cold tube 52.



  Arrangements according to FIGS. 12 and 13 require a bracing between the individual tubes such as clamps and the like in the case of greater length in order to avoid their bending. 14 shows measures for this with an arrangement of several parallel pipes 60 and 61 etc. The individual ceramic envelope parts 62, 63, 64 and 65 are made by means of bell-shaped or sleeve-shaped connections, similar to the connection described in FIG dung, united with one another.

   In order to avoid bending or kinking the parallel pipes, interlocking approaches are used as a connection. The bell housing or the sleeve 66 of the tube 62 has, for. B. laterally protruding lugs 67 and 68, which each form a concave incision 71 for receiving the adjacent tube 64. The sleeve part 6.9 of the ceramic tube 64 is undercut at 70 to accommodate the projection 68. This interlocking of the individual parts, which. is also referred to as a lock, is better shown in FIG.

   This figure shows a cross section corresponding to the cutting lines 15 of FIG. 14. The projections 68, 68 'show this concave incision 71. The sleeve 69 of the ceramic tube 64 is also undercut and has the two projections 72, 73 protruding laterally . As shown, these two lugs 72, 73 are arranged in a line; which is shifted 45 'ver to the direction in which the other lugs 67, 67', 68, 68 'are arranged.



  In experiments, pipe arrangements of the type described above with a length of 60 to 122 cm were heated under pressure in an electric furnace. Inconel metal pipes with a diameter of 41.3 to 62.5 mm and clay-bonded silicon carbide jacket pipe sections were used here. The pressure for the larger pipes was 3.15 kg / cm2 and for the smaller pipes 5.25 kg / cm2. The experiment lasted 1500 hours at a temperature of about 1100 C.

   In addition, pipe arrangements of the type described above were tested in coal-fired ovens at a pressure of 7.03 kg / cm2. No signs of corrosion could subsequently be found on any of the tested pieces.



  In another experiment with the same Rohran arrangements was blown through at a temperature of 1150 C air at atmospheric pressure and a temperature of 27 C of 19.76 m per second. The temperature of the metal pipe was measured there at 1050 C and the exiting air at 138 C with a length of 914 mm.



  It was also found that there is no chemical reaction between the inner and outer pipes. Heat exchangers of the type described in detail above can be used for all conceivable systems in the industry. In particular, such a heat exchanger can be used in machines whose working medium is a metal vapor, such as mercury, cesium, zinc, etc., where corrosion has been a particular problem up to now. Other areas of application are, for example, the aforementioned gas turbines, generators, steam heaters or heaters for chemicals.



  Materials other than those mentioned above can also be used as the material for the inner tube, for example quartz or silicon glass, which allow even higher temperatures than metal with the corresponding support. When using reducing gases such as hydrogen or hydrocarbons, it is desirable that the inner tube be made of double metal. The so-called inner tube consists of a metal that is not attacked by the reducing atmosphere. The so-called outer tube consists of another metal that is not attacked by the oxidizing atmosphere. Both are encased in a hard metal jacket.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Wärmeaustauscher für Wärmequellen mit Tempera turen oberhalb von 650 C, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) ein Metallrohr (11), durch welches ein Medium strömt; b) mehrere aus keramischem Material bestehende längliche Umhüllungsteile (12, 12', 62, 63, 64, 65) zum Schützen des Rohres (11) vor der Wärmequelle; PATENT CLAIM Heat exchangers for heat sources with temperatures above 650 C, characterized by the combination of the following features: a) a metal tube (11) through which a medium flows; b) a plurality of elongated covering parts (12, 12 ', 62, 63, 64, 65) made of ceramic material for protecting the tube (11) from the heat source; c) das Rohr und die Umhüllungsteile haben ver schiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten, wobei das Rohr mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten innerhalb der Umhüllungsteile mit dem niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten angeordnet ist und im kalten Zustand ein Zwischenraum zwischen dem Rohr und den Umhüllungsteilen besteht, so dass bei Errei chen der Betriebstemperatur das Rohr eng an den Um hüllungsteilen anliegt. UNTERANSPRüCHE 1. Austauscher nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Rohr (11) und die Umhüllungs teile (12, 12', 62, 63, 64, 65) im Querschnitt kreisförmig ausgebildet sind. c) the pipe and the casing parts have ver different thermal expansion coefficients, the pipe with the higher coefficient of thermal expansion being arranged within the casing parts with the lower thermal expansion coefficient and in the cold state there is a gap between the pipe and the casing parts, so that when the operating temperature is reached Tube fits tightly to the envelope parts. SUBClaims 1. Exchanger according to claim, characterized in that the tube (11) and the sheathing parts (12, 12 ', 62, 63, 64, 65) are circular in cross section. 2. Austauscher nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Umhüllungsteile aus Silikonkarbid bestehen. 3. Austauscher nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Zwischenraum eine Stärke von 1,2 bis 1,4 ö des Radius des Rohres (11) aufweist. 4. Austauscher nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Rohr (11) aus einer Inconel-Le- gierung und die Umhüllungsteile aus Silikonkarbid be stehen. 2. Exchanger according to claim, characterized in that the sheathing parts are made of silicon carbide. 3. Exchanger according to claim, characterized in that the gap has a thickness of 1.2 to 1.4 ö of the radius of the tube (11). 4. Exchanger according to claim, characterized in that the tube (11) is made of an Inconel alloy and the covering parts are made of silicon carbide. 5. Austauscher nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass mehrere Umhüllungsteile auf der Rohrlänge angeordnet sind und an ihren Enden Ein- richtungen aufweisen zum Verbinden der benachbar ten Umhüllungsteile. 6. Austauscher nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die dem Rohr (11) zugekehrten In nenflächen der Umhüllungsteile konisch ausgebildet sind und das Rohr an den Verbindungsstellen der Um hüllungsteile eine bleibende konische Verjüngung bei den hohen Betriebstemperaturen einnimmt, so dass das Gleiten der Umhüllungsteile entlang des Rohres verrin gert wird. 5. Exchanger according to claim, characterized in that a plurality of casing parts are arranged along the length of the pipe and have devices at their ends for connecting the neighboring casing parts. 6. Exchanger according to claim, characterized in that the tube (11) facing in the inner surfaces of the covering parts are conical and the tube at the connection points of the order covering parts assumes a permanent conical taper at the high operating temperatures, so that the sliding of the covering parts is reduced along the pipe. 7. Austauscher nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass sich die benachbarten Umhüllungs teile mit Abstand überlappen, und in dem durch die überlappung hergestellten Ringraum ein Metallring an geordnet ist. B. Austauscher nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass an den Enden einzelner Umhüllungs teile vorspringende Ansätze (67, 67', 68, 68', 72, 73) vorgesehen sind, welche in Gegenstücke benachbarter Umhüllungsteile eingreifen. 9. Austauscher nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Rohr (11) ein gerader Zylinder ist. 7. Exchanger according to claim, characterized in that the adjacent envelope parts overlap at a distance, and a metal ring is arranged in the annular space produced by the overlap. B. Exchanger according to claim, characterized in that projecting lugs (67, 67 ', 68, 68', 72, 73) are provided at the ends of individual covering parts which engage in counterparts of adjacent covering parts. 9. Exchanger according to claim, characterized in that the tube (11) is a straight cylinder.
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DE102012108821A1 (en) * 2012-09-19 2014-03-20 Benteler Automobiltechnik Gmbh Method for producing a heat exchanger

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