DE19730389C2

DE19730389C2 - heat exchangers

Info

Publication number: DE19730389C2
Application number: DE19730389A
Authority: DE
Inventors: Walter Krenkel; Martin Nedele
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 2002-06-06
Anticipated expiration: 2017-07-17
Also published as: EP0996848B1; EP0996848A1; WO1999004213A1; DE19730389A1; DE59801133D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher.The present invention relates to a heat exchanger.

Ein derartiger Wärmetauscher ist aus der EP 0 479 657 A1 bekannt. Dieser Wärme tauscher ist aus einem Bündel erster Rohre, die auf Abstand zueinander mittels ei ner Tragstruktur gehalten werden, aufgebaut. Die Tragstruktur besteht aus einzel nen Platten. Durch die ersten Rohre wird ein erstes Fluid hindurchgeführt, das ge kühlt werden soll. Die gesamte Tragstruktur ist von einem zweiten Rohr, d. h. einem Hüllrohr, umgeben, das einen Zu- und Ablauf aufweist, über die ein zweites Fluid an den ersten Rohren vorbeigeführt wird, um die von den ersten Rohren abgegebene Wärme abzuführen. Die ersten Rohre sowie die Tragstruktur, die die ersten Rohre fixiert, bestehen aus Siliciumcarbid. Um die Tragstruktur mit den ersten Rohren auf zubauen, werden die Trageplatten zunächst als Grünkörper hergestellt mit entsprechenden Bohrungen, in die die ersten Rohre aus Siliciumcarbid eingesteckt wer den sollen. Danach erfolgt eine Sinterung bei Temperaturen zwischen 1900 bis 2500°C, um die Trageplatten mit den ersten Rohren fest, d. h. unverrückbar, zu verbinden. Da durch, dass die einzelnen ersten Rohre mit Abstand zueinander gehalten sind, können sie gut von allen Seiten von dem zweiten Fluid umströmt werden, um die Wärme abzuführen. Eine solche Anordnung bringt Probleme insbesondere dann mit sich, dass, falls ein einzel nes der ersten Rohre defekt ist, der gesamte Wärmetauscher unbrauchbar wird, da eine Trennung seiner einzelnen Bauteile praktisch nicht möglich ist.Such a heat exchanger is known from EP 0 479 657 A1. That warmth Exchanger consists of a bundle of first tubes, which are spaced apart by means of an egg ner supporting structure are maintained. The support structure consists of individual plates. A first fluid is passed through the first pipes, the ge to be cooled. The entire support structure is from a second tube, i. H. one Envelope, surrounded, which has an inlet and outlet, via which a second fluid is passed past the first tubes to the one discharged from the first tubes Dissipate heat. The first pipes as well as the supporting structure that the first pipes fixed, consist of silicon carbide. To the support structure with the first pipes on to build, the support plates are first produced as a green body with corresponding holes into which the first silicon carbide tubes are inserted that should. This is followed by sintering at temperatures between 1900 to 2500 ° C, firmly around the support plates with the first tubes, d. H. immovable to connect. because by keeping the individual first tubes at a distance from each other, they can the second fluid flows well from all sides to remove the heat. Such an arrangement presents problems in particular that if a single nes of the first pipes is defective, the entire heat exchanger becomes unusable because one Separation of its individual components is practically impossible.

Aus der GB 1,100,832 ist ein Wärmetauscher bekannt, der einzelne Rohre aufweist, die zueinander beabstandet sind und innerhalb eines Mantels durch Träger getragen sind, wobei die Träger an voneinander beabstandeten Stellen in dem Mantel angeordnet sind. Jeder Träger weist einen Stapel dünner Metallplatten auf, die so mit Öffnungen versehen sind, um die Rohre aufzunehmen. Darüberhinaus sind weitere Öffnungen vorgesehen, um eine Strömung innerhalb der Ummantelung zu ermöglichen. Die einzelnen Platten sind aus Metall gebildet.From GB 1,100,832 a heat exchanger is known which has individual tubes which are spaced from one another and are carried by carriers within a jacket, the carriers being arranged at spaced apart locations in the jacket. Each carrier has a stack of thin metal plates, which thus provide openings are to accommodate the pipes. In addition, further openings are provided to to allow flow within the jacket. The individual plates are made of metal.

Ausgehend von dem vorstehend angegebenen Stand der Technik liegt nun der vorliegen den Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher aus einem korrosions- und oxidationsbeständigen Werkstoff zu schaffen, der eine hohe mechanische Festigkeit auf weist, der hohen Temperaturwechselzyklen standhält, der einen hohen Wirkungsgrad, d. h. einen guten Wärmeaustausch zwischen den beiden Fluiden ermöglicht, und der darüber hinaus, trotz der einzusetzenden Werkstoffe, einfach aufbaubar ist und in Bezug auf de fekte Teile einen leichten Austausch solcher Teile ermöglicht.Based on the prior art specified above, this is now available the invention has for its object a heat exchanger from a corrosion and to create oxidation-resistant material with a high mechanical strength points that withstands high temperature cycling, high efficiency, d. H. allows good heat exchange between the two fluids and the one above In addition, despite the materials to be used, it is easy to assemble and in terms of de perfect parts allows easy replacement of such parts.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Wärmetauscher, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.This object is achieved by a heat exchanger which has the features of patent claim 1.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist zum einen dadurch charakterisiert, dass er aus einzelnen, platten- oder scheibenförmigen Teilelementen aufgebaut ist, die Hohlräume aufweisen und übereinandergestapelt sind und die über eine Siliciumcarbid-haltige Ver bindungsschicht miteinander verbunden sind. In diese so gebildete Tragstruktur werden dann die ersten Rohre, die das erste Fluid führen, eingesteckt, derart, dass zwischen den ersten Rohren und der Tragstruktur eine Dehnungsausgleichsschicht aus keramischem Werkstoff und/oder Kohlenstoff angeordnet ist. The heat exchanger according to the invention is characterized on the one hand in that it consists of individual, plate or disc-shaped sub-elements is built up, the cavities have and are stacked on top of each other and the via a silicon carbide-containing Ver bond layer are interconnected. In this support structure are formed then the first pipes carrying the first fluid are inserted in such a way that between the first pipes and the support structure an expansion compensation layer made of ceramic Material and / or carbon is arranged.

Durch diesen Aufbau sind die Tragstruktur und die Rohre, zumindest diejenigen Rohre, die das erste Fluid führen, mechanisch entkoppelt. Erst dann, wenn ein Fluid mit hoher Temperatur durch den Wärmetauscher hindurchgeführt wird, erfolgt eine Ausdehnung der ersten Rohre, so dass diese dann, im Betrieb des Wärmetauschers, fest mit der Tragstruktur verankert sind. Durch die Dehnungsausgleichsschicht ist es möglich, den Wärmetauscher bei Arbeitstemperaturen zu betreiben, die sogar höher als 1400°C liegen; außerdem kann eine Innendruckbeaufschlagung der ersten Roh re vorgesehen werden. Die hohe Arbeitstemperatur und der hohe Innendruck führen zu einem höheren Wirkungsgrad.Due to this structure, the support structure and the tubes are, at least those Pipes that carry the first fluid are mechanically decoupled. Only when a fluid is passed through the heat exchanger at high temperature Expansion of the first pipes, so that these, when the heat exchanger is in operation, are firmly anchored to the supporting structure. Due to the stretch compensation layer it is possible to operate the heat exchanger at working temperatures that are even higher than 1400 ° C; in addition, an internal pressurization of the first raw re to be provided. The high working temperature and the high internal pressure lead to a higher efficiency.

Soweit in der Beschreibung und den Ansprüchen der Begriff "Fluid" verwendet wird, fallen hierunter, im Sinne der Ausführungen, nicht nur flüssige Medien, sondern auch gasförmige Medien oder Gemische aus flüssigen und gasförmigen Medien, die durch die Rohre des Wärmetauschers hindurchgeführt werden, die auch Feststoff partikel mitführen können.Insofar as the term "fluid" is used in the description and the claims, In the sense of the explanations, this includes not only liquid media, but also gaseous media or mixtures of liquid and gaseous media that through the tubes of the heat exchanger, which are also solid can carry particles.

Da die Tragstruktur aus einzelnen Platten oder Scheiben aufgebaut ist, können mit vorgefertigten, standardisierten Teilen beliebig lange Wärmetauscherstrukturen aus solchen einzelnen Platten oder Scheiben aufgebaut werden mit den entsprechenden Hohlräumen bzw. Bohrungen, in die die Rohre, die die Fluide führen, eingesteckt werden. Aufgrund der Dehnungsausgleichsschicht aus keramischem Werkstoff un d/oder Kohlenstoff wird erreicht, dass die Rohre, die im Betriebszustand des Wärme tauschers fest in der Tragstruktur fixiert sind, jeweils freigegebenen werden, wenn der Wärmetauscher außer Betrieb ist, so daß keine Spannungen an den Übergän gen gespeichert werden und es auch möglich ist, einzelne, eventuell defekte Rohre dem Wärmetauscher, ohne besondere Maßnahmen, zu entnehmen und durch ande re Rohre zu ersetzen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Tragstruktur und der Rohre werden auch bei Innendruckbelastungen der Rohre diese nur gering auf Zug beansprucht, was für einen sicheren und störungsfreien Betrieb eines Wärme tauschers von wesentlichem Vorteil ist.Since the supporting structure is made up of individual plates or panes, you can use prefabricated, standardized parts of any length heat exchanger structures such individual plates or disks are built up with the corresponding ones Cavities or holes into which the pipes that carry the fluids are inserted become. Due to the expansion compensation layer made of ceramic material un d / or carbon is achieved that the pipes that are in the operating state of heat exchangers are firmly fixed in the supporting structure, are released when the heat exchanger is out of order, so that there are no voltages at the transitions conditions are saved and it is also possible to use individual, possibly defective pipes the heat exchanger without taking any special measures and by other re pipes to replace. Due to the inventive design of the support structure and of the pipes will only be low when the pipes are subjected to internal pressure Train claims what a safe and trouble-free operation of a heat is an essential advantage.

Die ersten Rohre aus einem fluiddichten, korrosions- oder oxidationsbeständigen Werkstoff können handelsübliche Rohre sein, die vorzugsweise aus monolithischer Keramik, aus Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Cordierit oder Mullit gebildet sind. Eine monolithische Keramik wird immer dann von Vorteil sein, wenn Gasdichtheit primär gefordert ist, während erste Rohre aus Siliciumcarbid und Siliciumnitrid dann einge setzt werden sollten, wenn unter besonders hohen Temperaturen bei niedriger Mate rialausdehnung und hohen Temperaturwechselbeanspruchungen gearbeitet wird. Cordierit oder Mullit sollten dann für die ersten Rohre verwendet werden, wenn ei nerseits unter hohen Temperaturen gearbeitet wird, andererseits eine gute Oxidati ons- und Korrosionsbeständigkeit gefordert ist.The first pipes made of a fluid-tight, corrosion or oxidation resistant Material can be commercially available pipes, which are preferably made of monolithic Ceramic, are formed from silicon carbide, silicon nitride, cordierite or mullite. A monolithic ceramics will always be beneficial when gas tightness is primary is required, while the first tubes made of silicon carbide and silicon nitride are turned on should be set when under particularly high temperatures with low mate expansion and high thermal cycling. Cordierite or mullite should be used for the first pipes when ei on the one hand, working at high temperatures, on the other hand, good oxidation ons and corrosion resistance is required.

Die vorstehend angegebenen Materialien können auch für die zweiten Rohre einge setzt werden, die zum Hindurchleiten des zweiten Fluids, über das die Wärme des ersten Fluids im Austausch abgeführt wird, dienen. Allerdings kann das zweite Fluid, das strömungsmäßig getrennt von dem ersten Fluid geführt wird, ein solches sein, das genau definiert wird und somit keine hohen Ansprüche an die zweiten Rohre stellt, im Gegensatz zu den ersten Rohren, durch die das zu kühlende Fluid hin durchgeführt wird.The materials specified above can also be used for the second tubes be used for the passage of the second fluid over which the heat of the first fluid is removed in exchange. However, the second fluid, which is separated from the first fluid in terms of flow, that is precisely defined and therefore no high demands on the second pipes unlike the first pipes, through which the fluid to be cooled passes is carried out.

Falls zumindest für die ersten Rohre Siliciumcarbid verwendet wird, so sollte es sich hierbei vorzugsweise um ein Silicium-infiltriertes Siliciumcarbid (SiSiC) oder ein gesintertes Siliciumcarbid (SSiC) handeln. Zur Fertigung der Rohre aus gesintertem Siliciumcarbid wird reines Siliciumcarbidpulver als Schlicker bereitgestellt und ge gossen. Solche Rohre sind gasdicht und sollten dann, wenn unter sehr hohen Tem peraturen gearbeitet wird, in den Wärmetauscher eingebaut werden.If silicon carbide is used at least for the first tubes, it should preferably a silicon-infiltrated silicon carbide (SiSiC) or a act sintered silicon carbide (SSiC). For the production of pipes from sintered Silicon carbide is pure silicon carbide powder provided as a slip and ge poured. Such pipes are gas-tight and should be used when the temperature is very high temperatures is worked, are installed in the heat exchanger.

Um die Dehnungsausgleichsschicht definiert zu bilden, darüberhinaus im Bereich dieser Schicht einen guten Wärmeübergang zu der Tragstruktur und damit zu den zweiten Rohren hin zu gewährleisten, wird diese Dehnungsausgleichsschicht bevor zugt aus einem keramischen Pulver oder aus Kohlenstoffpulver gebildet. Weiterhin eignen sich Dehnungsausgleichsschichten, die im wesentlichen aus Keramik- und/o der Kohlenstoff-Fasern gebildet sind, die darüberhinaus noch mit den jeweiligen Ma terialien in Pulverform gefüllt sein können. Den Fasern im Bereich der Dehnungs ausgleichsschicht wird eine bevorzugte Orientierung gegeben derart, dass sie in Um fangsrichtung der Rohre orientiert sind. Solche Dehnungsausgleichsschichten kön nen einfach und dünn hergstellt werden. Typische Außendurchmesser von Rohren, um die die Dehnungsausgleichsschicht herum gebildet wird, liegen im Bereich von 10 bis 100 mm mit einer Wandstärke in Abhängigkeit vom Durchmesser von 3 bis 15 mm. Die Dehnungsausgleichsschicht sollte thermische Spannungen im Bereich der Rohre verhindern und daher, in der Größenordnung von 0,1 bis 0,5 mm im abge kühlten Zustand der Rohre um diese herum liegen.In order to form the strain compensation layer in a defined manner, furthermore in the area this layer has a good heat transfer to the supporting structure and thus to the To ensure second pipes, this expansion compensation layer is before trains formed from a ceramic powder or from carbon powder. Farther are expansion compensation layers, which are essentially made of ceramic and / or of carbon fibers are formed, which moreover with the respective Ma materials in powder form can be filled. The fibers in the area of the stretch compensation layer is given a preferred orientation such that it in Um direction of the pipes are oriented. Such expansion compensation layers can can be made easily and thinly. Typical outside diameter of pipes, around which the strain compensation layer is formed are in the range of 10 to 100 mm with a wall thickness depending on the diameter of 3 to 15 mm. The strain compensation layer should have thermal stresses in the area prevent the pipes and therefore, in the order of 0.1 to 0.5 mm in abge cool condition of the pipes around them.

Für das vorstehend angesprochene keramische Pulver im Bereich der Dehnungs ausgleichsschicht eignen sich insbesondere Bornitrid- und/oder Aluminiumnitrid-Pul ver. Bornitrid-Pulver und Aluminiumnitrid-Pulver sind dann zu bevorzugen, wenn ei ne hohe Wärmeleitung einerseits, eine gute mechanische Entkopplung zwischen den Rohren und der Dehnungsausgleichsschicht gefordert sind.For the above-mentioned ceramic powder in the area of expansion compensation layer are particularly suitable for boron nitride and / or aluminum nitride pul ver. Boron nitride powder and aluminum nitride powder are preferred when egg ne high heat conduction on the one hand, good mechanical decoupling between the pipes and the expansion compensation layer are required.

Um eine hohe Festigkeit und gute Wärmeleitung zu erreichen, wird die Faserverstär kung in den Teilelementen aus zweidimensionalen Geweben, Faser-Rovings oder Gewebe-Bändern gebildet. Um eine Tragstruktur, aufgebaut aus den einzelnen Tei lelementen, zu erreichen, die sehr hohen Temperaturen standhält und eine sehr ho he Festigkeit aufweist, wird ein Kohlenstoff-faserverstärkter Verbundwerkstoff einge setzt, dessen Kohlenstoff-Fasern in Siliciumcarbid eingebettet werden. Dieses Silici umcarbid wird durch Infiltrieren von flüssigem Silicium in eine Rißstruktur unter Wär meeinwirkung und Reaktion mit Kohlenstoff gebildet.In order to achieve high strength and good heat conduction, the fiber reinforcement kung in the sub-elements from two-dimensional fabrics, fiber rovings or Fabric tapes formed. A supporting structure made up of the individual parts elements that can withstand very high temperatures and a very high temperature he strength, a carbon fiber reinforced composite material is inserted sets, whose carbon fibers are embedded in silicon carbide. This Silici Umcarbid is by infiltrating liquid silicon in a crack structure under heat action and reaction with carbon formed.

Die Teilelemente, aus denen die Tragstruktur aufgebaut ist, sollten in dem Faserver lauf ihrer Kohlenstoff- und/oder Keramik-Fasern so orientiert werden, dass ein mög lichst hoher Wärmefluß zwischen den ersten Rohren, die das erwärmte Fluid führen, zu den zweiten Rohren, die das Kühlfluid führen bzw. zu der Außenseite des Wär metauschers hin, gewährleistet ist. Dies kann darüberhinaus sowohl durch die Wahl des Faservolumens in der Tragstruktur als auch des Fasertyps erreicht werden. Um diesen Wärmefluß über die Faserorientierung zu erreichen, sollten mindestens 50% der Fasern, vorzugsweise mindestens 90% der Fasern, in den Teilelementen paral lel zur Platten- oder Scheibenebene der als Platten oder Scheiben ausgebildeten Teilelemente verlaufen, d. h. die Fasern sind mit einem hohen Anteil radial nach au ßen von den Rohrachsen der ersten und/oder der zweiten Rohre aus gesehen, je weils orientiert. The sub-elements from which the support structure is constructed should be in the fiber ver carbon and / or ceramic fibers are oriented so that a possible The highest possible heat flow between the first pipes that carry the heated fluid to the second pipes that carry the cooling fluid or to the outside of the heat metauschers, is guaranteed. This can also be done by choosing of the fiber volume in the support structure as well as the fiber type can be achieved. Around To achieve this heat flow through the fiber orientation should be at least 50% of the fibers, preferably at least 90% of the fibers, paral in the sub-elements lel to the plate or disc level of those designed as plates or discs Sub-elements run, d. H. the fibers are radially outward with a high proportion essen seen from the tube axes of the first and / or the second tubes, each because oriented.

Für einen einfachen Aufbau werden solche Faser-Rovings oder Gewebe-Bänder ge wickelt, vorzugsweise derart, dass sich die einzelnen Lagen radial um die Achsen der später eingesetzten Rohre bzw. der Hohlräume, in die die Rohre eingesetzt werden, erstrecken. Hierdurch ergibt sich in Umfangsrichtung eine hohe Festigkeit der Teile lemente, aus denen die Tragstruktur aufgebaut wird.Such fiber rovings or fabric tapes are used for a simple construction winds, preferably such that the individual layers radially around the axes of the later used pipes or the cavities in which the pipes are inserted, extend. This results in a high strength of the parts in the circumferential direction elements from which the supporting structure is built.

Während des Aufbaus solcher gewickelten Teilelemente können definierte Zwi schenhohlräume ausgebildet werden, insbesondere dann, wenn die Bohrungen in den einzelnen Teilelementen wechselweise mit einem endlosen Band umwickelt werden. Die Zwischenhohlräume bilden sich dann im Bereich der sich kreuzenden Fasern. In solche Zwischenhohlräume können dann Einsatzteile mit hoher gerichte ter Wärmeleitung eingesetzt werden. Solche Einsatzteile können aber auch nach träglich in die Teilelemente eingebrachte Hohlräume eingesetzt werden. Für solche Einsatzteile eignen sich keramische oder keramisierte, kohlenstoff-faserverstärkte Verbundstoffe. Besonders bevorzugt sind Einsatzteile aus Siliciumcarbid, die in den Wickelkörper eingebettet werden. Gerade Siliciumcarbid bringt den Vorteil mit sich, daß artgleiches Material zu den Rohren bzw. der Faserkeramik verwendet werden kann.During the construction of such wound sub-elements, defined twos cavities are formed, especially when the holes in the individual sub-elements alternately wrapped with an endless ribbon become. The intermediate cavities then form in the area of the intersecting ones Fibers. Insert parts with high dishes can then be placed in such intermediate cavities ter heat conduction are used. Such insert parts can also after cavities introduced into the sub-elements are used. For such Insert parts are suitable for ceramic or ceramicized, carbon fiber reinforced Composites. Insert parts made of silicon carbide which are in the Winding bodies are embedded. Silicon carbide in particular has the advantage that the same type of material is used for the tubes or the fiber ceramic can.

Solche Einsatzteile sollten aber so verteilt angeordnet und in ihrem Volumen dimen sioniert werden, dass eine möglichst hohe, gerichtete Wärmeleitung radial von den einzelnen Rohren, die das Arbeitsfluid führen, zu den Rohren, die das Kühlfuid füh ren hin, erfolgt.Such insert parts should, however, be distributed and dimensioned in terms of their volume sion that the highest possible, directed heat conduction radially from the individual pipes that carry the working fluid to the pipes that carry the cooling fluid there.

Wie bereits vorstehend erwähnt ist, können in die jeweiligen Bohrungen, die defi niert in den Teilelementen und in der daraus gebildeten Tragstruktur eingebracht sind, die ersten und zweiten Rohre eingeführt werden, durch die das erste und das zweite Fluid geführt wird. Bevorzugt wird jeweils benachbart zu einem ersten Rohr jeweils ein zweites Rohr angeordnet. Um einen hohen Wirkungsgrad im Wärmeaus tausch zu erreichen, ist allerdings ein Aufbau zu bevorzugen, bei dem ein erstes Rohr, durch das das zu kühlende erste Fluid hindurchgeführt wird, zentral in der Tragstruktur angeordnet ist, während die zweiten Rohre radial um das erste Rohr verteilt werden, durch die das Kühl-Fluid hindurchgeführt wird. Zu bevorzugen ist eine symmetrische Anordnung der zweiten Rohre um das zentrale erste Rohr herum, darüberhinaus eine Anordnung derart, dass die Achsen der jeweiligen Rohre parallel zueinander verlaufen.As already mentioned above, the defi introduced into the sub-elements and in the support structure formed from them are inserted, the first and second pipes through which the first and the second fluid is guided. Is preferably adjacent to a first tube each arranged a second tube. To achieve a high level of efficiency in heating To achieve exchange, however, a structure is to be preferred in which a first Pipe through which the first fluid to be cooled is passed, centrally in the Support structure is arranged while the second tubes radially around the first tube distributed through which the cooling fluid is passed. To be preferred a symmetrical arrangement of the second tubes around the central first tube, moreover, an arrangement such that the axes of the respective tubes are parallel to each other.

Der Wärmetauscher, wie er vorstehend in seinen verschiedenen Ausführungsformen beschrieben ist, kann als Moduleinheit dienen, wobei dann die Querschnittsform der Tragstruktur (die dann die Moduleinheit bildet), so ausgeführt ist, dass aufeinander grenzende Moduleinheiten flächig aneinanderliegen. Hierzu ist eine Querschnitts form der Tragstruktur als Polygon, vorzugsweise als Hexagon, zu bevorzugen, so dass an die jeweiligen Seitenkanten einer solchen Tragstruktur jeweils eine weitere Moduleinheit angelegt wird. Falls die polygonförmige Querschnittsform eine gleiche Seitenlänge aufweist, darüberhinaus das Polygon ein sechsseitiges Polygon (Hexagon) ist, können um eine zentrale Moduleinheit sechs weitere Moduleinheiten angelegt werden, so daß sich eine größere Wärmeaustauschereinheit ergibt. Weite re solcher Moduleinheiten können dann beliebig um diese Einheit herum an der Au ßenseite angefügt werden. Für die Verbindung der einzelnen Moduleinheiten sind vorzugsweise in den Außenoberflächen Fixiernuten vorgesehen, in die Fixierteile wie Stäbe, eingelegt werden können. Solche Fixierteile sollten ein mit der Tragstruk tur artgleiches Material sein, um keine unterschiedlichen Wärmedehnungen hervorzurufen.The heat exchanger as described above in its various embodiments can serve as a module unit, in which case the cross-sectional shape of the Support structure (which then forms the module unit), is designed so that one another adjacent module units lie flat against each other. Here is a cross section shape of the support structure as a polygon, preferably as a hexagon, to be preferred, so that at the respective side edges of such a support structure there is another one Module unit is created. If the polygonal cross-sectional shape is the same Has side length, furthermore the polygon is a six-sided polygon (Hexagon), six additional module units can be added to a central module unit be applied so that there is a larger heat exchanger unit. width Such module units can then be placed around this unit at the Au be added on the outside. For the connection of the individual module units are preferably provided in the outer surfaces fixing grooves, in the fixing parts like rods, can be inserted. Such fixing parts should be one with the supporting structure be of the same type to avoid different thermal expansions cause.

Um den Wärmetauscher gegen Oxidation oder Korrosion zu schützen, kann die Au ßenoberfläche der Tragstruktur mit einer entsprechenden Schutzschicht versehen werden, vorzugsweise einer solchen, die aus Siliciumcarbid und/oder Siliciumdioxid und/oder Molybdändisilizid gebildet ist.To protect the heat exchanger against oxidation or corrosion, the Au Provide the outer surface of the support structure with an appropriate protective layer are, preferably one made of silicon carbide and / or silicon dioxide and / or molybdenum disilicide is formed.

Wie eingangs beschrieben ist, wird die Tragstruktur aus einzelnen Teilelementen aufgebaut. Jedes Teilelement wiederum kann aus mehreren Einzelplatten bestehen. Um in Richtung der Längsachse des Wärmetauschers gesehen die Wärmevertei lung im Bereich der Tragstruktur zu homogenisieren und eventuelle Wärmegradien ten abzubauen, werden Teilelemente oder Gruppen aus Teilelementen mit zueinan der unterschiedlichen, allerdings dennoch definierten Faserorientierungen bereitge stellt, die dann in einer definierten Reihenfolge zu der gesamten Tragstruktur zusammengesetzt und mittels der Siliciumcarbid-haltigen Verbindungsschicht ver bunden werden.As described at the beginning, the supporting structure is made up of individual sub-elements built up. Each sub-element can in turn consist of several individual plates. To see the heat distribution in the direction of the longitudinal axis of the heat exchanger homogenization in the area of the supporting structure and possible heat levels to dismantle them, sub-elements or groups of sub-elements are joined together the different, but nevertheless defined fiber orientations then provides the entire supporting structure in a defined order assembled and ver by means of the silicon carbide-containing connecting layer be bound.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschrei bung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigtFurther details and features of the invention emerge from the description Exercise of embodiments with reference to the drawing. In the drawing shows

Fig. 1 bis 4 den schrittweisen Aufbau eines erfindungsgemäßen Wärmetau schers entsprechend einer ersten Ausführungsform, Fig. 1 to 4 gradually creating a Wärmetau invention exchanger according to a first embodiment,

Fig. 5 einen Schnitt durch einen weiteren Wärmetauscher, der eine hexagonale Querschnittsstruktur aufweist, Fig. 5 shows a section through a further heat exchanger, which has a hexagonal cross-sectional structure,

Fig. 6 einen Querschnitt durch einen weiteren Wärmetauscher, der aus mehre ren Wärmetauscher-Modulen entsprechend Fig. 5 aufgebaut ist, . Figure 6 constructed in a cross section through a further heat exchanger which consists of several ren-heat exchanger modules according to Fig. 5,

Fig. 7 bis 9 den Wärmetauscher, wie er im Schnitt in Fig. 5 dargestellt ist, in perspektivischer Darstellung in drei Verfahrensschritten seiner Herstel lung, und Fig. 7 to 9, the heat exchanger, as shown in section in Fig. 5, in perspective in three process steps of its manufacture, and

Fig. 10 eine Tragestruktur vergleichbar mit derjenigen, die in Fig. 8 dargestellt ist, die aus Faser-Rovings oder Gewebebändern gefertigt ist, wobei die einzelnen Faserstrukturen im vorderen Bereich angedeutet dargestellt sind. FIG. 10 shows a carrying structure comparable to that shown in FIG. 8, which is made from fiber rovings or fabric tapes, the individual fiber structures being indicated in the front area.

Der Wärmetauscher, wie er in der perspektivischen Darstellung der Fig. 4 zu se hen ist, umfasst eine aus mehreren plattenförmigen Teilelementen 1 und 2 aufgebau te Tragstruktur 3. In dieser Tragstruktur 3 sind ein zentrales erstes Rohr 4 und um den Umfang des zentralen Rohrs 4 verteilt weitere zweite Rohre 5 eingebettet. Wäh rend das zentrale, erste Rohr 4 dazu dient, ein zu kühlendes Fluid hindurchzufüh ren, wird durch das zweite Rohr 5 ein zweites Fluid, das als Kühlfluid dient, geleitet.The heat exchanger as seen in the perspective view of FIG. 4 comprises a support structure 3 constructed from a plurality of plate-shaped sub-elements 1 and 2 . A central first tube 4 and further second tubes 5 distributed around the circumference of the central tube 4 are embedded in this support structure 3 . While the central, first tube 4 is used to pass a fluid to be cooled, a second fluid, which serves as a cooling fluid, is passed through the second tube 5 .

Um einen solchen Wärmetauscher, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, herzustellen, werden zunächst die verschiedenen Teilelemente 1 und 2, wie in Fig. 1 gezeigt ist, hergestellt. Jedes Teilelement 1, 2 wird aus einem mit Kohlenstoff- und Keramik-Fa sern verstärkten Verbundwerkstoff aufgebaut. Die Teilelemente 1 und 2, wie sie in Fig. 1 zu sehen sind, unterscheiden sich hierbei jeweils durch eine unterschiedliche Faserorientierung, wie durch den Faserverlauf in der oberen, linken Ecke jedes Teilelements 1, 2 angedeutet ist. Während in den Teilelementen 1 die Fasern im wesentlichen in der Ebene des jeweiligen Teilelements 1 und parallel zu den Seitenkanten des Teilelements ausgerichtet sind, sind die Fasern in den Teile lementen 2, die ebenfalls im wesentlichen in der Ebene des Teilelements liegen, 45° zu der Orientierung der Fasern in den ersten Teilelementen bzw. 45° zu den Seiten kanten des Teilelements 2 ausgerichtet. Wie anhand der Teilelemente 1 angedeutet ist, kann jedes Teilelement aus einzelnen Platten mit geringer Dicke aufgebaut werden.In order to manufacture such a heat exchanger, as shown in FIG. 4, the various sub-elements 1 and 2 , as shown in FIG. 1, are first manufactured. Each sub-element 1 , 2 is constructed from a composite material reinforced with carbon and ceramic fibers. The sub-elements 1 and 2 , as can be seen in FIG. 1, differ in each case by a different fiber orientation, as is indicated by the fiber course in the upper left corner of each sub-element 1 , 2 . While in the sub-elements 1 the fibers are essentially aligned in the plane of the respective sub-element 1 and parallel to the side edges of the sub-element, the fibers in the sub-elements 2 , which are also essentially in the plane of the sub-element, are 45 ° to the Orientation of the fibers in the first sub-elements or 45 ° to the side edges of the sub-element 2 aligned. As indicated by the sub-elements 1 , each sub-element can be constructed from individual plates with a small thickness.

Die Herstellung eines Plattenteils bzw. eines Teilelements 1, 2 erfolgt aus einem po rösen, kohlenstoff faserverstärkten Kohlenstoffmaterial (C/C) mit sogenannten Lang fasern, oder Fasern, die endlos sind, in orthotroper bzw. quasi-isotroper Orientie rung zur Plattenebene. Solche Faserplatten werden dann zunächst zu einem Teile lement 1 zusammengefügt, beispielsweise durch Verkleben mit einer kohlenstoff-rei chen Paste. Die einzelnen Teilelemente 1, 2 werden dann ebenfalls miteinander un ter Heranziehung dieser Verbindungstechnik verklebt, so dass sich ein Vorkörper er gibt, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Danach werden, wie in Fig. 3 dargestellt, Boh rungen 6 eingebracht, was mit einem relativ geringen Aufwand möglich ist, da dieser Vorkörper leicht mit herkömmlichen Bohrtechniken bearbeitbar ist. Bei diesem Vor körper handelt es sich um ein poröses Gebilde, wobei die Poren gegebenenfalls de finiert ausgebildet werden können. Hierzu wird vorzugsweise eine Technik ange wandt, wobei die einzelnen Kohlenstoff-Fasern in einem kohlenstoff-reichen Polymer eingebettet sind, wobei unter Pyrolyse eine solche definierte Rißstruktur erzeugt und definiert eingestellt werden kann. Die Poren bzw. die Rissstruktur dieser Tragstruktur des C/C-Körpers wird dann mit flüssigem Silicium infiltriert, das unter Wärmeeinwir kung bei Temperaturen im Bereich von 1410°C bis 1700°C zu Siliciumcarbid umge wandelt wird. Die Querschnitte der Bohrungen 6 können definiert eingestellt werden. Gleichzeitig mit dem Infiltrieren von flüssigem Silicium in die Porenstruktur wird im Bereich der Klebeflächen der flächig miteinander verklebten Teilelemente 1, 2 eine Siliciumcarbid-Verbindungsschicht gebildet, so dass die Klebeschicht durch eine Siliciumcarbidschicht ersetzt wird und sich eine homogene, hochfeste Tragstruktur 3 auch im Bereich der Fügestelle einzelner Teilelemente 1, 2 ergibt.The manufacture of a plate part or a sub-element 1 , 2 is made of a porous, carbon fiber-reinforced carbon material (C / C) with so-called long fibers, or fibers that are endless, in orthotropic or quasi-isotropic orientation to the plate plane. Such fiberboard are then first assembled to a parts element 1 , for example by gluing with a carbon-rich paste. The individual sub-elements 1 , 2 are then also glued to one another using this connection technique, so that there is a preform as shown in FIG. 2. Then, as shown in Fig. 3, drilling 6 introduced, which is possible with relatively little effort, since this pre-body is easily machined with conventional drilling techniques. In this body before it is a porous structure, the pores can optionally be defined. For this purpose, a technique is preferably used, the individual carbon fibers being embedded in a carbon-rich polymer, such a defined crack structure being able to be generated and defined in a pyrolysis manner. The pores or the crack structure of this supporting structure of the C / C body is then infiltrated with liquid silicon, which is converted to silicon carbide under the action of heat at temperatures in the range from 1410 ° C. to 1700 ° C. The cross sections of the bores 6 can be set in a defined manner. Simultaneously with the infiltration of liquid silicon into the pore structure, a silicon carbide connecting layer is formed in the area of the adhesive surfaces of the sub-elements 1 , 2 which are glued together, so that the adhesive layer is replaced by a silicon carbide layer and a homogeneous, high-strength supporting structure 3 is also formed in the area of the Joining individual sub-elements 1 , 2 results.

Entsprechend den Bohrungsquerschnitten werden die einzusetzenden ersten und zweiten Rohre 4 und 5 dimensioniert, allerdings derart, dass deren Durchmesser ge ringfügig kleiner ist als der freie Bohrungsdurchmesser, so daß ein Zwischenraum bei eingelegtem Rohr entsteht. Diese Zwischenräume dienen als Dehnungsaus gleichsbereich, der mit einer Dehnungsausgleichsschicht 8 aus keramischem Werk stoff und/oder Kohlenstoff gefüllt wird. Die Dehnungsausgleichsschicht 8 kann da durch gebildet werden, dass, vor Einlegen der Rohre in die Bohrungen, eine Schicht aus Keramik- und/oder Kohlenstoff-Fasern oder -Folien eingefügt wird. Anschlie ßend werden die Rohre eingesteckt, so dass diese unter Einhaltung eines definierten Spalts den verbleibenden Freiraum ausfüllen. Alternativ werden zunächst in die Boh rungen die ersten und zweiten Rohre eingelegt und der Zwischenraum mit einem ke ramischen Pulvermaterial weitgehendst aufgefüllt. In der Anordnung, wie sie in Fig. 4 zu sehen ist, sind die ersten und zweiten Rohre 4, 5 in der Tragstruktur 3 zwar fi xiert, allerdings nicht kraft- und formschlüssig so eingebettet, dass sie unverrückbar wären.The first and second tubes 4 and 5 are dimensioned according to the bore cross-sections, but in such a way that their diameter is slightly smaller than the free bore diameter, so that a gap is created when the tube is inserted. These gaps serve as an expansion compensation area which is filled with an expansion compensation layer 8 made of ceramic material and / or carbon. The expansion compensation layer 8 can be formed by inserting a layer of ceramic and / or carbon fibers or foils before inserting the tubes into the bores. The pipes are then inserted so that they fill the remaining free space while maintaining a defined gap. Alternatively, the first and second pipes are first inserted into the holes and the space is largely filled with a ceramic powder material. In the arrangement as can be seen in FIG. 4, the first and second tubes 4 , 5 are ﬁ xed in the support structure 3 , but are not embedded in a force-fitting and positive manner in such a way that they would be immovable.

Während in Fig. 4 ein Wärmetauscher schematisch dargestellt ist, der quer zur Längserstreckung der ersten und zweiten Rohre 4, 5 eine quadratische Struktur auf weist, ist in Fig. 5 bzw. in Fig. 9 ein Wärmetauscher-Modul gezeigt, das einen hexagonalen Querschnitt mit einer gleichen Seitenlänge aufweist. Prinzipiell ist ein solcher Wärmetauscher so aufgebaut, wie dies vorstehend anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert ist, wobei die Fig. 7 wiederum ein einzelnes Teilelement 1, 2 einer sol chen Tragstruktur 3 zeigt. Mehrere solcher Teilelemente 1, 2 werden dann aufeinan der verklebt, wie in Fig. 8 mit den Klebe- bzw. Verbindungsschichten 7 angedeutet ist. Nach keramisieren dieses Vorkörpers entsprechend der Fig. 8 werden dann die Rohre 4, 5 in die Bohrungen eingesteckt, wiederum mit einer keramischen Zwi schenschicht, die als Dehnungsschicht 8 dient, wie in Fig. 5 angedeutet ist.While a heat exchanger is shown schematically in FIG. 4, which has a square structure transverse to the longitudinal extension of the first and second tubes 4 , 5 , a heat exchanger module is shown in FIG. 5 and in FIG. 9, which has a hexagonal cross section with the same side length. In principle, such a heat exchanger is constructed as explained above with reference to FIGS. 1 to 4, FIG. 7 again showing a single partial element 1 , 2 of a supporting structure 3 of this type . Several such sub-elements 1 , 2 are then glued to one another, as indicated in FIG. 8 with the adhesive or connecting layers 7 . After ceramicizing this preform according to FIG. 8, the tubes 4 , 5 are then inserted into the bores, again with a ceramic intermediate layer, which serves as an expansion layer 8 , as indicated in FIG. 5.

Wie zu erkennen ist, können aus dem modulartigen Aufbau des Wärmetauschers mit einzelnen Teilelementen 1, 2 Wärmetauscher beliebiger Längen hergestellt wer den, wozu standardisierte Teile herangezogen werden. Mit einer polygonalen Querschnittsform der Tragstruktur 3, wie sie vorstehend beschrieben ist, insbeson dere mit einer hexagonalen Querschnittsform, die Seiten mit gleicher Länge besitzt, können Wärmetauscherstrukturen aufgebaut werden, wie sie beispielsweise in Fig. 6 zu sehen ist. Hierbei werden einer zentralen Wärmetauschereinheit weitere Modu leinheiten einer entsprechenden Querschnittsform jeder Seitenfläche zugeordnet, so dass die mittlere, zentrale Wärmetauscher-Moduleinheit vollständig von äußeren Mo duleinheiten umgeben wird. In den Seitenflächen der Moduleinheiten sind, in Längs richtung der Rohre 4, 5 gesehen, Fixierungsnuten 9 ausgebildet, beispielsweise mit einem halbkreisförmigen Querschnitt, die sich dann beim Aufbau des Wärmetau schers entsprechend der Fig. 6 mit den Nuten angrenzender Wärmetauscher-Mo dule zu einer Bohrung ergänzen, in die beispielsweise Fixierstifte oder Fixierstäbe 10 eingesetzt werden können. Die einzelnen Moduleinheiten entsprechend der Fig. 6 können mit geeigneten Verbindungstechniken verbunden werden, wozu sich bei spielsweise Siliciumcarbidschichten eignen. Die jeweiligen Rohre 4, 5 der Modulein heiten der Fig. 6 können in geeigneter Weise strömungsmäßig miteinander verbun den werden, so daß sich zwei Strömungssysteme ergeben, wobei das erste Strö mungssystem die ersten Röhre 4 (heller Querschnitt in Fig. 6) umfaßt, während das zweite Rohrsystem (zweite Rohre 5 - dunkel angedeutet in Fig. 6) das zweite Rohr system bildet. Durch das erste Rohrsystem wird das zu kühlende Fluid geführt, wäh rend das zweite Rohrsystem das Kühlfluid aufnimmt.As can be seen, 1 , 2 heat exchangers of any length can be made from the modular structure of the heat exchanger with individual sub-elements, for which purpose standardized parts are used. With a polygonal cross-sectional shape of the support structure 3 , as described above, in particular with a hexagonal cross-sectional shape, which has sides of the same length, heat exchanger structures can be constructed, as can be seen for example in FIG. 6. Here, a central heat exchanger unit is assigned further module units of a corresponding cross-sectional shape to each side surface, so that the central, central heat exchanger module unit is completely surrounded by external module units. In the side surfaces of the module units, seen in the longitudinal direction of the tubes 4 , 5 , fixing grooves 9 are formed, for example with a semicircular cross section, which then shear when building the heat exchanger according to FIG. 6 with the grooves of adjacent heat exchanger modules Complete the bore into which, for example, locating pins or locating rods 10 can be inserted. The individual module units according to FIG. 6 can be connected using suitable connection techniques, for which purpose silicon carbide layers are suitable, for example. The respective tubes 4 , 5 of the module units of FIG. 6 can be connected to one another in a suitable manner in terms of flow, so that there are two flow systems, the first flow system comprising the first tube 4 (light cross-section in FIG. 6) while the second pipe system (second pipes 5 - indicated darkly in Fig. 6) forms the second pipe system. The fluid to be cooled is passed through the first pipe system, while the second pipe system receives the cooling fluid.

Wie weiterhin anhand der Fig. 6 zu erkennen ist, können mit Moduleinheiten, wie sie in Fig. 5 dargestellt sind, andere geometrische Gebilde hergestellt werden, bei spielsweise Wärmetauscher, die einen relativ großen, mittleren Hohlraum aufweisen oder komplexe Wärmetauscherstrukturen, wie beispielsweise Wandflächen, die in ihrer Länge und Höhe variabel sind, um sie den Anforderungen jeweils anzupassen.As can also be seen from FIG. 6, other geometric structures can be produced with module units as shown in FIG. 5, for example heat exchangers that have a relatively large, central cavity or complex heat exchanger structures, such as wall surfaces, for example. which are variable in length and height in order to adapt them to the requirements.

In Fig. 10 ist eine Tragestruktur 3 gezeigt, die aus Faser-Rovings oder Gewebe bändern gewickelt ist. Wie aus dem angedeuteten Faserverlauf im Bereich der vor deren Stirnflächen der Wickelstruktur zu erkennen ist, ist diese Tragestruktur in Z- Richtung sich aufbauend gewickelt, indem die einzelnen Faserlagen wechselweise um die einzelnen Bohrungen 6, für die zunächst nicht dargestellte Platzhalter wäh rend des Wickelvorgangs eingesetzt werden können, gewickelt. Durch den kreuzweisen Verlauf im wesentlichen jeweils um den entsprechenden Platzhalter für das einzusetzende innere Rohr 4 herum ergibt sich eine hochfeste Struktur. Wie weiterhin zu sehen ist, werden die Fasern oder Faserbänder so gelegt, dass sie je weils zu gegenüberliegenden Platzhaltern verlaufen und dann zu dem jeweils be nachbarten Platzhalter geführt werden. Während dieses Wickelvorgangs entstehen an das innere Rohr 4 bzw. die Bohrung 6 für das innere Rohr 4 angrenzend dreieck förmige Hohlräume, in die dann ein entsprechendes Einsatzteil 11 aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise einer Faserkeramik, eingesetzt werden kann. Die Dehnungsausgleichsschicht kann bei einem Aufbau, wie er in Fig. 10 dargestellt ist, zunächst um Platzhalter-Formkörper herum angeordnet werden, be vor der eigentlichen Wickelvorgang erfolgt. Die Dehnungsausgleichsschicht kann aber auch während des Wickelns durch Aufbringen von Fasern radial um einen ent sprechenden Kern oder Bereich die jeweiligen vorgefertigten ersten und zweiten Rohre 4, 5, die allerdings nicht näher in Fig. 10 dargestellt sind, aufgebaut werden.In Fig. 10, a support structure 3 is shown, which is wound from fiber rovings or fabric bands. As can be seen from the indicated fiber course in the area of the end face of the winding structure, this support structure is wound building up in the Z direction by alternately using the individual fiber layers around the individual bores 6 , for the placeholder (not shown) during the winding process can be wrapped. The crosswise course essentially around the corresponding placeholder for the inner tube 4 to be used results in a high-strength structure. As can also be seen, the fibers or fiber tapes are placed in such a way that they each run to opposite placeholders and are then guided to the respectively adjacent placeholder. During this winding process, triangular cavities are formed adjacent to the inner tube 4 or the bore 6 for the inner tube 4 , into which a corresponding insert 11 made of a good heat-conducting material, for example a fiber ceramic, can then be inserted. In the case of a structure as shown in FIG. 10, the expansion compensation layer can first be arranged around shaped placeholder bodies before the actual winding process takes place. The expansion compensation layer can also be built up during the winding by applying fibers radially around a corresponding core or area, the respective prefabricated first and second tubes 4 , 5 , which are not shown in FIG. 10, however.

Claims

1. Wärmetauscher, der mindestens ein erstes Rohr (4) zum Hindurchleiten eines zu kühlenden Fluids und mindestens ein zweites Rohr (5) zum Hindurchleiten eines Kühlfluids aufweist, wobei zumindest das erste Rohr (4), aus einem fluiddichten, korrosions- und oxidationsbeständigen Werkstoff, in einer aus mehreren einzelnen Teilelementen gebildeten Tragstruktur (3) aus SiC-haltigem Werkstoff in einer Boh rung (6) der Teilelemente (1, 2) gehalten ist, wobei die Tragstruktur (3) aus aufein andergestapelten und über eine SiC-haltige Verbindungsschicht (7) miteinander verbundenen platten- oder scheibenförmigen Teilelementen (1, 2) aus einem mit Kohlenstoff- und/oder Keramikfasern verstärkten Verbundwerkstoff aufgebaut ist und wobei zumindest zwischen dem ersten Rohr (4) und der Tragstruktur (3) eine Dehnungsausgleichsschicht (8) aus keramischem Werkstoff und/oder Kohlenstoff angeordnet ist.1. Heat exchanger, which has at least a first tube ( 4 ) for passing a fluid to be cooled and at least a second tube ( 5 ) for passing a cooling fluid, at least the first tube ( 4 ) made of a fluid-tight, corrosion and oxidation resistant material , in a support structure ( 3 ) formed from several individual sub-elements made of SiC-containing material in a hole ( 6 ) of the sub-elements ( 1 , 2 ), the support structure ( 3 ) being stacked on one another and via a SiC-containing connecting layer ( 7 ) interconnected plate-shaped or disc-shaped partial elements ( 1 , 2 ) is constructed from a composite material reinforced with carbon and / or ceramic fibers, and an expansion compensation layer ( 8 ) is formed at least between the first tube ( 4 ) and the support structure ( 3 ) ceramic material and / or carbon is arranged.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das erste Rohr (4) aus monolithischer Keramik gebildet ist. 2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that at least the first tube ( 4 ) is formed from monolithic ceramic.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das erste Rohr (4) aus Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Cordierit oder Mullit gebildet ist.3. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that at least the first tube ( 4 ) is formed from silicon carbide, silicon nitride, cordierite or mullite.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Siliciumcarbid ein Silicium-infiltriertes Siliciumcarbid (SiSiC) oder gesintertes Siliciumcarbid (SSiC) verwendet wird.4. Heat exchanger according to claim 3, characterized in that as silicon carbide a silicon infiltrated silicon carbide (SiSiC) or sintered silicon carbide (SSiC) is used.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsaus gleichsschicht (8) im wesentlichen aus keramischem Pulver oder Kohlenstoffpulver gebildet ist.5. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the expansion compensation layer ( 8 ) is essentially made of ceramic powder or carbon powder.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsaus gleichsschicht (8) im wesentlichen aus Keramik- und/oder Kohlenstoff-Fasern gebil det ist.6. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the expansion compensation layer ( 8 ) is essentially made of ceramic and / or carbon fibers.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern bevor zugt in Umfangsrichtung der Rohre (4, 5) orientiert sind.7. Heat exchanger according to claim 6, characterized in that the fibers are oriented before given in the circumferential direction of the tubes ( 4 , 5 ).

8. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsaus gleichsschicht (8) aus einem folienförmigen Werkstoff, insbesondere Graphit-Folie, gebildet ist.8. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the expansion compensation layer ( 8 ) is formed from a film-like material, in particular graphite film.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsaus gleichsschicht (8) aus einer Mischung aus faser- und pulverförmigem Werkstoff ge bildet ist.9. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the expansion compensation layer ( 8 ) is formed from a mixture of fibrous and powdery material.

10. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsaus gleichsschicht (8) aus Bornitrid- und/oder Aluminiumnitrid-Pulver gebildet ist.10. Heat exchanger according to claim 5, characterized in that the expansion compensation layer ( 8 ) is formed from boron nitride and / or aluminum nitride powder.

11. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 50% der Fasern in den Teilelementen (1, 2) parallel zur Platten- oder Scheibenebene der als Platten oder Scheiben ausgebildeten Teilelemente (1, 2) verlaufen.11. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that at least 50% of the fibers in the sub-elements ( 1 , 2 ) run parallel to the plate or disk plane of the sub-elements designed as plates or disks ( 1 , 2 ).

12. Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 90% der Fasern in den Teilelementen parallel zur Platten- oder Scheibenebene der als Platten oder Scheiben ausgebildeten Teilelemente verlaufen. 12. Heat exchanger according to claim 11, characterized in that at least 90% of the fibers in the sub-elements parallel to the plate or disc plane as Plates or disks formed sub-elements run.

13. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente (1, 2) aus einem kohlenstoff faserverstärkten Verbundwerkstoff gebildet sind, wobei die Kohlenstoff-Fasern in Siliciumcarbid eingebettet sind, das durch Infiltrieren von flüssigem Silicium und unter Wärmeeinwirkung mit Kohlenstoff zu Siliciumcarbid umgewandelt ist.13. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the partial elements ( 1 , 2 ) are formed from a carbon fiber-reinforced composite material, the carbon fibers being embedded in silicon carbide, which is converted to silicon carbide by infiltration of liquid silicon and under the action of heat with carbon is.

14. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserverstär kung in den Teilelementen (1, 2) aus zweidimensionalen Geweben, Faser-Rovings oder Gewebe-Bändern gebildet ist.14. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the fiber reinforcement in the sub-elements ( 1 , 2 ) is formed from two-dimensional fabrics, fiber rovings or fabric tapes.

15. Wärmetauscher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserverstär kung der Teilelemente (1, 2) aus gewickelten Faser-Rovings oder Gewebe-Bändern oder gestrickten Faser-Rovings gebildet ist (Fig. 10).15. Heat exchanger according to claim 14, characterized in that the fiber reinforcement of the sub-elements ( 1 , 2 ) is formed from wound fiber rovings or fabric strips or knitted fiber rovings ( Fig. 10).

16. Wärmetauscher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in durch die Fa serwicklung erzeugte Zwischenhohlräume diese ausfüllende Einsatzteile mit hoher, gerichteter Wärmeleitung eingesetzt oder in diesen gebildet sind.16. Heat exchanger according to claim 15, characterized in that in by the company Intermediate cavities created by these winding fill these insert parts with high, directional heat conduction used or are formed in these.

17. Wärmetauscher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzteile aus keramischem oder keramisiertem, kohlenstoff-faserverstärktem Verbundwerk stoff gebildet sind.17. Heat exchanger according to claim 16, characterized in that the insert parts made of ceramic or ceramicized, carbon fiber reinforced composite are formed.

18. Wärmetauscher nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzteile aus SiC gebildet sind.18. Heat exchanger according to claim 17, characterized in that the insert parts are formed from SiC.

19. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass um ein zentrales, erstes Rohr (4) mehrere zweite Rohre (5) angeordnet sind.19. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that a plurality of second tubes ( 5 ) are arranged around a central, first tube ( 4 ).

20. Wärmetauscher nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Roh re symmetrisch um das zentrale erste Rohr angeordnet sind.20. Heat exchanger according to claim 19, characterized in that the second raw re are arranged symmetrically around the central first tube.

21. Wärmetauscher nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Ach sen der ersten und der zweiten Rohre (4, 5) parallel zueinander verlaufen.21. Heat exchanger according to claim 19 or 20, characterized in that the axes of the first and second tubes ( 4 , 5 ) run parallel to one another.

22. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmetauscher-Moduleinheit mehrere Moduleinheiten zu einer Wärmetauschereinheit zusammengeführt sind, wobei die Querschnittsform der Moduleinheit so ausgeführt ist, daß aneinandergrenzende Moduleinheiten flächig aneinander lie gen.22. Heat exchanger according to one of claims 1 to 21, characterized in that as a heat exchanger module unit, several module units to form a heat exchanger unit are merged, the cross-sectional shape of the module unit is designed so that adjacent module units lie flat against each other gene.

23. Wärmetauscher nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Quer schnittsform der Moduleinheiten als Polygon, vorzugsweise als Hexagon, ausge führt ist.23. Heat exchanger according to claim 22, characterized in that the cross sectional shape of the module units as a polygon, preferably as a hexagon leads is.

24. Wärmetauscher nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Polygon gleiche Seitenlängen aufweist.24. Heat exchanger according to claim 23, characterized in that the polygon has the same side lengths.

25. Wärmetauscher nach Anspruch 24 dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Seite einer zentralen Moduleinheit eine weitere Moduleinheit anliegt.25. Heat exchanger according to claim 24, characterized in that on each side a central module unit bears another module unit.

26. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass in dessen Außenoberfläche Fixiernuten (9) vorgesehen sind.26. Heat exchanger according to claim 1 or claim 22, characterized in that fixing grooves ( 9 ) are provided in the outer surface thereof.

27. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenoberfläche der Tragstruktur (3) mit einer Schutzschicht gegen Oxidation oder Korrosion versehen ist.27. Heat exchanger according to claim 1 or claim 22, characterized in that the outer surface of the support structure ( 3 ) is provided with a protective layer against oxidation or corrosion.

28. Wärmetauscher nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht aus Siliciumcarbid und/oder Siliciumdioxid und/oder Molybdändisilicid gebildet ist.28. Heat exchanger according to claim 27, characterized in that the protective layer is formed from silicon carbide and / or silicon dioxide and / or molybdenum disilicide.

29. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Tragstruktur (3) mehrere Teilelemente (1, 2) jeweils zu Gruppen zusammengefasst sind und be nachbarte Gruppen eine unterschiedliche Faserorientierung aufweisen.29. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that in the support structure ( 3 ) a plurality of sub-elements ( 1 , 2 ) are each combined into groups and neighboring groups have a different fiber orientation.