CH650696A5

CH650696A5 - Vorrichtung zum waerme- und/oder stoffaustausch zwischen fluiden medien.

Info

Publication number: CH650696A5
Application number: CH1755/80A
Authority: CH
Inventors: Helmut Dr Dipl-Chem Stoehr; Klaus Dr Dipl-Chem Gerlach; Erich Kessler; Klaus Dr Dipl-Chem Schneider; Karl Dr Dipl-Ing Ostertag
Original assignee: Akzo Nv
Priority date: 1979-03-17
Filing date: 1980-03-06
Publication date: 1985-08-15
Also published as: FR2451952B2; AT380403B; IT1143117B; GB2047874B; JPS56308A; IT8048116A0; ATA139180A; ES489544A1; FR2451952A2; JPS6067103U; GB2047874A; CA1140533A; BE882224R

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Wärme- und/oder Stoffaustausch zwischen fluiden Medien und/oder zur Filtration derselben, in welcher der Wärme-und/oder Stoffaustausch durch Hohlfäden direkt oder indirekt und die Filtration durch solche Fäden immer direkt erfolgt.

Aus der US-PS 3 228 456 ist ein Wärmeaustauscher aus Hohlfäden bzw. Hohlfasern bekannt, bei dem die Hohlfäden bzw. Hohlfasern geradlinig, parallel zueinander und in Abständen voneinander angeordnet sind.

In der DE-OS 2 833 493 wurden bereits poröse Hohlfäden und ihre Herstellung vorgeschlagen. Vorgeschlagen wurde auch deren Verwendung als Filter, Membranträger für Trennzwecke, Substratträger oder Oxygenatoren.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass sich die bereits vorgeschlagenen porösen Hohlfäden ausser zu den bereits erwähnten Zwecken auch besonders gut zur Übertragung von Wärme eignen, und zwar insbesondere dann, wenn sie Eigenschaften und/oder eine Form haben, die ihre Wärmeleitung und/oder ihren Wärmedurchgang und/oder ihren Wärmeübergang vergrössern, und wenn sie unter Ausnutzung ihrer Flexibilität derart angeordnet sind, dass die aus solchen porösen Hohlfäden hergestellten Vorrichtungen eine grössere Widerstandsfähigkeit gegenüber äusseren mechanischen Beanspruchungen besitzen, so dass sie auch nach längerem betrieblichen Einsatz eine unverminderte Wärmeübertragungsleistung gewährleisten.

Im Falle einer zu kühlenden durch die porösen Hohlfäden strömenden Flüssigkeit ist es dabei besonders vorteilhaft, wenn zusätzlich zu der durch die nicht porösen Teile der Hohlfadenwandung stattfindenden Wärmeübertragung durch Wärmeleitung ein Teil der durch die porösen Hohlfäden strömenden Flüssigkeit durch die Poren nach aussen tritt und dort - d.h. an der äusseren Oberfläche der porösen Hohlfäden - verdunstet, wodurch dem im Hohlfadeninnern verbleibenden Teil der Flüssigkeit die hierfür erforderliche Verdunstungsenergie entzogen und dieser dadurch gekühlt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Wärmeaustauscher aus Hohlfäden hinsichtlich ihrer Wärmeübertragungsleistung sowie ihrer Gebrauchseigenschaften zu verbessern und eine Vorrichtung, in welcher Wärme übertragen wird, zur Verfügung zu stellen, die - was sowohl ihre Herstellung als auch ihre Gebrauchseigenschaften und Wärmeübertragungsleistung betrifft-nicht die Nachteile der aus den bekannten Hohlfäden hergestellten üblichen Wärmeaustauscher besitzt und die auf einfache und schnelle Weise hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe einerseits unter Ausnutzung der Flexibilität der porösen Hohlfäden durch konstruktive Gestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung sowie andererseits durch besondere Ausgestaltung der bereits vorgeschlagenen porösen Hohlfäden, durch welche

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ihre Wärmeleitung und/oder der Wärmedurchgang vergrös-sert wird, gelöst.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung, in welcher Wärme durch Hohlfäden übertragen wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfäden aus synthetischen Polymeren mit 10 bis 90 Volumenprozent miteinander in Verbindung stehender Poren und einer ebenen offene Poren aufweisenden Oberfläche, wobei der Anteil der Öffnungen in der Fläche 10 bis 90% beträgt, bestehen. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfmdungsgemässen Vorrichtung ist jeder einzelne poröse Hohlfaden auf dem grössten Teil seiner Länge, vorzugsweise auf seiner gesamten Länge und/oder der grössere Teil aller porösen Hohlfäden vorzugsweise die Gesamtheit aller porösen Hohlfäden schlaufenförmig ausgebildet ist.

Derartige erfindungsgemässe Vorrichtungen, in denen Wärme übertragen wird, besitzen nicht die Nachteile der bekannten Wärmeaustauscher aus Hohlfäden, bei denen die Hohlfäden geradlinig, parallel zueinander und in Abständen voneinander angeordnet sind. Diese bekannte Anordnung nämlich, wie sie auch bei Metallrohrbündel-Wärmeaustauschern üblich ist, gestaltet die Herstellung derartiger Wärmeaustauscher aus Hohlfäden schwierig und aufwendig. Zudem können bei dieser bekannten Anordnung der Hohlfäden die Hohlfadenbündel schon durch geringfügige äussere mechanische Einwirkungen beschädigt, beispielsweise geknickt werden.

Zur Erhöhung der Wärmeübertragungsleistung der erfin-dungsgemässen Vorrichtung ist es besonders vorteilhaft, wenn die verwendeten porösen Hohlfäden gut wärmeleitende Stoffe, wie Metalle, Graphit u.dgl. in Staub- oder Pulverform enthalten, wobei diese Stoffe in dem die Hohlfäden bildenden Polymeren enthalten sein und/oder in den Poren eingelagert sein können. Die porösen Hohlfaden können aber auch bzw. zusätzlich Füllmittel, Stabilisatoren, Additive, Russ, Farbpigmente od.dgl. enthalten.

Der Aussendurchmesser der für die erfindungsgemässe Vorrichtung verwendeten Hohlfäden liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 4 mm. Darüber hinaus kann die erfindungsgemässe Vorrichtung Hohlfäden aufweisen, die aus zwei oder mehr Werkstoffkomponenten hergestellt sind, von denen gegebenenfalls nur ein Teil porös ist.

Bei Verwendung von porösen Hohlfäden mit geringer Wandstärke erhält man erfindungsgemässe Vorrichtungen mit einer grossen Wärmeaustauschleistung.

Zur Herstellung erfindungsgemässer Vorrichtungen können poröse Hohlfäden mit einem beispielsweise elliptischen oder drei-, vier-, fünf-, sechs- und mehreckigen Querschnitt verwendet werden, insbesondere aber solche mit einem runden Querschnitt, da sich bei aus porösen Hohlfäden mit einem runden Querschnitt hergestellten erfmdungsgemässen Vorrichtungen mit sich kreuzenden porösen Hohlfäden diese sich im wesentlichen nur punktförmig berühren und somit nur ein geringfügiger Anteil der gesamten Wärmeaustauschfläche durch diese Berührungsstellen verlorengeht.

Die verwendeten porösen Hohlfaden können mit Vorteil darüber hinaus innen und/oder aussen profiliert sein. Auch können zwei, drei oder mehr poröse Hohlfäden in Parallellage zueinander liegend an ihren jeweiligen Berührungsflächen beispielsweise durch Verschmelzen, Verschweissen, Verkleben od.dgl. fest miteinander verbunden sein. Ebenso eignen sich poröse Hohlfäden mit einem in ihrer Längsrichtung stetig oder unstetig in seiner Form und/oder Grösse gegebenenfalls periodisch sich ändernden Querschnitt. Derartige poröse Hohlfäden können auf verschiedene Art und Weise die Wirkungsweise der erfmdungsgemässen Vorrichtungen vorteilhaft beeinflussen. So kann durch entsprechend innen und/oder aussen profilierte poröse Hohlfäden beispielsweise

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die innere und/oder äussere Wärmeübergangsfläche vergrös-sert, die Knickfestigkeit der porösen Hohlfäden verbessert und/oder die Kontaktfläche der sich kreuzenden porösen Hohlfäden verringert werden. Weiterhin wird die Wärmeübertragungsleistung noch dadurch gesteigert, dass an den profilierten Flächen der porösen Hohlfäden der Wärmeübergang durch Wirbelbildung im jeweiligen Fluid verbessert wird. Auch lassen sich aus porösen Hohlfäden mit einer nicht kreiszylindrischen Form zum Teil kompaktere und/ oder formstabilere Vorrichtungen herstellen.

Zur Gewährleistung einer guten Wärmeleitung durch die porösen Hohlfäden sollte die Wand derselben so dünn wie möglich bemessen sein, jedoch immer noch genügend dick, um den mechanischen Anforderungen zu genügen. Als für die meisten Verwendungszwecke vorteilhaft haben sich dabei poröse Hohlfäden erwiesen, deren Wandstärke im Bereich von 0,02 bis 0,5 mm liegt. Zur Erzielung eines guten Wärmedurchgangs (k-Zahl) sollten auch die Querschnitte der verwendeten porösen Hohlfäden entsprechend bemessen sein.

Die schlaufenförmige bzw. teilweise schlaufenförmige Anordnung der porösen Hohlfäden in erfmdungsgemässen Vorrichtungen wird auf einfache Weise erfindungsgemäss insbesondere dadurch erreicht, dass ein oder mehrere endlose poröse Hohlfäden mittels einer Aufspul- oder Umspuleinrichtung mit einem oder mehreren parallel zur Drehachse der Spuleinrichtung hin- und herbewegten Fadenführer(n) beispielsweise auf einen perforierten rohrförmigen Spulenträger (auch Hülse oder Spule genannt) aufgewickelt werden und auf diese Weise einen ein- oder mehrlagigen Spul- oder Wickelkörper bilden.

Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, da die porösen Hohlfäden hierbei im gebrauchsfähigen Zustand der Vorrichtungen die Form einer sich räumlich ausdehnenden Wendel haben, wobei zur Erzielung eines leicht durchströmbaren und dabei formstabilen Spulpaketes die porösen Hohlfäden in vorteilhafter Weise in mehreren Lagen derart angeordnet sind, dass die porösen Hohlfäden jeder Lage die porösen Hohlfäden der benachbarten Lagen berühren, und, gegebenenfalls mehrfach, kreuzen. Diese Anordnung der porösen Hohlfäden gewährleistet eine grosse Wärmeübertragungsfläche auf kleinem Raum, da die porösen Hohlfäden sich zwar an den Kreuzungspunkten berühren, jedoch nur ein unbedeutender Anteil der Wärmeübertragungsfläche durch diese gegenseitige Berührung dabei verlorengeht.

Der den Spul- oder Wickelkörper aufnehmende Spulenträger braucht dabei nicht unbedingt einen kreisförmigen Querschnitt zu haben, sondern der Querschnitt desselben kann beispielsweise auch elliptisch oder als Vieleck, insbesondere als Rechteck mit abgerundeten Ecken, ausgebildet sein. Ebenso kann der zur Herstellung des Spul- oder Wik-kelkörpers verwendete Spulenträger auch einen entlang seiner Längsachse grösser oder kleinerwerdenden Querschnitt haben. So kann seine Mantelfläche beispielsweise konisch, diaboloförmig, pyramidenstumpfförmig mit abgerundeten Seitenkanten, tonnenförmig usw. ausgebildet sein, so dass die auf einem derartig geformten Spulenträger aufgewickelten porösen Hohlfäden im allgemeinen einen in seiner Form der Form des jeweiligen Spulenträgers entsprechenden Spulbzw. Wickelkörper bilden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfmdungsgemässen Vorrichtungen haben die porösen Hohlfäden die Form einer in einer Ebene liegenden Spirale.

Die erfmdungsgemässen Vorrichtungen können aber auch aus einem oder mehreren Flächengebilden hergestellt werden, die nach einem Web-, Wirk-, Strick- oder einem Ablegeverfahren hergestellt worden sind. Derartige Flächengebilde lassen sich wie die Spul- oder Wickelkörper ebenfalls auf schnelle und einfache Weise herstellen.

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Zur Herstellung erfmdungsgemässer Vorrichtungen aus Spul- oder Wickelkörpern können deren beide stirnseitigen Enden auf einem - in Längsrichtung der Wickelkörper gemessen - kurzen Abschnitt beispielsweise in einer härtbaren Vergussmasse die Giessharz, Polyurethan u.dgl. eingegossen werden, wobei die Vergussmasse in dem genannten Bereich die Wickelkörper vollständig durchdringt und gegebenenfalls ausserhalb der Wickelkörper je einen flanschartigen Ansatz bildet, die einen grösseren Umfang haben als die Wickelkörper selbst. Ein solcher (flanschartiger) Ansatz kann jedoch auch nur an einer der beiden Stirnseiten der Wickelkörper vorgesehen werden. Durch stirnseitiges Abtragen eines Teiles jedes dieser (flanschförmigen) Ansätze bis in den Bereich der porösen Hohlfaden werden die an den Stirnseiten der Wickelkörper liegenden bogenförmigen Umkehrteilstücke der einzelnen Wickelkörperlagen entfernt und werden auf diese Weise aus den ursprünglichen Wickelkörpern Gebilde hergestellt, die aus einer Vielzahl von in mehreren Lagen angeordneten wendeiförmig ausgebildeten sich mehrfach kreuzenden Hohlfadenstücken bestehen, deren Öffnungen an den äusseren, im allgemeinen senkrecht zur Längsachse der Wickelkörper verlaufenden Stirnflächen des verbleibenden Teils jedes der oben beschriebenen (flanschartigen) Ansätze aus einer Vergussmasse münden.

Zur Herstellung erfindungsgemässer Vorrichtungen aus Flächengebilden, können jeweils ein oder mehrere Ränder der gegebenenfalls auch übereinander gelegten Flächengebilde in geeigneter Weise, beispielsweise in Giessharz, eingegossen werden und die Öffnungen der porösen Hohlfaden in analoger Weise, wie oben bereits für Spul- bzw. Wickelkörper beschrieben, anschliessend freigelegt werden.

Durch entsprechendes Aufwickeln, Verlegen oder anderweitiges Anordnen der porösen Hohlfaden und entsprechendes Aufschneiden des Wickelpaketes ist es möglich, erfindungsgemässe Vorrichtungen herzustellen, bei denen die Eintrittsöffnungen und die Austrittsöffnungen der porösen Hohlfäden in ein und derselben Ebene hegen, jedoch beispielsweise um jeweils 180° versetzt und/oder in jeweils gleich grossen oder unterschiedlich grossen Abständen voneinander und dabei so angeordnet sind, dass alle Eintrittsöffnun-gen in der einen Hälfte dieser Ebene und alle Austrittsöffnungen in der anderen Hälfte dieser Ebene liegen.

Ebenso ist es möglich, erfindungsgemässe Vorrichtungen herzustellen, die es gestatten, beliebig viele Fluide an der Wärmeübertragung teilnehmen zu lassen, ohne dass ein Vermischen der einzelnen Fluide miteinander stattfindet.

Die aus Spul- oder Wickelkörpern hergestellten erfmdungsgemässen Vorrichtungen können beispielsweise so ausgestattet sein, dass die Eintrittsöffnungen und die Austrittsöffnungen für ein erstes Fluid auf der einen Stirnseite der Vorrichtungen und diejenigen für ein zweites Fluid auf der anderen Stirnseite der Vorrichtungen liegen.

Zur Herstellung einer Vielzahl kleinerer Vorrichtungen ist es möglich, die zur Herstellung der Vorrichtungen bestimmten Spul- oder Wickelkörper bzw. Flächengebilde in Einheiten, d.h. Streifen, Scheiben od.dgl., gewünschter Grösse aufzuteilen, wobei die porösen Hohlfaden in denjenigen Bereichen, in denen die Teilung erfolgen soll, zweckmässigerweise zuvor in geeigneter Weise, beispielsweise wie bereits beschrieben durch Eingiessen in Giessharz od.dgl., in ihrer Form und Lage fixiert werden und somit ihre Öffnungen mühelos durch das Zerteilen freigelegt werden können.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die porösen Hohlfäden auch in einen die Wärme gut leitenden Werkstoff eingegossen sein, um auf diese Weise Wärme von einem Fluid auf den genannten, die Wärme gut leitenden Werkstoff zu übertragen oder umgekehrt. Die auf solche Weise ausgestalteten erfmdungsgemässen Vorrichtungen, die zudem noch beispielsweise zwei getrennte Kreisläufe für zwei voneinander getrennt zu haltende Fluide besitzen, gestatten es, Wärme beispielsweise von dem ersten Fluid zunächst auf den die Wärme gut leitenden Giesskörper zu übertragen und von dort auf das zweite Fluid abzugeben. Ebenso ist es möglich, mit derartigen Vorrichtungen beispielsweise die von dem die Wärme gut leitenden Giesskörper beispielsweise durch Strahlung aufgenommene Wärme gleichzeitig an zwei Fluide abzugeben.

Die erfmdungsgemässen Vorrichtungen eignen sich zur Lösung selbst der anspruchsvollsten Wärmeübertragungsprobleme, wie sie beispielsweise beim Verdampfen oder Kondensieren auftreten können. Insbesondere eignen sich die erfmdungsgemässen Vorrichtungen überall dort, wo zur Energiegewinnung nur verhältnismässig kleine Temperaturdifferenzen zur Verfügung stehen, die zwangsläufig grosse Wärmeübertragungsflächen erforderlich machen, welche begreiflicherweise auf möglichst kleinem Raum unterzubringen sind. Aufgrund der günstigen Korrosionseigenschaften der für die Herstellung der erfmdungsgemässen Vorrichtungen verwendbaren porösen Hohlfäden eignen sich die erfmdungsgemässen Vorrichtungen insbesondere für aggresive Medien, wie Säuren, Laugen u.dgl. Bei geeigneter Auswahl der verwendbaren porösen Hohlfäden ist es aufgrund der bekannten unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften derselben mögüch, erfindungsgemässe Vorrichtungen auch für solche Fluide zu verwenden, die bei herkömmlichen Metallrohrwärmeaustauschern zur Bildung von Ablagerungen an den Rohrwänden neigen.

Die erfmdungsgemässen Vorrichtungen eignen sich daher gleichermassen für chemische Verfahren, bei der Energieerzeugung bzw. -Umwandlung, in der Kältetechnik, in der Klimatechnik, in der Lebensmittelindustrie, zur Wohn- und Arbeitsraumbeheizung, bei Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen, insbesondere als Ölkühler, als Wasserkühler zum Abführen der Motorwärme oder zum Aufwärmen der in das Fahrzeuginnere zugeführten Frischluft, als Kondensator und als Verdampfer, insbesondere auch als Entspannungsverdampfer. Ganz besonders eignen sich die erfmdungsgemässen Vorrichtungen für Wärmepumpen-Einrichtungen, bei denen beispielsweise Wärme aus der Umgebungsluft oder aus dem Erdreich zur Beheizung von Wohnräumen benutzt wird, oder als die Sonnenwärme aufnehmender Kollektor, wobei sich hierfür insbesondere solche Ausführungsformen der erfmdungsgemässen Vorrichtungen bewährt haben, bei denen die porösen Hohlfäden in nur einer Lage angeordnet und zudem schwarz sind.

Die erfmdungsgemässen Vorrichtungen eignen sich somit zur Lösung der meisten Wärmeübertragungsprobleme bei gegebenenfalls gleichzeitigem Stoffaustausch, d.h. zur Wärmeübertragung von gasförmigen Fluiden auf gasförmige, von flüssigen Fluiden auf flüssige, von flüssigen Fluiden auf gasförmige und umgekehrt, von festen Stoffen, in denen die Hohlfäden eingegossen sind, auf gasförmige und/oder flüssige Fluide und umgekehrt, wobei allerdings zu beachten ist, dass die Temperaturen der am Wärmeaustausch beteiligten Stoffe durch die physikalischen und chemischen Eigenschaften der verwendeten porösen Hohlfäden entsprechend limitiert sind.

Über die bereits vorgeschlagenen bzw. genannten geeigneten Polymere hinaus werden erfindungsgemäss auch die Polyamide, insbesondere Polyhexamethylenadipinsäure-amid, die Polyester sowie die Polyolefine verwendet.

Wegen ihrer chemischen Beständigkeit beispielsweise gegenüber Lebensmitteln, kohlensäurehaltigen Flüssigkeiten od.dgl. werden Polyester, insbesondere Polyäthylentere-phthalat bevorzugt. Wenn chemische Beständigkeit neben einer guten Temperaturbeständigkeit gewünscht wird, bevor4

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zugt man Hohlfaden aus Polyolefmen, insbesondere aus Polypropylen. Wenn höhere Festigkeitswerte erwünscht sind, werden die Hohlfäden aus Polyamiden, insbesondere aus Polyhexamethylenadipinsäureamid hergestellt.

Bei der Bemessung der erfmdungsgemässen Vorrichtungen ist zu beachten, dass die pro zur Verfügung stehender Volumeneinheit erreichbare Wärmeübertragungsfläche umso grösser wird, je kleiner der Durchmesser der zu verwendenden porösen Hohlfäden gewählt wird. Die zu übertragende Wärmemenge bei gleichbleibendem Gesamtströ-mungsquerschnitt aller poröser Hohlfäden und gleichbleibender Fluidmenge steigt im allgemeinen ebenfalls mit kleiner werdenden Hohlfädendurchmessern. Dabei ist allerdings zu beachten, dass in diesem Fall der Druckverlust in den porösen Hohlfäden ebenfalls zunimmt. Ebenfalls zu beachten ist, dass die Knickfestigkeit der porösen Hohlfäden im allgemeinen mit grösserwerdendem Durchmesser bei gleicher Wandstärke abnimmt. Bei geeigneter Auswahl und Dimensionierung der für die erfmdungsgemässen Vorrichtungen verwendbaren porösen Hohlfäden ist es möglich, spezifische Wärmeübertragungsleistungen zu erreichen, die besser, zum Teil sogar erheblich besser sein können als die mit herkömmlichen Metallrohrwärmeaustauschern .erreichbaren. Die Auswahl geeigneter poröser Hohlfäden sollte möglichst so erfolgen, dass der Wärmedurchgangswiderstand durch die Wandung der porösen Hohlfäden im wesentlichen vernachlässigbar gegenüber den innerhalb und ausserhalb der porösen Hohlfäden auftretenden Wärmeübergangswiderständen ist. Das bedeutet, dass poröse Hohlfäden aus einem Werkstoff mit relativ guten Wärmeleiteigenschaften eine grössere Wandstärke haben dürfen als solche mit sehr niedrigen Wärmeleitwerten.

Ein «Hohlfaden» im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein hohlzylinderisches Gebilde beliebiger Länge mit beispielsweise kreisförmigem oder elüptischem Querschnitt mit einer im allgemeinen in Längs- und Umfangsrichtung im wesentlichen konstanten Wandstärke.

Unter Querschnitt der porösen Hohlfäden, des Spuloder Wickelkörpers bzw. des Spulträgers wird im Sinne der Erfindung die Schnittfläche vertanden, die man erhält, wenn man einen porösen Hohlfaden, einen Spul- oder Wickelkörper bzw. einen Spulenträger an einer beliebigen oder näher bezeichneten Stelle senkrecht zu seiner Längs- bzw. Drehachse schneidet. Im Falle eines runden porösen Hohlfadens erhält man auf diese Weise einen kreisförmigen Querschnitt. Im Falle eines beispielsweise auf einen Spulenträger mit rechteckigem Querschnitt mit abgerundeten Ecken aufgewickelten Spul- oder Wickelkörpers erhält man definitions-gemäss einen rechteckigen Ringquerschnitt mit abgerundeten Ecken.

Unter Schlaufenform wird im Sinne der vorliegenden Erfindung jede von einer geradlinigen Form abweichende Form verstanden, dabei insbesondere jede Art einer ebenen oder räumlichen Krümmung, wobei der Krümmungsradius gross genug ist, um ein Einknicken der porösen Hohlfäden zu vermeiden. Im allgemeinen ist der Krümmungsradius kleiner als 1 m, er kann jedoch auch grösser sein. Zur Lösung der der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist es nicht erforderlich, dass alle porösen Hohlfäden auf ihrer gesamten Länge Schlaufenform haben, sondern es genügt bereits, wenn der grössere Teil der porösen Hohlfäden in Schlaufenform vorliegt, d.h. wenn jeder einzelne poröse Hohlfaden der erfmdungsgemässen Vorrichtungen auf dem grösseren Teil seiner Länge Schlaufenform hat und/ oder wenn geradlinige und schlaufenförmige poröse Hohlfaden vorliegen, solange die Gesamtlänge aller in Schlaufenform vorliegenden porösen Hohlfaden und/oder Hohlfaden650 696

stücke grösser ist als die Gesamtlänge aller geradlinig vorliegenden porösen Hohlfäden und/oder Hohlfadenstücke.

Durch diese Schlaufenform der porösen Hohlfäden wird erreicht, dass sich die porösen Hohlfäden in im wesentlichen kurzen Abständen gegebenenfalls mehrfach kreuzen und sich auf diese Weise gegenseitig abstützen, so dass jeder poröse Hohlfaden im allgemeinen nur auf verhältnismässig kurzen Längenabschnitten ungestützt ist, wodurch die Knickgefahr für die porösen Hohlfäden erheblich herabgesetzt ist.

Obwohl im allgemeinen nur durch die erfindungsgemässe Anordnung der porösen Hohlfäden in Vorrichtungen in denen Wärme übertragen wird, wie oben beschrieben, die genannten Vorteile erzielt werden, ist es nichtdestoweniger grundsätzlich möglich, die porösen Hohlfäden auch in bekannter Weise anzuordnen, also beispielsweise in U-Form oder in Form eines Bündels von geraden, parallel zueinander und in Abständen voneinander angeordneten porösen Hohlfäden und dergleichen.

Auch lassen sich mit anderen porösen Hohlfäden als den erfmdungsgemässen und als den bereits vorgeschlagenen brauchbare Vorrichtungen herstellen, die gegegebenenfalls zufriedenstellende bis vorteilhafte Ergebnisse liefern.

Schliesslich ist es möglich und in vielen Fällen vorteilhaft, zur Herstellung erfindungsgemässer Vorrichtungen solche porösen Hohlfäden zu verwenden, bei denen zusätzlich zu der Wärmeübertragung und/oder der Verdunstung eines Teils der durch die porösen Hohlfäden strömenden Flüssigkeit an der äusseren Oberfläche der porösen Hohlfäden eine Filterung, eine Mikrofilterung, eine Stoffübertragung oder ein Stoffaustausch wie vorgeschlagen stattfindet. Besonders hierfür geeignet sind im allgemeinen solche porösen Hohlfäden, die keine als Membran wirkende, gegebenenfalls fluid-undurchlässige Schicht besitzen und somit eine offenporige Oberfläche haben.

Andererseits ist es in vielen Fällen für derartige, aber auch andere, Anwendungsgebiete vorteilhaft, solche Hohlfäden zu verwenden, die nur abschnittsweise eine offenporige Oberfläche aufweisen und auf den übrigen Abschnitten die bereits oben näher beschriebene membranartige Schicht besitzen. Die, gegebenenfalls unterbrochene, membranartige Schicht kann an der äusseren und/oder inneren Oberfläche der porösen Hohlfäden angeordnet sein. Besonders vorteilhaft wird diese Schicht erst nach Fertigstellung des Spuloder Wickelkörpers insbesondere im Innern der porösen Hohlfäden vorgesehen.

Schliesslich ist es erfindungsgemäss möglich, die erfmdungsgemässen Vorrichtungen auch bei Wärmetönungen, wie sie beim Mischen, Lösen, Verdünnen, chemischen Reagieren etc. mehrerer Reaktionspartner häufig auftreten, zu verwenden, wobei man beispielsweise einen Teil eines fluiden durch die Hohlfäden strömenden Reaktionspartners durch die Poren der Hohlfäden austreten und in einen zweiten fluiden Reaktionspartner einströmen lässt.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 7 Querschnitte verschieden geformter poröser Hohlfaden,

Fig. 8 bis 9 Längsschnitte durch nicht kreiszylinderför-mig ausgebildete poröse Hohlfäden,

Fig. 10 und 11 in vereinfachter schematischer Darstellung die Herstellung eines mehrlagigen Spulkörpers aus einem porösen Hohlfaden,

Fig. 12 in vereinfachter schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch einen Spulkörper aus porösen Hohlfäden mit an seinen Stirnseiten angegossenen flanschartigen Ansätzen aus einer Vergussmasse,

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Fig. 13 bis 15 in vereinfachter schematischer Darstellung Längsschnitte durch verschieden geformte Spulkörper aus porösen Hohlfaden mit an ihren Stirnseiten angegossenen flanschartigen Ansätzen aus einer Vergussmasse,

Fig. 16 in vereinfachter Darstellung einen Spulkörper aus porösen Hohlfaden mit nur einem stirnseitig angeordneten flanschartigen Ansatz aus einer Vergussmasse,

Fig. 17 in vereinfachter schematischer Darstellung einen Spulkörper mit an seinen beiden Stirnseiten angegossenen flanschartigen Ansätzen aus einer Vergussmasse,

Fig. 18 bis 21 in vereinfachter schematischer Darstellung Ausführungsformen der erfmdungsgemässen Vorrichtungen unter Verwendung je eines Spulkörpers aus porösen Hohlfaden,

Fig. 22 bis 24 in vereinfachter schematischer Darstellung die Herstellung eines Spulkörpers aus zwei porösen Hohlfäden,

Fig. 25 in vereinfachter schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfmdungsgemässen Vorrichtung unter Verwendung eines nach Fig. 22 bis 24 hergestellten Spulkörpers,

Fig. 26 bis 31 in vereinfachter schematischer Darstellung verschiedene Ausführungsformen von Hohlfädenbündeln, hergestellt aus Spulkörpern mit jeweils unterschiedlicher Querschnittsform,

Fig. 32 bis 37 in vereinfachter schematischer Darstellung die Herstellung einer Ausführungsform der erfmdungsgemässen Vorrichtungen aus einem im wesentlichen scheibenförmigen Wickelkörper aus porösen Hohlfäden.

Die Figuren 1 bis 5 zeigen mögliche Querschnitte von profilierten porösen Hohlfäden, wie sie sich für erfindungsgemässe Vorrichtungen eignen. ..

Bei der in Fig. 1 dargestellten Form hat der poröse Hohlfaden einen im wesentlichen kreiszylinderförmigen Hohlraum 27, während er an seiner Aussenseite eine in seiner Längsrichtung verlaufende rippenförmige Erhebung 26 hat, die gegebenenfalls aus einem anderen Material bestehen kann als der Hohlfadenmantel.

Der in Fig. 2 dargestellte poröse Hohlfaden hat ebenfalls einen im wesentlichen kreiszylinderförmigen Hohlraum 27 und vier in seiner Längsrichtung verlaufende rippenförmige Erhebungen 26 gegebenenfalls aus unterschiedlichem Material.

Der in Fig. 3 dargestellte poröse Hohlfaden hat einen im wesentlichen dreilappigen Querschnitt, wobei der Hohlraum 27 eine ähnliche Form wie der Hohlfadenmantel 28 hat, so dass dieser poröse Hohlfaden eine auf seinem Umfang im wesentlichen konstante Wandstärke hat.

Der in Fig. 4 dargestellte poröse Hohlfaden hat einen aussen im wesentlichen kreisförmigen Mantel 29, der an seiner Innenseite vier in Längsrichtung des porösen Hohlfadens verlaufende, in seinen Hohlraum 27 hineinragende rippenförmige Erhebungen 26 hat gegebenenfalls aus zum Mantel 29 unterschiedlichem Material.

Fig. 5 zeigt einen porösen Hohlfaden, bei dem der Mantel 28 einen sechseckigen Ringquerschnitt und der Hohlraum 27 einen sechseckigen Querschnitt hat.

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch ein Hohlfadengebilde, das beispielsweise dadurch hergestellt werden kann, dass drei poröse Hohlfäden mit rundem Querschnitt an ihren gemeinsamen Berührungslinien miteinander verschmolzen werden.

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch einen porösen Hohlfaden mit einem im Innern des porösen Hohlfadens mittig angeordneten und in seiner Längsrichtung verlaufenden Steg 29. Dieser poröse Hohlfaden besitzt also zwei durch den Steg 29 voneinander getrennte gleichgrosse parallel zueinander verlaufende Hohlräume 27 mit halbkreisförmigem Querschnitt.

Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt durch einen porösen Hohlfaden mit einem in seiner Längsrichtung in gegebenenfalls regelmässigen Abständen sich vergrössernden und anschliessend wieder verkleinernden Aussendurchmesser bzw. Umfang und einem in seiner Längsrichtung in gegebenenfalls regelmässigen Abständen sich verkleinernden und anschliessend wieder vergrössernden Innendurchmesser bzw. Hohlraumumfang. Hierdurch hat der poröse Hohlfaden einen Mantel 28 mit in Längsrichtung des porösen Hohlfadens sich ändernder Wandstärke.

Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt durch einen porösen Hohlfaden mit einem in seiner Längsrichtung in gegebenenfalls regelmässigen Abständen sich vergrössernden Querschnitt, wobei die Wandstärke des porösen Hohlfadens in seiner Längsrichtung konstant bleibt.

In den Fig. 10 und 11 ist in vereinfachter schematischer Darstellung eine bekannte Einrichtung zur Herstellung von für die erfmdungsgemässen Vorrichtungen geeigneten Spulkörpern dargestellt. Der zugelieferte endlose poröse Hohlfaden 1 wird über einen sich hin- und herbewegenden Fadenführer 2 auf einen rotierenden perforierten Spulenträger 3 aufgewickelt, wodurch ein Spulkörper 4 entsteht, der aus mehreren Lagen sich unter einem vorher festlegbaren Winkel kreuzender wendeiförmig ausgebildeter Abschnitte des endlos zugelieferten und aufgewickelten porösen Hohlfadens 1 aufgebaut ist.

Fig. 12 zeigt einen Längsschnitt eines beispielsweise mit einer gemäss Fig. 10 und 11 beschriebenen Einrichtung hergestellten Spulkörpers 4. Der Spulkörper 4 ist an seinen beiden Stirnseiten 5 mit flanschartigen Ansätzen 7 aus einer härtbaren Vergussmasse versehen, die im Schleudergussverfahren in die gewünschte Form gebracht worden ist. Durch Abtrennen eines Teils der flanschartigen Ansätze 7 entlang der Linien A bzw. B können die Öffnungen der porösen Hohlfäden des Spulkörpers 4 freigelegt werden. Der perforierte Spulenträger 3 gestattet eine radiale Durchströmung des Spulkörpers 4.

Der in Fig. 13 im Längsschnitt dargestellte Spulkörper 4 ist durch gleichmässiges Aufwickeln eines endlosen porösen Hohlfadens auf einen konisch ausgebildeten Spulenträger 3 entstanden und hat dadurch selbst Konusform. Bei diesem Spulkörper 4 sind die Enden der einzelnen Hohlfadenabschnitte durch Abtrennen eines Teils der flanschartigen Ansätze 7 (wie bei Fig. 12 bereits beschrieben) freigelegt.

Der in Fig. 14 im Längsschnitt dargestellte Spulenkörper 4 ist durch gleichmässiges Aufwickeln eines endlosen porösen Hohlfadens auf einen diaboloförmig ausgebildeten Spulenträger 3 entstanden und hat dadurch selbst Diaboloform. Bei diesem Spulenkörper 4 sind die Enden der einzelnen Hohlfadenabschnitte durch Abtrennen eines Teils der flanschartigen Ansätze 7 (wie bei Fig. 12 bereits beschrieben) freigelegt.

Der in Fig. 15 im Längsschnitt dargestellte Spulkörper 4 ist durch gleichmässiges Aufwickeln eines endlosen porösen Hohlfadens auf einen tonnenförmig ausgebildeten Spulenträger 3 entstanden und hat dadurch selbst Tonnenform. Bei diesem Spulkörper 4 sind die Enden der einzelnen Hohlfadenabschnitte durch Abtrennen eines Teils der flanschartigen Ansätze 7 (wie bei Fig. 12 bereits beschrieben) freigelegt.

Der in Fig. 16 dargestellte Spulkörper 4 ist durch gleichmässiges Aufwickeln eines endlosen porösen Hohlfadens auf einen kreiszylinderförmigen Spulenträger entstanden und hat dadurch selbst Kreiszylinderform. Dieser Spulkörper 4 ist nur an einem Ende mit einem flanschartigen Ansatz 7 versehen, wobei hierbei die Enden der einzelnen Hohlfadenabschnitte des Spulkörpers 4 durch das bereits beschriebene

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Abtrennen eines Teils des flanschartigen Ansatzes 7 nur auf eben dieser einen Seite freigelegt sind.

Der Strömungsweg eines Fluids durch die porösen Hohlfaden eines solchen Spulkörpers verläuft ähnlich wie derjenige eines U-förmig ausgebildeten Rohres. Das heisst die Ein-und Austrittsöffnungen für das Fluid liegen bei diesem Spulkörper in ein und derselben Ebene.

Fig. 17 zeigt einen Spulkörper, wie er sich ergibt, wenn die flanschartigen Ansätze 7 teilweise, beispielsweise wie in Fig. 12 dargestellt entlang den Linien A-A bzw. B-B abgetrennt werden.

Fig. 18 zeigt die Verwendung eines gemäss den Fig. 10 bis 12 hergestellten Spulkörpers 4 in einer erfmdungsgemässen Vorrichtung. Der Spulkörper 4 mit den flanschartigen Ansätzen 7 ist dabei in dem entsprechend bemessenen Gehäuse 10 angeordnet. Ein erstes Fluid 8 tritt durch den Eintrittsstutzen 11 in den Verteilerraum 16 der Vorrichtung und gelangt von dort in die Eintrittsöffnungen der in dem Spulenkörper 4 angeordneten porösen Hohlfaden, durchströmt diese und verlässt sie auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Spulkörpers 4, gelangt in den Sammelraum 17 der Vorrichtung und verlässt diese durch den Austrittsstutzen 12. Die Durchströmung der porösen Hohlfaden ist auch in umgekehrter Richtung möglich. Ein zweites Fluid 9 tritt durch den Eintrittsstutzen 13 in den Kernraum 18 des Spulkörpers 4, der an seinem Ende 15 abgedichtet ist, durchströmt den Spulkörper 4 in radialer Richtung von innen nach aussen und gelangt in den ringzylinderförmigen Sammelraum 19, von wo aus es die Vorrichtung durch den Austrittsstutzen 14 verlässt.

Das erste Fluid 8 kann hierbei wie auch bei den in den Fig. 19 bis 21 und 34 bis 37 beschriebenen Ausführungsfor-men der erfmdungsgemässen Vorrichtung eine Flüssigkeit und das zweite Fluid 9 beispielsweise ein Gas oder Luft sein, welche bei der Anwendung von Verdampfungs- oder Verdunstungskühlung die an der äusseren Oberfläche der Hohlfadenabschnitte entstehenden Flüssigkeitsdämpfe aufnehmen und mitschleppen. Das erste Fluid 8 kann dabei eine höhere oder tiefere Temperatur haben als das zweite Fluid 9. Wird das Hindurchtreten von Fluiden durch die Wand der porösen Hohlfäden jedoch nicht gewünscht, so können die Vorrichtungen erfindungsgemäss aus mit einer membranartigen fluidundurchlässigen Schicht ummantelten porösen Hohlfäden hergestellt werden.

Fig. 19 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung, bei der der Spulkörper 4 mit einer Trennwand 21 versehen ist, die jedoch so angeordnet ist, dass der freie Durchflussquerschnitt der einzelnen porösen Hohlfäden dadurch nicht unterbrochen wird. Ein erstes Fluid 8 durchströmt hierbei die Vorrichtung in gleicher Weise wie bereits in Fig. 18 beschrieben. Ein zweites Fluid 9 tritt durch den Eintrittsstutzen 13 der Vorrichtung in den ringzylinderförmigen Verteilerraum 20, durchströmt danach die rechte Hälfte des Spulkörpers 4 in radialer Richtung von aussen nach innen und gelangt in den Kernraum 18 des Spulkörpers 4, der an seinen beiden stirnseitigen Enden 15 verschlossen ist. Anschliessend durchströmt das zweite Fluid 9 die linke Hälfte des Spulkörpers 4 in radialer Richtung von innen nach aussen und gelangt in den ringzylinderförmigen Sammlerraum 19, von woaus es die Vorrichtung durch den Austrittsstutzen 14 verlässt.

Fig. 20 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung, bei der die porösen Hohlfäden des Spulkörpers 4 gemäss Fig. 16 nur an einer Seite mit einem flanschartigen Ansatz 7 versehen und aufgeschnitten sind und die Eintrittsöffnungen und die Austrittsöffnungen der einzelnen porösen Hohlfäden jeweils um 180°C gegeneinander versetzt angeordnet sind, sich also gegenüberliegen, d.h. ähnlich angeordnet sind, wie dies von herkömmlichen Wärmeaustauschern mit U-förmig ausgebil650696

deten Rohren her bekannt ist. Bei dieser Vorrichtung tritt ein erstes Fluid 8 durch den Eintrittsstutzen 11 in den Verteilerraum 16, gelangt von dort in das Innere der porösen Hohlfäden des Spulkörpers 4, durchströmt diese zunächst in der einen und danach in der dieser im wesentlichen entgegengesetzten Richtung und gelangt anschliessend in den Sammlerraum 17, von wo es durch den Austrittsstutzen 12 die Vorrichtung wieder verlässt. Ein zweites Fluid 9 tritt durch den Eintrittsstutzen 13 in den ringzylinderförmigen Verteilerraum 20, von woaus es den Spulkörper 4 in radialer Richtung von aussen nach innen durchströmt und in den Kernraum 18 des Spulkörpers 4 gelangt, der an der Stirnseite 15 abgedichtet ist, und verlässt von dort durch den Austrittsstutzen 14 die Vorrichtung.

In Fig. 21 ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung dargestellt, die die wesentlichen Merkmale des in Fig. 19 und 20 dargestellten Spulkörpers 4 vereint. Das erste Fluid 8 durchströmt dabei die porösen Hohlfäden des Spulkörpers 4 wie in Fig. 20 beschrieben, das zweite Fluid 9 umströmt dabei die porösen Hohlfäden des Spulkörpers 4 wie in Fig. 19 beschrieben.

Die Figuren 22 bis 23 zeigen in vereinfachter schematischer Darstellung eine Einrichtung zur Herstellung eines Spulkörpers 4 aus zwei von zwei Spulen 6 getrennt zugeführten, jedoch gleichzeitig auf einen gemeinsamen Spulenträger 3 aufgewickelten porösen Hohlfäden 1. Durch in Längsrichtung des Spulkörpers 4 versetzte Anordnung der Fadenführer 2, wie aus Fig. 23 bzw. 24 ersichtlich, ist es möglich, einen Spulkörper 4 herzustellen, bei dem die jeweiligen Lagen der beiden porösen Hohlfäden 1 in Längsrichtung des Spulkörpers 4 versetzt zueinander aufgewickelt werden, so dass sich an den Stirnseiten des Spulkörpers 4 je ein Bereich 22 bildet, der nur von einem der beiden porösen Hohlfäden gebildet wird. Durch Entfernen dieser beiden Bereiche 22 ergibt sich ein Spulkörper der auf der einen Seite die Eintritts- und die Austrittsöffnungen für ein erstes Fluid und auf der gegenüberliegenden Stirnseite diejenigen für ein zweites Fluid hat.

Die Verwendung eines derartigen gemäss Fig. 22 bis 24 hergestellten Spulkörpers in einer erfmdungsgemässen Vorrichtung ist in Fig. 25 dargestellt. Darüber hinaus befindet sich bei dieser in Fig. 25 dargestellten Ausführungsform der Spulkörper 4 in einem die Wärme gut leitenden festen oder flüssigen Stoff 23. Eine solche Vorrichtung gestattet es, beispielsweise die Wärme von einem ersten Fluid 8 auf ein zweites Fluid 9 unter Ausnutzung der guten Wärmeleiteigen-schaften des Stoffes 23 zu übertragen, wobei das Fluid 8 die entsprechenden, aus dem einen porösen Hohlfaden gebildeten Lagen des Spulkörpers 4 beispielsweise in der in Fig.'20 dargestellten Weise durchströmt, in Fig. 25 ist dieser Strömungsweg schematisch als gestrichelte Linie angedeutet, während das zweite Fluid 9 einen hierzu spiegelbildlichen Strömungsweg nimmt, der in Fig. 25 durch die durchgezogene Linie angedeutet ist.

In Fig. 26 ist ein Spulkörper 4 mit an seinen beiden Stirnflächen angeordneten flanschartigen Ansätzen 7 dargestellt, wobei die flanschartigen Ansätze 7 (wie diejenigen der in den Figuren 12 bis 21 dargestellten Spulkörper 4) einen grösseren äusseren Umfang haben als der Spulkörper 4. Die flanschartigen Ansätze 7 und der Spulkörper 4 haben hierbei jedoch einen elliptischen Ringquerschnitt.

Fig. 27 zeigt, dass man einen Spulkörper 4 nicht nur an seinen Stirnseiten eingiessen und entsprechend aufschneiden kann wie oben beschrieben, sondern auch entlang einer oder mehrerer seiner Mantellinien. Bei der in Fig. 27 dargestellten Ausführungsform münden die porösen Hohlfäden demge-mäss in zwei kreiszylinderförmig von einer beispielsweise aus Giessharz bestehenden Wandung umgebene Hohlräume 24 bzw. 25, die, wie bei den oben bereits beschriebenen Figuren

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erläutert, als Verteiler- bzw. Sammlerraum für das durch die porösen Hohlräume strömende Fluid dienen.

Fig. 28 zeigt einen Querschnitt durch einen Spulkörper 4, den man erhält, wenn man die porösen Hohlfäden auf einen Spulenträger 3 mit einem rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken aufwickelt.

Fig. 29 zeigt einen Querschnitt durch einen Spulkörper 4, den man erhält, wenn man einen Spulkörper 4 gemäss Fig. 28 entlang zweier seiner Mantellinien wie in Fig. 27 bereits beschrieben, beispielsweise in Giessharz eingiesst und anschliessend in der bereits beschriebenen Art und Weise die Öffnungen der porösen Hohlfäden freilegt.

Fig. 30 zeigt einen Querschnitt durch einen Spulkörper 4, den man ebenfalls aus dem in Fig. 28 dargestellten Spulkörper 4 herstellen kann, und Fig. 31 einen solchen, wie man ihn in gleicher Weise, wie in Fig. 27 beschrieben, aus einem Spulkörper 4 mit kreisförmigem Ringquerschnitt erhält.

Die in den Figuren 27 bis 31 dargestellten erfmdungsgemässen Ausführungsformen eignen sich hervorragend zur Wärmeübertragung von einem flüssigen Medium auf ein gasförmiges (z.B. als Autokühler) oder umgekehrt, wobei das flüssige Medium zweckmässigerweise durch die porösen Hohlfäden strömt und das gasförmige die porösen Hohlfäden umströmt, wobei auch hierbei je nach Art der verwendeten porösen Hohlfäden, wie oben bereits beschrieben, mit oder ohne Verdunstungskühlung gearbeitet werden kann.

Fig. 32 zeigt einen Querschnitt durch einen ringförmigen Wickelträger 31, wie er sich zur Herstellung eines scheibenförmigen Wickelkörpers aus porösen Hohlfäden eignet.

Fig. 33 zeigt eine mögliche Anordnung der einzelnen Fadenabschnitte beispielsweise eines endlos aufgewickelten porösen Hohlfadens auf dem ringförmigen Wickelträger 31. Die Hohlfadenabschnitte können hierbei in mehreren übereinanderliegenden sich jeweils mehrfach kreuzenden Lagen angeordnet sein.

Durch Vergiessen des äusseren Teils des ringförmigen Wickelträgers 31 beispielsweise in eine härtbare Vergussmasse und anschliessendes Entfernen eines Teils des ringförmigen Vergussmasseansatzes bis in den Bereich des Umkehrteilstücke 32 der Hohlfadenabschnitte wird der zunächst endlose poröse Hohlfaden 1 in eine Vielzahl gleichlanger in mehreren Lagen angeordneter und sich mehrfach kreuzender Hohlfadenabschnitte zerteilt und werden dabei an jeder Trennstelle die Öffnungen der einzelnen Hohlfadenabschnitte freigelegt. Der äussere Durchmesser des nicht abgearbeiteten Teils des ringförmigen Gussmasseansatzes ist also im allgemeinen gleich oder geringfügig kleiner als der äussere Durchmesser des ringförmigen Wickelträgers 31.

Fig. 34 zeigt im Schnitt entlang der Linie XXXIV-XXXIV in Fig. 35 eine scheibenförmige Ausführungsform der erfmdungsgemässen Vorrichtung, bei welcher ein Wickelkörper 4 gemäss Fig. 33 verwendet wurde. Durch entsprechendes Anordnen der Eintrittsstutzen 11 und der Verteilerräume 16 sowie der Sammlerräume 17 und der Austrittsstutzen 12 für ein erstes Fluid 8 bzw. der Eintrittsstutzen 13 und der Verteilerräume 20 sowie der Sammlerräume 19 und der

Austrittsstutzen 14 für ein zweites Fluid 9 erhält man eine Vorrichtung mit insgesamt je zwei Einlässen und zwei Auslässen für die zwei Fluide 8 und 9. Dabei wird jeweils der durch den einen Einlass in die Vorrichtung eintretende Fluidstrom geteilt, so dass jeweils nur die Hälfte eines jeden Teilstroms der Fluide 8 bzw. 9 die beiden jeweiligen mit dem entsprechenden Einlass in Verbindung stehenden Auslässe erreicht und sich dort mit einer der Hälfte des anderen Teilstroms der Fluide 8 bzw. 9 vereint. In Fig. 34 ist dieser Strömungsverlauf durch Pfeile und vier als dicke Linien ausgezogene Hohlfadenabschnitte veranschaulicht.

Fig. 35 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XXXV-XXXV durch Fig. 34. Zu erkennen sind der ringförmige Wickelträger 31, der ringförmige Ansatz 7 aus einer härtbaren Gussmasse, der Wickelkörper 4 sowie die beiden sich gegenüberliegenden Verteilerräume 16 für das erste Fluid 8.

Fig. 36 zeigt eine weitere Anordnungsmöglichkeit eines endlosen porösen Hohlfadens 1 auf einem ringförmigen Wickelträger 31 zur Herstellung eines Hohlfadenwickels für scheibenförmige Ausführungsformen der erfmdungsgemässen Vorrichtung.

Fig. 37 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung, bei welcher ein Wickelkörper gemäss Fig. 36 verwendet wurde. Die Öffnungen der einzelnen Hohlfadenlagen wurden hierbei, wie in Fig. 32 bis 35 bereits beschrieben, freigelegt. Bei dieser Ausführungsform tritt das erste Fluid 8 durch den Eintrittsstutzen 11 in den Verteilerraum 16, durchströmt anschliessend die porösen Hohlfäden des Wickelkörpers 4, tritt in den Sammlerraum 17 und verlässt die Vorrichtung durch den Austrittsstutzen 12. Die übrigen Teile dieser Vorrichtimg entsprechen ihren Positionszahlen gemäss den beispielsweise in Fig. 34 beschriebenen Teilen. Ein an der Wärmeübertragung teilnehmendes beispielsweise zweites Fluid durchströmt die in Fig. 37 dargestellte Vorrichtung in im wesentlichen axialer Richtung derselben.

Während sich die in Fig. 37 dargestellte Vorrichtung somit also zur Wärmeübertragung von einem Medium auf ein anderes eignet, können bei der in Fig. 34 und 35 dargestellten Vorrichtung insgesamt drei Medien an der Wärmeübertragung teilnehmen. Bei der in Fig. 34 und 35 dargestellten Vorrichtung könnte das dritte Medium beispielsweise ein die Wärme gut leitender fester oder flüssiger Stoff sein, der die porösen Hohlfäden von aussen umgibt, oder aber ein, den Wärmeaustauscher in seiner axialen Richtung durchströmendes, drittes Fluid.

Die Verwendung der in den Figuren 33 und 36 beispielhalber beschriebenen scheibenförmigen Wickelkörper beschränkt sich nicht nur auf die Herstellung von im wesentlichen scheibenförmigen Vorrichtungen, sondern es ist erfin-dungsgemäss möglich, eine Vielzahl derartiger Wickelkörper übereinander anzuordnen und auf diese Weise eine beliebige Anzahl von Fluiden an der Stoff- und/oder Wärmeübertragung teilnehmen zu lassen.

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1. Vorrichtung zum Wärme- und/oder Stoffaustausch zwischen fluiden Medien und/oder zur Filtration derselben, in welcher der Wärme- und/oder Stoffaustausch durch Hohlfaden direkt oder indirekt und die Filtration durch solche Fäden immer direkt erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfäden aus synthetischen Polymeren mit 10 bis 90 YoL-% miteinander in Verbindung stehender Poren und einer ebenen offene Poren aufweisenden Oberfläche, wobei der Anteil der Öffnungen in der Oberfläche 10 bis 90% beträgt, bestehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder einzelne Hohlfaden auf dem grössten Teil seiner Länge, vorzugsweise auf seiner gesamten Länge und/ oder der grösste Teil aller Hohlfäden, vorzugsweise die Gesamtheit aller Hohlfäden schlaufenförmig ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfäden wendeiförmig oder spiralförmig ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfäden in mehreren Lagen angeordnet sind, wobei die Hohlfäden in jeder Lage die Hohlfäden jeder der benachbarten Lage gegebenenfalls mehrfach kreuzen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfäden in Form eines mehrlagigen Spul- oder Wickelkörpers angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfäden in Form von Spul- oder Wickelkörpern mit einem runden, elliptischen oder viereckigen Ringquerschnitt mit abgerundeten Ecken angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfäden in Form von Spul- oder Wickelkörpern mit einem rechteckigen Ringquerschnitt mit abgerundeten Ecken angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfäden in Form von Spul- oder Wickelkörpern mit einem entlang der Längsachse derselben grösser und/oder kleiner werdenden Ringquerschnitt angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfäden in Form von gewebten, gewirkten, gestrickten und/oder nach einem Ablegeverfahren erzeugten Flächengebilden angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher der Stoffaustausch durch die Hohlfäden indirekt erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Hohlfäden eine als Membran wirkende Schicht aufgebracht ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welcher der Stoffaustausch durch die Hohlfäden indirekt erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Hohlfäden eine als Membran wirkende fluidundurchlässige Schicht aufgebracht ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfäden Graphit, Metallteilchen, Füllmittel, Stabilisatoren, Additive, Russ und/oder Farbpigmente enthalten.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfäden einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt mit einem im Bereich von 0,1 bis 4 mm liegenden Aussendurchmesser aufweisen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfäden eine im Bereich von 20 bis 500 |xm liegende Wandstärke aufweisen.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfäden innen und/oder aussen profiliert sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfäden einen in ihrer Längsrichtung sich stetig oder unstetig in seiner Form und/ oder Grösse ändernden Querschnitt aufweisen.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfäden aus zwei oder mehr Werkstoffkomponenten bestehen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Teil der Werkstoffkomponenten porös ist.