DE10042690A1 - Schichtwärmeübertrager - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schichtwärmeübertrager mit einem Schichtblock aus Trennplatten, die zwischenliegende Strömungskanalschichten begrenzen. DOLLAR A Erfindungsgemäß weisen die Trennplatten auf wenigstens einer Hauptseite randseitig längs von in Umfangsrichtung voneinander über zwischenliegende Offenrandbereiche beabstandeten Geschlossenrandbereichen einen gegenüber der Ebene dieser Hauptseite vorstehenden Massiv- oder Falzrand auf. Dieser ist im Schichtblock fluiddicht mit dem gegenüberliegenden Randbereich einer benachbarten Trennplatte verbunden und fungiert als seitliche Begrenzung der zugehörigen Strömungskanalschicht. DOLLAR A Verwendung z. B. für Wärmeübertrager in Automobilen und Reaktoren von Brennstoffzellensystemen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schichtwärmeübertrager mit einem Schichtblock bzw. Stapel aus Trennplatten, die zwi­ schenliegende Strömungskanalschichten begrenzen. Mit anderen Worten dienen die Trennplatten als vorzugsweise gut wärmelei­ tende fluidtrennende Wände zwischen den in Stapelrichtung aufeinanderfolgenden Strömungskanalschichten, die üblicher­ weise alternierend von zwei oder mehr verschiedenen, mitein­ ander in Wärmekontakt zubringenden, flüssigen oder gasförmi­ gen Wärmeträgermedien, nachfolgend kurz Wärmemedien genannt, durchströmt werden.

Ein derartiger Schichtwärmeübertrager ist in der älteren deutschen Patentanmeldung 199 09 881 beschrieben. Der dortige Wärmeübertrager vom Kreuzstromtyp beinhaltet Trennplatten, in die Ausformungen eingebracht sind, über die sie im Schicht­ block bereichsweise in Kontakt mit einer benachbarten Trenn­ platte sind, während jeweils benachbarte Trennplatten außer­ halb der Ausformungsbereiche beabstandet sind und dadurch die zwischenliegende Strömungskanalschicht in Stapelrichtung be­ grenzen. In Seitenbereichen sind die Trennplatten mit Ein­ trittskanal- und Austrittskanal-Durchbrüchen derart versehen, dass durch deren fluchtende Überlappung im Stapel randseitige, stapelstirnseitig mündende Sammelkanäle zum Verteilen des jeweiligen Wärmemediums auf die zugehörigen Strömungskanal­ schichten und zum Sammeln des die Strömungskanalschichten verlassenden Wärmemediums gebildet sind.

In den Offenlegungsschriften DE 197 07 648 A1 und DE 198 15 218 A1 sind Schichtwärmeübertrager beschrieben, deren Stapel­ aufbau ebene Platten unterschiedlichen Typs beinhaltet, und zwar Strömungskanalplatten, die mit strömungskanalbildenden Durchbrüchen versehen sind, und trennende Zwischenplatten, die alternierend zu den Strömungskanalplatten im Stapel ange­ ordnet sind und als Trennwände für die Strömungskanäle der Strömungskanalplatten dienen. Je nach Ausführungsform sind in alle Platten seitliche, im Stapel fluchtend überlappende Sam­ melkanaldurchbrüche zur Bildung entsprechender, stapelstirn­ seitig mündender Sammelkanäle eingebracht, oder die Strö­ mungskanäle der Strömungskanalplatten erstrecken sich in bei­ den Endbereichen über die Zwischen- bzw. Trennplatten hinaus, wodurch eine Anschlussstruktur gebildet ist, bei der das betreffende Wärmemedium seitlich dem Stapel zugeführt und aus diesem abgeführt werden kann und dabei an den betreffenden Stapelseiten von den Zwischenplattenebenen in die vorsprin­ genden Strömungskanäle der Strömungskanalplatten hinein und in entsprechender Weise wieder aus diesen heraus gelangt.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstel­ lung eines mit relativ geringem Aufwand und zuverlässig dicht herstellbaren Schichtwärmeübertragers der eingangs genannten Art zugrunde, der eine vorteilhafte Strömungscharakteristik für die hindurchzuleitenden Wärmemedien besitzt und insbeson­ dere eine seitliche Zu- und Abführung der Wärmemedien mit ge­ ringem Druckverlust ermöglicht.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Schichtwärmeübertragers mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei diesem Schichtwärmeübertrager ist der Schichtblock aus randseitig mit einem geeigneten Massiv- oder Falzrand verdickten Trennplatten aufgebaut. Die Trennplatten sind mit ih­ rem verdickten Massiv- oder Falzrand fluiddicht mit dem gege­ nüberliegenden Randbereich einer benachbarten Trennplatte verbunden, so dass im übrigen Bereich die jeweils benachbar­ ten Trennplatten wenigstens teilweise auf Abstand gehalten sind und dadurch in Stapelrichtung beidseitig eine Strömungs­ kanalschicht begrenzen, die je nach der gewählten inneren Struktur einen oder mehrere, parallel durchströmbare Strö­ mungskanäle quer zur Stapelrichtung bildet. Der verdickte Massiv- oder Falzrand begrenzt die Strömungskanalschicht seitlich in den betreffenden Randbereichen, daher vorliegend Geschlossenrandbereiche bezeichnet, während in den übrigen Randbereichen der oder die Strömungskanäle seitlich offen ausmünden, weshalb diese Randbereiche vorliegend als Offen­ randbereiche bezeichnet sind.

Dieser Trennplatten-Schichtblockaufbau ist mit vergleichswei­ se geringem Aufwand durch einfach zu fertigende Trennplatten realisierbar. Der Materialverlust bei der Fertigung der Trennplatten lässt sich sehr gering halten. Da die diversen Wärmemedium-Strömungskanäle in den Ebenen der Strömungskanal­ schichten selbst seitlich offen ausmünden, kann das jeweilige Wärmemedium mit vergleichsweise hohem Maß an Geradlinigkeit des Strömungsverlaufs und folglich geringem Druckabfall seit­ lich am Schichtblock mit im wesentlichen quer zur Stapelrich­ tung, d. h. zur Schichtblocklängsachse, verlaufender Strö­ mungskomponente zu- und abgeführt werden. Geeignete Sammel­ kästen können nach Fertigstellung des Trennplatten-Schicht­ blockaufbaus an diesem seitlich angebracht werden. Zuvor kön­ nen die einzelnen Trennplatten z. B. durch Laserschweißen, Lö­ ten oder Kleben entlang der seitlich frei zugänglichen Mas­ siv- oder Falzränder fluiddicht aneinander fixiert werden.

In alternativen Ausgestaltungen der Erfindung ist nach An­ spruch 2 der Massiv- oder Falzrand entweder nur auf einer oder auf beiden Trennplattenhauptseiten vorgesehen. In letz­ terem Fall ist der Massiv- oder Falzrand bezogen auf die Orientierung der Seitenbereiche im Schichtblock auf der einen Trennplattenhauptseite entlang anderer Seitenbereiche vorge­ sehen als derjenige auf der anderen Hauptseite, so dass durch Gegeneinanderlegen einander zugewandter Massiv- oder Falzrän­ der je zweier aufeinanderfolgender Trennplatten alternierende Strömungskanalschichten für zwei oder mehr Wärmemedien gebil­ det werden können, die an jeweils unterschiedlichen Schicht­ blockseitenbereichen zu- und abgeführt werden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 besteht der Schichtblockaufbau aus viereckigen Trennplatten, die im Schichtblock jeweils um 90° gedreht oder 180° gekippt aufein­ anderfolgen. Dadurch lässt sich ein Zweimedien-Schichtwärme­ übertrager vom Kreuzstromtyp realisieren, bei dem die beiden Wärmemedien im Kreuzstrom in alternierenden Schichten durch den Schichtblock geführt werden und nur ein einziger Trenn­ plattentyp benötigt wird.

In alternativen Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Anspruch 4 ist an den Trennplatten ein Falzrand vorgesehen, der je nach Bedarf als Einfachfalz für geringere Strömungskanalhöhen oder Mehrfachfalz für größere Strömungskanalhöhen realisiert ist.

Bei einem nach Anspruch 5 weitergebildeten Schichtwärme­ übertrager sind Sammelkästen zur Zu- und Abführung der Wärme­ medien seitlich an den Schichtblock angefügt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hier­ bei zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Kreuzstrom-Schichtwärme­ übertrager mit einem Stapel quadratischer Trenn­ platten,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht längs der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 Detailschnittansichten einzelner Trennplatten-Rand­ zonen und von Randzonen einiger aufeinanderfolgen­ der Trennplatten längs der Schnittlinien A-A bzw. B-B von Fig. 1 für sechs verschiedene Massiv- oder Falzrandvarianten und

Fig. 4 eine eckenbetonte Draufsicht auf einen Trennplat­ ten-Rohling zur Veranschaulichung der Bildung beid­ seitiger Einfach-Falzränder gemäß einer der Varian­ ten von Fig. 3.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in Draufsicht bzw. im Längsschnitt einen Kreuzstrom-Schichtwärmeübertrager, der einen Schicht­ block bzw. Stapel 1 aus viereckigen Trennplatten 2 zwischen zwei stapelendseitigen Deckplatten 3a, 3b aufweist. An die vier Seitenflächen 4a bis 4d des quader- oder würfelförmigen Trennplattenstapels 1 ist je ein Sammelkasten 5a bis 5d mit zugehörigem Anschlussstutzen 6a bis 6d angefügt. Jeder Sam­ melkasten 5a bis 5d umschließt die gesamte zugehörige Stapel­ seitenfläche 4a bis 4d. Zwei im Trennplattenstapel 1 in Wär­ mekontakt zu bringende, flüssige oder gasförmige Wärmemedien M1, M2 werden im Kreuzstrom durch alternierende, von den Trennplatten 2 definierte Strömungskanalschichten hindurchge­ leitet. Dazu werden sie um 90° versetzt über je einen als Einlassstutzen dienenden Anschlussstutzen 6a, 6b in einen zu­ gehörigen Sammelkasten 5a, 5b eingeleitet, von dort auf je­ weils übernächste Strömungskanalschichten verteilt, durch diese hindurchgeleitet und auf der gegenüberliegenden Seite in den dortigen Sammelkästen 5c, 5d wieder gesammelt und über die zugehörigen, als Abführstutzen fungierenden Anschluss­ stutzen 6c, 6d abgeführt.

Die Trennplatten 2 bestehen aus einem gut wärmeleitenden Me­ tall- oder Kunststoffmaterial und dienen zum einen zur Fluidtrennung und zum anderen zur Wärmeübertragung zwischen je zwei in Stapelrichtung aufeinanderfolgenden Strömungskanal­ schichten. Die Strömungskanalschichten sind speziell dadurch gebildet, dass die Trennplatten 2 wenigstens auf einer ihrer Hauptseiten an zwei gegenüberliegenden Seitenkanten verdickte Randzonen aufweisen, wobei optional auf der anderen Hauptsei­ te verdickte Randzonen entlang der beiden anderen gegenüber­ liegenden Seitenkanten vorgesehen sein können. In jedem Fall liegen benachbarte Trennplatten 2 im Stapel 1 auf diese Weise nur längs der verdickten Randzonen mit Berührkontakt gegen­ einander an und sind dort fluiddicht miteinander verbunden, während sie im übrigen Bereich einen entsprechenden Abstand voneinander einhalten und dadurch eine zwischenliegende Strö­ mungskanalschicht definieren. Diese bildet, wenn keine ander­ weitige innere Struktur eingebracht ist, einen einteiligen Strömungskanal. Bei Bedarf kann die Strömungskanalschicht ei­ ne innere Struktur aufweisen, z. B. in mehrere parallele Strö­ mungskanäle aufgeteilt sein, wie mittels Stegen, und/oder Strömungsleitflächen oder die Wärmeübertragung unterstützende Elemente, wie Wellrippen, enthalten.

Die verdickten Randzonen der Trennplatten 2 sind je nach An­ wendungsfall als Massivrand oder als Falzrand realisiert. Beim Massivrand wird durch entsprechende Techniken dafür ge­ sorgt, dass das Volumenmaterial der Trennplatte in den betreffenden Randzonenbereichen dicker als in den übrigen Be­ reichen bleibt. Beim Falzrand wird ein Trennplattenrohling einheitlicher Dicke mit randseitigen Falzverlängerungen im gewünschten Randzonenbereich vorgefertigt, die dann auf die eigentliche Trennplattenfläche umgefalzt werden. Je nach An­ wendungsfall und gewünschter Höhe der Strömungskanalschichten relativ zur Materialdicke der Trennplatten 2 sind unter­ schiedliche Trennplattenrealisierungen möglich.

Fig. 3 zeigt exemplarisch sechs verschiedene Trennplattenva­ rianten I bis VI, und zwar jeweils in Schnittdarstellungen eines verdickten Randzonenbereichs einer Trennplatte sowie einiger aufeinanderliegender, im Stapel 1 fertig montierter Trennplatten längs der Schnittlinien A-A bzw. B-B in Fig. 1. In allen sechs Varianten I-VI ist zum Aufbau des Stapels 2 jeweils nur ein einziger Typ identisch geformter Trennplatten nötig.

Bei der Variante I sind quadratische Trennplatten 10 vorgese­ hen, die auf einer Hauptseite 11a entlang zweier gegenüber­ liegender Seitenbereiche mit je einem Massivrand 12 als ver­ dickte Randzone versehen sind, während sie auf ihrer gegen­ überliegenden Hauptseite 11b plan sind. Zur Bildung des Plat­ tenstapels 1 werden die so gestalteten quadratischen Trenn­ platten 10 nacheinander mit jeweiliger 90°-Verdrehung aufein­ andergeschichtet. Dadurch ergeben sich, wie aus den beiden Schnittansichten längs der Linien A-A und B-B ersichtlich, erste Strömungskanalschichten 13 für das erste Wärmemedium M1 und zu diesen in Stapelrichtung alternierend angeordnete zweite Strömungskanalschichten 14 für das zweite Wärmemedium M2.

Die Massivränder 12 begrenzen die Strömungskanalschichten 13, 14 für das jeweils eine Medium seitlich auf den in Strömungs­ richtung des anderen Wärmemediums gegenüberliegenden Stapel­ seiten, d. h. längs dieser Geschlossenrandbereiche, und halten dazwischen die beiden jeweiligen Trennplatten 10 zur Bildung der Strömungskanalschichten 13, 14 in einer Höhe h₁ auf Ab­ stand, um die der Massivrand 12 gegenüber der übrigen Trenn­ plattenfläche vorsteht, da der Massivrand 12 jeder Trennplat­ te gegen die plane Hauptseite 11d einer benachbarten Trenn­ platte anliegt. Diese Verdickungshöhe h₁ stellt somit gleich­ zeitig die Höhe der gebildeten Strömungskanalschichten 13, 14 dar.

Zur fluiddichten Verbindung ist jede Trennplatte 10 entlang ihres Massivrandes 12 mit dem angrenzenden Bereich der be­ nachbarten Trennplatte durch Laserschweißverbindungen 15 flu­ iddicht verbunden. Alternativ kommen je nach Trennplattenmaterial und Anwendungsfall andere fluiddichte Verbindungen in Betracht, wie durch Löten, Kleben und/oder mechanisches Verspannen.

Die Variante II beinhaltet quadratische oder rechteckige Trennplatten 16, die beidseitig, d. h. auf beiden Hauptseiten 11a, 11b, je zwei verdickte Massivränder 17, 18 entlang ge­ genüberliegender Seitenbereiche aufweisen, und zwar die Mas­ sivränder 17 auf der einen Hauptseite 11b längs einer ersten und zweiten Seitenkante und die Massivränder 18 auf der ande­ ren Hauptseite 11a längs der dritten und vierten der vier Seitenkanten der Trennplatten 16. Im Schichtblock 1 werden dann die Trennplatten 16 jeweils mit gegeneinanderliegenden Massivrändern 17, 18 aufeinandergestapelt und fluiddicht ver­ bunden, um wiederum erste Strömungskanalschichten 13a und zweite Strömungskanalschichten 14a für die beiden Wärmemedien M1, M2 analog zur Variante I zu bilden. Die Höhe h₂ dieser Strömungskanalschichten 13a, 14a entspricht der doppelten Hö­ he, um welche die betreffenden Massivränder 17, 18 gegenüber dem übrigen Trennplattenbereich vorstehen.

Die Variante III beinhaltet quadratische Trennplatten 19 mit einem einseitigen, einfachen Falzrand 20 längs gegenüberlie­ gender Seitenkanten der einen Hauptseite 11b, während sie auf ihrer anderen Hauptseite 11a plan bleiben. Die Trennplatten 19 der Variante III und der damit aufgebaute Schichtblock 1 entsprechen folglich denjenigen der Variante I mit dem einzi­ gen Unterschied, dass die verdickten Randzonen durch den Falzrand 20 statt eines Massivrandes realisiert sind. Im üb­ rigen kann somit auf die Erläuterungen zu Variante I verwie­ sen werden, was die Bildung des Schichtblocks 1 mit alternie­ renden Strömungskanalschichten 13b, 14b für die beiden Wärme­ medien M1, M2 betrifft. Der Falzrand 20 kann durch eine übli­ che Falztechnik hergestellt werden. Die Höhe h₃ der Strö­ mungskanalschichten 13b, 14b entspricht in diesem Fall der Höhe, um die der Falz 20 gegenüber der übrigen Trennplatten­ fläche vorsteht und damit der Materialdicke der Trennplatte 19. Die Variante III eignet sich folglich besonders für Schichtblöcke mit sehr niedrigen, engen Strömungskanalschich­ ten 13b, 14b.

Bei der Variante IV sind quadratische oder rechteckige Trenn­ platten 21 mit je zwei Falzrändern 22, 23 längs gegenüberlie­ gender erster und zweiter Seitenkanten der einen Hauptseite 11b und längs gegenüberliegender dritter und vierter Seiten­ kanten auf der anderen Hauptseite 11a vorgesehen, d. h. die Variante IV entspricht in der Gestaltung der Trennplatten 21 und des damit gebildeten Schichtblocks der Variante II mit dem einzigen Unterschied, dass statt der dortigen Massivrän­ der 17, 18 die Falzränder 22, 23 als randseitige Verdickungen vorgesehen sind, um im Schichtblock erste und zweite, alter­ nierende Strömungskanalschichten 13c, 14c für die beiden Wär­ memedien M1, M2 zu bilden. Die Höhe h₄ der Strömungskanal­ schichten 13c, 14c entspricht in diesem Fall der doppelten Höhe, um welche die Falzränder 22, 23 gegenüber der restli­ chen Trennplattenfläche vorstehen, d. h. der doppelten Materi­ aldicke der Trennplatten 21.

In Fig. 4 ist ein geeigneter Herstellungsvorgang für eine solche Trennplatte 21 veranschaulicht, wobei der Einfachkeit halber die Trennplatte 21 nur mit ihren vier Eckbereichen ge­ zeigt ist. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, wird die Trennplatte 21 aus einem Plattenrohling hergestellt, der außer der Trenn­ plattengrundfläche längs der vier Seitenkanten je einen davon abstehenden Falzabschnitt 30a, 30b, 30c, 30d aufweist. Nach Zuschnitt dieses Plattenrohlings werden zunächst zwei gegen­ überliegende Falzabschnitte 30a, 30c aus der Zeichenebene nach vorn hochgestellt, angekippt und zur Bildung der beiden entsprechenden gegenüberliegenden Falzränder 22 geschlossen, wie in zwei zugehörigen Falzbiegeskizzen 31a, 31b illust­ riert. Anschließend werden die zwei anderen gegenüberliegen­ den Falzabschnitte 30b, 30d aus der Zeichenebene nach hinten hochgestellt, angekippt und zur Bildung der beiden zugehöri­ gen gegenüberliegenden Falzränder 23 geschlossen, d. h. vollends um 180° umgebogen, wie in zwei zugehörigen Falzbiege­ skizzen 32a, 32b illustriert.

Die Variante V beinhaltet Trennplatten 24, die denjenigen der Variante IV mit der Ausnahme entsprechen, dass auf der einen Hauptseite 11b Doppelfalze 24 anstelle der Einfachfalze 22 längs zweier gegenüberliegender Seitenkanten vorgesehen sind. Dadurch wird die Höhe h₅ für die durch gegeneinanderliegende Doppelfalze 24 gebildeten Strömungskanalschichten 14d für das eine Wärmemedium auf den doppelten Wert 2h₄ der Höhe h₄ der Strömungskanalschichten 13d für das andere Wärmemedium und damit auf das Vierfache der Materialdicke der Trennplatten 24 gesteigert.

Die Variante VI beinhaltet Trennplatten 26, die denjenigen der Variante V mit dem Unterschied entsprechen, dass auf bei­ den Hauptseiten 11a, 11b die verdickten Randzonen durch je­ weilige Doppelfalze 25, 27 gebildet sind. Dadurch weisen die im Schichtblock 1 jeweils durch das Gegeneinanderliegen von Doppelfalzrändern gebildeten Strömungskanalschichten 13e, 14e für beide Wärmemedien M1, M2 die vergrößerte Höhe h₅ des Vierfachen der Trennplattenmaterialdicke auf.

Während die in den oben beschriebenen Varianten I bis VI an­ gegebenen Schichtblockgestaltungen mit Ausnahme der verdick­ ten Randzonen plane, quadratische oder rechteckige Trennplat­ ten bzw. Trennbleche beinhalten, versteht es sich, dass je nach Bedarf Modifikationen hinsichtlich der äußeren Trenn­ plattenform und der inneren Struktur der Strömungskanal­ schichten möglich sind, wie sie von herkömmlichen Schichtwär­ meübertragern bekannt sind. So können innere Strukturierungen in Form von Kreuznoppen, Diagonalrippen, Winglets usw. oder eingelegte Wellrippenstrukturen vorgesehen sein. Statt der viereckigen Trennplattenform ist insbesondere auch eine Rund­ form oder eine andere Vieleckform möglich. Höhe, Länge und Tiefe der Strömungskanalschichten lassen sich durch entspre­ chende Gestaltung der Massiv- oder Falzränder und Wahl der Trennplattenabmessungen optimal an die Erfordernisse anpas­ sen. Typische Abmessungen können z. B. zwischen 30 mm, and 300 mm Kantenlänge der Trennplatten und 0,15 mm bis 2 mm Höhe der Strömungskanalschichten liegen.

Bevorzugt können die Trennplatten aus Edelstahlblechmaterial mit einer Dicke von z. B. weniger als 0,2 mm gefertigt sein. Die Formung der Trennplatten mit den Massivrändern kann je nach Anwendungsfall durch Stanzen, Ätzen, Massivumformen oder Spritzgießen erfolgen.

Da die Wärmemedien M1, M2 über die zugehörigen Anschlussstut­ zen 6a, bis 6d, die Sammelkästen 5a bis 5d und die Offenrand­ bereiche der Trennplatten 2, an denen die Strömungskanal­ schichten seitlich offen aus dem Schichtblock 1 ausmünden, praktisch geradlinig ohne größere und/oder abrupte Umlenkun­ gen in die Strömungskanalschichten hinein und wieder heraus gelangen, lässt sich der Druckabfall bei der Durchströmung des Schichtblocks 1 minimal und insbesondere geringer als bei stapelendseitigen Anschlusskonfigurationen halten. Gleichzei­ tig kann die seitliche Anschlusskonfiguration Bauraum- und Einbauvorteile bieten. Durch das separate Anfügen der An­ schlussstutzen 6a bis 6d und Sammelkästen 5a bis 5d an den Schichtblock 1 entfällt die Notwendigkeit, diese Anschluss­ konfigurationen durch entsprechende Gestaltung der Trennplat­ ten mit geeigneten Durchbrüchen zu realisieren, was den Mate­ rialverbrauch gering hält und die erwähnte geradlinige Zu- und Abführung der Wärmemedien M1, M2 ohne abrupte Umlenkungen ermöglicht.

Da die Sammelkästen 5a bis 5d mit den Anschlussstutzen 6a bis 6d erst nachträglich an den Stapel 1 angefügt werden, bleiben die Stapelseitenflächen 4a bis 4d zum Anbringen der Laser­ schweißverbindungen 15 problemlos zugänglich. Daher muß nicht unbedingt alternierend geschichtet und geschweißt werden, vielmehr kann der Schichtblock 1 zunächst vollständig aufge­ schichtet und dann in einer Aufspannung komplett verschweißt werden. Die Schweißbahnen sind seitlich leicht zugänglich und erfordern keine Kontursteuerung. Der verschweißte Schicht­ block ist leicht und zerstörungsfrei auf Dichtigkeit prüfbar und kann diesbezüglich bei Bedarf nachgebessert werden.

Auch für eine eventuelle nachträgliche Beschichtung ist der aufgebaute Schichtblock 1 leicht zugänglich und prüfbar. So kann er beispielsweise für einen Reaktor mit Schichtwärme­ übertragerstruktur für chemische oder thermische Reaktions­ prozesse eingesetzt werden, indem er mit einer geeigneten so­ genannten Washcoat-Katalysatorbeschichtung versehen und an­ schließend das Katalysatormaterial immobilisiert wird. Ein mögliches Anwendungsgebiet sind Reaktoren für Brennstoffzel­ lensysteme.

Als reiner Wärmeübertrager kann der erfindungsgemäße Schicht­ wärmeübertrager für die verschiedensten Anwendungen einge­ setzt werden, insbesondere auch für stationäre Brennstoffzel­ lensysteme, Brennstoffzellenfahrzeuge und im übrigen Automo­ bilbau, z. B. als Ölkühler. Die erfindungsgemäße Bauweise er­ möglicht eine problemlose Integration mehrerer Trennplatten- Schichtblöcke zu einem Verbund.

Claims (5)

1. Schichtwärmeübertrager mit
einem Schichtblock (1) aus Trennplatten (10, 16, 19, 21, 24, 26), die zwischenliegende Strömungskanalschichten (13, 14) begrenzen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Trennplatten (10, 16, 19, 21, 24, 26) auf wenigs­ tens einer Hauptseite (11a, 11b) randseitig entlang von Ge­ schlossenrandbereichen, die in Umfangsrichtung voneinander über zwischenliegende Offenrandbereiche der betreffenden Hauptseite beabstandet sind, einen aus der Ebene der betref­ fenden Hauptseite vorstehenden Massiv- oder Falzrand (12, 17, 18, 20, 22, 23, 25, 27) aufweisen und
der vorstehende Massiv- oder Falzrand einer jeweiligen Trennplattenhauptseite im Schichtblock (1) fluiddicht mit dem gegenüberliegenden Randbereich einer benachbarten Trennplatte verbunden ist und als seitliche Begrenzung der zugehörigen Strömungskanalschicht (13, 14) fungiert, die in den zugehöri­ gen Offenrandbereichen seitlich offen aus dem Schichtblock ausmündet.

2. Schichtwärmeübertrager nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Massiv- oder Falzränder nur auf ei­ ner Hauptseite oder entlang unterschiedlicher Randbereiche auf beiden Hauptseiten (11a, 11b) der Trennplatten vorgesehen sind.

3. Schichtwärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass viereckige Trennplatten (16, 21, 24, 26) mit beidseitig angeordneten Massiv- oder Falzrändern vorgesehen sind, die im Schichtblock (1) alternierend mit 90°-Verdrehung oder 180°-Verkippung aufeinanderfolgen.

4. Schichtwärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Falzrand als Einfachfalz (20, 22, 23) oder Mehrfachfalz (25, 27) rea­ lisiert ist.

5. Schichtwärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter gekennzeichnet durch seitlich an den Schichtblock (1) angefügte Sammelkästen (5a bis 5d).