DE102007059153A1

DE102007059153A1 - Verfahren zur Erhöhung der Effektivität des Wärme- und Stofftransportes sowie der chemischen Reaktivität und Selektivität von Anlagen zur Übertragung von Wärmeenergie sowie von Anlagen zur technischen Reaktionsführung insbesondere der heterogenen Katalyse, dazu verwendete mit eingeformten Strukturen ausgebildete Bauteile und Verfahren für die Herstellung von Mikrostrukturen auf diesen Bauteilen

Info

Publication number: DE102007059153A1
Application number: DE102007059153A
Authority: DE
Inventors: Udo Prof. Dr. Hellwig; Andreas Dr. Schulz
Original assignee: MICRYON TECHNIK GmbH; Erk Eckrohrkessel GmbH
Current assignee: Erk Eckrohrkessel GmbH
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2009-06-10
Also published as: EP2229570B1; EP2229570A1; WO2009071698A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Effektivität des Wärme- und Stofftransports sowie der chemischen Reaktivität von Anlagen zur Übertragung von Wärmeenergie sowie von Anlagen zur technischen Reaktionsführung mit dem Schwerpunkt der heterogenen Katalyse, dazu verwendete mit eingeformten Strukturen ausgebildete Bauteile und Verfahren für die Herstellung von Mikrostrukturen auf deren Oberflächen, wobei die Bauteile über Eigenschaften verfügen, welche den verfahrensgemäß zu verwendenden Anlagen eine hohe Effektivität und Wirkungsweise verleihen. Es ist vorgesehen, dass auf die mit eingeformten Strukturen ausgestatteten Flächen von Materialbahnen sowie mit strukturierten Wänden versehenen Rohre, deren Oberfläche teilweise oder vollständig bedeckende Mikrostrukturen aufgebracht werden, die mit ausgewählten Mikrostrukturelementen (Mikrospikes) in Anordnungen unterschiedlicher, regelmäßiger oder unregelmäßiger Geometrien versehen sind, durch welche eine vielfache Vergrößerung der Kontaktflächen mit dem jeweiligen Fluid sowie eine Erhöhung der Benetzungsgeschwindigkeit und -intensität erhalten wird, in dem durch ein Zusammenwirken der Oberflächenstrukturierung mit sinoidalen Nebenformen und der Mikrostrukturierung der Rohre und Materialbahnen eine wesentliche Erhöhung der Effektivität des Wärme- und Stofftransports sowie der chemischen Reaktivität erhalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Effektivität des Wärme- und Stofftransportes sowie der chemischen Reaktivität von Anlagen zur Übertragung von Wärmeenergie sowie von Anlagen zur technischen Reaktionsführung mit dem Schwerpunkt der heterogenen Katalyse, dazu verwendete mit eingeformten Strukturen ausgebildete Bauteile und Verfahren für die Herstellung von Mikrostrukturen auf deren Oberflächen, wobei die Bauteile über Eigenschaften verfügen, welche den verfahrensgemäß zu verwendenden Anlagen eine hohe Effektivität und Wirkungsweise verleihen.
Es ist bekannt, Bauteile bestehend aus Materialbahnen mit sinoidalen Nebenformen, wie auch so strukturierte Rohre herzustellen und in Anlagen des Wärme- und Stofftransportes sowie der Reaktionsführung und heterogenen Katalyse zum Einsatz zu bringen. Die mit partiell oder durchgehend konkaven sinoidalen Nebenformen ausgerüsteten Rohre und Materialbahnen werden durch Umformung hergestellt. Durch das Umformen entstehen Nebenformen, welche das Strömungsverhalten von Gasen und Flüssigkeiten sowie anderen Stoffen positiv beeinflussen und deren Rand- und Kernströmungen auf besondere Weise ausbilden. Durch diese Eigenschaften erhalten Prozesse in Anlagen und Aggregaten, in denen Rohre bzw. Materialbahnen solcher Art auch zu Rohrbündeln und Rohrgruppen zusammengefügt, einen hohen Wirkungsgrad, da der Austausch von Stoff bzw. Wärme an den Wanden der mit Nebenformen versehenen Rohre und Materialbahnen sehr intensiv erfolgt. Dadurch ist es möglich, in Anlagen und Einrichtungen der dargestellten Art bei gleicher Baugröße bis ins mehrfache gesteigerte Nutzeffekte zu erzielen oder deren Baugröße zu verringern und trotzdem eine ausreichende Ausbeute bzw. ein hohes Übertragungsergebnis zu erhalten. Es ist weiter bekannt, Wärmeübertragungsflächen auf rohr- oder plattenförmigen Körpern mit einer aus der Grundfläche herausragenden Struktur von Mikroelementen und ein Verfahren zur Herstellung dieser Mikrostrukturen bereitzustellen. Das Verfahren wird dabei ausschließlich auf Körpern verwendet, deren Oberflächen ebenflächig gerade oder gleichförmig gekrümmt sind, so wie es die DE 101 59 860 C2 offenbart und beansprucht, der die Aufgabe zugrunde liegt, Wärmeübertragungsflächen der bezeichneten Gattung sowie ein Verfahren dazu zu schaffen, durch möglichst niedrige Temperaturdifferenzen eine Erhöhung der Wärmeübertragungsleistung über entsprechende Strukturflächen zu erzeugen und bei einem vertretbaren Herstellungsaufwand sowohl für eine Blasenverdampfung, als auch für eine Filmkondensation zur Anwendung zu bringen. Die dabei gefundene Lösung stellt ein komplexes Verfahren und ein dazu hergestelltes Produkt zur Verfügung, das mit hervorragenden Ergebnissen für diesen Zweck verwendbar ist, jedoch eine Einschränkung durch die Form der dazu verwendeten Bauteile, insbesondere Wärmeübertragungsflächen erhält. Des weiteren lässt die erfindungsgemäße Lösung keine Informationen erkennen, welche die Verwendung der Mikrostrukturen außerhalb der vorgesehenen Wärmeübertragung als geeignet erscheinen lässt. Weiterhin offenbart die DE 1 066 213 B1 eine Lösung gemäß der Wärmetauscherrohre mit Längsrippen auf ihren Oberflächen ausgerüstet sind. Diese Rippen haben eine makroskopische Struktur, die in der Offenbarung sowie in den Ansprüchen nicht näher spezifiziert worden ist. Die Verrippungen auf den Rohren werden dazu eingesetzt allein Wärme durch Konvektion zu übertragen. Die Schrift gibt auch keine Information her, wie Phasenwechselprozesse beim Überströmen initiiert werden können. Die DE 197 51 405 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem über die Konvektion thermische Grenzschichten aufgebrochen werden sollen. Über Vorgänge des Siedens, Blasenbildung, Blasenkeime, Dampffilme oder kritische Wärmeflüsse gibt das Patent keine Auskünfte. Die DE 196 50 881 A1 offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung mit dem mittels Ionenstrahltechniken Mikrostrukturen erzeugt werden. Gleichfalls werden diese Mikrostrukturen galvanisch durch eine Porenmaske zum Anwachsen gebracht. Die Offenbarung des Schutzumfanges des Patentes stellt jedoch eine Verfahrensweise vor, gemäß der die Metallstartschicht auf eine Folienmaske aufgedampft wird und die Metallstartschicht wird anschließend nicht gestrippt und liegt damit nicht zur Verwendung frei. Die Darstellung der Erfindung gibt keine Information her über die Verwendung der so hergestellten Mikrostrukturen. Die USPS 42 88 897 gibt ein Verfahren an, mittels dem eine poröse Struktur durch Auflegen von Schaumstofffolien erzeugt wird, die jedoch keine einartige Mikrostruktur mit gezielt geordneter Ausrichtung und Lage zum Ergebnis bringt. Die Anordnung der einartigen Struktur ist ungeordnet, vor allem in den Dimensionen Pindurchmesser und -dichte, -neigungswinkel, Pinform. Insbesondere das Anspruchsbegehren gibt keine derartigen Informationen her. Weiterhin ist nicht zu entnehmen wie durch die Metallstruktur Siedeprozesse verbessert werden können. Die weiter bekannte USPS 38 42 474 offenbart zwar großflächig das Herstellen von mikrostrukturartigen Gebilden auf einer Oberfläche um den Wärmeübergang zu verbessern. Aus dieser Schrift ist jedoch nicht zu entnehmen wie die Fäden oder Pixel auf der Oberfläche des Grundkörpers aufwachsen können. Dieser Vorgang ist nur andeutungsweise bekannt, in dem gesagt wird, das ein thermisches oder galvanisches Verfahren dazu benutzt werden soll. Vage Angaben lassen erkennen, das möglicherweise eine Silberschicht auf die Oberfläche aufgetragen wurde, in den die Wiskers eingebettet sein können. Dem Fachmann gibt diese Schrift keine Information in die Hand, die Erfindung ohne erfinderisches Zutun auszuüben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erhöhung der Effektivität des Wärme- und Stofftransportes sowie der chemischen Reaktivität von Anlagen zur Übertragung von Wärmeenergie sowie von Anlagen zur technischen Reaktionsführung mit dem Schwerpunkt der heterogenen Katalyse, dazu verwendete mit eingeformten Strukturen ausgebildete Bauteile und Verfahren für die Herstellung von Mikrostrukturen auf deren Oberflächen, wobei die Bauteile über Eigenschaften verfügen, welche den verfahrensgemäß zu verwendenden Anlagen und Prozessen eine hohe Effektivität und Wirkungsweise verleihen, zu schaffen, mit denen Voraussetzungen erhalten werden, grundsätzlich mit Nebenformen strukturierte Bauelemente und dazu ausgebildete Gruppen zur Verfügung zu stellen, die über Mikrostrukturen verfügen um Anlagen der gattungsgemäßen Art mit hoher Effizienz zu betreiben und den technischen und technologischen Aufwand für deren Herstellung zu senken.
Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass auf mit eingeformten Strukturen, insbesondere aus sinoidalen Nebenformen, ausgestatteten Flächen von Materialbahnen sowie mit strukturierten Wänden versehenen Rohren, deren Oberflächen vollständig bedeckende Mikrostrukturen aufgebracht werden, die mit ausgewählten Mikrostrukturelementen (Mikrospikes) in Anordnung unterschiedlicher, regelmäßiger oder unregelmäßiger Geometrien versehen sind, durch welche eine vielfache Vergrößerung der Kontaktflächen mit dem jeweiligen Fluid, eine Erhöhung der Benetzungsgeschwindigkeit und -intensität erhalten wird, durch ein Zusammenwirken der Oberflächen mit sinoidalen Nebenformen und darin angeordneten Mikrostrukturierungen der Rohre und Materialbahnen eine wesentliche Erhöhung des Wärme- und Stofftransportes sowie der chemischen Reaktivität erhalten wird. Nach einer Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist es vorteilhaft, dass mit einer Störung der wandnahen Grenz- und Unterschichtströmung sowie unterschiedlicher erheblicher Anteile der Kernströmung im strukturierten Rohr und einer Induktion von Turbulenzen sowie einer lokalen Strömungsgeschwindigkeit durch partielle Verengung sowie Verringerung des mittleren Rohrquerschnittes über die Verkleinerung des hydraulischen Durchmessers und einer Vergrößerung der inneren Oberfläche sowie der dem Fluid ausgesetzten Anströmflächen um ein Vielfaches infolge der Herstellung artifizieller Rauigkeiten und durch Einbringen zusätzlicher artifizieller Mikrorauigkeiten mittels Erzeugung von Mikroporen verschiedener Mikrostrukturelemente (Mikrospikes) in Anordnung unterschiedlicher Geometrien mit einer Porendichte im Bereich von 10³ bis 10⁹ eine vielfache Vergrößerung der äußeren Anströmflächen und der als Austauschflächen wirksamen Oberflächen der strukturierten, mit Mikrostrukturierungen versehenen Bauteile, vorliegend als Materialbahnen oder Rohre, erhalten wird. Weiterhin wird eine wesentlich intensivierte Wärme- und Stoffübertragung einphasiger Systeme mit strukturierten Rohren durch eine Mikrostrukturierung in den Anlagen erreicht. Sinnvoll ist es nach der Erfindung, dass eine deutlich intensivierte Wärme- und Stoffübertragung auch bei zwei- und mehrphasigen Systemen mit oberflächenstrukturierten Rohren durch eine zusätzliche Mikrostruktur in den Anlagen erzeugt wird. Eine vorteilhafte Ausbildung erhält die Erfindung dadurch, dass mit der Vervielfachung der Kapillarkräfte in den Mikroporen, die zwischen den Mikrospikes der Mikrostrukturierung ausgebildet sind, eine Erhöhung der Benetzungsgeschwindigkeit der Stoff- und Wärmeübertragung sowie eine Vergrößerung der Kontaktfläche der Rohre und Bauteile im strömenden Fluid und der umströmenden Fluide, eine Verringerung der unteren Grenztemperaturgradienten, der unteren Grenzgrädigkeit und der Schwellentemperatur bei der Wärmeübertragung erzielt wird. Bezeichnend ist es nach der Erfindung, dass beim Betrieb von Anlagen mit Mikrostrukturen beschichteter Strukturrohre und Bauteile eine deutliche Steigerung des fluiddynamischen Überganges eines an einen Katalysatorträger gebundenen Katalysatormaterials über den katalysatoroberflächennahen Mikrofilm hergestellt und beim Sieden, bei der Verdampfung und bei der Überhitzung mit dem Verbleiben von Dampfresiduen in den Poren zwischen den Mikrospikes der Mikrostrukturen eine Erhöhung der Dampfkeimdichten und Folgekeimzahlen in den Anlagen resultiert wird. Ausgebildet ist die Erfindung damit, dass beim Betreiben von Anlagen mit Kühlvorgängen, bei der Kondensation und bei der Tiefkühlung durch die in den Rohren ausgebildeten Mikrospikes der Mikrostrukturen eine vielfach vergrößerte Kondensations-Keimdichte sowie Kondensations- und Kristallisationsgeschwindigkeit erzeugt wird. Es ist im weiteren Sinne der Erfindung, dass bei der Verwendung von mit sinoidalen Nebenformen strukturierten Rohren mit Mikrostrukturen eine Verminderung der Anhaftungsneigung (Fouling) der dichteren Phasen von rohrdurchströmenden zwei- oder mehrphasigen Systemen mit zusätzlichen Mikrostrukturen erreicht wird. Wobei es weiterhin vorteilhaft ist, dass in Anlagen, die über mit Mikrostrukturen versehene Strukturrohre mit sinoidalen Nebenformen bzw. so ausgestatteter Materialbahnen verfügen, ein Wärmetransport mit deutlich erhöhten Nutzungswerten erhalten wird. Weiterhin werden Stoffübertragungswerte beim Stofftransport um ein Vielfaches erhöht. Nach der Erfindung ist es vorteilhaft, dass bei einer technischen Reaktionsführung mit heterogener Katalyse eine Erhöhung der spezifischen chemischen Reaktivität sowie der stofflichen Selektivität um ein Vielfaches beim Betreiben der Anlagen zur technischen Reaktionsführung, besonders zur heterogenen Katalyse, erhalten und eine deutliche Steigerung des fluiddynamischen Überganges über den sich oberflächennah um ein vielfach vergrößert ausbildenden Mikrofilm eines an den Katalysatorträger gebundenen Katalysatormaterials erhalten wird. Eine Gestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist darin zu sehen, dass Anlagen, in deren Reaktoren Rohrwände und Rohrbündel aus Rohren mit sinoidalen Nebenformen vorhanden sind und deren Rohre dabei Mikrostrukturen aufweisen, solche Reaktoren Verwendung finden, die unter exo- oder endothermen Reaktionsbedingungen arbeiten, sowie große Reaktionsrohranzahlen aufweisen, die spezifische reaktionstechnische Effizienz und die Kompaktheit der Anlagen maßgeblich gesteigert und die Raumausdehnung, die Austauschflächen und die Aggregatmenge bzw. -masse der Anlagen bedeutend verringert wird. Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass die verfahrensgemäß verwendeten Rohre bei isothermer Reaktionsführung als katalytisch, intensiv wirksames Mittel eingesetzt werden können. Eine weitere Anwendungsform ist darin zu sehen, dass die Mikrostrukturen auf flächigen Bauteilen ausgebildet, als Materialbahnen aufgebracht sind und in Plattenwärmeübertragern bzw. -reaktoren zur Anwendung gelangen. Vorteilhafter Weise sind oberflächenstrukturierte Rohre und Bauteile mit zusätzlichen Mikrostrukturen in Anlagen der Mikroreaktortechnologie und in Mikroreaktionssystemen mit kreiszylindrischen Ringspalten und gleichförmig und ungleichförmig bewegter Durchströmung zur Anwendung gebracht, und auch hier das Bauteil, als flächige Materialbahn ausgebildet oder als Rohr ausgeformt mit sinoidalen Nebenformen ausgerüstet, die mit Mikrostrukturen bedeckt sind. Es ist ein Wesenszug der Erfindung, dass die Bauteile mit ebenflächigen Materialbahnen eine gleichförmige oder ungleichförmige Krümmung ihrer Flächen aufweisen können. Es ist eine vorteilhafte Ausbildungsform nach der Erfindung, dass die zur Durchführung des Verfahrens eingesetzten flächigen Bauteile oder Rohre mit sinoidalen Nebenformen, strukturierte Oberflächen aufweisen, an deren inneren oder äußeren oder beiden Oberflächen mit Mikrostrukturelementen bzw. Mikrokörper (Mikrospikes) in Anordnung unterschiedlicher, gleichmäßiger oder ungleichmäßiger Geometrien ausgestattet sind, wobei das Werkstoffgefüge der Mikrospikes feste Verbindungen mit dem Werkstoffgefüge an der Oberfläche des Rohres ausbildet und die Oberfläche des Rohres selbst in ihren konvexen und konkaven Bereichen der Struktur um ein Vielfaches, durch die aufgebrachte Mikrostruktur vergrößert, ausgebildet ist, sowie auf der Rohroberfläche ausgebildete Mikrospikes vorteilhafter Weise in einem frei wählbaren, im Vorhinein festlegbaren Wertebereich des Raumwinkels sowie Polarwinkels zur Flächennormalen der Rohre und Bauteile auch in den sinoidalen Nebenformen aufgebracht sind. Es ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, dass die flächigen Bauteile und Rohre aus Stahl oder Eisenwerkstoffen hergestellt und mit einer zusätzlichen mikrostrukturierten Schicht aus Mikrospikes ausgestattet sind, welche lückenlos die konvexen und konkaven Bereiche der Flächen bedecken. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung können die Rohre und Bauteile aus einem Nichteisen-Werkstoff hergestellt sein oder auch in einer weiteren Ausformung aus einem Glaswerkstoff gebildet sein. Nach einer anderen Ausführung ist es möglich, die Bauteile und Rohre aus einem Kunststoff-Werkstoff herzustellen, welche der Art der Erfindung folgend mit sinoidalen Nebenformen ausgestattet sind. Es ist eine Anwendungsform der Rohre nach der Erfindung, dass für eine Verwendung im Verfahren der Katalyse die Mikrostrukturierung selbst mit einem Katalysatorsubstrat in einer geeigneten Ausführung beschichtet ist. In Fortführung der Erfindung wird ein Verfahren zur Anwendung gebracht, entsprechend dem die mit sinoidalen Nebenformen strukturierten Rohre an ihren Oberflächen mit einer ihre Oberflächen vollständig bedeckenden Mikrostrukturierung versehen werden. Dazu sieht die Erfindung vor, dass zum Aufbringen der Mikrostrukturen auf die Oberflächen solcher Bauteile, vor allem Rohre, ein strahlungsempfindliches, den Konturen der Körper bzw. Rohroberflächen folgendes Resistens aufgebracht wird, welches in einer Grundbeschichtung die gesamte strukturierte Oberfläche des Bauteils auch in deren konkaven Bereichen bedeckt, vollständig dem Verlauf der Konturen des ausgeformten Strukturprofils folgt und als Grundlage für das galvanische Aufbringen einer durchgängigen Mikrostruktur aufgearbeitet wird. Der Erfindung folgend kann das strahlungsempfindliche Resistens in flüssiger Form zur Beschichtung der Oberfläche des Bauteils, auch in Form eines Rohres oder als plane Materialbahn vorliegen, wobei erfindungsgemäß als flüssiges Resistens ein Polycarbonat in der Art eines Lackes verwendet wird. Es ist eine Ausgestaltungsform der Erfindung, dass für die Grundbeschichtung ein strahlungsempfindliches Resistens in Form einer Folie verwendet wird, die dünnschichtig ausgebildet ist und sich plastisch verformend, an die Konturen der Struktur anpassend, vorliegt, wobei in Weiterformung der Erfindung, die als flächiges Resistens ausgebildete Folie den Konturen des Bauteils oder Rohres angepasst, als eine endliche Fläche oder auch als geschlossene Hülle Verwendung findet. In Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass ein strahlungsempfindlicher Lack auf die Oberfläche des Bauteils, vorliegend als strukturiertes Rohr, gleichmäßig aufgebracht wird, der in einer Strahlungskammer mit Ionen bestrahlt wird, die im rechten Winkel auf dessen Oberfläche auftreffen, wobei das Rohr vor den Ionenstrahlen bewegt und einer UV-Bestrahlung ausgesetzt ist, welche die latenten Ionenspuren der Oberflächenstrukturierung sensibilisiert und danach das behandelte Rohr einer chemischen Ätzung zum Freilegen von Mikroporen zugeführt wird und die danach mit Poren ausgebildete Oberflächenbeschichtung in einem galvanischen Bad unter Einsatz von Unterschall galvanisch behandelt wird, wobei die Mikroporen mit Kupfer ausgefüllt werden. Das galvanisch behandelte Bauteil wird einer Ätzung ausgesetzt, wobei die Grundbeschichtung aufgelöst und die aufgewachsenen Mikrostrukturen freigelegt werden. Die Erfindung folgt weiterhin einer ausgestaltenden Form, indem zur Aufbringung einer mit Mikroporen versehenen Polymembran auf ein mit Strukturen sinusförmiger Nebenformen ausgebildetes Bauteil, insbesondere Rohr, dessen Oberfläche mit einer durchgehenden flächenbedeckenden Membran in einer einzigen Umschlingung belegt wird und die Oberflächen der konkaven Partien der sinusförmigen Strukturen mittels verformendem Druck auf die Polymembran vollständig anhaftend belegt werden. In Weiterführung wird die flächendeckende Polymembran als nahtloser Schrumpfschlauch ausgebildet oder aus einem flächigen Gebilde zu einem nahttragenden Schrumpfschlauch zusammengefügt, wobei in Weiterführung der Erfindung die Polymembran in einem weichen labilen Zustand auf die Rohroberfläche gelegt, in den konkaven Partien zum Anliegen gebracht und durch Herbeiführen eines, die flächige Erstreckung verringernden Vorganges, in der Art eines Schrumpfens in eine stabile spaltfrei haftende Lage überführt wird. Die Erfindung ist ausgebildet, wenn die Polymembran eine schlauchförmige Ausführung aufweist und in einem labilen Zustand über das Rohr geschoben wird oder in einer Variation der erfindungsgemäßen Lösung die Polymembran in einem der Rohroberfläche entsprechendem Stück um das Rohr gelegt, Stoß an Stoß gefügt und dann verbunden wird, wobei die so angestrebte Verbindung der Polymembran im Stoßbereich ohne eine Veränderung der Eigenschaften seiner Gefügestruktur durch eine Laserbeeinflussung durchgeführt wird. In Weiterführung der Erfindung wird das Einbringen der Polymembran in die konkaven Partien der sinusförmigen Nebenformen der Rohre bis zum spaltfreien Anliegen darin, mittels oberflächenberührender Einrichtungen, vorgenommen. In einer Variation dieses Verfahrensschrittes wird das Einbringen der Polymembran in die konkaven Partien der sinusförmigen Nebenformen der Rohre bis zum formschlüssigen Anliegen mittels berührungslos arbeitender Einrichtungen vorgenommen. Der mitlesende Fachmann versteht selbstverständlich, dass dieses Einbringen der Polymembran als Grundbeschichtung für den Vorgang der Mikrostrukturierung auch in solcher Form auf flächigen Bauteilen, wie Materialbahnen, vorgenommen werden kann, ohne in weiterer Richtung erfinderisch tätig zu werden. Der Erfindung folgend ist das Herstellen des labilen Zustandes des Materials der Polymembran durch Erwärmen dadurch erreicht, dass bei Erhalten dieses Zustandes das Einfügen partieller Flächen in die konkaven Bereiche der sinoidalen Nebenformen des Bauteiles, auch als Rohr vorliegend, im erwärmten, formbaren Zustand erfolgt. Erfindungsgemäß ausgewählt wurde ein Schrumpfschlauch aus dem Material der Gruppe der Poliofile PTFE. In Fortführung des Verfahrens wird das Herstellen eines labilen Zustandes der Grundbeschichtung durch ein Verfestigen der Membran und ein damit verbundenes Schrumpfen auf die Rohroberfläche nach deren Einfügen in die konkaven Partien der sinoidalen Nebenformen auf der Oberfläche des Bauteiles, auch als Rohr vorliegend, vorgenommen, wobei spezifiziert auf ein flächiges Bauteil, wie eine Materialbahn bezogen, die Grundbeschichtung durch eine Polymermembran ausgebildet, durch Auflegen der Folie und formschlüssiges Einarbeiten in die konkaven Bereiche des Bauteils erfolgt. Eine Form der erfindungsmäßigen Lösung kann darin gesehen werden, dass die Polymembran mit einem Haftmittel auf der Oberfläche des flächigen Bauteils, wie einer Materialbahn bzw. eines Rohres, zum Anliegen in den konkaven Bereichen der Nebenformen und zum Anhaften gebracht wird. Eine Möglichkeit der Ausführung der Erfindung kann darin gesehen werden, dass das Bauteil, ausgeführt als flächige Materialbahn wählbarer Erstreckung und Dicke, mit der Polymembran einseitig bedeckt wird und die Einarbeitung der auf der Materialbahn aufliegenden Grundschicht, ausgeformt als Polymembran, in die konkaven Partien der Struktur auf einer Oberseite liegend erfolgt, wobei bei einer Anwendungsform das Bauteil mehrseitig bedeckt und die Einarbeitung der Materialbahn mehrseitig und im liegenden Zustand erfolgen kann. Nach einer Variation der erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich, dass die Materialbahn ein- oder mehrseitig bedeckt auf ein aufgerichtetes Bauteil eingearbeitet wird. Weitergeformt ist die Erfindung damit, dass das Einarbeiten der Polymembran mittels senkrecht auf die Auflagefläche der Materialbahn wirkenden Press- und Andrückmechanismen in einem oder mehreren Übergängen in die konkaven Partien der sinusförmigen Struktur vorgenommen wird. Die Erfindung ist damit sinnvoll weitergebildet, dass das Einarbeiten der Polymembran mittels senkrecht auf die Auflagefläche der Materialbahn wirkende Press- und Andrückmechanismen in einem oder mehrfachen Übergängen in die konkaven Partien der sinoidalen Nebenformen der Strukturen vorgenommen wird. In Varianz ist es auch erfindungsgemäß möglich, das Einarbeiten der Polymembran in die konkaven Partien der sinoidalen Nebenformen der Struktur berührungslos durchzuführen, wobei der erfindungsgemäße Erfolg auch damit erreicht werden kann, dass die mit der Polymembran als Grundschicht belegten Partien durch Luftdruckintervalle, -stöße bzw. magnetischen Druck beaufschlagt werden, wobei eine hinzugefügte Wärmebeeinflussung der Grundschicht durchaus förderlich sein kann. Es ist auch im Sinne der Erfindung, die Membran als Grundbeschichtung nach dem Einformen der konkaven Partien in die sinusförmigen Strukturen mittels Halteeinrichtungen, die flächig einwirken, zu fixieren. Es erfüllt auch die Erfindung, wenn die Halteeinrichtungen punktartig auf die Membran zur Fixierung einwirken, wobei es im Sinne der Erfindung sein kann, dass die Fixierung der Polymembran nach dem Einformen in die konkaven Partien der sinusförmigen Strukturen mit einer nochmaligen Erwärmung und einer darauf folgenden Abkühlung einhergeht. Eine Variante des Verfahrens ist darin zu sehen, dass die Fixierung der Polymembran nach dem Einformen in die konkaven Partien der sinusförmigen Strukturen schockartig erfolgt. Eine verfahrensgerechte Anwendungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Katalysatorschicht oder mehrere Katalysatorschichten und eine an ein Trägeroxyd gebundene Katalysatorschicht oder mehrere, an verschiedene Trägeroxyde gebundene Katalysatorschichten auf die Oberfläche der Mikrostrukturierung des Rohres bzw. der flächigen Materialbahn durch Tauchbeschichtung mit oder ohne Einsatz von Haftvermittlern aufgetragen und nachfolgend eine Trocknung, Abkühlung und Stabilisierung oder Passivierung vorgenommen wird. Eine weitere vorteilhafte Fortführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Katalysatorschicht oder mehrere Katalysatorschichten und eine an ein Trägeroxyd gebundene Katalysatorschicht oder über mehrere Trägeroxyde gebundene Katalysatorschichten auch die Oberfläche der Mikrokörper bzw. Mikrospikes des Rohres bzw. der Materialbahn, durch Besprühen mit oder ohne Einsatz von Haftvermittlern aufgetragen und danach eine Trocknung, Abkühlung und Stabilisierung oder Passivierung vorgenommen wird. Die Erfindung ist weiterhin ausgeformt, wenn eine Katalysatorschicht oder mehrere Schichten dieser Gattung und eine an ein Trägeroxyd gebundene Katalysatorschicht oder mehrere verschiedene gebundenen Katalysatorschichten auf die Oberfläche der Mikrokörper bzw. -spikes des Rohres bzw. der Materialbahn durch Bedampfen mit oder ohne Einsatz von Haftvermittlern und durch Plasmabeschichtung aufgetragen und danach eine Trocknung, Abkühlung und Stabilisierung oder Passivierung vorgenommen wird. In weiterer Ausführung der Erfindung wird als Haftvermittler ein Klebstoff oder mehrere Klebstoffe, eine Suspension oder mehrere Suspensionen, ein Gel oder mehrere Gele oder ein Kolloid oder mehrere Kolloide verwendet. Im Sinne der Erfindung ist es, dass das Aufbringen einer Katalysatorschicht oder mehrerer Katalysatorschichten und eine an ein Trägeroxyd gebundene Katalysatorschicht oder mehrere an verschiedene Trägeroxyde gebundene Katalysatorschichten auf die Oberfläche der Mikrokörper eines Rohres bzw. flächigen Bauteils mittels Sintern, Tempern oder einem oder mehreren ähnlichen Oberflächenbehandlungsverfahren vorgenommen wird, wobei mit der Erfindung sinnvoll erreicht werden kann, dass die Oberflächen und mikrostrukturierten energetischen und chemischen Austauschflächen der Rohre und flächigen Materialbahnen mit sinoidalen Nebenformen ausgerüstet und den Mikrospikes als Struktur um das zehn- bis hundertfache gegenüber den Bauteilen und Strukturrohren mit einfachen sinoidalen Nebenformen vergrößert wird. Die Erfindung ist damit sinnvoll erfüllt, dass die anwendungsgerechte Ausführung des Rohres bei einer isothermen Reaktionsführung als katalytisch wirksames Substrat intensiv eingesetzt wird. Die erfindungsgemäße Lösung wird weiterhin vervollständigt, wenn ein ebenflächiges planes Bauteil, das auf einer Fläche mit Mikrostrukturen ausgerüstet ist, durch Einwirken von Verformungskräften auf der nicht mikrostrukturierten Fläche schrittweise zu einem rohrförmigen Körper mit mikrostrukturierten Innenflächen geformt wird. Es ist im weiteren Sinne der Erfindung, dass das ebenflächige, auf einer Seite mit Mikrostrukturen ausgerüstete Bauteil zu einem Rohr geformt wird, auf dessen Innenfläche Mikrostrukturen aufgebracht sind, wobei die Verformungskräfte an den Außenflächen des anfangs planen, flachen Bauteiles angreifend, in mehreren Verformungsstufen aufgeteilt auf das Bauteil zum Einwirken gebracht sind, bis das Rohr seine endgültige Form erhält und durch Verschweißen gesichert wird. Eine die Erfindung weiterführende Ausbildung erhält die Erfindung damit, dass das rohrförmige, auf seinen Innenflächen mit Mikrostrukturen ausgerüstete Bauteil durch Verformen seiner Außenflächen mit sinoidalen Nebenformen strukturiert wird. Die Erfindung beinhaltet auch ein nach diesem Verfahren hergestelltes Bauteil, das unterschiedliche Querschnitte aufweisend, auf seinen Innenflächen mit Mikrostrukturen ausgerüstet ist und in einer vorteilhaften Weiterbildung eine ebenflächige Kontur aufweist, die in Variation der Erfindung mit Strukturen, vorzugsweise aus sinoidalen Nebenformen bestehend, ausgerüstet sein kann, wobei gemäß der erfindungsgemäßen Lösung das Bauteil als komplettes Rohr ausgebildet, parallel zu seiner Längsmittenachse über eine Verbindung, vorteilhaft als Schweißnaht ausgebildet, verfügt. In Ausbildung der Erfindung weist das Bauteil als fertiges Rohr ausgeformt, einen rotationssymmetrischen Querschnitt auf, wobei die Erfindung gleichzeitig dadurch ausgeführt wird, dass das Bauteil zu einem Rohr beliebigen Querschnittes geformt werden kann.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
1: Eine schematische Darstellung der Erhöhung der Siedeleistung mit Mikrostrukturen beschichtete Strukturrohre
2: Eine graphische Darstellung des Wärmeflusses mit Verwendung der mikrostrukturierten Rohre
3: Eine graphische Darstellung der Verbesserung des k-Wertes
4: Die Ausbildung der Mikrostrukturen auf den Strukturrohren
4a/b: Die Oberflächen von Strukturrohren mit und ohne Oberflächenstruktur
4c: Darstellung des Siedevorganges bei mikrostrukturierten Strukturrohren
5: Ein nach der Erfindung gestalteter Rohrbündelwärmeübertrager
6: Die Anwendung der Rohre in Reaktoren mit endothermen Reaktionsabläufen
7: Die Anwendung der Rohre in Reaktoren mit exothermen Reaktionsabläufen
8: Eine schematische Darstellung eines Rohrröhrenreaktors
9: Die Ausbildung einer Grundbeschichtung auf dem Strukturrohr
9a: Ein Ausschnitt der Grundbeschichtung auf der Rohrwand mit ausgeführter Struktur
10: Eine schematische Darstellung der Ionenbestrahlung zur Erzeugung der Tracks
10a: Ein vergrößerter Ausschnitt der Ionenspuren
11: Den Vorgang der UV-Bestrahlung in einer schematischen Darstellung
11a: Ein Ausschnitt der Lackschicht nach 11 mit den UV-sensibilisierten Tracks
12: Eine schematische Darstellung eines chemischen Ätzvorganges
12a: Ein Ausschnitt der Grundbeschichtung in der Struktur mit eingeätzten Mikroporen
13: Eine schematische Darstellung des Vorganges einer galvanischen Abformung der Mikrostrukturen
13a: Ein Ausschnitt vergrößert mit in der Grundbeschichtung ausgebildeten Mikroporen
14: In schematischer Darstellung den Lösungsprozess zur Freilegung der Strukturoberfläche
14a: Ein vergrößerter Ausschnitt der Oberfläche des Strukturrohres mit darauf befindlichen Mikrostrukturen
15: Eine Ausführungsart des Aufbringen der Membran in einer schematischen Darstellung in einer Vorderansicht
16: Eine weitere Ausführungsart des Aufbringens der Membran in einer schematischen Darstellung in einer Seitenansicht
17: Eine andere Ausführungsart des Aufbringen der Membran in einer schematischen Darstellung in einer Seitenansicht
18: Eine schematische Darstellung eines Durchlaufs des mit einer Membran belegten Rohres
19: Das Andrücken der Polymermembran in die konkaven Bereiche
20: Das Andrücken der Polymermembran in einem berührungslosen Vorgang
21: Eine Form des Andrücken der Polymermembran auf ein Rohr mit flexiblen Rollen in einer Vorderansicht
22: Ein Durchlauf des Aufbringens und berührungslosen Fixieren der Polymermembran in einer graphischen Darstellung
23: Eine Darstellung des formschlüssigen Aufbringen der Membran auf ein plattenförmiges Bauteil
24: Die Darstellung eines durch Verformung hergestellten rohrförmigen Bauteiles mit mikrostrukturierter Innenfläche
25: Eine erste Verformungsstufe bei der Herstellung eines rohrförmigen Bauteiles mit mikrostrukturierter Innenfläche
26: Eine zweite Verformungsstufe
27: Eine dritte Verformungsstufe mit untergestelltem Amboss
28: Eine vierte Verformungsstufe mit untergestelltem Amboss und Figuration eines Halbrohres
29: Eine weitere Verformungsstufe mit seitlich angelegten Spannbacken und untergestelltem Amboss
30: Eine abschließende Verformungsstufe mit fertig geformtem Bauteil
31: Ein in Haltebacken eingeführtes fertig geformtes Bauteil zum Aufbringen der Verbindungsnaht
1 zeigt in schematischer Darstellung die Erhöhung der Wärmeleistung, dargestellt in einem Koordinatensystem im Vergleich mit anderen Rohrarten. Dabei ist die Temperatur auf der horizontalen Achte und der Wärmekoeffizient auf der vertikalen Achse aufgetragen. Die gestrichelte Linie ist für die Darstellung eines Wärmekoeffizienten eines Glattmantelrohres, die strichpunktierte Linie unmittelbar darüber für die Darstellung des Wärmekoeffizienten eines mit sinoidalen Nebenformen versehenen Strukturrohres vorgesehen und die punktierte Linie stellt die Wärmeübertragungsleistung eines mit Mikrostrukturen versehenen Strukturrohres mit sinoidalen Nebenformen dar. Ein mit der Materie vertrauter Fachmann erkennt unschwer, dass hier eine vielfache Erhöhung der Wärmeübertragungsleistung bei den erfindungsgemäß ausgebildeten mikrostrukturierten Rohren gegenüber anderen Rohrarten erzielt worden ist.
2 zeigt in einer graphischen Darstellung im Vergleich mit Glattrohren, einfach strukturierten Rohren und mit Mikrostrukturen ausgerüsteten Strukturrohren die Verbesserung des Wärmeflusses. Der mitlesende Fachmann erkennt sofort, dass der Wärmefluss sich bedeutend erhöht, wenn die mit sinoidalen Nebenformen ausgerüsteten Rohre mit Mikrostrukturen versehen sind.
Die graphische Darstellung gemäß 3 zeigt eine Verbesserung des k-Wertes, die bei mit sinoidalen Nebenformen versehenen Rohren erreicht wird, deren Oberfläche mit Mikrostrukturen versehen ist. Der k-Wert steigt gegenüber dem mit normalen sinoidalen Nebenformen versehenen Rohr, gegenüber einem mit Mikrostrukturen versehenen Rohr gleicher Art von 4000 W/m²K auf 9000 W/m²K.
4 zeigt die Lage und Anordnung der Mikrostrukturen auf einem Rohr mit sinoidalen Nebenformen. 4a und 4b zeigen die Ausbildung der Oberflächen von Rohren mit sinoidalen Nebenformen, bei denen ein Rohr gemäß 4a eine blanke Oberfläche und gemäß 4b eine mit Mikrostrukturen bedeckte Oberfläche aufweist. Hier ist zu erkennen, dass die konkav ausgebildeten Strukturflächen nicht mit Mikrostrukturen bedeckt sind. 4c stellt einen Siedevorgang vor, aus dem erkennbar ist, dass das Siedebild sehr aufgelockert und intensiv ist.
Die 5 stellt eine Verwendung der mikrostrukturierten, mit sinoidalen Nebenformen ausgestatteten Rohre in einem Rohrbündel-Wärmeübertrager 1 vor. Der Eintritt des Wärmeübertragermediums ist mit dem Pfeil 4 gekennzeichnet und dessen Austritt aus dem Wärmeübertrager mit dem Pfeil 5. Der Pfeil 2 kennzeichnet den Eintritt unterkühlter oder siedender Flüssigkeit in den Wärmeübertrager, die ohne Dampf eingeführt werden soll, die nach einer Reaktionszeit im Reaktor als Satt- oder Nassdampf wieder aus dem Wärmeübertrager 1 beim Pfeil 3 austritt. Der mit sinoidalen Nebenformen versehene, an ihren äußeren Oberflächen mikrostrukturierten Rohren 6 ausgerüstete Wärmeübertrager 1 enthält zwischen den Rohren 6 ein Medium, das als heißes Wasser oder Öl eingeführt, sich im Rohrbündel-Wärmeübertrager 1 abkühlt. Das Medium kann aber auch Dampf, vorliegend als Satt- oder Nassdampf sein, der an den Rohren 6 vollständig oder teilweise kondensiert. Im Wärmeübertrager 1 dieser Art fließt das Wärmeübertragermedium durch die Rohre 6 des Wärmeübertragers 1 in Richtung seiner Längsachse und tritt in Richtung des Pfeils 5 aus. Dabei kann es für eine einwandfreie Funktion erforderlich sein, dass das verdampfende Medium, welches um die Rohre 6 fließt, sehr rein ist, weil sich die Mikrostrukturen der Rohre zusetzen und verstopfen können. Vorzugsweise finden Kältemittel, Silikonöle sowie hochreines Wasserkondensat und andere Stoffe Verwendung. Der mit Vorgängen dieser Art vertraute Fachmann erkennt ohne weiteres, dass in einem, mit mikrostrukturierten Oberflächen und sinoidalen Nebenformen versehenen Rohren ausgerüsteten Rohrbündel-Wärmeübertrager 1, die Rohre als Kondensatorrohre Verwendung linden. Bei derartigen Übertragertypen ist das Wärmeübertragermedium kalt und das dampfförmige Medium, welches um die Röhre strömt, wird zum Auskondensieren gebracht.
Weitere Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Rohre und Bauteile sind in der Polymerisation, z. B. Venylchlorid zu PVC sowie in der Stoffspaltung, wie z. B. in der Entparaffinierung von Erdöl und anderen organischen Ölen angesiedelt. Diese Vorgänge, dargestellt in grundsätzlichen Ausführungsbeispielen, sollen auszugsweise unter Verwendung der Reaktionen in der Nähe einer Rohrwand 9 eines sinoidale Nebenformen aufweisende mikrostrukturierten Rohres 20 erläutert werden. Am Beispiel einer Entstickung, in einem endothermen Vorgang ablaufend, zeigen in 6 die Pfeile 10 den Wärmetransport aus dem Inneren des Rohres an die Rohrwand 9, die an ihrer äußeren Oberfläche mit Mikrostrukturen 8 versehen und katalytisch wirksam werden soll. Das Schaubild zeigt in einer abgehenden Richtung die Aufspaltung in N₂ und O₂ und in einer auf die Mikrostrukturen gewandten Richtung den Zugang von NO.
In 7 ist im Ablauf eines exothermen Vorganges der Abtransport der Wärme von den Rohrwänden 9 gezeigt; die auf ihrer Außenfläche mit sinoidalen Nebenformen versehen sind und Mikrostrukturen tragen. Dabei wird das CO auf die katalytisch wirkende Mikrostruktur der Rohroberfläche gerichtet und geht als CO₂ von dieser ab. Der mitlesende Fachmann erkennt aus solcher ausschnittsweisen Darstellung, dass sich die Reaktionszone grundsätzlich um die Rohre herum erstreckt und der Katalysator sich nur im Bereich der mikrostrukturierten Zone befindet. Die Mikrostruktur 8 kann dabei selbst aus katalytischem Material bestehen, z. B. aus Kupfer oder Nickel. Eine weitere Möglichkeit der Anwendung ist darin zu sehen, dass die Mikrostruktur 8 mit einer katalytisch wirkenden Schicht, beispielsweise bestehend aus Metalloxyden oder edlen Metallen, bedeckt ist. Der mitlesende Fachmann erkennt ohne weiteres, dass sich hier im Vergleich von Glattmantelrohren oder Rohren mit sinoidalen Nebenformen eine signifikant vergrößerte Oberfläche ergibt. Dieser Vorgang findet grundsätzliche Anwendung im Bereich der Synthese, z. B. im Fischer-Tropsch-Prozess, dargestellt in der prinzipiellen Formel
bei der Polymerisation, z. B. Venylchlorid zu PVC.
Weitere Reaktionsprozesse finden sich in der Stoffspaltung, wie der Entparaffinierung vonErdöl oder der Vergasung von organischen Ölen, dargestellt in der Formel zur Saltgaserzeugung
In den Formeln bedeuten:

CO: Kohlenmonoxid
H₂: molekularer Wasserstoff
O₂: molekularer Sauerstoff
CH₂: Kohlenwasserstoff monomer
H₂(CH₂)_n: n-gliedriges Alkali
CH: Methan
n: Anzahl der Monomere

Die erfindungsgemäße Lösung kann auch in anderen Apparatetypen, wie z. B. in Röhrenreaktoren Verwendung finden, z. B. gemäß dem in 8 gezeigten Röhrenreaktor, der sich von den Apparaturen gemäß 5 dadurch unterscheidet, dass er ein hohes Raum- und Ausrüstungsvolumen aufweist. Die Rohre sind senkrecht angeordnet und die Reaktion verläuft in der Regel an einem Rohr. Hier ist die Umkehrung der Anwendbarkeit der mit sinoidalen Nebenformen und Mikrostrukturen ausgerüsteten Rohre sinnvoll. Die 8 zeigt hierbei einen Reaktor mit Schlangenrohrbündeln in Gaszügen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Eintritt des Gases in Richtung des Pfeiles 13 oder alternativ in einer anderen Wirkrichtung gemäß dem Pfeil 13' angezeigt. Das Wärmeübertragermedium wird beim Pfeil 14 in den Reaktor eingeführt und verlässt ihn in Richtung des Pfeiles 14'. Eine ähnliche Verwendbarkeit findet diese Technologie auch in Fahnenrohrbündeln weiterer Reaktoren.
Die in den vorgenannten Arten von Wärmeübertragern und Reaktoren verwendeten, mit Mikrostruktur versehenen Rohre mit sinoidalen Nebenformen haben in den konkav ausgebildeten Nebenformen keine mikrostrukturierte Oberfläche. Sie gewährleisten jedoch eine hochgradige Ausnutzung der Vorteile der Mikrostrukturierung auf Strukturrohren dieser Art und füllen die erfindungsgemäße Lösung aus. Gemäß der Darstellung nach 9 und den folgenden Figuren soll anhand des Ausführungsbeispieles ein Rohrtyp mit sinoidalen Nebenformen vorgestellt werden, dessen konkave Flächen der Struktur aus Nebenformen einschließlich der nicht strukturierten Oberflächen vollständig mit Mikrostrukturen bedeckt ist. Die dargestellte Lösung erhöht den Übertragungseffekt der Mikrostruktur durch die vergrößerte Wirkfläche um ein Mehrfaches. Sie werden gemäß einer Technologie hergestellt, deren Verfahrensverlauf nachfolgend dargestellt werden soll:
9 zeigt in dem Abschnitt eines strukturierten Rohres 20, vorbereitet für die Herstellung einer Grundbeschichtung, hier als ionenstrahlempfindliche Lackschicht 32, die vorzugsweise mit Polycarbonat 34 ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel wird der Rohrabschnitt 20 in ein Lackbad getaucht und vollständig mit seiner Oberfläche, in der die sinoidalen Strukturen eingearbeitet sind, von dem Lack 32 lückenlos umschlossen. Dabei kann die Lackschicht 32 in ihrer flexiblen Wirkungsweise in die Nebenform 16 der Struktur der Rohroberfläche einfließen und sie lückenlos bedecken, so wie es in 9a dargestellt worden ist. Eine Weiterführung des Verfahrens zeigt die 10. Hier wird das Rohr 20 oder der Rohrabschnitt einer Ionenbestrahlung ausgesetzt. Die Bestrahlungsrichtung erfolgt senkrecht auf die Rohrachse, so wie es die Pfeile 36 angeben und treffen dabei sowohl auf die strukturierten 16 als auch auf die nicht strukturierten Oberflächen des Rohres 20 auf, das dabei um seine Längsmittenachse rotiert, so wie es der Pfeil 35 angibt. 10a zeigt hierbei eine Einzelheit des der Ionenbestrahlung ausgesetzten Rohres 20 im partiellen Bereich einer konkav ausgebildeten Struktur. Durch die Ionenbestrahlung werden in der nun vergleichsmäßigen Lackschicht 32 latente Ionenspuren, so genannte Tracks ausgebildet, so wie es die Pfeile 37 zeigen, welche auf die Lackschicht 32 gerichtet sind. Gemäß 11 erhält das Rohr 20 mit der Lackschicht 32 anschließend im Verfahrensverlauf eine UV-Bestrahlung, die von allen Seiten, wie mit den Pfeilen 38 dargestellt, auf die Rohroberfläche gerichtet ist. Die UV-Bestrahlung sensibilisiert die latenten Ionenspuren 37 der sich ausbildenden Tracks in der Lackschicht 32, so wie in 11a in einem vergrößerten Ausschnitt dargestellt. Während der UV-Bestrahlung soll das Rohr nicht rotieren, da die UV-Bestrahlung in einer geschlossenen Kammer erfolgt und allseitig auf die Lackoberfläche auftrifft. In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt die chemische Ätzung der jetzt bestrahlten Grundschicht aus Polycarbonatlack 32 in einem Ätzbad 39, in dem es eine bestimmte Zeit verweilt. Bei der chemischen Ätzung werden die Temperatur und die Ätzkonzentration des Ätzbades so eingestellt und durch Rührung bewegt, dass die latenten Ionenspuren ausgeätzt werden und sich dabei Mikroporen 40 in der Lackschicht 32 ausbilden, so wie es in 12a in einem Ausschnitt sichtbar ist. Dabei erhält der Polycarbonatlack 32 auf der Oberfläche eine definierte Porosität. Die Mikroporen 40 durchdringen die Lackschicht 32 und legen die betroffenen Oberflächen des Rohres 20 frei, damit in der Galvanoabformung gemäß 13 die Mikrostrukturen auf dem Rohr 20 hergestellt werden können. Dazu wird das Rohr 20 mit dem porösen Oberflächenlack als Kathode kontaktiert und in das galvanische Abscheidebad 33 eingelassen, in dem ein Cu-Elektrolyt enthalten ist. Durch den Galvanisierungsprozess werden in den Mikroporen 40 die Mikrostrukturen 44 zum Aufwachsen gebracht, indem sie diese ausfüllen, so wie es in der 13a dargestellt ist. Hier wachsen von der Oberfläche des Rohres 20 die Mikrostrukturen 44 in Form von Mikrospikes in der Lackschicht 32 auf. Als letzter Verfahrensschritt wird die mit Mikrostrukturen ausgestattete Oberfläche freigelegt, wie es in 14 vorgestellt wird, indem das Rohr 20 in ein Lösungsmittelbad 45 getaucht wird. Dabei wird die Grundbeschichtung, hier als Lackschicht 32 ausgebildet, abgelöst und die mikrostrukturierte Oberfläche des Rohres 20 mit Nebenformen herausgebildet. Die so hergestellte Mikrostruktur 8 bedeckt jetzt, so wie es in 14a gezeigt ist, lückenlos und gleichmäßig die gesamte Oberfläche des mit sinoidalen Nebenformen strukturierten Rohres sowohl auf seinen konkaven als auch den konvexen Partien. In einer andersartigen Ausführungsart des Verfahrens zur Mikrostrukturierung ist ein mit sinoidalen Nebenformen versehenes Strukturrohr 20 dargestellt. Auf dieses nach 15 ausgebildete Rohr 20 wird ein Folienschlauch 21 als Grundbeschichtung aufgezogen, der als Polymermembran für den Vorgang der Mikrostrukturierung vorgesehen und entsprechend aufbereitet worden ist. Der mitlesende Fachmann erkennt hier ohne weiteres, dass es sich um einen Schrumpfschlauch handelt. Die Aufbereitung erfolgt damit, dass der Schlauch 21 bis zu einem bestimmten Zustand erwärmt worden ist und sich dabei ausdehnt. Durch die Ausdehnung vergrößert sich die radiale Erstreckung und eignet sich dazu, das Rohr über eine bestimmte Länge eines Längenabschnitts oder über die Gesamterstreckung des Rohres durch Aufschieben auf das Rohr oder Einschieben des Rohres 20 in den Schlauch 21 zu bedecken. Dabei überdeckt der Schlauch 21 die konvexen und konkaven Bereiche des Rohres 20. Vor seinem Abkühlen soll die radiale Erstreckung des Rohres 20 in einer losen Auflage vorliegen und das Rohr 20 in einer partiell anliegenden Form umschlungen sein. Nach dem Abkühlen und Schrumpfen des Schlauches 21 wird die Struktur der Nebenform in einem vollständigen Formschluss bedeckt, wie in 16 dargestellt. Eine andere Ausführungsform des Einhüllens des Strukturrohres 20 ist in 17 erläutert. Sie zeigt, dass das Rohr 20 über die konvexen Bereiche des Rohres 20 hinweg in einem vorbestimmten Abschnitt seiner Längserstreckung von einer flächigen Ummantelungsfolie 22 in einem Umschlingungsvorgang umhüllt und gemäß 18 dadurch beendet wird, dass die Folie 22 Stoß an Stoß in Richtung der Längsmittenachse des Rohres mit einer Naht verschlossen wird. Gemäß den 15 bis 18 liegt der Folienschlauch 21, wie auch die Ummantelungsfolien 22 lose haftend, nicht formschlüssig auf der Oberfläche des Strukturrohres 20 auf. Eine erstgedachte Möglichkeit, die Ummantelung, ob Schlauch 21 oder Folie 22 zum Formschluss zu bringen, wird darin gesehen, die Folie durch Abkühlung auf das Rohr 20 aufzuschrumpfen. Dieser Vorgang könnte unvollständig sein, weil die Folie 22 die konkaven Bereiche 16 des Strukturrohres 20 nicht formschlüssig berührt, sondern durch den Schrumpfvorgang über diese gespannt wird. Eine Möglichkeit, die konkaven Bereiche des Strukturrohres 20 mit den Ummantelungsfolien 22 formschlüssig zu bedecken, ist darin zu sehen, dass gemäß 19 das Rohr 20 durch eine Kammer 24 konzentrisch angeordnet, geführt wird. Die Innenwände der Kammer 24 sind mit Anpresselementen 25, z. B. festen Borsten und/oder flexiblen, schnellausdehnungsfähigen Stoffen versehen, welche die Ummantelungsfolie 22 bzw. den Folienschlauch 21 im noch weichem, gewärmten Zustand formschlüssig in die konkaven Bereiche der sinoidalen Nebenformen pressen, so wie es in 22 im Abschnitt II grundsätzlich eingeordnet ist. 20 zeigt eine weitere Ausführungsart der formschlüssigen Aufbringung der Ummantelung 22 oder des Folienschlauchs 21 durch ein Einführen des Rohres 20 in eine Kammer 24 in einer konzentrischen Lage. In der Kammer 24 sind Hochdruckdüsen 26 eingeordnet, deren Druckstrahl auf den Folienschlauch 21 oder auf die Ummantelungsfolie 22 gerichtet ist, die das Strukturrohr 20 überdecken. Die Hochdruckdüsen 26 können einen warm- oder kalttemperierten Druckstrahl erzeugen, der je nach Folienart der Grundbeschichtung, ausgeführt als Mantel oder Schlauch 21, diese formschlüssig in die konkaven Bereiche der sinoidalen Nebenformen des Strukturrohres 20 eindrückt.
Eine weitere Ausführungsart zeigt die 21. Hier ist das Rohr 20 abschnittsweise zu sehen. Der Abschnitt ist mit einem Folienschlauch 21 oder mit einer Ummantelungsfolie 22 ausgestattet, die in einem flexiblen, ausführungsgemäß erwärmten Zustand sind. Im Verlaufsbereich der Strukturen 16 sind in Richtung der Längsmittenachse des Rohres 20 Andruckrollen 18; 18'; 18'' zu sehen, die auf den Umfang entsprechend der Lage der konkaven Bereiche der Nebenformen angeordnet sind. Die Andruckrollen 18; 18'; 18'' bestehen aus einem festen Kern, dem eine flexible, anpassbare Beschichtung zugeordnet ist. Sie können einen eigenen Antrieb besitzen oder durch Rollreibung auf dem Rohr 20 bewegt werden, das in Richtung der Rollen vorwärts transportiert wird und durch diese geführt verläuft. Die flexible Beschichtung dringt beim Durchlauf des Rohres 20 in die konkaven Bereiche der sinoidalen Nebenformen ein und presst die noch weiche flexible Ummantelungsfolie 22 oder den Folienschlauch 21, jetzt als Grundbeschichtung anliegend, formschlüssig in diese Bereiche ein. Diese Art des Einpressens der Ummantelungsfolie 22 in die konkaven Bereiche der Struktur 16 wird dadurch abgeschlossen, dass eine Fixierung der eingepressten und formschlüssig anliegenden Struktur erfolgt.
22 zeigt in schematischer Form den Vorgang des Durchlaufens eines mit einer Ummantelung 22 oder einem Folienschlauch 21 umschlossenen Strukturrohres 20. Der besseren Übersicht halber sind die Bereiche mit römischen Ziffern I; II und III bezeichnet. Im Bereich I ist das Strukturrohr 20 im Aufziehbereich 28 mit einem Folienschlauch 21 oder einer Ummantelungsfolie 22 ausgestattet und wird durch Erwärmungsdüsen 30, die auf seinem Umfang verteilt sind, temperiert gehalten. Es wird dann in den Bereich II bewegt, der mit Berührung oder berührungslos den Folienschlauch 21 oder die Ummantelungsfolie 22 formschlüssig in die konkaven Bereiche der Struktur 16 einformt. Der Abschnitt III, in den das Rohr 20 oder der Rohrabschnitt bewegt wird, ist der Abkühlbereich 29. In diesem Bereich wird die formschlüssig anliegende Ummantelung 22 des Strukturrohres 20 mit Kühldüsen 31 behandelt, die auf seinem Umfang verteilt sind und einen Schrumpfvorgang einleiten, der so ausgebildet ist, dass die Ummantelung 21, 22 schrumpft, ohne den Formschluss aus den konkaven Bereichen zu zerstören. Das jetzt vorliegende ummantelte Rohr 20 weist eine in allen Bereichen des Strukturrohres 20 formschlüssig anliegende Ummantelungsfolie 22 als Polymermembran auf und ist für die Aufbringung der Mikrostruktur 8 sowohl in den konvexen als auch in den konkaven Abschnitten des Strukturrohres 20 vorbereitet.
23 zeigt die grundsätzliche Darstellung eines planparallelen, geradflächigen Bauteils 15 mit angeformten sinoidalen Nebenformen, auf das die Polymermembran in Form einer Ummantelungsfolie 17 aufgelegt ist. Durch die lose Auflage der Folie 17 ist diese noch nicht in die Strukturen 16 des Bauteiles 15 formschlüssig eingeordnet. Der Formschluss erfolgt durch Rollen 18; 18', die auf der oberen und unteren Fläche des Bauteils 15 ausführungsgerecht gegenüberliegend angeordnet sind und über eine flexible Beschichtung verfügen, welche beim Überrollen der konkaven partiellen Bereiche des Bauteils 15 die Folie 17 in der Struktur 16 formschlüssig zum Anliegen bringt. Eine darauf folgende Verfestigung der Folie 17 ist so vorgesehen, dass die Folie 17 in den konkaven Bereichen in einem Formschluss mit dem Bauteil verbleibt.
Der mitlesende Fachmann erkennt, dass hier zur Realisierung des technologischen Vorganges eine Ummantelungsfolie 22 oder flächige Folie 17 benötigt wird, deren molekulare Struktur so ausgebildet ist, dass sie ein freies Schrumpfen zulässt. Dabei darf die Ummantelung oder Bedeckung des Bauteils beim Krumpfen der Folie 22; 17, die als Polymermembran bei der Durchführung der Katalyse zum Herstellen der Mikrostruktur Verwendung findet, nicht aus dem Formschluss mit den konkaven Bereichen gelangen. Die Polymermembran kann dazu aus Poliofilen PTFE bestehen, das handelsüblich ist und die erwünschten Eigenschaften aufweist. Der daraus gefertigte Schrumpfschlauch wird als Vilonschrumpfschlauch eingesetzt. Die Erfindung sieht deshalb vor, dass der Bereich III als Kühlbereich so auszubilden ist, dass der ummantelte mit einem Formschluss versehene Rohrabschluss nicht nur abgekühlt und zum Schrumpfen gebracht, sondern während des Schrumpfvorganges mit haltenden Anpresselementen in der Art, wie in 19 dargestellt, ausgerüstet werden kann. Dazu ist der Bereich 111 so zu verlängern, dass große Längsabschnitte des Rohres 20 bzw. Bauteiles 15 gleichzeitig ummantelt werden. Eine weitere Ausführungsart kann darin erkannt werden, dass der Bereich 111 mit Hochdruckdüsen, wie vorstehend gezeigt, versehen wird, die jedoch in einer das Bauteil bzw. das Rohr ummantelnden Kammer arbeiten und schockartig mit sehr hohem Druck die Folie formschlüssig in den konkaven Abschnitten während des schockartigen Kühlungsvorganges hält und abkühlt. Eine weitere Ausführungsart besteht darin, den Schrumpfschlauch als Schlauch bzw. als flächig zusammengeführtes Gebilde auszuführen und dessen Innenseite, also die zum Bauteil gewandte Seite, mit einem Haftmittel zu versehen, der nach dem Andrücken auf der Oberfläche des Bauteils insbesondere in den konkaven Bereichen der Polymermembran formschlüssig zur Haftung gebracht wird. Der mit der Materie vertraute Fachmann sieht dabei sofort, dass dieses Haftmittel so ausgelegt werden muss, dass der Katalysevorgang auf den mit sinoidalen Nebenformen versehenen Rohren oder flächigen Materialbahnen nicht beeinträchtigt wird. Die technischen Informationen des Ausführungsbeispiels lassen eindeutig erkennen, dass beginnend mit der 15 Ausführungsarten des Aufbringens der Grundbeschichtung dargestellt sind, wie in 9 mit Verwendung der Lackschicht 32 ausgeführt wurde. Der auf der Höhe seines Fachwissens befindliche Fachmann erkennt selbstverständlich, dass im Verfahrensverlauf eine Weiterbearbeitung der Grundschichten erfolgen muss, in der Art, wie sie in 10 und weiteren Figuren dargestellt worden ist. Grundsätzlich weicht die Form der Weiterbearbeitung nicht vom Stand der Technik des Aufbringen von Mikrostrukturen auf Metallkörpern ab.
Der mit der Lösung einer derartigen Aufgabe beauftragte Fachmann ist jetzt bei Vorliegen der Informationen ohne weiteres in der Lage, die hier vorgelegten Hinweise zum technischen Handeln, die weitestgehend auf Körper mit gleichmäßig oder ungleichmäßig gekrümmten Oberflächen ausgebildet sind auf Bauteile zu übertragen, die in Form von Materialbahnen ausgebildet sind. Die mechanischen sowie chemischen und elektrolytischen Vorgänge sind so gleichartig anzuwenden, dass ein erfinderisches Zutun nicht notwendig ist, um auf Bauteile, deren ebenen Oberflächen Strukturen mit sinoidalen Formen ausgebildet sind, Mikrostrukturen in einem galvanischen Prozess aufzuformen. Der technische Fortschritt und die erfinderische Leistung bestehen darin, dass es eindeutig dargestellt ist, dass Rohre und Bauteile so mit Mikrostrukturen zu versehen sind, dass nicht nur ihre konvexen Teile der Oberflächen sondern auch ihre konkaven Strukturen mit Mikrostrukturen bedeckt werden können und damit die Reaktionsoberfläche der Mikrostrukturen, sei es zur Übertragung von Wärme oder für chemische oder katalytische Reaktionen, vergrößert worden ist. 24 zeigt ein Bauteil 47, das zu einem Rohr 46 verformt ist und mit einer Längsnaht verschweißt worden ist. Auf der Innenseite des Rohres 46 sind Mikrostrukturen so angeordnet, dass sie eine weitestgehend geschlossene, mikrostrukturierte Innenfläche 48 ausbilden. 25 zeigt einen ersten Verfahrensschritt zum Herstellen eines Rohres 46 aus einem planen, ebenen Bauteil 47, von dem eine Fläche mit Mikrostrukturen 48 ausgerüstet ist. Das Bauteil 47 ist zwischen Spannbacken 51; 51' eingespannt und für einen Verformungsvorgang vorbereitet. Dabei ist die Fläche mit den Mikrostrukturen so angeordnet, dass sie die Innenfläche des später geformten Rohres ausbilden kann. 26 zeigt einen ersten Fortschritt der Verformung des Bauteiles 47, indem die Spannbacken (51; 51') mit einer nach innen und oben gerichteten Verformungsbewegung das plane Bauteil 47 in eine zur Innenfläche 48 konkave Form bewegen und in der Weiterbewegung gemäß 27 das Bauteil 47 weiter verformend auf einen Amboss 52 aufliegend, der einen Haltedruck erzeugt, mit Hilfe dessen in einer Weiterbewegung der Spannbacken 51; 51' das Bauteil 47 in die Form gemäß 28 zu einem Halbrohr geformt wird. Zur Weiterverformung werden an die Außenfläche des jetzt vorliegenden Halbrohres Formstempel 53; 54 angelegt, welche das Bauteil 47, anfangs als Halbrohr mit noch gestreckten Schenkeln vorliegend, stufenweise durch Zusammenführen der Formstempel 53; 54 dem Bauteil 47 mit gleitendem Verformungsvorgang die endgültige rohrförmige Gestaltung verleihen, so wie es in 30 dargestellt ist. Hier ist das Rohr, mit seinen Außenkanten zusammenstoßend, noch nicht verbunden. Es ist vorteilhaft, dass die jetzt zusammengeführten Formstempel 53; 54 sowie der Amboss 52 ihre Konfiguration beibehaltend, in eine um das Rohr drehende Bewegung versetzt werden, um damit dem noch nicht verbundenen Rohr eine gleichförmig gekrümmte Kontur und einen kreisförmig ausgebildeten Querschnitt zu geben. Weiter wird in 31 dargestellt, dass im weiter fortschreitenden Verformungsvorgang das rotationssymmetrisch verformte Bauteil 47 Haltebacken 55; 55' aufgenommen wird, welche das rohrförmige Bauteil 47 zwischen sich aufnehmend für ein Verschweißen des Materialstoßes für einen Schweißkopf 56 zuführen, der mit einer durchgehenden Schweißnaht 57 das jetzt fertiggestellte Rohr 46 für eine Ablage zur Komplettierung bereitstellt.

1: Röhrbündel-Wärmeübertrager
2; 4; 13; 13': Eintritt
3; 5, 14: Austritt
6: mikrostrukturierte Siederohre
7: Medium
8: Mikrostrukturen
9: Rohrwand
10; 11: Wärmetransport
12: Röhrenreaktor
15: Bauteil
16: Struktur
17: Folie
18; 18'; 18': Rollen
19: flexible Beschichtung
20: Strukturrohr
21: Folienschlauch
22: Ummantelungsfolie
23: Naht
24: Kammer
25: Anpresselemente
26: Hochdruckdüsen
27: Anpressbereich
28: Aufziehbereich
29: Kühlungsbereich
30: Heizdüsen
31: Kühldüsen
32: Lackschicht
33: Behälter
34: Polycarbonat
35; 36; 38: Pfeil
37: Ionenspuren
39: Ätzbad
40: Mikroporen
41; 42: Polung
43: Cu-Elektrolytbad
44: Mikrospikes (Mikrostruktur)
45: Lösungsmittel
46: Rohr
47: Bauteil
48: Mikrostrukturierte Innenfläche
49: Sinoidale Nebenformen
50: Verbindungsnaht
51; 51': Spannbacken
52: Amboss
53; 54: Formstempel
55; 55': Haltebacken
56: Schweißkopf
57: Schweißnaht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10159860 C2 [0002]
- DE 1066213 B1 [0002]
- DE 19751405 A1 [0002]
- DE 19650881 A1 [0002]
- US 4288897 [0002]
- US 3842474 [0002]

Claims

Verfahren zur Erhöhung der Effektivität des Wärme- und Stofftransportes sowie der chemischen Reaktivität für den Betrieb von Anlagen zur Übertragung von Wärmeenergie sowie der technischen Reaktionsführung mit den Schwerpunkten der heterogenen Katalyse, wobei die Reaktionsmittel längs oder quer zur Haupttransportrichtung angeordnet, mittels mit eingeformten Strukturen ausgestatteter Bauteile ausgebildet, und diese Bauteile über flächig gestreckte oder gleichförmig oder ungleichförmig gebogene Konturen verfügen oder auch als Rohre oder Rohrgruppen ausgebildet sind, wobei die Strukturierung als sinoidale Nebenformen in verschiedenartigen Anordnungen unterschiedlicher Geometrien ausgebildet sind und die Wärmeübertragung von einem oder mehreren die Reaktionsflächen überströmenden Fluid(en) und bei Rohren im Rohrinneren strömenden Fluid(en) auf ein oder mehrere das Rohr umströmende(s) Fluid(e) oder in umgekehrter Art erfolgt und eine Veränderung des Durchflussverhaltens des Mediums bzw. der Medien durch Störungen der Grenz- und Unterschichtströmungen sowie unterschiedlicher Anteile der Kernströmungen mit Induktion erheblicher Turbulenzgrade und periodische Erhöhung der lokalen Strömungsgeschwindigkeit durch sequentielle Verengung bzw. Verringerung des mittleren Rohrquerschnitts in den Rohren erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung der erfindungsgemäßen Lehre des Patentes DE 101 59 860 C2 auf die mit eingeformten Strukturen ausgestatteten Flächen von Materialbahnen sowie mit strukturierten Wanden versehenen Rohre, deren Oberfläche teilweise oder vollständig bedeckende Mikrostrukturen aufgebracht werden, die mit ausgewählten Mikrostrukturelementen (Mikrospikes) in Anordnungen unterschiedlicher, regelmäßiger oder unregelmäßiger Geometrien versehen sind, durch welche eine vielfache Vergrößerung der Kontaktflächen mit dem jeweiligen Fluid sowie eine Erhöhung der Benetzungsgeschwindigkeit und -intensität erhalten wird, in dem durch ein Zusammenwirken der Oberflächenstrukturierung mit sinoidalen Nebenformen und der Mikrostrukturierung der Rohre und Materialbahnen eine wesentliche Erhöhung der Effektivität des Wärme- und Stofftransportes sowie der chemischen Reaktivität erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Störung der wandnahen Grenz- und Unterschichtströmung sowie unterschiedlicher, erheblicher Anteile der Kernströmung im strukturierten Rohr und einer Induktion von Turbulenzen sowie der lokalen Strömungsgeschwindigkeit durch partielle Verengung sowie Verringerung des mittleren Rohrquerschnitts über die Verkleinerung des hydraulischen Durchmessers und eine Vergrößerung der inneren Oberfläche sowie der dem Fluid ausgesetzten Anströmflächen um ein Vielfaches infolge der Herstellung artifizieller Rauigkeiten und durch Einbringen zusätzlicher artifizieller Mikrorauigkeiten mittels Erzeugung von Mikroporen verschiedener Mikrostrukturelemente (Mikrospikes) in Anordnung unterschiedlicher Geometrien mit einer Porendichte im Bereich vom 10³ bis 10⁹ pro cm² eine vielfache Vergrößerung der inneren und äußeren Anströmflächen und der als Austauschflächen wirksamen Rohroberflächen der strukturierten Rohre erhalten sowie eine wesentlich intensivierte Wärme- und Stoffübertragung einphasiger Systeme mit strukturierten Rohren durch eine Mikrostrukturierung in den Anlagen erreicht wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine wesentlich intensivierte Wärme- und Stoffübertragung, auch bei zwei- und mehrphasigen Systemen mit oberflächenstrukturierten Rohren, durch eine zusätzliche Mikrostruktur in den inneren und äußeren Oberflächen der Anlagen erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vervielfachung der Kapillarkräfte in den Mikroporen, die zwischen den Mikrospikes der Mikrostrukturierung gebildet sind, eine Erhöhung der Benetzungsgeschwindigkeit bei der Stoff- und Wärmeübertragung einhergehend mit einer Vergrößerung der Kontaktflächen der im Rohr strömenden Fluide und der das Rohr umströmenden Fluide eine Verringerung der unteren Grenz-Temperaturgradienten, der unteren Grenz-Grädigkeit und der Schwellentemperatur bei der Wärmeübertragung erzielt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betrieb von mit Mikrostrukturen beschichteten Strukturrohren ausgestatteten Anlagen eine deutliche Steigung des fluiddynamischen Überganges des an den Katalysatorträger gebundenen Katalysatormaterials über den katalysatoroberflächennahen Mikrofilm hergestellt wird, womit beim Sieden, bei der Verdampfung und bei der Überhitzung mit dem Verbleiben von Dampfresiduen in den Poren zwischen den Mikrospikes der Mikrostrukturen eine Erhöhung der Dampf-Keimdichten und Folgekeimzahlen resultiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betrieb der Anlagen mit Kühlvorgängen, bei der Kondensation und bei der Tiefkühlung durch die in den Rohren ausgebildeten Mikrospikes der Mikrostrukturen eine vielfach vergrößerte Kondensations-Keimdichte, sowie Kondensations- und Kristallisationsgeschwindigkeit erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Verwendung von oberflächenstrukturierten Rohren mit Mikrostrukturen eine Verminderung der Anhaftungsneigung (Fouling) der dichteren Phasen von rohrdurchströmenden zwei- oder mehrphasigen Systemen mit zusätzlichen Mikrostrukturen erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Anlagen, die über mit Mikrostrukturen versehene Strukturrohre verfügen, ein Wärmetransport mit deutlich erhöhten Benetzungswerten erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffübertragungswerte beim Stofftransport durch die Verwendung mikrobeschichteter Strukturrohre um ein Vielfaches erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betreiben von Anlagen zur technischen Reaktionsführung und zur heterogenen Katalyse eine Erhöhung der spezifischen chemischen Reaktivität sowie der stofflichen Selektivität um ein Vielfaches erzielt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Mikrostrukturierung eine deutliche Steigerung des fluiddynamischen Überganges über den sich oberflächennah auf ein Vielfaches vergrößert ausbildenden Mikrofilm eines an einen Katalysatorträger gebundenen Katalysatormaterials erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Anlagen, in deren Reaktoren Rohrwände und Rohrbündel aus Rohren mit sinoidalen Nebenformen zur Funktion gebracht sind und Mikrostrukturen aufweisen, die Reaktoren unter exo- oder endothermen Reaktionsbedingungen arbeiten sowie große Reaktionsrohranzahlen aufweisen, eine Steigerung der spezifischen reaktionstechnischen Effizienz erzielt und die Kompaktheit der Anlagen maßgeblich gesteigert und die Raumausdehnung, die Austauschflächen und die Aggregatmasse der Anlagen bedeutend verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberflächenstrukturierte Rohre mit zusätzlicher Mikrostrukturierung ausgebildete Mikrospikes aufweisen, die bei isothermer Reaktionsführung als katalytisch intensiv wirksames Mittel eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierten flächigen Bauteile, deren Oberflächen Mikrostrukturen aufweisend ausgebildet, als Materialbahnen in Plattenwärmeübertragern bzw. Reaktoren zur Anwendung gelangen.
Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vielseitige Verwendung von oberflächenstrukturierten Rohren mit zusätzlichen Mikrostrukturen in Anlagen der Mikroreaktortechnologie und in Mikroreaktionssystemen mit kreiszylindrischen Ringspalten mit gleichförmig und ungleichförmig bewegter Durchströmung zur Anwendung gebracht wird.
Bauteil zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil als flächige Materialbahn ausgebildet oder als Rohr ausgeformt ist, wobei die Bauteile an ihren Oberflächen mit sinoidalen Nebenformen strukturiert sind.
Bauteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile mit ebenflächigen Materialbahnen eine gleichförmige oder ungleichförmige Krümmung ihrer Flächen aufweisen können.
Bauteil für den Einsatz in Anlagen zur Übertragung von Wärmeenergie sowie zur technischen Reaktionsführung, besonders der heterogenen Katalyse, deren Wärme- sowie Stoffübertragung mittels Rohren, Rohrgruppen- und -wänden erfolgt, deren Rohre strukturierte Wände aufweisen, die mit verschiedenen sinoidalen Nebenformen bzw. Oberflächenstruktur-Elementen als Wölbstruktur in unterschiedlichen Anordnungen regelmäßiger oder unregelmäßiger Geometrien ausgerüstet ist, und die Wärmeübertragung von einem oder mehreren im Rohrinneren strömenden Fluid(en) auf ein oder mehrere das Rohr überströmende(s) Fluid(e) oder in umgekehrter Richtung erfolgt, so dass eine Veränderung des Durchflussverhaltens des Mediums durch Störung der Grenz- und Unterschichtströmung sowie unterschiedlicher Anteile der Kernströmungen mit Induktion erheblicher Turbulenzgrade in den Rohren und einer periodischen Erhöhung der lokalen Strömungsgeschwindigkeit durch sequentielle Verengung bzw. Verringerung des mittleren Rohrquerschnitts erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die mit sinoidalen Nebenformen strukturierten Rohre an einer der inneren oder äußeren oder beiden Oberflächen mit Mikrostrukturen, Mikrostrukturelementen bzw. Mikrokörpern (Mikrospikes) in Anordnungen unterschiedlicher, gleichmäßiger oder ungleichmäßiger Geometrien derart ausgestattet ist, dass das Werkstoffgefüge der Mikrospikes feste Verbindungen mit dem Werkstoffgefüge an der Oberfläche des mit Nebenformen ausgestatteten Rohres ausbildet, und die Oberfläche des Rohres selbst vielfach vergrößert ausgebildet ist.
Bauteil nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung der erfindungsgemäßen Lehre des Patentes DE 101 59 860 C2 die Mikrostrukturen auf den mit sinoidalen Nebenformen ausgestatteten Rohren auf den konvexen Partien der Rohre oder Bauteile angeordnet sind.
Bauteil nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, dass Mikrostrukturen auf den mit sinoidalen Nebenformen ausgestatteten Rohren auf den konvexen und konkaven Partien der Rohre oder Bauteile angeordnet sind.
Bauteil nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostrukturierung auf der Rohr- oder Bauteiloberfläche sich ausbildender Mikrospikes in einem frei wählbaren, im Vorhinein festlegbaren Wertebereich des Raumwinkels sowie Polarwinkels zur Flächennormalen der Rohre aufgebracht sind.
Bauteil nach Anspruch 18 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das strukturierte Rohr oder Bauteil aus Stahl- und/oder Eisen-Werkstoffen hergestellt, mit einer mikrostrukturierten Schicht aus Mikrospikes ausgestattet ist.
Bauteil nach Anspruch 18 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das strukturierte Rohr oder Bauteil aus einem Nichteisenmetall(NE)-Werkstoff hergestellt und mit einer mikrostrukturierten Schicht aus Mikrospikes ausgestattet ist.
Bauteil nach Anspruch 18 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das strukturierte Rohr oder Bauteil aus einem Glas-Werkstoff hergestellt und mit einer mikrostrukturierten Schicht aus Mikrospikes ausgestattet ist.
Bauteil nach Anspruch 18 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das strukturierte Rohr oder Bauteil aus einem Kunststoff-Werkstoff hergestellt und mit einer mikrostrukturierten Schicht aus Mikrospikes ausgestattet ist.
Bauteil nach Anspruch 18 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Verwendung des strukturierten Rohres oder Bauteiles in Verfahren der Katalyse die Mikrostrukturierung des Rohres mit einem Katalysatorsubstrat in einer geeigneten Ausführung beschichtet ist.
Verfahren zur Herstellung von strukturierten Bauteilen, vorzugsweise Rohren für den Einsatz in Anlagen zur Erzeugung und Verteilung von Wärmeenergie sowie zur technischen Reaktionsführung, besonders der heterogenen Katalyse, deren Wärme- und Stoffübertragung mittels flächiger Bauteile als Materialbahnen ausgebildet, vorzugsweise Rohren, Rohrgruppen- und -wänden erfolgt, wobei die Bauteile und Rohre sinoidale Nebenformen aufweisen, die mit verschiedenartigen Anordnungen unterschiedlicher Geometrien ausgebildet sind, und die Wärmeübertragung von einem im Rohrinneren strömenden Fluid auf ein das Rohr überströmendes Fluid oder in umgekehrte Richtung erfolgt, und eine Veränderung des Durchflussverhaltens des Mediums bzw. der Medien durch Störung der Grenz- und Unterschichtströmungen sowie unterschiedlicher Anteile der Kernströmungen mit Induktion erheblicher Turbulenzgrade und periodische Erhöhung der lokalen Strömungsgeschwindigkeit durch sequentielle Verengung bzw. Verringerung des mittleren Rohrquerschnitts in den Rohren erreicht und das Bauteil, insbesondere Rohr mittels einer durch Ionenstrahltechniken in Kombination mit Tiefätztechniken präparierten Folie vorbereitet wird und das Mikrostrukturprofil mittels galvanotechnischer Beschichtungs- und/oder mechanischer Sprühkompaktierungsverfahren aufgearbeitet wird, dass die Mikrospikes oder Mikrokörper der Mikrostrukturierung elektromechanisch und/oder ballistisch auf den Oberflächen der Bauteile und Rohre und eine frei zu gestaltende, im Vorhinein festlegbare, gefügeübergreifende Werkstoffverbindung ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet dass unter grundsätzlicher Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre aus dem Patent DE 101 59 860 C2 zum Aufbringen der Mikrostrukturen auf die Oberfläche eines mit sinoidalen Nebenformen ausgerüsteten Bauteiles auch als Strukturrohr ausgebildet, auf die konkaven und konvexen Oberflächen ein strahlungsempfindliches, den Konturen der Körper- bzw. Rohroberfläche in ihren konkaven und konvexen Formen folgendes Resistens aufgebracht wird, welches in einer Grundbeschichtung die gesamte strukturierte Oberfläche bedeckt und vollständig dem Verlauf der Konturen des ausgeformten Strukturprofils folgt und als Grundlage für das galvanische Aufbringen einer durchgängigen Mikrostruktur aufgearbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das strahlungsempfindliche Resistens als flüssiges Resistens zur Beschichtung der Oberfläche, des Bauteils in Form eines Rohres oder einer Materialbahn verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das als flüssiges strahlungsempfindliches Resistens ein Polycarbonat in der Art eines Lackes verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass für die Grundbeschichtung ein strahlungsempfindliches Resistens als Folie verwendet wird, die dünnschichtig ausgebildet ist, sich plastisch verformend an die Konturen der Struktur anpassend ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die als flächiger Resistent ausgebildete Folie, den Konturen des Körpers angepasst, als eine endliche Fläche oder als geschlossene Hülle verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 27 und 28 sowie einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein strahlungsempfindlicher Lack auf die Oberfläche des Bauteils vorliegend als Rohr gleichmäßig aufgebracht wird, der in einer Strahlungskammer mit Ionen bestrahlt wird, die im rechten Winkel auf dessen Oberfläche auftreffen, wobei das Rohr vor den Ionenstrahlen bewegt und dann einer UV-Bestrahlung ausgesetzt wird, welche die latenten Ionenspuren der Oberflächenstrukturierung sensibilisieren und danach das behandelte Rohr einer chemischen Ätzung zum Freilegen von Mikroporen zugeführt wird und die darin mit Poren ausgebildete Oberflächenbeschichtung in einem galvanischen Bad unter Einsatz von Ultraschall galvanisch behandelt wird, wobei die Mikroporen mit Kupfer aufgefüllt werden und das das galvanisch behandelte Bauteil bzw. Rohr in einem Ätzbad einer Ätzung ausgesetzt wird, bei der die Grundbeschichtung aufgelöst und die Mikrostrukturen freigelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 27 und 30, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufbringung einer mit Mikroporen versehenen Polymermembran auf ein mit Strukturen sinusförmiger Nebenformen ausgeführtem Rohr, dessen Oberfläche mit einer durchgehenden flächenbedeckenden Membran in einer einzigen Umschlingung belegt wird und die Oberflächen der konkaven Partien der sinusförmigen Strukturen mittels verformendem Druck auf die Polymermembran vollständig anhaftend belegt werden.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flächendeckende Polymermembran als nahtloser Schrumpfschlauch ausgebildet ist oder aus einem flächigen Gebilde zu einem nahttragenden Schrumpfschlauch zusammengefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermembran in einem weichen, labilen Zustand flächenbedeckend auf die Rohroberfläche gelegt, in den konkaven Partien zum Anliegen gebracht und durch Herbeiführen eines, die flächige Erstreckung verringernden Vorganges in eine stabile spaltfrei haftende Lage überführt wird.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermembran eine schlauchförmige Ausbildung aufweist und in einem labilen Zustand über das Strukturrohr geschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 27 und 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermembran in einem der Rohroberfläche entsprechenden Stück flächig um das Strukturrohr gelegt, Stoß an Stoß gefügt und dann verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Polymermembran im Stoßbereich ohne eine Veränderung der Eigenschaften seiner Gefügestruktur durch eine Laserbeeinflussung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Polymermembran in die konkaven Partien der sinusförmigen Nebenformen der Strukturrohre bis zum spaltfreien Anliegen mittels oberflächenberührender Einrichtungen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Polymermembran in die konkaven Partien der sinusförmigen Nebenformen der Rohre bis zum formschlüssigen Anliegen mittels berührungslos arbeitender Einrichtungen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen eines labilen Zustandes des Materials der Polymermembran durch Erwärmen erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einfügen der partiellen Flächen der Polymermembran in den konkaven Bereich der sinoidalen Nebenformen des Rohres im erwärmten Zustand erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermembran aus einem Schrumpfschlauch des Materials der Gruppe der Poliofile PTFE hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen eines stabilen Zustandes der Grundschicht durch ein Verfestigen der Membran und ein damit verbundenes Schrumpfen auf die Rohroberfläche nach deren Einfügen in die konkaven Partien der sinoidalen Nebenformen auf der Oberfläche erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Bauteil weitestgehend planparalleler Ausführung mit eingearbeiteten sinusförmigen Strukturen zur Aufbringung von Mikrostrukturen auf dessen Oberfläche eine Polymermembran aufgelegt und formschlüssig in die konkaven Bereiche des Bauteils eingearbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermembran mit einem Haftmittel auf der Oberfläche des flächigen Bauteiles, wie einer Materialbahn bzw. eines Rohres zum Anliegen in den konkaven Bereichen der Nebenformen und zur Haftung gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil, ausgeführt als flächige Materialbahn wählbarer Erstreckung und Dicke mit der Polymermembran einseitig bedeckt wird und die Einarbeitung der auf der Materialbahn aufliegenden Membran in die konkaven Partien der Struktur auf einer Seite liegend erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil, ausgeführt als flächige Materialbahn (32) wählbarer Erstreckung und Dicke mit der Polymermembran mehrseitig bedeckt und die Einarbeitung der auf der Materialbahn aufliegenden Membran in einem weichen Zustand liegend auf der Materialbahn vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil, ausgeführt als flächige Materialbahn (32) wählbarer Erstreckung und Dicke mit der Polymermembran einseitig bedeckt wird und die Einarbeitung der auf der Materialbahn aufliegenden Membran in die konkaven Partien der Struktur senkrecht aufgerichtet erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einarbeiten der Polymermembran mittels senkrecht auf die Auflagefläche der Materialbahn wirkende Press- und Andruckmechanismen in einem oder mehrfachen Übergängen in die konkaven Partien der mit sinoidalen Nebenformen ausgerüsteten Strukturen vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einarbeiten der Polymermembran in die konkaven Partien der sinoidalen Strukturen berührungslos durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einarbeiten der Polymermembran in die konkaven Partien der sinoidalen Strukturen mittels Luftdruckintervallen bzw. -stößen mit oder ohne Wärmebeeinflussung vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung der Polymermembran nach dem Einformen in die konkaven Partien der sinusförmigen Strukturen mittels Halteeinrichtung erfolgt, welche flächig auf die Membran einwirken.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung der Polymermembran nach dem Einformen in die konkaven Partien der sinusförmigen Strukturen mittels Halteeinrichtung erfolgt, welche punktartig auf die Membran einwirken.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung der Polymermembran nach dem Einformen in die konkaven Partien der sinusförmigen Strukturen mit einer nochmaligen Erwärmung und darauf folgenden Abkühlung einhergehen.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung der Polymermembran nach dem Einformen in die konkaven Partien der sinusförmigen Strukturen schockartig erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 und 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Katalysatorschicht oder mehrere Katalysatorschichten und eine an ein Trägeroxyd gebundene Katalysatorschicht oder mehrere, verschiedene Trägeroxyde gebundene Katalysatorschichten auf die Oberfläche der Mikrokörper bzw. Mikrospikes des Rohres bzw. der Materialbahn durch Besprühung mit oder ohne Einsatz von Haftvermittlern aufgetragen und nachfolgend eine Trocknung, Abkühlung und Stabilisierung oder Passivierung vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Katalysatorschicht oder mehrere Katalysatorschichten und eine an ein Trägeroxyd gebundene Katalysatorschicht oder mehrere, verschiedene Trägeroxyde gebundene Katalysatorschichten auf die Oberfläche der Mikrokörper bzw. -spikes des Rohres bzw. der Materialbahnen durch Bedampfung mit oder ohne Einsatz von Haftvermittlern und durch Plasmabeschichtung aufgetragen und nachfolgend eine Trocknung, Abkühlung und Stabilisierung oder Passivierung vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Haftvermittler ein Klebstoff oder mehrere Klebstoffe, eine Suspension oder mehrere Suspensionen, ein Gel oder mehrere Gele oder ein Kolloid oder mehrere Kolloide oder eine Kombination aus diesen genannten Stoffen verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen einer Katalysatorschicht oder mehrerer Katalysatorschichten und eine an ein Trägeroxyd gebundene Katalysatorschicht oder mehrerer, verschiedener an Trägersubstrate gebundener Katalysatorschichten auf die Oberfläche der Mikrokörper bzw. -spikes des Rohres mittels eines einfachen Auftragens oder Sintern oder Tempern und einem oder mehreren ähnlichen Oberflächenbehandlungsverfahren vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Katalysatorschicht oder mehrere Katalysatorschichten und eine an ein Trägeroxyd gebundene Katalysatorschicht oder mehrere, an verschiedene Trägeroxyde gebundene Katalysatorschichten auf die Oberfläche der Mikrokörper des Rohres bzw. der flächigen Materialbahn durch Tauchbeschichtung, mit oder ohne Einsatz von Haftvermittlern aufgetragen und nachfolgend eine Trocknung, Abkühlung und Stabilisierung oder Passivierung vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächen- und mikrostrukturierten Austauschflächen der Rohre mit den sinoidalen Nebenformen und bei einem Vorhandensein von Mikrospikes auf den Strukturpartien um ein 10- bis 100-faches gegenüber den Strukturrohren mit sinoidalen Nebenformen vergrößert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 27 und einem oder mehreren der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur anwendungsgerechten Ausbildung des Rohres oder Bauteiles mit sinoidalen Nebenformen bei einer isothermen Reaktionsführung die Mikrostrukturierung ein katalytisch wirksames Substrat intensiv eingesetzt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteiles nach Anspruch 27 mit einer rohrförmigen Körperform, dessen Innenfläche behandelt ist, dadurch gekennzeichnet dass ein ebenflächiges, planes Bauteil nur auf einer Fläche Mikrostrukturen aufweisend mittels auf die nicht mit Mikrostrukturen ausgerüstete Fläche einwirkenden Verformungskräften, schrittweise zu einem rohrförmigen Körper mit mikrostrukturierter Innenfläche geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet dass das ebenflächige auf einer Seite mit Mikrostrukturen ausgerüstete Bauteil zu einem Rohr geformt wird, auf dessen Innenfläche Mikrostrukturen aufgebracht sind, wobei die Verformungskräfte an den Außenflächen des anfangs planen, flachen Bauteiles schrittweise angreifend in mehrere Verformungsstufen aufgeteilt auf das Bauwerk zum Einwirken gebracht sind, bis das Rohr seine endgültige Form erhält und durch eine feste Verbindung gesichert wird.
Verfahren nach Anspruch 64 und 65, dadurch gekennzeichnet, dass das fertiggestellte, rohrförmige, auf seinen Innenflächen mit Mikrostrukturen ausgerüstete Bauteil, durch Verformung seiner Außenflächen, mit sinoidalen Nebenformen strukturiert wird.
Durch Verformen an seinen Außenflächen hergestelltes bauförmiges Bauteil, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (46) mit unterschiedlichen Querschnitten ausgebildet ist und auf seinen Innenflächen Mikrostrukturen (47) angeordnet sind.
Bauteil nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet dass das Bauteil (46) eine ebenflächige Ausbildung seiner Konturen aufweist.
Bauteil nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet dass in die Oberflächen des Bauteiles (46) Strukturen eingearbeitet sind.
Bauteil nach Anspruch 67 und 69, dadurch gekennzeichnet, dass in die Oberflächen des Bauteiles (46) Strukturen aus sinoidalen Nebenformen eingearbeitet sind.
Bauteil nach Anspruch 67 und einen oder mehrere der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (46) über eine parallel mit seiner Längsmittenachse verlaufende Verbindungsnaht (62) verfügt.
Bauteil nach Anspruch 67 bis 71, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Bauteiles (46) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
Bauteil nach Anspruch 67 bis 71, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Bauteiles (46) eine beliebig geometrische Form aufweist.