DE19933426A1 - Wärmetauschermodul - Google Patents

Abstract

Wärmetauschermodul zur Durchleitung zweier voneinander getrennter Medien im Kreuzstrom oder im Gegenstrom, umfassend eine Anzahl von parallel zueinander liegenden Böden, die Zwischenräume bilden, die jeweils abwechseld von dem einen und dem anderen Medium durchströmt werden und eine Vielzahl von im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden senkrecht zu den Böden liegenden Rippen, die diese miteinander verbinden und gegeneinander abstützen und die Zwischenräume in einzelne parallel verlaufende Kanäle teilen, wobei Formteile vorgesehen sind, die jeweils einen Boden und anschließende Rippen einstückig ausbilden, wobei eine Mehrzahl von Formteilen als Zwischenböden mit zumindest einseitig an diesen einstückig angeformten Rippen ausgebildet ist, und mehrere Formteile als rippenlose Grund-, Abschluß- oder Zwischenböden ausgebildet sind, und die Gesamtheit der Böden bei übereinstimmender Orientierung der Zwischenböden unmittelbar zueinander gesetzt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmetauschermodul zur Durchleitung zweier voneinander getrennter Medien im Kreuzstrom oder im Ge­ genstrom, umfassend eine Anzahl von parallel zueinander liegen­ den Böden, die Zwischenräume bilden, die jeweils abwechselnd von dem einen und dem anderen Medium durchströmt werden, und eine Vielzahl von im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden senkrecht zu den Böden liegenden Rippen, die diese miteinander verbinden und gegeneinander abstützen und die Zwischenräume in einzelne parallel verlaufende Kanäle teilen, wobei Formteile vorgesehen sind, die jeweils einen Boden und anschließende Rip­ pen einstückig ausbilden.

Derartige Wärmetauschermodule sind üblicherweise aus Blechen aufgebaut, wobei erste Bleche die im wesentlichen ebenen Böden bilden und zweite Bleche zickzackför­ mig oder S-linienförmig gewellt sind und die zwischen zwei Böden liegenden Rippen bilden. Wärmetauschermodule dieser Art sind beispielsweise in der EP 0 448 991 B1 beschrieben. Es ist auch bereits bekannt, für Wärmetauschermodule Böden zu verwenden, an denen beidseitig senkrecht abstehende Rippen einstückig ange­ formt sind. Hierbei sind Wellenformationen der Böden und Rippen vorgesehen, die in Strömungsrichtung der von ihnen gebildeten Kanäle laufen. Böden der genannten Art sind mit weiteren ebenen Böden und mit S-linienförmig gewellten Rippenelementen kombi­ niert. Wärmetauscher dieser Art sind in der DE 35 21 914 A1 beschrieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wärmetau­ schermodule bereitzustellen, die vereinfacht herstellbar sind und günstige Wärmeübergangsverhältnisse aufweisen. Die Lösung hierfür besteht darin, daß eine Mehrzahl von Formteilen als Zwischenböden mit zumindest einseitig an diesen einstückig ange­ formten Rippen ausgebildet ist, und mehrere Formteile als rip­ penlose Grund-, Abschluß- oder Zwischenböden ausgebildet sind, und die Gesamtheit der Böden bei übereinstimmender Orientierung der Zwischenböden unmittelbar aneinandergesetzt sind.

Hierbei ist nach einer ersten Ausführung vorgesehen, daß ein erstes Formteil als rippenloser Grundboden ausgebildet ist, daß eine Mehrzahl von zweiten Formteilen als Zwischenböden mit ein­ seitig an diesen einstückig angeformten Rippen ausgebildet sind und daß ein drittes Formteil als Abdeckboden mit einseitig an diesem angeformten Rippen ausgebildet ist, und daß Grundboden, Zwischenböden und Abdeckboden bei übereinstimmender Orientie­ rung der Rippen bezüglich ihrer jeweiligen Böden unmittelbar aneinandergesetzt sind. Vereinfachend können hierbei Zwischenbö­ den und Abdeckboden übereinstimmend ausgebildet sein, insbeson­ dere wenn das Modul als Einzelelement Verwendung findet; es kann darüber hinaus sogar der Grundboden in völlige Übereinstimmung mit den Zwischenböden ausgestaltet werden, wobei dann funktions­ lose Rippen außen am Modul abstehen. Da häufig eine Mehrzahl von Modulen der genannten Art jedoch zu größeren Blöcken gestapelt werden, ist die Verwendung nach außen ebener Grund- und Abdeck­ böden zu bevorzugen.

Nach einer anderen Ausführung ist vorgesehen, daß zwei erste Formteile als rippenloser Grundboden und rippenloser Abschlußbo­ den ausgebildet sind, daß eine Mehrzahl von zweiten Formteilen als Zwischenböden mit beidseitig an diesen einstückig angeform­ ten Rippen ausgebildet sind und daß eine Mehrzahl von dritten Formteilen als rippenlose Zwischenböden ausgebildet sind, und daß Grundboden, Zwischenböden mit Rippen und rippenlo­ se Zwischenböden miteinander im Wechsel und Abschlußboden bei übereinstimmender Orientierung der Rippen bezüglich ihrer Zwi­ schenböden unmittelbar aneinandergesetzt sind. Hierbei können Grundboden, Abschlußboden und rippenlose Zwischenböden ebenfalls vollkommend übereinstimmend ausgebildet werden, wobei jeweils ein rippenloser Zwischenboden zwischen zwei Zwischenböden mit Rippen eingesetzt wird. Vorzugsweise haben auch hierbei Grund­ boden und Abschlußboden ebene Außenflächen, was für die Innen­ flächen und die Oberflächen der rippenlosen Zwischenböden in der Regel nicht gilt.

Mit der Erfindung wird ein Wärmetauschermodul bereitgestellt, das bei einer geringstmöglichen Anzahl von unterschiedlichen Einzelelementen eine entsprechend reduzierte Anzahl von Verbin­ dungsstellen aufweist, so daß Probleme bezüglich der Wärmelei­ tung und der Dichtigkeit an den Verbindungsstellen weitgehend reduziert sind. Aufgrund der einstückigen Ausbildung der Zwi­ schenböden bzw. des Abdeckbodens mit anschließenden Rippen ist eine hohe Festigkeit gegeben. Die genannten Teile können als Formteile aus Keramik, Metallguß oder Kompositmaterial seriell hergestellt und problemlos miteinander verbaut werden.

Es ist insbesondere vorgesehen, daß jede einen Kanal bildende Oberfläche der Böden quer zur Längsrichtung der Rippen, d. h. quer zur Strömungsrichtung, gleichmäßig gewellt oder geriffelt ist. Gewellt bezeichnet hierbei ein sinusartiges Profil und geriffelt ein zickzackförmiges Profil oder ein Sägezahnprofil. Lezteres kann bei entsprechender Höhe der Zähne auch als Quer­ verrippung bezeichnet werden. Weiter sind mit Noppen besetzte Oberflächen möglich. Alle diese Ausführungsformen dienen zur Vergrößerung der Oberfläche und zur Erzeugung von Turbolenzen in der Strömung, die den Wärmeübergang verbessern. Dabei wird wei­ terhin vorgeschlagen, daß die an den Böden angeformten Rippen jeweils in stumpfem Stoß an die unmittelbar benachbarten Böden anschließen. Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, daß die den angeformten Rippen gegenüberliegenden Oberflächen der Zwischen­ böden und die innenliegenden Oberflächen des Grundbodens oder des Abschlußbodens quer zur Strömungsrichtung der von diesen abgeschlossenen Kanäle durchgehend gewellt oder geriffelt sind und daß die freien Stirnkanten der daran jeweils anstoßenden Rippen entsprechend gewellt oder geriffelt sind. Alternativ kann vorgesehen werden, daß die Oberflächen der an die angeformten Rippen angesetzten Böden gleichmäßig durchgehend mit Noppen besetzt sind und daß die freien Stirnkanten der daran jeweils anstoßenden Rippen entsprechend mit Vertiefungen versehen sind. Durch den genannten formschlüssigen Eingriff der Längsstirnkan­ ten der Rippen in die Oberflächen der benachbarten Böden ist die Montage erleichtert und eine lagegenaue Positionierung der ein­ zelnen Böden zueinander bei der Montage sichergestellt.

In weiterer Ausgestaltung, die insbesondere zu der gewellten Oberflächen der Böden hinzutreten kann, ist vorgesehen, daß die Rippen quer zu ihrer Längsrichtung, d. h. quer zur Strömungs­ richtung im wesentlichen parallelwandig gewellt sind. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, daß die einen Kanal bildenden be­ nachbarten Rippen zu einer Längsmittelebene des Kanals spiegel­ symmetrische Oberflächen bilden. Auch diese Merkmale dienen der Vergrößerung der Oberfläche und der Erhöhung der Turbulenzen in den strömenden Medien, durch die der Wärmeübergang verbessert werden kann.

Die Rippen sind vorzugsweise im Querschnitt vom angeformten Boden zu den freien Enden hin zumindest teilweise keilstumpf­ förmig verjüngt ausgebildet. Bei der Herstellung der Formteile erleichtert dies ein Entformen der relativ dünnwandigen und damit empfindlichen Rippen wesentlich. In der auch anhand der Ausführungsbeispiele beschriebenen Ausgestaltung als Kreuzstrom­ wärmetauscher sind die beiden Oberflächen eines Zwischenbodens zueinander rechtwinklig gewellt und die Rippen zu beiden Seiten eines Zwischenbodens liegen rechtwinklig zueinander. Sammler für jeweils ein Medium können hierbei jeweils offen an eine der ge­ samten Quaderflächen des Wärmetauschermoduls anschließen. In einer Ausgestaltung als Gegenstromwärmetauscher sind die beiden Oberflächen eines Zwischenbodens parallel zueinander verlaufend gewellt und die Rippen zu beiden Seiten eines Zwischenbodens verlaufen parallel zueinander. Hierbei sind an den zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen des Moduls, an denen die Kanäle austreten, noch Übergangselemente anzusetzen, mit Hilfe derer die abwechselnd geschichteten Teilströme der beiden Medien durch Richtungsumleitung getrennt werden, wobei sich dann offene Samm­ ler für jeweils ein Medium an diese Übergangselemente anschlie­ ßen können.

In der Gegenstromausführung können jeweils die äußeren Rippen an jedem Boden an der Außenseite mit einem gerundeten Anströmprofil versehen sein, wobei diese Anströmprofile einstückig aus den Rippen ausgebildet sein können oder diese, was beispielsweise das Entformen erleichert, auch nachträglich aufgesetzt sein können.

Nach einer Weiterbildung können die Böden an ihren Ecken recht­ winklige Ausklinkungen haben, in die über die Höhe des Moduls reichende Vierkantprofile eingesetzt sind. Dies kann eine alter­ native oder ergänzende Maßnahme zur Erleichterung einer lagege­ nauen Montage der Böden darstellen. Wenn die Vierkantprofile gegenüber dem einen äußeren Boden zurückstehen und gegenüber dem anderen äußeren Boden vorstehen, werden hierdurch Hilfsmittel zur Erleichterung der Stapelbarkeit mehrere Module gebildet, da die Module dann formschlüssig ineinandergreifen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Formteile aus Keramik bestehen, die nach dem Trocknen zusammen­ gesetzt werden und durch ein nachfolgendes Brennen zugleich miteinander verbunden werden, wobei quasi ein fugenloser Mono­ lith entsteht. Die Verwendung von Zusatzmaterial, d. h. insbeson­ dere von Lot oder dergleichen erübrigt sich bei diesem Werkstoff und bei dieser Art der Herstellung.

Es ist alternativ auch möglich, daß die Formteile Metallgußteile sind und nach dem Zusammensetzen miteinander verschweißt oder verlötet oder verklebt werden. Das gleiche gilt für Formteile bestehend aus Kompositmaterialien aus mit Metall versetztem Kunststoff, bei dem der Kunststoff insbesondere im Hinblick auf die Formbarkeit vorgesehen wird und die metallischen Anteile die notwendige Wärmeleitung und den guten Wärmeübergang sicherstel­ len sollen.

Wenn das erfindungsgemäße Wärmetauschermodul als Luft/Luft- oder als Flüssigkeit/Flüssigkeits-Wärmetaucher eingesetzt werden soll, ist es möglich, alle Rippen mit gleicher Höhe und gleichem Abstand auszubilden, so daß nur ein Typ von Zwischenböden er­ forderlich wird. Ist dagegen die Verwendung als Luft/Flüssig­ keits-Wärmetauscher vorgesehen, so bietet es sich an, die Rip­ pen, die Kanäle für die Flüssigkeit bilden, mit geringerer Höhe und gegebenenfalls auch mit größerem Abstand voneinander auszu­ bilden, da hier der Wärmeübergang wesentlich besser als in den Kanälen für die Luft sein wird.

Mehrere Module, insbesondere auch solche aus Keramik, können aufgestapelt und miteinander verlötet oder verschweißt werden. Die bereits genannten erforderlichen Sammler können angelötet oder angeschweißt werden, insbesondere auch an Modulen aus Kera­ mik, wobei Titan oder auch Keramik bevorzugte Materialien für die Sammler bilden.

Zu dem vorstehend genannten Verschweißen von Teilen aus Keramik miteinander wird ein Mörtel zur Verbindung der Teile eingesetzt, der bei einem Erhitzen in einem Brennofen in einer exothermen Reaktion erhärtet, die das Keramikmaterial der Module in die schmelzflüssige Phase überführt, so daß von einem Verschweißen gesprochen werden kann.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach­ stehend anhand der Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Wärmetauschermodul in Kreuzstrombauweise in isometrischer Darstellung;

Fig. 2 zeigt einen Block aus acht Modulen gemäß Fig. 1 in isometrischer Darstellung;

Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Wärmetauschermodul ähnlich Fig. 1

• a) in einer ersten Seitenansicht;
• b) in einer dazu senkrechten Seitenansicht;

Fig. 4 zeigt einen Grundboden eines Moduls nach Fig. 3

• a) in einer ersten Seitenansicht;
• b) in einer dazu senkrechten Seitenansicht;
• c) in Draufsicht;
• d) in Unteransicht;

Fig. 5 zeigt einen Zwischenboden eines Moduls nach Fig. 3 mit einseitig angeformten Rippen

• a) in einer ersten Seitenansicht auf die Stirn­ seiten der Rippen;
• b) in einer zweiten dazu senkrechten Seitenansicht;
• c) in Draufsicht;
• d) in der vergrößerten Einzelheit Z nach a);
• e) im Schnitt A-A nach d);
• f) im Schnitt H-B nach d);

Fig. 6 zeigt einen Abdeckboden eines Moduls nach Fig. 3

• a) in einer ersten Seitenansicht auf die Stirnsei­ ten der Rippen;
• b) in einer zweiten dazu senkrechten Ansicht;
• c) in Ansicht auf die äußere Fläche;
• d) im Schnitt A-A nach a)
• e) im Schnitt B-B nach a);

Fig. 7 zeigt einen Zwischenboden abweichender Form mit beid­ seitig angeformten Rippen

a) in einer ersten Seitenansicht;

• a) in einer zweiten dazu senkrechten Seitenansicht;
• b) in Draufsicht;

Fig. 8 zeigt ein Wärmetauschermodul nach Figur in isometri­ scher Darstellung von schräg vorne mit einem Schräg­ schnitt;

Fig. 9 zeigt einen Einblick in drei Strömungskanäle einer Strömungsebene in perspektivischer Darstellung.

In Fig. 1 ist ein etwa würfelförmiges Wärmetauschermodul gemäß der Erfindung gezeigt. Das Modul umfaßt einen Grundboden 12, Zwischenböden 13 und einen Abdeckboden 14 als wesentliche Bau­ teile, auf deren Einzelheiten noch eingegangen wird. Die Böden liegen mit Abstand parallel zueinander. Der Grundboden 12 hat eine nicht sichtbare ebene Außenfläche 15 und eine vollständig gewellte Oberfläche 17. Er bildet mit einem ersten Boden 13a, an dem Rippen 19a einstückig angeformt sind, erste Kanäle 20a für ein erstes Medium, deren Eintrittsöffnungen von vorne rechts sichtbar sind. Die Wellen im Grundboden 12 laufen quer zur Längs­ richtung der Rippen 19a bzw. der Kanäle 20a. Es ist erkennbar, daß die Oberflächen der Rippen 19a gleichsinnig mit der Ober­ fläche 17 des Grundbodens 12 quer zur Längsrichtung der Kanäle 20a gewellt sind. Die nicht sichtbare Unterseite 21a des Bodens 13a ist parallel zur Oberfläche 17 des Grundbodens 12 gewellt. Die Oberseite 18a des Bodens 13a ist senkrecht zur Oberfläche 17 des Grundbodens 12 gewellt.

Die vorne links sichtbare äußere Rippe 19' des Zwischenbodens 13a ist mit einem Anströmprofil 22a versehen.

Auf den Boden 13a ist ein Boden 13b aufgesetzt, dessen Ober­ flächen 18b ebenfalls gewellt sind und an dem Rippen 19b ein­ stückig angeformt sind, die zweite, zu den Strömungskanälen 20a senkrecht verlaufende Strömungskanäle 20b bilden, deren Ein­ strömöffnungen vorne links erkennbar sind. Die Oberseite 18b des Bodens 13b ist parallel zur Oberfläche 17 des Grundbodens ge­ wellt. Die nicht sichtbare Unterseite 21b des Bodens 13b ist senkrecht zur Oberfläche 17 des Grundbodens 12 gewellt. Die Oberflächen der Rippen 19b sind entsprechend der Oberfläche 18a des ersten Bodens 13a gleichsinnig quer zur Strömungsrichtung der Kanäle 20b gewellt. Die vorne rechts sichtbare äußere Rippe 19' des Zwischenbodens 13b ist mit einem Anströmprofil 22 verse­ hen. In gleicher Weise sind zwei weitere Zwischenböden 13a und zwei weitere Zwischenböden 13b aufeinander gesetzt. Auf den obersten Zwischenboden 13b₃ ist der Abdeckboden 14 aufgesetzt, der sich von den Zwischenböden 13a nur dadurch unterscheidet, daß seine Außenfläche 16 eben ist. Die Böden 12, 13, 14 sind jeweils an ihren Ecken mit rechtwinkligen Ausklinkungen verse­ hen, in die Vierkantprofile 24 eingesetzt sind. Diese stehen gegenüber der nicht sichtbaren Außenfläche des Grundbodens 12 um einen bestimmten Betrag zurück und gegenüber der sichtbaren Außenfläche 16 des Abschlußbodens 14 um den gleichen Betrag in ihrer Längsrichtung vor. Der axiale Versatz der Stirnenden der Vierkantprofile 24 gegenüber den Außenflächen des Moduls er­ leichtert eine Aufstapelung gleichartiger Module.

Fig. 2 zeigt eine solche Aufstapelung von acht Modulen gemäß Fig. 1, wobei die Module so anzuordnen sind, daß die Strömungs­ kanäle für jeweils eines der Medien durchgehend aneinander an­ schließen. Aus dieser Anordnung wird deutlich, daß die Anström­ profile 22 an äußeren Rippen 19' nur dort auszubilden sind, wo eine freie Anströmung der Module erfolgt, während an den Außen­ seiten der Module, die unmittelbar aneinander anstoßen sollen, die äußeren Rippen rechtwinklig bis an die Ebene der Vierkant­ profile vorzuziehen sind, so daß keine Störung im Kanalquer­ schnitt erfolgt.

In Fig. 3 ist ein Modul ähnlich wie in Fig. 1 dargestellt, wobei dieses jedoch keine Ausnehmungen und Vierkantprofile an den Ecken der Böden hat. Fig. 3a entspricht der Ansicht in Fig. 1 von unten rechts; Fig. 3b entspricht der Ansicht in Fig. 1 von unten links.

In beiden Figuren sind der Grundboden 12 mit ebener Außenfläche 14 und gewellter Oberfläche 17, die Zwischenböden 13a, 13b mit gewellter Oberseite 18 und senkrecht dazu gewellter Unterseite 21 sowie der Abdeckboden 14 mit ebener Außenfläche 16 und ge­ wellter Unterseite 23 erkennbar. An den Stirnseiten der Rippen 19 ist sichtbar, daß diese eine Oberflächenwellung haben, die sinngemäß der der anschließenden Böden entspricht, d. h. also quer zur Längsrichtung der jeweiligen Kanäle 20 ausgeführt ist. Weiterhin ist gut erkennbar, daß die Längsstirnkanten der Rippen die Wellung der Oberflächen 17, 18 eingreifen und im stumpfen Stoß mit diesem verbunden sind. Anströmprofile 22 sind hierbei an allen außenliegenden Rippen angeformt, so daß das hier ge­ zeigte Modul einzeln zu Einsatz kommen kann, indem Sammler un­ mittelbar an allen Seiten angesetzt werden. Sofern ein Modul dieser Art in einen Block integriert werden soll, sind an zu­ mindest zwei der vier Seiten die hier gezeigten Anströmprofile 22 zu entfernen. Anstelle der hier gezeigten einstückigen Anfor­ mung der Anströmprofile 22 ist es auch möglich, das Modul mit eben abschließenden äußeren Rippen auszubilden und Anströmprofi­ le nur bedarfsweise auf äußere Flächen auszusetzen.

Fig. 4 zeigt einen Grundboden 12, an dem die ebene Unterseite 15 und die gewellte Oberseite 17 bezeichnet und erkennbar sind.

Fig. 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Zwischenboden 13, an dem die gewellte Oberseite 18 und die gewellte Unterseite 21 sicht­ bar und bezeichnet sind. Weiterhin sind die Anströmprofile 22, die mit den äußeren Rippen 19' einstückig ausgebildet sind, sowie die abwechselnd paarweise zueinander symmetrischen Rippen 19a, 19b erkennbar.

In der Einzelheit nach d) zusammen mit dem Schnitt A-A nach e) wird erkennbar, daß die Rippen 19 zum freien Ende hin keil­ stumpfförmig zulaufen. Aus dem Schnitt B-B nach f) wird weiter­ hin deutlich, daß die Rippen 19 im wesentlichen parallelwandig und im Verhältnis zu einer Längsmittelebene eines von ihnen gebildeten Kanals spiegelsymmetrisch zueinander verlaufen. Ins­ besondere im Schnitt A-A nach e) wird sichtbar, daß alle Wel­ lungen, insbesondere auch die der Oberfläche 21 des Zwischenbo­ dens 13 senkrecht zur Durchströmungsrichtung angelegt sind.

In Fig. 6 ist der Abdeckboden 14 als einstückiges Einzelteil gezeigt, an dem die ebene Außenfläche 16 und die gewellte Unter­ seite 23 sowie an den äußeren Rippen 19' einstückig angeformte Anströmprofile 22 zu sehen sind. Die einstückige Verbindung der Anströmprofile 22 mit der letzten Rippe sind insbesondere im Schnitt B-B nach e) zu erkennen. Die Einzelheiten nach dem Schnitt A-A gemäß d) entsprechen denen nach Fig. 5e). Der Abschlußboden 14 unterscheidet sich von den Zwischenböden 13 im wesentlichen nur durch die ebene Außenfläche 16.

Fig. 7 zeigt einen erfindungsgemäßen Zwischenboden 25 abweichen­ der Art, an dem eine gewellte Oberseite 26 erkennbar und be­ zeichnet ist. Auf der Oberseite sind paarweise symmetrische Rippen 28, 28' ausgebildet, auf der Unterseite 27 paarweise symmetrische Rippen 29, 29', die im rechten Winkel zu den erst­ genannten verlaufen. Die Rippen verlaufen jeweils zu ihrem freien Ende hin keilstumpfförmig und im wesentlichen parallel­ wandig. Hierbei sind benachbarte Rippen im Verhältnis zu einer Längsmittelebene eines von ihnen gebildeten Kanals symmetrisch wie in der Draufsicht nach c) erkennbar ist. Die freien Enden der Rippen verlaufen in Längsrichtung gewellt, so daß sie stumpf an die durchgehend gewellte Oberfläche eines rippenlosen Grund- oder Abschlußbodens oder eines rippenlosen Zwischenbodens, des­ sen beide Oberflächen gewellt sind, angesetzt werden können. Zwischenböden 25 können also im Wechsel mit rippenlosen Zwi­ schenböden aufgestapelt werden. Jeweils an außenliegenden Rippen 28 sind Strömungsprofile 30 und an außenliegenden Rippen 29 Strömungsprofile 31 angeformt.

In Fig. 8 sind gleiche Einzelheiten wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugsziffern versehen. Auf die Beschreibung derselben wird insoweit Bezug genommen. Die Darstellung verdeutlicht besonders, daß sowohl in den Strömungskanälen 20a als auch in den in senk­ recht versetzten Ebenen dazu verlaufenden Strömungskanälen 20b die von den Rippen und den Böden gebildeten Oberflächen jeweils gleichsinnig quer zur Längsrichtung der Kanäle gewellt sind.

In Fig. 9 sind ein Anströmprofil 22 sowie drei Kanäle 20, 20', 20" erkennbar, deren Oberflächen jeweils quer zur Längsrichtung des Kanals gewellt sind. Rippen 19, 19' laufen im Querschnitt nach unten keilstumpfförmig zu.

Abwandlungen des vorstehenden sind dem Fachmann ohne weiteres möglich. Charakteristisches Merkmal ist der unmittelbare forman­ gepaßte Anschluß der Längsstirnseiten der Rippen an die gewell­ ten Oberflächen des jeweils anschließenden Bodens.

Bezugszeichenliste

11

Wärmetauschermodul

12

Grundboden

13

Zwischenboden

14

Abdeckboden

15

Außenfläche (

12

)

16

Außenfläche (

14

)

17

gewellte Oberseite (

12

)

18

gewellte Oberseite (

13

)

19

Rippe (

13

,

14

)

20

Kanal

21

gewellte Unterseite (

13

)

22

Anströmprofil

23

gewellte Unterseite (

14

)

24

Vierkantprofil

25

Zwischenboden

26

gewellte Oberseite (

25

)

27

gewellte Unterseite (

25

)

28

Rippe

29

Rippe

30

Anströmprofil

31

Anströmprofil

Claims (26)

1. Wärmetauschermodul zur Durchleitung zweier voneinander getrennter Medien im Kreuzstrom oder im Gegenstrom, umfas­ send eine Anzahl von parallel zueinander liegenden Böden, die Zwischenräume bilden, die jeweils abwechselnd von dem einen und dem anderen Medium durchströmt werden und eine Vielzahl von im wesentlichen parallel zueinander verlaufen­ den senkrecht zu den Böden liegenden Rippen, die diese miteinander verbinden und gegeneinander abstützen und die Zwischenräume in einzelne parallel verlaufende Kanäle tei­ len, wobei Formteile vorgesehen sind, die jeweils einen Boden und anschließende Rippen einstückig ausbilden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Formteilen als Zwischenböden mit zumindest einseitig an diesen einstückig angeformten Rippen ausgebildet ist, und mehrere Formteile als rippenlose Grund-, Abschluß- oder Zwischenböden ausgebildet sind, und die Gesamtheit der Böden bei übereinstimmender Orientierung der Zwischenböden unmittelbar aneinandergesetzt sind.

2. Wärmetauschermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein erstes Formteil als rippenloser Grundboden (12) ausgebildet ist,
daß eine Mehrzahl von zweiten Formteilen als Zwischenböden (13) mit einseitig an diesen einstückig angeformten Rippen (19) ausgebildet sind und
daß ein drittes Formteil als Abdeckboden (14) mit einseitig an diesen angeformten Rippen (19) ausgebildet ist, und
daß Grundboden (12), Zwischenböden (13) und Abdeckboden (14) bei übereinstimmender Orientierung der Rippen (19) bezüglich ihrer jeweiligen Böden (13, 14) unmittelbar an­ einandergesetzt sind.

3. Wärmetauschermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei erste Formteile als rippenloser Grundboden und rippenloser Abschlußboden ausgebildet sind,
daß eine Mehrzahl von zweiten Formteilen als Zwischenböden (25) mit beidseitig an diesen einstückig angeformten Rippen (28, 29) ausgebildet sind und
daß eine Mehrzahl von dritten Formteilen als rippenlose Zwischenböden ausgebildet sind, und
daß Grundboden, Zwischenböden (25) mit Rippen und rippenlo­ se Zwischenböden miteinander im Wechsel und Abschlußboden bei übereinstimmender Orientierung der Rippen (28, 29) bezüglich ihrer Zwischenböden (25) unmittelbar aneinander­ gesetzt sind.

4. Wärmetauschermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Kanal (20) bildenen Oberflächen der Böden (12, 13, 14, 25) und der Rippen (19, 28, 29) quer zur Längsrichtung der Rippen (19, 28, 29), d. h. zur Strömungs­ richtung, gleichmäßig gewellt oder geriffelt oder mit klei­ neren Querrippen besetzt sind.

5. Wärmetauschermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Kanal bildenden Oberflächen der Böden und der Rippen mit Noppen besetzt sind.

6. Wärmetauschermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenzeichnet, daß die an den Böden (13, 14, 25) angeformten Rippen (19, 28, 29) jeweils an stumpfem Stoß an die unmittelbar benach­ barten Böden (12, 13, 14) anschließen.

7. Wärmetauschermodul nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberflächen der an die angeformten Rippen (19, 28, 29) angesetzten Böden (12, 13, 14) quer zur Strömungsrich­ tung der von diesen abgeschlossenen Kanäle (20) gleichmäßig durchgehend gewellt oder geriffelt sind und
daß die freien Stirnkanten der daran jeweils anstoßenden Rippen (19, 28, 29) entsprechend gewellt oder geriffelt sind.

8. Wärmetauschermodul nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberflächen der an die angeformten Rippen angesetz­ ten Böden gleichmäßig durchgehend mit Noppen besetzt sind und
daß die freien Stirnkanten der daran jeweils anstoßenden Rippen entsprechend mit Vertiefungen versehen sind.

9. Wärmetauschermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundboden (12) eine ebene Außenfläche (15) hat.

10. Wärmetauschermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußboden (14) eine ebene Außenfläche (16) hat.

11. Wärmetauschermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (19, 28, 29) quer zu ihrer Längserstreckung, d. h. quer zur Strömungsrichtung, im wesentlichen parallel­ wandig gewellt oder geriffelt sind.

12. Wärmetauschermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (19, 28, 29) im Querschnitt vom angeformten Boden (13, 14, 25) zu den freien Enden hin zumindest teil­ weise keilstumpfförmig verjüngt ausgebildet sind.

13. Wärmetauschermodul nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Kanal (20) bildenen benachbarten Rippen (19a, 19b, 28a, 28b, 29a, 29b) zu einer Längsmittelebene des Ka­ nals (20) spiegelsymmetrische Oberflächen bilden.

14. Wärmetauschermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Kreuzstromwärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (19, 28, 29) zu beiden Seiten eines Zwi­ schenbodens rechtwinklig zueinander verlaufen.

15. Wärmetauschermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Gegenstromwärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen zu beiden Seiten eines Zwischenbodens parallel zueinander verlaufen.

16. Wärmetauschermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden (12, 13, 14) an ihren Ecken rechtwinklige Ausklinkungen haben, in die über die Höhe des Moduls (11) reichende Vierkantprofile (24) eingesetzt sind.

17. Wärmetauschermodul nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vierkantprofile (24) gegenüber dem einen äußeren Boden (12) zurückstehen und gegenüber dem anderen äußeren Boden (14) vorstehen.

18. Wärmetauschermodul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die äußeren Rippen (19', 28, 29) an jedem Boden (13, 14, 25) auf der Außenseite mit einem gerundeten Anströmprofil (22, 30, 31) versehen sind und auf der Innen­ seite gewellt sind.

19. Wärmetauschermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile aus Keramik bestehen, die vor dem Brennen zusammengesetzt und durch das Brennen miteinander verbacken sind.

20. Wärmetauschermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile Metallgußteile sind und miteinander ver­ schweißt oder verlötet oder verklebt sind.

21. Wärmetauschermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile aus einem Kompositmaterial aus mit Metall versetztem Kunststoff bestehen und miteinander verschweißt oder verlötet oder verklebt sind.

22. Wärmetauschermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung für Medien gleicher Phase (gasförmig/ gasförmig; flüssig/flüssig) die Rippen (19, 28, 29) an allen Böden (13, 14, 25) gleiche Höhe und den gleichen Abstand voneinander haben.

23. Wärmetauschermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung für Medien unterschiedlicher Phase (gas­ förmig/flüssig) die Rippen (19, 28, 29) zu beiden Seiten eines Zwischenbodens (13a, 13b, 25) unterschiedliche Höhe und/oder unterschiedlichen Abstand voneinander haben.

24. Wärmetauscher, bei dem mehrere Module - insbesondere auch aus Keramik - nach einem der Ansprüche 1 bis 23 zu einem größeren Block zusammengesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Module (11) miteinander verschweißt oder verlötet sind.

25. Wärmetauscher, bei dem ein Block aus mehreren Modulen - insbesondere auch aus Keramik - nach einem der Ansprüche 1 bis 24 mit Sammlern verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammler, die insbesondere aus Titan bestehen, mit dem Block verlötet sind.

26. Wärmetauscher, bei dem ein Block aus mehreren Modulen - insbesondere auch aus Keramik - nach einem der Ansprüche 1 bis 25 mit Sammlern verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammler, die insbesondere aus Keramik bestehen, mit dem Block verschweißt sind.