DE2900430B2 - Metallisches Wärmeaustauscherelement und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein metallisches Wärmeaustauscherelement, insbesondere Rohr, mit einer metallischen, porösen Oberflächenschicht an mindestens einer Oberfläche sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Wärmeaustauscherelements.

Bei der Verbesserung von Wärmeaustauscherrohren hat man sich in den letzten Jahren stark auf die Verbesserungen der Möglichkeiten der 2-Phasen-Wärmeübertragung konzentriert, d. h. auf die Möglichkeit der Übertragung von Wärmeenergie unter Umwandlung eines Wärmeaustauschermediums von der flüssigen Phase in die Dampfphase. Zur Verbesserung der 2-Phasen-Wärmeübertragung wurden dabei sowohl sogenannte aktive Verfahren als auch sogenannte passive Verfahren angewandt. Zu den passiven Verfahren gehören dabei gewisse Behandlungen bzw. Ausgestaltungen der Oberfläche der Wärmeaustauscherelemente, das Aufrauhen der Oberfläche, das Ausdehnen der Oberfläche, das Herbeiführen verwirbelter Strömungen, die Änderung der Oberflächenspannung und die Beifügung von Zusätzen zu dem Kühlmittel. Zu den aktiven Verfahren gehören dagegen mechanische Hilfseinrichtungen, die Oberflächenvibration, die Flüssigkeitsvibration und das Anlegen elektrostatischer Felder.

Auf dem Gebiet der Oberflächenbehandlung werden beispielsweise verschiedene Materialien auf die Oberflächen von Wärmeaustauscherrohren aufgebracht, um das Sieden zu fördern. Zu den dabei verwendeten Materialien gehören beispielsweise Teflon, an der Oberfläche der Rohre erzeugte Oxide, und Kupferpulver mit einer hohen spezifischen Oberfläche, welches auf Wärmeaustauscherrohre aufgebracht wird. Die Oberflächenbehandlungen verbessern die Benetzbarkeit der Oberflächen und gewährleisten, daß nur eine geringe Überhitzung der Wandung der Wärmeaustauscherrohre eintritt, so daß Hystereseerscheinungen beim Siedevorgang weitgehend vermieden werden können.

Das Aufrauhen der Oberfläche ist ein Verfahren, welches dazu dient, an den Rohroberflächen eine große Anzahl von Siedekernen, d. h. von Störstellen, an denen das Sieden einsetzt, zu erzeugen. Zu diesem Verfahren gehört das mechanische Verformen der Oberfläche des Wärmeaustauscherrohrs zur Erzielung einer großen Anzahl von kleinen Hohlräumen, in die die Kühlflüssigkeit eintreten kann.

Zum Vergrößern der Oberfläche von Wärmeaustauscherrohren werden ferner Rippen an diese angeformt, so daß sich eine große äußere Oberfläche ergibt und die

Übertragung großer Wärmemengen ermöglicht wird, wenn die Basistemperatur in einem Bereich liegt, in dem fin sogenanntes Filmsieden eintritt Die Ausbildung von Siedekernen wird jedoch bei Wärmeaustauscherrohren dieses Typs nicht gefördert

Bei den Verfahren, bei denen die Oberflächenspannung beeinflußt wird, arbeitet man nach dem Dochtprinzip, welches Kapillarkräfte ausnutzt, während die Beigabe von Zusatzstoffen zu dem Kühlmittel die Netzfähigkeit desselben bezüglich des Wärmeaustauscherrohres beeinflußt

Es wurde auch bereits eine Anzahl von mechanischen Siedehilfen vorgeschlagen, wie z. B. der Einsatz von sich drehenden Kesseln, der Einsatz von sich drehenden Platten und die Einleitung von Gasblasen in der Nähe der Wärmeaustauscheroberfläche.

Der Zweck der Erzeugung von Vibrationen im Kühlmittel oder an der Wärmeaustauscheroberfläche besteht darin, aufgrund von Druckänderungen in dem flüssigen Kühlmittel Stellen zu erhalten, an .^J.enen der Siedevorgang einsetzt. Schließlich fördert der Einsatz elektrostatischer Felder die Durchmischung im Inneren des Kühlmittels und wird hauptsächlich bei schlechtleitenden und dielektrischen Flüssigkeiten abgewandt.

Von den vorstehend beschriebenen Möglichkeiten ist die Förderung der Entstehung von Siedekernen unter technologischen Gesichtspunkten von besonderem Interesse. Zu den wichtigen Parametern in einem Wärmeaustauscherrohr-Kühlmittel-System gehör ι dabei die spezifische Wärme des flüssigen Kühlmittels, die spezifische Wärme des Rohrmaterials, der Wärmeübertragungskoeffizient, die latente Verdampfungswärme, die thermische Leitfähigkeit des flüssigen Kühlmittels und des Wärmeaustauscherrohrs, die geometrische Ausbildung der Bereiche mit den Siedekernen, die Temperatur des Kühlmittels, des Dampfes und der Oberfläche, die Viskosität der Flüssigkeit, die Oberflächenspannung und die Dichte der flüssigen Phase und der Dampfphase.

Das Phänomen des punktförmigen Siedens bzw. des Siedens im Bereich von Siedekernen ist dabei zweistufig. Zunächst entsteht nämlich in der Flüssigkeit ein Dampfbläschen, welches sich dann anschließend bei weiterer Verdampfung der Flüssigkeit ausdehnt. Eine verbesserte Wirksamkeit der Wärmeübertragung kann dabei erreicht werden, wenn die Bildung kleinster als Kerne dienender Dampfbläschen kontinuierlich aufrechterhalten werden kann. Hierfür ist aber derzeit eine starke Überhitzung erforderlich. Eine verbesserte Wirksamkeit kann beobachtet werden, wenn die so Wärmeenergie durch Vergrößerung bereits existierender Dampfbläschen übertragen wird. Diese Tatsache hat dazu geführt, daß man mit kleinen Hohlräumen arbeitet, die sich als Ausgangspunkte für die Erzeugung kleinster Dampfblasen als sehr wirksam erwiesen haben.

Die US-PS 33 26 283, 34 54 081, 35 66 514, 38 81 342 und 39 06 604 beschreiben eine Reihe von Möglichkeiten für eine solche Ausgestaltung der Oberfläche von Wärmeaustauscherrohren zur Erzielung kleiner Hohl- so räume.

Obwohl die in den genannten Patenten beschriebenen Möglichkeiten der mechanischen Herstellung von Stellen, an denen sich Dampfbläschen bilden, Verbesserungen mit sich bringen sollen, leiden die früheren Vorschläge sämtlich an dem Nachteil, daß pro Oberflächeneinheit des Wärmeaustauscherelements bzw. -rohres nur eine relativ geringe Anzahl von Siedekernen entsteht Dieser Nachteil ergibt sich zwangsläufig aufgrund der Notwendigkeit des Einsatzes entsprechender Werkzeuge und ist bei mechanisch bearbeiteten Oberflächen praktisch nicht zu überwinden.

Eine wesentlich höhere Wärmeübertragung ergibt sich aufgrund einer wesentlich größeren Dichte der Siedekerne bei einem Wärmeaustauscherrohr, welches gemäß der US-PS 33 84 154 hergestellt ist. Bei diesem Wärmeaustauscherrohr ist eine in spezieller Weise behandelte Oberfläche vorgesehen, nämlich eine Oberfläche aus durch Sintern mit der Rohroberfläche verbundenen Kupferpulverpartikeln. Durch diese Oberflächenbehandlung läßt sich eine sehr hohe Dichte von Siedekernen an der Rohroberfläche erreichen, wobei in der offenporigen Matrix der gesinterten Oberflächenschicht Dampf als ständige Quelle für immer neue Dampfbläschen vorhanden ist. Andererseits bietet ein Rohr mit einer derartigen gesinterten Schicht fertigungstechnisch Schwierigkeiten. Im einzelnen wird bei dem Verfahren zur Herstellung der bekannten Wärmeaustauscherrohre Kupferpulver mit einem organischen Bindemittel gemischt und auf die Rohroberfläche aufgespritzt. Das so beschichtete Rohr wird dann einer Wärmebehandlung bei hohen Temperaturen unterworfen. Dabei zersetzt sich das organische Bindemittel, während die Kupferpartikel miteinander und mit dem Grundmaterial des Rohres zusammensintern. Die Sintertemperatur liegt dabei bei etwa 96O⁰C, d.h. ungefähr 100^cC unter dem Schmelzpunkt für Kupfer. Diese Hochtemperatur-Wärmebehandlung ist nicht nur schwierig durchzuführen, sondern kann auch zu einer ernsthaften Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der als Ausgangsmaterial verwendeten Rohre führen. Diese Probleme lassen sich zwar durch Verwendung von Legierungen mit guten Rekristallisationseigenschaften und gutem Kornwachstum weitgehend überwinden; andererseits verursachen derartige Legierungen jedoch zusätzliche Kosten und haben eine niedrigere thermische Leitfähigkeit.

Ausgehend vom Stand der Technik und den vorstehend aufgezeigten Problemen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Wärmeaustauscherelement und ein Verfahren zum Herstellen desselben anzugeben, bei dem eine sehr hohe Dichte von Siedekernen mit vergleichsweise geringem Kostenaufwand und ohne Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften des als Ausgangsmaterials verwendeten Grundelements bzw. Rohres erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem metallischen Wärmeaustauscherrohr der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Oberflächenschicht ein zusammenhängendes, metallisches Netzwerk mit einer Basis aus leitfähigen Partikeln, insbesondere Graphitpartikeln aufweist, welches mit der Oberfläche des Wärmeaustauscherelements innig und gut wärmeleitend verbunden ist.

Dabei hat sich zur Herstellung des Wärmeaustauscherelements ein Verfahren bewährt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf einer Oberfläche eines metallischen Elements eine Schicht aus einem organischen, offenzelligen Schaumstoff mit netzartiger Struktur aufbringt, dessen Oberflächen mit einer Schicht aus leitfähigen Partikeln, insbesondere Graphitpartikeln, versehen sind, und daß man die freiliegenden Oberflächenbereiche des Schaumstoffs derart mit einem Metall plattiert, daß man ein zusammenhängendes, offene Zellen aufweisendes metallisches Netzwerk erhält,

welches mit der Oberfläche des metallischen Elements fest verbunden ist und diese überdeckt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung metallischer Wärmeaustauscherelemente wird teilweise ebenso vorgegangen wie bei einigen bekannten Verfahren, welche in den GB-PS 12 38 183,12 42 864 und 12 95 593 beschrieben sind, gemäß welchen ebenfalls ein Schaumstoftmaterial mit einer metallischen Beschichtung versehen wird, jedoch mit völlig anderer Zielsetzung. Im einzelnen beschreibt von den zitierten Patentschriften die GB-PS 12 38 183 ein Verfahren, gemäß welchem ein Schaumstoff mit netzwerkaniger Struktur zusammen mit einem weiteren Material zu einem zusammengesetzten Element geformt wird, dessen Oberflächen dann durch Elektroplattieren mit einem Metall beschichtet werden, der das Netzwerk des Schaumstoffs überzieht und die beiden Teile des zusammengesetzten Körpers einstückig miteinander verbindet. Ein solcher Körper kann dann beispielsweise als Dichtungs- oder Lagerelement verwendet werden, wobei die Hohlräume unter Umständen mit einem Schmiermittel gefüllt werden können.

Weiterhin beschreibt die oben erwähnte GB-PS 12 42 864 akustische Elemente, die mindestens eine poröse Schicht aufweisen, welche hergestellt werden kann, indem man einen Schaumstoff, wie z. B. Polyurethanschaum, durch Elektroplattieren mit einer metallischen Beschichtung versieht.

Schließlich beschreibt die GB-PS 12 95 293 zusammengesetzte Elemente mit mindestens einer porösen Schicht, die durch Metallisieren von Schaumstoff hergestellt wird, und mit einer verstärkten Schicht, welche verstärkende Fasern und ein Bindemittel enthält. Dabei geht es offensichtlich darum. Bauelemente mit geringem Gewicht und hoher mechanischer Belastbarkeit zu erhalten.

Obwohl also nach ähnlichen Herstellungsverfahren gearbeitet wird wie bei der Herstellung metallischer Wärmeaustauscherelemente gemäß der Erfindung, findet sich andererseits in den genannten Patentschriften keinerlei Hinweis auf die Möglichkeit der Schaffung einer gut wärmeleitenden Verbindung zwischen einem metallischen Träger und einer in der beschriebenen Weise hergestellten porösen Schicht und auf die Möglichkeit der Verwendung eines solchen Elements als Wärmeaustauscherelement

Es wird also ein Wärmeaustauscherrohr, eine Platte, oder die Oberfläche eines anderen Wärmeaustauscherelementes mit einem netzwerkartigen, leitfähig gemachten, offenzelligen, organischen Schaumstoff, beispielsweise einem Polyurethanschaum, bedeckt. Der Schaumstoff kann dabei in Form von dünnen Streifen oder Bändern aufgebracht werden, welche werdeiförmig um ein Rohr herumgelegt werden. Der Schaumstoff kann ferner in Form eines Schlauches vorliegen, welcher dann über ein Rohr gezogen wird. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Schaumstoffbeschichtung auf die Oberfläche des Rohres oder dergleichen aufzubringen, während sie aufschäumt, so daß angrenzend an das metallische Wärmeaustauscherelement offene Zellen anstelle von geschlossenen Zellenwänden vorhanden sind. Ein offenzelliger Schaumstoff hat den Vorteil, daß die Wärmetauscherflüssigkeit bzw. das Kühlmittel nach der Fertigstellung des Wärmeaustauscherelementes unmittelbar bis zur Oberfläche des Grundmaterials vordringen kann und ist außerdem widerstandsfähiger gegen eine Blockierung der Siedekerne durch Fremdkörper aus der Plattierlösung als ein Rohr mit aufgesinterter Oberflächenschicht.

Der Schaumstoff bildet mit seiner netzwerkartigen Struktur ein Substrat bzw. eine Kernstruktur, auf das bzw. auf die insbesondere Kupfer aufplattiert wird, nachdem seine Oberflächen leitfähig gemacht sind. Der erste Schritt besteht also darin, auf dem Schaumstoff eine Graphitbeschichtung zu erzeugen, die ausreichend gut haftet, um die Oberflächen des organischen Schaumstoffs elektrisch leitfähig zu machen. Nachdem auf diese Weise die Oberflächen des organischen Schaumstoffs leitfähig geworden sind, erfolgt das übliche Elektroplattieren, insbesondere mit Kupfer, bis zu einer entsprechenden Dicke, bei der ein durchgehen-

der metallischer Überzug fertiggestellt ist. Der Schaumstoff kann dann, nach dem Plattieren, pyrolisiert werden. Bei der versuchsweisen Herstellung von metallischen Wärmeaustauscherrohren gemäß der Erfindung wurde mit einem eine netzwerkartige Struktur aufweisenden handelsüblichen Polyurethanschaum gearbeitet, bei dem 97 Vol.-% aus Poren bestanden, deren Größe so geregelt wurde, daß sich pro cm² 39 Poren ergaben. Im einzelnen wurden Schaumstoffreihen mit einer Breite von etwa 2,54 cm und einer Dicke von etwa 1,6 mm wendelförmig um die Rohre herumgewickelt und während des Plattierens mittels elastischer Bänder an den Rohren gesichert. Der Schaumstoff wurde dabei zuvor leitfähig gemacht, indem man ihn durch einen Behälter mit feinem Graphitstaub zog und ihn dann durch den Klemmspalt einer Reibwalzenanordnung hindurchlaufen ließ, wo die mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten umlaufenden Reibwalzen auf den Schaumstoffstreifen einwirkten und die Graphitpartikel in einen relativ festen Kontakt mit dem netzförmigen Schaumstoffmaterial brachten. Günstige Ergebnisse wurden mit einem Graphitpulver mit einer Siebgröße von weniger als 200 mesh (Siebgröße Nr. 80 nach DIN) erzielt. Das mit dem leitfähigen Schaumstoffmaterial umwickelte Rohr wurde dann in einer üblichen Kupfersulfat-Elektroplattierlösung unter Verwendung einer Kupferelektrode und bei Anlegen einer Gleichspannung elektroplattiert, wobei die Elektroplattierlösung mit Hilfe von Luftblasen »umgerührt« wurde. Das Elektroplattieren wurde fortgesetzt bis ein ausreichend dicker Kupferniederschlag erreicht war, so daß der plattierte Schaumstoff eine ausreichende Festigkeit für eine normale Handhabung aufwies. Im einzelnen wurde das Elektroplattieren bei einer Gleichspannung von 1,65 V und einem Strom von 10,0 A für die Dauer von

so 142 Minuten durchgeführt wobei auf einem 30,5 cm langen Teilstück des Rohres ein Kupferniederschlag mit einem Gewicht von 24,17 g erhalten wurde. Die Messung der Dicke der aufplattierten Schicht erwies sich als außerordentlich schwierig, schien jedoch zwischen etwa 10,2 und 15,2 μπι zu liegen.

Die Prüfung der Wärmeaustauschereigenschaften des plattierten Rohres mit einem im Handel erhältlichen, Freon enthaltenden Kühlmittel zeigte eine beträchtliche Verbesserung bezüglich der Siedekerne der Oberflächenschicht im Vergleich zu üblichen Rippenrohren. Eine Oberprüfung der Oberflächen-Siede-Eigenschaften im Vergleich zu einem Rohr gemäß der US-PS 33 84 154 zeigt ferner, daß die Kernbildung an der plattierten Schaumstoffoberfläche derjenigen bei gesinterten Kupfer-Oberflächenbeschichtungen sehr ähnlich war.

Anschließend wurde dann die Wirkung der Pyrolyse des Polyurethanschaums auf die Oberflächenstruktur

und die Siedeeigenschaften untersucht. Zu diesem Zweck wurde das plattierte Wärmeauslauscherrohr bis zur vollständigen Pyrolose des Polyurethanschaums im Laboratorium mit einer Gasflamme erhitzt. Eine optische Untersuchung und eine Abtastung mit dem Elektronenmikroskop zeigte, daß der aufplattierte Kupferüberzug nach der Pyrolyse eine Anzahl von sehr kleinen Poren aufwies. Diese Poren waren von unterschiedlicher Größe, wobei die größte Abmessung bei etwa 50 μηη lag. Wahrscheinlich entstanden die Poren durch den Druck der bei der Pyrolyse des organischen Substrats entstehenden Gase, welche die sie einschließende, aufplattierte Umhüllung sprengten.

Siedetests mit dem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohr nach der Durchführung der Pyrolyse zeigten bei Verwendung des gleichen Kühlmittels eine verbesserte Leistung im Vergleich zu der Leistung vor der Durchführung der Pyrolyse. Dies ist unzweifelhaft auf die sehr große Anzahl von feinsten Siedekernen zurückzuführen, die sich aufgrund der bei der Pyrolyse entstandenen Porosität ergeben. Da die Pyrolyse von Polyurethan bei Temperaturen zwischen 302 und 482° C durchgeführt werden kann, ergaben sich auch keine Probleme mit einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Kupferrohrs, wie sie bei näher am Schmelzpunkt des Kupfers liegenden Temperaturen zu beobachten sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines Metall- w rohres beim Umwickeln desselben mit einem Schaumstoff streif en;

F i g. 2 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Beschichten von Schaumstoffstreifen mit Graphitpulver; is

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Plattieren eines mit leitfähigem Schaumstoff umhüllten Metallrohres;

Fig.4 eine Seitenansicht des mit Schaumstoff umwickelten und dann plattierten Rohres beim Pyrolysieren des Schaumstoffs;

F i g. 5 einen^Längsschnitt durch ein plattiertes Rohr nach dem Pyrolysieren des Schaumstoffs sowie einen Längsschnitt durch eine Ziehvorrichtung, durch die das Rohr hindurchgezogen wird;

Fig.6 eine Mikrophotographie eines Teils der plattierten Oberfläche des Rohres gemäß F i g. 2 nach der Durchführung der Pyrolyse und

Fig.7 eine Mikrophotographie eines Teils der so plattierten Oberfläche des Rohres gemäß F i g. 2 nach der Durchführung der Pyrolyse und nach dem Hindurchziehen des Rohres durch eine Ziehvorrichtung gemäß F i g. 5.

Im einzelnen zeigt F i g. 1 ein Rohr 10, insbesondere ein Kupferrohr. Der erste Bearbeitungsschritt besteht nun darin, daß das Rohr 10 mit einem dünnen Streifen 12 aus einem netzwerkartigen Polyurethanschaum umwikkelt wird. Der Anfang des Schaumstoffstreifens ist in F i g. 1 mit mechanischen Mitteln, beispielsweise mittels eines elastischen Bandes 14, festgehalten. Das andere Ende des Schaumstoffstreifens 12 wird nach dem Beenden des Umwickeins in ähnlicher Weise festgelegt Der normalerweise nichtleitende Schaumstoffstreifen 12 ist vorzugsweise zuvor mit Graphitpartikeln 18 ö5 beschichtet worden, um seine Oberfläche leitfähig zu machen.

Die Graphitpartikel 12 können in jeder geeigneten

Weise auf den Schaumstoffstreifen 12 aufgebracht werden. Ein Beispiel für eine geeignete Vorrichtung zum Aufbringen der Graphitpartikel ist in F i g. 2 gezeigt, wo ein Schaumstoffstreifen 12 in Längsrichtung durch eine Reibwalzenanordnung 20 hindurchgezogen wird, nachdem er mit Graphitpartikeln 18 bestäubt wurde, die aus einem Vorratstrichter 24 zugeführt werden. Man erkennt, daß überschüssige Partikel durch den Schaumstoffstreifen 12 hindurch (und gegebenenfalls an diesem vorbei) in einen Sammelbehälter 26 fallen, von wo sie mit Hilfe eines Gebläses 28 und eines Rohres 30 wieder in den Trichter 24 zurückgeführt werden. Die Reibwalzenanordnung 20 weist zwei Walzen 34, 36 auf, die den gleichen Durchmesser besitzen, jedoch mit unterschiedlicher Drehzahl umlaufen, so daß sie Scherkräfte auf den Schaumstoffstreifen 12 ausüben, die dazu führen, daß die Partikel 18 an diesen bzw. an dessen Oberflächen haften. Das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten der unteren, schneller umlaufenden Walze 34 gegenüber der oberen, langsamer umlaufenden Walze 36 beträgt dabei etwa 4:3.

Das Plattieren des mit einem leitfähig gemachten Schaumstoffstreifen 12 umwickelten Rohres 10 kann in einer Vorrichtung 40 durchgeführt werden, wie sie F i g. 3 zeigt. Die Plattiervorrichtung 40 besitzt einen senkrechten Tank 41, der mit einer üblichen Kupfer-Plattierlösung 42 gefüllt ist, beispielsweise mit einer Lösung aus Kupfersulfat, Schwefelsäure und Wasser. Das Rohr 10 mit dem leitfähigen Schaumstoffstreifen 12 bildet in der Plattiervorrichtung 40 die Kathode, während die Anode durch ein Kupferrohr 44 größeren Durchmessers gebildet wird, das das Rohr 10 umgibt und vorzugsweise überall den gleichen Abstand von diesem hat. Das Rohr 10 sitzt vorzugsweise auf einem isolierenden Block 48 aus Kunststoff oder einem anderen geeigneten Isolationsmaterial. Der Block 48 besitzt in seinem Inneren vorzugsweise Kanäle 50 und ist gegenüber dem Rohr 10 mittels eines O-Rings 52 abgedichtet. In das obere Ende des Rohres 10 ist ein Gummistopfen mit einer Luftleitung 56 eingepreßt In die Luftleitung 56 wird Luft hineingepreßt, welche aus dem Inneren des Rohres 10 über die Kanäle 50 austritt, so daß sich Luftblasen 60 bilden, die in der Plattierlösung 42 in dem Bereich zwischen dem Rohr 10 und der rohrförmigen Anode 44 aufsteigen. Die Luftblasen 60 führen zu einer Durchmischung der Plattierlösung 42 und sorgen für ein gleichmäßigeres Plattieren. Das als Kathode dienende Rohr 10 ist über eine Zuleitung 62, welche mittels eines Kontaktringes 64 an das Rohr 10 angeschlossen ist, mit dem negativen Pol (—) einer Batterie oder einer anderen Gleichstromquelle 68 verbunden. Das als Anode dienende Rohr 44 ist über eine Zuleitung 66 mit dem anderen Pol ( + ) der Gleichstromquelle 68 verbunden.

Fig.4 zeigt den Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem der organische Schaumstoff nach dem Aufplattieren einer Kupferschicht 72 in der Plattiervorrichtung 40 pyrolysiert wird, wobei in F i g. 4 als Heizquelle ein Brenner 70 angedeutet ist Bei der Pyrolyse wird der Schaumstoff zersetzt, wobei unter der Kupferplattierung offene Hohlräume zurückbleiben, welche Poren unter der Oberfläche der Kupferschicht 72 bilden.

Fig.5 dient der Verdeutlichung eines weiteren bevorzugten Verfahrensschrittes, gemäß welchem das fertig plattierte Rohr nach der Durchführung der Pyrolyse durch einen Satz von Ziehvorrichtungen 76

hindurchgezogen wird, wobei die Außenseite der Kupferschicht 72 niedergedrückt wird, so daß sich eine Kupferschicht 72' mit geringerem Außendurchmesser ergibt. Die Bearbeitung des Rohres in einer Ziehvorrichtung bringt den Vorteil mit sich, daß der Außendurchmesser des beschichteten Rohres verringert wird, so daß die als Wärmeaustauscher dienenden Rohre enger zu einem Bündel zusammengefaßt werden können.

Die Fig. 6 und 7 zeigen in etwa 10Of acher Vergrößerung mit einem Raster-Elektronenmikroskop aufgenommene Mikrophotographien der Oberfläche

10

eines versuchsweise in der Plattiervorrichtung gemäß Fig.3 hergestellten Rohres. Dabei ist das Rohr 10 in Fig.6 nach der Durchführung der Pyrolyse des Kunststoffs gezeigt und man erkennt, wie porös die aufplattierte Kupferschicht 72 ist. F i g. 7 zeigt die Oberfläche dieses Rohres nach dem Ziehen desselben durch eine Ziehvorrichtung 76 mit einem Durchmesser von 16,3mm in der in Fig.5 gezeigten Weise. Man erkennt, daß die aufplattierte Kupferschicht 72' nach dem Ziehen zusammengedrückt ist. so daß weniger (und kleinere) Poren sichtbar sind als in der Mikrophotographie gemäß Fig. 6.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Metallisches Wärmeaustauscherelement insbesondere Rohr mit einer metallischen, porösen Oberflächenschicht an mindestens einer Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht ein zusammenhängendes, metallisches Netzwerk mit einer Basis aus leitfähigen Partikeln, insbesondere Graphitpartikeln, aufweist, welches mit der Oberfläche des Wärmeaustauscherelements innig und gut wärmeleitend verbunden ist

2. Wärmeaustauscherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Äste des Netzwerkes im Innern aus organischem Schaumstoff bestehen.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Äste des Netzwerkes hohl sind.

4. Wärmeaustauscherelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Äste des Netzwerkes eine Vielzahl von kleinen Öffnungen aufweisen, über die die Außenseite des Netzwerkes mit dem hohien Inneren desselben in Verbindung steht.

5. Wärmeaustauscherelement nach oinem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Äste eine Dicke zwischen etwa 10,2 und 15,2 μιη aufweisen.

6. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauscherelements mit einer porösen, die Bildung von Dampfblasen fördernden Oberfläche, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man auf einer Oberfläche eines metallischen Elements eine Schicht aus einem organischen, offenzelligen Schaumstoff mit netzartiger Struktur aufbringt, dessen Oberflächen mit einer Schicht aus leitfähigen Partikeln, insbesondere Graphitpartikeln, versehen sind, und daß man die freiliegenden Oberflächenbereiche des Schaumstoffs derart mit einem Metall plattiert, daß man ein zusammenhängendes, offene Zellen aufweisendes metallisches Netzwerk erhält, welches mit der Oberfläche des metallischen Elements fest verbunden ist und diese überdeckt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schicht aus leitfähigen Partikeln auf die Oberflächen des Schaumstoffes mit Hilfe einer Reibwalzenanordnung aufbringt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die leitfähigen Partikel zunächst locker auf den Schaumstoff aufstäubt und so sie dann an dem Schaumstoff mittels einer Reibwalzenanordnung fixiert, durch die der Schaumstoff hindurchgeleitet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das mit dem metallischen Netzwerk versehene metallische Element nach dem Plattieren erhitzt, um den organischen Schaumstoff durch Pyrolyse zu zersetzen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man den durch Plattieren erzeugten metallischen Überzug so dünn ausbildet, daß er an einigen Stellen durch die bei der Pyrolyse entstehenden Gase durchbrochen wird, so daß porefiförmige Öffnungen entstehen.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Erhitzung auf eine Temperatur von weniger als 482° C durchführt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11,

dadurch gekennzeichnet daß man als metallisches Element ein Rohr verwendet und daß man die Schicht aus dem organischen Schaumstoff durch wendeiförmiges Aufwickeln eines Streifens des Schaumstoffmaterials auf die äußere Mantelfläche de; Rohres herstellt

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet daß man durch Plattieren einen metallischen Überzug mit einer Dicke zwischen etwa 10,2 und 15,2 μπι erzeugt

14. Verfahren nach Anspruch 9 und 12, dadurch gekennzeichnet daß man das Rohr nach der Durchführung der Pyrolyse durch mindestens eine Ziehvorrichtung zieht