DE4333904A1

DE4333904A1 - Kanalwärmetauscher

Info

Publication number: DE4333904A1
Application number: DE19934333904
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl Ing Paul
Original assignee: Individual
Current assignee: PAUL, EBERHARD, DIPL.-ING., 08132 MUELSEN ST JACOB
Priority date: 1993-09-27
Filing date: 1993-09-27
Publication date: 1995-03-30
Anticipated expiration: 2013-09-28
Also published as: DE4333904C2

Description

Anwendungsgebiete

Der Kanalwärmetauscher ist ein kompakter Wärmetauscher mit hoher spezifischer Wärmetauschfläche, der für die verschiedensten Wärmetauschaufgaben zwischen

- gasförmigen und/oder
- flüssigen Medien (auch bei verschmutzten Stoffen) und als
- Verdampfer
- Kondensator sowie
- Strömungsreaktor mit exothermen oder endothermen Prozessen

anwendbar ist.
1. Abwärmenutzung
a) Gase

- in Gebäuden, Werks- und Lagerhallen (Abwärme aus Fortluft)
- in Trocknungsanlagen (Vorwärmung der Trockenluft)
- in Bäckereien (Vorheizen der Verbrennungsluft)
- in Kraftwerken
- in Abgasbehandlungsanlagen
- in Wäschetrocknern (Trocknungsluftvorwärmung oder Umluftkühlung-Kondensation)
- in Ställen (Viehhaltung)

b) Flüssigkeiten

- in Waschanlagen
- in Haushaltsgeräten (Waschmaschinen, Geschirrspülautomaten)

2. Klimatisierung
3. Kühlprozesse (Steuerschrankkühlung, Verdunstungskühlung)
4. Kondensation
5. Verdampfung (Filmverdampfer)
6. Kälteanlagen
7. Gas-Durchlauferhitzer, Heizkessel
8. Umformstationen (Warmwasser, Dampf)
9. Fahrzeugindustrie
PKW, LKW, Busse, Eisenbahn- und Straßenbahnwagen, Schiffe, Flugzeuge:

- Abwärmenutzung und Aufheizung des Fahrgastraumes
- Klimaanlagen, Kühlanlagen
- Waschwasservorwärmung für Scheiben- und Scheinwerferwaschwasser
- Ladeluftkühlung beim Turbolader-Motor

10. Ölkühler
11. Wärmetauschprozesse in der

- chemischen Industrie
- Textilindustrie
- Milchindustrie
- Fruchtsaftindustrie
- Lebensmittelverarbeitung
- Bei Einsatz von aggressiven, heißen und schlecht abzudichtenden Medien ist der Wärmetauscher als vollkommen dichtungslose Konstruktion möglich.
- Wärmedehnungen können innerhalb der Konstruktion gut aufgenommen werden.
- Auf Grund des wesentlich geringeren Raumbedarfs gegenüber herkömmlichen Wärmetauschern bei gleicher Wärmetauschleistung bietet sich der neuartige Wärmetauscher zum Einsatz bei Wärmetauschaufgaben auf engstem Raum an, z. B. im Fahrzeugbau, Gebäudeheizung oder zum Einbau in vorhandene Anlagen unter beengten Verhältnissen.
- Eine speziell entwickelte Bauform eignet sich für solche Einsatzzwecke, wo das Wärmetauscherpaket (ähnlich wie eine Kassette) aus dem Gehäuse (z. B. zur Reinigung, Reparatur oder zum Austausch) entnommen werden kann, ohne daß die angeflanschten Rohre/Kanäle demontiert werden müssen.
- Der Wärmetauscher ist für stark verschmutze Medien geeignet, da auf Grund der glatten Kanäle (ohne Abstandhalter, Noppen, o. ä.) die Verschmutzungsgefahr sehr gering ist. Trotzdem ist es gut möglich, auch ohne Ausbau des Wärmetauscherpaketes die Wärmetauschkanäle
- - von außen mechanisch (z. B. mit Bürsten) manuell zu reinigen oder
- - den Wärmetauscher hydraulisch und/oder durch ein Bürstensystem über eine automatische Steuerung während des laufenden Betriebes zu reinigen, auch dann, wenn beide Medien stark verschmutzt sind.
- Bei betriebsbedingten Schwankungen der Volumenströme oder Temperaturen kann über ein schiebbares Klappen-Schieber-System während des Betriebes die Strömungsgeschwindigkeit, Strömungsführung (Gängigkeit) und Wärmetauschfläche so variiert werden, daß bei jedem Betriebszustand optimale Strömungs-und Wärmetauschbedingungen eingestellt werden können.
- Durch einfaches Umstecken eines speziellen Gehäuses ist der gleiche Wärmetauscher einsetzbar für:
- - die Umluft-Kühlung z. B. mittels Außenluft und
- - Abwärmenutzung zur Aufwärmung von Frischluft
- Eine weitere Spezialbauform ist geeignet
- - im Winter die Abluftwärme eines Gebäudes zur Frischluftvorwärmung zu nutzen,
- - und im Sommer die Frischluft über indirekte Verdunstungskühlung (ohne Befeuchtung der Frischluft) abzukühlen.
- Der Wärmetauscher ist so aufgebaut, daß ein baukastenförmiges Aneinanderfügen derart möglich ist, daß
- - die einzelnen Elemente an den Stirnseiten reihenweise miteinander verbunden werden oder
- - über Eck oder
- - parallel (nebeneinander) miteinander verkoppelt werden können.
- Das Baukastenprinzip erlaubt so den Einsatz eines 3. Mediums (Wärmeträger) beim Wärmeaustausch mit unverträglichen, explosiblen, giftigen oder hochreinen Stoffen (Lebensmitteln).
- Weitere Einsatzmöglichkeiten spezieller Bauformen sind
- - als Naturzug-Kühler (freie Konvektion auf 1 Seite)
- - als Tauchwärmetauscher
- - als Gas-Durchlauferhitzer oder
- - in Heizkesseln
- Die Ausführung ist möglich in:
- - Aluminium
- - Stahl
- - Edelstahl
- - sonstige Metalle
- - Kunststoffe

3. Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei Wärmetauschern der üblichen Serienfertigung (Plattenwärmetauscher, Spiralwärmetauscher) bestehen häufig Abdichtprobleme der aneinandergepreßten Platten bzw. des Deckels am Spiralwärmetauscher wodurch die Anwendbarkeit und der Gebrauchswert stark verringert sind. Daher wird bei Plattenwärmetauschern mit erheblichem Aufwand eine Verklebung, Verschweißung oder Verlötung der Platten vorgenommen, wodurch dann allerdings eine mechanische Reinigung der Strömungsquerschnitte nicht oder nur bedingt möglich ist.

Bei Plattenwärmetauschern werden zur Abstandshalterung Noppen oder Vorsprünge (EP-PS 0055711) eingesetzt, an denen Verschmutzungsteilchen leicht hängen bleiben und dort wiederum eine mechanische Reinigung schwer oder überhaupt nicht möglich ist. Werden hier glatte Platten verwendet, ist einesteils auf Grund der fehlenden Distanzstücke ein Verwölben der Platten (bei unterschiedlichen Drücken der beiden Medien) möglich und andererseits ergeben glatte Platten nur einen relativ geringen Wärmeübergang (1-dimensionaler Wärmetransport) und eine relativ geringe Kompaktheit (Wärmetauschfläche pro Raumeinheit).

Zur Erhöhung der Wärmeübergangszahl werden die Wärmetauschplatten unterschiedlich strukturiert, womit annähernd der Effekt des 2-dimensionalen Wärmetransports erreicht wird, allerdings mit der Folge, daß auf Grund der hohen Turbulenzen der Druckverlust stark ansteigt.

Eine der Erfindung ähnliche Profilierung (Rechteckprofil) findet man beispielsweise in DE-PS 24 51 225, wo das Profilblech aber als Rippe zwischen 2 Platten liegend benutzt wird (Rippenwärmetauscher). Beim Übereinanderliegen solcher Rechteckprofilplatten ohne Zwischenbleche wäre keine gute Auflage an den Profilkanten möglich. Der Materialverbrauch ist bei solchen Rippenwärmetauschern durch doppelt übereinander liegende Bleche (Zwischenblech + Rippe) und durch die relativ starkwandigen Zwischenbleche ca. doppelt so hoch wie bei dem erfindungsgemäßen Kanalwärmetauscher.

In DE-PS 8 54 363 wird eine kanalförmige Strömung zwischen gewellten Profilblechen gezeigt. Die erfindungsgemäße Profilstruktur ergibt ca. 1/3 mehr Wärmetauschfläche auf gleichem Raum gegenüber diesem Wellenprofil und 100% mehr Wärmetauschfläche gegenüber herkömmlichen Plattenwärmetauschern.

Beim Wellenprofil besteht bei größerer Druckdifferenz und bei leichter seitlicher Verschiebung der einzelnen Platten die Gefahr, daß die Profilbleche teilweise ineinanderrutschen. Die gleiche Gefahr des Ineinanderrutschens besteht bei dem in DD 2 43 087 dargestellten Trapezprofil, wenn dort bei dünnen Blechdicken größere Druckdifferenzen auftreten.

Bei einer Kanalströmung vor allem in größer dimensionierten, glatten Kanälen besteht der Nachteil in einer Verschlechterung des Wärmeübergangs durch die laminare Grenzschicht. Diesem Nachteil kann erfindungsgemäß durch eine in sich strukturierte Kanalwandung (Turbulenzen, Spiralströmung) abgeholfen werden.

Das Verschließen der Enden der Strömungskanäle bestehend aus einem hin- und hergewendeten Blech wird außer in CH-PS 589267 noch in EP-PS 0055711 erwähnt. Dort wird außer dem Abkanten kein weiterer Hinweis für die konstruktive Ausführung für den Verschluß angegeben. Die in der dortigen Beschreibung (Anspruch 14) angeführte entgegengesetzte Kantung der beiden Kanten (20), die sich in 2 Richtungen weg vom Scheitel (18) erstrecken, ergibt mit dem in Anspruch 12 beschriebenen sägezahnartigen Streifen (Fig. 1) an den Stirnkanten besonders an den Punkten (16) und (18) keine exakte Abdichtung. Die Ausformung und Abkantung von Stirnseiten- Streifen wird nirgend erwähnt. In DE-PS 1 11 221 wird ein Verfahren zur Abdichtung der Stirnseiten beschrieben, wobei die Stirnkanten (dort "Längsränder" genannt) zweier benachbarter Blechtafeln zueinander gebogen und miteinander verschweißt sind. Das Schweißen aller Stirnseitenkanten eines Wärmetauschers bei einer Serienfertigung bedeutet einen recht zeit- und arbeitsaufwendigen oder teuren (Roboter) Arbeitsschritt.

Bei der spitzwinkligen Gestaltung der Stirnseiten erfolgt nach DE-PS 24 51 225 die Einströmung nicht im rechten Winkel zur Stirnseitenkante, wodurch eine ungleichmäßige Ausbildung der Strömungsverhältnisse im Strömungsprofil zu befürchten ist. Hier werden erfindungsgemäß Leitbleche verwendet, die eine gleichmäßige Verteilung des Stoffstromes im Strömungsprofil gewährleisten.

Die in EP 0040 890 gezeigte Lösung mit Dichtleisten zwischen den Platten bedeutet einen hohen Aufwand beim Einkleben der Leisten zum stirnseitigen und seitlichen Abdichten.

Zur Abschirmung der beiden Medien im Einströmbereich zwischen Wärmetauscherkern und Gehäuse wird in DE-PS 1 11 221 eine aufwendige Konstruktion vorgeschlagen, die für Serienprodukte in der Fertigung keine günstige Lösung bietet. Das Wärmetauscherpaket sollte durch wenige Handgriffe leicht aus dem Gehäuse herausnehmbar sein, was z. B. für die schnelle Reinigung (Tauchbad, Dampf- oder Luftstrahl) erforderlich ist. Hier bietet die in DE-PS 24 51 225 angegebene Konstruktion auf Grund der Gestaltung von Rahmenflansch (4, 5, 6) mit Mittelsteg (13, 14) keine Möglichkeit, das Wärmetauscherpaket bzw. die einzelnen Platten zur Reinigung oder Reparatur herauszunehmen. Die Gehäusekonstruktion in DE-PS 11 11 221 besteht aus Gehäuse und Deckel. Günstiger wäre für eine große Serienfertigung, 2 gleichgestaltete Hälften zu verwenden, woraus eine billige Fertigung des Gehäuses z. B. als Gußteil resultiert.

In EP 0161 396 ist ein Rippenwärmetauscher mit trapezförmigen, ebenen Wärmetauscherplatten gezeigt (dort Fig. 10). Mit dieser Bauform sind die in der dortigen Fig .9 gezeigten Strömungswege möglich, die in allen Variationen eine Strömungsumlenkung um 90° darstellen, was sich nachteilig auf den Druckverlust auswirkt und auch für einen Wärmetausch mit freier Konvektion ungünstig ist. Zwischen den Platten strömt ein und dasselbe Medium, so daß die Wärmetauschrippen beidseitig vom gleichen Medium umspült werden. Ein direkter Wärmetausch ist damit nicht realisierbar, nur ein indirekter Wärmetausch über Wärmeleitung von den Deckplatten her ist möglich. Um einen guten Kontakt zwischen Deckplatte und Rippe zu erzeugen, ist eine Fügeverbindung (Schweißen, Löten) erforderlich; Dieser Arbeitsschritt kann beim Kanalwärmetauscher entfallen.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß gegenüber bekannten technischen Lösungen bei dem erfindungsgemäßen Kanalwärmetauscher die Druckstabilität (Auflage an den Profilkanten), der Materialaufwand, der Wärmeübergang (in sich strukturierte Wandung), die Strömungsführung, die mechanische und hydraulische Reinigungsmöglichkeit, die Variation der Strömungsführung während des Betriebes, die Abdichtung, die Kassettenbauform, die baukastenähnliche Zusammenschaltung und Variationsbreite zunächst jede für sich als Detaillösung verbessert werden und durch die Vereinigung all dieser Vorteile in einer Konstruktion ein neues, qualitativ höherwertiges Produkt entsteht.

4. Darlegung des Wesens der Erfindung

Mit der Erfindung der Kanalstruktur, bestehend aus:

- spitzwinkligen Trapezkegeln und den daraus entwickelten Wärmetauscher-Bauformen werden folgende Vorteile erzielt:

1) Erhöhung der Wärmetauschfläche pro Raumeinheit

a) gegenüber Plattenwärmetauschern auf das doppelte und
b) gegenüber Wellenprofil auf das 1,3fache.

2) Reduzierung des Materialverbrauchs gegenüber Rippenwärmetauschern mit Rechteckprofil um ca. 50%.

3) Fig. 1b

Realisierung eines 2-dimensionalen Wärmetransports in einem nahezu quadratischen Kanal, in dem das eine Medium von allen 4 Seiten von dem zweiten Medium umspült wird; die Anordnung der Kanäle ergibt im Strömungsquerschnitt ein "Schachbrettmuster".

4) Fig. 3

Erzielung eines hohen Wärmeübergangs innerhalb der nahezu quadratischen Kanäle

a) mit glatten Wandungen (siehe Pkt. 3)
b) mit in sich strukturierten Wandungen zur Erzeugung von Turbulenzen (Fig. 3b und 3e) oder Spiralströmungen (einfache Spirale Fig. 3c, doppelte Spiralströmung - Fig. 3d)

5) Fig. 5

Bekanntlich erhöht sich der Wärmeübergang im laminaren Bereich in der Anströmphase - vorteilhaft ist also eine immer wieder unterbrochene Strömung.

Immer wiederkehrende Anlaufvorgänge im Kanal des Kanalwärmetauschers lassen sich einfach dadurch erreichen, daß in bestimmten Abständen die Kanalströmung auf einer kurzen Länge in einen flachen Kanal (64) zwischen 2 ebenen Platten (wie beim Plattenwärmetauscher) übergeht und von dort die Strömung erneut in die Kanäle verteilt wird.

6) Minimierung des Druckverlustes insbesondere bei glatten Kanalwandungen bei gleichzeitig hohem Wärmeübergang durch den 2-dimensionalen Wärmetransport in den glatten Kanälen ohne Zuhilfenahme turbulenzerzeugender Mittel.

7) Fig. 6 und 6a

Erreichung eines geringen Druckverlusts durch stirnseitiges Ein- und Ausströmen (44, 45, 46, 47) beider Medien gegenüber bekannten Bau formen für Plattenwärmetauscher, bei denen der Ein- und Austritt eines Mediums häufig über Eck (90° Winkel) erfolgt.

8) Fig. 1

Hohe Druckstabilität und Formbeständigkeit der Kanäle

a) durch das Aufliegen der Trapezkanten (2) auf den Oberseiten der darunterliegenden Trapezkegel und
b) durch das Umschließen des Wärmetauscherpaketes (relativ dünnwandiges Blech) mit einem druckstabilen Gehäuse (77).

9) Materialeinsparung durch Einsatz dünner Bleche, die auf Grund ihrer Profilform ähnlich der Sandwichbauweise eine stabile Profilform ergeben.

10) Fig. 4

Das Profil geht an beiden Stirnseiten, also dort wo Ein- und Austritt der Medien erfolgt, in eine ebene Platte (64) über. Somit wird ein Kanalverteiler gebildet, der das Medium von einem flachen, ebenen Kanal in die einzelnen Kanäle zweier Strömungsebenen verteilt. Analog dazu wird am Austritt die Strömung aus den einzelnen Kanälen in einem flachen ebenen Kanal zusammengeführt.

11) Fig. 6, 7, 9, 10, 11, 12

Das Wärmetauscherpaket kann ähnlich einer Kassette in das druckfeste Gehäuse eingeschoben und entnommen werden. Die Gehäuseteile können mit wenigen Handgriffen z. B. mittels eines Kniehebel-Schnellverschlusses (oder auch mit Flanschen) zusammengespannt werden. Durch die Gestaltung ist ein leichtes Herausnehmen für Reinigung (Spülen oder Ausblasen), Kontrolle, Reparatur oder Austausch des Paketes möglich.

12) Fig. 17

Das Wärmetauscherpaket kann außerdem durch eine Fügeverbindung (78) (Schweißen, Löten, Kleben) mit dem Gehäuse fest verbunden werden. Größere Wärmespannungen können dabei über eine Dehnfalte (53) im Gehäuse abgebaut werden.

13) Fig. 6-11, 17, 19, 20

Eine sehr gute hydraulische und vor allem mechanische Reinigung ist durch die Gestaltung der Profilstruktur in Form paraller, glatter Kanäle (ohne Einbauten), die von der Stirnseite gut erreichbar sind, möglich.

14) Fig. 24 u. 25

Eine Spezialbauform ermöglicht die mechanische (Bürsten-)Reinigung während des laufenden Betriebes. Die Bürsten (9) können z. B. über Teleskoparme (10) nacheinander, zeitlich versetzt ausgefahren werden.

15) Hierbei ist es außerdem möglich, von innen heraus die Bürsten zu reinigen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, über ein teleskopartig herausfahrbares Rohr über Düsen die Wärmetauscherwandung ähnlich wie bei der Hochdruckreinigung zu säubern, oder über Rußbläser oder mittels Dampf von den Stirnseiten her die Wärmetauscherwandungen zu reinigen.

16) Fig. 21-25

Eignung des Wärmetauschers für verschmutzte Medien (auf beiden Seiten) durch die unter Pkt. 13 bis 15 beschriebenen mechanischen Reinigungsmethoden, aber auch durch die Möglichkeit der hydraulischen Reinigung durch die Variationsmöglichkeit der Strömungsführung durch Absperrarmaturen (Klappen, Schieber, Hähne) (11, 12, 13, 75) auch während des laufenden Betriebes. Entsprechend den Erfordernissen kann somit die zur hydraulischen Reinigung erforderliche Strömungsgeschwindigkeit nahezu beliebig erhöht werden.

17) Fig. 21-23

Bei betriebsbedingten Schwankungen der Volumenströme oder Temperaturen kann über Absperrorgane (11, 12, 13, 75) auch während des laufendes Betriebes die Strömungs geschwindigkeit, Strömungsführung (Gängigkeit, Gegen- oder Gleichstrom) und Wärmetauschfläche so variiert werden, daß bei jedem Betriebszustand optimale Strömungs- und Wärmetauschbedingungen eingestellt werden können.

18) Durch das Hin- und Herfalten des Profilblechstreifens und einfaches Abdichten des formschlüssigen Stirnseitenverschlusses entsteht ein dichtungsloses Wärmetauscherpaket, bei dem die bei Plattenwärmetauschern aufwendige Abdichtung, Verklebung, Lötung oder Verschweißung zwischen den Platten wegfällt.

Fig. 6, 7 und 12

Um eine einfache und kostengünstige Fertigung des Gehäuses z. B. als Gußteil (Kunststoff, Stahl o. ä.) zu ermöglichen, besteht das Gehäuse aus 1, 2 oder 4 gleichen Teilen. Die Bauform mit spitzwinkligen Stirnseiten ist in Fig. 6 und 12 und mit rechtwinkligen Stirnseiten in Fig. 7 dargestellt.

Fig. 7 bis 10

Zur Abdichtung des Gehäuses gegen das Wärmetauscherpaket bei seitlichem Ein- und Austritt ist das Gehäuse so aufgebaut, daß die Längsseiten und Stirnseiten jeweils zusammengespannt und abgedichtet werden können.

21) Fig. 6 bis 10

Zur Gewährleistung einer ungehinderten Wärmedehnung ist das Gehäuse an der Kontaktfläche mit der Stirnseite des Wärmetauscherpaketes mit einer (Weichstoff)Dichtung (18, 25, 35) versehen. Für die Bauform mit rechtwinkligen Stirnseiten ist das Gehäuse außerdem an den Längsseiten (23) abgedichtet, vorrangig jedoch im Bereich der seitlichen Einströmöffnung (24).

22) Fig. 7

Die dargestellte Bauform kann mit 2 seitlichen Öffnungen ausgeführt werden. Bei einer Ausführung mit 4 seitlichen Öffnungen ist eine größere Variationsvielfalt (siehe Fig. 7a bis c) bei der Verschaltung möglich. Nicht benutzte Öffnungen werden mit einem Deckel (26) verschlossen. Der Verschluß ist so ausgeführt, daß damit gleichzeitig die Gehäuseviertel zusammengespannt werden können.

23) Fig. 6, 7, 8, 10, 11

In Nähe der Stirnseiten der Gehäusehälften sind Erhebungen (28) oder andere Vorrichtungen oder funktionale Formen vorgesehen, die ein Zusammenkoppeln zweier Gehäuseteile oder ein Verkoppeln des Wärmetauschers mit weiteren Wärmetauschern in einer Reihe oder mit Deckeln, Rohrleitungen oder Übergangsstücken ermöglichen, z. B. mit Kniehebelverschlüssen oder mit Rahmenflanschen, falls erforderlich mit Faltenbalg (70) (Fig. 6b).

24) Fig. 15, 15a

Zur gleichmäßigen Verteilung der Strömung über den gesamten Strömungsquerschnitt wird der Einströmkanal im rechten Winkel zur Stirnseite, in die das Medium in den Wärmetauscher eintritt, angeordnet.

25) Fig. 6, 12, 13, 16

Zur gleichmäßigen Verteilung der Strömung über den gesamten Strömungsquerschnitt werden Leitbleche am Gehäuse in der Nähe des Stoffeintritts angebracht.

26) Fig. 6a, 11c, 16, 18

Zur Vermeidung von Kurzschlußströmungen wird der Wärmetauscher diagonal durchströmt (Fig. 6a) bei zwingenden Vorgaben ist aber auch eine einseitige Durchströmung möglich, wobei dann durch Einbau von Leitblechen ein einseitiger Kurzschluß unterbunden wird.

27) Fig. 10

Eine weitere Bauform zeichnet sich durch eine vorteilhafte Herstellung aus, wobei die stirnseitigen Streifen vollkommen entfallen können. Die Abdichtung an den Stirnseiten erfolgt durch angepreßte Deckel (34), die mit einer (Weichstoff)-Dichtung (35) oder einer weichen (Knet)Masse versehen sind.

Diese Bauform ermöglicht das Herausnehmen des Wärmetauscherpaketes aus dem Gehäuse, ohne daß Rohrleitungen bzw. Kanäle, die mit dem Wärmetauscher verbunden sind, demontiert werden müssen.

28) Fig. 12

An der Wärmetauscherbauform mit V-förmiger Stirnseite kann durch einen Deckel (37) mit V-förmigen Abdichtelementen (38, 39) der gleiche Effekt erreicht werden. Zur gleichmäßigen Strömungsverteilung und Minderung des Druckverlusts können hier Leitbleche (42) vorgesehen werden, die samt Deckel (37, 38) abnehmbar sind.

29) Fig. 26a, 26b

Eine spezielle Bauform ermöglicht durch einfaches Umstecken der Gehäuseteile die Umwandlung eines Wärmetauschers von z. B.

a) einem Umluft-Kühler (Umluft wird mit Außenluft gekühlt) in einen
b) Wärmetauscher zur Abwärmenutzung (Frischluft wird mit warmer Abluft vorgewärmt).

30) Fig. 20, 21

Eine weitere Bauform kann in zweifacher Weise verwendet werden (ohne Umbau- Maßnahmen):

a) im Winter wird die Abluftwärme eines Gebäudes zur Frischluftvorwärmung genutzt und
b) im Sommer wird die warme Frischluft über indirekte Verdunstungskühlung (im Wärmetauscher integriert) abgekühlt, wobei die Kühlwirkung der kühlen Abluft durch eingespritztes Wasser erhöht wird (Wasser verdunstet). Diese Bauform kann auch ausschließlich als Kühler eingesetzt werden.

31) Fig. 21

Bei beidseitigem Verschluß der Stirnseiten (29) für Medium A wird ein Seitenteil (72) mit einem Zuführkanal (73) und einem Ableitkanal (74) seitlich an das Wärmetauscherpaket angesetzt. Damit kann Medium B an den Stirnseiten in unveränderter Strömungsrichtung (wie die Kanalströmung) ein- und austreten.

Diese Bauform eignet sich daher gut für einen Wärmeaustausch mit freier Konvektion für Medium B, z. B. bei der Kühlung von Steuerschränken durch thermisch aufsteigende Außenluft oder als Tauchwärmetauscher. Außerdem kann diese Bauform für Gas- Durchlauferhitzer oder Heizkessel verwendet werden.

32) Fig. 21, 22, 23

Die Veränderung der Strömungsführung (Veränderung der Gangzahl) und der Strömungsgeschwindigkeit für Medium A ist durch Absperrmittel (13), z. B. Klappen, Schieber oder Hähne möglich, die im Zuführ- und Ableitkanal angeordnet werden können.

Die Absperrmittel (13, 75) (Fig. 22, 23) können bei laufendem Betrieb mechanisch oder magnetisch verstellt werden oder in Ruhestellung (am Ende des Zuführ-/Ableitkanals) gebracht werden.

Auf diese Weise kann über die Strömungsgeschwindigkeit bzw. Strömungsführung der Wärmeübergang bei laufendem Betrieb gezielt gesteuert werden oder Reservewärmetauscherfläche hinzugeschaltet oder abgeriegelt werden.

Es ist außerdem möglich, diese Steuerung für beide Medien anzuwenden (Fig. 22).

33) Außerdem kann über diese Absperrmittel kurzzeitig die Strömungsgeschwindigkeit rapide gesteigert werden, wodurch eine hydraulische Reinigung ermöglicht wird.

34) Bei Einsatz der im Pkt. 31 beschriebenen Bauform als Naturzug-Kühler, z. B. für Steuerschränke, kann auf der Kühlluftseite (freie Konvektion) der Ventilator entfallen, der bei Freiluftaufstellung der Witterung und Verschmutzung ausgesetzt wäre und damit ein Störungsfaktor für die Steuerschrankkühlung ausgeschaltet wird.

35) Zur Erhöhung der Kühlleistung solcher Steuerschrankkühler kann die Kühlluftseite mit Wasser (z. B. gespeichertes Regenwasser) bei Bedarf (Temperaturregelung) berieselt werden (Verdunstungskühlung), ohne daß die Umluftseite befeuchtet wird. Diese Ausführung ist vor allem bei der Aufstellung im freien Gelände (ohne Wasseranschluß) vorteilhaft.

36) Fig. 26

Diese Figur zeigt verschiedene Kombinationsmöglichkeiten des Wärmetauschers mit Ventilatoren in 1 Gehäuse.

37) In Fig. 26k ist eine Bauform dargestellt, bei der 2 Ventilator-Räder auf 1 Welle (76) montiert, von 1 Motor angetrieben sind.

38) Fig. 15, 16

Fig. 15, 16 zeigt Bauformen, bei denen die Medien aus unterschiedlichen Richtungen bei geringem Druckverlust in den Wärmetauscher ein- und ausströmen können. Es können Leitelemente (79, 80) vorgesehen werden, die seitlich und stirnseitig wechselweise einsetzbar sind (Fig. 16i, K).

Fig. 12 bis 16

Zur gleichmäßigen Verteilung der Strömung über das Strömungsprofil können Leitbleche (40, 42, 51) in das Gehäuse eingefügt werden.

40) Fig. 6, 13 und 16

Die Leitbleche (42, 1) können aus dem Gehäuse herausgenommen und wechselseitig je nach Einströmrichtung wieder in das Gehäuse eingeschoben werden.

41) Fig. 6, 7, 11, 13, 14

Zur praktikablen und einfachen Kopplung der Wärmetauscher in Reihe oder über Eck (Fig. 18) ist ein wechselseitig einsetzbarer Verschlußdeckel (26, 27, 41) oder ein drehbarer Verschlußdeckel (81) entwickelt worden.

42) Fig. 18

In Fig. 18 werden Möglichkeiten der baukastenförmigen Verschaltung mehrerer Wärmetauscher gezeigt. Ebenso ist es möglich, die verschiedenen Bauformen (mit Verstellklappe - Fig. 21, 22, 23; mit Verdunstungskühlung - Fig. 19, 20, mit automatischer Reinigung - Fig. 24, 25 und mit integriertem Ventilator Fig. 26) miteinander oder untereinander zu kombinieren.

43) Fig. 18e,h

Bei einer speziellen Form der baukastenförmigen Zusammenschaltung von Wärmetauschern kann über ein drittes Medium (Wärmeträger C und D) der Wärmetausch (Kühlung oder Erwärmung) vorgenommen werden. Dieses Prinzip kann z. B. angewendet werden, wenn der Wärmetausch zwischen Medien vorgenommen werden soll:

a) die miteinander nicht verträglich sind, z. B. wenn sich bei evtl. Undichtigkeiten explosible Verbindungen bilden könnten oder
b) wenn einer der beiden Stoffe giftig oder stark umweltschädigend ist oder
c) absolute Reinheit gefordert ist, z. B. für Analysen oder in der Lebensmittelbranche.

Bezugszeichenliste

1 Trapezkegel (ϕ = spitzer Winkel am Trapezkegel)
2 Auflagefläche der übereinanderliegenden Trapezkegel-Profile
3 flacher, ebener Kanal → Kanalverteiler
4 Strömungskanal
5 Strömungskanal
6 Strömungskanal
7 Strömungskanal
8 flacher, ebener Kanal → Kanalsammler
9 Bürstenreihe
10 Teleskoparm
11 Absperrarmatur (z. B. Klappe, Schieber, Hahn)
12 Absperrarmatur (z. B. Klappe, Schieber, Hahn)
13 Absperrarmatur (z. B. Klappe, Schieber, Hahn)
14 Wärmetauscher-Paket
15 Gehäusehälfte
16 Gehäusehälfte
17 Kniehebel-Schnellverschluß
18 Abdichtung an den Stirnseiten
19a Gehäuse-Viertel
19b Gehäuse-Viertel
20a Gehäuse-Viertel
20b Gehäuse-Viertel
21 Seitliche Gehäuse-Öffnung
22 Längsteilung einer Gehäusehälfte
23 Abdichtung an den Längsseiten des Gehäuses
24 Abdichtung an der Seitenöffnung
25 Abdichtung an der Stirnseite
26 Seitlicher Deckel
27 Stirnseitiger Deckel
28 Erhebung zum Zusammenkoppeln von Gehäuseteilen und Anschlußstücken
29 Stirnseitenverschluß (Stirnseitenstreifen)
30 Seitenteil mit oder ohne Einströmöffnung(en)
31 Seitenteil mit oder ohne Einströmöffnung(en)
32 stirnseitiger Deckel mit oder ohne Einströmöffnung
33 stirnseitiger Deckel mit oder ohne Einströmöffnung
34 stirnseitiger Deckel
35 großflächige Dichtung am Stirnseitendeckel oder weiche Dichtungsmasse (Kitt)
36 a Seitenteil glatt
36b Seitenteil profiliert
37 stirnseitiger Deckel (oder brillenartiger Rahmen) mit einem V-förmigen Abdichtelement und Leitblechen
38 V-förmiges Abdichtelement
39 (Weich-)Dichtung
40 Leitbleche
41 Verschlußdeckel mit oder ohne Leitblechen (42)
42 Leitbleche
43 gekrümmte Kanäle
44 Eintrittsöffnung
45 Austrittsöffnung
46 Eintrittsöffnung
47 Austrittsöffnung
48 spitze Stirnseite
49 diagonale Durchströmung
50 diagonale Trennwände
51 Leitblech
52 Leitblech
53 Dehnfalte am Gehäuseumfang
54 Kälte- oder Wärmeträgermedium
55 Kälte- oder Wärmeträgermedium
56 zu kühlendes Medium A
57 Kühlgas B mit Flüssigkeits-Eindüsung
58 eingedüste Flüssigkeit
59 Filmströmung
60 Tropfenabscheider
61 Struktur in Kanalwandung zur Turbulenzerzeugung
62 Struktur in Kanalwandung zur Erzeugung einer Spiralströmung
63 Struktur in Kanalwandung zur Erzeugung einer doppelspiraligen Strömung
64 flacher Blechabschnitt
65 Längs zur Strömungsrichtung gefalteter Streifen
66 Öffnungen an den Seitenteilen für seitlich ein- oder austretende Stoffströme
67 teilweise ausgesparte Öffnung am Seitenteil für seitlich ein- oder austretenden Stoffstrom
68 Scharnier
69 glatte Stirnseite
70 Flansch mit Faltenbalg
71 abnehmbares Seitenteil
72 Seitenteil mit Zu- und Ableitkanal
73 Zuleitkanal
74 Ableitkanal
75 Absperrklappe
76 2 Ventilatoren auf 1 gemeinsamen Welle
77 druckstabiles Gehäuse
78 Fügeverbindung
79 Leitelement
80 Leitelement
81 drehbarer Verschlußdeckel
82 seitlicher und höhenmäßiger Versatz im Kanal
A Kühl- oder Heizmedium 1, z. B. Kühlwasser oder Heißwasser (niedriger Temperaturgradient)
B Produkt
C= Kälte- oder Wärmeträgermedium 1
D Kälte- oder Wärmeträgermedium 2
E Kühl- oder Heizmedium 2, z. B. Kühlsole oder Dampf (höherer Temperaturgradient)
→ kühler Volumenstrom
⇒ warmer Volumenstrom

Claims

1. Wärmetauscher aus Blech (Aluminium, Stahl, Edelstahl, o. ä.) oder Kunststoff, bestehend aus einzelnen Profil-Tafeln oder vorzugsweise aus einem quer zur Strömungsrichtung, hin- und hergewendeten und s-förmig übereinander gelegten Profilstreifen mit Trapezprofil, wobei die Strömung längs der Profilierung parallel zu den Profilkanten in den Kanälen geführt wird, gekennzeichnet durch das Profil, bestehend aus Trapezkegeln (1) mit spitzem Winkel ϕ (überhöhtes Trapezprofil), wobei beim Übereinanderliegen solcher Trapezprofilplatten die untenliegenden beiden Kanten eines jeden Trapezkegels sich auf der Oberseite des darunterliegenden Trapezkegels derart abstützen, daß die Druckkräfte an den Auflageflächen (2) aufgenommen werden und somit eine druckstabile Konstruktion entsteht, wobei sich die Druckkräfte auf diese Auflagefläche längs über die gesamte Profillänge verteilen, wodurch stabile Strömungskanäle mit einem definierten Strömungsquerschnitt entstehen und für derartige Profil-Konstruktionen vorteilhafterweise dünne Bleche in Anlehnung an Sandwichbauformen verwendet werden können, woraus ein geringer Materialverbrauch und guter Wärmedurchgang resultieren.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalwandungen des Trapezprofils in sich derart strukturiert (61 bis 63) sind, daß

a) Turbulenzen und/oder
b) eine spiralförmige oder doppelspiralige Strömung erzeugt werden oder
c) durch seitliche und/oder höhenmäßige Versetzungen (82) im Kanal Turbulenzen entstehen.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil an beiden Stirnseiten in eine ebene Platte übergeht, wodurch ein Kanalverteiler gebildet wird, der das Medium von einem flachen, ebenen Kanal (3) in die einzelnen Kanäle (4 und 5) zweier Strömungsebenen verteilt.
Analog dazu wird am Austritt die Strömung aus den einzelnen Kanälen (6 und 7) in einem flachen, ebenen Kanal (8) zusammengeführt.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß immer wiederkehrende Anströmvorgänge in die Kanäle dadurch erzeugt werden, indem das Profilblech in bestimmten Abständen in Strömungsrichtung gesehen auf einer kurzen Länge in eine ebene Platte (64) übergeht, wobei dieser flache Abschnitt eine turbulenzerzeugende Verprägung erhalten kann.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 4, oder aus glatten Tafeln, oder aus strukturierten oder profilierten Tafeln bestehend, wobei die Tafeln aus einem s-förmigen übereinandergelegten fortlaufenden (Profil-)Streifen entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß der fortlaufende Streifen in Strömungsrichtung s-förmig übereinander gelegt (65) ist, also längs der Strömungsrichtung gefaltet wird.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 5 oder Plattenwärmetauscher, bestehend aus einem s- förmig hin- und hergewendeten Streifen, dadurch gekennzeichnet, daß an das Wärmetauscherpaket (14) zur zusätzlichen seitlichen Abdichtung an einer oder beiden Seiten ein Seitenteil (36) angebracht und dicht angefügt wird, das glatt (36a) oder vorrangig profiliert (36b) ist, so daß es in die seitlich offenen Kanäle etwas eingeschoben werden kann, wodurch gleichzeitig eine stabilisierende Wirkung des Wärmetauscherpaketes erreicht wird, wobei die Seitenteile an einem oder an beiden Enden ausgesparte Öffnungen (66, 67) für seitlich ein- oder austretende Stoffströme haben können.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 6 mit glatten (69) oder spitzen (V-förmigen) (48) Stirnseiten, dadurch gekennzeichnet, daß die parallen, glatten oder leicht strukturierten Kanäle von mindestens 1 Stirnseite aus mit einer mechanischen oder hydraulischen Methode, z. B. durch Bürsten oder durch einen Dampf-, oder Wasser-, oder Luftstrahl gereinigt werden können, wozu die Kanäle von einer Stirnseite zur anderen Stirnseite glatt durchlaufen und die Stirnseiten mit einem Gehäusedeckel verschließbar sind, wobei bei der Bauform mit spitzen Stirnseiten (48) und diagonaler Durchströmung (49) die Reinigung der Kanäle jeweils von der Eintrittsseite und Austrittsseite erfolgt, so daß jeweils die eine Hälfte aller Kanäle von der Seite der Eintrittsöffnungen (44, 46) aus und die restliche Hälfte der Kanäle von der Seite der Austrittsöffnungen (45, 47) aus erreichbar ist.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 7 oder Plattenwärmetauscher mit ebenen oder leicht strukturierten Wandungen, jeweils mit glatten (69) oder spitzen (V-förmigen) (48) Stirnseiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher auf einer (oder zwei) Medienseite(n) mit einer mechanischen Reinigungsmethode (z. B. Bürsten) während des laufenden Betriebes gesäubert werden kann, wozu die Bürstenreihen (9) bevorzugt zeitlich versetzt arbeiten und ein gesamter Reinigungszyklus z. B. über eine Druckdifferenz- oder Temperaturmessung angesteuert werden kann, wobei die Bürsten aus Platzgründen vorteilhafterweise über einen Teleskoparm (10) ausgefahren werden, in den ein ausfahrbares Spülrohr, mit Düsen oder anderen Wasseraustrittsöffnungen versehen, integriert sein kann, wodurch zusätzlich eine hydraulische Reinigung der Borsten und der Wärmetauscher- Wandung möglich ist oder eine Abreinigung allein durch den Wasserstrahl erreicht wird (ohne Borsten), wobei das Wärmetauscherpaket aus dem Gehäuse ohne Demotage von An schlußrohren oder Bürstensystem über ein abnehmbares Seitenteil (71) entnommen werden kann.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 7 und als Möglichkeit auch gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine hydraulische Reinigung separat oder im Zusammenwirken mit einer mechanischen Reinigung so bewirkt wird, in dem über Absperrarmaturen (11 und 12) (z. B. Klappen, Schieber oder Hähne) durch Umlenkung der Strömung die Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird und damit Schmutzteilchen abgespült werden oder eine hydraulische Abreinigung bei der mechanischen Reinigung allein schon dadurch entsteht, in dem Kanäle während des Bürstens nicht durchströmt werden und der umgelenkte Volumenstrom durch die freibleibenden Kanäle schießt.

10. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Plattenenden an den Stirnseiten entweder einen glatten (69) oder spitzen (V-förmigen) (48) Abschluß finden und dabei an den Stirnseiten Stirnseitenstreifen (29) abgewinkelt werden, an nur 1 Stoßkante abgedichtet werden und so zwischen jeweils 2 benachbarten Platten eine stirnseitige Abdichtung erfolgt und daß das Wärmetauscherpaket (14) ähnlich einer Kassette in ein Gehäuse (15, 16 oder 19, 20) eingeschoben und wieder entnommen werden kann, wobei beide Gehäuseteile vorrangig gleichgestaltet und spiegelbildlich zueinander derart angeordnet sind, daß die am Umfang der Ein- und Ausströmöffnungen befestigten (Weich-) Dichtungen (18, 25) beim Zusammenspannen der Gehäuseteile (15, 16, bzw. 19, 20) gegen die Stirnseitenkanten (48, 29) und gegebenenfalls gegen die Dichtungen (23, 24) der Seitenteile des Wärmetauscherpakets gepreßt werden und somit eine Abdichtung zwischen Gehäuse und Wärmetauscherpaket für beide Medien erreicht wird, wobei (falls erforderlich) zwischen die beiden Gehäusehälften ein elastischer Faltenbalg (70) zwischengespannt werden kann.

11. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 9 mit glatten (69) oder spitzen (V-förmigen) (48) Stirnseiten und Gehäuse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusehälfte (19, 20 und 15, 16) jeweils in Längsrichtung (Strömungsrichtung) nochmals geteilt ist, so daß 4 gleichgestaltete Gehäuse-Viertel (19a, 19b, 20a, 20b und analog dazu 15, 16) entstehen, wobei beim Zusammenspannen aller Teile eine Abdichtung zwischen Wärmetauscherpaket und Gehäuse sowohl an den Stirnseiten (18 + 48, 25 + 29) als auch den den Längsseiten (23) erfolgt, wobei an den Längsseiten vorrangig die seitlichen Einströmöffnungen (24) abgedichtet werden.

12. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 9 und Gehäuse nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehause mit 6 oder 8 Öffnungen vielfältige Anschluß-Varianten ermöglicht und daß die schaltungsmäßig nicht benutzten stirnseitigen oder seitlichen Öffnungen mit Deckeln (26, 27, 41) verschlossen werden, wobei der Deckel vorrangig über Spannelemente (z. B. Kniehebelverschluß (17) oder Flansch) beim Zusammenspannen zweier Gehäuseteile (z. B. 19a und 19b) vorteilhafterweise gleichzeitig das Gehäuse angepreßt wird.

13. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 9 und Gehäusedeckel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseteile über Scharniere (68) aneinandergeklappt und so mittels Spannelementen (z. B. Kniehebelverschluß (17) oder Flansch) zusammengespannt werden, daß die Seitenteile (30, 31) und die stirnseitigen Deckel (32, 33) gegen das Wärmetauscherpaket (14) insbesondere an den Kanten der Ein- und Ausströmöffnung (24, 25) eine Abdichtung ergeben, wozu am Rahmen der stirnseitigen Deckel (25) sowie an den Seitenteilen (24) flächig oder am Umfang eine (Weich-)Dichtung angebracht wird.

14. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 4, 6 bis 7 und Gehäuse nach Anspruch 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Deckel (34) flächig mit einer (Weich-) Dichtung oder Dichtungsmasse (Kitt) (35) versehen sind und beim Anpressen gegen die Stirnseiten des Wärmetauscherpaketes (14) eine derartige Abdichtung ergeben, daß der Stirnseitenverschluß (29) am Wärmetauscher entfallen kann und damit ein Wärmetauscher ohne jegliche Fügeverbindung ermöglicht wird.

15. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 7 und Gehäuse nach Anspruch 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß stirnseitige Deckel (34) mit einer flächigen (Weich-)Dichtung oder Dichtungsmasse (Kitt) (35) oder Deckel (37) mit V-förmigen Abdichtelementen (38) mit einer (Weich-)Dichtung oder Dichtungsmasse (Kitt) (39) das Gehäuse (mit seitlich benutzten Ein- und Austrittsöffnungen) so abdichten, daß das Wärmetauscherpaket (14) entnommen werden kann, ohne eine Demontage von Rohren bzw. Kanälen, die mit dem Wärmetauscher verbunden sind.

16. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 4, 6 bis 7 und Gehäusedeckel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den V-förmigen Abdichtelementen (38) Leitbleche (40) derart angebracht sind, daß beim Ein- und Ausströmen der Druckverlust minimiert wird und gleichzeitig das einströmende Medium gleichmäßig verteilt den Strömungskanälen zugeführt wird.

17. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 4, 6 bis 7 und Gehäuse nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußdeckel (41) mit den Leitblechen (42) eine Einheit bildet, so daß beim Anbringen des Verschlußdeckels gleichzeitig die Leitbleche eingeschoben werden, wobei Deckel, Leitbleche und Gehäuseöffnungen derart gestaltet sind, daß mit dem gleichen Deckel sowohl eine seitliche als auch eine stirnseitige Öffnung verschlossen werden kann und die Leitbleche jeweils für die nicht verschlossene Öffnung das Medium bei geringem Druckverlust gleichmäßig verteilt den Strömungskanälen zuführen.

18. Wärmetauscher mit V-förmiger Stirnseite nach Anspruch 1 bis 4, 6 bis 7 und Gehäuse nach Anspruch 10, 11 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffströme jeweils im rechten Winkel zur Stirnkante in den Wärmetauscher ein- und austreten, womit eine gleichmäßige Verteilung der Strömung über den Strömungsquerschnitt erreicht wird, wobei die am Wärmetauscher anmontierten Anschlußelemente gekrümmte Kanäle (43) sein können, die je nach Einbausituation des Wärmetauschers wechselseitig - parallel oder quer zur Strömungsrichtung im Wärmetauscher - am Wärmetauscher angeschlossen werden können, wobei in die (gekrümmten) Anschlußkanäle zusätzlich noch Leitbleche (40) eingebaut sein können.

19. Wärmetauscher mit V-förmiger Stirnseite nach Anspruch 1 bis 4, 6 bis 7 und Gehäuse nach Anspruch 10 bis 13 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnseiten die Ein- und Ausströmbereiche der beiden Medien durch diagonal angeordnete Trennwände (50) voneinander abgeschirmt sind, wobei in den Einströmkammern Leitbleche (51; 52) zur gleichmäßigen Strömungsverteilung und Druckverlustreduzierung vorgesehen werden können, wobei die Leitelemente (79, 80) so gestaltet sind, daß sie im Baukastensystem an verschiedenen Stellen (stirnseitiger und seitlicher Eintritt) für die jeweils erforderlichen Anschluß- und Einbaubedingungen einsetzbar sind.

20. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 4 und 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ein- und Austrittsöffnungen die Dichtungen (18, 24, 25) entfallen und an deren Stelle über eine Fügeverbindung (78) (Schweißen, Löten, Kleben) eine Abdichtung zwischen Wärmetau scherpaket und Gehäuse erreicht wird und damit ein vollkommen dichtungsloser Wärmetauscher hergestellt werden kann, der über die Ein- und Austrittsöffnungen mechanisch reinigbar ist, wobei eine Dehnfalte oder ein Faltenbalg am Gehäuseumfang (53) eine thermisch bedingte Materialdehnung aufnehmen kann.

21. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 9 und 19, 20 und Gehäuse nach Anspruch 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß auf Grund der Gestaltung der Gehäusebauform für Wärmetauscher mit glatter (69) und spitzer (V-förmiger) (48) Stirnseite ein baukastenförmiges Aneinanderfügen der Wärmetauscher

- nebeneinander
- hintereinander
- über Eck
- hochkant über Eck
- halbseitig mit den Stirnseiten aneinanderstoßend oder
- als Block zusammengeschaltet

möglich ist und mit den gleichen Spannmitteln (z. B. Kniehebelverschluß (17) verschiedene Anbauteile (z. B. Rohre, Kanäle, Übergangsstücke, Umlenkelemente) baukastenmäßig angeschlossen werden können.

22. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 7 und 19, 20 und Gehäuse nach Anspruch 10 bis 18 sowie Wärmetauscherverschaltung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer baukastenartigen Nebeneinander-Anordnung von mindestens 2 Wärmetauschern ein Block entsteht, in dem ein Produktstrom B indirekt über mindestens ein Kälte- oder Wärmeträgermedium C, D (54, 55) gekühlt oder geheizt wird, ohne daß er direkt mit dem Kühl- oder Heizmedium A, E in Berührung kommt, wodurch es unmöglich ist, daß bei einer eventuellen Undichtigkeit Produkt B in das Kühl- oder Heizmedium A, E gelangt oder umgedreht.

23. Wärmetauscher und Gehäuse nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur indirekten Kühlung eines Mediums A (56) in das gasförmige Medium B (57) eine Flüssigkeit (58) fein verteilt eingedüst wird und durch den Verdunstungs-Kühleffekt an der großen Oberfläche der kanalförmigen Wandungen eine starke Abkühlung des Mediums A (56) erfolgt und außerdem bei Ausbildung einer Filmströmung (59) an den Wandungen ein weiterer Kühleffekt entsteht, wobei zur Zurückhaltung von Tropfen vor der Austrittsöffnung des Kühlgases B eine Beruhigungszone mit deutlich geringerer Geschwindigkeit und falls erforderlich ein Tropfenabscheider (60) eingebaut wird.

24. Wärmetauscher und Gehäuse nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß im Sommer eine Luftkühlung insbesondere durch den Verdunstungskühleffekt erreicht wird und mit dem gleichen Apparate (ohne Flüssigkeits-Eindüsung) im Winter eine Wärmerückgewinnung z. B. aus warmer Abluft B (57) zur Erwärmung von kühler Frischluft A (56) möglich ist, ohne daß zwischen Sommer- und Winterbetrieb eine Änderung der Rohrleitungsverschaltung oder ein Austausch des Wärmetauschapparats erforderlich ist.

25. Wärmetauscher nach Anspruch 1, 2, 4, 7 und möglicherweise auch 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß für ein Medium A beide Stirnseiten mit Stirnseitenstreifen (29) verschlossen sind und ein Seitenteil (72) mit einem Zuführkanal (73) und einem Ableitkanal (74) für Medium A seitlich an das Wärmetauscherpaket angesetzt ist und somit das Medium B ohne Richtungsänderung das Wärmetauscherpaket durchströmt, wodurch für Medium B eine freie Konvektion in der Flüssigphase (Tauchwärmetauscher) oder Gasphase (z. B. Luftkühlung u. a. für Steuerschrankkühlung) möglich ist, wobei zur Erhöhung der Kühlleistung auf der Gasseite bei der freien Konvektion eine Berieselung mit Wasser (Verdunstungs-Kühlung) erfolgen kann, wozu bei Freiluftaufstellung aufgefangenes und gespeichertes Regenwasser verwendet werden kann, das bei erhöhtem Kühlbedarf über ein Thermostatventil den Kühlflächen zugeleitet wird.

26. Wärmetauscher nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuführ- und/oder Ableitkanal verstellbare Absperrmittel (z. B. Klappen, Schieber oder Hähne) (13) vorgesehen sind, wodurch für einen Tauchwärmetauscher der Ein-und Austritt des Mediums A am oberen Ende möglich ist und zudem eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit durch mehrfache Umlenkung ermöglicht wird, wodurch eine gezielte Erhöhung der Wärmeübertragung und eine hydraulische Reinigung möglich sind.

27. Wärmetauscher nach Anspruch 26, bei dem im Zuführ- und Ableitkanal für Medium A oder außerdem auch für Medium B verstellbare Absperrmittel (zur Strömungsumlenkung während des laufenden Betriebes) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrmittel aus einer speziellen, um 180°C schwenkbaren Klappe (13) besteht, die durch das Schwenken sowohl die beiden benachbarten Kanalreihen abdecken als auch den Zuführ-(Ableit)-Kanal absperren kann und damit die Strömung umgelenkt wird, wobei im Zuführ-(Ableit)-Kanal auch mehrere solcher Umlenkklappen untergebracht sein können.

28. Wärmetauscher mit Umlenkklappe(n) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkklappen (13) verfahrbar sind und so an der gewünschten Stelle positioniert werden können, wobei die Verstellung beispielsweise über elektro-mechanische Antriebsmittel erfolgen kann, so daß neben einer manuellen auch eine automatische Verstellung möglich ist, die über ein Meß- und Regelsystem angesteuert werden kann, wobei sich unbenutzte Klappen am Kanalende in Wartestellung befinden.

29. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 4, 6 bis 13, 15, 17 und 20 bis 25 oder Plattenwärmetauscher, jeweils mit spitzen Stirnseiten (48), dadurch gekennzeichnet, daß in den Ein- und Ausströmbereichen verstellbare Absperrmittel (75) vorgesehen sind, die in den spitzen Winkel zwischen Wärmetauscherpaket und Gehäuse hineinragen.

30. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 7, 9 bis 13 und 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß am Wärmetauschergehäuse bevorzugt im Baukastensystem verschiedene Ventilator-Bautypen angebaut werden können, wobei es auch möglich ist, auf 1 gemeinsamen Welle (76) 2 Ventilatoren anzuordnen.