DE4435913A1 - Mikrostrukturen in gekreuzter Anordnung - Google Patents

Mikrostrukturen in gekreuzter Anordnung

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Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen metallischen Wabenkörper mit einer Vielzahl von für ein Fluid in einer Strömungsrichtung durchström­ ten Kanälen aus Blechen, die zumindest teilweise mit mindestens einer ersten die Kanäle bildenden Makrostruktur versehen sind, die die Wa­ benform bestimmt, wobei zumindest ein Teil der Bleche zumindest in Teilbereichen mit zusätzlichen Mikrostrukturen versehen ist und die Mikrostrukturen in einem Winkel zur Strömungsrichtung verlaufen und in Abständen aufeinander folgen.
Ein solcher metallischer Wabenkörper ist durch die EP 0 454 712 B1 bekannt.
Ein nach der EP 0 454 712 B1 ausgebildeter Wabenkörper arbeitet überaus zufriedenstellend.
Im Hinblick darauf, daß der metallische Wabenkörper mit einer kataly­ tisch wirkenden Oberfläche versehen wird, die edelmetallhaltig ist, besteht die Bestrebung den Edelmetallanteil soweit wie möglich zu verringern, wodurch die Herstellungskosten eines Katalysators verringert werden können.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den bekannten Wabenkörper so weiter zu entwickeln, daß die katalytische Wirksamkeit des Wabenkörpers erhöht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprü­ che.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß durch das Kreuzen der Mikrostrukturen ein zusätzlicher strömungstechnischer Effekt eintritt. Der strömungstechnische Effekt drückt sich darin aus, daß die sich kreuzen­ den Mikrostrukturen die Vermischung der Rand- und Kernströmung verstärkt. Hierdurch wird ein verbesserter Stoffaustausch zwischen dem Gas und der katalytisch wirkenden Oberfläche einzelner Strömungskanäle verbessert. Sowohl der Abtransport der Produkte als auch der Transport der Edukte zu der katalytisch wirksamen Oberfläche wird verbessert, da nunmehr die Strömung selbst eine Komponente aufweist, die zur Ober­ fläche hin gerichtet ist, so daß diese Strömungskomponente den Trans­ port zur katalytisch wirkenden Oberfläche unterstützt wird.
Es hat sich herausgestellt, daß der Strömungseffekt abhängig von der Lage der Kreuzungspunkte ist.
Je nach dem, wo die Kreuzungspunkte liegen kommt es zu einer größe­ ren Verstärkung der Vermischung. Kreuzen sich die Mikrostrukturen auf den Wellenbergen, so kommt es zu einem verstärkten schlingenden Ver­ halten der Strömung.
Das Strömungsverhalten kann auch dadurch beeinflußt werden, daß der Winkel, unter dem sich die Mikrostrukturen schneiden relativ gering ist. Die Strömung kann sich zwischen zwei Mikrostrukturen nicht beruhigen, so daß eine intensive Durchmischung innerhalb der Strömung stattfindet.
Bei Wabenkörpern, die aus gewellten und glatten Blechen gewickelt sind, weisen erfindungsgemäß auch die glatten Bleche eine Mikrostruktur auf, die sich in Längsrichtung der Bleche erstreckt. Eine Ausbildung der Mikrostruktur, die sich quer zur Längsrichtung des Bleches erstreckt, wurde bisher fertigungstechnisch nicht realisiert, da die Kräfte, die zum Wickeln eines solchen glatten Bleches notwendig sind, Werkzeuge erfor­ derlich machen, die hohe Kräfte aufbringen müssen, um ein Wickeln der Bleche zu erreichen. Außerdem war ein Knautschen der Bleche festzu­ stellen.
Durch den Vorschlag, gekreuzte Strukturen auf glatten Blechen auszubil­ den, ist es nunmehr möglich, das glatte Blech ohne erhöhten Aufwand zu wickeln, wobei eine Verbesserung der Durchmischung erreicht wird. Ferner wird eine erhöhte Stabilität des Wabenkörpers erzielt. Die Quer­ schnittsformen der Mikrostrukturen können z. B. den in der EP 0 454 712 B1 beschriebenen entsprechen.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Hierbei zeigt:
Fig. 1 ein gewelltes Blech mit einer Mikrostruktur,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines gewellten Blechs mit einer Mikrostruktur und
Fig. 3 ein glattes Blech mit einer Mikrostruktur.
Ein metallischer Rahmenkörper besteht aus einer Vielzahl von für Fluid F in Strömungsrichtung R durchströmbaren Kanälen 2, die durch Bleche 3, 4 gebildet werden. Die Bleche 3 sind wellenförmig ausgebildet.
Die Bleche 4 sind glatt. Die gewellten und die glatten Bleche sind abwechselnd aufeinander angeordnet.
Die gewählten Bleche 3 sind mit einer Mikrostruktur 5 versehen. Bei der Mikrostruktur 5 handelt es sich um sich kreuzende streifenförmige Prä­ gungen im gewellten Blech 3. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich kreuzen sich die Mikrostrukturen 5 auf den Wellenbergen 6.
In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Diese unter­ scheidet sich von der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, daß sich die Mikrostrukturen 5 nicht nur auf den Wellenbergen 6, sondern auch im Wellenteil 7 und den Flanken 8 kreuzen.
Die sich kreuzenden Wellenstrukturen sind in einem Winkel α zur Strömungsrichtung ausgebildet.
In der Fig. 3 ist ein glattes Blech 4 dargestellt. In das glatte Blech 4 weisen sich kreuzende Mikrostrukturen 5 auf.
Die sich kreuzenden Mikrostrukturen des glatten Bleches erlauben, einen warmen Körper zu wickeln, was bisher nur mit in Wickelrichtung ver­ laufenden Strukturen möglich war.
Es ist auch möglich, einen warmen Körper dadurch auszubilden, daß ein gewelltes Blech mit Mikrostruktur mit einem glatten Blech, welches eine Mikrostruktur aufweist, kombiniert wird.

Claims (10)

1. Metallischer Wabenkörper mit einer Vielzahl von für ein Fluid (F) in einer Strömungsrichtung (R) durchströmbaren Kanälen (2) aus Blechen (3, 4), die zumindest teilweise mit mindestens einer ersten die Kanäle (2) bildenden Makrostruktur versehen sind, welche die Wabenform bestimmt, wobei zumindest ein Teil der Bleche (3, 4), zu­ mindest in Teilbereichen mit zusätzlichen Mikrostrukturen versehen ist, und die Mikrostrukturen im Winkel (α) zur Strömungsrichtung (R) verlaufen und in Abständen aufeinanderfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mikrostrukturen (5) kreuzen.
2. Wabenkörper nach Anspruch 1, umfassend abwechselnde Lagen glatter und gewellter Bleche (4 bzw. 3), dadurch gekennzeichnet, daß die gewellten Bleche (3) mit Mikrostrukturen (5) versehen sind.
3. Wabenkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mikrostrukturen (5) auf dem Wellenberg (6) kreuzen.
4. Wabenkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mikrostrukturen (5) im Wellental (7) kreuzen.
5. Wabenkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mikrostrukturen (5) auf einer oder beiden Flanken (8) der gewellten Bleche (3) kreuzen.
6. Wabenkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mikrostrukturen auf dem Wellenberg (6) und im Wellental (7) kreuzen.
7. Wabenkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mikrostrukturen auf dem Wellenberg (6) und auf wenigstens einer Flanke (8) kreuzen.
8. Wabenkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mikrostrukturen im Wellental (7) und auf wenigstens einer Flanke (8) kreuzen.
9. Wabenkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mikrostrukturen auf dem Wellenberg (6), im Wellental (7) und auf wenigstens einer Flanke (8) kreuzen.
10. Wabenkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den glatten Blechen (4) die Mikrostruktur (5) ausgebildet ist.
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