DE4238190C2

DE4238190C2 - Keramikmodul

Info

Publication number: DE4238190C2
Application number: DE4238190A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Ganz; Juergen Dr Heinrich; Otto Heinz; Ruediger Herrmann; Joerg Hoenerlage; Heinrich Schelter; Juergen Boettcher; Axel Reinhold; Matthias Simmerl
Original assignee: Ceramtec GmbH
Current assignee: CERAMTEC AG INNOVATIVE CERAMIC ENGINEERING, 73207
Priority date: 1992-11-12
Filing date: 1992-11-12
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2012-11-13
Also published as: CZ240393A3; JPH06201292A; EP0597398B1; DE59306930D1; US5657818A; EP0597398A1; ATE155574T1; CA2102940A1; DE4238190A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Keramikmodul, bei dem durchgehende Kanäle in Reihen angeordnet und zwischen den Kanalreihen Strömungsräume ausgebildet sind, die an gegenüberliegenden Seiten durch Deckplatten begrenzt sind.

Keramikmodule der genannten Art sind aus der DE-A 40 22 654 bekannt. Diese Module weisen parallel zueinander verlaufende Lochreihen auf, zwischen denen Kanäle angeordnet sind, die in wechselnder Folge mit gleichmäßigen und regelmäßig angeordneten Stegen als Kühlrippen versehen sind. Der Wärmeaustausch erfolgt über diese Rippen.

Die Erfindung will den Wärmeübergang entscheidend verbessern und Mittel zur Steuerung des Wärmeübergangs aufzeigen.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch einen Keramikmodul der eingangs beschriebenen Art, bei dem in den Strömungsräumen mindestens zwei Querstege hintereinander auf gleicher Ebene angeordnet sind, wobei die Querstege in mindestens der Hälfte der Strömungsräume unterschiedliche Länge aufweisen, und die Kanäle sich im wesentlichen senkrecht zu den Strömungsräumen erstrecken.

Die Vorteile der Erfindung sind im wesentlichen darin zu sehen, daß durch Variieren der Länge der Stege der Wärmeaustausch sowie die Medienverwirbelung in den Strömungsräumen beeinflußt werden kann. Die einzelnen Karten zum Aufbau des Keramikmoduls können aus einer endlos herstellbaren Karte geschnitten werden, wodurch sich die Struktur der einzelnen Karte variieren läßt, so daß innerhalb des Keramikmoduls mindestens 3 bis 20 verschiedene Kartenstrukturen zu dessen Aufbau verwendet werden können. Es lassen sich ferner Module für mehrere parallel strömende Medien durch Gestaltung der Deckplatten bzw. Verwendung von Blindkarten aufbauen. Durch Abweichung der Lochmittelpunkte von der gemeinsamen Lochreihenachse können Module aufgebaut werden, bei denen die durch die Löcher gebildeten Kanäle eine stufen- bis schraubenförmige Oberfläche erhalten.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Keramikmodul in isometrischer Darstellung teilweise geschnitten,

Fig. 2 eine Variante von Fig. 1 in isometrischer Darstellung teilweise geschnitten und

Fig. 3 bis 5 Kartenvarianten zum Aufbau von Keramikmodulen.

Bei dem Keramikmodul sind die durchgehenden Kanäle 1, die durch Stapeln der Karten 2 entstehen, in Reihen 3 angeordnet. Zwischen den Kanalreihen 3 sind Strömungsräume 4 ausgebildet, die an gegenüberliegenden Seiten durch (Abdeckungen) Deckplatten 5 begrenzt sind. In den Strömungsräumen 4 sind mindestens zwei Querstege 6 auf gleicher Ebene angeordnet, wobei mindestens die Hälfte der Strömungsräume 4 durch Querstege 6 unterschiedlicher Länge "B" voneinander getrennt sind. Die Anordnung der Querstege 6 in den Strömungsräumen 4 kann beliebig entsprechend den Erfordernissen für den Wärmeaustausch und die Medienverwirbelung erfolgen. Die Kanäle 1 erstrecken sich im wesentlichen senkrecht zu den Strömungsräumen 4 und können geradlinig und parallel zueinander verlaufen. Durch Abweichungen der Löcher 7 (Lochmittelpunkte) in den einzelnen Karten 2 von den Kanalachsen, können stufen- oder schraubenförmige Kanaloberflächen erzeugt werden. Die Kanäle 1 können auch in beliebiger Form und beliebiger Anordnung zueinander angeordnet sein. Die einzelnen Kanäle 1 können über ihre Länge und/oder untereinander einen konstanten oder variablen Querschnitt aufweisen (Fig. 4 und 5). Der erste Kanal 1a (Loch 7a, Fig. 3) einer Reihe 3 kann einen größeren Querschnitt aufweisen als die übrigen Kanäle 1, die die Reihe 3 bilden und von den Strömungsräumen 4a teilweise umgeben sein. Die Breite "A" der Strömungsräume 4 kann konstant sein oder in Strömungsrichtung variieren (Fig. 4). Die Strömungsräume 4 können neben den Querstegen 6 noch weitere, beliebig gestaltete Hindernisse, wie Umlenkbleche etc. (nicht dargestellt) aufweisen. Die randliegenden Querstege 6a können mit Rippen 8 (Fig. 2) versehen sein. Die Kanäle 1 einer Reihe 3 können untereinander und/oder mit benachbarten Kanalreihen 3 durch entsprechende Gestaltung von Hohlräumen in den Deckplatten 5, die aus beliebig vielen Karten 2 aufgebaut sein können, verbunden sein (nicht dargestellt). Entsprechende Verbindungen können auch durch den Einbau spezieller Zwischenkarten oder -schichten von Karten geschaffen werden (nicht dargestellt). Das gleiche gilt auch für die Strömungsräume 4. Die Kanäle 1 und die Strömungsräume 4 können aus unterschiedlich geschnittenen Karten (Fig. 4) aufgebaut sein. Fig. 4, die einen Ausschnitt eines endlos herstellbaren Kartenbandes zeigt, sind die Schnittlinien für die Karten 2a, 2b, 2c, 2d, zu entnehmen. Die Deckplatten können Durchbrüche 9 oder Sammelkanäle (nicht dargestellt) für die Kanäle 1 aufweisen und mit einem aufgesetzten Rahmen 11 versehen sein, der das Schleifen der gesamten Deckplattenfläche erspart. Zwischen den Kanälen 1 und/oder den Strömungsräumen 4 können die Wandstärken "W" variiert werden. Ecken und Kanten können verrundet sein. Um den Wärmeübergang zu steuern und Material zu reduzieren, können die Querstege 6 und Wände 10 zwischen den Kanalreihen 3 und den Strömungsräumen 4 mit geschlossenen, unzugänglichen Hohlkammern bzw. mit über eine oder wenige Öffnungen an- oder durchströmbaren Hohlräumen versehen sein (nicht dargestellt). Mit dem erfindungsgemäßen Keramikmodul lassen sich Wärmetauscher, Kondensatoren, Teilkondensatoren, Kühler, Reaktoren, Wärmetauscher für Heizgeräte, insbesondere für Brennwertheizgeräte und Abhitzekessel für den Wärmeaustausch Gas/Gas, Gas/flüssig oder flüssig/flüssig - Medien herstellen, sowie für Brennerkonstruktionen mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen.

Claims

1. Keramikmodul, bei dem durchgehende Kanäle in Reihen angeordnet und zwischen den Kanalreihen Strömungsräume ausgebildet sind, die an gegenüberliegenden Seiten durch Deckplatten begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strömungsräumen (4) mindestens zwei Querstege (6) hintereinander auf gleicher Ebene angeordnet sind, wobei mindestens die Hälfte der Strömungsräume (4) durch Querstege 6 unterschiedlicher Länge (B) voneinander getrennt sind, und die Kanäle (1) sich im wesentlichen senkrecht zu den Strömungsräumen (4) erstrecken.

2. Keramikmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (1) geradlinig und parallel zueinander verlaufen.

3. Keramikmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (1) in beliebiger Form und in beliebiger Anordnung zueinander verlaufen.

4. Keramikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kanäle (1) über ihre Länge einen konstanten Querschnitt aufweisen.

5. Keramikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kanäle (1) über ihre Länge einen variablen Querschnitt aufweisen.

6. Keramikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der einzelnen Kanäle (1) untereinander von Kanal zu Kanal variieren.

7. Keramikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kanal (1a) einer Reihe (3) einen größeren Querschnitt aufweist als die übrigen Kanäle (1), die die Reihe (3) bilden, und von den Strömungsräumen (4a) teilweise umgeben ist.

8. Keramikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsräume (4) eine konstante Breite (A) aufweisen.

9. Keramikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsräume (4) eine in Strömungsrichtung variierende Breite aufweisen.

10. Keramikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsräume (4) zwei Querstege (6) in einer Ebene aufweisen.

11. Keramikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die randliegenden Querstege (6a) mit Rippen (8) versehen sind.

12. Keramikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (1) und die Strömungsräume (4) aus unterschiedlich geschnittenen Karten (2a, 2b, 2c, 2d) aus einem endlos herstellbaren Schnittmuster aufgebaut sind.

13. Keramikmodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsräume (4) an gegenüberliegenden Seiten durch Deckplatten (5) begrenzt werden, die Durchbrüche (9) für die durchgehenden Kanäle (1) aufweisen.

14. Keramikmodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatten (5) mit einem aufgesetzten Rahmen (11) versehen sind.

15. Verwendung von mindestens einem Keramikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 14 für die Herstellung von Wärmetauschern, Kondensatoren, Teilkondensatoren, Kühlern, Reaktoren, Wärmetauschern für Heizgeräte oder für Brenner für den Wärmeaustausch Gas/Gas, Gas/Flüssigkeit oder Flüssigkeit/Flüssigkeit.