(19) |
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(11) |
EP 1 995 545 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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13.04.2016 Patentblatt 2016/15 |
(22) |
Anmeldetag: 21.05.2008 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(54) |
Plattenapparat für Wärmeübertragungsvorgänge
Plate heater for heat transfer processes
Appareil à plaques pour processus de transmission thermique
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL NO PL
PT RO SE SI SK TR |
(30) |
Priorität: |
23.05.2007 DE 102007024379
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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26.11.2008 Patentblatt 2008/48 |
(73) |
Patentinhaber: Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH |
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55234 Wendelsheim (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- Jähn, Peter
51375 Leverkursen (DE)
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(74) |
Vertreter: BIP Patents |
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c/o Bayer Intellectual Property GmbH
Alfred-Nobel-Straße 10 40789 Monheim am Rhein 40789 Monheim am Rhein (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A- 1 486 749 WO-A-96/34421 FR-A- 2 512 940 JP-A- 6 074 678 US-A- 4 246 963
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WO-A-90/13784 DE-A1- 10 331 372 FR-A- 2 657 422 JP-A- 55 041 336 US-A1- 2005 274 501
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft einen Plattenapparat und Verfahren für Wärmeübertragungsvorgänge.
[0002] Wärmeaustauschvorgänge und chemische Reaktionen mit Flüssigkeiten und oder Gasen
unter hohem Druck und hohen Temperaturen werden in metallischen Rohrapparaten (Bündelwärmeaustauscher)
durchgeführt, wobei die fluidführenden Rohre auf Grund der hohen Drücke große Wandstärken
besitzen. Die großen Wandstärken sind einerseits erforderlich zur Aufnahme der anstehenden
Druckkräfte, da jedes einzelne Einzelrohr drucktragend ausgelegt ist und anderseits
wird dadurch die Wärmeübertragungsleistung aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit
von z. B, metallischen Werkstoffen herabgesetzt.
[0003] Müssen zusätzlich korrosionsfeste Werkstoffe für verfahrenstechnische Prozesse eingesetzt
werden, ist es üblich, aufgrund geringer Festigkeitswerte bei hohen Temperaturen,
die produktführenden Rohre mit einem umhüllenden, eng anliegenden Mantelrohr zu versehen,
so dass der eingesetzte Materialaufwand sich deutlich erhöht und die Wärmeübertragungsleistung
sich zusätzlich verschlechtert. In der Produktionstechnik werden hohe Durchsätze kontinuierlich
erzeugt, dadurch sind in den Apparaten Parallelanordnungen von dickwandigen einschichtigen
oder mehrschichtigen Rohren üblich, wobei jedes Einzelrohr oder Produktkanal für hohe
Prozesskräfte ausgelegt ist, was zu großen, schweren und teuren Apparaten führt, insbesondere
wenn schwierig zu verarbeitende Materialien eingesetzt werden.
[0004] Bei der Verarbeitung von gefährlichen chemischen Stoffen haben große Apparate in
den Produkt- und Temperierräumen große Volumina, so dass sich bei gefährlichen Stoffen
das Gefährdungspotential erhöht.
[0005] Bei der Verarbeitung von viskosen Substanzen mit laminarem Strömungsverhalten sind
Rohrkanäle in Bezug auf das Wärmeübertragungsverhalten und in Verbindung mit den dickwandigen
Rohrkanälen unwirtschaftlich. Ein weiteres Problem ist die produktspezifische Belagbildung
wodurch der Wärmeaustausch und somit die Standzeit eines Apparates deutlich reduziert.
Weiterhin müssen solche Apparate leicht zu reinigen sein.
[0006] Wärmeübertragungsvorgänge bei hohen Drücken bis zu 500 bar und gleichzeitig hohen
Prozesstemperaturen von bis 500 °C benötigen nach dem Stand der Technik Apparate mit
hohem Materialaufwand, so dass hohe Kosten auftreten, die Apparate große Abmessungen
aufweisen und schwierig zu montieren sind.
[0007] Auch so genannte Plattenwärmeübertrager sind für derartige Anwendungen nicht geeignet,
da extrem dünne Bleche eingesetzt werden, die bei hohen Drücken zur Verformung neigen.
Zusätzlich ist das Risiko einer Korrosion sehr groß, so dass bei dünnen Wandstärken
die Schadenshäufigkeit hoch ist, und diese Apparate in der Regel nur bei wenig korrosiven
Substanzen Verwendung finden.
[0008] Einen solchen Plattenwärmetauscher, bei dem gewellte Bleche jeweils 90 Grad versetzt
zueinander geschichtet sind, zeigt z.B. die Veröffentlichung
US 4,246,963.
[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, für chemische endotherme oder exotherme Reaktionen
sowie für Wärmeaustauschvorgänge bei hohen Drücken bis zu 500 bar und gleichzeitig
hohen Temperaturen bis zu 500 °C einen Apparat und ein Verfahren zu entwickeln, bei
dem Kanal- bzw. Rohrwände deutlich dünner ausgeführt werden können und die Strömungsführung
von Flüssigkeiten, Gasen und mehrphasigen Fluiden und viskosen Stoffen verbessert
ist, so dass verfahrenstechnische Vorgänge effizienter durchgeführt werden können
und der Apparat kostengünstiger und möglichst kompakter gebaut werden kann. Des Weiteren
ist es Aufgabe, eine gute und verbesserte Reinigungsmöglichkeit für einen Betreiber
zu schaffen, um bei Verschmutzung und Belagbildung an den Wärmeaustauschflächen eine
schnelle Reinigung durchführen zu können und somit den Produktionsausfall zu verringern.
[0010] Die Aufgabe wurde durch einen erfinderischen Plattenapparat für Wärmeübertragungsvorgänge
gelöst, der in besonders kompakter und material-sparender Form gebaut werden kann
und bei dem eine Reinigung sehr einfach möglich ist.
[0011] Die Aufgabe wurde erfinderisch durch einen Plattenapparat zur Wärmeübertragung gelöst
der, dadurch gekennzeichnet ist,
dass er mindestens einen für ein Fluid durchströmbaren Rechteckkanal (1) aufweist
aus oberer und unterer, glatter, insbesondere ebener gerader nicht verformter Breitenwand
(2,3) und linker und rechter Seitenwand (4,5), wobei die Breitenwände dünner als Seitenwände
sind, die Wände des Rechteckkanals unlösbar und gasdicht miteinander verbunden sind
und der Rechteckkanal für ein Fluid in Strömungsrichtung (6) in seiner Längenausdehnung
durchströmbar ist,
und Breitenwände und Seitenwände zusammen einen durchströmbaren Querschnitt für die
Einströmung eines Fluids bilden, dessen Quotient aus innerer Breitenwand zur inneren
Höhenausdehnung der Seitenwand größer 20 bis kleiner 1000 beträgt,
und der Innenraum des Rechteckkanals mit mindestens einem herausziehbaren durchströmbaren,
ein- oder mehrstückigen Einsatz (7) mit flächigem Kontakt zum Rechteckkanals bestückt
ist, dessen äußere geometrischen Ausdehnungen den Innenraum des Rechteckkanals ausfüllen,
und mindestens auf einer äußeren Breitenwand, über dessen ganze Breiten- und Längenausdehnung,
mindestens ein durchströmbarer, ein- oder mehrstückiger Aufsatz (8) mit flächigem
Kontakt zum Rechteckkanal und oder Gehäuse lose aufgelegt ist,
und wobei der Rechteckkanal mit wenigstens einem Aufsatz allseitig von einem eng anliegendem
Gehäuse (9) umgeben ist, wobei das Gehäuse vordere und hintere Anströmplatten (10,11),
parallel zu den Breitenwänden der Rechteckkanäle eine obere und untere Breitenplatte
(12,13) und Aufsatzplatten (14,15) mit Öffnungen (16) umfasst, in den Anströmplatten
schlitzförmige Öffnungen (17) zur Aufnahme von Rechteckkanälen vorhanden und alle
Gehäuseplatten unlösbar miteinander verbunden sind, der Rechteckkanal in der schlitzförmigen
Öffnung der Anströmplatten hineinragt und dort ebenfalls verbunden ist, und dadurch
ein nach aussen dichtes Gehäuse gebildet wird, das im Innern getrennte Strömungsbereiche
hat
und auftretende Druckkräfte aus den Strömungsbereichen über flächige Kontakte ans
Gehäuse weiterleiten,
die im Gehäuse getrennten fluiden Strömungsbereiche (6, 18) übereinander liegen, und
die Durchströmrichtungen von Einsätzen und Aufsätzen in höhenversetzten verschiedenen
Ebenen im Winkel von 90 Grad kreuzen,
das Gehäuse über lösbare Anschlussadapter für Anströmplatten (19, 20) und Anschlussadapter
für Aufsatzplatten (21, 22) verfügt, um eine Zuführung und Ableitung von Fluiden zu
ermöglichen,
durchströmbare herausziehbare Einsätze (7) und aufgelegte Aufsätze (8) umfassen mindestens
zwei gerade, nicht in der Schichtenebene verformte, strukturierte Schichten (200,
300), die Struktur der Schichten bildet sich aus rechteckigen funktionellen Stegen
und Lücken (201, 301), wobei die Schichten den zugehörigen durchströmbaren Raum bzw.
Bereich mit ihren geometrischen Ausdehnungen ausfüllen und dadurch die inneren und
äußeren Flächen der dünnen Breitenwände über Flächenkontakte der Stege stützen,
jede strukturierte Schicht in ihrer Längenausdehnung mindestens einen parallel zur
Seitenwand (4,5) oder zur Stimplatte verlaufenden federnden und verformbaren Federsteg
(202,302) besitzt und der Federsteg mit mindestens einem Verbindungssteg (203,303)
zum parallel verlaufenden Führungssteg (204,304) in der Schichtenebene verbunden ist,
und ausgehend vom Führungssteg und oder Federsteg eine Vielzahl von kürzeren Zwischenstegen
(205,305) zum gegenüberliegenden parallelen Federsteg verlaufen, und Zwischenstege
in gerader Verlängerung eine Federlücke (206,306) mit Verformungsweg (207,307) haben
und eine Verformung des Federsteges begrenzen
und in der Einströmungs- und der Ausströmungszone der Fluide eine Vielzahl von unterschiedlich
langen Stützstegen (208,308) in den Strömungsbereich ragen,
Stege einseitigen Flächenkontakt zur Breitenwand oder zur Breitenplatte und einseitigen
Flächenkontakt zu benachbarten Stegen benachbarter Schichten haben um vorhandene Druckkräfte
in das umgebende äußere Gehäuse zu leiten,
und Verbindungs-, Zwischen- und Stützstege von Schichten der Einsätze und Aufsätze
zur jeweiligen Hauptströmungsrichtung einen Neigungswinkel a von 10 bis 70 Grad besitzen,
und jeweils eine der zwei Schichten von Einsätzen und Aufsätzen um die eigene Längsachse
der Längenausdehnung um 180 Grad gewendet und auf die andere Schicht gelegt ist, dadurch
der vorhandene Neigungswinkel α der Stege alterniert, sich dadurch Stege kreuzen und
für ein Fluid rückvermischungsarme durchströmbare Abschnitte bilden.
[0012] Das Merkmal der Ebenheit gilt dabei insbesondere hinsichtlich einer einheitlichen
und konstanten Wanddicke der verwendeten Teile für Einsätze und Aufsätze und Breitenwände.
[0013] Breite und flache Rechteckkanäle mit dünnen Breitenwänden verhalten sich bei innerer
Druckbelastung wie Membranen, so dass schon bei geringer Belastung eine starke Verformung
eintritt. Bei innerem Druck im Rechteckkanal sorgen die Flächen der Stege der aufgelegten
Aufsätze für eine gleichmässige und stabile Abstützung der Breitenwände, so dass die
Materialstärke der Breitenwand die wirkenden Druckkräfte nur partiell, im Abschnitt
der jeweiligen Lücke aufnehmen muss. Die Stege der Aufsätze bestehen z.B. aus inkompressiblen
Werkstoffen, so dass die Wirkkräfte über Stege der Aufsatzschichten zur Breitenplatte
geführt und an die Aufsatzplatten des Gehäuses weiter geleitet werden können.
[0014] Auftretende Kräfte in den Strömungsbereichen im Innern des Gehäuses können sich teilweise
kompensieren, so dass nur das Gehäuse durch Wirkkräfte belastet ist. Gleichzeitig
schränken die Aufsatzplatten den Bewegungsraum der Aufsätze ein, so dass die losen
Aufsatzschichten zwischen Rechteckkanal und Gehäuse nahezu spielfrei eingelegt, insbesondere
eingeklemmt sind.
[0015] Sind mehrere Rechteckkanäle mit zwischengelagerten Aufsätzen übereinander und oder
nebeneinander positioniert, so muss nur das Gehäuse des Plattenapparates den Kräften
standhalten. Prozessbedeutende wärmeübertragende Trennwände der Rechteckkanäle können
extrem dünn ausgeprägt sein und den Emergieaustausch deutlich fördern und verbessem.
[0016] Ist in der verfahrenstechnischen Anwendung der herrschende Druck im Strömungsbereich
des Aufsatzes höher als im Rechteckkanal, können die membranartigen Breitenwände die
Schichten der Einsätze spielfrei zusammendrücken, so dass ein großflächiger Kontakt
zu den Stegen der Einsätze entsteht, und die Einsätze zusätzliche innere Wärmeübertragungsrippen
bilden und zu einer Leistungssteigerung des Apparates beitragen.
[0017] Strukturierte Einsätze und Aufsätze erhöhen gleichzeitig die Strömungsgeschwindigkeit
und somit die Turbulenz, was ebenfalls die Wärmeübertragungsleistung erhöht. Die Seitenwände
der Rechteckkanäle werden durch Aufsatzplatten des Gehäuses gestützt, so dass schweißtechnische
Verbindungen zwischen Seiten- und Breitenwand des Rechteckkanals im wesentlichen nur
Dichtfunktionen übernehmen. Der Materialverbrauch des erfinderischen Plattenapparats
zur Wärmeübertragung ist gering, da nur das Gehäuse dickwandig ausgeführt ist um Druck-
oder Wirkkräfte auf zu nehmen.
[0018] Unlösbare Verbindungen von Seitenwand und Breitenwand eines Rechteckkanals können
schweißtechnisch oder durch ein Lötverfahren erzeugt werden.
[0019] Der Plattenapparat hat in seinem Aufbau zwei getrennte Strömungsbereiche, so dass
auch miteinander unverträgliche Fluide im Apparat einem Energieaustausch unterzogen
werden können. Dabei kann es vorteilhaft sein, dass Schichten von Einsätzen und Aufsätzen
unterschiedlich strukturiert sind, so können insbesondere die Lücken zwischen den
Stegen unterschiedlich breit ausgeführt sein.
[0020] Kennzeichnend für die prozesstechnische Wärmeübertragung zwischen zwei Fluidströmen
in einer apparativen Anwendung ist, dass Fluide mit unterschiedlichem Druckniveau
in den Apparat geleitet werden und Breitenplatten und Aufsatzplatten einer unterschiedlichen
Belastung ausgesetzt sind. Das führt dazu, dass es vorteilhaft ist, den Fluidstrom
mit höherem Druckniveau durch den Rechteckkanal zu führen und der Fluidstrom mit niedrigem
Druck durch den Strömungsbereich der Aufsätze zu leiten. Dadurch können Aufsatzplatten
dünner ausgebildet sein als die Breitenplatten. Die Hauptdruckbelastung wird über
Breitenwände des Rechteckkanals über die losen Stege der Aufsätze zur Breitenplatte
des Gehäuses geleitet, so dass die mit der Breitenplatte verbundenen Aufsatzplatten
im wesentlichen einer Zugbelastung unterworfen werden, um innere Einbauten des Gehäuses
lagestabilisiert zu halten und keiner Verformung zu unterwerfen. Die Breitenplatte
ist dann stabil ausgeführt.
[0021] Werden zwei Fluidströme in unterschiedlicher Menge in den jeweiligen Strömungsbereich
der Einsätze und Aufsätze geführt, so werden die Schichten der Aufsätze und Einsätze
unterschiedlich dick bzw. hoch und verschieden strukturiert sein, so das Strömungswiderstände
und Fließgeschwindigkeiten unterschiedlich sind um den Wärmeaustausch zu verbessern.
[0022] Prozessbedingte Verunreinigungen und Ablagerungen an den inneren wärmeübertragenden
Wänden des Rechteckkanals können es erforderlich machen, dass die Schichten der Einsätze
schnell wechselbar und ziehbar sein müssen.
Besonders vorteilhaft sind die schlitzförmigen Öffnungen der Anströmplatten, über
die Einsätze aus dem Rechteckkanal heraus gezogen werden können, um eine Apparatereinigung
sehr einfach und schnell durch zu führen. Aufgrund der Randgängigkeit der Einsätze
erfolgt beim Ziehen der Einsatzschichten gleichzeitig ein Abschaben von inneren Ablagerungen
im Rechteckkanal.
[0023] Beim Wechseln der Schichten der Aufsätze ist es vorteilhaft, wenn die Schichten der
Aufsätze mehrstückig ausgeführt sind, so dass die Länge der Breitenwand des Rechteckkanals
durch eine Vielzahl nebeneinander gelegter Aufsätze bedeckt ist Die Aufsätze stützen
sich auf die breiteren Seitenwände des Rechteckkanals ab.
[0024] Der Plattenapparat und Einsätze und Aufsätze können überwiegend aus Materialien wie
beispielsweise Stahl, Cr-Ni- Stähle, hochlegierte Ni- Stähle, Nickel, Titan, Aluminium
gefertigt werden, sie können jedoch auch aus nichtmetallischen Werkstoffen gefertigt
werden. Je nach Korrosionsanforderungen können auch Werkstoffpaarungen zum Einsatz
kommen.
[0025] Besonders wirtschaftlich ist der erfinderische Plattenapparat, wenn chemische Prozesse
korrosionsbeständige, schwierig zu verarbeitende und teure Werkstoffe benötigen.
[0026] Eine weitere erfinderische Ausführungsform liegt vor, wenn mehrere Rechteckkanälen
in einer Ebene nebeneinander positioniert sind, und mindestens einen gemeinsamen Aufsatz
und ein gemeinsames Gehäuse haben. Mehrere Rechteckkanäle in einer gemeinsamen schlitzförmigen
Öffnung der Anströmplatte geführt und dort mit der Anströmplatte des Gehäuses fest
und dicht verbunden sind.
[0027] Eine erfinderische Ausführung der Schichten der Einsätze besteht darin, dass ein
sehr breiter Rechteckkanal mit mehreren nebeneinander liegenden Einsätzen mit mindestens
zwei übereinander gelegten strukturierten Schichten gefüllt ist.
[0028] Erfinderisch können Schichten der Einsätze (7) und Aufsätze (8), dadurch gekennzeichnet
sein, dass die Kontaktflächen der rechteckigen Stege und die zugehörigen Lücken (201,
301) von Einsätzen (7) und Aufsätzen (8) in einer Verwendung des Plattenapparates
den Prozessanforderungen in der jeweiligen Strömungsrichtung (6, 18) angepasst und
unterschiedlich breit sind.
[0029] Verschieden große Lücken ermöglichen eine gute Anpassung hinsichtlich des Strömungsverlustes,
so dass Fluide in einem breiten Viskositätsbereich temperiert werden können. Zusätzlich
nimmt die Lückenbreite in der jeweiligen Strömungsrichtung Einfluss auf die Dicke
der Breitenwand des Rechteckkanals, so dass unterschiedliche Wirkkräfte berücksichtigt
sind. Unter Wirkkräften sind die Kräfte des jeweiligen fluiden Drucks gemeint.
[0030] Erfinderisch können Einsätze und Aufsätze weiterhin dadurch gekennzeichnet sein,
dass Einsätze und Aufsätze unterschiedliche Höhen haben, um druckverlustarme Strömungsbereiche
zu schaffen.
[0031] Unterschiedlich ausgebildete Höhen von Einsätzen zwischen den parallelen Breitenwänden
des Rechteckkanals und von Aufsätzen zwischen äußerer Fläche der Breitenwand und parallelen
inneren Fläche der Breitenplatte sorgen für einen geringen Strömungsverlust und fördern
den Wärmetausch. Verschiedene Höhen der Einsätze und Aufsätze werden gebildet durch
Einsatz unterschiedlicher Blechstärken für strukturierte Schichten.
[0032] Erfinderische Aufsätze sind in bevorzugter Werterbildung dadurch gekennzeichnet,
dass Aufsätze mit mindestens zwei übereinander gelegten strukturierten Schichten bestehen,
die Schichten zur jeweiligen Hauptströmungsrichtung geneigte Verbindungs-, kürzere
Zwischenstege (305) und Stützstege (308) haben, die unter einen Winkel a von 10 Grad
bis 45 Grad und bevorzugt unter einen Winkel a von 30 Grad bis 45 Grad zur Strömungsrichtung
stehen, und die in Verlängerung der Zwischenstege befindlichen Federlücken (306) mit
Verformungsweg (307) an der inneren Gehäusefläche (11, 14, 15) und oder an benachbarte
Aufsatzschichten enden und der zum Federsteg parallel verlaufende Führungssteg die
Funktion eines zweiten längeren Federsteges übernimmt.
[0033] Federstege von Schichten der Einsätze und Aufsätze mit zugehörigen Verformungswegen
und -möglichkeiten haben eine besondere Bedeutung, sie kompensieren maßliche Fertigungsungenauigkeiten
der umgebenden Bauteile und vermeiden die Bildung undurchströmter Ecken in den Strömungsbereichen.
Des Weiteren wird die Montage und Demontage wesentlich erleichtert
[0034] Erfinderische Einsätze des Rechteckkanals können dadurch gekennzeichnet sein, dass
Einsätze aus mindestens zwei übereinander gelegten strukturierten Schichten bestehen,
die Schichten zur jeweiligen Hauptströmungsrichtung geneigte Verbindungs- und Zwischen-
und Stützstege mit Lücken haben und einen Winkel α von 15 Grad bis 45 Grad besitzen,
um eine rückvermischungsarme Strömungsführung mit geringem Druckverlust im Rechteckkanal
zu ermöglichen.
[0035] Schichten der Einsätze werden vorzugsweise aus unverformten geraden Blechen gefertigt,
so dass über bekannte Schneid- oder Ätzverfahren eine gewünschte Lückenstruktur eingearbeitet
wird.
[0036] Erfinderische strukturierte Schichten der Einsätze können dadurch gekennzeichnet
sein, dass jede strukturierte Schicht in ihrer Längenausdehnung beidseitig parallel
verlaufende federnde und verformbare Federstege besitzt und die Federstege mit mindestens
drei Verbindungsstegen in der Schichtenebene verbunden sind, und zwischen den Verbindungsstegen
in Strömungsrichtung, ausgehend vom seitlichen Federsteg eine Vielzahl von kürzeren
Zwischenstegen zum gegenüberliegenden Federsteg geradlinig verlaufen und in gerader
Verlängerung des Zwischensteges zum gegenüberliegenden Federsteg eine Federlücke entsteht,
die den Verformungsweg des Federsteges begrenzt, und zwischen den Verbindungsstegen
Abschnitte entstehen in denen die Federlücken unterschiedlich breit sind.
[0037] Erfinderische strukturierte Schichten der Einsätze können dadurch gekennzeichnet
sein, dass äußere Feder- und Führungsstege Rücksprünge (209) besitzen, um die Reibungsfläche
zur Seitenwand (4,5) des Rechteckkanals (1) zu minimieren, und die aufzubringende
Kraft für das Einschieben der Einsätze überwiegend zur Verspannung mit dem Rechteckkanal
zu nutzen.
[0038] Erfinderisch können Aufsätze dadurch gekennzeichnet sein, dass Schichten der Aufsätze
lose zwischen Rechteckkanälen und oder Gehäuse eingelegt sind, und eine Velzahl von
nebeneinander und übereinander gelegten Schichten die Breitenwand des Rechteckkanals
in der Längenausdehnung bei innerer Druckbelastung vollständig stützen, der Bewegungsraum
der Schichten der Aufsätze vollständig durch eng anliegende Aufsatzplatten, Anströmplatten
und Rechteckkanälen eingeschränkt ist, der maximale Bewegungsraum dem Verformungsweg
(307) der Federlücke entspricht und die Schichten der Aufsätze nicht herausnehmbar
sind, so dass der Verformungsweg größer 0 bis 10 mm beträgt, vorzugsweise größer 0
bis 3 mm und besonders bevorzugt größer 0 bis kleiner 1 mm beträgt,
[0039] Das erfinderische Gehäuse kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die parallel zur
Breitenwand des Rechteckkanals verlaufende Breitenplatten (12,13) eine größere Wanddicke
besitzen, als die seitlichen Aufsatzplatten (14, 95) mit Öffnungen (16).
[0040] Das erfinderische Gehäuse kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die parallelen Breitenplatten
mit einem Temperierkanal (23) versehen sind, um bei Temperiervorgängen die Temperaturdifferenzen
zwischen Rechteckkanal und Gehäuse gering zu halten.
[0041] Eine erfinderische Ausführungsform des Gehäuses ist z.B. dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine Aufsatzplatte mit Öffnungen lösbar ausgeführt ist, um Schichten
der Aufsätze wechselbar zu gestalten.
[0042] Erfinderisch kann ein Rechteckkanal auch dadurch gekennzeichnet sein, dass die Dicke
der parallelen Breitenwände (2,3) dünner sind, als die der seitlichen Seitenwände
(4,5).
[0043] Erfinderisch können strukturierte Schichten von Einsätzen und Aufsätzen dadurch gekennzeichnet
sein, dass die Lücken (201, 301) zwischen Verbindungs- und Zwischen- und Stützstegen
eine Breite von 1 bis kleiner 30 mm besitzen, vorzugsweise beträgt die Breite 1 bis
10 mm und besonders bevorzugt ist die Breite von 1,5 bis 9 mm groß.
[0044] Erfinderisch ist ein Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass durchströmbare Rechteckkanäle
mit Einsätzen mit einem höheren Prozessdruck betrieben werden, als die durchströmbaren
Aufsätze und Breitenplatten des Gehäuses dicker ausgebildet sind als die Aufsatzplatten.
[0045] Erfinderisch kann ein Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, dass durchströmbare
Aufsätze zwischen Rechteckkanal und oder Gehäuse mit einem höheren Prozessdruck betrieben
werden, als durchströmbare Rechteckkanäle und die Lücken der Stege in den Schichten
der Einsätze einen geringeren Abstand zu einander haben als die der Aufsätze.
[0046] Eine erfinderische Ausführungsform des Plattenapparates kann weiterhin dadurch gekennzeichnet
sein, dass durchströmbare Rechteckkanäle mit Einsätzen aus korrosionsbeständigen Materialien,
wie beispielsweise metallische Werkstoffe wie Stahl, Cr-Ni-Legierungen, Titan, Kupfer,
Aluminium und Nickel bestehen, und Materialien der Aufsätze vorzugsweise aus gut wärmeleitenden
Werkstoffen wie beispielsweise Stahl, Kupfer oder Aluminium bestehen.
[0047] Erfinderisch kann ein Verfahren und die Verwendung des erfinderischen Plattenapparates
als Strömungsreaktor dadurch gekennzeichnet sein, dass in einem Plattenapparat die
Rechteckkanäle mit Einsätzen mäanderförmig vom Fluid durchströmt werden, die Anschlussadapter
der Anströmplatten eine Öffnungen für die Fluidzufühnrng und -ableitung und zusätzliche
Umlenkkammern besitzen, so dass der Strömungsweg und die Verweilzeit des Fluids in
einem Apparat wesentlich erhöht wird, ohne die baulichen Abmessungen des Apparates
zu vergrößern.
[0048] In einer Ausführung können Aufsätze von einem eigenen umgebenden Rechteckkanal umschlossen
sein, Rechteckkanäle von Einsätzen und Aufsätzen sich in verschiedenen Ebenen kreuzen
und Rechteckkanäle in schlitzförmige Öffnungen der Aufsatzplatten geführt und dort
mit dem Gehäuse dicht verbunden sein.
[0049] Ein weiterer Rechteckkanal für die Aufnahme von ziehbaren Aufsätzen, wobei der Rechteckkanal
gleiche Aufbaumerkmale besitzt, wie der für die Einsätze, ermöglicht den Energieaustausch
von Stoffströmen in beiden Strömungsbereichen rückvermischungsarm durch zu führen.
Dabei ist besonders vorteilhaft, dass auch der zweite Strömungsbereich der Aufsätze
eine gute Reinigungsmöglichkeit besitzt durch das Ziehen der Aufsatzschichten über
schlitzförmige Öffnungen der Aufsatzplatten.
[0050] Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die anhand der nachfolgenden
Figuren beschrieben werden. Es zeigen dabei:
- Figur 1
- den Plattenapparat im Längsschnitt
- Figur 1.1
- den Querschnitt des Plattenapparates
- Figur 2
- die Struktur einer Schicht des Einsatzes
- Figur 2.1
- einen Einsatz in Draufsicht
- Figur 2.2
- in vergrößerter Darstellung die Federlücke mit Verformungsweg
- Figur 3, 3.1
- eine weitere Ausführungsform der Schicht eines Einsatzes
- Figur 4, 4.1
- weitere Ausführungsformen von Schichteneinsätzen
- Figur 5
- die Schicht eines Aufsatzes in positionierter Lage
- Figur 6
- eine besondere Form der Führung- und Federstege mit Rücksprung
Beispiel 1:
[0051] In den Figuren 1 und Fig.1, 1 wird der erfinderische Plattenapparat in seinem Aufbau
in einer Schnittdarstellung gezeigt. Es ist der durchströmbare Rechteckkanal (1),
bestehend aus oberer und unterer, gerader nicht verformter Breitenwand (2,3) und linker
und rechter Seitenwand (4,5) zu erkennen.
[0052] Die Seitenwände sind von den Breitenwänden oberhalb und unterhalb bedeckt, wobei
die Breitenwände dünner als die Seitenwände dargestellt sind. Breiten. und Seitenwände
des Rechteckkanals sind durch nicht dargestellte, Schweißnähte oder Lötverbindungen
unlösbar und gasdicht miteinander verbunden, so dass der Rechteckkanal für ein Fluid
in Strömungsrichtung (6) über die gesamte Längenausdehnung des Rechteckkanals durchströmbar
ist. Je nach Ausführung kann es vorteilhaft sein, einen einzelnen sehr breiten Rechteckkanal
zu verwenden, oder wie in Figur 1.1 dargestellt, mehrere schmalere Rechteckkanäle
neben einander zu positionieren, wobei zugehörige Aufsätze (8) über alle Rechteckkanäle
in einer Ebene geführt sind.
[0053] Der Innenraum des Rechteckkanals ist mit einem herausziehbaren und durchströmbaren,
Einsatz (7), bestehend aus zwei Schichten (200) gefüllt, dessen äußeren geometrischen
Ausdehnungen den Innenraum des Rechteckkanals ausfüllen und die Lage der membranartigen
Breitenwände (2,3) stabilisieren, so dass eine Verformung nach Innen bei äußerer Belastung
zu verhindern.
[0054] Auf den äußeren Breitenwänden, sind über dessen ganze Breiten- und Längenausdehnung,
Aufsätze (8) dargestellt, die flächigen Kontakt zum Rechteckkanal, insbesondere zur
Breitenwand und zur Breitenplatte (12,13) haben und lose aufgelegt sind. In den Figuren
sind Schichten (300) der Aufsätze (8) dargestellt. Die Höhe der Aufsätze endet an
der inneren Fläche der Breitenplatte des Gehäuses. Zusätzlich sind die lose aufgelegten
Aufsätze durch Aufsatzplatten (14, 15) und Anströmplatten (10, 11) des Gehäuses gekammert.
So dass der Rechteckkanal mit aufliegenden Aufsätzen allseitig von einem eng anliegendem
Gehäuse (9) umschlossen ist.
[0055] Das Gehäuse weist vordere und hintere Anströmplatte (10,11), obere und untere Breitenplatte
(12, 13), mit Temperierkammer (23), und seitliche Aufsatzplatten (14, 15) mit Öffnungen
(16) auf, dabei sind alle Gehäuseteile unlösbar miteinander verbunden, um anstehende
Kräfte aus dem innem des Gehäuses auf zu nehmen. In die Anströmplatten sind schlitzförmige
Öffnungen (17) eingearbeitet, dort ragen die Rechteckkanäle hinein um dort ebenfalls
mit dem Gehäuse unlösbar und dicht verbunden zu werden. Üblicherweise werden die unlösbaren
Verbindungen mit bekannten Verfahren wie beispielsweise Schweißen und Löten hergestellt.
[0056] Bei diesem Plattenapparat ist nur das äußere Gehäuse als drucktragendes Teil ausgebildet.
Die Fluidzuführung und -ableitung zum Rechteckkanal erfolgt über lösbare Anschlussadapter
(19, 20) der Anströmplatten und die Fluidversorgung der Aufsätze über lösbare Anschlussadapter
(21, 22) der seitlichen Aufsatzplatten. Lösbare Verbindungselemente der Anschlussadapter
sind beispielsweise Schrauben oder Klemmverbinder, sie sind in der Figur nicht dargestellt.
Auch sind entsprechende Dichtungen der lösbaren Bauteile nicht dargestellt, hier können
beispielsweise Flachdichtungen, O-Ringe oder auch metallische Dichtungen zum Einsatz
kommen.
[0057] Im innem des Gehäuses kreuzen sich zwei getrennte Strömungsbereiche (6, 18), die
in den Strömungsbereichen herrschende Energie kann über die dünnen Breitenwände der
Rechteckkanäle ausgetauscht, während auftretende Druckkräfte von den Strömungsbereichen
über Aufsätze zum Gehäuse geleitet und dort aufgenommen werden.
[0058] Der dargestellte Temperierkanal (23) auf den Breitenplatten, dient der Reduzierung
von Temperaturdifferenzen zwischen Rechteckkanal und Gehäuse und kann als Kompensatorersatz
dienen. Ebenso ist es möglich, stattdessen einen Kompensator, um unterschiedliche
Temperaturausdehnungen auszugleichen, vorzusehen.
Beispiel 2
[0059] In Figur 2 und 2.1 ist eine strukturierte Schicht (200) eines Einsatzes (7) mit parallel
verlaufendem Federsteg (202) und Führungssteg (204) zu sehen. Federsteg (202) und
Führungssteg (204) sind mit einen Verbindungssteg (203) verbunden, und überwiegend
vom Führungssteg (204) eine Vielzahl von Zwischenstege (205) beispielsweise unter
einem Winkel a von 45 Grad gerichtet zum Federsteg (202) verlaufen und in der Verlängerung
eine Federlücke (206) mit einem sich bildenden Federweg (207) anschließt. Zwischen
Verbindungsstegen und Zwischenstegen sind Lücken (201) vorhanden, so dass bei übereinander
gelegter zweiter Schicht (200, 200'), sich Stege und Lücken kreuzen und der Einsatz,
bestehend aus mindestens zwei Schichten für ein Fluid durchströmbar wird.
[0060] Von einem Abschnitt des Federsteges in Verlängerung in die Einströmzone des Fluids
und von einem Abschnitt des Führungsstegs in die Ausströmzone des Fluids mehrere unterschiedlich
lange Stützstege (208) in den Strömungsbereich hineinragen und dort enden und keine
Federlücke mit Federweg besitzen und ausschließlich eine Stützfunktion zur Breitenwand
des Rechteckkanals übernehmen.
[0061] In Figur 2.1 ist deutlich zu erkennen, dass durch die Stützstege (208) in beiden
Endbereichen der Rechteckkanal (1) mit seiner Geometrie vollständig ausgefüllt wird
und die Breitenwände bei Belastung vollständig gestützt werden.
[0062] Die Figur 2.2 zeigt einen Ausschnitt, insbesondere ist die Federlücke (206) und der
sich daraus bildende Verformungsweg (207) deutlich zu erkennen.
Beispiel 3
[0063] In der Figur 3 und Figur 3.1 ist eine beispielhafte Ausführung einer Schicht eines
Einsatzes dargestellt, wobei jedoch Ober die gesamte Schichtenlänge verteilt mehrere
Verbindungsstege (203) vorhanden sind und die Schicht als Ganzes insbesondere in der
Längenausdehnung stabilisiert, um eine Montage in den Rechteckkanal zu erleichtem.
Des Weiteren ist die Federlücke (206, 206') und der zugehörige Verformungsweg variiert
worden, so dass unterschiedliche Verformungswege (207,207') in einer Schichtenstruktur
eingearbeitet sind, und dadurch auch große Unebenheiten und geometrische Abweichungen
beim Einsetzen überdrückt werden können. Es können wie in der Figur dargestellt wird,
die Federlücken und Verformungswege auch beidseitig in der Schichtenebene angeordnet
werden um höchste Flexibilität zu erreichen.
[0064] In Figur 3.1 sind zwei Schichten übereinander gelegt, die zusammen einen durchströmbaren
Einsatz bilden.
Beispiel 4
[0065] Figur 4 und 4.1 zeigt eine besondere Ausführungsform einer besonders breiten strukturierten
Schicht (200) für die Bildung eines Einsatzes, dabei sind beispielsweise zwei Geometrien
einstückig in einer Schicht zusammengefasst, so dass der Führungssteg (204) mittig
gelagert ist. Der geometrische Aufbau jeder durchströmbaren Seite entspricht zum Beispiel
der Figur 2, es bildet sich mittig der Führungssteg (204) und zwei äußere Federstege
(202). So kann eine sehr breite und lange Schicht mit der Form einer dünnen Platte
stabilisiert und montagefreundlich gestaltet werden. Auch das Wechseln von Einsätzen
für Reinigungsvorgänge kann vereinfacht werden. Die Figur 4,1 zeigt zwei aufeinander
gelegte Schichten (200, 200') aus Figur 4 zur Bildung eines Einsatzes.
Beispiel 5
[0066] Figur 5 zeigt beispielhaft die Schichtenstruktur (300) eines Aufsatzes in einer Einbausituation
mit umgebenden Gehäuseplatten (11, 14, 15). Äussere Führungs-(304) und Federstege
(302) sind mit dem Verbindungssteg (303) verbunden und übernehmen doppelte Funktionen
hinsichtlich der Führung und des Fedems. Aufgrund der gekammerten Einbaulage der Schichten
eines Aufsatzes haben Stützstege (308) und Zwischenstege (305) jeweils Federlücken
und zugehörige Federwege. Insbesondere ist so sichergestellt, dass Breitenwände der
Rechteckkanäle durch Aufsätze gut gestützt werden und Schichten der Aufsätze ebenfalls
unter leichter Spannung zwischen Gehäuseplatten (14,15) in Durchströmrichtung (18)
eingesetzt werden können.
Beispiel 6
[0067] In Figur 6 ist ein Detail gezeigt hinsichtlich einer weiteren Ausführung der Schichten,
wobei beispielsweise hier dargestellt der Federsteg Rücksprünge (209) hat, um Reibungsfläche
und somit Reibungskraft zur Seitenwand (4) des Rechteckkanals beim Einschieben der
Einsätze zu minimieren.
Bezeichnungen
[0068]
- 1
- Rechteckkanal
- 2,3
- Obere Breitenwand
- 4,5
- Linke und rechte Seitenwand
- 6
- Strömungsrichtung durch Rechteckkanal und Einsätze
- 7
- Einsätze
- 8
- Aufsätze
- 9
- Umgebendes Gehäuse
- 10, 11
- Vordere und hintere Anströmplatte des Gehäuses
- 12, 13
- Obere und untere Breitenplatte des Gehäuses
- 14, 15
- Seitliche Aufsatzplatte des Gehäuses
- 16
- Öffnung der Seitenplatte
- 17
- Schlitzförmige Öffnung der Anströmplatten
- 18
- Strömungsrichtung durch Aufsätze
- 19, 20
- Anschlussadapter der Anströmplatten
- 21, 22
- Anschlussadapter für Aufsatzplatten
- 23
- Temperierkanal
- 200
- Schichten der Einsätze
- 201
- Lücken der Schichten von Einsätzen
- 202
- Federsteg der Schichten von Einsätzen
- 203
- Verbindungssteg der Schichten von Einsätzen
- 204
- Führungssteg der Schichten von Einsätzen
- 205
- Zwischensteg der Schichten von Einsätzen
- 206
- Federlücke der Schichten von Einsätzen
- 207
- Verformungsweg der Schichten von Einsätzen
- 208
- Stützstege
- 209
- Rücksprung
- 300
- Schichten der Aufsätze
- 301
- Lücken der Schichten von Aufsätzen
- 302
- Federsteg der Schichten von Aufsätzen
- 303
- Verbindungssteg der Schichten von Aufsätzen
- 304
- Führungssteg der Schichten von Aufsätzen
- 305
- Zwischensteg der Schichten von Aufsätzen
- 306
- Federlücke der Schichten von Aufsätzen
- 307
- Verformungsweg der Schichten von Aufsätzen
- 308
- Stützstegen
1. Plattenapparat zur Wärmeübertragung, der mindestens einen für ein Fluid durchströmbaren
Rechteckkanal (1) umfasst, der eine obere und untere glatte, insbesondere ebene, gerade
nicht verformte Breitenwand (2,3) und eine linke und rechte Seitenwand (4,5) aufweist,
wobei die Breitenwände dünner als die Seitenwände sind, die Wände des wenigstens einen
Rechteckkanals unlösbar und gasdicht miteinander verbunden sind und der wenigstens
eine Rechteckkanal für ein Fluid in Strömungsrichtung (6) in seiner Längenausdehnung
durchströmbar ist, wobei die Breitenwände und Seitenwände zusammen einen für ein Fluid
durchströmbaren Querschnitt bilden, dessen innere Breite zur inneren Höhe größer 20
bis kleiner 1000 beträgt und wobei der Innenraum des wenigstens einen Rechteckkanals
mit mindestens einem herausziehbaren durchströmbaren, ein- oder mehrstückigen Einsatz
(7) mit flächigem Kontakt zum wenigstens einen Rechteckkanal bestückt ist, dessen
äußere geometrischen Ausdehnungen den Innenraum des wenigstens einen Rechteckkanals
ausfüllen und wobei mindestens auf einer äußeren Breitenwand, über dessen ganze Breiten-
und Längenausdehnung, mindestens ein durchströmbarer, ein- oder mehrstückiger Aufsatz
(8) mit flächigem Kontakt zum wenigstens einen Rechteckkanal und oder Gehäuse lose
aufgelegt ist und wobei der wenigstens eine Rechteckkanal zusammen mit dem wenigstens
einen Aufsatz allseitig von einem eng anliegendem Gehäuse (9) umgeben ist, wobei das
Gehäuse vordere und hintere Anströmplatten (10,11), parallel zu den Breitenwänden
des wenigstens einen Rechteckkanals eine obere und untere Breitenplatte (12,13) und
Aufsatzplatten (14,15) mit Öffnungen (16) umfasst, in den Anströmplatten schlitzförmige
Öffnungen (17) zur Aufnahme von Rechteckkanälen vorhanden und alle Gehäuseplatten
unlösbar miteinander verbunden sind, wobei der wenigstens eine Rechteckkanal in die
schlitzförmige Öffnung der Anströmplatten hineinragt und dort ebenfalls verbunden
ist, und dadurch ein nach aussen dichtes Gehäuse gebildet wird, das im Innern getrennte
Strömungsbereiche hat und wobei weiterhin auftretende Druckkräfte aus den Strömungsbereichen
über flächige Kontakte ans Gehäuse weitergeleitet sind und die im Gehäuse getrennten
fluiden Strömungsbereiche (6, 18) übereinander liegen, und die Durchströmrichtungen
von Einsätzen und Aufsätzen in höhenversetzten verschiedenen Ebenen sich im Winkel
von 90 Grad kreuzen und das Gehäuse über lösbare Anschlussadapter für Anströmplatten
(19, 20) und Anschlussadapter für Aufsatzplatten (21, 22) verfügt, um eine Zuführung
und Ableitung von Fluiden zu ermöglichen und wobei weiterhin die durchströmbaren herausziehbaren
Einsätze (7) und aufgelegte Aufsätze (8) mindestens zwei gerade, nicht in der Schichtenebene
verformte, strukturierte Schichten (200, 300) umfassen, deren Struktur sich aus rechteckigen
funktionellen Stegen und Lücken (201, 301) bildet, wobei die Schichten den zugehörigen
durchströmbaren Raum mit ihren geometrischen Ausdehnungen ausfüllen und dadurch die
inneren und äußeren Flächen der dünnen Breitenwände über Flächenkontakte der Stege
stützen, wobei jede strukturierte Schicht in ihrer Längenausdehnung mindestens einen
parallel zur Seitenwand (4,5) oder zur Stirnplatte verlaufenden federnden und/oder
verformbaren Federsteg (202,302) besitzt und der Federsteg mit mindestens einem Verbindungssteg
(203,303) zum parallel verlaufenden Führungssteg (204,304) in der Schichtenebene verbunden
ist, und ausgehend vom Führungssteg und / oder Federsteg eine Vielzahl von kürzeren
Zwischenstegen (205,305) zum gegenüberliegenden parallelen Federsteg verlaufen, und
Zwischenstege in gerader Verlängerung eine Federlücke (206,306) mit Verformungsweg
(207,307) haben und eine Verformung des Federsteges begrenzen und in der Einströmungs-
und der Ausströmungszone der Fluide eine Vielzahl von unterschiedlich langen Stützstegen
(208,308) in den Strömungsbereich ragen und Stege einseitigen Flächenkontakt zur Breitenwand
oder zur Breitenplatte und einseitigen Flächenkontakt zu benachbarten Stegen benachbarter
Schichten haben um vorhandene Druckkräfte in das umgebende äußere Gehäuse zu leiten
wobei Verbindungs-, Zwischen- und Stützstege von Schichten der Einsätze und Aufsätze
zur jeweiligen Hauptströmungsrichtung einen Neigungswinkel α von 10 bis 70 Grad besitzen
und jeweils eine der zwei Schichten von Einsätzen und Aufsätzen um die eigene Längsachse
der Längenausdehnung um 180 Grad gewendet und auf die andere Schicht gelegt ist, wodurch
der vorhandene Neigungswinkel α der Stege alterniert, sich dadurch Stege kreuzen und
für ein Fluid rückvermischungsarme durchströmbare Abschnitte bilden.
2. Plattenapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen der rechteckigen Stege (203,205,208,303,305,308) und die zugehörigen
Lücken (201, 301) von Einsätzen (7) und Aufsätzen (8) unterschiedlich breit sind.
3. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Einsätze (7) und Aufsätze (8) unterschiedliche Höhen haben, um druckverlustarme Strömungsbereiche
zu schaffen.
4. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Aufsätze (8) mindestens zwei übereinander gelegte strukturierte Schichten (300) aufweisen,
die Schichten (300) zur jeweiligen Hauptströmungsrichtung geneigte Verbindungs- (303),
kürzere Zwischenstege (305) und Stützstege (308) haben, die unter einen Winkel α von
10 Grad bis 45 Grad und bevorzugt unter einen Winkel α von 30 Grad bis 45 Grad zur
Strömungsrichtung (18) stehen, und die in Verlängerung der Zwischenstege (305) befindlichen
Federlücken (306) mit Verformungsweg (307) an der inneren Gehäusefläche (11, 14, 15)
und oder an benachbarte Aufsatzschichten (300) enden und der zum Federsteg (302) parallel
verlaufende Führungssteg (304) die Funktion eines zweiten längeren Federsteges (302)
übernimmt.
5. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede strukturierte Schicht (200, 300) in ihrer Längenausdehnung beidseitig parallel
verlaufende federnde und verformbare Federstege (202, 302) aufweist und die Federstege
(202, 302) mit mindestens drei Verbindungsstegen (203, 303) in der Schichtenebene
verbunden sind, und zwischen den Verbindungsstegen (203, 303) in Strömungsrichtung
(6, 18), ausgehend vom seitlichen Federsteg (202, 302) eine Vielzahl von kürzeren
Zwischenstegen (205, 305) zum gegenüberliegenden Federsteg (202, 302) geradlinig verlaufen
und in gerader Verlängerung des Zwischensteges (205, 305) zum gegenüberliegenden Federsteg
(202, 302) eine Federlücke (206, 306) entsteht, die den Verformungsweg (207, 307)
des Federsteges (202, 302) begrenzt, und zwischen den Verbindungsstegen (203, 303)
Abschnitte entstehen in denen die Federlücken (206, 306) unterschiedlich breit sind.
6. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schichten (300) der Aufsätze (8) lose zwischen Rechteckkanälen (1) und oder Gehäuse
(9) eingelegt sind, und eine Vielzahl von nebeneinander und übereinander gelegten
Schichten die Breitenwand (2,3) des Rechteckkanals (1) in der Längenausdehnung bei
innerer Druckbelastung vollständig stützen, der Bewegungsraum der Schichten (300)
der Aufsätze (8) vollständig durch eng anliegende Aufsatzplatten (14,15), Anströmplatten
(10,11) und Rechteckkanälen (1) eingeschränkt ist, der maximale Bewegungsraum dem
Verformungsweg (307) der Federlücke (306) entspricht und die Schichten (300) der Aufsätze
(8) nicht herausnehmbar sind, so dass der Verformungsweg (307) größer 0 bis 10 mm
beträgt, vorzugsweise größer 0 bis 3 mm und besonders bevorzugt größer 0 bis kleiner
1 mm beträgt.
7. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Aufsatzplatte (14,15) mit Öffnungen lösbar ausgeführt ist, um Schichten
(300) der Aufsätze (8) wechselbar zu gestalten.
8. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durchströmbare Aufsätze (8) zwischen Rechteckkanal (1) und/oder Gehäuse (9) mit einem
höheren Prozessdruck betrieben werden, als durchströmbare Rechteckkanäle (1) und die
Lücken (201) der Stege (203,205,208) in den Schichten (200) der Einsätze (7) einen
geringeren Abstand zu einander haben als die der Aufsätze (8).
9. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Aufsätze (8) von einem eigenen umgebenden Rechteckkanal umschlossen sind, Rechteckkanäle
(1) von Einsätzen (7) und Rechteckkanäle von Aufsätzen (8) sich in verschiedenen Ebenen kreuzen und Rechteckkanäle von Aufsätzen
in schlitzförmige Öffnungen der Aufsatzplatten (14,15) geführt und dort mit dem Gehäuse
dicht verbunden sind.
10. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Einsätze (7) in den Rechteckkanälen (1) und Aufsätze (8) mit Flächenkontakt zur Breitenwand
(2,3) des Rechteckkanals (1) aus ebenen und nicht verformten Blechen oder Folien bestehen,
die in Durchströmrichtung (6) durch mindestens eine eingearbeitete Lückenreihe in
Längsausdehnung des Rechteckkanals (1) strukturiert sind, die Breitenausdehnungen
der Lücken (201) der Einsätze (7) in der jeweiligen Blech- oder Folienebene kürzer
sind, als eine parallel zur Lücke verlaufende gedachte Linie zwischen den inneren
begrenzenden Seitenwänden (4,5) des Rechteckkanals (1 ), und parallel zur Lücke verlaufende
Stege (205) zwischen den Seitenwänden (4,5) des Rechteckkanals (1) einen Federweg
(207) haben, um fertigungsbedingte Ungenauigkeiten in der Breitenausdehnung des Rechteckkanals
(1) auszugleichen.
11. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Einsätze (7) und Aufsätze (8) aus mindestens zwei ebenen, strukturierten und gewendeten
übereinander gelegten Schichten (200, 300) bestehen und die unter dem Winkel α verlaufenden
Stege sich kreuzen und im Kreuzungsabschnitt rechteckige Kraftübertragungsflächen
bilden, von denen die aus dem Innenraum des Rechteckkanals (1) auftretenden Kräfte
rechtwinklig zum äußeren umschließenden und kraftaufnehmenden Gehäuse (9) geleitet
werden.
12. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass kreuzende Stege (245, 305) aus sich kreuzenden ebenen und flächigen Abschnitten gebildet
sind, die dadurch ausgezeichnet sind, dass innerhalb der Strömungsbereiche sich eine
Vielzahl kleiner kraftübertragender Flächen sich verteilt bilden und der Abstand der
kraftübertragenden Flächen von Einsätzen (7) und Aufsätzen (8) gleich oder unterschiedlich
groß sind, um eine Verformung der Breitenwände (2,3) der Rechteckkanäle (1) zu verhindern.
13. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wärmeübertragung und Durchführung chemischer Reaktionen Einsätze (7) in den Rechteckkanälen
(1) mit einer katalytisch wirkenden Substanz beschichtet sind, oder Einsätze (7) aus
katalytisch wirkenden Materialien bestehen, um eine chemische Reaktion im Reaktor
zu steuern oder zu beschleunigen.
14. Verwendung des Plattenapparates nach einem der vorherigen Ansprüche als Strömungsreaktor,
dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor mindestens einen Rechteckkanal (1) mit Einsätzen (7), zugehörigen Aufsätzen
(8) sowie ein umschließendes Gehäuse (9) besitzt und in den Rechteckkanal (1) Flüssigkeiten
und oder Gase zugeführt werden die im Rechteckkanal (1) durch Einsätze (7) intensiv
vermischt werden und miteinander reagieren, um eine neue chemische Substanz zu bilden.
15. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere Rechteckkanäle (1) mit Einsätze (7) umfasst.
16. Verfahren zum Betrieb eines Plattenapparats zur Wärmeübertragung nach Anspruch 15
, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechteckkanäle (1) mäanderförmig vom Fluid durchströmt werden, die Anschlussadapter
(19,20) der Anströmplatten (10,11) wenigstens eine Öffnung (17) für die Fluidzuführung
und oder-ableitung und zusätzliche Umlenkkammern besitzen so, dass der Strömungsweg
und die Verweilzeit des Fluids in einem Apparat wesentlich erhöht wird, ohne die baulichen
Abmessungen des Apparates zu vergrößern.
1. Plate apparatus for heat transfer, which comprises at least one rectangular channel
(1), through which a fluid can flow and which has an upper and a lower smooth, in
particular planar, straight undeformed broad wall (2, 3) and a left and a right side
wall (4, 5), wherein the broad walls are thinner than the side walls, the walls of
the at least one rectangular channel are connected undetachably and gastightly to
one another and the at least one rectangular channel can be flowed through in its
linear extent by a fluid in the direction of flow (6), wherein the broad walls and
the side walls together form a cross section through which a fluid can flow and the
inside width of which in relation to the inside height is greater than 20 to less
than 1000 and wherein the interior space of the at least one rectangular channel is
fitted with at least one single-part or multi-part insert (7) which can be withdrawn,
through which a flow can pass, which is in surface-area contact with at least one
rectangular channel and the outer geometrical extents of which fill the interior space
of the at least one rectangular channel, and wherein at least one single-part or multi-part
outsert (8) through which a flow can pass is loosely placed on an outer broad wall,
over the entire widthwise and linear extent thereof, in surface-area contact with
the at least one rectangular channel and/or housing, and wherein the at least one
rectangular channel is surrounded together with the at least one outsert on all sides
by a closely fitting housing (9), wherein the housing comprises front and rear flow
plates (10, 11), an upper and a lower broad plate (12, 13) parallel to the broad walls
of the at least one rectangular channel and outsert plates (14, 15) with openings
(16), slit-shaped openings (17) are present in the flow plates for receiving rectangular
channels and all of the housing plates are undetachably connected to one another,
wherein the at least one rectangular channel protrudes into the slit-shaped opening
of the flow plates and is likewise connected there, and thereby forms an outwardly
sealed housing, which has inside separate flow regions, and wherein furthermore compressive
forces occurring are transferred from the flow regions to the housing by way of surface-area
contacts, and the fluid flow regions (6, 18) separated in the housing lie one over
the other, and the directions of through-flow of inserts and outserts cross one another
at an angle of 90 degrees in different planes that are offset in height, and the housing
has detachable connection adapters for the flow plates (19, 20) and connection adapters
for the outsert plates (21, 22), in order to allow a feed and discharge of fluids,
and wherein furthermore the through-flow withdrawable inserts (7) and the placed-on
outserts (8) comprise at least two straight structured layers (200, 300), which are
not deformed in the plane of the layers and the structure of which is formed by rectangular
functional webs and gaps (201, 301), wherein the layers fill the associated through-flow
space with their geometrical extents and, as a result, support the inner and outer
surfaces of the thin broad walls by way of surface-area contacts of the webs, wherein
each structured layer has in its linear extent at least one resilient and/or deformable
spring web (202, 302), running parallel to the side wall (4, 5) or the end plate,
and the spring web is connected by at least one connecting web (203, 303) to the parallelrunning
guiding web (204, 304) in the plane of the layers, and a multiplicity of shorter intermediate
webs (205, 305) run from the guiding web and/or the spring web to the opposite parallel
spring web, and intermediate webs have as a straight continuation of their extent
a spring gap (206, 306) with a deformation path (207, 307) and limit a deformation
of the spring web, and in the inflow and outflow zones for the fluids a multiplicity
of supporting webs (208, 308) of different lengths protrude into the flow region and
the webs have surface-area contact on one side with the broad wall and/or with the
broad plate and surface-area contact on one side with neighbouring webs of neighbouring
layers in order to direct compressive forces that are present into the surrounding
outer housing, wherein connecting, intermediate and supporting webs of layers of the
inserts and outserts have an angle of inclination α in relation to the respective
main direction of flow of 10 to 70 degrees and in each case one of the two layers
of inserts and outserts is turned about its own longitudinal axis of the linear extent
by 180 degrees and placed on the other layer, whereby the existing angle of inclination
α of the webs alternates, as a result of which webs cross one another and form portions
that can be flowed through by a fluid and have little back-mixing.
2. Plate apparatus according to Claim 1, characterized in that the contact areas of the rectangular webs (203, 205, 208, 303, 305, 308) and the
associated gaps (201, 301) of inserts (7) and outserts (8) are of different widths.
3. Plate apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that inserts (7) and outserts (8) have different heights in order to create flow regions
with little pressure loss.
4. Plate apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the outserts (8) have at least two structured layers (300) placed one over the other,
the layers (300) have connecting webs (303), shorter intermediate webs (305) and supporting
webs (308), which are inclined in relation to the respective main direction of flow,
are at an angle α of 10 degrees to 45 degrees and preferably at an angle α of 30 degrees
to 45 degrees in relation to the direction of flow (18), and the spring gaps (308)
that are in a continuation of the extent of the intermediate webs (305) and have a
deformation path (307) end at the inner housing surface (11, 14, 15) and/or at neighbouring
outsert layers (300), and the guiding web (304) running parallel to the spring web
(302) assumes the function of a second, longer spring web (302).
5. Plate apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that each structured layer (200, 300) has in its linear extent resilient, deformable spring
webs (202, 302) running parallel on both sides and the spring webs (202, 302) are
connected by at least three connecting webs (203, 303) in the plane of the layers,
and a multiplicity of shorter intermediate webs (205, 305) run rectilinearly from
the lateral spring web (202, 302) between the connecting webs (203, 303) in the direction
of flow (6, 18) to the opposite spring web (202, 302), and a spring gap (206, 306),
which limits the deformation path (207, 307) of the spring web (202, 302), is created
as a straight continuation of the extent of the intermediate web (205, 305) to the
opposite spring web (202, 302), and portions in which the spring gaps (206, 306) are
of different widths are created between the connecting webs (203, 303).
6. Plate apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that layers (300) of the outserts (8) are placed loosely between rectangular channels
(1) and/or housings (9), and a multiplicity of layers placed next to one another and
one over the other completely support the broad wall (2, 3) of the rectangular channel
(1) in the linear extent under internal pressure loading, the moving space of the
layers (300) of the outserts (8) is completely confined by closely fitting outsert
plates (14, 15), flow plates (10, 11) and rectangular channels (1), the maximum moving
space corresponds to the deformation path (307) of the spring gap (306) and the layers
(300) of the outserts (8) are not removable, so that the deformation path (307) is
greater than 0 to 10 mm, preferably greater than 0 to 3 mm and particularly preferably
greater than 0 to less than 1 mm.
7. Plate apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that at least one outsert plate (14, 15) is detachably designed and has openings, in order
to make layers (300) of the outserts (8) interchangeable.
8. Plate apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that through-flow outserts (8) between the rectangular channel (1) and/or the housing
(9) are operated with a higher process pressure than through-flow rectangular channels
(1), and the gaps (201) of the webs (203, 205, 208) in the layers (200) of the inserts
(7) have a smaller spacing from one another than that of the outserts (8).
9. Plate apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the outserts (8) are enclosed by a surrounding rectangular channel of their own,
rectangular channels (1) of inserts (7) and rectangular channels of outserts (8) cross
one another in different planes and rectangular channels of outserts are guided in
slit-shaped openings of the outsert plates (14, 15) and are tightly connected there
to the housing.
10. Plate apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that inserts (7) in the rectangular channels (1) and outserts (8) in surface-area contact
with the broad wall (2, 3) of the rectangular channel (1) consist of planar, non-deformed
plates or sheets which are structured in the direction of through-flow (6) by at least
one incorporated series of gaps in the longitudinal extent of the rectangular channel
(1), the widthwise extents of the gaps (201) of the inserts (7) in the respective
plane of the plate or plane of the sheet are shorter than an imaginary line, running
parallel to the gap, between the inner delimiting side walls (4, 5) of the rectangular
channel (1), and webs (205), running parallel to the gap, between the side walls (4,
5) of the rectangular channel (1) have a spring path (207), in order to compensate
for production-related inaccuracies in the widthwise extent of the rectangular channel
(1).
11. Plate apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that inserts (7) and outserts (8) consist of at least two planar, structured and turned
layers (200, 300) placed one over the other, and the webs running at the angle α cross
one another and in the crossing portion form rectangular force-transmission areas,
from which the forces occurring from the interior space of the rectangular channel
(1) are directed at right angles to the outer enclosing and force-receiving housing
(9).
12. Plate apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that crossing webs (205, 305) are formed by crossing planar, two-dimensional portions,
which are distinguished by the fact that within the flow regions a multiplicity of
small force-transmitting areas form in a distributed manner and the spacing of the
force-transmitting areas of inserts (7) and outserts (8) are of the same or different
sizes, in order to prevent a deformation of the broad walls (2, 3) of the rectangular
channels (1).
13. Plate apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that, for the heat transfer and for carrying out chemical reactions, inserts (7) in the
rectangular channels (1) are coated with a catalytically active substance, or inserts
(7) consist of catalytically active materials, in order to control or accelerate a
chemical reaction in the reactor.
14. Use of the plate apparatus according to one of the preceding claims as a flow reactor,
characterized in that the reactor has at least one rectangular channel (1) with inserts (7), associated
outserts (8) and an enclosing housing (9), and fed into the rectangular channel (1)
are liquids and/or gases, which are intensively mixed in the rectangular channel (1)
by inserts (7) and react with one another in order to form a new chemical substance.
15. Plate apparatus according to one of the preceding Claims 1-13, characterized in that it comprises multiple rectangular channels (1) with inserts (7).
16. Method for operating a plate apparatus for heat transfer according to Claim 15, characterized in that the rectangular channels (1) are flowed through by the fluid in a meandering manner,
the connection adapters (19, 20) of the flow plates (10, 11) have at least one opening
(17) for the fluid feed and/or discharge and additional deflecting chambers, such
that the flow path and the dwell time of the fluid in an apparatus is significantly
increased without increasing the structural dimensions of the apparatus.
1. Appareil à plaques destiné à la transmission thermique, qui comprend au moins un canal
rectangulaire (1) pouvant être parcouru par un fluide, qui présente une paroi de largeur
(2, 3) supérieure et inférieure lisse, en particulier plane, droite non déformée et
une paroi latérale gauche et droite (4, 5), dans lequel les parois de largeur sont
plus minces que les parois latérales, les parois dudit au moins un canal rectangulaire
sont assemblées les unes aux autres de façon inséparable et étanche au gaz et ledit
au moins un canal rectangulaire peut être parcouru par un fluide dans sa dimension
longitudinale dans la direction d'écoulement (6), dans lequel les parois de largeur
et les parois latérales forment ensemble une section transversale pouvant être parcourue
par un fluide, dont la largeur intérieure est plus de 20 fois à moins de 1000 fois
plus grande que sa hauteur intérieure et dans lequel l'espace intérieur dudit au moins
un canal rectangulaire est garni d'au moins un insert en une ou plusieurs parties
(7), pouvant être retiré et parcouru, en contact plat avec ledit au moins un canal
rectangulaire, et dont les dimensions géométriques extérieures remplissent l'espace
intérieur dudit au moins un canal rectangulaire et dans lequel au moins un ajout en
une ou plusieurs parties (8), pouvant être parcouru, est posé librement sur une paroi
de largeur extérieure, sur toute sa dimension de largeur et de longueur, en contact
plat avec ledit au moins un canal rectangulaire ou boîtier et dans lequel ledit au
moins un canal rectangulaire est entouré sur tous les côtés, en même temps que l'ajout,
par un boîtier étroitement appliqué (9), dans lequel le boîtier comprend des plaques
d'impact avant et arrière (10, 11), parallèlement aux parois de largeur dudit au moins
un canal rectangulaire une plaque de largeur supérieure et inférieure (12, 13) et
des plaques appliquées (14, 15) avec des ouvertures (16), des ouvertures en forme
de fentes (17) sont pratiquées dans les plaques d'impact pour recevoir des canaux
rectangulaires et toutes les plaques de boîtier sont assemblées les unes aux autres
de façon inséparable, dans lequel ledit au moins un canal rectangulaire est engagé
dans l'ouverture en forme de fente des plaques d'impact et y est également assemblé,
et un boîtier étanche vers l'extérieur est ainsi formé, qui comporte à l'intérieur
des zones d'écoulement séparées, et dans lequel en outre des forces de pression survenues
à partir des zones d'écoulement sont transmises au boîtier par des contacts plats
et les zones d'écoulement fluides séparées (6, 18) sont superposées dans le boîtier,
et les directions de traversée des inserts et des ajouts se croisent sous un angle
de 90 degrés dans des plans différents décalés en hauteur et le boîtier est muni d'adaptateurs
de raccordement amovibles pour des plaques d'impact (19, 20) et d'adaptateurs de raccordement
pour des plaques appliquées (21, 22), afin de permettre une arrivée et une évacuation
de fluides et dans lequel les inserts amovibles (7) et les ajouts appliqués (8) pouvant
être parcourus comprennent au moins deux couches structurées droites (200, 300), non
déformées dans le plan des couches, dont la structure se forme à partir de nervures
et d'intervalles fonctionnels rectangulaires (201, 301), dans lequel les couches remplissent
l'espace pouvant être parcouru correspondant avec leurs dimensions géométriques et
soutiennent ainsi les faces intérieures et extérieures des minces parois de largeur
par des contacts plats des nervures, dans lequel chaque couche structurée comporte
dans sa dimension longitudinale au moins une languette de bord souple et/ou déformable
(202, 302) s'étendant parallèlement à la paroi latérale (4, 5) ou à la plaque frontale
et la languette est reliée dans le plan des couches par au moins une languette de
liaison (203, 303) à la languette de guidage s'étendant parallèlement (204, 304) dans
le plan des couches et, partant de la languette de guidage et/ou de la languette de
bord, une multiplicité de languettes intermédiaires plus courtes (205, 305) s'étendent
jusqu'à la languette de bord parallèle opposée, et des languettes intermédiaires comportent
en prolongement droit un intervalle de languette (206, 306) avec un chemin de déformation
(207, 307) et limitent une déformation de la languette de bord et une multiplicité
de languettes de soutien de différentes longueurs (208, 308) pénètrent dans la zone
d'écoulement dans la zone d'arrivée et d'évacuation des fluides et des languettes
ont un contact plat unilatéral avec la paroi de largeur ou avec la plaque de largeur
et un contact plat unilatéral avec des languettes voisines de couches voisines afin
de diriger les forces de pression présentes dans le boîtier extérieur environnant,
dans lequel des languettes de liaison, intermédiaires et de soutien de couches des
inserts et des ajouts présentent un angle d'inclinaison α de 10 à 70 degrés avec la
direction d'écoulement principale respective et chaque fois une des deux couches d'inserts
et d'ajouts est tournée de 180 degrés autour d'un axe longitudinal propre de la dimension
longitudinale et est posée sur l'autre couche, ce qui fait alterner l'angle d'inclinaison
existant α des languettes, et ainsi les languettes se croisent et forment des sections
pouvant être parcourues sans remélange par un fluide.
2. Appareil à plaques selon la revendication 1, caractérisé en ce que les faces de contact des languettes rectangulaires (203, 205, 208, 303, 305, 308)
et les intervalles correspondants (201, 301) d'inserts (7) et d'ajouts (8) sont de
largeur différente.
3. Appareil à plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les inserts (7) et les ajouts (8) ont des hauteurs différentes, afin de créer des
zones d'écoulement sans perte de pression.
4. Appareil à plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des ajouts (8) présentent au moins deux couches structurées superposées (300), les
couches (300) comportent des languettes de liaison (303), des languettes intermédiaires
plus courtes (305) et des languettes de soutien (308) inclinées par rapport à la direction
d'écoulement principale respective, qui forment un angle α de 10 degrés à 45 degrés,
et de préférence un angle α de 30 degrés à 45 degrés avec la direction d'écoulement
(18), et les intervalles de languettes (306) se trouvant dans le prolongement des
languettes intermédiaires (305) se terminent avec un chemin de déformation (307) à
la face intérieure de boîtier (11, 14, 15) et/ou à des couches d'ajout voisines (300)
et la languette de guidage (304) s'étendant parallèlement à la languette de bord (302)
assure la fonction d'une deuxième languette de bord (302) plus longue.
5. Appareil à plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque couche structurée (200, 300) présente dans sa dimension longitudinale des
languettes de bord (202, 302) élastiques et déformables s'étendant parallèlement de
part et d'autre et les languettes de bord (202, 302) sont reliées à au moins trois
languettes de liaison (203, 303) dans le plan de couche, et une multiplicité de languettes
intermédiaires plus courtes (205, 305) s'étendent en ligne droite, entre les languettes
de liaison (203, 303) dans la direction d'écoulement (6, 18) à partir de la languette
de bord latérale (202, 302) jusqu'à la languette de bord opposée (202, 302) et il
se forme, dans le prolongement droit de la languette intermédiaire (205, 305) vers
la languette de bord opposée (202, 302), un intervalle de languettes (206, 306) qui
limite le chemin de déformation (207, 307) de la languette de bord (202, 302), et
il se forme entre les languettes de liaison (203, 303) des sections dans lesquelles
les intervalles de languettes (206, 306) sont de largeur différente.
6. Appareil à plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des couches (300) des ajouts (8) sont posées librement entre des canaux rectangulaires
(1) et/ou un boîtier (9), et une multiplicité de couches juxtaposées et superposées
soutiennent totalement la paroi de largeur (2, 3) du canal rectangulaire (1) dans
la dimension longitudinale lors d'une mise sous pression intérieure, l'espace de mouvement
des couches (300) des ajouts (8) est entièrement limité par des plaques d'ajout étroitement
appliquées (14, 15), des plaques d'impact (10, 11) et des canaux rectangulaires (1),
l'espace de mouvement maximal correspond au chemin de déformation (307) des intervalles
de languettes (306), et les couches (300) des ajouts (8) ne peuvent pas être enlevées,
de telle manière que le chemin de déformation (307) vaille plus de 0 à 10 mm, de préférence
plus de 0 à 3 mm, et de préférence encore soit plus grand que 0 et plus petit que
1 mm.
7. Appareil à plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une plaque appliquée (14, 15) est amovible avec des ouvertures, afin de pouvoir
configurer des couches (300) des ajouts (8) sous forme interchangeable.
8. Appareil à plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des ajouts (8) pouvant être parcourus entre un canal rectangulaire (1) et/ou un boîtier
(9) fonctionnent avec une pression de processus plus élevée que des canaux rectangulaires
pouvant être parcourus (1) et les intervalles (201) des languettes (203, 205, 208)
dans les couches (200) des inserts (7) présentent une distance l'un de l'autre plus
petite que ceux des ajouts (8).
9. Appareil à plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des ajouts (8) sont entourés par un canal rectangulaire environnant particulier,
des canaux rectangulaires (1) d'inserts (7) et des canaux rectangulaire d'ajouts (8)
se croisent dans des plans différents et des canaux rectangulaires d'ajouts sont guidés
dans des ouvertures en forme de fentes des plaques appliquées (14, 15) et y sont assemblés
de façon étanche au boîtier.
10. Appareil à plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des inserts (7) dans les canaux rectangulaires (1) et des ajouts (8) avec contact
plat avec la paroi de largeur (2, 3) du canal rectangulaire (1) se composent de tôles
ou de feuilles planes et non déformées, qui sont structurées dans la direction d'écoulement
(6) par au moins une rangée d'intervalles usinés dans la dimension longitudinale du
canal rectangulaire (1), les dimensions de largeur des intervalles (201) des inserts
(7) dans le plan de tôle ou de feuille respectif sont plus courtes qu'une ligne imaginaire
s'étendant parallèlement à l'intervalle entre les parois latérales intérieures (4,
5) de limitation du canal rectangulaire (1), et des languettes (205) s'étendant parallèlement
à l'intervalle entre les parois latérales (4, 5) du canal rectangulaire (1) présentent
un chemin de languette (207), destiné à compenser des imprécisions de fabrication
dans la dimension de largeur du canal rectangulaire (1).
11. Appareil à plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des inserts (7) et des ajouts (8) se composent d'au moins deux couches planes superposées
(200, 300) structurées et retournées et les languettes s'étendant sous l'angle α se
croisent et forment dans la section de croisement des faces de transmission de force
rectangulaires, par lesquelles les forces provenant de l'espace intérieur du canal
rectangulaire (1) sont conduites perpendiculairement au boîtier extérieur (9) d'enveloppe
et de reprise de forces.
12. Appareil à plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des languettes croisées (205, 305) sont formées de sections planes et plates qui
se croisent, qui sont caractérisées en ce qu'une multiplicité de petites faces de transmission de forces se forment de façon répartie
à l'intérieur des zones d'écoulement et la distance des faces de transmission de forces
d'inserts (7) et d'ajouts (8) sont de grandeur identique ou différente, afin d'empêcher
une déformation des parois de largeur (2, 3) des canaux rectangulaires (1).
13. Appareil à plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des inserts (7) dans les canaux rectangulaires (1) sont revêtus d'une substance à
action catalytique pour la transmission de chaleur et l'exécution de réactions chimiques,
ou des inserts (7) sont constitués de matériaux à action catalytique, afin de commander
ou d'accélérer une réaction chimique dans le réacteur.
14. Utilisation de l'appareil à plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes
comme réacteur d'écoulement, caractérisée en ce que le réacteur possède au moins un canal rectangulaire (1) avec des inserts (7), des
ajouts correspondants (8) ainsi qu'un boîtier d'enveloppe (9) et des liquides et/ou
des gaz sont fournis dans le canal rectangulaire (1), qui sont intimement mélangés
dans le canal rectangulaire (1) par des inserts (7) et réagissent les uns avec les
autres, afin de former une nouvelle substance chimique.
15. Appareil à plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs canaux rectangulaires (1) avec des inserts (7).
16. Procédé de conduite d'un appareil à plaque destiné à la transmission thermique selon
la revendication 15, caractérisé en ce que les canaux rectangulaires (1) sont parcourus de façon sinueuse par le fluide, les
adaptateurs de raccordement (19, 20) des plaques d'impact (10, 11) présentent au moins
une ouverture (17) pour la fourniture et/ou l'évacuation de fluide et des chambres
de déviation supplémentaires, de telle manière que le chemin d'écoulement et le temps
de séjour du fluide dans un appareil soient sensiblement accrus, sans augmenter les
dimensions de construction de l'appareil.
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