[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmetauschermodul, der durch Stapeln von, mit Durchbrüchen
versehenen Folienkarten und anschließendes Verbinden der einzelnen Karten des Kartenstapels
hergestellt ist.
[0002] Unter Folienkarten sollen nachfolgend Karten aus grüner Keramik, aus Metall wie z.B.
Legierungen aus Kupfer, aus Stahl, aus Aluminium oder aus Kunststoff und unter Verbinden
Laminieren mit anschließendem Brennen, Löten, Schweißen, Kleben oder mechanisches
Verbinden unter Zwischenlegen von Dichtungen verstanden werden.
[0003] Wärmetauschermodule der genannten Art sind aus der DE-A-36 43 750 bekannt. Die keramischen
Folienkarten, aus denen die bekannten Wärmetauschermodule hergestellt sind, weisen
erste Ausnehmungen auf, die bei gestapelten Karten durchgehende Kanäle bilden. Um
die ersten Ausnehmungen herum sind zweite Ausnehmungen so angeordnet, daß sich zwei
der Ausnehmungen benachbarter Karten teilweise überlappen, wobei sich Kanäle ausbilden,
die sich senkrecht zu den durchgehenden Kanälen erstrecken und diese umgeben. Nachteilig
ist der große Strömungswiderstand in den Kanälen, die durch die zweiten Ausnehmungen
gebildet werden. Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.
[0004] Die Aufgabe wird durch einen Wärmetauschermodul der eingangs beschriebenen Art gelöst,
der dadurch gekennzeichnet ist, daß jede Folienkarte oder Gruppe von Folienkarten
des Stapels gegenüber der vorhergehenden Folienkarte oder Gruppe von Folienkarten
um eine gemeinsame Achse um einen Winkel α zwischen 0 und 30° verdreht angeordnet
ist, wobei die Durchbrüche spiralförmige Kanäle ausbilden.
[0005] Die Folienkarten können kreisförmig ausgebildet sein und konzentrisch zu ihrer Kontur
Kreissegmente, insbesondere zwei symmetrisch zueinander angeordnete Kreissegmente
als Durchbrüche aufweisen.
[0006] Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen in der Verminderung
des Strömungswiderstandes zu sehen. Darüberhinaus kann der Modul aus einem Kartenmuster
ohne Wenden der Karte aufgebaut werden. Derartige Wärmetauschermodule eignen sich
aufgrund ihrer guten Anpassbarkeit auch an stark unterschiedliche Volumenströme für
den Einsatz flüssig/flüssig, flüssig/gasförmigen und gasförmigen/gasförmigen Wärmetausch
sowie für Kondensations- und Verdampfungsvorgänge selbst bei hohen Drücken und der
Verwendung stark korrosiver Medien. Der Wärmetauschermodul findet Anwendung in Kraftfahrzeugen
aller Art, Schiffen, Flugzeugen und Schienenfahrzeugen.
[0007] Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden
Zeichnungen näher erläutert.
[0008] Die Figur 1 zeigt einen Wärmetauschermodul in räumlicher Darstellung, teilweise aufgeschnitten.
[0009] Die Figur 2 zeigt das Stapeln der den Wärmetauschermodul bildenden grünen Folienkarten
in räumlicher Darstellung teilweise explodiert und aufgeschnitten.
[0010] Der Wärmetauschermodul 1 ohne Anschlußhauben ist insbesondere aus grünen keramischen
Folienkarten 2 hergestellt. Die Folienkarten 2 weisen kreissegmentartige Durchbrüche
3 auf, die symmetrisch zueinander und konzentrisch zur kreisförmigen Kontur der Folienkarte
2 angeordnet sind. Die Folienkarten 2 werden einzeln und um einen Winkel α, z.B. 20°
gegenüber der vorhergehenden Karte übereinander gelegt, wobei sich spiralförmige (wendeltreppenartige)
Kanäle 4 (Doppelhelix) bilden. Die einzelnen Karten 2 können auch zu Gruppen aus zwei
und mehr Karten zusammengefaßt werden, die dann ihrerseits wie bei den einzelnen Karten
beschrieben gestapelt werden. An der Treppenstruktur der Kanäle 4 erkennt man die
einzelnen Karten 2 bzw. die Gruppen aus Karten, aus denen sich der Wärmetauschermodul
1 zusammensetzt. Die Folienkarten können auch in gewissen Grenzen eine beliebige Kontur
besitzen, ebenso ihre Durchbrüche. Die Kontur der Karte 2 kann mit Ausnehmungen 5
versehen sein, die beim Stapeln der Karten auf der äußeren Oberfläche des Wärmetauschermoduls
durchgehende Rinnen 6 bilden. Ferner kann die Karte 2 neben den segmentartigen Durchbrüchen
3 noch Ausnehmungen 7 aufweisen, die ebenfalls im Winkel α versetzt sind und dadurch
im Modul 1 durchgehende Kanäle 8 bilden. Durch Variationen der Abmessungen der Durchbrüche
und/oder des Drehwinkels α kann der Wärmetauschermodul sehr flexibel an unterschiedliche
Aufgabenstellungen angepaßt werden. Es kann auch vorteilhaft sein, die Drehachse 9
außermittig festzulegen. Die einzelnen Folienkarten 2 werden durch keramischen Brand
zu einem monolithischen Wärmetauschermodul oder durch Löten, Schweißen, Kleben oder
mechanisches Verbinden, z.B. durch Zuganker unter Zwischenlegen von Dichtungen zwischen
die einzelnen Karten zu einem Wärmetauschermodul verbunden. Die Karten 2 mit den Durchbrüchen
3 können durch Gießen, Sägen, Fräsen, Drehen, Tiefziehen, Prägen, Lasern, Stanzen
oder Flüssigkeitsstrahlschneiden hergestellt werden.
1. Wärmetauschermodul, hergestellt durch Stapeln von mit Durchbrüchen versehenen Folienkarten
und anschließendes Verbinden der einzelnen Karten des Kartenstapels, dadurch gekennzeichnet,
daß jede Folienkarte (2) oder Gruppe von Folienkarten des Stapels gegenüber der vorhergehenden
Folienkarte (2) oder Gruppe von Folienkarten um eine gemeinsame Achse um einen Winkel
α zwischen 0 und 30° gedreht angeordnet ist, wobei die Durchbrüche (3) spiralförmige
Kanäle (4) ausbilden.
2. Wärmetauschermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienkarten (2)
kreisförmig ausgebildet sind und konzentrisch zu ihrer Kontur Kreissegmente als Durchbrüche
(3) aufweisen.
3. Wärmetauschermodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmigen
Folienkarten (2) zwei Kreissegmente als Durchbrüche (3) aufweisen, die symmetrisch
zueinander und konzentrisch zur Kontur der Folienkarte angeordnet sind.
