[0001] Die Erfindung betrifft einen Platten apparat 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 DrQcke 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 Wärmeilbertragungsleistung 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] 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 Wämteaustauschflächen eine
schnelle Reinigung durchführen zu können und somit den Produktionsausfall zu verringern.
[0009] Die Aufgabe wurde durch einen erfinderischen Plattenapparat für Wärmeübertragungsvorgänge
gelöst, der in besonders kompakter und materialsparender Form gebaut werden kann und
bei dem eine Reinigung sehr einfach möglich ist.
[0010] 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 weiterleitet,
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 Stirnplatte 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 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, dadurch
der vorhandene Neigungswinkel α der Stege altemiert, sich dadurch Stege kreuzen und
für ein Fluid rückvermischungsarme durchströmbare Abschnitte bilden.
[0011] Das Merkmal der Ebenheit gilt dabei insbesondere hinsichtlich einer einheitlichen
und konstanten Wanddicke der verwendeten Teile für Einsätze und Aufsätze und Breitenwände.
[0012] 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 Lacke 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.
[0013] 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.
[0014] 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 verbessern.
[0015] 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.
[0016] Strukturierte Einsätze und Aufsätze erhöhen gleichzeitig die Strömungsgeschwindigkeit
und somit die Turbulenz, was ebenfalls die WärmeCbertragungsleistung 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 Wirkkräffte auf zu nehmen,
[0017] Unlösbare Verbindungen von Seitenwand und Breitenwand eines Rechteckkanals können
schweißtechnisch oder durch ein Lötverfahren erzeugt werden.
[0018] 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.
[0019] 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.
[0020] 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 Füeßgeschwindigkeiten unterschiedlich sind um den Wärmeaustausch zu verbessern.
[0021] 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.
[0022] 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.
[0023] Der Plattenapparat und Einsätze und Aufsätze können überwiegend aus Materialien wie
beispielsweise Stahl, Cr-Ni- Stähle, hoch legierte 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.
[0024] Besonders wirtschaftlich ist der erfinderische Plattenapparat, wenn chemische Prozesse
korrosionsbeständige, schwierig zu verarbeitende und teure Werkstoffe benötigen,
[0025] Eine weitere erfinderische Ausführungsform liegt vor, wenn mehrere Rechteckkanäle
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.
[0026] 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.
[0027] 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,
[0028] 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.
[0029] Erfinderisch können Einsätze und Aufsätze weiterhin dadurch gekennzeichnet sein,
dass Einsätze und Aufsätze unterschiedliche Höhen haben, um druckverlustarme Strömungsbereiche
zu scharfen.
[0030] 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.
[0031] Erfinderische Aufsätze sind in bevorzugter Weiterbildung 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 α von 10 Grad
bis 45 Grad und bevorzugt unter einen Winkel α 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.
[0032] 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.
[0033] 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.
[0034] Schichten der Einsätze werden vorzugsweise aus unverformten geraden Blechen gefertigt,
so dass über bekannte Schneid- oder Ätzverfahren eine gewünschte LiSckenstruktur eingearbeitet
wird.
[0035] 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.
[0036] 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.
[0037] Erfinderisch können Aufsätze dadurch gekennzeichnet sein, dass Schichten der Aufsätze
lose zwischen Rechteckkanälen und oder Gehäuse eingelegt sind, und eine Vielzahl 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 1mm beträgt,
[0038] 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, 15) mit Öffnungen (16),
[0039] 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.
[0040] 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.
[0041] 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).
[0042] 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.
[0043] 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,
[0044] 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.
[0045] 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.
[0046] 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 Fluidzuführung 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.
[0047] 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.
[0048] 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.
[0049] 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
Beispiele 1:
[0050] 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.
[0051] 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.
[0052] 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.
[0053] Auf den äußeren Breitenwänden, sind Ober 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.
[0054] 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 innern 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.
[0055] 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.
[0056] Im innern 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 Strc3mungsbereichen
über Aufsätze zum Gehäuse geleitet und dort aufgenommen werden.
[0057] 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
[0058] 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 α 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.
[0059] 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,
[0060] 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.
[0061] Die Figur 2.2 zeigt einen Ausschnitt, insbesondere ist die Federlücke (206) und der
sich daraus bildende Verformungsweg (207) deutlich zu erkennen.
Beispiel 3
[0062] In der Figur 3 und Figur 3.1 ist eine beispielhafte Ausführung einer Schicht eines
Einsatzes dargestellt, wobei jedoch über 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 erleichtern.
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 überbrückt 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.
[0063] In Figur 3.1 sind zwei Schichten übereinander gelegt die zusammen einen durchströmbaren
Einsatz bilden.
Beispiel 4
[0064] 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
[0065] 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
[0066] 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
[0067]
- 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
- Stützstege
1. Platten apparat zur Wärmeübertragung, dadurch gekennzeichnet, dass er 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 und der Innenraum des wenigstens einen Rechteckkanals mit mindestens einem herausziehbaren
durchströmbaren, ein- oder mehrstöckigen 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 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 mindestens zwei übereinander gelegte strukturierte Schichten aufweisen,
die Schichten zur jeweiligen Hauptströmungsrichtung geneigte Verbindungs-, 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
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.
5. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede strukturierte Schicht in ihrer Längenausdehnung beidseitig parallel verlaufende
federnde und verformbare Federstege aufweist 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.
6. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schichten der Aufsätze lose zwischen Rechteckkanälen und oder Gehäuse eingelegt sind,
und eine Vielzahl 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.
7. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Aufsatzplatte mit Öffnungen lösbar ausgeführt ist, um Schichten der
Aufsätze wechselbar zu gestalten.
8. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durchströmbare Aufsätze zwischen Rechteckkanal und oder Gehäuse mit einem höheren
Prozessdruck betrieben werden, als durchströmbare Rechteckkanale und die Lücken der
Stege in den Schichten der Einsätze einen geringeren Abstand zu einander haben als
die der Aufsätze.
9. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Aufsätze von einem eigenen umgebenden Rechteckkanal umschlossen sind, 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 sind.
10. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Einsätze in den Rechteckkanälen und Aufsätze mit Flächenkontakt zur Breitenwand des
Rechteckkanals aus ebenen und nicht verformten Blechen oder Folien bestehen, die in
Durchströmrichtung durch mindestens eine eingearbeitete Lückenreihe in Längsausdehnung
des Rechteckkanals strukturiert sind, die Breitenausdehnungen der Lücken der Einsätze
in der jeweiligen Blech- oder Folienebene kürzer sind, als eine parallel zur Lücke
verlaufende gedachte Linie zwischen den inneren begrenzenden Seitenwänden des Rechteckkanals,
und parallel zur Lücke verlaufende Stege zwischen den Seitenwänden des Rechteckkanals
einen Federweg haben, um fertigungsbedingte Ungenauigkeiten in der Breitenausdehnung
des Rechteckkanals auszugleichen.
11. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass Einsätze und Aufsätze aus mindestens zwei ebenen, strukturierten und gewendeten übereinander
gelegten Schichten 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 auftretenden Kräfte rechtwinklig zum äußeren
umschließenden und kraftaufnehmenden Gehäuse geleiten werden.
12. Plattenapparat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass kreuzende Stege aus sich kreuzenden ebenen und flächigen Abschnitten gebildet sind,
die dadurch ausgezeichnet sind, dass innerhalb der Strömungsbereiche sich eine Vielzahl
kleiner kraftüberträgender Flächen sich verteilt bilden und der Abstand der kraftübertragenden
Flächen von Einsätzen und Aufsätzen gleich oder unterschiedlich groß sind, um eine
Verformung der Breitenwände der Rechteckkanäle zu verhindern.
13. Plattenapparat nach einem der vorherigen AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wärmeübertragung und Durchführung chemischer Reaktionen Einsätze in den Rechteckkanälen
mit einer katalytisch wirkenden Substanz beschichtet sind, oder Einsätze 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 mit Einsätzen, zugehörigen Aufsätzen sowie
ein umschließendes Gehäuse besitzt und in den Rechteckkanal Flüssigkeiten und oder
Gase zugeführt werden die im Rechteckkanal durch Einsätze intensiv vermischt werden
und miteinander reagieren, um eine neue chemische Substanz zu bilden.
15. Verfahren zum Betrieb eines Plattenapparats zur Wärmeübertragung, insbesondere nach
einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daas in einem Plattenapparat die Rechteckkanäle mit Einsätzen mäanderförmig vom Fluid
durchströmt werden, die Anschlussadapter der Anströmplatten wenigstens eine Öffnung
für die Fluidzuführung und -ableitung und zusätzliche Umlenkkammern besitzen, insbesondere
so, dass der Strömungsweg und die Verweilzeit des Fluids in einem Apparat wesentlich
erhöht wird, ohne die baulichen Abmessungen des Apparates zu vergrößern.