Die Erfindung bezieht sich auf einen Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauscher, dessen Platten über-, unter- oder nebeneinander angeordnet sind und Strömungsdurchlässe alternierend für ein erstes und ein zweites Fluid bilden.

Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauscher zur Verfügung zu stellen, der einerseits eine bessere Übertragungsleistung bei der Übertragung von Wärme und/oder Feuchtigkeit zwischen den beiden Fluiden hat und der darüber hinaus gegenüber Differenzdrücken zwischen den beiden Fluidströmen druckstabiler ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kreuzstromplattenwärme- und/oder feuchteaustauscher gemäß Anspruch 1 gelöst.

Durch diese Ausgestaltung der beiden in unterschiedlicher Bauart ausgeführten Platten, die zu dem Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauscher zusammengestellt werden, wird erreicht, dass die beiden den Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauscher durchströmenden Fluide in den Gegenströmungsbereichen im Wesentlichen anti-parallel zueinander strömen, wodurch der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauschers im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten entsprechenden Aggregaten erheblich erhöht ist. Aufgrund der zueinander senkrecht verlaufenden Strömungskanäle ergibt sich eine mechanisch stabile Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauschers. Da in jedem Strömungsdurchlass des erfindungsgemäßen Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauschers ein Gegenströmungsbereich vorgesehen ist, wird sichergestellt, dass die beiden Fluide in diesem Gegenströmungsbereich etwa anti-parallel aneinander vorbeigeführt werden. Erfindungsgemäß wird ermöglicht, dass die Strömungsrichtung des ersten Fluids in Richtung des Eintritts des zweiten Fluids geführt ist, so dass sich die Temperatur bzw. die Feuchte des ersten Fluids der Eintrittstemperatur bzw. -feuchte des zweiten Fluids annähern kann. Ebenso kann sich die Temperatur und/oder die Feuchte des zweiten Fluids der Eintrittstemperatur bzw. -feuchte des ersten Fluids annähern. Durch eine derartige Vorgehensweise sind hohe Übertragungsgrade, die im Bereich bis zu 90 % liegen können, erreichbar.

Der erste Kreuzströmungsbereich jeder Platte bewirkt eine gleichmäßige Verteilung der jeweiligen Fluidströmung auf den Gegenströmungsbereich jeder Platte. Aufgrund der unterschiedlichen Ausgestaltung der einander benachbarten Platten können sich diese sehr gut aneinander abstützen, wobei dennoch im Bereich der jeweiligen Gegenströmungsbereiche ein etwa paralleler Verlauf der jeweiligen Strömungskanäle ermöglicht ist.

Um die Stabilität des Plattenpakets des erfindungsgemäßen Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauschers auch im Bereich der Gegenströmungsbereiche der Platten mit hoher Qualität und bei unterschiedlichsten Drücken in den unterschiedlichen Fluiden sicher zu gewährleisten, verlaufen die Gegenströmungskanäle des Gegenströmungsbereichs jeder Platte zu den Gegenströmungskanälen des Gegenströmungsbereichs jeder benachbarten Platte geringfügig, vorzugsweise um 5 Grad bis 25 Grad, geneigt. Hierdurch ist ein etwa paralleler Verlauf der von den benachbarten Platten in den benachbarten Strömungsdurchlässen ausgebildeten Gegenströmungskanälen gewährleistet, wobei darüber hinaus gesichert ist, dass sich die benachbarten Platten auch in den Gegenströmungsbereichen mechanisch fest aneinander abstützen können.

Wenn sich die Richtung von Gegenströmungskanälen der Gegenströmungsbereiche der Platten ändert, können in den Strömungen der beiden Fluide Turbulenzen bewirkt werden, die zu einer Verbesserung der Übertragungsverhältnisse von Wärme und/oder Feuchte durch die Platten hindurch zwischen den beiden Fluiden beitragen können.

Um den Montageaufwand für den erfindungsgemäßen Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauscher möglichst gering zu halten und um eine sichere Abdichtung an den Plattenkanten mit einem möglichst geringen technisch-konstruktiven Aufwand gewährleisten zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Platten rechteckig oder quadratisch ausgebildet sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauschers sind die Gegenströmungsbereiche jeder Platte etwa oval bzw. elliptisch ausgebildet und erstrecken sich zwischen zwei einander gegenüberliegenden Ecken der Platte.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauschers ist die generelle Strömungsrichtung A, B der beiden durch die Platten voneinander getrennten Fluide durch den Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauscher so gewählt, dass die beiden Fluide die Gegenströmungsbereiche des Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauschers in Gegenrichtung, d.h. etwa anti-parallel, durchströmen.

Wenn zwischen den Platten angeordnete Wandungen der Strömungskanäle der Kreuzströmungsbereiche stetig bzw. unterbrechungsfrei ausgebildet sind, herrschen in den Kreuzströmungsbereichen des erfindungsgemäßen Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauschers vergleichsweise regelmäßige und geordnete Strömungsverhältnisse, was bei bestimmten Anforderungssprofilen an den Kreuzstromplattenwärme- und/oder - feuchteaustauscher zweckmäßig und vorteilhaft ist.

Falls für anders geartete Anforderungsprofile an den erfindungsgemäßen Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauscher in den Kreuzströmungsbereichen desselben turbulentere Strömungsverhältnisse angestrebt werden, ist es zweckmäßig, wenn zwischen den Platten angeordnete Wandungen der Strömungskanäle der Kreuzströmungsbereiche Unterbrechungen aufweisen.

Als besonders vorteilhafte Werkstoffe für die Platten des erfindungsgemäßen Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauschers haben sich Aluminium und Kunststoff, vorzugsweise PET-Kunststoff, erwiesen, insbesondere dann, wenn der erfindungsgemäße Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauscher lediglich zur Temperaturübertragung zwischen den beiden Fluiden eingesetzt werden soll.

Wenn der erfindungsgemäße Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauscher auch oder im Wesentlichen zum Feuchte- bzw. Enthalpieaustausch zwischen den beiden Fluiden eingesetzt werden soll, ist es vorteilhaft, wenn die Platten als Membranplatten ausgebildet sind. Hierbei weist jede Membranplatte eine Membranschicht und eine Trägerschicht auf. Mittels der Membranschicht ist Enthalpie zwischen den beiden Fluiden übertragbar. Die zumindest eine Trägerschicht ist durchbrochen ausgestaltet. Mittels dieser durchbrochenen Trägerschicht werden der Membranplatte eine vorgebbare mechanische Festigkeit und eine räumliche Struktur verliehen, wobei sowohl die mechanische Festigkeit als auch die räumliche Struktur auf Dauer aufrecht erhaltbar sind.

Die Membranschicht der Platten ist zweckmäßigerweise aus einem geeigneten Kunststoffwerkstoff, vorzugsweise einem Polyurethan- oder einem Polymerwerkstoff, ausgebildet.

Die Trägerschicht der Platten ist zweckmäßigerweise aus einem geeigneten Vlieswerkstoff, vorzugsweise aus einem Polyesterwerkstoff, ausgebildet.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1

eine Ausführungsform einer Platte der ersten Bauart eines Platten zweier unterschiedlicher Bauarten aufweisenden erfindungsgemäßen Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauschers;

Figur 2

eine Ausführungsform einer Platte der zweiten Bauart des Platten zweier unterschiedlicher Bauarten aufweisenden erfindungsgemäßen Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauschers; und

Figur 3

eine Prinzipdarstellung eines die in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen von Platten aufweisenden erfindungsgemäßen Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauschers.

Ein in Figur 3 in einer Prinzipdarstellung gezeigter erfindungsgemäßer Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauscher 1 besteht aus einem Plattenpaket, das aus Platten 2, 3 unterschiedlicher Bauart bzw. Ausgestaltung zusammengesetzt ist. Innerhalb des Plattenpakets sind die Platten 2 und die Platten 3 alternierend angeordnet, d.h., auf eine Platte 2 der ersten Bauart folgt jeweils eine Platte 3 der zweiten Bauart. Entsprechend hat jede Platte 2 der ersten Bauart zwei benachbarte Platten 3 der zweiten Bauart und umgekehrt. Im Falle der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform sind die Platten 2, 3 übereinander angeordnet. Selbstverständlich ist es möglich, die Platten 2, 3 auch nebeneinander anzuordnen.

Die beiden einander zugewandten Seiten der Platten 2, 3 begrenzen Strömungsdurchlässe für ein erstes Fluid, das den Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauscher 1 in einer in Figur 1 durch Pfeile A angezeigten Generalrichtung durchströmt, und für ein zweites Fluid, das den Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauscher 1 in einer in Figur 2 durch Pfeile B angezeigten Generalrichtung durchströmt. Die Generalrichtung A des ersten Fluids ist etwa senkrecht zur Generalrichtung B des zweiten Fluids angeordnet.

Die Strömungsdurchlässe für das erste Fluid und für das zweite Fluid sind in dem in Figur 3 gezeigten Plattenpaket aus den Platten 2, 3 alternierend angeordnet.

Die Strömungsdurchlässe für das erste Fluid werden durch die in Figur 1 gezeigte Ausgestaltung der Platte 2 der ersten Bauart bestimmt. Die Strömungsdurchlässe für das zweite Fluid werden durch die in Figur 2 gezeigte Platte 3 der zweiten Bauart bestimmt.

Die Platten 2, 3 des Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauschers 1 können aus jedem geeigneten Werkstoff, z.B. aus Aluminium oder einem PET-Kunststoff, ausgebildet sein.

Wenn der Kreuzstromplatten- und/oder -feuchteaustauscher 1 auch oder im Wesentlichen zum Feuchte- bzw. Enthalpieaustausch zwischen den beiden ihn durchströmenden Fluiden eingesetzt werden soll, sind die Platten 2, 3 des Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauschers 1 als Membranplatten ausgebildet. Die betreffenden Membranplatten bestehen aus einer Membranschicht, mittels der Enthalpie zwischen den beiden Fluiden übertragbar ist, und zumindest einer durchbrochenen Trägerschicht, mittels der der Membranplatte eine vorgebbare mechanische Festigkeit und eine räumliche Struktur verleih- und diese aufrecht erhaltbar sind.

Die Membranschicht der Platten 2, 3 ist dann aus einem geeigneten Kunststoffwerkstoff, insbesondere einem Polyurethan- oder einem Polymerwerkstoff, ausgebildet.

Die Trägerschicht der Platten 2, 3 ist dann aus einem geeigneten Vlieswerkstoff, vorzugsweise aus einem Polyestervlies od.dgl., ausgebildet.

Die Strömungsdurchlässe, welche im Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauscher 1 für das erste Fluid vorgesehen sind, werden durch die im Folgenden anhand der Figur 1 veranschaulichte Struktur der Platte 2 der ersten Bauart ausgestaltet. Die Platte 2 hat im Falle der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform einen ersten Kreuzströmungsbereich 4, in den das erste Fluid eintritt. Der erste Kreuzströmungsbereich 4 hat zueinander parallele Strömungskanäle 5, durch die hindurch das erste Fluid zu einem auf den ersten Kreuzströmungsbereich 4 folgenden Gegenströmungsbereich 6 geleitet wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Gegenströmungsbereich 6 eine im Vergleich zu der der Strömungskanäle 5 des ersten Kreuzströmungsbereichs 4 größere Anzahl von Gegenströmungskanälen 7 auf. Die Gegenströmungskanäle 7 sind geneigt zu den Strömungskanälen 5 angeordnet. Darüber hinaus weisen die Gegenströmungskanäle 7 ab einer bestimmten Länge Längenabschnitte unterschiedlicher Richtung auf. Die unterschiedliche Länge der Gegenströmungskanäle 7 ergibt sich dadurch, dass sich der Gegenströmungsbereich 6 der ersten Platte 2 von deren in Figur 1 rechten oberen Ecke 8 zu deren in Figur 1 linken unteren Ecke 9 erstreckt und eine sich in Richtung der beiden Ecken 8, 9 verjüngende elliptische bzw. ovale Form aufweist.

Durch die Vielzahl der Gegenströmungskanäle 7 wird das erste Fluid zu einem zweiten Kreuzströmungsbereich 10 der Platte 2 geführt. Der zweite Kreuzströmungsbereich 10 hat Strömungskanäle 11, die parallel zu den Strömungskanälen 5 des ersten Kreuzströmungsbereichs 4 verlaufen und entsprechend in der Generalrichtung A, in der das erste Fluid den Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauscher 1 durchströmt, sich erstrecken.

Die Strömungsdurchlässe, welche im Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauscher 1 für das zweite Fluid vorgesehen sind, werden durch die im Folgenden anhand der Figur 2 veranschaulichte Struktur der Platte 3 der zweiten Bauart ausgestaltet. Die Platte 3 hat im Falle der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform einen ersten Kreuzströmungsbereich 12, in den das zweite Fluid eintritt. Der erste Kreuzströmungsbereich 12 hat zueinander parallele Strömungskanäle 13, durch die hindurch das zweite Fluid zu einem auf den ersten Kreuzströmungsbereich 12 folgenden Gegenströmungsbereich 14 geleitet wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Gegenströmungsbereich 14 eine im Vergleich zu der der Strömungskanäle 13 des ersten Kreuzströmungsbereichs 12 größere Anzahl von Gegenströmungskanälen 15 auf. Die Gegenströmungskanäle 15 sind geneigt zu den Strömungskanälen 13 angeordnet. Darüber hinaus weisen die Gegenströmungskanäle 15 ab einer bestimmten Länge Längenabschnitte unterschiedlicher Richtung auf. Die unterschiedliche Länge der Gegenströmungskanäle 15 ergibt sich dadurch, dass sich der Gegenströmungsbereich 14 der zweiten Platte 3 von deren in Figur 2 rechten oberen Ecke 16 zu deren in Figur 2 linken unteren Ecke 17 erstreckt und eine sich in Richtung der beiden Ecken 16, 17 verjüngende elliptische bzw. ovale Form aufweist.

Durch die Vielzahl der Gegenströmungskanäle 15 wird das zweite Fluid zu einem zweiten Kreuzströmungsbereich 18 der Platte 3 geführt. Der zweite Kreuzströmungsbereich 18 hat Strömungskanäle 19, die parallel zu den Strömungskanälen 13 des ersten Kreuzströmungsbereichs 12 verlaufen und entsprechend in der Generalrichtung B, in der das zweite Fluid den Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauscher 1 durchströmt, sich erstrecken.

Wie bereits dargelegt, werden zur Ausgestaltung des Plattenpakets des Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauschers 1 die in Figur 1 und Figur 2 gezeigten Platten 2, 3 unterschiedlicher Bauart alternierend übereinander angeordnet. Aus Figur 1 und Figur 2 ist ersichtlich, dass der erste Kreuzströmungsbereich 4 der Platte 2 hinsichtlich seiner Anordnung und seiner Abmessungen dem zweiten Kreuzströmungsbereich 18 der in Figur 2 dargestellten Platte 3 entspricht. Entsprechend entspricht der zweite Kreuzströmungsbereich 10 der in Figur 1 dargestellten Platte 2 hinsichtlich seiner Form und seiner Abmessungen dem ersten Kreuzströmungsbereich 12 der in Figur 2 dargestellten Platte 3. Das erste Fluid und das zweite Fluid strömen in den Kreuzströmungsbereichen 4, 10, 12, 18 der beiden Platten 2, 3 in ihren Generalrichtungen A bzw. B und damit in etwa senkrecht zueinander.

Die Platten 2, 3 sind in den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen etwa quadratisch ausgebildet. Da die Umrisse und die Anordnung der einander zugeordneten Kreuzströmungsbereiche 4 und 18 bzw. 10 und 12 der Platten 2, 3 einander entsprechen, gilt dies auch für die Umrisse und die Anordnung der Gegenströmungsbereiche 6, 14 der beiden Platten 2, 3.

In den Gegenströmungsbereichen 6 bzw. 14 strömen das erste Fluid und das zweite Fluid in einer entgegengesetzt bzw. anti-parallelen Strömungsrichtung. Durch die in den Gegenströmungsbereichen 6, 14 vorgesehenen Richtungsänderungen der Gegenströmungskanäle 7 bzw. 15 werden Unregelmäßigkeiten bzw. Turbulenzen der Strömungen des ersten Fluids und des zweiten Fluids bewirkt, die zur Verbesserung der Wärme- und/oder Feuchteübertragung zwischen den beiden Fluiden 1, 2 beitragen.

Die generelle Strömungsrichtung des Fluids 1 im Gegenströmungsbereich 6 sowie des Fluids 2 im Gegenströmungsbereich 14 verlaufen bei den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Platten 2, 3 etwa in einem Winkel von 45 Grad zu den Generalrichtungen A bzw. B des Fluids 1 bzw. des Fluids 2. Die Gegenströmungskanäle 7 des Gegenströmungsbereichs 6 der Platte 2 verlaufen im Falle der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Platten 2, 3 um einen vergleichsweise kleinen Winkel, der zwischen 5 Grad und 25 Grad liegen kann, geneigt zu den Gegenströmungskanälen 15 des Gegenströmungsbereichs 14 der Platte 3. Hierdurch wird sichergestellt, dass die mechanische Struktur des den Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauscher 1 ausbildenden Plattenpakets stabil ist und sich die Abstände zwischen den Platten 2, 3 auch im Bereich von deren Gegenströmungsbereichen 6, 14 nicht ändern. Bei der Zusammenstellung des Plattenpakets des vorstehend geschilderten Kreuzstromplattenwärme- und/oder -feuchteaustauschers 1 muss sichergestellt werden, dass der dem ersten Fluid zugeordnete Eingangsabschnitt und der dem zweiten Fluid zugeordnete Eingangsabschnitt so zueinander angeordnet sind, dass das erste Fluid und das zweite Fluid in den Gegenströmungsbereichen 6, 14 einander entgegengesetzt strömen.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind Wandungen 20 der Strömungskanäle 5 des ersten Kreuzströmungsbereichs 4 der Platte 2, Wandungen 21 der Strömungskanäle 11 des zweiten Kreuzströmungsbereichs 10 der Platte 2, Wandungen 21 der Strömungskanäle 13 des ersten Kreuzströmungsbereichs 12 der Platte 3 und Wandungen 23 der Strömungskanäle 19 des zweiten Kreuzströmungsbereichs 18 der Platte 3 ohne Unterbrechungen, d.h. stetig und kontinuierlich, gestaltet. Unterbrechungen zwischen den genannten Wandungen liegen im Falle der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Platten 2, 3 insbesondere an den Übergängen zwischen den Kreuzströmungsbereichen 4, 10, 12, 18 und den Gegenströmungsbereichen 6, 14 vor.

Wenn turbulentere Strömungsverhältnisse in den Kreuzströmungsbereichen 4, 10, 12, 18 angestrebt werden bzw. erforderlich sind, können die Wandungen der Strömungskanäle 5, 11, 13, 19 selbstverständlich auch Unterbrechungen aufweisen.