Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher aus zylindrischen, komplett aus Graphit gefertigten Blockmodulen.

Blockwärmetauscher aus Graphit werden z.B. in der chemischen Industrie, insbesondere für Wärmeaustauschprozesse, an denen korrosive Medien beteiligt sind, eingesetzt. Produktmedien und Servicemedien werden im Kreuzgegenstrom geführt. Der Aufbau eines solchen Apparates nach dem Stand der Technik ist beispielsweise aus dem Firmenprospekt „ ^® Diabon Blockwärmetauscher" der SGL Carbon Group bekannt und wird in Figur 1 gezeigt.

Auf einer Grundplatte sind zylindrische Blockmodule 1, 1', 1"... zu einer Blocksäule übereinander gestapelt. Die Blockmodule sind kreuzgebohrt, d.h. mit einer Vielzahl Längs- und Querkanäle versehen (in der Literatur z.T. auch als "„axiale Bohrungen" und „radiale Bohrungen" bezeichnet). Die Längskanäle 2 setzen sich jeweils in den benachbarten Block- modulen 1, 1 ', 1 "... fort, so dass durchgehende Strömungswege gebildet werden. Üblicherweise strömt durch die Längskanäle 2 das ggf. korrosive Produktmedium. Die Querkanäle 4, die in übereinander liegenden Ebenen und nebeneinander stehenden Reihen parallel angeordnet sind, münden in den von einem Stahlmantel 5 umschlossenen Außenraum 6. Dieser Außenraum 6 wird durch ein Leitscheibengerüst 7 aus Stahl in einzelne Volumenabschnitte, in welche jeweils eine Anzahl Querkanäle 4 einmündet, unterteilt. Jeder Volumenabschnitt erstreckt sich über mehrere Reihen und Ebenen von Querkanälen 4. Das Servicemedium tritt durch einen seitlichen Einlaufstutzen 9 am unteren Ende der Blocksäule in den Außenraum 6 ein und füllt dort einen ersten, vom Leitscheibengerüst 7 begrenzten Volumenabschnitt. Da das Leitscheibengerüst 7 ein Weiterströmen im Außenraum 6 verhindert, wird das Servicemedium in die in diesen Volumenabschnitt mündenden Querkanäle 4 umgelenkt. Nach Durchströmen dieser ersten Gruppe von Querkanälen 4 tritt das Servicemedium in den gegenüberliegenden Volumenabschnitt des Außenraums 6 aus, wird dort durch das Leitscheibengerüst 7 wieder umgelenkt und zum Durchströmen einer nächsten Gruppe in diesen Volumenabschnitt einmündender Querkanäle 4 gezwungen. Auf diese Weise wird das Servicemedium beim Durchströmen der Blocksäule mehrfach umgelenkt, so dass sich Produkt- und Servicemedienstrom mehrfach kreuzen und ein intensiver Wärmeaustausch erfolgt. Am oberen Ende der Blocksäule verlässt das Servicemedium den Außenraum 6 durch einen seitlichen Auslaufstutzen 8.

Am Eintritt und Austritt des Produktmediums werden die Längskanäle 2 in einem oberen und in einem unteren Kopfstück 10, 11 jeweils zu einer Kammer 12, 13 zusammengeführt. Natürlich kann die Strömungsrichtung der Medien auch umgekehrt werden, dann vertauschen sich die Funktionen von Einlaufstutzen 9 und Auslaufstutzen 8 bzw. Produkteintrittskammer 12 und Produktaustrittskammer 13. Entscheidend ist, dass beide Medien im Gegenstrom geführt werden, also kaltes und heißes Medium nicht von derselben Seite in den Apparat eintreten, da sonst der Werkstoff einer zu hohen Temperaturdifferenz ausgesetzt wäre. Alternativ sind die Kopfstücke 10, 11 in mehrere Teilkammern, in die jeweils eine Gruppe von Längskanälen 2 mündet, unterteilt, so dass -analog zur Umlenkung des Servicemediums durch das Leitscheibengerüst 7 im Außenraum 6- auch der Produktmedienstrom umgelenkt wird und die Blocksäule mehrfach in Längsrichtung durchströmt. Das Produktmedium tritt beispielsweise durch den Einlass in die erste Teilkammer des oberen Kopfstücks 10 ein und strömt durch die in diese erste Teilkammer mündenden Längskanäle 2 in die erste Teilkammer des unteren Kopfstücks 11. In diese mündet eine weitere Gruppe von Längskanälen 2, durch welche das Produktmedium nun zur nächsten Teilkammer des oberen Kopfstücks 10 zurückströmt. Dort wird das Produktmedium erneut umgelenkt und strömt durch eine weitere Gruppe von Längskanälen 2 in die nächste Teilkammer des unteren Kopfstücks 11. Diese ist entweder mit dem Auslass 13 verbunden, so dass das Produktmedium hier die Blocksäule verlässt, oder es werden weitere Umlenkungen durch entsprechende Teilkammern im oberen und unteren Kopfstück bewirkt, bis schließlich die letzte Teilkammer mit dem Auslass erreicht ist.

Die Fugen zwischen den übereinander gestapelten Blockmodulen sind durch Dichtungen 3 aus PTFE verschlossen. Der den Außenraum 6 umschließende Stahlmantel 5 ist auf der Grundplatte 14 fest verankert. Zur Abdichtung zwischen Grundplatte 14 und unterem Kopf- stück 11 ist eine Flachdichtung 15 aus einem Elastomer, z.B. EPDM, vorgesehen. Die Blocksäule wird über das obere Kopfstück 10 verspannt, während der Stahlmantel 5 frei beweglich durch eine Runddichtung aus einem Elastomer, z.B. EPDM, gegen das obere Kopfstück 10 abgedichtet wird. Die unterschiedliche thermische Ausdehnung von Graphit und Stahl wird über Schraubenfedern 16 ausgeglichen.

Für Anwendungsfälle mit hohem Druck werden die Blockmodule an ihren Umfangsflächen unter hoher Vorspannung mit Carbonfasern oder/und anderen Verstärkungsfasem umwickelt, so dass eine Armierung gebildet wird. Dank des elastischen Verhaltens der Carbonfasern bleibt die Vorspannung auch bei stark wechselnder oder schwellender Belastung erhalten. Bei

der Herstellung der Armierung ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Mündungen der Querkanäle 4 nicht verschlossen werden dürfen. Daher ist entweder ein relativ kompliziertes, die Mündungen der Querkanäle 4 aussparendes Wickelmuster nötig, oder es können nur einzelne, keine Mündungen von Querkanälen 4 aufweisende Bereiche der Umfangsflächen der Block- module umwickelt werden. In beiden Fällen wird keine gleichmäßige, sich über die gesamte Umfangsfläche erstreckende Armierung erhalten.

Ein weiterer Nachteil der Blockwärmetauscher nach dem Stand der Technik ist der relativ komplexe Aufbau aus mehreren Teilen (Blocksäule, Mantel und Leitscheibengerüst) aus unterschiedlichen Werkstoffen.

Bei der Abdichtung und Verspannung der Blocksäule ist die unterschiedliche thermische Ausdehnung von Stahl und Graphit zu berücksichtigen. Um die Unterschiede in der Ausdehnung zu kompensieren, sind „bewegliche" Runddichtungen aus Elastomerwerkstoffen nötig. Diese Werkstoffe sind jedoch nur begrenzt korrosionsbeständig. Es ist aber nicht möglich, alle Dichtungen aus dem korrosionsbeständigeren Werkstoff PTFE auszubilden, denn PTFE ist nicht elastisch und nicht formstabil genug für bewegliche Dichtungen. Die Korrosionsbeständigkeit des Stahls ist geringer als die des Graphits. Wenn sowohl auf der Produkt- als auch auf der Serviceseite korrosive Medien geführt werden sollen, muss der Stahlmantel 5 innenseitig extra mit einem Korrosionsschutz, beispielsweise in Form einer Gummierung, PTFE-Beschichtung oder Emaillierung, versehen werden.

In der DE 1 065 865 wurde ein Bauprinzip für Wärmetauscher vorgestellt, mit dem diese Schwierigkeiten überwunden werden sollen. Der Wärmetauscher besteht aus einzelnen übereinander gestapelten Blöcken aus Graphit. Jeder Block ist von zwei Gruppen sich im Block- inneren kreuzender Kanäle durchzogen. Die zwei Gruppen von Kanälen dienen der Führung von zwei verschiedenen Medienströmen. Die sich kreuzenden Kanäle münden an mindestens einer Stirnfläche jedes Blocks in mindestens zwei je einem Medium zugehörigen Öffnungen aus. DE 1 065 865 offenbart zu diesem Bauprinzip verschiedene spezielle Ausführungsarten. In den meisten Ausführungen verlaufen die Kanäle mindestens einer Gruppe oder beider Gruppen schräg im Blockinneren, d.h. in einem spitzen Winkel zur Stirnfläche. Bei dieser Art der Kanalführung ist jedoch die Raumausnutzung innerhalb der Blöcke begrenzt. In einer Ausführungsform mit zylindrischen Blöcken sind die obere und untere Stirnfläche jedes Blocks mit einer konischen Ausnehmung versehen, in welche jeweils die Kanäle einer Gruppe einmünden. An der jeweils gegenüberliegenden Stirnfläche münden die Kanäle der

entsprechenden Gruppe in senkrecht von der Stirnfläche ausgehende Verteilerbohrungen. Nachteilig ist an dieser Ausfuhrungsform, dass zwischen den beiden konischen Ausnehmungen in der oberen und der unteren Stirnfläche des Blocks nur eine dünne Zwischenwand stehenbleibt. Dadurch wird die mechanische Stabilität des Blocks vermindert. Außer- dem sind die Mündungen der Kanäle in der Stirnfläche in sektorförmigen voneinander getrennten Gruppen angeordnet. Das bedeutet, dass die im Inneren eines solchen Sektors befindlichen Kanäle nur von Kanälen der gleichen Gruppe umgeben sind und demzufolge eine große räumliche Distanz zu den Kanälen des anderen Mediums haben. Dadurch wird die Effizienz des Wärmeaustauschs zwischen beiden Medienströmen vermindert. Insgesamt ist der Aufbau der Blöcke relativ kompliziert, so dass zu ihrer Herstellung ein großer Aufwand und hohe Präzision erforderlich sind.

Ausführungsarten mit längs und quer verlaufenden Kanälen, d.h. Kanälen, die wie in den Blöcken in Figur 1 senkrecht und waagerecht zur Stirnfläche des Blocks verlaufen, werden in DE 1 065 865 nur für sog. rechteckige, d.h. quaderförmige Blöcke offenbart. Den quader- förmigen Block durchziehen Längskanäle (von der oberen zur unteren Stirnfläche) und Querkanäle (von der rechten zur linken Seitenfläche). Die Anbohröffnungen der Querkanäle sind durch den Seitenflächen des Blocks vorgesetzte Platten aus Graphit verschlossen. Die Querkanäle kommunizieren mit senkrecht zu ihnen verlaufenden Verteilerkanälen, welche in den Stirnflächen der Blöcke in solchen Bereichen ausmünden, in denen sich keine Mündungen von Längskanälen befinden. Wegen der Notwendigkeit, die seitlichen Anbohröffnungen der Querkanäle durch auf die Seitenflächen aufgesetzte Platten aus Graphit zu verschließen, ist diese Ausführungsart auf quaderförmige Blöcke beschränkt.

Es ist jedoch bevorzugt, Wärmetauscher-Blocksäulen aus vollständig rotationssymmetrischen (zylindrischen) Blockmodulen aufzubauen. Rotationssymmetrische Bauteile lassen sich leichter fertigen (durch kontinuierliche Drehverfahren mit gleichmäßiger Belastung des Drehmeißels anstelle von Formgebung mit diskontinuierlicher Drehmeißelbelastuiig oder durch Fräsen). Außerdem können runde Bauteile von innen wirkende Kräfte wie beim Betrieb des Wärmetauschers auftretende Druckbelastungen leichter aufnehmen, weil sich deren Wirkungen gleichmäßiger verteilen als beispielsweise in einem quaderförmigen Körper. Darüber hinaus lassen rotationssymmetrische Bauteile mit einer geschlossenen, von Erhebungen (wie z.B. im vorstehend beschriebenen Stand der Technik die vorgesetzten Platten zum Verschließen der Anbohröffnungen) und Vertiefungen freien Umfangsfiäche ohne weiteres mit einer gewickelten Armierung aus Carbon- oder anderen geeigneten

Verstärkungsfasern versehen. Dadurch können Blockmodule mit einer sehr hohen Druckfestigkeit erhalten werden.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die beiden Medienströme durch waagerecht und senkrecht zu den Stirnflächen des Blockmoduls verlaufende Kanäle (also Längs- und Querkanäle wie in Figur 1) geführt werden, da diese Anordnung der Kanäle die bestmögliche Raumausnutzung innerhalb der Blockmodule erlaubt.

Aus diesen Anforderungen resultierte die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausschließlich aus Graphit bestehende rotationssymmetrische Blockmodule, die parallel und senkrecht zu den Stirnflächen verlaufende Strömungswege für zwei im Kreuzgegenstrom zu führende Medien enthalten, bereitzustellen, wobei die Umfangsflächen der Blockmodule geschlossen und frei von Erhebungen oder Vertiefungen sind.

Der Blockwärmetauscher entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält verspannt zwischen einem oberen und einem unteren Kopfstück mindestens ein oder mehrere übereinander gestapelte zylindrische rotationssymmetrische Blockmodule. Sowohl die Kopfstücke als auch die Blockmodule bestehen komplett aus Graphit. Ein Kopfstück enthält einen Einlass für einen ersten Medienstrom und einen Auslass für einen zweiten Medienstrom, das andere Kopfstück einen Einlass für den zweiten Medienstrom und einen Auslass für den ersten Medienstrom. Die Blockmodule sind so gestaltet, dass zu ihrer Formgebung im wesentlichen nur Bearbeitung durch Dreh- und Bohrprozesse sowie Zusammenfügen und Verkitten nötig ist.

In jedem Blockmodul wird der erste Medienstrom (meist der Produktinedienstrom) durch sich von der ersten zur zweiten Stirnfläche parallel zur Längsachse des Blockmoduls erstreckende Kanäle (im folgenden als Längskanäle bezeichnet) geführt, die sich jeweils in den benachbarten Blockmodulen fortsetzen, so dass innerhalb der Blocksäule in Längsrichtung durchgehende Strömungswege gebildet werden. Die Längskanäle des in Strömungsrichtung ersten Blockmoduls werden im angrenzenden Kopfstück zusammengeführt und mit dem Einlass für diesen Medienstrom verbunden. Die Längskanäle des in Strömungsrichtung letzten Blockmoduls werden im angrenzenden Kopfstück zusammengeführt und mit dem Auslass für diesen Medienstrom verbunden.

Die Längskanäle können in den Kopfstücken jeweils zu Kammern zusammengeführt werden, an der sich der Einlass bzw. der Auslass für das erste Medium befindet. In einer anderen Bauart enthalten die Kopfstücke zur Zusammenführung der Längskanäle mehrere Teilkammern. In einem der Kopfstücke ist eine erste Teilkammer mit dem Einlass für das erste Medium

verbunden und erstreckt sich über die Mündungen einer ersten Gruppe von Längskanälen. Die erste Teilkammer im anderen Kopfstück erstreckt sich über die Mündungen der ersten Gruppe von Längskanälen und einer zweiten Gruppe von Längskanälen, die als nächstes durchströmt werden soll. Jede weitere Teilkammer in den Kopfstücken verbindet die Mündungen zweier nacheinander zu durchströmenden Gruppen von Längskanälen miteinander. Die Längskanäle der zuletzt durchströmten Gruppe münden in eine letzte Teilkammer in einem der Kopfstücke, die mit dem Auslass für das erste Medium verbunden ist. So wird ein mehrfacher Durchgang des ersten Medienstroms durch die Blocksäule erreicht.

Der zweite Medienstrom (meist das Servicemedium) wird durch parallel zu den Stirnflächen des Blockmoduls und senkrecht zu den Längskanälen verlaufende, in mehreren Reihen und Ebenen parallel angeordnete Kanäle geführt, wobei der zweite Medienstrom in jedem Blockmodul den ersten Medienstrom mindestens einmal kreuzt. Die Kanäle für den zweiten Medienstrom werden im folgenden als Querkanäle bezeichnet. Die Verteilung des zweiten Medienstroms auf die Querkanäle erfolgt durch eine im Inneren des Blockmoduls an einer Umfangsseite angeordnete Verteilvorrichtung. Die Zusammenführung der Teilströme aus den Querkanälen erfolgt durch eine im Inneren des Blockmoduls an der der Verteilvorrichtung gegenüberliegenden Umfangsseite angeordnete Sammelvorrichtung. Die Verteil- und die Sammelvorrichtung befinden sich in Umfangsnähe, d.h. in der Nähe der Außenwand des Blockmoduls. Jeder Querkanal erstreckt sich von der Verteil- bis zu der Sammelvorrichtung, ohne die Außenwand des Blockmoduls zu durchdringen. Die Verteilvorrichtung hat an der ersten Stirnfläche des Blockmoduls mindestens eine Einlassöffnung, die Sammelvorrichtung hat an der anderen Stirnfläche des Blockmoduls mindestens eine Auslassöffnung. Die Auslassöffnungen der Sammelvorrichtung eines Blockmoduls sind mit den Einlassöffhungen der Verteilvorrichtung des folgenden Blockmoduls verbunden. Dadurch wird der zweite Medienstrom aus den Querkanälen eines ersten Blockmoduls in die Querkanäle des jeweils nächsten Blockmoduls geleitet. Die Einlassöffhungen der in Strömungsrichtung des zweiten Mediums ersten Verteilvorrichtung in der Blocksäule sind mit dem Einlaufstutzen für dieses Medium verbunden, der sich im angrenzenden Kopfstück befindet. Die Auslassöffnungen der in Strömungsrichtung des zweiten Mediums letzten Sammelvorrichtung in der Blocksäule sind mit dem Auslaufstutzen für dieses Medium verbunden, der sich im angrenzenden Kopfstück befindet. Die Fugen zwischen den aufeinander folgenden Blockmodulen sind mit Dichtungen bevorzugt aus PTFE abgedichtet. Zwei kreisförmig umlaufende Dichtungen umschließen auf den

aneinander grenzenden Stirnflächen der aufeinander folgenden Bloclαnodule den Bereich, in dem sich die miteinander kommunizierenden Auslassöffnungen der Sammelvorrichtung und Einlassöffnungen der Verteilvorrichtung befinden, und dichten diese nach außen und gegen den Bereich der miteinander kommunizierenden Längskanäle ab. Die Fugen zwischen erstem Blockmodul und angrenzenden Kopfstück bzw. letztem Blockmodul und angrenzendem Kopfstück sind ebenfalls durch zwei umlaufende Dichtungen abgedichtet, welche den Bereich der Einlassöffnungen der Verteilvorrichtung des ersten Blockmoduls bzw. der Auslassöffnungen der Sammelvorrichtung des letzten Blockmoduls und der mit ihnen kommunizierenden Verbindungen zu den Ein- bzw. Auslaufstutzen für das zweite Medium in den Kopfstücken nach außen und gegen den Bereich der Längskanäle und der mit diesen kommunizierenden Verbindungen zu den Ein- bzw. Auslaufstutzen für das erste Medium in den Kopfstücken abdichten

Entscheidend für die vorliegende Erfindung ist, dass sich die Querkanäle in den Block- modulen zwischen den im Blockinneren befindlichen Verteil- und Sammelvorrichtungen erstrecken, ohne die Außenwände der Blockmodule zu durchdringen. Ggf. bei der Herstellung der Querkanäle entstandene Anbohröffnungen werden so verschlossen, dass die Oberfläche des Verschlusses bündig mit der Außenwand des Blockmoduls ist, so dass diese keinerlei

Öffnungen, Erhebungen oder Vertiefungen aufweist. Daher können die Umfangsflächen der Blockmodule des erfϊndungsgemäßen Blockwärmetauschers vorteilhafterweise vollflächig mit einer Armierung aus Carbonfasern umwickelt werden.

Weil wegen der erfindungsgemäßen Führung des zweiten Medienstroms innerhalb der Graphitblöcke kein Stahlmantel mit Leitscheibengerüst benötigt wird, besteht der erfindungs- gemäße Blockwärmetauscher im wesentlichen aus Graphit als einzigem Werkstoff. Da keine unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen von Blockmodulen und Stahlmantel berücksichtigt werden müssen, entfällt die Notwendigkeit einer beweglichen Dichtung. Der erfindungsgemäße Blockwärmetauscher enthält daher nur Dichtungen zwischen den einzelnen Blockmodulen und bzw. zwischen den Kopfstücken und den angrenzenden Blockmodulen, die aus dem relativ korrosionsbeständigen Material PTFE angefertigt werden können.

Die Blocksäule des erfmdungsgemäßen Wärmetauschers einschließlich oberem und unterem Kopfstück kann einfach zwischen zwei Spannplatten mittels Zugankern und Druckfedern verspannt werden. Die Druckfedern bewirken den Ausgleich der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung von Blockmodulen und Zugankern.

Im erfindungsgemäßen Blockwärmetauscher durchfließen sowohl Service- als auch Produktmedien nur von Graphit umgebene Strömungswege, daher müssen keine zusätzlichen Vorkehrungen getroffen werden, falls beide Medienströme korrosive Medien enthalten.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung fungieren die Sammel- und Verteilvorrichtungen zusätzlich als Umlenkvorrichtungen, um einen mehrfachen Durchgang des zweiten Mediums pro Blockmodul und damit eine häufigere Kreuzung der beiden Medienströme zu bewirken. Dafür sind die Verteil- und Sammelvorrichtungen durch Trennstege oder Umlenkelemente in mehrere Teilbereiche unterteilt. Der erste Teilbereich der Verteil- Vorrichtung besitzt an der ersten Stirnfläche des Blockmoduls mindestens eine Einlassöffnung für das zweite Medium und erstreckt sich über die Mündungen der Querkanäle eines zuerst zu durchströmenden Blockabschnittes. Das Medium durchströmt diese Querkanäle und erreicht den ersten Teilbereich der Sammelvorrichtung. Dieser erstreckt sich über die Mündungen der Querkanäle des zuerst durchströmten Blockabschnitts und des Blockabschnitts, der als nächstes durchströmt werden soll. Jeder weitere Teilbereich der Verteil- und Sammelvorrichtungen verbindet wieder die Mündungen der Querkanäle in einem zuerst zu durchströmenden Blockabschnitt mit denen des danach zu durchströmenden Blockabschnitts und lenkt so den zweiten Medienstrom aus den Querkanälen des ersten Blockabschnitts in die Querkanäle des nächsten Blockabschnitts um. Aus dem zuletzt durchströmten Blockabschnitt wird das Medium schließlich zu mindestens einer Auslassöffnung an der zweiten Stirnfläche des Blockmoduls geleitet.

Weitere Merkmale und Details der Erfindung werden in der folgenden ausführlichen

Beschreibung und den Figuren erläutert.

Die Figuren zeigen

Figur 1 Aufbau eines Blockwärmetauschers nach dem Stand der Technik

Figur 2a eine erste grundlegende Bauart des erfmdungsgemäßen Blockwärmetauschers (Längsschnitt durch die Blocksäule entlang der Querkanäle und Querschnitt eines einzelnen Blockmoduls)

Figur 2b die erste grundlegende Bauart des erfindungsgemäßen Blockwärmetauschers gegenüber Figur 2a um 90° gedreht (Seitenansicht und Längsschnitt durch die Blocksäule sowie Querschnitt eines einzelnen Blockmoduls)

Figur 3 a eine zweite grundlegende Bauart des erfindungsgemäßen Blockwärme- tauschers (Längsschnitt durch die Blocksäule entlang der Querkanäle und Querschnitt eines einzelnen Blockmoduls)

Figur 3b die zweite grundlegende Bauart des erfindungsgemäßen Blockwärmetauschers gegenüber Figur 3 a um 90° gedreht (Seitenansicht und Längsschnitt durch die

Blocksäule sowie Querschnitt eines einzelnen Blockmoduls)

Figur 4a erfindungsgemäßes Blockmodul der ersten Bauart mit zweifachem Durchgang des Servicemediums pro Blockmodul

Figur 4b erfindungsgemäßes Blockmodul der ersten Bauart mit dreifachem Durchgang des Servicemediums pro Blockmodul

Figur 5a erfmdungsgemäßes Blockmodul der zweiten Bauart mit zweifachem Durchgang des Servicemediums pro Blockmodul

Figur 5b erfindungsgemäßes Blockmodul der zweiten Bauart mit dreifachem Durchgang des die Querkanäle durchströmenden Servicemediums pro Blockmodul

Der erfindungsgemäße Blockwärmetauscher kann in zwei verschiedenen grundsätzlichen Bauarten realisiert werden.

In der ersten Bauart der Erfindung (Figuren 2a und 2b) wird der Wärmetauscher aus mono- lithischen Blockmodulen 1, 1'... aus Graphit zusammengesetzt, die mit Längskanälen 2 und Querkanälen 4 versehen sind. Der Einfachheit halber wird eine Blocksäule aus nur zwei Blockmodulen 1, 1' gezeigt. Die Anordnung der Längskanäle ist aus den in Figur 2a und 2b gezeigten Querschnittsdarstellungen eines erfindungsgemäßen Blockmoduls 1 ersichtlich. An die Längskanäle 2 des Blockmoduls 1 schließen sich die Längskanäle des folgenden Block- moduls 1 ' an, so dass innerhalb der Blocksäule in Längsrichtung durchgehende Strömungswege gebildet werden. Bevorzugt werden die Längskanäle 2 für den Transport des Produktmediums vorgesehen und die Querkanäle 4 für den Transport des Servicemediums. Im folgenden wird die Erfindung anhand dieser bevorzugten Betriebsart erläutert, sie ist jedoch nicht daran gebunden. Der erfindungsgemäße Blockwärmetauscher lässt sich prinzipiell auch so einsetzen, dass der Servicemedienstrom durch die Längskanäle 2 und der Produktmedienstrom durch die Querkanäle 4 fließt.

Bei der Herstellung der Blockmodule 1, 1' werden die in den Ebenen nebeneinander liegenden Querkanäle 4 abwechselnd von den gegenüberliegenden Umfangsseiten des Blockmoduls angebohrt, so dass an jeder Umfangsseite nur die Hälfte der Querkanäle

Anbohröffnungen hat (siehe Querschnittsdarstellung in Figur 2a). Auf diese Weise werden die Anbohröffnungen relativ gleichmäßig über den Blockumfang verteilt, und die Anzahl der Anbohröffnungen, die erfindungsgemäß wieder verschlossen werden müssen, wird so gering wie möglich gehalten. Der Verschluss der Anbohröffnungen erfolgt mittels Passfedern 17, welche die Mündungen der Querkanäle 4 überdecken. Jede Passfeder 17 erstreckt sich über die Anbohröffnungen einer Reihe von übereinander liegenden Querkanälen 4. Die Passfedern 17, welche aus demselben Graphitwerkstoff wie die Blockmodule bestehen, werden in dafür an der Außenwand des Blockmoduls vorgesehene passgerechte Ausnehmungen eingekittet, so dass die Oberflächen der Passfedern 17 bündig mit der Blockaußenwand sind. So wird erreicht, dass die Umfangsfläche des Blockmoduls geschlossen und frei von Erhebungen und Vertiefungen ist.

Jedes zylindrische Blockmodul 1, 1'... enthält in der Nähe seiner Außenwand zwei Gruppen von Verbindungsbohrungen 18 und 19, welche die übereinander liegenden Querkanäle 4 kreuzen und miteinander verbinden. Jede Verbindungsbohrung 18 bzw. 19 kreuzt und ver- bindet eine Reihe übereinander liegender Querkanäle 4. Die zweite Gruppe Verbindungsbohrungen 19 befindet sich an der der ersten Gruppe Verbindungsbohrungen 18 gegenüber liegenden Umfangsseite des Zylinders 1, 1'.... Diese Anordnung der ersten und der zweiten Gruppe Verbindungsbohrungen ist aus den Querschnittsdarstellungen in den Figuren 2a und 2b ersichtlich. Jeder Querkanal 4 erstreckt sich von einer Verbindungsbohrung 18 der ersten Gruppe zu einer Verbindungsbohrung 19 der zweiten Gruppe.

Die Verbindungsbohrungen 18 der ersten Gruppe beginnen an der ersten Stirnfläche des zylindrischen Blockmoduls und erstrecken sich in Längsrichtung bis zu den Querkanälen 4 der letzten Ebene, werden jedoch nicht durch die zweite Stirnfläche des zylindrischen Blockmoduls hindurch geführt, d.h. die Verbindungsbohrungen 18 sind an der zweiten Stirnfläche des Zylinders geschlossen. Die Verbindungsbohrungen 18 der wirken als Einlass- und Verteilleitungen, sie leiten das Servicemedium in das Blockmodul 1, 1'... ein und verteilen es in die einmündenden Querkanäle 4. Die Gruppe von Verbindungsbohrungen 18 stellt somit die erfindungsgemäße Verteilvorrichtung dar. Die Verbindungsbohrungen 19 der zweiten Gruppe beginnen an der zweiten Stirnfläche des zylindrischen Blockmoduls und erstrecken sich in Längsrichtung bis zu den Querkanälen 4 der ersten Ebene, werden jedoch nicht durch die erste Stirnfläche des zylindrischen Blockmoduls hindurch geführt, d.h. die Verbindungsbohrungen 19 sind an der ersten Stirnfläche des Zylinders geschlossen. Die Verbindungsbohrungen 19 wirken als Sammel- und Auslassleitungen, sie sammeln das Servicemedium aus den einmündenden Querkanälen 4 und führen

es aus dem Blockmodul 1, 1'... heraus. Die Gruppe von Verbindungsbohrungen 19 stellt somit die erfindungsgemäße Sammelvorrichtung dar.

Die Blockmodule 1, 1'... werden so übereinander gestapelt, dass die an der zweiten Stirnfläche des Blockmoduls 1 offenen Verbindungsbohrungen 19 genau durch die an der ersten Stirnfläche offenen Verbindungsbohrungen 18' des nächsten Blockmoduls 1' fortgesetzt werden.

Die Verbindungsbohrungen 18 der ersten Gruppe des in Strömungsrichtung des zweiten Mediums ersten Blockmoduls 1 sind über eine Kammer 20, die durch eine sich über die Mündungen aller Verbindungsbohrungen 18 erstreckende Sichelfräsung in der an das Blockmodul 1 angrenzenden Stirnfläche des oberen Kopfstücks 10 gebildet wird, mit der zum Stutzen 8 führenden Zuleitung 21 verbunden. Der Stutzen 8 dient in der in Figur 2a und 2b dargestellten Betriebsart als Einlass für das Servicemedium. Die Verbindungsbohrungen 19' der zweiten Gruppe des in Strömungsrichtung des zweiten Mediums letzten Blockmoduls 1 ' sind über eine Kammer 22, die durch eine sich über die Mündungen aller Verbindungs- bohrungen 19' erstreckende Sichelfräsung in der an das Blockmodul 1' angrenzenden Stirnfläche des unteren Kopfstücks 11 gebildet wird, mit der zum Stutzen 9 führenden Zuleitung 23 verbunden. Der Stutzen 9 dient in der in Figur 2a und 2b dargestellten Betriebsart als Auslass für das Servicemedium. Die Kopfstücke 10, 11 enthalten Kammern 12, 13, in welche die Längskanäle 2 der angrenzenden Blockmodule münden. An der Kammer 12 bzw. 13 befindet sich die Eintrittsbzw. Austrittsöffnung für den Produktmedienstrom. In der in Figur 2a und 2b dargestellten Betriebsart tritt der Produktmedienstrom am unteren Kopfstück 11 in Kammer 13 ein und am oberen Kopfstück 10 durch Kammer 12 aus. Alternativ können aber auch Kopfstücke mit mehreren Teilkammern für einen mehrfachen Durchgang des Produktmediums in Längs- richtung durch die Blocksäule vorgesehen werden, wie bereits für den Stand der Technik beschrieben.

Selbstverständlich können die Strömungsrichtungen von Servicemedium und Produktmedium auch umgekehrt werden, so dass der Stutzen 9 am unteren Kopfstück 11 und die Kammer 12 im oberen Kopfstück 10 jeweils als Einlass dienen sowie der Stutzen 8 am oberen Kopfstück 10 und die Kammer 13 im unteren Kopfstück 11 jeweils als Auslass. Entscheidend ist, dass beide Medien im Gegenstrom geführt werden, also das kalte und das heiße Medium nicht von derselben Seite in den Apparat eintreten, da sonst der Werkstoff einer zu hohen Temperaturdifferenz ausgesetzt wäre.

Die Umfangsflächen der Blockmodule, an denen die Anbohröffnungen mit Passfedern verschlossen sind, können zur Erhöhung der Druckfestigkeit mit einer vollflächigen Armierung aus Carbonfasern oder/und anderen geeigneten Verstärkungsfasern umwickelt werden. Eine solche Armierung bewirkt eine Entlastung der Passfedem, welche die Anbohröffnungen der Querkanäle 4 verschließen. Daher ist die Bauart mit Armierung besonders bevorzugt.

Die Fugen zwischen den einzelnen Blockmodulen 1, 1'... sind mit Dichtungen 3', 3" bevorzugt aus PTFE abgedichtet. Die kreisförmig umlaufenden Dichtungen 3 ' und 3 ' ' umschließen auf den Stirnflächen der aufeinander folgenden Blockmodule den Bereich, in dem sich die miteinander kommunizierenden Verbindungsbohrungen 19, 18' befinden, und dichten diese nach außen und gegen den Bereich der miteinander kommunizierenden Längskanäle 2 ab. Die Fugen zwischen erstem Blockmodul und angrenzenden Kopfstück bzw. letztem Blockmodul und angrenzendem Kopfstück sind ebenfalls durch zwei kreisförmig umlaufende Dichtungen 3', 3" abgedichtet, welche den Bereich der Mündungen der Verbindungsbohrungen 18 des ersten Blockmoduls und der Kammer 20 im angrenzenden Kopfstück 10 bzw. der Verbindungsbohrungen 19' des letzten Blockmoduls und der Kammer 22 im angrenzenden Kopfstück 11 nach außen und gegen den Bereich der Längskanäle 2 und der mit diesen kommunizierenden Kammer 12 im Kopfstück 10 bzw. Kammer 13 im Kopfstück 11 abdichten. Die Blocksäule einschließlich oberem und unterem Kopfstück 10, 11 wird zwischen einer meist quadratisch ausgebildeten unteren Spannplatte 14 mit Befestigungslöchern für die Verankerung der Blocksäule am Untergrund, und einer runden oberen Spannplatte 14' mittels Zugankern 24 und Druckfedern 25 verspannt.

Durch zwischen den übereinander liegenden Blockmodulen 1, 1' vorgesehene Steckbolzen 26 wird eine verdrehsichere Positionierung der Blockmodule in der Blocksäule bewirkt.

In der zweiten Bauart (Figuren 3a und 3b) sind die Blockmodule zweiteilig zusammengesetzt. Jedes Blockmodul besteht aus einem kegelstumpfförmigen Kernstück Ia, das als kreuzgebohrter, d.h. mit Längskanälen 2 und Querkanälen 4 versehener Block ausgeführt ist, und einer konzentrischen, das Kernstück umfassenden Außenschale Ib als strömungsführendes und nach außen dichtendes Element. Das Außenschalenbauteü Ib hat die Form eines Zylinders mit einer zu dem kegelstumpfförmigen Kernstück Ia komplementären Ausnehmung. Die beiden Bauteile Ia, Ib werden miteinander verkittet und bilden zusammengefügt ein zylinderförmiges Blockmodul 1. Der Einfachheit halber wird in den Figuren 3a und 3b eine Blocksäule aus nur zwei Blockmodulen 1, 1' gezeigt.

An die Längskanäle 2 des Blockmoduls 1 schließen sich die Längskanäle des folgenden Blockmoduls 1' an, so dass innerhalb der Blocksäule in Längsrichtung durchgehende Strömungswege gebildet werden. Bevorzugt werden die Längskanäle 2 für den Transport des Produktmediums vorgesehen und die Querkanäle 4 für den Transport des Servicemediums. Im folgenden wird die Erfindung anhand dieser bevorzugten Betriebsart erläutert, sie ist jedoch nicht daran gebunden. Der erfindungsgemäße Blockwärmetauscher lässt sich prinzipiell auch so einsetzen, dass das Servicemedium durch die Längskanäle 2 und das Produktmedium durch die Querkanäle 4 fließt. An der inneren, an das Kernstück (Ia) grenzenden Wandung der Außenschale Ib befindet sich eine umlaufende Ausnehmung, welche durch eingekittete vertikale Trennleisten 27a, 27b aus Graphit in zwei Hälften geteilt wird. Werden Kernstück Ia und Außenschale Ib zusammengesetzt, dann bilden die beiden Hälften der umlaufenden Ausnehmung Kammern

28 und 29 zwischen Außenschale und Kern. Jeder Querkanal 4 im Kernstück Ib erstreckt sich von der ersten Kammer 28 bis zur zweiten Kammer 29. In die erste Kammer 28 münden von der Oberseite des Schalenbauteils Ib ausgehende Einlassbohrungen 30. An der Unterseite des Schalenbauteils hat die Kammer 28 keinen Auslass. In die zweite Kammer 29 münden von der Unterseite des Schalenbauteils Ib ausgehende Auslassbohrungen 31. An der Oberseite des Schalenbauteils Ib hat die Kammer

29 keinen Einlass. Die von der Oberseite des Schalenbauteils Ib ausgehenden Einlassbohrungen 30 leiten das Servicemedium in die Kammer 28 des Blockmoduls 1. Die Kammer 28 dient als Verteilkammer, hier wird der Servicemedienstrom auf die einmündenden Querkanäle 4 verteilt. Die zweite Kammer 29 wirkt als Sammelkammer, hier werden die aus den Querkanälen 4 kommenden Teilströme wieder zusammengeführt. Die Kammern 28 und 29 bilden somit die erfmdungsgemäße Verteil- und die erfindungsgemäße Sammelvorrichtung. Durch die Auslassbohrungen 31 wird das Servicemedium aus dem Blockmodul 1 heraus geleitet. Die Blockmodule 1, 1'... werden so übereinander gestapelt, das die an der Unterseite des Schalenbauteils Ib offenen Auslassbohrungen 31 genau durch die an der Oberseite offenen Einlassbohrungen 30' des nächsten Blockmoduls 1 ' fortgesetzt werden. Die Einlassbohrungen 30 des in Strömungsrichtung des zweiten Mediums ersten Blockmoduls 1 sind über eine Kammer 20, die durch eine sich über die Mündungen aller Einlassbohrungen 30 erstreckende Sichelfräsung in der an das Blockmodul 1 angrenzenden Stirnfläche des oberen Kopfstücks 10 gebildet wird, mit der zum Stutzen 8 führenden

Zuleitung 21 verbunden. Der Stutzen 8 dient in der in Figur 3 a und 3b dargestellten Betriebsart als Einlass für das Servicemedium.

Die Auslassbohrungen 31' im in Strömungsrichtung des zweiten Mediums letzten Blockmoduls 1' sind über eine Kammer 22, die durch eine sich über die Mündungen aller Auslassbohrungen 31 ' erstreckende Sichelfräsung in der an das Blockmodul 1 ' angrenzenden Stirnfläche des unteren Kopfstücks 11 gebildet wird, mit der zum Stutzen 9 rührenden Zuleitung 23 verbunden. Der Stutzen 9 dient in der in Figur 3 a und 3b dargestellten Betriebsart als Auslass für das Servicemedium. Die Kopfstücke 10, 11 enthalten Kammern 12, 13, in welche die Längskanäle 2 der angrenzenden Blockmodule münden. An der Kammer 12 bzw. 13 befindet sich die Eintrittsbzw. Austrittsöffnung für den Produktmedienstrom. In der in Figur 3 a und 3b dargestellten Betriebsart tritt der Produktmedienstrom am unteren Kopfstück 11 ein und am oberen Kopfstück 10 aus. Alternativ können aber auch Kopfstücke mit mehreren Teilkammern für einen mehrfachen Durchgang des Produktmediums in Längsrichtung durch die Blocksäule vorge- sehen werden, wie bereits für den Stand der Technik beschrieben.

Selbstverständlich können die Strömungsrichtungen von Servicemedium und Produktmedium auch umgekehrt werden, so dass der Stutzen 9 am unteren Kopfstück 11 und die Kammer 12 im oberen Kopfstück 10 jeweils als Einlass dienen sowie der Stutzen 8 am oberen Kopfstück 10 und die Kammer 13 im unteren Kopfstück 11 jeweils als Auslass. Entscheidend ist, dass beide Medien im Gegenstrom geführt werden, also das kalte und das heiße Medium nicht von derselben Seite in den Apparat eintreten, da sonst der Werkstoff einer zu hohen Temperaturdifferenz ausgesetzt wäre.

Die Umfangsflächen der Blockmodule, die durch die Außenschalenbauteile Ib gebildet werden, welche erfindungsgemäß keine Anbohröffhungen der Querkanäle 4 aufweisen, können zur Erhöhung der Druckfestigkeit mit einer vollflächigen Armierung aus Carbonfasern oder/und anderen geeigneten Verstärkungsfasern umwickelt werden. Die Fugen zwischen den einzelnen Blockmodulen 1, 1'... sind mit Dichtungen 3', 3" bevorzugt aus PTFE abgedichtet. Die kreisförmig umlaufenden Dichtungen 3' und 3" umschließen auf den Stirnflächen der aufeinander folgenden Blockmodule den Bereich, in dem sich die miteinander kommunizierenden Auslassbohrungen 31 und Einlassbohrungen 30' befinden, und dichten diese nach außen und gegen den Bereich der miteinander kommunizierenden Längskanäle 2 ab. Die Fugen zwischen erstem Blockmodul und angrenzenden Kopfstück bzw. letztem Blockmodul und angrenzendem Kopfstück sind ebenfalls durch zwei kreisförmig umlaufende Dichtungen 3', 3" abgedichtet, welche den Bereich der Mündungen

der Einlassbohrungen 30 des ersten Blockmoduls und der Kammer 20 im angrenzenden Kopfstück 10 bzw. der Auslassbohrungen 31' des letzten Blockmoduls und der Kammer 22 im angrenzenden Kopfstück 11 nach außen und gegen den Bereich der Längskanäle 2 und der mit diesen kommunizierenden Kammer 12 im Kopfstück 10 bzw. Kammer 13 im Kopfstück 11 abdichten.

Die Blocksäule einschließlich oberem und unterem Kopfstück 10, 11 wird zwischen einer meist quadratisch ausgebildeten unteren Spannplatte 14 mit Befestigungslöchern für die Verankerung der Blocksäule am Untergrund, und einer runden oberen Spannplatte 14' mittels Zugankern 24 und Druckfedern 25 verspannt. Durch zwischen den übereinander liegenden Blockmodulen 1, 1' vorgesehene Steckbolzen 26 wird eine verdrehsichere Positionierung der Blockmodule in der Blocksäule bewirkt.

In den vorstehend beschriebenen und in den Figuren 2 und 3 dargestellten Bauarten des erfindungsgemäßen Blockwärmetauschers kreuzt der auf die Querkanäle 4 verteilte zweite Medienstrom den durch die Längskanäle 2 geführten ersten Medienstrom genau einmal pro Blockmodul. Soll bei konstanter Gesamtlänge der Blocksäule eine häufigere Kreuzung der beiden Medienströme erzielt werden, so lässt sich dies erfindungsgemäß durch Umlenkstege und Umlenkbunde (im folgenden allgemein als Umlenkelemente 32, 32' bezeichnet) in den Verbindungsbohrungen 18, 19 der ersten Bauart bzw. den Kammern 28, 29 der zweiten Bauart realisieren. Die Umlenkelemente 32 teilen das Blockmodul in einzelne, nacheinander zu durchströmende Blockabschnitte und bewirken ähnlich wie das Leitscheibengerüst 7 nach dem Stand der Technik Umlenkungen des die Querkanäle 4 durchströmenden Mediums innerhalb des Blockmoduls. So wird ein mehrfacher Durchgang des zweiten Medienstroms pro Blockmodul erreicht. Bevorzugt werden wiederum die Längskanäle 2 für den Transport des Produktmediums vorgesehen und die Querkanäle 4 für den Transport des Servicemedienstroms. Im folgenden wird dieser Aspekt der Erfindung anhand dieser bevorzugten Betriebsart erläutert, ist jedoch nicht daran gebunden.

Bei der monolithischen Bauweise mit zweifachem Durchgang des Servicemedienstroms pro Blockmodul (Figur 4a) wird die Umlenkung des Servicemedienstroms dadurch erzwungen, dass an der ersten Stirnfläche offenen Verbindungsbohrungen 18 auf halber Höhe durch Umlenkelemente 32 verschlossen sind. Der Servicemedienstrom verteilt sich dadurch nur auf

die Querkanäle 4 der oberen Hälfte des Blockmoduls, die den ersten zu durchströmenden Blockabschnitt bildet.

Nach Durchströmen der Querkanäle 4 dieses ersten Blockabschnitts gelangt der Servicemedienstrom in die zweiten Verbindungsbohrungen 19. Unterschiedlich zu der in Figur 2a dargestellten Bauart sind hier (Figur 4a) die Bohrungen 19 an der zweiten Stirnfläche des Blockmoduls durch weitere Umlenkelemente 32' verschlossen. Weil die Bohrungen 19 an der zweiten Stirnfläche des Blockmoduls keine Ausgänge haben, wird der Servicemedienstrom umgelenkt und zum Durchströmen der Querkanäle 4 in der zweiten Blockhälfte gezwungen. Danach erreicht der Servicemedienstrom die unterhalb der Umlenkelemente 32 befindlichen Abschnitte der ersten Verbindungsbohrungen 18. Unterschiedlich zu der in Figur 2a dargestellten Bauart sind hier (Figur 4a) die Bohrungen 18 durch die zweite Stirnfläche des Blockmoduls 1 hindurch geführt und finden ihre Fortsetzung in den Bohrungen 18' des analog aufgebauten folgenden Blockmoduls 1' (in Figur 4a nicht enthalten), so dass der Servicemedienstrom in das nächste Blockmodul 1 ' übertreten kann.

Bei der zweiteiligen Bauweise (Figur 5a) wird, um einen zweifachen Durchgang des Servicemedienstroms pro Blockmodul zu ermöglichen, die Kammer 28 auf halber Höhe durch einen eingekitteten horizontalen Trennsteg 32 aus Graphit in eine obere Teilkammer 28a und eine untere Teilkammer 28b getrennt. Der Servicemedienstrom verteilt sich aus der oberen Teilkammer 28a nur auf die Querkanäle 4 der ersten Hälfte des Blockmoduls, die den ersten zu durchströmenden Blockabschnitt bildet.

Nach Durchströmen der Querkanäle 4 dieses ersten Blockabschnitts gelangt der Servicemedienstrom in die Kammer 29. Unterschiedlich zu der in Figur 3a dargestellten Bauart besitzt die Kammer 29 hier (Figur 5a) keine Auslassbohrungen 31. Weil die Kammer 29 an der Unterseite des Schalenbauteils keine Ausgänge hat, wird der Servicemedienstrom umgelenkt und zum Durchströmen der Querkanäle 4 in der zweiten Blockhälfte gezwungen. Danach erreicht der Servicemedienstrom die untere Teilkammer 28b der Kammer 28 und verlässt diese über Auslassbohrungen 30a, welche in den Einlassbohrungen 30' des analog aufgebauten folgenden Blockmoduls 1' (in Figur 5a nicht enthalten) ihre Fortsetzung finden, so dass der Servicemedienstrom in das nächste Blockmodul 1' übertreten kann.

Durch Vorsehen weiterer Umlenkelemente 32, 32' an anderer Position lässt sich die Anzahl der Durchgänge des Servicemedienstroms pro Blockmodul weiter vergrößern. Dieses Prinzip

wird im folgenden beispielhaft für einen dreifachen Durchgang des Servicemediums pro Blockmodul beschrieben.

Bei der monolithischen Bauweise (Figur 4b) wird die erste Umlenkung dadurch erzwungen, dass die an der ersten Stirnfläche offenen Verbindungsbohrungen 18 nach dem ersten Drittel der übereinander liegenden Ebenen von Querkanälen 4 durch Umlenkelemente 32 verschlossen sind. Der Servicemedienstrom kann sich dadurch nur auf die Querkanäle 4 des ersten Drittels des Blockmoduls verteilen, das den ersten zu durchströmenden Blockabschnitt bildet. Nach Durchströmen der Querkanäle 4 dieses ersten Blockabschnitts erreicht der Servicemedienstrom die zweiten Verbindungsbohrungen 19. Dort wird eine Umlenkung erzwungen, weil nach dem zweiten Drittel der übereinander liegenden Ebenen von Querkanälen 4 die Verbindungsbohrungen 19 durch weitere Umlenkelemente 32' verschlossen sind. Der Servicemedienstrom wird dadurch auf die Querkanäle 4 im zweiten Drittel des Blockmoduls umgelenkt, das den zweiten zu durchströmenden Blockabschnitt bildet.

Aus den Querkanälen 4 des zweiten Blockabschnitts gelangt das Servicemedium in die unterhalb der Umlenkelemente 32 befindlichen Abschnitte der ersten Verbindungsbohrungen 18. Weil die Verbindungsbohrungen 18 an der zweiten Stirnfläche des Blockmoduls verschlossen sind, erfolgt eine erneute Umlenkung des Servicemedienstroms, der nun die Querkanäle 4 im letzten Drittel des Blockmoduls durchströmt und die unterhalb der Umlenkelemente 32' befindlichen Abschnitte der Verbindungsbohrungen 19 erreicht. Die Verbindungsbohrungen 19 sind an der zweiten Stirnfläche des Blockmoduls offen. Die Blockmodule 1, 1'... werden wie in Figur 2a gezeigt so übereinander gestapelt, dass die an der zweiten Stirnfläche des Blockmoduls 1 offenen Verbindungsbohrungen 19 genau durch die an der ersten Stirnfläche offenen Verbindungsbohrungen 18' des nächsten Blockmoduls 1' fortgesetzt werden, so dass der Servicemedienstrom in das nächste Blockmodul 1 ' übertreten kann.

Bei der zweiteiligen Bauweise (Figur 5b) wird, um einen dreifachen Durchgang des Servicemediumstroms pro Blockmodul zu ermöglichen, die Kammer 28 nach dem ersten Drittel der übereinander liegenden Ebenen von Querkanälen 4 durch einen eingekitteten horizontalen Trennsteg 32 aus Graphit in eine obere Teilkammer 28a und eine untere Teilkammer 28b getrennt. Der Servicemedienstrom verteilt sich aus der oberen Teilkammer 28a nur auf die Querkanäle 4 des ersten Drittels des Blockmoduls, das den ersten zu durchströmenden Blockabschnitt bildet.

Die Kammer 29 wird durch einen eingekitteten horizontalen Trennsteg 32' aus Graphit nach dem zweiten Drittel der übereinander liegenden Ebenen von Querkanälen 4 in eine obere Teilkammer 29a und eine untere Teilkammer 29b getrennt. Nach Durchströmen der Querkanäle 4 des ersten Blockabschnitts erreicht der Servicemedienstrom die obere Teilkammer 29a der Kammer 29. Dort wird der Servicemedienstrom auf die Querkanäle 4 im zweiten Drittel des Blockmoduls umgelenkt, das den zweiten zu durchströmenden Blockabschnitt bildet

Aus den Querkanälen 4 des zweiten Blockabschnitts gelangt das Servicemedium in die untere Teilkammer 28b der Kammer 28. Weil diese an der Unterseite des Schalenbauteils keine Auslassbohrungen aufweist, erfolgt eine erneute Umlenkung des Servicemedienstroms, der nun die Querkanäle 4 im letzten Drittel des Blockmoduls durchströmt und die untere Teilkammer 29b der Kammer 29 erreicht. Die untere Teilkammer 29b der Kammer 29 weist Auslassbohrungen 31 auf. Die Blockmodule 1, 1'... werden wie in Figur 3a gezeigt so übereinander gestapelt, dass die Auslassbohrungen 31 genau durch die Einlassbohrungen 30' des nächsten Blockmoduls 1' fortgesetzt werden, so dass der Servicemedienstrom in das nächste Blockmodul 1 ' übertreten kann.

Geeignete Werkstoffe zur Fertigung der Blockmodule sind mit Kunstharz oder einem Fluoro- polymer, z.B. PTFE, imprägnierter Graphit. Der Einsatz solcher Materialien ist im Apparate- bau weit verbreitet, ihre Herstellung, Bearbeitung und Eigenschaften sind bekannt.

Obwohl in den Figuren die Blocksäule des erfmdungsgemäßen Wärmetauschers in stehender Position dargestellt ist, ist die Erfindung nicht auf diese Betriebsweise beschränkt, die Blocksäule kann auch horizontal angeordnet werden.

B ezugszeichenliste

1, 1', 1"... Blockmodule

Ia Kernstück eines zweiteiligen Blockmoduls Ib Außenschalenbauteil eines zweiteiligen Blockmoduls

2 Längskanäle

3, 3', 3" Dichtungen

4 Querkanäle

5 Stahlmantel 6 Außenraum

7 Leitscheibengerüst

8, 9 oberer und unterer Einlauf- bzw. Auslaufstutzen

10, 11 Oberes und unteres Kopfstück

12 Kammer mit Ein bzw. Auslass im oberen Kopfstück 13 Kammer mit Ein- bzw. Auslass im unteren Kopfstück

14 Grundplatte

14' obere Spannplatte

15 Runddichtung zwischen Grundplatte und unterem Kopfstück

16 Schraubenfedern 17 Passfedern zum Verschließen der Anbohröffnungen der Querkanäle 4

18, 18' eine Verteil Vorrichtung bildende erste Gruppe von Verbindungsbohrungen

19, 19' eine Sammelvorrichtung bildende zweite Gruppe von Verbindungsbohrungen

20 Durch Sichelfräsung gebildete Kammer im oberen Kopfstück 10

21 Verbindungsleitung zum Einlass 8 22 Durch Sichelfräsung gebildete Kammer im unteren Kopfstück 11

23 Verbindungsleitung zum Auslass 9

24 Zuganker

25 Druckfedern

26 Steckbolzen 27a, 27b Trennleisten zwischen den Kammern 28 und 29

28 erste Kammer

28a, 28b Teilkammern der Kammer 28

29 zweite Kammer

29a, 29b Teilkammern der Kammer 29

, 30' Einlassbohrungen der Kammer 28 a Auslassbohrungen der Kammer 28 , 31' Auslassbohrungen der Kammer 29 , 32' Umlenkelement bzw. Trennsteg