HINTERGRUND DER ERFINDUNG Wärmetauscherelemente, die aus einer Wand mit im wesentlichen quer zu ihr orientierten und im wesentlichen untereinander gleich beabstandeten Stabrippen bestehen, sind beispielsweise nach dem deutschen Patent 34 14 395 bekannt. Der die Wand bildende Träger ist dabei in Form einer Lochplatte ausgebildet, in deren Löcher im wesentlichen schlank- zylindrische Wärmeleitkörper eingesetzt sind. Zweck einer derartigen Ausbildung ist es, die Wärmeübergangsfläche einer Wärmetauscherwand zu vergrö ern, was sonst, soweit es sich bei den Wänden um Blech handelt, durch Blechprofilierung in Form von Rippen, Noppen od. dgl. bis hin zur Aufrauhung der Blechoberflächen praktiziert wird, und, soweit es sich bei den Wänden um gie technisch hergestellte handelt, ebenfalls durch gleiche oder ähnliche Oberflächenprofilierungen.

Eingebunden sind derartige Wärmetauscherelemente dabei immer in entsprechend gestaltete Gehäuse zur Führung und Zu- und Ableitung der am Wärmetausch beteiligten Medien. Da es sich, abgesehen von den vorerwähnten Oberflächenaufrauhungen, die jedoch nur Grenzschichten der beteiligten Medien erfassen können, bei den anderen, vorerwähnten Wärmetauscherelementen um sehr grobe Strukturen handelt, stehen diese einer kompakten Bauweise von Wärmetauschern, d.h., einer möglichst geringen Raumbeanspruchung entgegen, da derartige Grob- strukturen von Wärmeübertragungsflächenvergrö erungen ent- sprechend gro e Abmessungen der mit den Übertra- gungsflächenvergrö erungen bestückten bzw. versehenen Wänden verlangen und damit auch entsprechend gro dimensionierte Gehäuse.

Da es sich beim Wärmetauscherelement nach dem deutschen Patent 34 14 395, von dem hier ausgegangen wird, nur um eine Grobstruktur handeln kann, ergibt sich daraus, da für die die Wärmeübertragungsfläche vergrö ernden, die Wand durch- greifenden Wärmeleitkörper sogar in Betracht gezogen ist, diese hohl auszubilden und im Hohlraum mit einer Scheidewand zu versehen. Dabei mu dahingestellt bleiben, ob dies tatsächlich den Wärmeübergang wesentlich verbessert, da die Hohlräume strömungstechnisch Toträume darstellen. In Betracht gezogen ist diese Möglichkeit offenbar vielmehr unter dem Gesichtspunkt einer Gewichtsreduzierung, die mit Rücksicht auf das relativ hohe Gewicht derartiger Wärmetauscherelemente als von Interesse angesehen wurde. Bezüglich der "groben" Strukturierung solcher Wärmetauscherelemente ist auch noch auf das deutsche Patent 37 34 009 zu verweisen, bei dessen Gegenstand es sich um ein Wärmetauscherrohr handelt, das mit Metallstiften bestückt ist, die die Wandung des Rohres durchgreifen.

Ausgehend von Wärmetauscherelementen der vorbeschriebenen Art wurde gefunden, da es wünschenswert ist, solche Wärme- tauscherelemente dahingehend zu verbessern, da , bezogen auf die Flächengrö e der Wärmetauscherwand, deren wirksame Über- tragungsfläche wesentlich vergrö ert ist, dabei aber gleich- zeitig Gewicht und Raumbeanspruchung eines mit solchen erfindungsgemä ausgebildeten Wärmetauscherelementen ausge- statteten Wärmetauschers reduziert sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG Nach der Erfindung besteht das Wärmetauscherelement aus einer Wand mit Stabrippen, die einen bürstenartigen Besatz der Wand bilden. Erfindungsgemä ist dabei das Produkt aus Durchmesser und Abstand der auf mindestens einer Seite der Wand angeordneten Stabrippen < 4 mm2. Ferner ist dabei das Verhältnis von Durchmesser zur Höhe der Stabrippen < o,3.

Vorteilhafte Weiterbildungen und besondere Ausführungsformen werden im einzelnen im speziellen Beschreibungsteil näher erläutert.

Unter "Stabrippen" sind dabei, was sich ebenfalls aus der speziellen Beschreibung ergeben wird, keineswegs und grund- sätzlich nur geometrisch genau zu definierende Gebilde im Sinne der vorerwähnten deutschen Patente 34 14 395 und 37 34 009, also zylindrische Zapfen zu verstehen, sondern nach der Erfindung auch solche, die bspw. schlaufenförmig nach der einen und/oder anderen Seite aus der Wand herausragen.

Durch den erfindungsgemä bürstenartigen Besatz mit den erfindungsgemä en Ma gaben bzgl. Durchmesser, Abstand und Höhe der Stabrippen kann im Grunde nicht mehr von einer Übertragungsflächenvergrö erung der Wärmetauscherelementen- wand die Rede sein, da der weitaus grö ere Teil der Wärme- übertragung und des Wärmetransportes bzw. der Wärmeleitung nicht mehr von der Wand des Wärmetauscherelementes sondern von den Stabrippen geleistet wird, ganz abgesehen vom Spezialfall, bei dem die Stabrippen ein besseres Wär- meleitvermögen haben als das Material, aus dem die Wand selbst gebildet ist, was in Sonderfällen von Interesse sein kann, wenn bspw. ein Wärmetransport in Wanderstreckungsrich- tung unterbunden bzw. minimiert werden soll.

Um eine Vorstellung zu vermitteln, welche Dimensionierungen und Zuordnungen der Stabrippen nach der Erfindung einen "bürstenartigen" Besatz repräsentieren, so kommen bspw.

Stabrippen mit einem Durchmesser von 2 mm mit Abständen voneinander von ebenfalls maximal 2 mm in Betracht, wobei sich dabei die Höhe bzw. Länge der Stabrippen an der Bedingung zu orientieren hat, da das Verhältnis von Durch- messer zu Höhe < 0,3 ist. Bei einem Durchmesser von 2 mm kann also die Höhe der Stabrippen 60 mm betragen, d.h., je dünner die Stabrippen werden, desto kürzer sind diese in ihrer Höhe bzw. Länge zu bemessen. Letztlich ist dabei die tatsächliche Längen- bzw. Höhenbemessung der Stabrippen aus dem Verhältnisbereich von Durchmesser zu Höhe < 0,3 von der Stei- figkeit des verwendeten Materials abhängig.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen Fig.l eine Draufsicht auf einen Abschnitt des Wärme- tauscherelementes nach der Erfindung ist; Fig.2 eine Seitenansicht des Wärmetauscherelementes nach Fig.l ist; Fig.3 eine perspektivische Ansicht eines Teiles des Wärmetauscherelementes ist; Fig.3 A,B Gewebe-und Gewirkedarstellungen sind; Fig.3 C eine Gewebedarstellung mit als Frottierschlaufen ausgebildeten Stabrippen ist; Fig.3 D eine besondere Ausführungsform des Wärmetau- scherelementes zeigt; Fig.4 eine perspektivische Ansicht eines aus der Aus- führungsform eines nach Fig. 3 gebildeten Wärme- tauscherelementes ist; Fig.5 ein Schnitt durch das Wärmetauscherelement gemä Fig. 4 ist; Fig.6 eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform aus einem Band gemä Fig. 3 gebildeten Wärmetauscher- elementes ist; Fig.7-9 weitere Ausführungsformen des Wärmetauscherele- mentes sind; Fig.10,11 besondere Ausführungsformen der Stabrippen in Seitenansicht zeigen; Fig.12 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Wärmetauscherelementes ist; Fig.13,14 stark vergrö erte Schnitte besonderer Ausfüh- rungsformen des Wärmetauscherelementes sind; Fig.l5A,B stark vergrö erte Schnitte des Wärmetauscher- elementes bei Wandausbildung aus Vliesmaterial sind; Fig.16 ein stark vergrö erter Schnitt durch einen Ab- schnitt eines Wärmetauscherelementes mit beson- derer Ausführungsform der Stabrippen ist; Fig.17 ein Schnitt durch eine beispielhafte Anordnung des Wärmetauscherelementes in einem Wärme- tauschergehäuse ist und Fig.18 ein Schnitt längs Linie I-I durch den Wärme- tauscher gemä Fig. 15 ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN Das Wärmetauscherelement (nachfolgend kurz mit HT-Element be- zeichnet) besteht nach wie vor aus einer Wand 1, die mit im wesentlichen quer zu ihr orientierten und im wesentlichen un- tereinander gleich beabstandeten Stabrippen 2 versehen ist.

Unter Bezug auf die Zeichnungen ist für ein solches HT- Element nach der Erfindung nun wesentlich, und dies gilt für alle Ausführungsbeispiele, da der Stabrippenbesatz der Wand 1 bürstenartig ausgebildet ist, da das Produkt aus Durchmesser d und Abstand s der auf mindestens einer Seite der Wand 1 angeordneten Stabrippen < 4 mm2 und da das Verhältnis von Durchmesser d zur Höhe h der Stabrippen < 0,3 ist. Hierzu wird auf die Fig.1,2 verwiesen, deren Darstel- lungen allerding nicht ma stabsgerecht sind. Fig. 2 stellt die bevorzugte Ausführungsform dar, bei der nämlich ein Rippenbesatz auf beiden Seiten der Wand 1 vorgesehen ist. Die "bürstenartige" Besatzstruktur des erfindungsgemä en HT- Elementes wird am besten aus Fig. 5 deutlich, obgleich es sich dabei um eine besondere Ausführungsform handelt, die noch näher erläutert wird.

Im Vorgriff auf die nachfolgende Beschreibung sei auf die Fig. 17, 18 Bezug genommen, die als Beispiel die Anordnung des erfindungsgemä en HT-Elementes in einem Wärmetauscher- gehäuse G verdeutlichen, das mit Zu- und Abströmanschlüssen Z, A für zwei am Wärmetausch beteiligte Medien versehen ist.

Die Pfeile P verdeutlichen die Strömungsrichtungen der beiden, das Wärmetauschergehäuse G durchströmenden Medien.

Die Wände W des Gehäuses G sind dabei mit einer Wär- meisolierung IS versehen.

Bevorzugt und vorteilhaft, da auf diese Weise besonders ein- fach und rationell herstellbar, ist die Wand 1 des erfin- dungsgemä en Wärmetauscherelementes in Form einer Gewebe- oder Gewirkestruktur(siehe Fig.3A,B) oder aus mindestens einer Lage aus Vliesmaterial(siehe Fig.15) gebildet, wobei die Stabrippen 2 Teile des Gewebes oder Gewirkes sind. Sofern Vliesmaterial für die Ausbildung der Wand 1 verwendet wird, müssen die Stabrippen in anderer Weise der Wand 1 zugeordnet werden, was noch näher erläutert wird.

Bei gleichzeitiger Ausbildung der Stabrippen 2 während des Webens oder Wirkens der Wand 1 mu das dafür verwendete Aus- gangsmaterial gut wärmeleitend sein, es sei denn, es wird nachträglich für gute Wärmeleiteigenschaften am erfindungs- gemä en HT-Elemenrt gesorgt. So kommt bspw. als Fadenmaterial solches auf Silizium/Kohlenstoffbasis in Betracht, oder es erfolgt eine Behandlung (Tränkung) geeigneten Fasermaterials mit Material auf dieser Basis.

Abgesehen davon kann zumindest das die Stabrippen 2 bildende Fadenmaterial aus gut wärmeleitendem, auf Web- oder Wirkmaschinen verarbeitbaren Draht gebildet sein. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, da heute Web- und Wirktechniken und einschlägige Maschinen zur Verfügung stehen, die die Herstellung einer solchen bürstenartigen Struktur ohne weiteres zulassen, wobei es auch möglich ist, die Stabrippen 2 beispielsweise in Form von Frot- tierschlaufen(siehe Fig.3C) beim Weben oder Wirken entstehen zu lassen. Ebenfalls gestützt auf bekannte Web- und Wirk- techniken ist es auch möglich, die Wand 1 in Form einer Dop- pelwand auszubilden(siehe Fig.8), wobei zwischen den Doppelwandteilen 1' die Stabrippen 2 angeordnet und mit diesen Teilen 1' verwoben oder verwirkt sind.

Da am Wärmetausch mindestens immer zwei Medien beteiligt sind, ist es für diese Medien und die Wand 1 des erfindungsgemä en HT-Elementes wesentlich, inwieweit die am Wärmetausch beteiligten Medien strikt getrennt gehalten werden müssen, was in der Regel immer der Fall sein wird, wenn mindestens eines der Medien flüssig ist.

Beim Wärmetausch zwischen zwei gasförmigen Medien kann es dabei durchaus genügen, wenn das die Wand 1 bildende Gewebe oder Gewirke ausreichend dicht und fest beim Weben oder Wirken geschlagen wird. Wenn Dichtheit der Wand 1 erforderlich ist, so steht nichts entgegen, das gesamte Gebilde, wie vorerwähnt, mit einem Material ebenfalls auf Si- lizium/Kohlenstoffbasis zu tränken und damit gegen einen Stoffaustausch dicht zu machen. Dies wird im übrigen auch dann praktiziert, wenn es sich beim die Wand 1 bildenden Material um Vliesmaterial handelt und Stoffaustausch verhin- dert werden soll . Als Tränkungsmittel können dabei geeignete Harze, Keramikkleber od. dgl. ebenfalls in Betracht gezogen werden.

Da in der Regel ein flächig gewebtes oder gewirktes Gebilde als Wand 1 für das HT-Element stützender Strukturen bedarf, wird eine Ausführungsform bevorzugt, bei der das die Wand 1 bildende Gewebe, Gewirke oder Vlies in Form eines Bandes 3 ausgebildet ist, das als Spirale 4 aufgerollt oder in Lagen 5 zusammengelegt oder schraubenlinienförmig gewickelt die Wand 1 bildet. Hierzu wird auf die Fig. 3 bis 6 verwiesen, wobei die Fig. 3 ein solches fortlaufend hergestelltes Band 3 zeigt, aus dem beidseitig auf den Schmalseiten die Stabrippen 2 herausragen. Aus einem solchen Band 3 wird dann einfach ein HT-Element beispielsweise in den in Fig. 4, 5 dargestellten Formen gewickelt oder gemä Fig. 6 in Lagen zusammengefaltet zu einem Flächenelement umgeformt. Bei der Ausführungsform nach Fig.9 sind solche Bänder 3 schraubenlinienförmig, ebenfalls mit ihren Flankenflächen F dicht aneinanderliegend, um einen Kern K wickeln, wobei sich, sofern das Ganze mit einem Hüllrohr HR umgeben ist, zwei koaxiale, ring- zylindrische Durchströmkanäle DK ergeben, in die die Stab- rippen 2 einragen.

Das in Fig.3 dargestellte Band 3 kann auch aus zwei Bändern 3' gebildet sein, zwischen die beim Zusammenfügen(siehe Fig.3D) bspw. ein zusammenhängender Strang 2' (siehe Fig.ll) aus Stabrippen 2 eingefügt ist.

Ausgehend von zusammengefalteten Bändern 3 gemä Fig. 6 lä t sich auch ein HT-Element gemä Fig. 7 herstellen, das bspw.

vier Durchströmkanäle DK aufweist, wobei auch hier wieder mit W die Wände eines Wärmetauschergehäuses G bezeichnet sind. In diesem Falle hat die in Fig.3 dargestellte Ausführungsform, wie gestrichelt angedeutet, drei Bänder 3, die insgesamt von den Stabrippen 2 durchgriffen werden.

Die Bildung des erfindungsgemä en HT-Elementes aus einem Gewebe oder Gewirke ist nicht zwingend, d.h., man kann auch von einem leicht biegsamen Metallband als Trägerband 6 ausgehen, an dem die Stabrippen 2 in geeigneter Weise seitlich appliziert sind (bspw. durch Lötverbindung), wie dies in Fig. 12 verdeutlicht ist, die als einzelne Drahtstücke oder mäanderförmig verlaufend (Fig. 10) oder untereinander mittig verknüpft (Fig. 11) seitlich, d.h. an den Bandflanken F am Trägerband 6 anliegen. Fig. 10 ist dabei auch eine beispielhafte Darstellung für die vorerwähnte frottierschlaufenartige Gestaltung der Stabrippen 2. Um eine entsprechende Distanzierung der Stabrippen 2 untereinander in Querrichtung (Pfeil Q in Fig. 12) zu erreichen, sind zwischen dem Trägerband 6 aus dünnem Blech Bandlagen 5 aus bspw.

Vliesmaterial angeordnet.

Das erfindungsgemä bürstenartig ausgebildete HT-Element kann aber auch, wie in Fig. 13 dargestellt, aus einem materialeinheitlichen, in sich massiven Grundkörper 7 aus wärmeleitendem Material gebildet werden, d.h., bspw. aus Aluspritzgu . Feinststrukturen des bürstenartigen Besatzes, wie sie mit Gewebe oder Gewirken darstellbar sind, sind hierbei jedoch nicht möglich, d.h., die Dimensionierung der Stabrippen 2 bewegt sich bei den Ausführungsformen nach den Fig.13,14 in den Grö tabmessungen nach Ma gabe des Produktes aus d x s < 4 mm2.

Gleiches gilt auch für die Ausführungsform nach der bereits erwähnten Fig. 14, bei der die Wand 1 und die Stabrippen 2 ebenfalls einen materialeinheitlichen, in sich massiven Grundkörper 7 bilden, wobei der Wandteil 1 zwischen den Stabrippen 2 mit Durchgangsöffnungen 8 versehen und das Ganze mit einer wärmeleitenden, die Durchgangsöffnungen 8 ausfül- lenden Beschichtung 9 überzogen ist. Der Grundkörper 7 besteht hierbei bspw. aus einem geeigneten Kunststoff und die Beschichtung 9 aus einem gut wärmeleitenden Metall, das sich auch in den Durchgangsöffnungen 8 befindet, um zum einen Dichtheit der Wand 1 und zum anderen einen unbehinderten Wärmetransport durch die Wand zu erreichen.

Sofern für die Ausbildung der Wand 1 Vliesmaterial vorgesehen ist, wird diesbezüglich auf Fig. 15 verwiesen. Hiernach sind bei Ausbildung der Wand 1 aus einem Vlies 1" die Stabrippen 2 in Form von durch das Vlies 1" geschlagenen Nadeln N oder mit ihren Schenkeln S offenbleibenden, u-förmigen Krampen KR aus- gebildet. Dargestellt ist dabei das HT-Element in beidseitig berippter Form, d.h., die Wand 1 ist aus zwei ge- geneinandergelegten Vliesen 1" gebildet, zwischen denen eine Lage L aus wärmeleitendem Material angeordnet ist, um die Wärmeleitung zwischen den Nadeln N bzw. Krampen K von der einen zur anderen Seite nicht Zufallskontakten der Nadelköpfe bzw. der Basisstege der Krampen KR zu überlassen.

Eine besondere Ausführungsform der Stabrippen 2 ist schlie - lich noch in Fig. 16 verdeutlicht, die insbesondere dann vor- gesehen ist, wenn gleichzeitig zum Wärmetausch ein Stoffaus- tausch zwischen den beteiligten Medien bewirkt werden soll (bspw. Feuchtigkeitstransport von der einen zur anderen Seite). Hierbei sind die Stabrippen 2 mit einer porösen, ei- nen Stofftransport zulassenden Beschichtung B versehen. Abge- sehen davon, da bei durchlässig belassenem Wandmaterial ebenfalls per se schon ein Stofftransport bzw. Stoffaustausch erfolgen kann, würden durch eine solche Beschichtung B der Stabrippen 2 selbst die ganzen Strömungsquerschnitte (siehe Fig. 17, 18) eines mit einem solchen HT-Element ausgerüsteten Wärmetauschers erfa t. Eine solche Beschichtung B kann bspw.

einfach dadurch vorgesehen werden, da man bei der Herstellung des Wärmetauschers von mit geeignetem Material umwebten oder umwickelten Drähten ausgeht.

Da am einfachsten auch hinsichtlich der Herstellbarkeit zu verwirklichen, wird, wie an sich schon vorerwähnt, die Ausführungsform des erfindungsgemä en HT-Elementes bevorzugt, bei der gleichzeitig beim Aufwickeln oder Zusammenfalten eines Bandes 3 gemä Fig.3 mit geeigneten maschinellen Hilfsmitteln die Stabrippen 2 einzeln oder im Verbund(siehe Fig.10,11) zugeführt und eingebunden werden.