DE2910568A1 - Poroese hohlfaeden aus synthetischen polymeren sowie ihre verwendung in vorrichtungen, in denen waerme uebertragen wird - Google Patents

Description

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Poröse Hohlfäden aus synthetischen Polymeren sowie ihre Verwendung in Vorrichtungen, in denen Wärme übertragen wird.

Zusatz zu DE-Patent ......

(P 28 33 493.2}

A k ζ ο GmbH Wuppertal

Gegenstand der Erfindung des Hauptpatents

(P 28 33 493.2} sind poröse Hohlfäden aus synthetischen Polymeren, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung, insbesondere als Filter oder Membranträger für Trennzwecke, als Substratträger oder als Oxygenatoren, wobei die Hohlfäden durch 10 bis 90 Vol.-% miteinander in Verbindung stehender Poren und eine ebene offene Poren aufweisende Oberfläche, wobei der Anteil der Öffnungen in der Fläche 10 bis 90% beträgt, gekennzeichnet sind. Bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent können Polymere auf einfache Weise in eine extrudierbare Spinnmasse umgeformt werden und kann diese dabei gleichzeitig extrudiert und verfestigt werden, ohne daß mit komplizierten Spinntechniken bzw. Spinnbädern gearbeitet werden muß. Ferner ermöglicht es dieses Verfahren, lediglich durch Variieren der Verfahrensparameter

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Fäden mit einstellbarer Porosität, Durchlässigkeit bzw. Permeabilität zu gewinnen. Die nach diesem Verfahren hergestellten porösen Hohlfaden zeichnen sich gegenüber den bekannten Fäden durch eine günstige offene Oberfläche aus, wobei sowohl die äußere als auch die innere Wand des Hohlfadens eine mit offenen Poren versehene aber trotzdem ebene Struktur besitzt. Die porösen Hohlfaden nach dem Hauptpatent lassen sich daher sowohl auf dem textilen, technischen als auch medizinischen Sektor z.B. bei Trennprozessen einsetzen und eignen sich insbesondere als Filter, Mikrofilter, Membranträger und als Trägersubstrat für bestimmte Substanzen.

Das Verfahren zum Herstellen von porösen Hohlfaden gemäß Hauptpatent ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein homogenes Gemisch aus mindestens zwei Komponenten, wobei die eine Komponente ein schmelzbares Polymer und die andere Komponente eine gegenüber dem Polymeren inerte Flüssigkeit ist und beide Komponenten ein binäres System bilden, das im flüssigen Aggregatzustand einen Bereich völliger Mischbarkeit und einen Bereich mit Mischungslücke aufweist, bei einer Temperatur oberhalb der Entmischungstemperatur in ein Bad extrudiert, das die inerte Flüssigkeit des extrudierten Komponentengemisches enthält und eine Temperatur unter der Entmischungstemperatur besitzt, und die gebildete Hohlfadenstruktur verfestigt.

Nach dem Hauptpatent kann die gebildete Hohlfaserstruktur nach der Verfestigung mit einem Lösungsmittel, insbesondere Azeton, ausgewaschen werden und/oder kann man zwischen der Austrittsfläche des Extrusionswerkzeuges und

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der Oberfläche des Bades einen gegebenenfalls geheizten Luftspalt einhalten und/oder das homogene Gemisch unmittelbar in das Bad extrudieren und/oder ein temperaturgestuftes Bad verwenden, das aus einem oder mehreren Teilen bestehen kann, die einen Temperaturgradienten aufweisen, derart, daß die Temperatur vom Anfang des Spinnbades bis zum Austrittsende kontinuierlich abnimmt und/oder können zwei oder mehrere getrennte Bäder verwendet werden, die jeweils eine unterschiedliche Temperatur aufweisen, und/oder kann das Bad eine Temperatur besitzen, die mindestens IQO⁰C tiefer ist als die Entmischungstemperatur der verwendeten binären Zusammensetzung, und/oder kann das homogene Gemisch auch zunächst in ein dem Bad vorgeschaltetes, mit der Badflüssigkeit gefülltes Spinnrohr extrudiert werden und/oder können homogene Gemische aus IO bis 90 Gew.-% Polymer und 90 bis 10 Gew.-% inerter Flüssigkeit extrudiert werden und/oder wird als Polymer Polypropylen und als inerte Flüssigkeit NN-Bis-(2-hydroxyäthyl)-hexadecylamin verwendet und/oder werden die beiden Komponenten, nämlich das aufgeschmolzene Polymer und die inerte Flüssigkeit vorzugsweise vor dem Extrudieren kontinuierlich gemischt, wobei es günstig ist, wenn das Mischen erst unmittelbar vor dem Extrudieren stattfindet, und/oder kann das Gemisch vor dem Extrudieren noch homogenisiert werden, wobei sich zum Mischen insbesondere ein Stiftmischer eignet.

Zur Durchführung des Verfahrens und für die Herstellung der porösen Hohlfaden nach dem Hauptpatent können an sich

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übliche, insbesondere faserbildende makromolekulare Substanzen, vor allem synthetische Polymere verwendet werden, die 2.B. durch Polymerisation, Polyaddition oder Polykondensation erhalten werden, wobei Voraussetzung ist, daß das Polymer schmelzbar ist, d.h. in den flüssigen Aggregatzustand ohne Zersetzung übergehen kann und mit einer ihm gegenüber inerten Flüssigkeit ein binäres System bildet, das im flüssigen Aggregatzustand einen Bereich völliger Mischbarkeit aufweist und ebenfalls noch im flüssigen Aggregatzustand einen Bereich mit Mischungslücke besitzt.

Für die Ausführbarkeit des Verfahrens nach dem Hauptpatent ist es nicht unbedingt erforderlich, daß im Zweiphasenbereich die beiden Komponenten noch jeweils eine beachtliche Löslichkeit gegenüber der anderen Komponente aufweisen. Vielfach genügt es, wenn im flüssigen Zweiphasengebiet eine Randlöslichkeit vorhanden ist. Wesentlich ist jedoch, daß die beiden Komponenten im flüssigen Zustand noch zwei flüssige Phasen nebeneinander bilden. Insoweit unterscheiden sich die Systeme, die nach dem Hauptpatent verwendet werden können, von solchen Systemen, bei dem das gelöste Polymer bei einer Erniedrigung der Temperatur direkt als fester Stoff ausfällt, ohne zunächst während der Abkühlung den flüssigen Aggregatzustand zu durchlaufen. -

Nach dem Hauptpatent können übliche schmelzbare Polymere _: eingesetzt werden, wie die durch Polymerisation erhältlichen Polymere, Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyacrylate, Polycaprolactam sowie entsprechende Copolymere und .. andere mehr; Polykondensationspolymere, wie Polyäthylentere-

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phthalat, Polybutylenterephthalat, Polyamid-6.6, Polyphenylenoxid und Polyadditionspolymere, wie Polyurethane und Polyharnstoffe.

Als inerte Flüssigkeit eignen sich grundsätzlich nach dem Hauptpatent alle diejenigen Flüssigkeiten, die mit dem Polymeren in flüssigem Zustand ein binäres System der oben erwähnten Art bilden. Inert gegenüber dem Polymeren bedeutet, daß die Flüssigkeit nicht bereits innerhalb eines kurzen Zeitraumes einen beachtlichen Abbau des Polymeren bewirkt bzw. mit dem Polymeren selbst reagiert.

Wenn auch das in der Beschreibung des Hauptpatents beispielshalber aufgeführte Zustandsdiagramm des Systems Anilin/Hexan die Verhältnisse für ein binäres Gemisch wiedergibt, das an und für sich nur aus zwei im wesentlichen reinen, einheitlichen Substanzen besteht, so soll nach dem Hauptpatent der Begriff binäres System nicht streng auf Gemische aus lediglich zwei reinen einheitlichen Substanzen angewendet werden. Der Durchschnittsfachmann weiß, daß eine Polymersubstanz aus einer Vielzahl von Molekülen unterschiedlichen Molekulargewichts zusammengesetzt ist, deshalb sind derartige Polymere mit einer entsprechenden Molekulargewichtsverteilung nach dem Hauptpatent als eine Komponente anzusehen, das gleiche gilt auch für Mischpolymere, önter bestimmten Umständen können sich sogar Polymergeraische wie eine einheitliche Komponente verhalten, ein einphasiges Gemisch mit einem inerten Lösungsmittel bilden und sich unterhalb der kritischen Temperatur in zwei flüssige Phasen trennen. Vorzugsweise wird jedoch nur ein Polymer verwendet.

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Auch die Flüssigkeit braucht nicht unbedingt völlig rein zu sein und eine vollständig einheitliche Substanz darzustellen. So schadet es häufig nicht, wenn auch kleinere Mengen an Verunreinigungen, eventuell auch Anteile an homologen Verbindungen, wie sie durch großtechnische Herstellung bedingt sind, zugegen sind.

Zur praktischen Durchführung des Verfahrens nach dem Hauptpatent wird aus den beiden Komponenten bei den erforderlichen Temperaturen ein homogenes Gemisch hergestellt. Dies kann auf die Weise geschehen, daß man die inerte Flüssigkeit mit den zerkleinerten Polymeren mischt und auf entsprechende Temperaturen erhitzt, wobei für eine entsprechende Durchmischung gesorgt wird.

Ein weiteres geeignetes Verfahren ist, daß man die beiden Komponenten getrennt auf die erforderliche Temperatur bringt und die beiden Komponenten in dem gewünschten Mengenverhältnis erst kurz vor dem Extrudieren kontinuierlich miteinander vermischt. Dieses Vermischen kann in einem Stiftmischer stattfinden, der zweckmäßig zwischen den Dosierpumpen für die einzelnen Komponenten und der Spinnpumpe angeordnet 'ist. Eine anschließende Homogenisierung kann empfehlenswert sein. Weiterhin empfiehlt es sich vielfach* das homogene Gemisch durch Anlegen eines geeigneten Vakuums vor dem Extrudieren zu entlüften.

Das Verhältnis von Polymer zur inerter Flüssigkeit in der Spinnmasse kann innerhalb weiter Grenzen variiert werden. Mittels Einstellen des Verhältnisses Polymer zu inerter

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Flüssigkeit kann in großem Maße das Porenvolumen im Inneren und auch die Oberflächenstruktur wie die Zahl der offenen Poren auf den Flächen des erhaltenen Hohlfadens gesteuert werden. Dadurch lassen sich für. die verschiedensten Verwendungszwecke geeignete Hohlfaden gewinnen.

Im allgemeinen genügt es, wenn die Temperatur des homogenen Gemisches vor dem Extrudieren nur wenige Grad über der kritischen Temperatur bzw. oberhalb der Entmischungstemperatur entsprechend der jeweiligen Zusammensetzung liegt.

Durch Vergrößerung der Differenz zwischen der Temperatur des homogenen zu extrudierenden Gemisches und der Entmischungstemperatur lassen sich jedoch auch interessante Effekte hinsichtlich der Struktur der gewonnenen Fäden erzielen.

Die homogene Spinnmasse wird sodann in ein Bad extrudiert, das die inerte Flüssigkeit des extrudierten Komponentengemisches enthält und eine Temperatur unterhalb der Entmischungs tempera tür besitzt. Vorzugsweise besteht das Bad vollständig oder zum größten Teil aus der inerten Flüssigkeit, die auch in dem extrudierten Geraisch vorhanden ist. Die Temperatur des Bades liegt unterhalb der Mischungstemperatur des verwendeten binären Gemisches, d.h.. unterhalb der Temperatur, oberhalb der die beiden Komponenten völlig homogen miteinander mischbar sind. Vorzugsweise liegt die Temperatur des Bades mindestens 100 C unterhalb der Entmischungstemperatur des verwendeten Gemisches..

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Die Temperatur kann auch bereits so niedrig sein, daß man sich entsprechend dem für das binäre System geltenden Eustandsdiagramm bereits in dem Bereich bewegt, in dem eine feste Phase auftritt.

Ist die Temperatur des Bades so hoch, daß man sich noch im flüssigen Zweiphasenbereich bewegt, so ist es erforderlich, die entstehende Fadenstruktur alsbald zu verfestigen, was dadurch geschehen kann, daß man nach einer bestimmten Strecke innerhalb des Bades die Temperatur entsprechend herabsetzt. Wichtig ist, daß das extrudierte Gemisch, bevor es in das Bad eindringt, noch einphasig ist, d.h. daß im wesentlichen noch keine Entmischung in zwei Phasen gegeben ist.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in bestimmten Fällen dem Bad ein Spinnrohr vorgeschaltet ist, das ebenfalls mit der Badflüssigkeit gefüllt ist und das in das Spinnbad eintaucht. Das Spinnrohr kann an seiner Eintrittsöffnung einen üblichen Spinntrichter aufweisen, an seinem unteren Ende kann das Rohr gekrümmt sein, um das Abziehen des Fadens durch das Bad zu erleichtern.

Das Füllen des Spinnrohrs kann über ein das Spinnrohr umgebendes Niveaugefäß durch Überlauf in das Spinnrohr erfolgen; zur vollständigen Füllung und Einhaltung des Niveaus im Spinnrohr ist es notwendig, diesem Niveaugefäß mehr Badflüssigkeit aus einem Hauptreservoir zuzuführen, als durch das Spinnrohr abfließt; die überschüssige Badmenge kann

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durch einen zweiten Überlauf an ISiveangef äß in das Haupt— reservoir zurückgeführt werden. Haiaptxeservoir rand Mivea«- gefäß können theraostatisiert werden.

Der Faden kann, nachdesE er aus dem Spinnbad gelangt: ist, ■it eine» entsprechenden Extraktionsasiittel ausgewaschen werden. Zum Extrahieren sind eine Seilte von Iuosimgsniifctein wie beispielsweise Aceton, C^clohexam, Äthanol u.a. sowie Geeische derartiger Flüssigkeiten geeignet.

In einigen Fällen ist es nicht erforderlich, dem Faden auszuwaschen, insbesondere danm, wenn die verwendete imerte Flüssigkeit selbst dem Faden for das spatere Einsatzgebiet bestieete zusätzliche Eigenschaften verleihen oder selbst eine Funktion aiisöben soll. So können z.B. Flüssigkeiten verwendet werden, die einen antistatischen Effekt saa£ den Faden atisiäben oder die als Scheiemaittel wirken. Es hat sich als zweckeäßig erwiesen, daß für eine Reihe von Änwendumgsfällen zwischen der Bastrittsflache des Extrmsions— Werkzeuges, d.h. der Aastxittsflache beispielsweise eimer entsprechenden Hohlfadendüse laad der Oberfläche des fiades ein luftspalt, eingehalten wird. Barch Variieren des Smftspaltes ist es Möglich, die Stnaktmr des erhaltenem Hohl—-fadens, insbesondere seine Oberfläche zn beeinflussen.

Es wurde gefunden, daB dmrch ^erlamgercsng -des !Limftspalifces die Zahl der offenen Foren in der Oberfläche redmziert, -durch Verkürzung -desselben erhöht iserden kann, jtach minfflit der Itorcheesser -der Poren nit wachsendee luftspalt ^ab.

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Der Luftspalt: kann beheizt werden, vorzugsweise auf eine

oberhalb der Entmisctaingsteiiiaeratar des extni- ©esaisch.es.

IM allgemeinen ist der Luftspalt aiindestens etwa 1 mat breit umd kann je nach den Arbeitsbedimgiongem eine tänge bis etwa IO on annehmen. Wichtig ist, daß im Luftspalt: vor Eintritt im das Bad noch keine, oder wenigstens keime iierklicme Ent— mtisemung in zwei flüssigen Phasen auftritt, dies kamm wie gesagt durch die Kürze der Wegstrecke oder duuren Heizen ge— steuert werden, es ist aber auch !»glich, durch Erhöhen der jtostrittsgeschwindigkeit an der Düse einer vorzeitigen Entmischung entgegenzuwirken.

In einer besonderen Ausführongsfomm des Verfahrens mach dem Mauptjpatent wird jedoch das hoüsogene Geiiiscli. τηπτΜίϊ u-fripHTHair im das Bad extrudiert, wobei auf <äer Oberflache offene Poren unit maxiiiialeiHi Durchmesser entsteinen.

Die erhaltenen Hohlfaden lassen sich, besonders gut als Filter !Verwenden. Sie können vor allem bei der Mikrofiltration verwendet werden. Besonders geeignet sind die Fäden für dem medizinischen Bereich, wo sie z.B. wegen ihrer Selektivität zni Abtrennen yoa Bakterien, bei der -Filtration ^mn Blut z.B. zram Äbtrennen von Blutblättchen ^eingesetzt werden kommen. Sehr geeignet sind sie auch ^aIs Oxgpgematorem, wo Sauerstoff dinrch das Innere der Hohlfaden flieEt, während das Äußere von Blut umspült wird.

Fix eine Reihe von Eins atz zwecken können die Hohlfaden auch, als JSeebranträger ^:verwendet werätemu Auf guano ihrer mervor—

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ragenden ebenen Oberflächenstruktur mit offenen Poren lassen sie sich nämlich außerordentlich gut mit einer fest haftenden dünnen Schicht eines als Membran fungierenden Materials überziehen, was häufig durch Beschichten oder Besprühen mit entsprechenden filmbildenden Lösungen geschieht. Wegen ihrer hervorragenden Oberflächeneigenschaften haftet nämlich die dabei entstehende Membranschicht auf den Hohlfaden nicht nur sehr gut, sondern die Beschichtungslösung läßt sich,. · ohne daß es zu einem Durchdringen oder gar Durchtropfen der Lösung in das Innere des Hohlfadens kommt, sehr gleichmäßig als dünne Haut aufbringen, so daß sehr wirksame Membranen für die verschiedensten Einsatzgebiete hergestellt werden können.

Aufgrund ihrör besonderen Oberflächenstruktur und der Struktur im Inneren, der Hohlfaden sind sie auch hervorragend geeignet als Substrat für bestimmte Substanzen. So können die Fäden mit antistatischen Mitteln getränkt werden, die bereits beim Spinnprozeß als inerte Flüssigkeit zum Einsatz gelangen oder es kann erst zu einem späteren Zeitpunkt, nach Herstellung des Fadens, durch Behandeln z.B. durch Tränken das Mittel in die Fadenstruktur eingebracht werden. Es ist auch möglich, die Wirksubstänz in den inneren durchgehenden Hohlraum des Fadens einzubringen;

Auf diese Weise können Körper mit Langzeitwirkung erhalten werden, die langsam den aufgenommenen Wirkstoff wieder abgeben, umgekehrt können die Hohlfaden auch zur ÄdsorPtion von Stoffen dienen.

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Gemäß Hauptpatent sind Hohlfaden innerhalb eines großen Dimensionsbereiches zugänglich. So können Außendurchmesser bis zu mehreren Millimetern erreicht werden, die Wandstärken sind ebenfalls weitgehend variierbar und können z.B. zwischen 20 Mikron und etwa 1 bis 2 Millimetern liegen.

Die Poren in den Hohlfaden gemäß Hauptpatent können die verschiedensten Formen aufweisen. So können sie rundlich oder länglich sein und stehen miteinander in Verbindung, z.T. durch kleine verbindende Hohlräume, z.T. dadurch, daß sie direkt ineinander übergehen. Selbst bei Hohlfaden, die aus Gemischen mit einem Gehalt von nur etwa 30% Polymer erhalten worden sind, kann das Polymer noch die Matrix sein, in der die einzelnen Poren verteilt sind und noch mehr oder weniger diskrete, aber miteinander verbundene Hohlräume bilden. Umgekehrt können auch Strukturen entstehen, in denen die Hohlräume ähnlich wie bei Vliesen die Matrix bilden und die Polymersubstanz quasi fibrillenartig angeordnet ist. Die übergänge dieser beiden Strukturen sind fließend und kommen z.T. gemischt vor; die Strukturformen können auch durch weitere Verfahrensparameter wie Abzugsgeschwindigkeit, Abkühlungsgeschwindigkeit oder Verzug unterhalb der Düse beeinflußt werden.

Die Hohlfaden gemäß Hauptpatent zeichnen sich vor allem auch durch eine große Permeabilität gegenüber Gasen wie Stickstoff oder Luft aus. Die Permeabilität kann durch den sogenannten Permeabilitätskoeffizienten K angegeben werden, wie er in dem Buch Flow of Fluids through Porous Materials von R.E.

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Collins erschienen bei Reinhold Publishing Corp., New York 1961, Seite 10 näher erörtert wird. K ist definiert als

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K = ' ^w°k^ei- Q der Vo lumens tr om in der Zeiteinheit

(z.B. m /s), T^ die Viskosität des strömenden Mediums (Pa-s), Ä die mittlere Fläche, durch die das Gas austritt,A P die Druckdifferenz (Pa) und h die Wandstärke der Fäden ist.

Der Permeabilitätskoeffizient der Hohlfäden nach dem Haupt-

-12 2 patent beträgt mindestens 10 · 10 cm , vorzugsweise min-

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destens 22 * 10 cm , es können Werte über 100 · 10 cm erreicht werden.

Die Messung des Koeffizienten erfolgt auf folgende Weise:

31 cm lange Hohlfäden werden mit Hilfe einer aushärtbaren Polyurethanmasse an ihren beiden Enden in zwei 5 cm lange PVC-Schläuche eingebettet. Nachdem das Polyurethan ausgehärtet ist, wird ein PVC-Schlauch angeschnitten, und die freiliegenden Öffnungen werden über eine Zuführung mit einer Stickstoff-Flasche verbunden, das Ende des anderen Schlauches wird mit einem Stopfen dicht verschlossen. Mit Hilfe eines Strömungsmessers wird die durch die Fäden austretende Luft gemessen.

Bei Hohlfäden gemäß Hauptpatent, die aus einer Mischung von 30 Gew.-% Polypropylen und 70 Gew.-% NN-Bis-(2-hydroxyäthyl)-hexadecylamin und Einhalten eines Luftspalts zwischen Düse und Bad hergestellt wurden, konnten folgende Werte gefunden werden:

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K (ICf¹²Cm²) Luftspalt (mm)

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Die Hohlfäden können auch als Isoliermittel und auf textlien Anwendungsgebieten zum Einsatz gelangen.

Eine geeignete Vorrichtung zur Herstellung der Hohlfaden gemäß Hauptpatent ist ein thermostatisierbarer Behälter, von dem die inerte Flüssigkeit über eine Doppelkolbenpumpe und einen zweiten Erhitzer in einen Mischer dosiert wird. Ein erster Erhitzer dient zur Vorwärmung. Aus einem Schnitzelbehälter gelangt über einen Extruder und eine erste Zahnradpumpe Polypropylen in den Mischer, von dem über eine zweite Zahnradpumpe eine Hohlfadendüse gespeist wird, die über ein Rotameter mit der erforderlichen Menge Stickstoff versorgt wird. Die austretende Masse gelangt über einen Luftspalt in ein mit einem Spinntrichter versehenes Spinnrohr, das über ein Niveaugefäß von einem Hauptreservoir mit inerter Flüssigkeit versorgt wird. Das Spinnrohr weist an seinem unteren Ende eine Krümmung auf, die Fäden werden nach Verlassen des Bades aufgewickelt.

Die Erfindung nach dem Hauptpatent kann noch durch folgendes Beispiel näher erläutert werden:

In einem Extruder wird bei Heizungstemperaturen von 260° 28O°C Polypropylen eines Schmelzindex 1,5 g/10 min aufgeschmolzen und über eine Zahnradpumpe in einen, gut wirksamen Stiftmischer eindosiert.

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Gleichzeitig wird NJJ-Bis-(hydroxyäthyl)hexadecylamin mittels einer Doppelkolbenpumpe in einem Durchlauferhitzer auf 135 C vorgewärmt, über eine gesonderte Leitung ebenfalls in den Mischer eindosiert.

Das Mischungsverhältnis von Polypropylen : Amin beträgt dabei 30 : 70. Die Mischerdrehzahl ist auf 400 U/min eingestellt.

Nach Passieren des Mischers werden die beiden homogen gewordenen Substanzen durch eine Zahnradpumpe mit einer Menge von 15 g/min in eine Hohlfadendüse mit einem lichten Durchmesser von 2000 Aim und einem freien Ringspalt von 400 ^m gepreßt. Durch Zugabe von 4 l/h Stickstoff in die Gaskapillare der Düse wird die Bildung des Hohlfadens erreicht.

Der austretende schmelz fluss ige Faden taucht nach einer freien Fallstrecke von 3 mm in den mit Amin als Fällbad gefüllten Spinntrichter ein, fließt mit dem Fällmittel durch das anschließende Spinnrohr von 8 mm Durchmesser und 400 mm Länge und wird nach Passieren eines anschließenden Spinnbades von 1 m Länge mit 7 m/min auf einem Spulaggregat aufgewickelt. Der erhaltene Hohlfaden wird mit Alkohol extrahiert und von Amin befreit. Der Hohlfaden hat einen äußeren Durchmesser von 2200 /um und einen inneren Durchmesser von 14OO im.

Zur Erzeugung von stabilen Hohlfäden mit großen Außenabmessungen und sehr geringen Wandstärken kann während des Ausspinnens des Hohlfadens aus der Düse ein hohlraumbil-

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dendes Fluid, insbesondere eine porenbildende Flüssigkeit oder ein Gas in den Hohlfaden eingeblasen werden.

Es wurde nun gefunden, daß sich die porösen Kohlfäden gemäß Hauptpatent (P 28 33 493.2) außer zu

den bereits erwähnten Zwecken auch besonders gut zur Übertragung von Wärme eignen, und zwar insbesondere dann, wenn sie Eigenschaften und/oder eine Form haben, die ihre Wärmeleitung vnd/oder ihren Wärmedurchgang und/oder ihren Wärmeübergang vergrößern, und wenn sie unter Ausnutzung ihrer Flexibilität derart angeordnet sind, daß die aus solchen porösen Hohlfäden hergestellten Vorrichtungen eine größere Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren mechanischen Beanspruchungen besitzen, so daß sie auch nach längerem betrieblichen Einsatz eine unverminderte Wärmeübertragungsleistung gewährleisten.

Im Falle einer zu kühlenden durch die porösen Hohlfäden strömenden Flüssigkeit ist es dabei besonders vorteilhaft:, wenn zusätzlich zu der durch die nicht porösen Teile der Hohlfadenwandung stattfindenden Wärmeübertragung durch Wärmeleitung ein Teil der durch die porösen Hohlfäden strömenden Flüssigkeit durch die Poren nach außen tritt und dort - d.h. an der äußeren Oberfläche der porösen Hohlfäden - verdunstet, wodurch dem im Hohlfadeninnern verbleibenden Teil der Flüssigkeit die hierfür erforderliche Verdunstungsenergie entzogen und dieser dadurch gekühlt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die Wärmeleit-, Wärmedurchgangs- und Wärmeübergangseigenschaften der porösen Hohlfäden gemäß Hauptpatent

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(P 28 33 493.2) zu verbessern und Vorrichtungen./ in denen Wärme übertragen wird, zur Verfugung zu stellen, die - was sowohlihre Herstellung als auch ihre Gebrauchseigenschaften und Wärmeübertragungsleistung betrifft - nicht die Nachteile der aus den bekannten Hohlfaden hergestellten üblichen Wärmeaustauscher besitzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

die porösen Hohlfaden Füllmittel, Stabilisatoren, Additive, Ruß, Farbpigmente od.dgl. enthalten, und/oder

die porösenHohlfäden einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt haben und/oder

der Außendurchmesser der porösen Hohlfaden im Bereich von vorzugsweise 0,1 bis 4 mm liegt und/oder

die Wandstärke der porösen Hohlfaden im Bereich von vorzugsweise 0,02 bis 0,5 mm liegt und/oder

die porösen Hohlfaden innen und/oder außen profiliert sind und/oder

die porösen Hohlfaden einen in ihrer Längsrichtung stetig oder unstetig in seiner Form und/oder Größe sich gegebenenfalls periodisch ändernden Querschnitt haben und/oder

die porösen Hohlfaden aus zwei oder mehr Komponenten hergestellt sind, von denen gegebenenfalls nur ein Teil porös ist, und daß:

diese Hohlfaden und/oder die Hohlfäden gemäß Hauptpatent in Vorrichtungen verwendet werden, in denen Wärme übertragen wird, wobei in diesen erfindungsgemäß jeder einzel-

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ne poröse Hohlfaden auf deia größeren Teil seiner Länge, vorzugsweise auf seiner gesamten Länge und/oder der größere Teil aller porösen Hohlfaden vorzugsweise die Gesamtheit aller porösen Hohlfaden in Form von regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Schlaufen angeordnet ist.

Derartige erfindungsgemäße Vorrichtungen, in denen wärme übertragen wird, besitzen nicht die Nachteile der bekannten Wärmeaustauscher aus Hohlfäden, bei denen die Hohlfaden geradlinig, parallel zueinander und in Abständen voneinander angeordnet sind. Diese bekannte Anordnung nämlich, wie sie auch bei Metallrohrbündel-Wärmeaustauschern üblich ist, gestaltet die Herstellung derartiger Wärmeaustauscher aus Hohlfaden schwierig und aufwendig. Zudem können bei dieser bekannten Anordnung der Hohlfäden die Hohlfadenbündel schon durch geringfügige äußere mechanische Einwirkungen beschädigt, beispielsweise geknickt werden.

Zur Erhöhung der Wärmeübertragungsleistung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist es besonders vorteilhaft, solche poröse Hohlfaden zu verwenden, die gut wärmeleitende Stoffe, wie Metalle, Graphit u.dgl. in Staub- oder Pulverform enthalten, wobei diese Stoffe in dem die Hohlfäden bildenden Polymeren enthalten sein und/oder in den Poren eingelagert sein können. Die porösen Hohlfaden können aber auch bzw. zusätzlich Füllmittel, Stabilisatoren, Additive, Ruß, Farbpigmente od.dgl. enthalten.

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Bei Verwendung von porösen Hohlfaden gemäß Hauptpatent mit geringer Wandstärke erhält man erfindungsgemäße Vorrichtungen mit einer großen Wärmeaustauschleistung.

Zur Herstellung erfindungsgemäßer Vorrichtungen können poröse Hohlfaden mit einem beispielsweise elliptischen oder drei-, vier-, fünf-, sechs- und mehreckigen Querschnitt verwendet werden, insbesondere aber solche mit einem runden Querschnitt, da sich bei aus porösen Hohlfaden mit einem runden Querschnitt hergestellten erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit sich kreuzenden porösen Hohlfaden diese sich im wesentlichen nur punktförmig berühren und somit nur ein geringfügiger Anteil der gesamten Wärmeaustäüschflache durch diese Berührungsstellen verlorengeht.

Die vorteilhaft zu verwendenden porösen Hohlfaden können darüber hinaus innen und/oder außen profiliert sein. Auch können zwei, drei oder mehr poröse Hohlfäden in Parallellage zueinander liegend an ihren jeweiligen Berührungsflächen beispielsx\'eise durch Verschmelzen, Verschweißen, Verkleben od.dgl. fest miteinander verbunden sein. Ebenso eignen sich poröse Hohlfaden mit einem in ihrer Längsrichtung stetig oder unstetig in seiner Form und/oder Größe gegebenenfalls periodisch sich ändernden Querschnitt. Derartige poröse Hohlfaden können auf verschiedene Art und Weise die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtungen vorteilhaft beeinflussen. So kann durch entsprechend innen und/oder außen profilierte poröse Hohlfäden beispielsweise die innere und/oder äußere Wärmeübergangsfläche ver-

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größert, die Knickfestigkeit der porösen Hohlfaden verbessert und/oder die Kontaktfläche der sich kreuzenden porösen Hohlfaden verringert werden. Weiterhin wird die Wärmeübertragungsleistung noch dadurch gesteigert, daß an den profilierten Flächen der porösen Hohlfaden der Wärmeübergang durch Wirbelbildung im jeweiligen Fluid verbessert wird. Auch lassen sich aus 'porösen Hohlfaden mit einer nicht kreiszylindrischen Form zum Teil kompaktere und/oder formstabilere Vorrichtungen herstellen.

Zur Gewährleistung einer guten Wärmeleitung durch die porösen Hohlfaden sollte die Wand derselben so dünn wie möglich bemessen sein, jedoch immer noch genügend dick, um den mechanischen Anforderungen zu genügen. Als für die meisten Verwendungszwecke vorteilhaft haben sich dabei poröse Hohlfaden erwiesen, deren Wandstärke im Bereich von 0,02 bis 0,5 mm liegt. Zur Erzielung eines guten Wärmedurchgangs (k-Zahl) sollten auch die Querschnitte der verwendeten porösen Hohlfaden entsprechend bemessen sein.

Die schlaufenförmige bzw. teilweise schlaufenförmige Anordnung der porösen Hohlfaden in erfindungsgemäßen Vorrichtungen wird auf einfache Weise erfindungsgemäß insbesondere dadurch erreicht, daß ein oder mehrere endlose poröse Hohlfaden mittels einer Aufspul- oder Umspuleinrichtung mit einem oder mehreren parallel zur Drehachse der Spuleinrichtung hin- und herbewegten Fadenführer(n) beispielsweise auf einen perforierten rohrförmigen Spulenträger (auch Hülse oder Spule genannt) aufgewickelt werden und auf diese Weise einen ein-

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oder mehrlagigen Spul- oder Wickelkörper bilden.

Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, da die porösen Hohlfäden hierbei im gebrauchsfähigen Zustand der Vorrichtungen die Form einer sich räumlich ausdehnenden Wendel haben, wobei zur Erzielung eines leicht durchstrombaren und dabei formstabilen Spulpaketes die porösen Hohlfaden in vorteilhafter Weise in mehreren Lagen derart angeordnet sind, daß die porösen Hohlfäden jeder Lage die porösen Hohlfäden der benachbarten Lagen berühren, und, gegebenenfalls mehrfach, kreuzen. Diese Anordnung der porösen Hohlfäden gewährleistet eine große Wärmeübertragungsfläche auf kleinem Raum, da die porösen Hohlfäden sich zwar an den Kreuzungspunkten berühren, jedoch nur ein unbedeutender Anteil der Wärmeübertragungsfläche durch diese gegenseitige Berührung dabei verlorengeht.

Der den Spul- oder Wickelkörper aufnehmende Spulenträger braucht dabei nicht unbedingt einen kreisförmigen Querschnitt zu haben, sondern der Querschnitt desselben kann beispielsweise auch elliptisch oder als Vieleck, insbesondere als Rechteck mit abgerundeten Ecken, ausgebildet sein. Ebenso kann der zur Herstellung des Spul- oder Wickelkörpers verwendete Spulenträger auch einen entlang seiner Längsachse größer oder kleinerwerdenden Querschnitt haben. So kann seine Mantelfläche beispielsweise konisch, diaboloförmig, pyramidenstumpfförmig mit abgerundeten Seitenkanten, tonnenförmig usw. ausgebildet sein, so daß die auf einem derartig geformten Spulenträger aufgewickelten porösen Hohlfäden im allgemeinen einen in seiner Form der Form des jeweiligen

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Spulenträgers entsprechenden Spul- bzw. Wickelkörper bilden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungen haben die porösen Kohlfäden die Form einer in einer Ebene liegenden Spirale.

Die erfindungsgenäßen Vorrichtungen können aber auch aus einem oder mehreren Flächengebilden hergestellt werden, die nach einem Web-, Wirk-, Strick- oder einem Ablegeverfahren hergestellt worden sind. Derartige Flächengebilde lassen sich wie die Spul- oder Wickelkörper ebenfalls auf schnelle und einfache Weise herstellen.

Zur Herstellung erfindungsgemäßer Vorrichtungen aus Spul- oder Wickelkörpern können deren beide stirnseitigen Enden auf einem - in Längsrichtung der Wickelkörper gemessen - kurzen Abschnitt beispielsweise in einer härtbaren Vergußmasse wie Gießharz, Polyurethan u.dgl. eingegossen v/erden, wobei die Vergußmasse in dem genannten Bereich die Wickelkörper vollständig durchdringt und gegebenenfalls außerhalb der Wickelkörper je einen flanschartigen Ansatz bildet, die einen größeren Umfang haben als .-die Wickelkörper selbst. Ein solcher (flanschartiger) Ansatz kann jedoch auch nur an einer der beiden Stirnseiten der Wickelkörper vorgesehen werden. Durch stirnseitiges Abtragen eines Teiles jedes dieser (flanschförmigen) Ansätze bis in den Bereich der porösen Hohlfaden werden die an den Stirnseiten der Wickelkörper , liegenden bogenförmigen Umkehrteilstücke der einzelnen Wickelkörperlagen entfernt und werden auf diese

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Weise aus deP- ursprünglichen Wickelkörpern Gebilde hergestellt, die aus einer Vielzahl von in mehreren Lagen angeordneten wendelförmig ausgebildeten sich mehrfach kreuzenden Hohlfadenstücken bestehen,deren Öffnungen an den äußeren, im allgemeinen senkrecht zur Längsachse der Wickelkörper verlaufenden Stirnflächendes verbleibenden Teils jedes der oben beschriebenen {flanschartigen) Ansätze aus einer Vergußmasse münden.

Zur Herstellung erfindungsgemäßer Vorrichtungen aus Flächengebilden, können jeweils ein oder mehrere Ränder der gegebenenfalls auch übereinander gelegten Flächengebilde in geeigneter Weise, beispielsweise in Gießharz, eingegossen werden und die öffnungen der porösen Hohlfaden in analoger Weise, wie oben bereits für Spul" bzw. Wickelkörper beschrieben, anschließend freigelegt werden.

Durch entsprechendes Aufwickeln, Verlegen oder anderweitiges Anordnen der porösen Hohlfaden und entsprechendes Aufschneiden des Wickelpaketes ist es möglich, erfindungsgemäf-e Vorrichtungen herzustellen, bei denen die Eintrittsöffnungen und die Austrittsöffnungen der porösen Hohlfaden in ein und derselben Ebene liegen, jedoch beispielsweise um jeweils 180 versetzt und/oder in jeweils gleich großen, oder unterschiedlich großen Abständen voneinander und dabei so angeordnet sind, daß alle Eintrittsöffnungen in der einen Hälfte dieser Ebene und alle Austrittsöffnungen in der anderen Hälfte dieser Ebene liegen.

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Ebenso ist es möglich, erfindungsgemäße Vorrichtungen . herzustellen, die es gestatten, beliebig viele Fluide an der Wärmeübertragung teilnehmen zu lassen, ohne daß ein Vermischen der einzelnen Fluide miteinander stattfindet.

Die aus Spul- oder Wickelkörpern hergestellten erfindungsgemäßen Vorrichtungen können beispielsweise so ausgestattet sein, daß die Eintrittsöffnungen und die Austrittsöffnungen für ein erstes Fluid auf der einen Stirnseite der Vorrichtungen und diejenigen für ein zweites Fluid auf der anderen Stirnseite der Vorrichtungen liegen.

Zur Herstellung einer Vielzahl kleinerer Vorrichtungen ist es möglich, die zur Herstellung der Vorrichtungen bestimmten Spul- oder Wickelkörper bzw. Flächengebilde in Einheiten, d.h. Streifen, Scheiben od. dgl., gewünschter Größe aufzuteilen, wobei die porösen Hohlfäden in denjenigen Bereichen, in denen die Teilung erfolgen soll, zweckmäßigerweise zuvor in geeigneter Weise, beispielsweise wie bereits beschrieben durch Eingießen in Gießharz od.dgl., in ihrer Form und Lage fixiert werden und somit ihre Öffnungen mühelos durch das Zerteilen freigelegt werden können.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, die porösen Hohlfäden in einen die Wärme gut leitenden Werkstoff einzugießen, um auf diese Weise Wärme von einem Fluid auf den genannten, die Wärme gut leitenden Werkstoff,

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zu übertragen oder umgekehrt. Die auf solche Weise erfinching sgemäß ausgestalteten Vorrichtungen, die zudem noch beispielsweise zwei getrennte Kreisläufe für zwei voneinander getrennt zu haltende Fluide besitzen, gestatten es, Wärme beispielsweise von dem ersten Fluid zunächst auf den die Wärme gut leitenden Gießkörper zu übertragen und von dort auf das zweite Fluid abzugeben. Ebenso ist es möglich, mit derartigen Vorrichtungen beispielsweise die von dem die Wärme gut leitenden Gießkörper beispielsweise durch Strahlung aufgenommene Wärme gleichzeitig an zwei Fluide abzugeben.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen eignen sich zur Lösung selbst der anspruchsvollsten Wärmeübertragungsprobleme, wie sie beispielsweise beim Verdampfen oder Kondensieren auftreten können. Insbesondere eignen sich die erfindungsgemäßen Vorrichtungen überall dort, wo zur Energiegewinnung nur verhältnismäßig kleine Temperaturdifferenzen zur Verfügung stehen, die zwangsläufig große Warmeübertragungsflachen erforderlich machen, welche begreiflicherweise auf möglichst kleinem Raum unterzubringen sind. Aufgrund der günstigen Korrosionseigenschaften der für die Herstellung de£ erfindungsgemäßen Vorrichtungen verwendbaren porösen Hohlfaden eignen sich die erfindungsgemäßen Vorrichtungen insbesondere für aggresive Medien, wie Säuren, Laugen u.dgl. Bei geeigneter Auswahl der verwendbaren porösen Hohlfaden ist es aufgrund der bekannten unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften derselben möglich, erfindungsgemäße Vorrichtungen · auch für solche Fluide zu verwenden, die bei herkömmlichen Metallrohrwärmeaustauschern zur Bildung von Ablagerungen an den Rohrwänden neigen.

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Die erfindungsgemäßen. Vorrichtungen eignen sich daher gleichermaßen für chemische Verfahren, bei der Energieerzeugung bzw- -umwandlung, in der Kältetechnik, in der Klimatechnik, in der Lebensmittelindustrie, zur Wohn- und Arbeitsraumbeheizung, bei Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen, insbesondere als Ölkühler, als Wasserkühler zum Abführen der Motorwärme oder zum Aufwärmen der in das Fahrzeuginnere zugeführten Frischluft, als Kondensator und als Verdampfer, insbesondere auch als Entspannungsverdampfer. Ganz besonders eignen sich die erfindungsgemäßen Vorrichtungen für Wärmepumpen-Einrichtungen, bei denen beispielsweise Wärme aus der Umgebungsluft oder aus dem Erdreich zur Beheizung von Wohnräumen benutzt wird, oder als die Sonnenwärme aufnehmender Kollektor, wobei sich hierfür insbesondere solche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen bewährt haben, bei denen die porösen Hohlfäden in nur einer Lage angeordnet und zudem schwarz sind.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen- eignen sich somit zur Lösung der meisten Wärmeübertragungsprobleme bei gegebenenfalls gleichzeitigem Stoffaustausch, d.h. zur Wärmeübertragung von gasförmigen Fluiden auf gasförmige, von flüssigen Fluiden auf flüssige, von flüssigen Fluiden auf gasförmige und umgekehrt, von festen Stoffen auf gasförmige und/oder flüssige Fluide und umgekehrt, wobei allerdings zu beachten ist, daß die Temperaturen der am Wärmeaustausch

beteiligten Stoffe durch- die physikalischen und chemischen Eigenschaften der verwendeten porösen Hohlfaden entsprechend limitiert sind.

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über die im Hauptpatent bereits genannten geeigneten Polymere hinaus werden erfindungsgemäß auch die Polyamide, insbesondere Polyhexamethylenadipinsäureamid, die Polyester sowie die Polyolefine verwendet.

Wegen ihrer chemischen Beständigkeit beispielsweise gegenüber Lebensmitteln, kohlensäurehaltigen Flüssigkeiten od.dgl. werden Polyester, insbesondere Polyalkylenterephthalat bevorzugt. Wenn chemische Beständigkeit neben einer guten Temperaturbeständigkeit gewünscht wird, bevorzugt man Hohlfaden aus Polyolefinen, insbesondere aus Polypropylen. Wenn höhere Festigkeitswerte erwünscht sind, werden die Hohlfaden aus Polyamiden, insbesondere aus Polyhexaraethylenadipinsäureamid hergestellt.

Bei der Bemessung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist zu beachten, daß die pro üur Verfügung stehender VoIumeneinheit erreichbare Wärmeübertragungsfläche umso größer wird, je kleiner der Durchmesser der zu verwendenden porösen Kohlfäden gewählt wird. Die zu übertragende Wärmemenge

bei Gleichbleibendem Gesamtströmungsquerschnitt aller porö- und

ser Hohlfäden/gleichbleibender Fluidmenge steigt im allgemeinen ebenfalls mit kleiner werdenden Tlohlfädendurchmessern, Dabei ist allerdings zu beachten, daß in diesem Fall der Druckverlust in den porösen Hohlfaden ebenfalls zunimmt. Ebenfalls zu beachten ist, daß die Knickfestigkeit der porösen Hohlfaden im allgemeinen mit größerwerdendem Durchmesser bei gleicher Wandstärke abnimmt. Bei geeigneter Auswahl und Dimensionierung der für die erfindungsgemäßen Vorriehtun-

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gen verwendbaren porösen Hohlfaden ist es möglich, spezifische Wärmeübertragungsleistungen zu erreichen, die besser, zum Teil sogar erheblich besser sein können als die mit herkömmlichen Metallrohrwärmeaustauschern erreichbaren. Die Auswahl geeigneter poröser Hohlfaden sollte möglichst so erfolgen, daß der Wärmedurchgangswiderstand durch die Wandung der porösen Hohlfaden im wesentlichen vernachlässigbar gegenüber den innerhalb und außerhalb der porösen Hohlfaden auftretenden Wärmeübergangswiderständen ist. Das bedeutet, daß poröse Hohlfaden aus einem Werkstoff mit relativ guten Wärmeleiteigenschaften eine größere Wandstärke haben dürfen als solche mit sehr niedrigen Wärmeleitwerten.

Ein "Hohlfaden" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein hohlzylinderisches Gebilde beliebiger Länge mit beispielsweise kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt mit einer im allgemeinen in Längs- und Umfangsrichtung im wesentlichen konstanten Wandstärke.

Unter Querschnitt der porösen Hohlfaden, des Spul- oder Wickelkörpers bzw. des Spulträgers wird im Sinne der Erfindung die Schnittfläche verstanden, die man erhält, wenn man einen porösen Hohlfaden, einen Spul- oder Wickelkörper bzw. einen Spulenträger an einer beliebigen oder näher bezeichneten Stelle senkrecht zu seiner Längs- bzw. Drehachse schneidet. Im Falle eines runden porösen Hohlfadens erhält man auf diese Weise einen kreisförmigen Querschnitt. Im Falle eines beispielsweise auf einen Spulenträger mit rechteckigem Querschnitt mit abgerundeten Ecken aufgewickelten Spul- oder

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Wickelkörpers erhält man definitionsgemäß einen rechteckigen Ringquerschnitt rn.it abgerundeten Ecken,

Unter Schlaufenforra wird im Sinne der vorliegenden Erfindung jede von einer geradlinigen Form abweichende Form verstanden, dabei insbesondere jede Art einer ebenen oder räumlichen Krümmung, wobei der Krümmungsradius groß genug ist, um ein Einknicken der porösen Hohlfaden zu vermeiden. Im allgemeinen ist der Krümmungsradius kleiner als Im, er kann jedoch auch größer sein. Zur Lösung der der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist es nicht erforderlich, daß alle porösen Hohlfaden auf ihrer gesamten. Länge. Schiaufenforxn haben, sondern es genügt bereits, wenn der größere Teil der porösen Hohlfaden in Schlaufenform vorliegt, d.h. wenn jeder einzelne poröse Hohlfaden der crfindungsgemäßen Vorrichtungen auf dem größeren Teil seiner Länge Schlaufenform hat und/ oder wenn geradlinige und schlaufenförmige poröse Hohlfaden vorliegen, solange die Gesaratlänge aller in Schiaufenforia vorliegenden porösen Hohlfaden und/oder Hohlfadenstücke größer ist als die Gesamtlänge aller geradlinig vorliegenden porösen Hohlfaden und/oder Hohlfadenstücke.

Durch diese Schlaufenforra der porösen Hohlfaden wird erreicht, daß sich die porösen Hohlfaden in im wesentlichen kurzen Abständen gegebenenfalls mehrfach kreuzen und sich auf diese Weise gegenseitig abstützen, so daß jeder poröse Hohlfaden im allgemeinen nur auf verhältnismäßig kurzen Längenabschnitten ungestützt ist, wodurch die Knickgefahr für die porösen Hohlfäden erheblich herabgesetzt ist.

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Obwohl im allgemeinen nur durch die erfindungsgemäße Anordnung der porösen Hohlfäden in Vorrichtungen in denen Wärme übertragen vrird, wie oben beschrieben, die genannten Vorteile erzielt werden, ist es nichtdestoweniger grundsätzlich möglich, die porösen Hohlfäden auch in bekannter Weise anzuordnen, also beispielsweise in U-Form oder in Form eines Bündels von geraden, parallel zueinander und in Abständen voneinander angeordneten porösen Hohlfäden und dergleichen.

Auch lassen sich mit anderen porösen Hohlfaden als den erfindungsgemäßen und als denjenigen nach dem Hauptpatent brauchbare Vorrichtungen herstellen, die gegebenenfalls zufriedenstellende bis vorteilhafte Ergebnisse liefern.

Schließlich ist es erfindungsgemäß möglich und in vielen Fällen vorteilhaft, zur Herstellung erfindungsgemäßer Vorrichtungen solche porösen Hohlfäden zu verwenden, bei denen zusätzlich zu der Wärmeübertragung und/oder der Verdunstung eines Teils der durch die porösen Hohlfäden strömenden Flüssigkeit an der äußeren Oberfläche der porösen Hohlfäden eine Filterung, eine Mikrofilterung, eine StoffÜbertragung oder ein Stoffaustausch gemäß Hauptpatent stattfindet. Besonders hierfür geeignet sind im allgemeinen solche porösen Hohlfäden, die keine als Membran wirkende, gegebenenfalls fluid-

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undurchlässige Schicht besitzen und somit eine offenporige Oberfläche haben.

Andererseits ist es in vielen Fallen für derartige, aber auch andere, Anwendungsgebiete vorteilhaft, solche Hohlfäden zu verwenden, die nur abschnittsweise eine offenporige Oberfläche aufweisen und auf den übrigen Abschnitten die bereits oben näher beschriebene membranartige Schicht besitzen.

Schließlich ist es erfindungsgemäß möglich, die erfindungsgeraäßen Vorrichtungen auch bei Wärmetönungen, wie sie beim Mischen, Lösen, Verdünnen, chemischen Reagieren etc. mehrerer Reaktionspartner häufig auftreten, zu verwenden, wobei man beispielsweise einen Teil eines fluiden durch die Hohlfäden strömenden Reaktionspartners durch die Poren der Hohlfäden austreten und in einen zweiten fluiden Reaktionspartner einströmen läßt.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig, 1 bis 7 Querschnitte verschieden geformter poröser Hohlfäden,

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Fig. 8 und 9 Längsschnitte durch nicht kreiszylinderförmig ausgebildete poröse Hohlfäden/

Fig.10 u. 11 in vereinfachter schematischer Darstellung die Herstellung eines mehrlagigen Spulkörpers aus einem porösen Hohlfaden

Fig. 12 in vereinfachter schematischer Darstellung

einen Längsschnitt durch einen Spulkörper aus porösen Hohlfaden mit an seinen Stirnseiten angegossenen flanschartxgen Ansätzen aus einer Vergußmasse,

Fig. 13 bis 15 in vereinfachter schematischer Darstellung

Längsschnitte durch verschieden geformte Spulkörper aus porösen Hohlfäden mit an ihren Stirnseiten angegossenen flanschartxgen Ansätzen aus einer Vergußmasse,

Fig. 16 in vereinfachter Darstellung einen Spulkörper aus porösen Hohlfäden mit nur einem stirnseitig angeordneten flanschartxgen Ansatz aus einer Vergußmasse,

Fig. 17 in vereinfachter schematischer Darstellung einen Spulkörper mit an seinen beiden Stirnseiten angegossenen flanschartxgen Ansätzen aus einer Vergußmasse,

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Fig. 18 bis 21 in vereinfachter schematischer Darstellung

Aus führungs formen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen unter Verwendung je eines Spulkörpers aus porösen Hohlfaden,

Fig. 22 bis 24 in vereinfachter schematischer Darstellung

die Herstellung eines Spulkörpers aus zwei porösen Hohlfaden,

Fig. 25 in vereinfachter schematischer Darstellung eine

Aus führungs form einer erfindungsgeiaäßen Vorrichtung unter Verwendung eines nach

Fig. 22 bis 24 hergestellten Spulkörpers,

Fig. 26 bis 31 in vereinfachter schematischer Darstellung

verschiedene Ausführungsformen von Hohlfääenbündeln, hergestellt aus Spulkörpern mit jeweils unterschiedlicher Querschnittsform,

Fig. 32 bis 37 in vereinfachter schematischer Darstellung

die Herstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungen aus einem im wesentlichen scheibenförmigen Wickel-, körper aus porösen Hohlfäden.

Die Figuren 1 bis 5 zeigen mögliche Querschnitte von profilierten porösen Hohlfaden, wie sie sich für erfindungsgemäße Vorrichtungen eignen.

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Bei der in Fig. 1 dargestellten Form hat der poröse Hohlfaden einen im wesentlichen kreiszylinderförmigen Hohlraum 27, während er an seiner Außenseite eine in seiner Längsrichtung verlaufende rippenförmige Erhebung 26 hat, die gegeber.enfalls aus einem anderen Material bestehen kann als der Hohlfadenmantel·

Der in Fig. 2 dargestellte poröse Hohlfaden hat ebenfalls einen im wesentlichen kreiszylinderförmigen Hohlraum 27 und vier in seiner Längsrichtung verlaufende rippenförmige Erhebungen 26 gegebenenfalls aus unterschiedlichem Material.

Der in Fig. 3 dargestellte poröse Hohlfaden hat einen im wesentlichen dreilappigen Querschnitt, wobei der Hohlraum eine ähnliche Form wie der Hohlfadenmantel 28 hat, so daß dieser poröse Hohlfaden eine auf seinem Umfang im wesentlichen konstante Wandstärke hat.

Der in Fig. 4 dargestellte poröse Hohlfaden hat einen außen im wesentlichen kreisförmigen Mantel 29, der an seiner Innenseite vier in Längsrichtung des porösen Hohlfadens verlaufende, in seinen Hohlraum 27 hineinragende rippenförmige Erhebungen 26 hat gegebenenfalls aus zum Mantel 29 unterschiedlichem Material.

Fig. 5 zeigt einen porösen Hohlfaden, bei dem der Mantel einen sechseckigen Ringquerschnitt und der Hohlraum 27 einen sechseckigen Querschnitt hat.

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Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch ein Hohlfadengebilde, das beispielsweise dadurch hergestellt werden kann, daß drei poröse Hohlfaden mit rundem Querschnitt an ihren gemeinsamen Berührungslinien miteinander verschmolzen werden.

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch einen porösen Hohlfaden mit einem im Innern des porösen Hohlfadens mittig angeordneten und in seiner Längsrichtung verlaufenden Steg 29. Dieser poröse Hohlfaden besitzt also zwei durch den Steg 29 voneinander getrennte gleichgroße parallel zueinander verlaufende Hohlräume 27 mit halbkreisförmigem Querschnitt.

Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt durch einen porösen Hohlfaden mit einem in seiner Längsrichtung in gegebenenfalls regelmäßigen Abständen sich vergrößernden und anschließend wieder verkleinernden Außendurchmesser bzw. Umfang und einem in seiner Längsrichtung in gegebenenfalls regelmäßigen Abständen sich verkleinernden und anschließend wieder vergrößernden Innendurchmesser bzw. Hohlraumumfang. Hierdurch hat der poröse Hohlfaden einen Mantel 28 mit in Längsrichtung des porösen Hohlfadens sich ändernder Wandstärke.

Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt durch einen porösen Hohlfaden mit einem in seiner Längsrichtung in gegebenenfalls regelmäßigen Abständen sich vergrößernden Querschnitt, wobei die Wandstärke des porösen Hohlfadens in seiner Längsrichtung konstant bleibt.

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In den Fig. 10 und 11 ist in vereinfachter scheraatischer Darstellung eine bekannte Einrichtung zur Herstellung von für die erfindungsgemäßen ' Vorrichtungen geeigneten Spulkörpern dargestellt. Der zugelieferte endlose poröse Hohlfaden 1 wird über einen sich hin- und herbewegenden Fadenführer 2 auf einen rotierenden perforierten Spulenträger 3 aufgewik!- kelt, wodurch ein Spulkörper 4 entsteht, der aus mehreren Lagen sich unter einem vorher festlegbaren Winkel kreuzender wendelförmig ausgebildeter Abschnitte des endlos zugelieferten und aufgewickelten porösen Hohlfadens 1 aufgebaut ist.

Fig. 12 zeigt einen Längsschnitt eines beispielsweise mit einer gemäß Fig. 10 und 11 beschriebenen Einrichtung hergestellten Spulkörpers 4. Der Spulkörper 4 ist an seinen beiden Stirnseiten 5 mit flanschartigen Ansätzen 7 aus einer härtbaren Vergußmasse versehen, die im Schleudergußverfahren in die gewünschte Form gebracht worden ist. Durch Abtrennen eines Teils der flanschartigen Ansätze 7 entlang der Linien A bzw. B können die Öffnungen der porösen Hohlfaden des Spulkörpers 4 freigelegt werden. Der perforierte Spulenträger 3 gestattet eine radiale Durchströmung des Spulkörpers 4.

Der in Fig. 13 im Längsschnitt dargestellte Spulkörper 4 ist durch gleichmäßiges Aufwickeln eines endlosen porösen Hohlfadens auf einen konisch ausgebildeten Spulenträger 3 entstanden und hat dadurch selbst Konusform. Bei diesem Spulkörper 4 sind die Enden der einzelnen Hohlfadenabschnitte durch Abtrennen eines Teils der flanschartigen Ansätze 7 (wie bei Fig. 3 bereits beschrieben) freigelegt.

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Der in Fig. 14 im Längsschnitt dargestellte Spulenkörper 4 ist durch gleichmäßiges Aufwickeln eines endlosen porösen Hohlfadens auf einen diaboloförmig ausgebildeten Spulenträger 3 entstanden und hat dadurch selbst Diaboloform. Bei diesem Spulenkörper 4 sind die Enden der einzelnen Hohlfadenabschnitte durch Abtrennen eines Teils der flanschartigen Ansätze 7 {wie bei Fig, 3 bereits beschrieben) freigelegt.

Der in Fig. 15 im Längsschnitt dargestellte Spulkörper 4 ist durch gleichmäßiges Aufwickeln eines endlosen porösen Hohlfadens auf einen tonnenförmig ausgebildeten Spulenträger 3 entstanden und hat dadurch selbst Tonnenform. Bei diesem Spulkörper 4 sind die Enden der einzelnen Hohlfadenabschnitte durch Abtrennen eines Teils der flanschartigen Ansätze 7 (wie bei Fig. 3 bereits beschrieben) freigelegt.

Der in Fig. 16 dargestellte Spulkörper 4 ist durch gleichmäßiges Aufwickeln eines endlosen porösen Hohlfadens auf einen kreiszylinderförmigen Spulenträger entstanden und hat dadurch selbst Kreiszylinderform. Dieser Spulkörper 4 ist nur an einem Ende mit einem flanschartigen Ansatz 7 versehen, wobei hierbei die Enden der einzelnen Hohlfadenabschnitte des Spulkörpers 4 durch das bereits beschriebene Abtrennen eines Teils des flanschartigen Ansatzes 7 nur auf eben dieser einen Seite freigelegt sind.

Der Strömungsweg eines Fluids durch die porösen Hohlfaden eines solchen Spulkörpers verläuft ähnlich wie derjenige eines U-förmig ausgebildeten Rohres. Das heißt die Ein- und

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Austrittsöffnungen für das Fluid liegen bei diesem Spulkörper in ein und derselben Ebene.

Fig. 17 zeigt einen Spulkörper, wie er sich ergibt, wenn die flanschartigen Ansätze 7 teilweise, beispielsweise wie in Fig. 12 dargestellt entlang den Linien A-A bzw. B-B abgetrennt werden.

Fig. 18 zeigt die Verwendung eines gemäß den Fig. 10 bis 12 hergestellten Spulkörpers 4 in einex erfindungsgeiuäßen Vorrichtung. Der Spulkörper 4 mit den flanschartigen Ansätzen 7 ist dabei in dem entsprechend bemessenen Gehäuse 10 angeordnet. Ein erstes Fluid 8 tritt durch den Eintrittsstutzen 11 in den Verteilerraum 16 der Vorrichtung und gelangt von dort in die Eintrittsöffnungen der in dem Spulenkörper 4 angeordneten porösen Hohlfaden, durchströmt diese und verläßt sie auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Spulkörpers 4, gelangt in den Sammelraum 17 der Vorrichtung und verläßt diese durch den Austrittsstutzen 12. Die Durchströmung der porösen Hohlfaden ist auch in umgekehrter Richtung möglich. Ein zweites Fluid 9 tritt durch den Eintrittsstutzen 13 in den Kernraum 18 des Spulkörpers 4, der an seinem Ende 15 abgedichtet ist, durchströmt den Spulkörper 4 in radialer Richtung von innen nach außen und gelang* in den ringzylinderförmigen Sammelraum 19, von wo aus es die Vorrichtung durch den Austrittsstutzen 14 verläßt.

Das erste Fluid 8 kann hierbei wie auch bei den in den Fig. 19 bis 21 und 34 bis 37 beschriebenen Ausfuhrungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Flüssigkeit und das zweite

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Fluid 9 beispielsweise ein Gas oder Luft sein, welche bei der Anwendung von Verdampfungs- oder Verdunstungskühlung die an der äußeren Oberfläche der Hohlfadenabschnitte entstehenden Flüssigkeitsdämpfe aufnehmen und mitschleppen. Das erste Fluid 8 kann dabei eine höhere oder tiefere Temperatur haben als das zweite Fluid 9. Wird das Hindurchtreten von Fluiden durch die Wand der porösen Hohlfaden jedoch nicht gewünscht/ so können die Vorrichtungen erfindungsgemäß aus mit einer membranartigen fluidundurchlässigen Schicht ummantelten porösen Hohlfäden hergestellt werden.

Fig. 19 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der der Spulkörper 4 mit einer Trennwand 21 versehen ist, die jedoch so angeordnet ist, daß der freie Durchflußquer— schnitt der einzelnen porösen Hohlfäden dadurch nicht unterbrochen wird. Ein erstes Fluid 8 durchströmt hierbei dde Vorrichtung i_n gleicher Weise wie bereits in Fig. 18 beschrieben. Ein zweites Fluid 9 tritt durch den Eintrittsstutzen 13 der Vorrichtung in den ringzylinderformigen Verteilerraum 20, durchströmt danach die rechte Hälfte des Spulkörpers 4 in radialer Richtung von außen nach innen und gelangt in den Kernrauia 18 des Spulkörpers 4, der an seinen beiden stirnseitigen Enden.15 verschlossen ist. Anschließend durchströmt das zweite Fluid 9 die linke Hälfte des Spulkörpers 4 in radialer Richtung von innen nach außen und gelangt in den ringzylinderformigen Sammlerraum 19, von woaus es die. Vorrichtung durch den Austrittsstutzen 14 verläßt.

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Fig. 20 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei de^ die porösen Hohlfaden des Spulkörpers 4 gemäß Fig. 16 nur an einer Seite mit einem flanschartigen Ansatz 7 versehen und aufgeschnitten sind und die Eintrittsöffnungen und die Austrittsöffnungen der einzelnen porösen Hohlfäden jeweils um 180°C gegeneinander versetzt angeordnet sind, sich also gegenüberliegen, d.h. ähnlich angeordnet sind, wie dies von herkömmlichen Wärmeaustauschern mit ü-förmig ausgebildeten Rohren her bekannt ist. Bei dieser Vorrichtung tritt ein erstes Fluid 8 durch den Eintrittsstutzen 11 in den Verteilerraum 16, gelangt von dort in das Innere der porösen Hohlfaden des Spulkörpers 4, durchströmt diese zunächst in der einen und danach in der dieser im wesentlichen entgegengesetzten Richtung und gelangt anschließend in den Sammlerraum 17, von wo es durch den Austrittsstutzen die Vorrichtung wieder verläßt. Ein zweites Fluid 9 tritt durch den Eintrittsstutzen 13 in den ringzylinderförmigen Verteilerraum 20, von woaus es den Spulkörper 4 in radialer Richtung von außen nach innen durchströmt und in den Kernraum 18 des Spulkörpers 4 gelangt, der an der Stirnseite abgedichtet ist, und verläßt von dort durch den Austrittsstutzen 14 die Vorrichtung.

In Fig. 21 ist eineerfindungsgemäße. Vorrichtung dargestellt, die die wesentlichen Merkmale des in Fig. 19 und dargestellten Spulkörpers 4 vereint. Das erste Fluid 8 durchströmt dabei die porösen Hohlfaden des Spulkörpers 4 wie in Fig. 20 beschrieben, das zweite Fluid 9 umströmt dabei die porösen Hohlfaden des Spulkörpers 4 wie in Fig. 19 beschrieben.

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Die Figuren 22 bis 23 zeigen in vereinfachter schematischer Darstellung eine Einrichtung zur Herstellung eines Spulkörpers 4 aus zwei von zwei Spulen 6 getrennt zugeführten, jedoch gleichzeitig auf einen gemeinsamen Spulenträger 3 aufgewickelten porösen Hohlfäden 1- Durch in Längsrichtung des Spulkörpers 4 versetzte Anordnung der Fadenführer 2, wie aus Fig. 23 bzw. 24 ersichtlich, ist es möglich, einen Spulkörper 4 herzustellen, bei dem die jeweiligen Lagen der beiden porösen Hohlfäden 1 in Längsrichtung des Spulkörpefs 4 versetzt zueinander aufgewickelt werden, so daß sich an den Stirnseiten des Spulkörpers 4 je ein Bereich 22 bildet, der nur von einem der beiden porösen Hohlfäden gebildet wird. Durch Entfernen dieser beiden Bereiche 22 ergibt sich ein Spulkörper der auf der einen Seite die Eintritts- und die Austrittsöffnungen für ein erstes Fluid und auf der gegenüberliegenden Stirnseite diejenigen für ein zweites Fluid hat.

Die Verwendung eines derartigen gemäß Fig. 22 bis 24 hergestellten Spulkörpers in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 25 dargestellt. Darüber hinaus befindet sich bei dieser in FIg. 25 dargestellten Ausführungsform der Spulkörper 4 in einem die Wärme gut leitenden festen oder flüssigen Stoff 23. Eine solche Vorrichtung gestattet es, beispielsweise die Wärme von einem ersten Fluid 8 auf ein zweites Fluid 9 unter Ausnutzung der guten Wärmeleiteigenschaften des Stoffes 23 zu übertragen, wobei das Fluid 8 die entsprechenden, aus dem einen porösen Hohlfaden gebildeten Lagen des Spulkörpers 4 bei^ spielsweise in der in Fig. 20 dargestellten Weise durchströmt, in Fig. 25 ist dieser Strömungsweg schematisch als

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gestrichelte Linie angedeutet, während das zweite Fluid 9 einen hierzu spiegelbildlichen Strömungsweg nimmt, der in Fig. 25 durch die durchgezogene Linie angedeutet ist.

In Fig. 26 ist ein Spulkörper 4 mit an seinen beiden Stirnflächen angeordneten flanschartigen Ansätzen 7 dargestellt, wobei die flanschartigen Ansätze 7 (wie diejenigen der in den Figuren 12 bis 21 dargestellten Spulkörper 4) einen größeren äußeren Umfang haben als der Spulkörper 4. Die flanschartigen Ansatz.; 7 und der Spulkörper 4 haben hierbei jedoch einen elliptischen Ringquerschnitt.

Fig. 27 zeigt, daß man einen Spulkörper 4 nicht nur an seinen Stirnseiten eingießen und entsprechend aufschneiden kann wie oben beschrieben, sondern auch entlang einer oder mehrerer seiner Mantellinien. Bei der in Fig. 27 dargestellten Ausführungsform münden die porösen Hohlfäden demgemäß in zwei kreiszylinderförmig von einer beispielsweise aus Gießharz bestehenden Wandung umgebene Hohlräume 24 bzw. 25, die, wie bei den oben bereits beschriebenen Figuren erläutert, als Verteiler- bzw. Sammlerraum für das durch die porösen Hohlräume strömende Fluid dienen.

Fig. 28 zeigt einen Querschnitt durch einen Spulkörper 4, den man erhält, wenn man die porösen Hohlfäden auf einen Spulenträger 3 mit einem rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken aufwickelt.

Fig. 29 zeigt einen Querschnitt durch einen Spulkörper 4, den man erhält, wenn man einen Spulkörper 4 gemäß Fig. 28

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entlang zweier seiner Mantellinien wie in Fig. 27 bereits beschrieben, beispielsweise in Gießharz eingießt und anschließend in der bereits beschriebenen Art und Weise die Öffnungen der porösen Hohlfäden freilegt.

Fig. 3O zeigt einen Querschnitt durch einen Spulkörper 4, den man ebenfalls aus dem in Fig. 28 dargestellten Spulkörper 4 herstellen kann, und Fig. 31 einen solchen, wie man ihn in gleicher Weise, wie in Fig. 27 beschrieben, aus einem Spulkörper 4 mit kreisförmigem Ringquerschnitt erhält.

Die in den Figuren 27 bis 31 dargestellten erfindungsgemäßen ausführungsformen eignen sich hervorragend zur Wärmeübertragung von einem flüssigen Medium auf ein gasförmiges (s.B. als Autokühler} oder umgekehrt, wobei das flüssige Medium zweckmäßigerweise durch die porösen Hohlfäden strömt und das gasförmige die porösen Hohlfäden umströmt, wobei auch hierbei je nach Art der verwendeten porösen Hohlfäden, wie oben bereits beschrieben, mit oder ohne Verdunstungskühlung gearbeitet werden kann.

Fig. 32 zeigt einen Querschnitt durch einen ringförmigen Wickelträger 31, wie er sich zur Herstellung eines scheibenförmigen Wickelkörpers aus porösen Hohlfäden eignet.

Fig. 33 zeigt eine mögliche Anordnung der einzelnen Fadenabschnitte beispielsweise eines endlos aufgewickelten porösen Hohlfadens auf dem ringörmigen Wickelträger 31. Die Hohlfadenabschnitte können hierbei in mehreren übereinanderliegenden sich jeweils mehrfach kreuzenden Lagen angeordnet sein.

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Durch Vergießen des äußeren Teils des ringförmigen Wickelträgers 31 beispielsweise in eine härtbare Vergußmasse und anschließendes Entfernen eines Teils des ringförmigen Vergußmasseansatzes bis in den Bereich des Umkehrteilstücke der Hohlfadenabschnitte wird der zunächst endlose poröse Hohlfaden 1 in eine Vielzahl gleichlanger in mehreren Lagen angeordneter und sich mehrfach kreuzender Hohlfadenabschnit— te zerteilt und werden dabei an jeder Trenrstelle die Öffnungen der einzelnen Hohlfadenabschnitte freigelegt. Der äußere Durchmesser des nicht abgearbeiteten Teils des ringförmigen Gußmasseansatzes ist also im allgemeinen gleich oder geringfügig kleiner als der äußere Durchmesser des ringförmigen Wickelträgers 31.

Fig. 34 zeigt im Schnitt entlang der Linie XXXIV-XXXIV in Fig. 35 eine scheibenförmige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher ein Wickelkörper 4 gemäß Fig. 33 verwendet wurde. Durch entsprechendes Anordnen der Eintrittsstutzen 11 und der Verteilerräume 16 sowie der Sammlerräume 17 und der Austrittsstutzen 12 für ein erstes Fluid 8 bzw. der Eintrittsstutzen 13 und der Verteilerräume 20 sowie der Sammlerräume 19 und der Austrittsstutzen 14 für ein zweites Fluid 9 erhält man eine Vorrichtung mit insgesamt je zwei Einlassen und zwei Auslässen für die zwei Fluide 8 und 9. Dabei wird jeweils der durch den einen Einlaß in die Vorrichtung eintretende Fluidstrom geteilt, so daß jeweils nur die Hälfte eines jeden Teilstroms der Fluide 8 bzw. 9 die beiden jeweiligen mit dem entsprechenden Einlaß in Verbindung stehenden Auslässe erreicht und sich dort mit einer der Hälfte des anderen Teilstroms der Fluide 8 bzw. 9 vereint. In Fig. 34 ist

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I— —ι

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dieser Strömungsverlauf durch Pfeile und vier als dicke Linien ausgezogene Hohlfadenabschnitte veranschaulicht.

Fig. 35 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XXXV-XXXV durch Fig. 34. Zu erkennen sind der ringförmige Wickelträger 31, der ringförmige Ansatz 7 aus einer härtbaren Gußmasse, der Wickelkörper 4 sowie die beiden sich gegenüberliegenden Verteilerräume 16 für das erste Fluid 8.

Fig. 36 zeigt eine weitere Anordnungsmöglichkeit eines endlosen porösen Hohlfadens 1 auf einem ringförmigen Wickelträger 31 zur Herstellung eines Hohlfadenwickels für scheibenförmige Ausführungsforiaen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 37 zeigt einen Querschnitt durch eine, erfindungsgemäße Vorrichtung, , bei welcher ein Wickelkörper gemäß Fig. 36 verwendet wurde. Die Öffnungen der einzelnen Hohlfadenlagen wurdenhierbei, wie in Fig. 32 bis 35 bereits beschrieben, freigelegt. Bei dieser Ausführungsform tritt das erste Fluid 8 durch den Eintrittsstutzen 11 in den Verteilerraum 16, durchströmt anschließend die porösen Hohlfaden des Wickelkörpers 4, tritt in den Sammlerraum 17 und verläßt die Vorrichtung ' durch den Austrittsstutzen 12. Die übrigen Teile dieser Vorrichtung entsprechen ihren Positionszahlen gemäß den beispielsweise in Fig. 34 beschriebenen Teilen. Ein an der Wärmeübertragung teilnehmendes beispielsweise zweites Fluid durchströmt die in Fig. 28 dargestellte Vorrichtung in im wesentlichen axialer Richtung demselben.

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Während sich die in Fig. 37 dargestellte Vorrichtung somit also zur Wärmeübertragung von einem Medium auf ein anderes eignet, können bei de.^r in Fig. 34 und 35 dargestellten Vorrichtung insgesamt drei Medien an der Wärmeübertragung teilnehmen. Bei der in Fig. 34 und 35 dargestellten Vorrichtung könnte das dritte Medium beispielsweise ein die Wärme gut leitender fester oder flüssiger Stoff sein, der die porösen Hohlfäden von außen umgibt, oder aber ein, den Wärmeaustauscher in seiner axialen Richtung durchströmendes, drittes Fluid.

Die Verwendung der in den Figuren 33 und 36 beispielhalber beschriebenen scheibenförmigen Wickelkörper beschränkt sich nicht nur auf die Herstellung von im wesentlichen scheibenförmigen Vorrichtungen, sondern es ist erfindungsgemäß möglich, eine Vielzahl derartiger Wickelkörper übereinander anzuordnen und auf diese Weise eine beliebige Anzahl von Fluiden an der Stoff- und/oder Wärmeübertragung teilnehmen zu lassen.

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Claims (21)

A3GW31871/A Patentansprüche Zusatz zu DE-Patent (P 28 33 493.2)

1. Hohlfäden aus synthetischen Polymeren mit 10 bis 90 Volumenprozent miteinander in Verbindung stehender Poren und einer ebenen, offene Poren aufweisenden Oberfläche, wobei der Anteil der Öffnungen in der Fläche IO bis 90% beträgt

gemäß Hauptpatent (P 28 33 493.2) , dadurch

gekennzeichnet, daß auf die Hohlfäden eine als Membran wirkende, gegebenenfalls fluidundurchlassige Schicht aufgebracht ist.

2. Hohlfäden gemäß Hauptpatent oder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfäden Graphit, Metallteilchen, Füllmittel, Stabilisatoren, Additive, Ruß, Farbpigmente und/oder dergleichen enthalten.

3. Hohlfäden gemäß Hauptpatent oder nach Anspruch 1 und 2,' gekennzeichnet durch einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt.

4. Hohlfäden gemäß Hauptpatent oder nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen im Bereich von 0,1 bis 4 mm liegenden Außendurchmesser.

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5. Hohlfäden gemäß Hauptpatent oder nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch
liegende Wandstärke.

gekennzeichnet durch eine im Bereich von 20 bis 500 /am

6. Hohlfaden gemäß Hauptpatent oder nach Anspruch 1 bis 5/ dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfaden innen und/oder außen profiliert sind.

7. Hohlfaden gemäß Hauptpatent oder nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen in Längsrichtung der Hohlfaden sich - gegebenenfalls periodisch - stetig oder unstetig in seiner Form und/oder Größe ändernden Querschnitt.

8. Hohlfaden gemäß Hauptpatent oder nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfäden aus zwei oder mehr Komponenten bestehen.

9. Hohlfaden gemäß Hauptpatent oder nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der Komponenten porös ist.

10. Verwendung von Hohlfaden gemäß Hauptpatent oder nach Anspruch 1 bis 9 in Vorrichtungen,, in denen Wärme übertragen wird.

11. Verwendung von Hohlfaden nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einzelne Hohlfaden auf dem größten Teil seiner Länge, vorzugsweise auf seiner gesamten Länge und/oder der größte Teil aller Hohlfaden, vorzugsweise die Gesamtheit aller Hohlfaden in Form von regelmäßigen und/ oder unregelmäßigen Schlaufen angeordnet ist.

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ORiGiNAL INSPECTED

2910

- 3 - Ä3GW31871/A

12. Verwendung von Hohlfäden nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfäden in Form einer sich räumlich ausdehnenden Wendel und/oder einer in einer Ebene liegenden Spirale angeordnet sind.

13. Verwendung von Hohlfäden nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfäden in mehreren Lagen angeordnet sind, wobei die Hohlfäden in jeder Lage die Hohlfäden jeder der benachbarten Lagen gegebenenfalls mehrfach kreuzen.

14. Verwendung von Hohlfäden nach Anspruch 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen aus mehrlagigen Spuloder Wickelkörpern hergestellt sind.

15. Verwendung von Hohlfäden nach Anspruch 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen aus Spul- oder Wickelkörpern mit einem runden, elliptischen oder vieleckigen Ringquerschnitt mit abgerundeten Ecken hergestellt sind.

16. Verwendung von Hohlfäden nach Anspruch 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen aus Spul- oder Wickelkörpern mit einem rechteckigen Ringquerschnitt mit abgerundeten Ecken hergestellt sind.

17. Verwendung von Hohlfäden nach Anspruch 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen aus Spul- oder Wickelkörpern mit einem entlang der Längsachse derselben größer und/oder kleiner werdenden Ringquerschnitt hergestellt sind.

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- 4 - A3GW31871/A

18. Verwendung von Hohlfäden nach Anspruch 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen aus gewebten, gewirkten, gestrickten oder nach einem Ablegeverfahren erzeugten Flächengebilden hergestellt sind.

19. Verwendung von Hohlfäden nach Anspruch 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen mindestens je einen Eintritt und mindestens je einen Austritt für mindestens dr.ei an der Wärmeübertragung teilnehmende Fluide aufweisen.

20. Verwendung von Hohlfäden nach Anspruch 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der durch die Hohlfäden strömenden Flüssigkeit durch die Poren nach außen tritt und an der äußeren Oberfläche der Hohlfäden verdunstet oder verdampft.

21. Verwendung von Hohlfäden nach Anspruch 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der stattfindenden Filtration, Mikrofiltration oder Stofftrennung oder dem stattfindenden Stoffaustausch eine Wärmeübertragung und/ oder eine gleichzeitige Verdunstung oder Verdampfung eines Teils der durch die Hohlfäden strömenden Flüssigkeit an der äußeren Oberfläche der Hohlfäden stattfindet.

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