DE69317558T2

DE69317558T2 - Wellblechanordnung

Info

Publication number: DE69317558T2
Application number: DE69317558T
Authority: DE
Inventors: Palle Rye
Original assignee: Brentwood Industries Inc
Current assignee: Brentwood Industries Inc
Priority date: 1992-05-11
Filing date: 1993-05-04
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2013-05-05
Also published as: HU9403007D0; EP0640037B1; ATE164110T1; JPH08501503A; DE69317558D1; JP2794222B2; BR9306335A; EP0640037A4; ES2116469T3; RU94046171A; KR0166104B1; WO1993023243A1; RU2120096C1; KR950701276A; EP0640037A1; US5217788A; CN1047128C; PL172769B1; HUT74758A; HU214379B

Description

Diese Erfindung betrifft eine Baueinheit aus Wellblechen einer bestimmten Struktur und im besonderen eine Baueinheit, die in erster Linie für die Verwendung als Wärmeübertragungsmittel oder Kontaktkörper, Füllung für Gaswascher zur Verminderung der Luftverschmutzung, Mittel für Tropfkörper, die bei der Wasser- und Abwasserbehandlung verwendet werden, Mittel zur Verwendung bei Luftwäscheeinrichtungen und andere Oberflächenmittel, obwohl auch andere Verwendungsmöglichkeiten für die Baueinheiten in Erwägung gezogen werden, wie etwa als modulare, künstliche Riffsysteme für maritime Umgebungen.
Wenn die Wellbleche, die die Baueinheit bilden, in einer generell vertikalen Richtung ausgerichtet sind, kann die Baueinheit der vorliegenden Erfindung als Naßdeckfüllung für Verdampfungswärmeaustauschvorrichtungen verwendet werden. Ein Beispiel für eine typische Verdampfungswärmeaustauschvorrichtung ist in dem US-Patent 3.132.190 offenbart. Eine solche Naßdeckfüllung kann z.B. in einem Kühlturm für Klimaanlagen oder andere industrielle Verfahren verwendet werden. Bei vielen Verdampfungswärmeaustauschern beim bekannten Stand der Technik wird Wasser von oben über die aus Kontaktkörpern gebildete Naßdeckfüllung verteilt. Im allgemeinen bestehen solche Kontaktkörper aus Wellblechmaterial. Während das Wasser über die Füllung hinunter fließt, entsteht ein dünner Wasserfum auf der Oberfläche der Füllung. Ein Gasstrom, meistens Luft, bewegt sich über den Wasserfilm auf der Füllung, um einen Verdampfungskühlungseffekt zu bewirken. Der Luftstrom kann durch die Verwendung eines Zentrifugalgebläses von oben nach unten (Parallelstrom), quer zum Wasserstrom (Querstrom) oder in eine dem Wasserstrom entgegengesetzte Richtung, d.h. von unten nach oben (Gegenstrom), verstärkt werden. Der Aufbau der vorliegenden Baueinheit bietet im Vergleich zu typischen Kontaktkörpern beim bekannten Stand der Technik einen vergrößerten Oberflächenbereich, wodurch die Wärmeübertragung erleichtert wird. Darüber hinaus bietet die vorliegende Baueinheit im Vergleich zu vielen anderen Kontaktkörpern beim bekannten Stand der Technik eine größere strukturelle Integrität.
Die vorliegende Erfindung ist auch als ein modulares künstliches Riff verwendbar. Ein Beispiel eines künstlichen Riffs ist in dem US-Patent 4.913.094 offenbart. Eine aus den Wellblechen der vorliegenden Erfindung gebildete Baueinheit kann wunschgemäß ausgerichtet werden, bezogen auf den Grund eines Gewässers, wie etwa eine maritime Umgebung. Die Baueinheit kann z.B. in einer generell horizontalen oder vertikalen Richtung ausgerichtet sein. Die Bleche der Baueinheit können aus Polyvinylchlorid gebildet werden, welches Mikroben anzieht, die notwendig sind, um die Grundlage einer Nahrungskette für höhere Formen maritimen Lebens zu bilden. Zahlreiche Kammern und Öffnungen in der Baueinheit sind von Vorteil, um Fische anzuziehen. Untersuchungen haben gezeigt, daß Fische große Kammern oder Höhlen, und Kammern mit nur einer Öffnung eher meiden. Der vergrößerte Oberflächenbereich der Bleche der vorliegenden Baueinheit bietet einen großen Oberflächenbereich zum Schutz und zur Nahrungssuche. Darüber hinaus stellen die zahlreichen Kammern und die verzweigten Durchgänge einen natürlichen Anziehungspunkt für Fische und andere Meerestiere dar.
Der bekannte Stand der Technik offenbart viele verschiedene Kontaktkörper, die aus Kontaktblechen mit Riffelungen verschiedener Art, Form und Konfiguration zusammengesetzt sind. Das US-Patent 2.793.017 offenbart z.B. einen Kontaktkörper mit Längs- und Querriffelungen. Eine Vielzahl von s-förmigen Rippen ist quer zu dem Blech angeordnet, um einzelne Bleche mit Abstand anzuordnen. Kleine becherartige Vertiefungen sind in dem inneren Winkel jeder s-förmigen Rippe vorgesehen zur Unterbringung in kleineren Vertiefungen in der Mulde der am nächsten gelegenen Längsriffelung, um die Bewegung der einzelnen Elemente in der Baueinheit zu verringern oder zu vermeiden. Die Becher können mit Haftmittel gefüllt werden, um die Bleche miteinander zu verbinden.
Das US-Patent 4.344.899 offenbart Füllbleche für Gas- und Flüssigkeitskontakteinrichtungen, die aus abwechselnden
Bereichen mit gekrümmtem und abgewinkeltem Profil bestehen. Die Bereiche sind durch Zwischenbereiche miteinander verbunden, die die Bereiche mit gekrümmtem und abgewinkeltem Profil verbinden. Das Blech weist in Abständen entlang des Scheitels seiner Riffelung Abstandshalter auf, die aus flachen Abschnitten und runden Vorsprüngen gebildet werden, um die angrenzenden Bleche mit einem Abstand anzuordnen und zu befestigen.
Das US-Patent 3.599.943 offenbart einen Querstrom-Gas-und- Flüssigkeitskontaktkörper aus Wellblechen. Jedes angrenzende Blech weist entgegengesetzt abgewinkelte schiefe Riffelungen auf. Die Falten oder Furchen können eine Konfiguration wie die einer sanften Sinuslinle aufweisen. Schlitze in der Nähe der vertikalen Kanten verringern die Oberflächenspannung Die Bleche können durch Abstandsbänder zusammen gehalten werden, die mit den Blechen verbunden sind.
Das US-Patent 3.475.012 offenbart Kontaktkörperbleche mit Vertiefungen und Ausstülpungen, die alle die Form eines Pyramiden- oder Kegelstumpfes aufweisen.
Das US-Patent 3.540.702 offenbart Metallwellblech-Kontaktkörper für Befeuchter. Jede der Hauptriffelungen des Kontaktkörpers scheint eine Vielzahl von kleineren, generell quer angeordneten Furchen oder Riffeln entlang der Länge der Riffelung aufzuweisen. Auch in dem US-Patent 4.296.050 ist ein Kontaktkörper mit ähnlicher Konfiguration offenbart, außer daß eine Anzahl von Öffnungen auf jedem Blech zu finden ist, die dazu beiträgt, die nach unten fließende Flüssigkeit rund um die Öffnungen abzulenken, um eine einheitlichere Verteilung der Flüssigkeit über die Oberflächen der Bleche zu ermöglichen.
Das US-Patent 4.668.443 des betreffenden Erfinders offenbart einen Gas- und Flüssigkeitskontaktkörper, der eine Vielzahl von parallelen und generell vertikalen Kontaktwellblechen umfaßt. Die Riffelungen bilden wechselseitige Wülste in den Blechen. Riffelungen sind in einem Winkel zur Horizontalen angeordnet. Die Riffelungen sind im wesentlichen parallel, und angrenzende Bleche sind so ausgerichtet, daß die Riffelungen eines Blechs die Riffelungen eines angrenzenden Blechs an Kreuzungspunkten der Wülste kreuzen. Vertiefte Positionierungsflächen sind in Wülsten der Riffelungen der Bleche so positioniert, daß mindestens 80 % der Kreuzungspunkte angrenzender Bleche aneinanderstoßende Paare der vertieften Positionierungsflächen enthalten. Während die vertieften Positionierungsflächen das Ausrichten der einzelnen Bleche in dem Kontaktkörper erleichtern und die Konstruktionssteifigkeit erhöhen können, verringert die Verwendung solcher Flächen den Abstand zwischen angrenzenden Blechen, wodurch auch der Luftstrom zwischen den Blechen verringert wird.
Der betreffende Anmelder hat auch bereits einen Gas- und Flüssigkeitskontaktkörper verkauft, der eine Vielzahl von parallelen und generell vertikalen Kontaktwellblechen aufweist, ähnlich dem im vorigen Absatz besprochenen. Anstatt der vertieften Positionierungsflächen schließt der Kontaktkörper jedoch Positionierungsflächen ein, die an den Kreuzungspunkten der Wülste der Riffelungen angrenzender Bleche gebildet werden. Jede Positionierungsfläche schließt ein Paar von erhabenen Rippen ein, die generell quer zu den Riffelungen liegen. Der Abstand zwischen den Rippen jedes Paares entspricht dem generellen Quermaß einer anstoßenden Positionierungsfläche eines angrenzenden Blechs. Darüber hinaus sind der obere und der untere Abschnitt jeder Riffelung bezogen auf den Hauptabschnitt der Riffelungen abgewinkelt. Der obere und der untere Abschnitt der Riffelungen weist stets eine Achse auf, die senkrecht zur Horizontalachse liegt. Der senkrechte obere und untere Abschnitt sorgen im Vergleich zu Kontaktkörpern beim bekannten Stand der Technik für eine Stapelhöhe von größerer Ebenheit und für größere Konstruktionssteifigkeit.
Es ist auf jeden Fall wünschenswert, eine leicht ausgerichtete Baueinheit von Blechen zu haben, wie sie durch die vorliegende Erfindung von ausgezeichneter struktureller Integrität mit erhöhtem Luftstrom und vergrößerten Flüssigkeitsfließbereichen gegenüber typischen Blechbaueinheiten beim bekannten Stand der Technik bereitgestellt wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die oben erwähnten Mängel beim bekannten Stand der Technik verbessert oder beseitigt durch eine Baueinheit, welche eine Vielzahl von generell parallelen Wellblechen umfaßt, wobei die Riffelungen wechselseitige Wülste in den Blechen bilden, die Wülste durch abgewinkelte Wände verbunden sind, die Riffelungen in jedem Blech imwesentlichen parallel liegen und in einem schiefen Winkel zu einer Kante des Blechs angeordnet sind, angrenzende Bleche so ausgerichtet sind, daß die Riffelungen eines Blechs die Riffelungen eines angrenzenden Blechs an Kreuzungspunkten der Wülste kreuzen, und die Bleche im wesentlichen planare Positionierungsflächen aufweisen, die an mindestens einigen der Kreuzungspunkte der Wülste der Riffelungen von angrenzenden Blechen angeordnet sind, und die Wülste zwischen jeder Postionierungsfläche eingesenkte Abschnitte aufweisen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die obige Zusammenfassung und die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sind besser verständlich, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen werden. Um die Erfindung zu illustrieren, ist in den Zeichnungen eine Ausführungsform dargestellt, die derzeit bevorzugt wird. Es sei hier jedoch erwähnt, daß die Erfindung nicht auf die spezifischen offenbarten Anordnungen und Mittel beschränkt ist. In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine teilweise Vorderansicht einer ersten Ausführungsform der Baueinheit der vorliegenden Erfindung, wobei das erste Blech teilweise ausgebrochen ist, um das nächste angrenzende Blech zu zeigen;
Fig. 2 ein Teilquerschnitt der ersten Ausführungsform der Baueinheit entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 ein Teilquerschnitt der ersten Ausführungsform der Baueinheit entlang der Linie 3-3 in Fig. 1;
Fig. 4 ein Teilquerschnitt einer alternativen Ausführungsform der Baueinheit der vorliegenden Erfindung, die Fig. 3 ähnlich ist und ihr generell entspricht;
Fig. 5 ein Teilquerschnitt der ersten Ausführungsform der Baueinheit, die generell Fig. 2 entspricht, aber einen Abstand zwischen dem zweiten und dem dritten Blech zeigt;
Fig. 6 ein Teilquerschnitt einer Baueinheit beim bekannten Stand der Technik des US-Patentes 4.668.443 des Anmelders, der generell der in Fig. 5 dargestellten Ansicht der Baueinheit entspricht;
Fig. 7 ein Teilquerschnitt der vom Anmelder früher verkauften Baueinheit beim bekannten Stand der Technik, der generell der in Fig. 5 dargestellten Ansicht der Baueinheit entspricht.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In der folgenden Beschreibung werden bestimmte Begriffe nur der Verständlichkeit halber verwendet, sie sind aber nicht einschränkend zu verstehen. Die Worte "horizontal" und "vertikal" bezeichnen Richtungen bezogen auf die Ausrichtung der Erde. Die Terminologie schließt die oben spezifisch erwähnten Worte, Ableitungen davon und Worte von ähnlicher Bedeutung ein.
In Bezug auf die Zeichnungen, in denen dieselben Bauteile in den verschiedenen Ansichten mit denselben Zahlen versehen sind, ist in Fig. 1-3 eine Ausführungsform eines Abschnitts einer Baueinheit, generell mit 10 bezeichnet, gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Fig. 1 ist eine Vorderansicht der Baueinheit 10, die ein erstes Blech 12 darstellt, das teilweise ausgebrochen ist, um ein zweites Blech 14 unter dem ersten Blech 12 zu zeigen. In Fig. 2 ist der Verständlichkeit halber ein zusätzliches drittes Blech 16 dargestellt. Es soll jedoch festgehalten werden, daß die Baueinheit 10 jede beliebige Zahl von Blechen umfassen kann, die für einen bestimmten Zweck notwendig oder wünschenswert sind.
Zur Erklärung der Details der Baueinheit 10 der vorliegenden Erfindung, wird die Baueinheit 10 mit Bezug auf ihre exemplarische Verwendung als ein Gas- und Flüssigkeitskontaktkörper in einem typischen Verdampfungswärmeaustauscher beschrieben, der Fachleuten wohl bekannt ist. Eine weitere Beschreibung der anderen Bestandteile des Wärmeaustauschers wird für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht für notwendig gehalten. Eine weitere Erläuterung des Wärmeaustauschers wird somit unterlassen.
Zur Verwendung in einem Verdampfungswärmeaustauscher ist die Baueinheit 10 vorzugsweise so ausgerichtet, daß die Bleche in einer generell vertikalen Richtung liegen. Wenn die Baueinheit 10 für andere Zwecke verwendet wird, wie etwa als ein modulares künstliches Riff, kann die Baueinheit 10 in jede gewünschte Richtung ausgerichtet werden. Vorzugsweise wird die Baueinheit 10 auch bei der Verwendung als künstliches Riff generell vertikal ausgerichtet, wobei die Baueinheit aber auch in eine generell horizontale Richtung ausgerichtet werden kann. Die Ausrichtung der Baueinheit 10 hängt von Faktoren wie der Topographie des Gewässergrundes ab, auf dem das Riff plaziert werden soll.
Die Baueinheit 10 der vorliegenden Erfindung kann aus Blechen hergestellt werden, die aus einer Vielzahl verschiedener Materialien gebildet werden. Zum Beispiel kann ein thermoplastisches Material wie plastiziertes oder nicht plastiziertes Polyvinylchlorid, Polystyrol, verschiedene andere technische Thermoplasten und Legierungen solcher Materialien zur Bildung der betreffenden Bleche verwendet werden, Darüber hinaus können Metalle wie verzinkter Stahl, Aluminium, Kupfer, Materialien wie Asbest oder Zellulose und Verbundwerkstoffe wie Faserzellulosematerial, das mit einem thermoplastischen Harz imprägniert ist, oder ähnliches zur Bildung der Bleche der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Derzeit wird die Verwendung eines synthetischen Polymers wie Polyvinylchlorid zur Bildung der Bleche bevorzugt.
Beispiele für andere Harze und technische Harze, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen Acetale, Nylon, Acrylonitril-Butadien-Styrol (ABS), Styrolacrylonitril (SAN), Polyphenylenoxide, Polycarbonate, Polyethersulfone, Polyarylsulfone, Polyethylen, Polystyrol, Terephtalate, Polyetherkentone, Polypropylene, Polysilicone, Polyphenylensulfide, Polyionomere, Polyepoxidharze, Polyvinylidenhalide und ähnliches ein. Die Wahl eines bestimmten Materials wird von den Anwendungsbedingungen bestimmt, wie Durchschnittsfachleute erkennen werden. Für die Verwendung als künstliches Riff wird z.B. bevorzugt, daß die Bleche aus Polyvinyl gebildet werden, um Mikroben anzuziehen, die die Grundlage der Nahrungskette am Riff bilden.
Einzelne Bleche der vorliegenden Baueinheit 10 können mit jeder herkömmlichen Technik hergestellt werden, die für das Material geeignet ist, aus dem das Blech hergestellt werden soll. So können Bleche z.B. thermisch gebildet werden, durch herkömmliche Verfahren beim bekannten Stand der Technik wie Druckformen, Vakuumformen, Warmprägen oder ähnliches.
Wie am besten in Fig. 1 ersichtlich ist, weist jedes der Bleche 12, 14 eine Vorderseite 18 auf, die zum Zweck der Darstellung willkürlich als die in Fig. 1 sichtbare Seite gewählt wurde. Jedes Blech weist auch eine Hinterseite (am besten in Fig. 2 ersichtlich) auf, wobei die Hinterseite durch die Rückseite des Bleches von Fig. 1 repräsentiert wird. Jedes Blech weist auch eine obere Kante 21 und eine untere Kante 23 sowie eine rechte Kante 25 und eine linke Kante (nicht dargestellt) auf, die einander gegenüberliegen.
Die Kontaktbleche der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise, wie im folgenden beschrieben, aus einer Vielzahl von im wesentlichen identischen Blechen zusammengesetzt, die in Kontakt miteinander stehen. Wie am besten in Fig. 1 ersichtlich, ist jedes Blech in seiner ganzen Breite und Höhe mit einer Vielzahl von im wesentlichen parallelen Riffelungen 22 gewellt. Die Höhe H' jeder Riffelung 22 beträgt zwischen ungefähr 6,5 mm und 61,0 mm, obwohl die Höhe H' je nach Wunsch variieren kann.
Ein Hauptabschnitt jeder Riffelung 22 ist abgewinkelt bezogen auf die Horizontale, um für einen effektiven Gas- und Flüssigkeitsfluß durch die Baueinheit 10 und einen effektiven Kontakt des Gases und der Flüssigkeit auf und zwischen den Blechen zu sorgen. Jede Riffelung 22 kann zwar in jedem beliebigen Winkel auf einem Großteil oder der gesamten Höhe des Blechs gebildet werden, je nach der beabsichtigten Verwendung der Baueinheit 10, der bevorzugte Winkel beträgt jedoch zwischen ungefähr 15º und 60º bezogen auf die Horizontale, und derzeit beträgt der am stärksten bevorzugte Winkel ungefähr 60º zur Horizontalen.
Im allgemeinen wird bevorzugt, daß die Bleche im wesentlichen identisch sind. Es wird ebenfalls bevorzugt, daß jedes Blech in der Baueinheit 10 in einem Winkel von 180º zu jedem angrenzenden Blech ausgerichtet ist.
Wie am besten in Fig. 1 ersichtlich, sind die Riffelungen 22 in einer derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auf einem Großteil der Höhe eines Blechs abgewinkelt, abgesehen von einem oberen Abschnitt 24 und einem unteren Abschnitt 26 der Riffelungen 22. Der obere Abschnitt 24 der Riffelungen 22 und der untere Abschnitt 26 der Riffelungen 22 weisen jeweils Kanten 21 und 23 auf, die generell parallel zur Horizontalen liegen. Indem der obere und der untere Abschnitt so ausgerichtet werden, daß sie bezogen auf ihre entsprechenden Riffelungen 22 generell parallel zur Horizontalen liegen, werden die horizontale Stapelstärke und die strukturelle Integrität der Baueinheit 10 erhöht. Für die Herstellung und die Kontruktionseffizienz der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, daß der obere Abschnitt 24 der Riffelungen und der untere Abschnitt 26 der Riffelungen Kanten aufweisen, die parallel zur Horizontalen liegen, zumindest wenn die Baueinheit als Naßdeckfüllung in einem Querstrom-Verdampfungswärmeaustauscher verwendet wird.
Jede der Riffelungen 22 umfaßt einen Gipfel 28 und ein Tal 30, wie am besten in Fig. 2 ersichtlich ist. Es wird bevorzugt, ist aber nicht wesentlich, daß die Gipfel 28 und die Täler 30, wie in der Zeichnung dargestellt, abgeflacht sind, was hauptsächlich einer genaueren Ausrichtung der Bleche in der Baueinheit 10 dient. Angrenzende Gipfel 28 und Täler 30 sind durch abgewinkelte Wände verbunden. Bezogen auf Fig. 2, auf den Gipfel 28 des Blechs 12 schließt z.B. die linke Seite der Riffelung 22 eine abgewinkelte Wand 32 ein, die den Gipfel 28 mit dem Tal 30 verbindet. Auf der rechten Seite derselben Riffelung 22 verbindet eine abgewinkelte Wand 34 den Gipfel 28 und das Tal 30. Da die Bezeichnungen Gipfel" für den Gipfel 28 und "Tal" für das Tal 30 vom Standpunkt des Betrachters abhängen, wird der Oberbegriff "Wulst" verwendet, um entweder einen Gipfel 28 oder ein Tal 30 zu bezeichnen. Dieser Oberbegriff wird verwendet, weil der Gipfel eines Blechs ein Tal wird, wenn das Blech um eine vertikale Achse um 180º gedreht und Teil der Baueinheit 10 wird. Dennoch wird hier davon ausgegangen, daß die Vorderseite 18 jedes Blechs die dem Betrachter in Fig. 1 zugewandte Seite ist, selbst wenn das Blech so gedreht wird, daß die Vorderseite 18 die dem Betrachter abgewandte Seite ist.
Die Bleche können im Herstellungswerk oder an dem Ort, wo die Baueinheit 10 verwendet werden soll, zusammengesetzt werden. Da die Bleche, die für die Baueinheit 10 verwendet werden, im wesentlichen identisch sind, ist es nicht notwendig, jedes der Bleche 12, 14, 16 zu beschreiben. Da die Bleche identisch sind, liegen sie auch, wenn sie ausgerichtet sind, in einem Stapel so aufeinander, daß die Vorderseite 18 eines Blechs, wie etwa Blech 16, in Kontakt mit der Hinterseite 20 des nächsten angrenzenden Blechs, wie etwa Blech 14, ist. In der Verwendung, um die Baueinheit 10 zu bilden, wird jedoch vorzugsweise jedes zweite Blech um eine vertikale Achse um 180º gedreht, so daß bezogen auf die angrenzenden Bleche Vorderseite an Vorderseite und Hinterseite an Hinterseite liegt.
Wie am besten in Fig. 2 ersichtlich, sind angrenzende Bleche der Baueinheit so angeordnet, daß die Hinterseite 20 eines Blechs, z.B. Blech 12, in Kontakt mit der Hinterseite 20 des nächsten angrenzenden Blechs, z.B. Blech 14, ist. Die Vorderseite 18 des Blechs, z.B. Blech 14, ist in Kontakt mit der Vorderseite 18 des entgegengesetzt angeordneten, nächsten angrenzenden Blechs, z.B. Blech 16. Mit anderen Worten heißt das, da die Bleche Vorderseite an Vorderseite und Hinterseite an Hinterseite ausgerichtet sind, sind die Täler 30 der aneinander angrenzenden Bleche 12 und 14 in Kontakt miteinander, ebenso wie die Gipfel 28 der aneinander angrenzenden Bleche 14 und 16.
Zusammengesetzt kreuzen die Hauptabschnitte der Riffelungen 22, die sich entlang eines Großteils oder der gesamten Höhe des Blechs in einem schiefen Winkel erstrecken, die Riffelungen 22 eines angrenzenden Blechs in einem schiefen Winkel, wobei Abschnitte ihrer Wülste in Kontakt miteinander sind. In Fig. 1 erstrecken sich z.B. die Riffelungen 22 des ersten Blechs 12 von oben rechts nach unten links des Blechs 12 diagonal nach unten. Das nächste angrenzende Blech, z.B. Blech 14, weist Riffelungen 22 auf, die sich von oben links nach unten rechts des Blechs 14 diagonal erstrecken. Dieses abwechselnde Muster wird bei jedem Paar von Blechen, die die Baueinheit 10 bilden, wiederholt.
In der dargestellten, derzeit bevorzugten Ausführungsform sind die abgeflachten Wülste der Riffelungen aneinander angrenzender Bleche im Bereich von Positionierungsflächen 36 in Kontakt miteinander. Die Positionierungsflächen 36 werden zumindest an manchen der Kreuzungspunkte der Wülste der Riffelungen 22 aneinander angrenzender Bleche gebildet. Vorzugsweise werden die Positionierungsflächen 36 an jedem Kreuzungspunkt der Wülste aneinander angrenzender Bleche gebildet. Die generell planaren Positionierungsflächen 36 schaffen einen vergrößerten Kontaktbereich zwischen aneinander angrenzenden Blechen und erleichtern das Ausrichten einzelner Bleche zur Bildung der Baueinheit 10.
Wie in Fig. 1 dargestellt, umspannt eine Positionierungsfläche 36 generell die Breite des Wulstes einer Riffelung 22. Die Länge "L" der Positionierungsfläche 36 kann jedoch je nach Wunsch variieren und hängt von der beabsichtigten Verwendung der Baueinheit 10 ab.
Wie ebenfalls in Fig. 1 dargestellt, schließt die Positionierungsfläche 36 vorzugsweise ein Paar von in einem Abstand angeordneten, erhabenen Querrippen 38 ein, wobei jede Rippe 38 unmittelbar an einer gegenüberliegenden Kante jeder Positionierungsfläche 36 liegt. Die Rippen 38 jedes Paares sind innerhalb des Paares in einem Abstand zueinander angeordnet, so daß der Abstand zwischen den Rippen 38 jedes Paares generell dem Quermaß "T" einer anstoßenden Positionierungsfläche 36 eines angrenzenden Blechs entspricht. Die Rippen 38 jedes Paares liegen vorzugsweise parallel und sind bezogen auf den schiefen Winkel der Riffelungen 22 in einem stumpfen Winkel "C" angeordnet, der einem stumpfen Winkel "B" entspricht, welcher durch sich kreuzende Riffelungen 22 angrenzender Bleche gebildet wird. Wie in Fig. 1 dargestellt, beträgt der Winkel B ungefähr 120º, doch ein Durchschnittsfachmann wird verstehen, daß der Winkel B, in dem die Riffelungen 22 der jeweiligen Bleche ausgerichtet sind, nach Wunsch variieren kann. Die Rippen 38 sind ebenfalls in einem spitzen Winkel "D" ausgerichtet, der dem spitzen Winkel "E" entspricht, welcher durch das Kreuzen der Riffelungen 22 gebildet wird. Derzeit wird bevorzugt, daß der Winkel E, der den Supplem entwinkel zum Winkel B bildet, ungefähr 60º beträgt. Wenn die Riffelungen aneinander angrenzender Bleche senkrecht zueinander ausgerichtet werden, sind die planaren Positionierungsflächen 36 quadratisch oder rechteckig. Wenn die Riffelungen auf aneinander angrenzenden Blechen in einem beliebigen anderen Winkel ausgerichtet sind, bilden die planaren Positionierungsflächen Rhomben.
Wie in Fig. 2 dargestellt, weisen die Rippen 38 vorzugsweise eine Höhe H auf, die ausreicht, um die Positionierungsfläche von einem angrenzenden Blech zwischen dem Paar von Rippen zu halten. Die Höhe H der Rippen beträgt vorzugsweise zwischen ungefähr 1 mm und ungefähr 4 mm, und insbesondere ungefähr 1,5 mm. Bei einem Blech mit einer Höhe von ungefähr 35 mm kann z.B. die Rippenhöhe H ungefähr 2 mm betragen. Bei einem solchen Blech beträgt die Breite W (in Fig. 1 dargestellt) jeder Rippe 38 vorzugsweise ungefähr 3 mm, obwohl die Rippenbreite W je nach der beabsichtigten Verwendung des Blechs variieren kann.
Die genaue Form und Größe der Positionierungsflächen 36 wird durch mehrere Faktoren bestimmt, darunter die Querschnittform der Riffelungen und der relative Winkel B, in dem die Riffelungen auf angrenzenden Blechen einander kreuzen.
Die Wülste weisen eingesenkte Abschnitte 42, 44 zwischen jeder Positionierungsfläche 36 auf. Vorzugsweise ist jeder eingesenkte Abschnitt 42, 44 weniger als ungefähr 50 % der Höhe H' einer Riffelung 22 eingesenkt. Insbesondere sind die eingesenkten Abschnitte 42 zwischen ungefähr 15 % und ungefähr 25 % der Höhe H' einer Riffelung 22 eingesenkt.
Die eingesenkten Abschnitte 42, 44 schaffen eine Nettovergrößerung des Fließbereichs mit Hilfe von Räumen 43, die zwischen einander gegenüberliegenden eingesenkten Abschnitten 42 gebildet werden, wie am besten in Fig. 2 und 5 ersichtlich ist.
Kontaktkörper beim bekannten Stand der Technik, zusammengesetzt aus einer Vielzahl von parallelen und generell vertikalen Kontaktblechen, mit einer Vielzahl von parallelen Riffelungen, die abwechselnde Wülste in den Kontaktblechen bilden, und so ausgerichtet, daß die Riffelungen in einem Winkel zur Horizontalen ausgerichtet sind, und daß die Riffelungen angrenzender Bleche einander kreuzen, weisen schwerwiegende Nachteile auf. Fig. 6 zeigt einen typischen Gas- und Flüssigkeitskontaktkörper 10' mit vertieften Positionierungsflächen 36'. Der durch den Raum 43' gezeigte Durchflußbereich des Kontaktkörpers 10' beim bekannten Stand der Technik ist wesentlich kleiner als der durch den Raum 43 gezeigte Durchflußbereich einer Baueinheit 10 der vorliegenden Erfindung, wie am besten in Fig. 5 ersichtlich ist.
Fig. 7 zeigt einen weiteren typischen Kontaktkörper 10" beim bekannten Stand der Technik mit Positionierungsflächen 36", wobei jede Positionierungsfläche 36" ein Paar von erhabenen Rippen 38" aufweist, die generell quer zu den Riffelungen liegen. Der Durchflußbereich 43" des anderen Kontaktkörpers 10" beim bekannten Stand der Technik ist ebenfalls kleiner als der Durchflußbereich 43 der vorliegenden Baueinheit 10.
Die eingesenkten Abschnitte 42, 44 versehen die Bleche im Vergleich zu Blechen beim bekannten Stand der Technik ohne solche Einsenkungen mit größerer struktureller Integrität. Die eingesenkten Abschnitte 42,44 verstärken die strukturelle Integrität der Baueinheit 10, indem sie für einen erhöhten Widerstand gegen Biegen und Falten an der Verbindung zwischen dem abgeflachten Wulst jeder Riffelung 22 und den angrenzenden abgewinkelten Wänden 32,34 sorgen. Die Nettovergrößerung des Fließbereichs ermöglicht einen größeren Flüssigkeits- und Gasfluß durch die Baueinheit 10 und vermindert den Druckabfall von durch die Baueinheit fließender Flüssigkeit oder Gas. Es wird angenommen, daß die Einsenkungen 42,44 die Turbulenz des Flusses durch die Baueinheit 10 erhöhen wird, wodurch das Mischen von Gas und Flüssigkeit verbessert wird, und folglich die Wärmeleistung solcher Baueinheiten bei der Verwendung als Naßdeckfüllung in Verdampfungswärmeaustauschern.
Die eingesenkten Abschnitte 42 der ersten Ausführungsform von Fig. 1-3 sind vorzugsweise generell gekrümmt bezogen auf die Längsrichtung der Riffelung 22. Die generell gekrümmte Form der eingesenkten Abschnitte 42 dieser Ausführungsform ist am besten in Fig. 3 ersichtlich. Die gekrümmte Form sorgt für größere Stärke als wenn eine planare oder gerade Kante angrenzende Positionierungsflächenkanten 40 angrenzender Paare von Positionierungsflächen 36 auf demselben Blech verbinden würde. Das liegt daran, daß eine gekrümmte Form oder Kante dem Biegen widersteht, so daß es meist nicht als Scharnier fungiert, wie es eine planare oder gerade Kante tun würde.
Die generell gekrümmten eingesenkten Abschnitte 42 weisen vorzugsweise einen Krümmungsradius von ungefähr H' bis ungefähr 3H' auf, insbesondere ungefähr 2H'. Das Verhältnis der Längen der eingesenkten Abschnitte 42 entlang der Achse der Riffelung zu der Länge L der Positionierungsflächen 36 entlang der Wülste, die die eingesenkten Abschnitte 42 und die Positionierungsflächen 36 umfassen, beträgt vorzugsweise ungefähr 1:1 bis ungefähr 3:1. In einem Beispiel beträgt die Höhe H' der Riffelungen 22 6,5 mm, und das Verhältnis der Länge der eingesenkten Abschnitte 42 zu der Länge L der Positionierungsflächen 36 beträgt ungefähr 1:1. In einem anderen Beispiel beträgt die Höhe H' der Riffelungen 22 61,0 mm, und das Verhältnis der Länge der eingesenkten Abschnitte 42 zu der Länge L der Positionierungsflächen beträgt ungefähr 3:1.
Wie am besten in Fig. 4 ersichtlich ist, weist eine alternative Ausführungsform eingesenkte Abschnitte 44 jeder Riffelung 22 auf, wobei abgewinkelte Seitenwände 46 eine eingesenkte planare Wand 48 mit angrenzenden Positionierungsflächen 36 auf der Riffelung 22 verbinden. Obwohl die Ausführungsform von Fig. 4 einen eingesenkten Abschnitt 44 mit einer planaren eingesenkten Wand 48 aufweist, ist die strukturelle Integrität immer noch größer als bei einem Blech, bei dem eine planare oder gerade Kante angrenzende Kanten 40 angrenzender Positionierungsflächen 36 verbindet, und zwischen den angrenzenden Positionierungsflächen kein eingesenkter Abschnitt liegt. Das liegt daran, daß die eingesenkten planaren Wände 48 sich durch die abgewinkelten Seitenwände 46 auf einer anderen, wenn auch vorzugsweise parallelen Ebene befinden, verglichen mit der Ebene der Positionierungsflächen 36.
Die Bleche können mit jedem geeigneten Mittel miteinander verbunden werden, wie z.B. Verbindung durch Schmelzen, Ultraschall, Hochfrequenz, Klebemittel, Lösungsmittel oder Wärmeschweißen. Falls gewünscht können die Bleche auch mechanisch aneinander befestigt werden, anstatt sie miteinander zu verbinden. Die derzeit bevorzugte Verbindung ist eine Verbindung mit Lösungsmitteln, so daß Abschnitte angrenzender Bleche, die miteinander in Kontakt sind, an jeder kreuzenden Positionierungsfläche 36 haftend miteinander verbunden sind.
Die Baueinheiten der vorliegenden Erfindung können für eine weit gestreute Vielzahl von Leistungen verwendet werden, wie etwa als Naßdeckfüllung für Kontaktkörper oder als ein modulares künstliches Riff, oder die anderen oben erläuterten Arten von Oberflächenmitteln. Die Positionierungsflächen gestatten ein einfaches Ausrichten der einzelnen Bleche der Baueinheit. Die eingesenkten Abschnitte schaffen vergrößerte Fließbereiche, die die Wärmeleistung eines Kontaktkörpers, der aus einer solchen Baueinheit gebildet wird, erhöht, und schaffen größere Durchflußbereiche für aquatisches Leben, wofür sonst eine größere Rillenkonstruktion erforderlich wäre. Die eingesenkten Abschnitte erhöhen auch die strukturelle Integrität der Baueinheit, was wiederum den Fluß durch die Baueinheit erhöht, weil die Wahrscheinlichkeit, daß die Riffelungen einbrechen, niedriger ist.
Fachleute werden erkennen, daß an den oben beschriebenen Ausführungsformen Anderungen vorgenommen werden könnten, ohne vom allgemeinen Konzept der Erfindung abzuweichen. Es wird daher als selbstverständlich vorausgesetzt, daß diese Erfindung nicht auf die bestimmten offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dazu bestimmt ist, Änderungen im Sinn und Bereich der Erfindung, wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert, abzudecken.

Claims

1. Baueinheit (10), umfassend eine Vielzahl von generell parallelen Wellblechen (12, 14, 16), wobei die Riffelungen (22) wechselseitige Wülste (28, 30) in den Blechen (12, 14, 16) bilden, die Wülste (28, 30) durchabgewinkeltewände (32, 34) verbunden sind, die Riffelungen (22) in jedem Blech (12, 14, 16) im wesentlichen parallel liegen und in einem schiefen Winkel zu einer Kante (21, 23) des Blechs (12, 14, 16) angeordnet sind, angrenzende Bleche (12, 14, 16) so ausge richtet sind, daß die Riffelungen (22) eines Blechs (12, 16) die Riffelungen (22) eines angrenzenden Blechs (14) an Kreuzungspunkten der Wülste (28, 30) kreuzen, und die Bleche im wesentlichen planare Positionierungsflächen (36) aufweisen, die an mindestens einigen der Kreuzungspunkte der Wülste (28, 30) der Riffelungen (22) von angrenzenden Blechen (12, 14, 16) angeordnet sind, und die Bleche (12, 14, 16) dadurch gekennzeichnet sind, daß die Wülste (28, 30) zwischen jeder Positionierungsfläche (36) eingesenkte Abschnitte (42, 44) aufweisen.

2. Baueinheit (10) nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungsflächen (36) an jedem Kreuzungspunkte der Wülste (28, 30) von angrenzenden Blechen (12, 14, 16) gebildet werden.

3. Baueinheit (10) nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (12, 14, 16), aus denen die Baueinheit besteht, durch Klebeverbindungen zwischen aneinanderstoßenden Positionierungsflächen (36) jedes Bleches (12, 14, 16) miteinander verbunden sind.

4. Baueinheit (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (12, 14, 16), die die Baueinheit (10) ausmachen, durch Wärmeschweißen zwischen aneinanderstoßenden Positionierungsflächen (36) jedes Bleches (12, 14, 16) miteinander verbunden sind.

5. Baueinheit nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche über ein Paar von mit einem Abstand angeordneten erhabenen Rippen (38) verfügen, wobei jede Rippe (38) unmittelbar an einer gegenüberliegenden Kante jeder Positionierungsfläche (36) liegt, die Rippen (38) im wesentlichen quer zu den Riffelungen (22) liegen, die Rippen (38) eines jedes Paares zueinander einen Abstand aufweisen, so daß der Abstand zwischen den Rippen (38) jeder Positionierungsfläche im wesentlichen dem Quermaß (T) einer anstoßenden Positionierungsfläche (36) eines angrenzenden Blechs (12, 14, 16) entspricht.

6. Baueinheit (10) nach Anspruch 5, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (38) jedes Paares parallel liegen und, bezogen auf den Schiefwinkel der Riffelung (22), in einem Winkel (C,D) angeordnet sind, der einem Winkel (B, E) entspricht, der durch sich kreuzende Riffelungen (22) angrenzender Bleche (12, 14, 16) gebildet wird.

7. Baueinheit (10) nachanspruch 1, weiter dadurch gekezmzeichnet, daß jeder eingesenkte Abschnitt (42, 44) weniger als etwa 50 % einer Höhe (H') einer Riffelung (22) eingesenkt ist.

8. Baueinheit (10) nach Anspruch 7, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die eingesenkten Abschnitte (42, 44) etwa 15 % bis etwa 25 % der Höhe (H') der Riffelung eingesenkt sind.

9. Baueinheit (10) nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die eingesenkten Abschnitte (42) bezogen auf eine Längsrichtung der Riffelung (22) gekrümmt sind.

10. Baueinheit (10) nach Anspruch 9, weiter dadurch gekennzeichnet, daß jede Riffelung (22) eine Höhe H' hat und die gekrümmten eingesenkten Abschnitte (42) einen Krümmungsradius von etwa H' bis etwa 3H' aufweisen.

11. Baueinheit (10) nach Anspruch 10, weiter dadurch gekennzeichnet, daß jede Riffelung (22) eine Höhe H' hat und der Krümmungsradius der eingesenkten Teile etwa 2H' beträgt.

12. Baueinheit (10) nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die eingesenkten Teile (44) jeder Riffelung (22) abgewinkelte Seitenwände (46) aufweisen, die eine eingesenkte planare Wand (48) mit angrenzenden Positionierungsflächen (36) in der Riffelung (22) verbinden.

13. Baueinheit (10) nach Anspruch 12, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Längen der eingesenkten Abschnitte (42, 44) zu den Positionierungsflächen (36) entlang der Wülste (28, 30), die die eingesenkten Abschnitte (42, 44) und die Positionierungsflächen (36) umfassen, bei etwa 1:1 bis etwa 3:1 liegt.

14. Baueinheit (10) nach Anspruch 13, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Längen der eingesenkten Abschnitte (42, 44) zu den Positionierungsflächen (36) etwa 1,3:1 beträgt.