DE202007016166U1

DE202007016166U1 - Verbundkörper

Info

Publication number: DE202007016166U1
Application number: DE202007016166U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-11-16
Filing date: 2007-11-16
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2017-11-17

Abstract

Aus Verbundmaterial bestehender Körper zur Speicherung und Entspeicherung thermischer Energie sowie der Sorbtion von Flüssigkeiten und Gasen und der Durchführung von katalytischen Reaktionen, bestehend aus einer leitfähigen Unterlage (5) und darauf angeordneten leitfähigen Strukturen, die von mineralischen Massen geringer Wärmeleitfähigkeit sowie hoher Speicherkapazität bedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf der leitfähigen Unterlage, Strukturen (5) schlaufenförmiger Erhebungen (1) aufgestellt, fest angeordnet und von den Massen (10) geringer Leitfähigkeit, die leitfähige Unterlage (5) überdeckend, umschlossen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen aus Verbundmaterial bestehenden Körper zur Speicherung und Entspeicherung thermischer Energie sowie Sorbtion von Flüssigkeiten und Gasen und der Durchführung von katalytischen Reaktionen, bestehend aus einer leitfähigen Unterlage und darauf angeordneten leitfähigen Strukturen, die von mineralischen Massen geringer Wärmeleitfähigkeit sowie großer Speicherkapazität bedeckt sind. Aus der DE-Patentanmeldung 10 2006 048 445.2 „Verfahren zur Herstellung eines aus Verbundmaterial bestehenden Körpers..." ist es bekannt, auf der Oberfläche leitfähiger Grundlagen, eine die Oberfläche vergrößernde Mikrostruktur anzuordnen und die Mikrostruktur durch mineralische Massen geringer Wärmeleitfähigkeit sowie hoher Speicherkapazität zu überdecken. Die Anmeldung stellt weiterhin einen gemäß dem Verfahren gebildeten Verbundkörper vor, bei dem die wärmeleitfähige Grundlage als gerade Bahn oder als gleichförmig oder ungleichförmig gekrümmte Fläche ausgebildet, eine aus Pixeln sowie aus haarfeinen Nadeln gebildete Mikrostruktur trägt, in die die Stoffe geringer leitfähigkeit eingetragen sind und eine Schicht ausbilden, die zur wärmeleitfähigen Grundlage entgegengesetzte, vielgestaltige Eigenschaften aufweist. Beispielhaft können die mineralischen Massen aus raumartigen Kristallgitterstrukturen, auch als Kieselgel oder Zeolithe aufgebracht und in einer Mächtigkeit aufgetragen werden, welche der Höhe der Pixel bzw. Nadeln der Mikrostruktur, die im mikro- oder Nanobereich ausgebildet ist, entspricht. Aus der DE OS 10 2005 000 022 ist ein sorbierender Formkörper und ein Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung bekannt. Der Formkörper dient zur Speicherung von Nutzwärme oder – kälte, wobei ein dampfförmiges Arbeitsmittel durch Zuführung von Wärmeenergie aus dem Fremdkörper ausgetrieben und ggf. kondensiert und das Arbeitsmittel das ggf. vorher verdampft wurde, gasförmig sorbiert. Die Formkörper umfassen kristalline Pulver und/oder Granalien sowie ggf. Bindemittel. Die DE OS 100 24 793 stellt einen Adsorber-Desorber-Wärmetauscher vor, der mit einem von Granalien umgebenen Wärme aufnehmenden, Medium durchströmbarem Rohr gebildet ist. Um einen raschen Ablauf des Sorbtionsprozesses sicherzustellen, ist es vorgesehen, das Rohr mit Rippen auszubilden, die einen Abstand voneinander aufweisen, der kleiner als die doppelte Korngröße der Granalien, z. B. eines Zeolithen vorliegt und der Raum zwischen den Rippen mit einlagig eingebrachten Granalien ausgefüllt ist. Weiterhin offenbart die DE OS 41 12 358 A1 einen Zeolithformling mit einem Metallträger, der einen, für ein Adsorbat durchlässigen Metallträger, aufweist. Der Metallträger ist durch eine Metallschaum-Struktur gebildet, die eine hohe Zusammmenhaltskraft aufweist. Die Durchlässigkeit des Metallträgers bzw. des Zeolitzformlings wird durch eine dynamische Beanspruchung nicht herabgesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aus Verbundmaterial bestehenden Körper zur Speicherung und Entspeicherung thermischer Energie sowie Sorbtion von Flüssigkeiten und Gasen und der Durchführung von katalytischen Reaktionen, bestehend aus einer leitfähigen Unterlage und darauf angeordneten leitfähigen Strukturen, die von mineralischen Massen geringer Wärmeleitfähigkeit sowie großer Speicherkapazität bedeckt sind, zu schaffen, der mit einfachen Mitteln herzustellen und in platz- und zeitsparende Systeme eingebunden werden kann und eine hohe wärmeenergetische, chemische und katalytische Ausbeute erlaubt sowie vielgestaltig anwendbar ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass auf einer leitfähigen Unterlage des Verbundkörpers, Strukturen schlaufenförmiger Erhebung aufgestellt, fest angeordnet und von Massen geringer Leitfähigkeit, welche die leitfähige Unterlage überdecken, umschlossen sind. Die Erfindung ist dadurch ausgebildet, dass die schlaufenförmigen Erhebungen mit ihren Höhen im Makrobereich ausgebildet sind und von den mineralischen Massen geringer Leitfähigkeit überdeckt werden, wobei die mineralischen Massen eine raumartige Kristallgitterstruktur aufweisend, auch als Kieselgel oder Zeolithe ausgebildet sind. Es ist weiterhin vorteilhaft, dass die wenig leitfähigen Schichten aus keramischen Massen hoher Porosität und Sorbtionseingenschaften für die Sorbtion von Dämpfen verwendet werden, wobei es technologisch durchführbar ist, das auch die Sorbtion von Gasen in gleicher Art vorgenommen werden kann. Es ist eine vorteilhafte Variationsmöglichkeit, dass die schlaufenförmigen Erhebungen aus einem drahtartigen Material geformt sind, aber auch die Erfindung erfüllend, aus einem flächigen Material geringer Dicke ausgebildet sein können, wobei die Erfindung weiterhin erfüllt ist, wenn das drahtartige Material durchgehend geformt, einen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweist. Die Erfindung wird in keinem Fall verlassen, wenn das Material der schlaufenförmigen Erhebungen aus einem beliebigen geometrischen Querschnitt geformt werden kann. Die erfindungsgemäße Lösung ist damit vorteilhaft präzisiert, dass die schlaufenförmigen Erhebungen in Form zueinander entgegengerichteter U-förmiger Profile ausgebildet sind, die mit ihren Schenkeln auf die Oberfläche von leitfähigen Körpern aufgestellt und darauf formschlüssig aufliegend befestigt sind. Die erfindungsgemäße Lösung weiterführend ist es vorteilhaft, wenn die schlaufenförmigen Erhebungen mit ihren Schenkeln auf rotationssymmmetrisch oder gleichförmig gekrümmten Körpern radial gestellt, in einem sich wiederholenden Verlauf auf der Oberfläche von Grundkörpern dieser Art aufgelegt angeordnet sind, wobei die Erfindung nicht verlassen wird, wenn die Erhebungen radial gestellt, in sich wiederholendem Verlauf auf die Oberfläche von Grundkörpern mit ungleichförmig gekrümmten Oberflächenverlauf angeordnet sind. Im Sinne der Erfindung ist es, wenn die schlaufenförmigen Erhebungen aus einer gleichförmigen Aneinanderreihung horizontal und vertikal verlaufender Schenkel ausgebildeter Grundformen besteht. In Variation können die schlaufenförmigen Erhebungen aus einer gleichförmigen Aneinanderreihung mäanderförmiger Grundformen bestehen. Eine Ausführungsform der Erfindung ist darin zu sehen, das die schlaufenförmigen Erhebungen in Reihen, parallel zueinander aufgestellt, auf den leitfähigen Unterlagen angeordnet sind, wobei sich die Erfindung erfüllt, wenn die geraden Reihen sich schneidend auf der leitfähigen Unterlage angeordnet sind. Nach der Erfindung weiter vorteilhaft ist es, dass auf gleichförmig gekrümmten Oberflächen, die als rotationsförmige Körper geformt sein können, die schlaufenförmigen Erhebungen ringförmig, in parallelen Ringen oder auch schraubenförmig mit mehreren Gänge und beliebiger Steigung auf den rotationsförmigen Körpern vorgesehen sind. Eine bevorzugte Ausführungsform kann auch darin gesehen werden, dass die schlaufenförmigen Erhebungen parallel zur Längsmittenachse eines rotationssymmetrischen Körpers oder auch eines gleichförmig oder ungleichförmig gekrümmten Körpers verlaufen können.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
1: Eine schematische Darstellung eines Abschnittes schlaufenförmiger Erhebungen.
2: Den Verbundkörper im Schnitt.
3: Eine rotationssymmetrische Ausführung der leitfähigen Unterlage eines Grundkörpers in einem Halbschnitt mit aufgesetzten, schlaufenförmigen Erhebungen.
4: Den Grundkörper nach 3 in einer Seitenansicht mit ringförmig verlaufenden schlaufenförmigen Erhebungen.
5: Den Grundkörper nach 3 in einer Seitenansicht mit einer schraubenförmigen Anordnung schlaufenförmiger Erhebungen.
1 zeigt die schematische Darstellung der schlaufenförmigen Erhebungen 1 mit gleichförmig wechselnden Lagen der Schenkel 2; 3; 4 in sich wiederholender Folge. Dabei sind die Schenkel 4 jeweils vertikal und die Schenkel 2; 3 horizontal in paralleler Richtung zueinander gestellt und bilden damit ein U-förmig auf- und ablaufendes gleichförmiges Band. Der mitlesende Fachmann erkennt, dass durch die Höhe des Schenkels 4 der schlaufenförmigen Erhebungen auch gleichzeitig die Dicke der aufzubringenden mineralischen Massen des Verbundkörpers bestimmt sein kann, so wie es in der 2 in der Seitenansicht des Grundkörpers 5 dargestellt ist, der senkrecht zur Tafelebene sowie in Tafelebene einen Schnittverlauf aufweist. Dabei sind die schlaufenförmigen Erhebungen 1 auf die leitfähige Unterlage 5 eines Grundkörpers 6 mit ihren Schenkeln 3 aufgelegt und an der Grundfläche 9 mit diesem verbunden. Die Verbindung kann aufgrund der technologlischen Anforderungen form- und auch abschnittsweise kraftschlüssig mit dem Grundkörper 6 hergestellt werden. Die mineralischen Massen 10 überdecken dabei die nach oben geöffneten Teile der nach außen gerichteten Oberflächen der schlaufenförmigen Erhebungen 1. Es ist technologisch vorteilhaft und erhöht den technischen Effekt, wenn die mineralischen Massen 10 gleichzeitig in den zum Grundkörper 5 gerichteten geöffneten Teilen der schlaufenförmigen Erhebungen 1 eingeordnet sind, so wie es die Doppelschraffur in 2 zeigt. Damit ist auch die Ummantelung durch die mineralischen Massen 10 homogen und in ihrer Wirkung nachhaltiger. 3 zeigt die Anordnung der schlaufenförmigen Erhebungen 1 auf einem rotationsymmetrischen Grundkörper 6' im Schnitt der auch als gleichförmig gekrümmter Grundkörper 6' anzusehen ist und die als Längsmittenachse 7 ausgebildete Fläche, hier auch gleichzeitig als Aufstandsfläche des Körpers 6' gelten kann. Die schlaufenförmige Erhebung 1 ist dabei sich der Krümmung der leitfähigen Unterlage 5 des Grundkörpers 6' anpassend aufgesetzt. Die schlaufenförmige Erhebung 1 ist dabei so ausgebildet, dass ihre Schenkel 4 dem Verlauf des Radius r folgend, gerichtet sind, wobei der Schenkel 3 auf der leitfähigen Unterlage 5 des Grundkörpers 6' aufliegt. Der mitlesende Fachmann erkennt, dass der Schenkel 4 mit der Grundfläche 9 des Grundkörpers 6' ohne Spalt für einen effektiven Wärmedurchgang vorteilhaft zu verbinden ist. Die 4 und 5 zeigen den Verlauf der schlaufenförmigen Erhebungen 1 auf den Grundflächen 9 leitfähiger Unterlagen 5 von Grundkörpern 6'. Gemäß 4 verläuft die schlaufenförmige Erhebung 1 als Vertikale 8 im Radius r auf die Mittenachsen 6 gerichtet, ringförmig geschlossen auf dem Grundkörper 6'. Gemäß 5 ist die schlaufenförmige Erhebung 1 im Winkel ά auf der Grundfläche 9 des Grundkörpers 6' angeordnet und bildet der Linie folgend, eine schraubenförmige Weiterführung auf dem Grundkörper 6'.

1: schlaufenförmige Erhebung
2; 3;: Schenkel
4: Steg
5: leitfähige Unterlage eines Grundkörpers
6; 6': Grundkörper
ά: Steigungswinkel des Wendels
7: Längsmittenachse
r: Radius
8: Vertikale
9: Grundfläche
10: mineralische Massen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006048445 [0001]
- DE 102005000022 [0001]
- DE 10024793 [0001]
- DE 4112358 A1 [0001]

Claims

Aus Verbundmaterial bestehender Körper zur Speicherung und Entspeicherung thermischer Energie sowie der Sorbtion von Flüssigkeiten und Gasen und der Durchführung von katalytischen Reaktionen, bestehend aus einer leitfähigen Unterlage (5) und darauf angeordneten leitfähigen Strukturen, die von mineralischen Massen geringer Wärmeleitfähigkeit sowie hoher Speicherkapazität bedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf der leitfähigen Unterlage, Strukturen (5) schlaufenförmiger Erhebungen (1) aufgestellt, fest angeordnet und von den Massen (10) geringer Leitfähigkeit, die leitfähige Unterlage (5) überdeckend, umschlossen sind.
Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schlaufenförmigen Erhebungen (1) mit ihren Höhen im Makrobereich ausgebildet sind.
Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schlaufenförmigen Erhebungen (1) aus drahtartigem Material durchgehend geformt sind.
Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schlaufenförmigen Erhebungen (1) aus flächigem Material geringer Dicke durchgehend geformt sind.
Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schlaufenförmigen Erhebungen (1) aus drahtartigem Material durchgehend geformt, mit rotationssymmetrischen Querschnitten, ausgebildet sind.
Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schlaufenförmigen Erhebungen (1) aus einem Material eines beliebigen geometrischen Querschnitts geformt sind.
Verbundkörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schlaufenförmigen Erhebungen (1) eine Form zueinander wechselnd entgegengesetzt gerichteter U-Profile aufweisen, die mit ihren Schenkeln (2; 3; 4) auf die Oberfläche der Grundkörper (6; 6') aufgestellt und darauf formschlüssig befestigt sind.
Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schlaufenförmigen Erhebungen (1) radial gestellt, in sich wiederholendem Verlauf auf der Oberfläche von Grundkörpern (6') mit gleichförmig gekrümmten Oberflächenverlauf angeordnet sind.
Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schlaufenförmigen Erhebungen (1) radial gestellt, in sich wiederholendem Verlauf auf der Oberfläche von Grundkörpern (6) mit ungleichförmig gekrümmten Oberflächenverlauf angeordnet sind.
Verbundkörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schlaufenförmigen Erhebungen (1) aus einer gleichförmigen Aneinanderreihung horizontal und vertikal verlaufender Schenkel (2; 3) und Stege (4) ausgebildeter Grundformen besteht.
Verbundkörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schlaufenförmigen Erhebungen (1) aus einer gleichförmigen Aneinanderreihung mäanderbildender Grundformen besteht.
Verbundkörper nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schlaufenförmigen Erhebungen (1) in geraden Reihen, parallel zueinander aufgestellt, auf der leitfähigen Unterlage (5) angeordnet sind.
Verbundkörper nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schlaufenförmigen Erhebungen (1) in geraden Reihen, sich schneidend, auf der leitfähigen Unterlage (5) angeordnet sind.
Verbundkörper nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die schlaufenförmigen Erhebungen (1) ringförmig, in parallelen Ringen auf den gleichförmig gekrümmten Oberflächen von Körpern (6; 6'), als rotationsförmige Körper geformt, verlaufend angeordnet sind.
Verbundkörper nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die schlaufenförmigen Erhebungen (1) schraubenförmig auf den gleichförmig gekrümmten Oberflächen von Körpern (6; 6'), auch als rotationsförmige Körper geformt, ein- oder mehrgängig verlaufend angeordnet sind.
Verbundköper nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die schlaufenförmigen Erhebungen (1) parallel zur Längsmittenachse (6') der rotationssymmetrischen Körper verlaufend, vorgesehen sind.