DD142661A5 - Fuellkoerper fuer den waerme-und stoffaustausch - Google Patents
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Description
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Berlin, den 19. 7. 1979 ! GZ 55 225 17
Füllkörper für den Wärme- und Stoffaustausch Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf Püllkörper für den Wärme- und Stoffaustausch, insbesondere für Kühltürme, bestehend aus mehreren Schichten einer gewellten oder gefalteten Folie, wobei die Wellungen oder Palten benachbarter Schichten sich kreuzen und gegeneinander abstützen und ein Verfahren zur Herstellung des Füllkörpers·
Bin Füllkörper der vorgenannten Art ist bereits aus der DB-AS 1 776 210 bekannt. Der Füllkörper besteht aus dünnen Schichten eines nichtmetallischen Werkstoffs, insbesondere Kunststoff, Die Wellungen oder Falten benachbarter Schichten sind an ihren Kreuzungspunkten durch Kleben oder Schweißen miteinander verbunden, so daß sich ein einheitlicher Körper ergibt. Um die mechanische Festigkeit des Füllkörpers zu erhöhen, werden die beiden Längsseiten der Schichten mit einem Verstärkungsrand, der eine größere mechanische Festigkeit hat als die inneren Teile der Schichten, versehen· Im fertigen Füllkörper bildet der eine Längsrand den unteren Rand des Füllkörpers. Der verstärkte Rand soll die mschanische
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Festigkeit des Füllkörpers gegen äußere Beanspruchungen erhöhen und außerdem zur Formbeständigkeit der Falten beitragen. Es hat sich gezeigt, daß trotz der verbesserten Konstruktion, insbesondere bei langzeitig einwirkenden Temperaturbelastungen, die teilweise auch über der angegebenen Gebrauchstemperatur liegen können, eine sichere Lage der Füllkörper auf den Auflagepunkten nicht gewährleistet ist. Es wurde versucht, diesen Schwierigkeiten durch Erhöhung der Temperaturbeständigkeit des Kunststoffs zu begegnen, diese Maßnahme ist aber mit erheblichen Mehrkosten verbunden.
Aus der DS-AS 22 34 013 ist außerdem der Vorschlag bekannt, zur Herstellung eines verstärkten Längsrandes bei einem Füllkörper aus Kunststoff-Folie den Rand der Kunststoffschicht umzufalten, bevor die Wellen oder Falten gebildet werden. Dieser Füllkörper weist somit einen durch Umfalten verstärkten Längsrand mit Wellungen oder Falten auf.
Die Erfindung hat zum Ziel, die vorhandenen Mangel, insbesondere die Temperaturabhängigkeit bekannter Füllkörperkonstruktionen zu beseitigen.
Darlegung des Wesens der Erfindung;
Ausgehend von der in der DE-AS 1 776 210 beschriebenen Lösung liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache Füllkörperkonstruktion vorzuschlagen, die auch bei längeren Temperaturbelastungen eine sichere Auflage des Füllkörpers auf den Auflagepunktsn gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von dem oberen und unteren Längsrand jeder Schicht zumindest einer in Form eines durchgehend geraden Längsrandes ausgebildet ist und die Wellungen oder Falten jeder Schicht in einem Übergangsbereich in den geraden Längsrand übergehen. In dem Übergangsbereich verflachen die Wellungen oder Falten in Richtung auf den geraden Längsrand. Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei den bekannten Füllkörpern selbst ein verstärkter Rand eine Durchbiegung des Füllkörpers zwischen den Auflagepunkten nicht verhindern kann, da sich das gewellte Folienprofil bei längerer Temperatureinwirkung und höheren Belastungen (große Wassermenge) auffächert. Man kann dieses Auffächern etwa mit der Bewegung einer Ziehharmonika vergleichen. Diesem Auffächern kann selbst der verstärkte Rand nicht fühlbar begegnen, da der verstärkte Rand die Auffächerbewegung mitmacht. Bei den bekannten Ausführungsformen kann es daher sogar dazu kommen, daß der Füllkörper zwischen den Auflagepunkten durchfällt. Die Dehnbewegung im Sinne eines Auffächems ist bei der erfindungsgemäßen Konstruktion nicht möglich, da der durchgehend gerade Längsrand eine hohe Eigensteifigkeit des Füllkörpers gewährleistet.
Bei den möglichen Alternativen kann lediglich der obere Läügsrand als durchgehend gerader Längsrand ausgebildet sein. Eine zweckmäßige Ausführungsform liegt dann vor, wenn der obere und der untere Längsrand als durchgehend gerader Längsrand ausgebildet sind. Diese Konstruktion erleichtert nicht nur die Eigensteifigkeit, sondern bei bestimmten Verfahrensbedingungen auch die Herstellung, Eine andere bevorzugte Alternative besteht darin, daß nur der untere Längsrand als durch-
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gehend gerader Längsrand ausgebildet ist, da gerade im Bereich des unteren Randes die stärksten Belastungen auftreten.
Es hat sich, als zweckmäßig erwiesen, wenn die Wellungen oder Palten des Füllkörpers in dem Übergangsbereich kontinuierlich über eine Verflachung in den geraden Läng3rand übergehen. Bezogen auf die gesamte Höhe des Füllkörpers sollte der eine kontinuierliche Verflachung aufweisende Übergangsbereich vorzugsweise bis 1/10 bis 1/20 der Püllkörperhöhe betragen und der gerade Längsrand vorzugsweise bis zu 3 %· Ein Übergangsbereich mit kontinuierlicher Verflachung zum geraden Längsrand ist dann gewährleistet, wenn der Übergangsbereich im Querschnitt gösahen eine spitzwinklige 3?orm zeigt. Dieser spitze Winkel ergibt sich bei einem Querschnitt durch eine Schicht, wenn einmal die geschnittene Seitenkante einer Wellung und zum zweiten die dahinterliegende (nicht geschnittene Seitenkante) der nächstfolgenden Wellung betrachtet wird. Der Winkel beträgt je nach Höhe der Wellung vorzugsweise 20 bis 75°.
Um.die Eigensteifigkeit des Füllkörpers zu fördern, ist es zweckmäßig, den geraden Längsrand einer jeden Schicht im Vergleich zum übrigen Teil der Schicht verstärkt auszubilden. Dies erfolgt vorzugsweise durch Umfaitung des Längsrandes. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn in die Umfaitung eine Bewehrung eingelegt wird. Als Bewehrung empfiehlt sich ein runder Stab, z. B, aus Kohlefasern, Glasfasern, Kunststoff, Metalldraht. Ein runder Stab hat den Vorteil, daß er keine Knickoder Kerbwirkung auf den Füllkörper ausüben kann· Die Verstärkung kann alternativ sur Umfaitung auch durch eine Materialverdickung der Folie im Bereich des Längsrandes, also
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durch Eigenwerkstoff gegeben sein. Hierbei kann man zur Vereinfachung den verstärkten Rand beim Extrudieren der Folie gleich mitausbilden· Unter Folienprofil bzw. Folienbahn werden im Rahmen der Erfindung vorzugsweise Kunststoffbahnen verstanden. Eine geeignete Folienstärke liegt im Bereich von 0,2 bis 0,6 mm. Im weiteren Sinne des Wortes Folie ist auch an dünne Metallbahnen, Papierbahnen oder Gewebebahnen gedacht.
Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung des Füllkörpers aus thermo-plastischem Kunststoff besteht darin, daß eine Folienbahn in Fertigungsrichtung gesehen im Bereich eines oder beider Längsränder auf eine Temperatur unterhalb des thermoelastischen Bereiches gehalten wird, während der verbleibende Teil bei einer Temperatur im thermo-elastischen Bereich gewellt oder gefaltet wird, wobei der oder die Längsränder niedrigerer Temperatur parallel zur Fertigungsrichtung geführt wird (werden). Diese Führung kann z. B. durch eine sich in Fertigungsrichtung erstreckende gerade Bahn gegeben sein. Der Längsrand niedrigerer Temperatur wird dann in diese Bahn eingeführt, z, B, nach Art einer ETut-Feder-Verbindung, und ist durch diese Bahn beim Thermo-Verformen des übrigen Teils der Folienbahn an Querbewegungen gehindert, so daß die Thermo-Verformung ohne Umformung des geraden Längsrandes ablaufen kann. Eine bevorzugte Verfahrensalternative besteht darin, daß eine Kunststoff-Folie extrudiert wird, und bei der noch heißen extrudierten Kunststoff-Folie ein Längsrand oder beide Längsränder unterhalb der Erweichungstemperatur abgeschreckt wird (werden), und daß unmittelbar anschließend der verbleibende Bereich im noch heißen Zustand gewellt oder gefaltet wird· Die Abschreckung kann z, B, mit Hilfe von Preß-
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luft oder anderen schnellwirksamen Kühlmitteln vorgenommen werden. Der abgekühlte Längsrand kann dann beim Thermo-Verformen sicher in der Fertigungsrichtung gehalten werden, z, B, durch Niederhalten oder durch eine Führungsnut, so daß eine Verstreckung im Bereich des Längsrandes in Querrichtung nicht zu befürchten ist. Bei üblichen Kunststoff-Folienbahnen sollte der Längsrand niedriger Temperaturen, vorzugsweise auf eine Temperatur unter 110 C eingestellt werden. Eine besonders einfache Herstellung ergibt sich, wenn beide Längsränder abgeschreckt werden, daß in diesem Falle eine besonders gute Führung der Folienbahn beim Thermo-Verfor&en möglich ist, da die Folienbahn beidseitig über die Längsränder niedriger Temperatur geführt werden kann.
Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand näher erläutert. In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
Fig, 1: eine Seitenansicht eines Füllkörpers; Fig, 2: einen Querschnitt gemäß II-II der Fig, 1;
Fig» 3: einen vergrößerten Maßstab einer Sicht von unten auf den Füllkörper;
Fig, 4ϊ eine perspektivische Darstellung einer Schicht des Folienprofils des Füllkörpers;
Fig, 5: einen vergrößerten Ausschnitt der Fig, 4;
Fig, 6: eins alternative Ausführungaform zum Gegenstand der Fig, 4 und
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Pig· 7: einen vergrößerten Ausschnitt der Pig, 6,
Der insgesamt mit 1 bezeichnete Füllkörper besteht aus mehreren Schichten 2 eines Folienprofils, von denen in der Fig. 2 vier Schichten 2 dargestellt sind. Die einzelnen Schichten weisen jeweils Wellungen 3 auf, wobei die Wellenhöhe z. B, zwischen 10 und 30 mm liegen kann. Die Wellungen 3 der einzelnen Schichten 2 berühren sich an den Kreuzungspunkten 3a und sind an diesen Kontaktstellen z. B, durch Verkleben miteinander verbunden, AIo wesentlich ist die in den Figuren gezeigte Ausbildung des unteren Sndteils des Füllkörpers 1 anzusehen. Der obere Endteil des Füllkörpers kann entsprechend ausgebildet sein. Diese Einzelheit wurde aber in den Figuren nicht dargestellt, da konstruktiv keine Unterschiede bestehen.
Wie die Fig.. 2 bis 7 zeigen, gehen die Wellungen 3 des Füllkörpers 1 in einem Übergangsbereich 5 in den durchgehenden geraden unteren Längsrand 4 über. Die Querschnitte in den Fig. 2, 5 und 7 zeigen, daß die Wellung 3 im Übergangsbereich 5 über eine keilförmige Verflachung (spitzwinklige Ausbildung) in den unteren Längsrand 4 übergeht. Bei diesem Querschnitt muß man berücksichtigen, daß von jeder Schicht 2 in Wirklichkeit nur die vordere linke Seitenkante geschnitten ist, während die rechts gezeigte Seitenkante der in Sichtrichtung nächstfolgenden Wellung 3 hinter der Schnittebene liegt.
Die Fig, 4 bis 7 verdeutlichen am Beispiel einer einzigen Schicht zwei mögliche Ausführungsformen für den unteren Teil des Fülikörpers 1, der aus mehreren derartigen Schichten 2 zusammengesetzt ist, Uach der in Fig, 4 und 5 gezeigten Al-
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ternative weist die Schicht 2 aus Polienprofil als geraden Lä'ngsränd 4 eine im Querschnitt runde oder tropfenförmige Materialverdickung S auf. Die Materialverdickung 8 besteht aus demselben Werkstoff wie der übrige Teil des Polienprofils und kann z. B* die 2- bis 5fache Stärke des Polienprofils haben. Die Materialverdickung 8 und der Übergangsbereich 5 können direkt bei der Erzeugung des Polienprofils hergestellt werden·
Bei der besonders bevorzugten alternativen Ausführungsform nach den Pig, 6 und 7 ist der gerade verstärkte Längsrand 4 durch eine Umfaltung 6 der Polienbahn nach oben gegeben, Diese Umfaltung 6 kann man mit einer Plissierung beim Umfalten von Stoffen vergleichen. Die Höhe der Umfaltung 6 richtet sich nach der Höhe des Püllkörpers 1 und kann z. B* 10 bis 25 mm ausmachen. Der Füllkörper 1 steht auf dem untersten Ende der Umfaltung 6, Zur Erhöhung der Eigensteifigkeit ist es vorteilhaft, im Bereich des unteren Endes der Umfaltung eine Bewehrung in Porm eines dünnen runden Stabes einzulegen. Diese vorteilhafte Ausführungsform ist in den Pig, 6 und 7 nicht dargestellt.
Bei einem besonders geeigneten Hersteilverfahren der Schichten 2 wird die heiße Polienbahn, die von einer Vorratsrolle oder direkt vom Extruder kommen kann, im Bereich der Urformungstemperatur des jeweiligen Polienmaterials gehalten, Bei der Ausführungsform nach den Pig, 6 und 7 wird dann die Umfaltung vorgenommen. Daran anschließend wird die Polienbahn in Richtung auf den Längsrand, d, h. im Bereich der Verflachung, abgekühlt, so daß die Temperatur des Polienprofils die im Übergangsbereich 5 gewünschte Verflachung fördert.
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Ausgehend vom Längsrand niedriger Temperatur empfiehlt sich also im Übergangsbereich ein kontinuierlicher Temperaturanstieg. Bei üblichen Polienprofilen aus Kunststoff sollte die Temperatur im Bereich des Längsrandes z* B, 70 bis 110 0C betragen. Im Bereich der Wellungen liegt die Temperatur erheblich höher.
Claims (9)
1. Füllkörper für den Wärme- und Stoffaustausch, insbesondere für Kühltürme, bestehend aus mehreren Schichten einer gewellten oder gefalteten Folie, wobei die Wellungen oder Falten benachbarter Schichten sich kreuzen und gegeneinander abstützen, gekennzeichnet dadurch, daß von dem oberen und unteren Längsrand jeder Schicht (2) zumindest
.einer in Form eines durchgehend geraden Längsrandes (4) " ausgebildet ist und die Wellungen oder Falten (3) jeder Schicht (2) in einem Übergangsbereich (5) in den geraden Längsrand (4) übergehen,
2, Füllkörper nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der untere Längsrand als durchgehender gerader Längsrand (4) ausgebildet ist.
3· Füllkörper nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Übergangsbereich (5) im Querschnitt eine spitzwinklige Form zeigt.
4. Füllkörper nach einem der Punkte 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß der durchgehend gerade Längsrand (4) im Verhältnis zum verbleibenden Teil der Schicht (2) verstärkt ausgebildet ist,
5. Füllkörper nach Punkt 4» gekennzeichnet dadurch, daß der gerade Längsrand (4) durch Umfaltung (6) des Längsrandes der Schicht (2) verstärkt ist,
6. Füllkörper nach Punkt 5» gekennzeichnet dadurch, daß in dem ungefalteten Längsrand (4) eine Verstärkungseinlage
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aus Metall oder Kunststoff eingelegt ist.
7· Füllkörper nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Verstärkung des geraden Längsrandes (4) durch eine Materialverdickung der Folie gegeben ist,
8. Verfahren zur Herstellung des Füllkörpers aus thermoplastischem Kunststoff nach einem der Punkte 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß eine Folienbahn in Fertigungsrichtung gesehen im Bereich eines oder beider Längsränder auf einer Temperatur unterhalb des thermo-elastischen Bereiches gehalten wird und der verbleibende Teil bei einer Temperatur im thermo-elastischen Bereich gewellt oder gefaltet wird, wobei der (die) eine niedrige Temperatur aufweisende(n) Längsrand(ränder) parallel zur Fertigungsrichtung geführt wird (werden)·
9· Verfahren nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß eine Kunststoff-Folie extrudiert wird, daß ein Längsrand oder beide Längsränder unterhalb der Erweichungstemperatur abgeschreckt wird (werden), und daß unmittelbar anschließend der verbleibende Bereich im noch heißen Zustand gewellt oder gefaltet wird.
Hierzu 2 Seiten Zeichnungen
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