DE10231217A1 - Füll- und/oder Bewuchskörper aus Kunststoff - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Füll- und/oder Bewuchskörper aus Kunststoff mit einem äußeren rohrförmigen Mantel und mit am Umfang vorgesehenen Durchgangsöffnungen und/oder Unterbrechungen, wobei mindestens einen eingesetzten inneren konzentrischen rohrförmigen Innenmantel, wobei der Außenmantel über zwischengefügte Stege oder Lamellen mit dem Innenmantel stabil verbunden ist und die Mäntel und die Lamellen so ausgeführt sind, dass eine große aktiv nutzbare Oberfläche gegeben ist, wobei der Körper mittels Extruder im Extrudierverfahren hergestellt und abgelängt ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Füll- und/oder Bewuchskörper aus Kunststoff mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
• Ein gattungsgemäßer Füllkörper zur regellosen Verteilung in einem biologischen Filterturm oder Filterbett ist aus der DE-A-23 25 349 bekannt. Dieser Füllkörper zeichnet sich durch eine als Begrenzungswand vorgesehene Mantelwand mit mindestens zwei Öffnungen und mehreren in Längsrichtung vorgesehenen Innenwänden, die innerhalb der äußeren Begrenzungswand angeordnet sind, aus. Begrenzungswand und radial sich erstreckende Innenwände bilden dabei eine Einheit und weisen eine Oberfläche auf, an der eine biologische Aktivität auftreten kann. Die Innenwände weisen eine Oberfläche auf, die größer als die Oberfläche der äußeren Begrenzungswand ist, so dass auch diese Flächen als biologische aktive Flächen genutzt werden können. Zweckmäßigerweise werden die Innenwände aus vier diametralen Rippen gebildet, die sich über die gesamte Länge des Zylinders der äußeren Begrenzungswand erstrecken. Die diametralen Rippen können seitlich abstehende Rippen aufweisen, die beispielsweise in einem spitzen Winkel zu den diametralen Rippen stehen, um so die Oberfläche zusätzlich zu vergrößern. Durch die sich zentrisch kreuzenden Längsrippen ist eine relativ hohe Stabilität des röhrenförmigen Füllkörpers gegeben.
• Aus der EP 0 301 237 A1 ist ein Füllkörper zur Bildung von Besiedlungsflächen in Anlagen bekannt, der ebenfalls aus Kunststoff gefertigt ist und vorzugsweise einen zylindrischen Körpermantel mit wenigstens einer Leitfläche im Inneren aufweist, die derart vollflächig ausgebildet ist, dass sie den Körpermantel in mehrere Teilräume unterteilt. Praktisch ist eine sternförmige Rippenwandanordnung in Längsrichtung des Füllkörpers vorgesehen, die den Körpermantel stützt. Derartige Füllkörper eignen sich besonders auf dem Gebiet der Abwassertechnik, aber auch zur Absorption, Resorption, Destillation, Rektifikation, Extraktion, Trocknung, Kondensation, zum Trennen, Belüften, Entgasen und zur Partikel- und Nebelabscheidung. Der Körpermantel kann dabei auch netzartig ausgebildet sein und vorzugsweise aus in Längsrichtung des Körpermantels verlaufenden Netzsträngen und diametral verlaufenden Ringsträngen bestehen, die etwa quadratische Netzöffnungen bilden. Die zum Körpermantel gerichteten, längsverlaufenden Ränder der Leitflächen sind dabei mit jeweils einem in Längsrichtung des Körpermantels verlaufenden Netzstrang verbunden.
• Aus der US 4,122,011 sind Füllkörper als Formkörper bekannt, die in Spritzgusstechnik aus Kunststoff hergestellt sind, trapezförmige Außen- und Innenwände aufweisen, die miteinander über Rippen verbunden sind. Eine zentrische Rippenanordnung aus sternförmig angeordneten Rippenwänden vermittelt dem Spritzteil eine hohe Stabilität. Äußere vorstehende Rippen ermöglichen es, einen Abstand zu benachbarten Füllkörperteilen zu sichern. Diese Teile werden in aufwendigen Spritzgusswerkzeugen hergestellt und können nur in der hergestellten Ausführung und der vom Werkzeug vorgegebenen Längendimensionierung verwendet werden.
• Von der Anmelderin werden sogenannte HEL-X®-Füllkörper hergestellt und vertrieben, die als äußeren Mantel Wendel aufweisen, die über Längsrippen miteinander verbunden sind. Dabei können unterschiedlich lange Lamellen radial sich ins Innere erstrecken. Weiterhin sind ein Stabilisierungskreuz als Trägerwand für die Wendel und zwischen den einzelnen Segmenten jeweils zwei Zwischenlamellen vorgesehen. Bei einer anderen Ausführung ist jeweils eine Zwischenlamelle vorgesehen. Ebenso gibt es Ausführungen mit gleich langen Lamellen und Doppelkreuzlamellen und eine Ausführung mit einer einfachen Kreuzwandung, die sich über die gesamte Länge des jeweiligen Füllkörpers erstreckt. Diese Füllkörper werden in unterschiedlichsten Durchmessern und Längen hergestellt. Üblich sind beispielsweise Längen von 6 mm bis 100 mm und Durchmesser von 6 mm bis 100 mm. Aber auch größere Längen und größere Querschnitte sind preiswert mittels Extruder herstellbar, um den verschiedenen Einsatzgebieten gerecht zu werden.
• Bei der Herstellung kommen – je nach Anwendung – verschiedene Kunststoffe, wie HDPE-Rezyklat, LDPE-Rezyklat, HDPE-Compound, HDPE, PE, PP und andere Kunststoffe unterschiedlicher Dichte zum Einsatz.
• Unter „Füllkörper" versteht die Erfindung Körper, die als Bewuchskörper oder Filterkörper in Klärbecken, Kühltürmen, Luftverbesserungsbehältern, Kolonnen in der Chemie, etc., eingesetzt werden und dazu dienen, den darin behandelten Stoffen eine große Oberfläche anzubieten und den durchströmenden Medien geringen Widerstand entgegen zu setzen bzw. gute Bedingungen für einen biologischen Bewuchs zu bieten. Solche Füllkörper werden zur Verbesserung des Stoffaustausches zwischen Flüssigkeit und Gasen zur Absorption, Resorption, Destillation, Rektifikation, Extraktion, Befeuchtung und Kondensation eingesetzt. Zur Erhöhung mechanischer Wirkungen finden sie ebenfalls Anwendung für die Schalldämmung, Luftstromverteilung, als Tropfenfänger, zur Oberflächenvergrößerung in Kühltürmen und als Stoßdämpfer sowie zur Entgasung in der Wasseraufbereitung. In der Abwassertechnik und in der biologischen Abgasreinigung dienen sie als Bewuchskörper für Bakte rien. Die Füllkörper eignen sich zur Verwendung als Schüttware, als Stangenware zum Einbau in entsprechenden Becken oder Filtergehäusen und als Blockware zum Einbau in Klärbecken oder Filtertürmen. Darüber hinaus ist die Verwendung als Schwebekörper zur Erzielung eines optimalen Biofilms durch die Erfindung mit erfasst.
• Den bekannten mittels Extruder hergestellten Füllkörpern haftet der Nachteil an, dass sie durch Druck auf den Mantel deformiert werden. Lediglich die bekannten Füllkörper, die im Spritzgussverfahren in teuren Werkzeugen hergestellt werden, weisen diesen Mangel nicht auf, können aber nicht in unterschiedlichen Längen hergestellt werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nach dem Extrudierverfahren hergestellte Füllkörper dahingehend zu verbessern, dass diese eine höhere Stabilität aufweisen, und sich in radialer Richtung unter normalen Einsatzbedingungen und Lasten weniger verformen, eine noch höhere aktive Oberfläche bieten und den Durchflusswiderstand gering halten.
• Gelöst wird die Aufgabe durch Ausgestaltung des Füll- und/oder Bewuchskörpers gemäß der Lehre des Anspruchs 1.
• Ein nach der Erfindung hergestellter Füll- und/oder Bewuchskörper kann als Standard-Füll- und/oder Bewuchskörper eingesetzt werden und eignet sich sowohl für den Einsatz in Anlagen mit hoher Druckbelastung und stellt sicher, dass eine sehr große Oberfläche für den aktiven Filter- oder Reinigungsprozess zur Verfügung steht, sowie für das Bewachsen mittels Mikroorganismen. Ein nach der Erfindung ausgebildeter Filter- und/oder Bewuchskörper kann somit universell für verschiedenste Anwendungen eingesetzt werden.
• Bei ein und demselben Durchmesser können durch unterschiedliche Längen Bauform-Anpassungen vorgenommen werden. Umgekehrt kann auch bei gleichen Längen und unterschiedlichen Durchmessern, bei welchen sogar mehrere Innenmäntel eingebracht werden können, eine Anpassung auf einfachste Weise ermöglicht werden, ohne dass hierfür aufwendige unterschiedliche Spritzgusswerkzeuge zur Anwendung kommen müssen.
• Ein Füll- und/oder Bewuchskörper nach der Erfindung erfüllt alle Anforderungen an eine große Oberfläche, an den gewünschten Widerstand, Benetzungsvermögen, Strömungsverhalten, Abtropffähigkeit und Stabilität. Sie können durch das Extrudierverfahren kostengünstig hergestellt werden. Die Herstellung ist in einem einzigen Extrudierprozess möglich. Soll hingegen der Innenmantel spezielle Lochungen aufweisen oder sollen Oberflächenverformungen in radialer Richtung eingebracht werden, so ist es möglich, dass in einem ersten Extrudierprozess das Innenrohr hergestellt wird und während des Erkaltens des Rohres die Löcher, Sicken und Verformungselemente eingebracht werden. Dieses so vorbereitete Rohr wird dann in einem zweiten Extrudierprozess von dem äußeren Mantel umgeben, ebenso werden die gleichzeitig angebrachten Längslamellen angeschweißt, sowie andere Lamellen eingebracht. Alle wirtschaftlichen Vorteile des Extrudierens bleiben erhalten.
• Der äußere Mantel kann ein Rohr in Zylinderform oder mit einem Polygonen Querschnitt, z. B. achteckig, sein. Dieses Rohr kann auch eine Vielzahl von Löchern, Schlitzen oder Prägungen zur Erhöhung der wirksamen Oberfläche und zur Minimierung des Durchflusswiderstandes aufweisen. In gleicher Weise kann auch der Innenmantel ausgebildet sein. Als besonders effizient hat sich eine Ausführungsform im Hinblick auf den Durchströmungswiderstand erwiesen, bei der sowohl der Außenmantel als auch der Innenmantel durch eine Wendel mit profiliertem Querschnitts profil hergestellt sind. Selbstverständlich kann eine solche Wendel z. B. als äußerer Mantel mit einem Innenmantel in anderer Aufbaustruktur verwendet werden. Zur Erhöhung der nutzbaren Oberfläche können darüber hinaus in den Lamellen und Stegen Löcher eingebracht sein oder auch Prägungen eingedrückt werden. Eine mechanische Verbindung beim Herstellen kann über die gesamte Lamellenlänge bzw. den gesamten Lamellenabschnitt hin erfolgen. Es ist aber auch möglich, punktuelle Verbindungen vorzusehen, z. B. in Schweißtechnik. Diese kommt insbesondere zur Anwendung, wenn verschiedene oder gleichartige Füll- und/oder Bewuchskörper zu einem Block zusammengesetzt werden. Darüber hinaus können an Stelle der Lamellen oder Stege zur Verbindung einer Innenwendel und einer Außenwendel oder eines Innenmantels mit einem Außenmantel auch eine zusätzliche Wendel mit eingezogen werden, die vorzugsweise dann ein anderes Steigungsmaß aufweist als die Innen- und Außenwendeln. Auch eine solche zusätzliche verbindende Wendel kann mittels des Extruders in einem Herstellungsprozess mit ausgeformt werden, zu welchem Zweck an der Düse entsprechende Scheiben und Rechen anzubringen sind, um die Verformung der Kunststoffmasse beim Ausbringen sicherzustellen. Auch können die Stege als solche gewendelt ausgeführt sein. Während des Herstellungsprozesses können diese auch mit Löchern versehen werden, die durch den Zwischenraum der Wendeln in die Lamellen eingedrückt werden.
• Die Erfindung ist nicht nur auf runde Querschnitte beschränkt. Es können alle möglichen geometrischen Hohlkörper realisiert werden. Durch den innenliegenden Mantel und die verbindenden Lamellen ist ein so stabiler Füll- und/oder Bewuchskörper gegeben, dass er allen mechanischen Anforderungen entspricht und auch als Stangenware eingesetzt werden kann, was mit herkömmlichen Füll- und/oder Bewuchskörpern nicht realisierbar ist. Die Enden können gerade oder kegelförmig abgetrennt sein. Durch die wahlfreie Ablängung ist es möglich, auch Blöcke in linea rer und kreuzweiser Form kostengünstig herzustellen, beispielsweise als blockweise Bewuchskörper in Kläranlagen. Die lockenwicklerartige Außen- und Innengitterstruktur der Mantelungen, gepaart mit der Lamellenanordnung ergibt eine überdurchschnittliche große Oberfläche.
• Die Herstellung ist aus den unterschiedlichsten Kunststoffen möglich. Diese werden für die Anwendung entsprechend ausgewählt, beispielsweise Polyethylen, Polypropylen und andere. Aber auch Rezyklate von bekannten Kunststoffen können hierfür verwendet werden. Durch Einziehen kreuzartiger Lamellen, auch in den Innenmantel, erhöht sich darüber hinaus zusätzlich die Stabilität. Die anzuwendenden Herstellungsverfahren sind aus der Herstellung von Lockenwicklern als solche bekannt.
• Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 15 im einzelnen angegeben, wobei die Ausführungsformen mit Wendeln den Vorteil haben, dass die Oberfläche nochmals auf einfachste Weise vergrößert werden kann. Dies gilt auch in Bezug auf einen Innenmantel, der durch Wendel gebildet ist, gleich ob diese in gleicher Steigungsrichtung oder entgegengesetzt zu der des Außenmantels verläuft.
• In den Ansprüchen 16 bis 20 sind Verfahren angegeben, durch die die Füllkörper auf einfachste Weise im Extrudierverfahren hergestellt werden können.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand des einzigen Ausführungsbeispiels ergänzend erläutert.
• In der Zeichnung zeigen:
• 1 einen Füllkörper definierter Länge,
• 2 eine Stirnansicht auf den Füllkörper nach 1, und
• 3 einen Längsschnitt durch einen Füllkörper nach 2 längs der Schnittlinie A-B in 2.
• Der Füllkörper nach der Erfindung besteht aus einem Außenmantel 1, der aus Wendeln 2 besteht. Im Inneren ist ein Innenwendel 5 vorgesehen. Die Wendeln 5 dieses Innenmantels verlaufen gegenläufig zu den Wendeln des Außenmantels 1. Es können auch Doppelwendel jeweils vorgesehen sein. Der Innenmantel mit den Wendeln 5 und der Außenmantel 1 mit den Wendeln 2 sind verbunden durch die radial sich erstreckenden Lamellen 3, die über den Umfang sternförmig verteilt angeordnet sind und in Längsrichtung – wie aus 3 ersichtlich – geradlinig verlaufen, aber auch gewendelt angeordnet sein können. Ebenso ist es möglich, im Inneren des Innenmantels ein Stabilisierungskreuz beim Extrudieren einzubringen, ferner weitere Lamellen 6; die keine Bindungsfunktion in den einzelnen Segmenten der Lamellen 3 aufweisen, worüber die aktive Oberfläche vergrößert werden kann. Die Ausführungsform im Ausführungsbeispiel lässt sich in einem Extrudiergang herstellen. Wenn an Stelle der Wendel 2 und 5 Rohrabschnitte verwendet werden und diese Löcher und/oder Prägungen aufweisen; so kann das Innenrohr zunächst in einem ersten Extrudierprozess hergestellt und mit den entsprechenden Löchern und Prägungen versehen werden, bevor im zweiten Extrudiervorgang die verbindenden Stabilisierungslamellen 3 aufgebracht und die Außenwendel 2 ausgeformt werden. Die geraden Stirnseiten 4 ergeben sich beim Ablängen durch geraden Schnitt.

Claims (20)

1. Füll- und/oder Bewuchskörper aus Kunststoff mit einem äußeren rohrförmigen Mantel und mit am Umfang vorgesehenen Durchgangsöffnungen und/oder Unterbrechungen, gekennzeichnet durch mindestens einen eingesetzten inneren konzentrischen rohrförmigen Innenmantel (5), wobei der Außenmantel (1) über zwischengefügte Stege oder Lamellen mit dem Innenmantel (5) stabil verbunden ist und die Mäntel und die Lamellen so ausgeführt sind, dass eine große aktiv nutzbare Oberfläche gegeben ist, wobei der Körper mittels Extruder im Extrudierverfahren hergestellt und abgelängt ist.
2. Füll- und/oder Bewuchskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Mantel (1) ein Rohr in Zylinderform oder mit polygoner Querschnittsform ist und eine Vielzahl von Löchern und/oder Prägungen aufweist und mit mindestens einem Innenmantel (5) kombiniert ist, der als Rohr mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern und/oder Prägungen oder als Innenwendel (5) mit profiliertem Querschnitt ausgebildet ist, und dass die Verbindung mindestens abschnittsweise über radial sich erstreckende Lamellen (3) oder Stege oder zwischengefügte und an Kreuzungspunkten verbrachten Wendeln mit profiliertem Querschnitt hergestellt ist, wobei die Wendel derart verläuft, dass zwischen den benachbarten ein Öffnungsspalt bestimmter Breite gegeben ist.
3. Füll- und/oder Bewuchskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (1) aus mindestens einer Wendel (2) besteht, die in einem bestimmten Steigungsmaß angeordnet ist und eine bestimmte profilierte Querschnittsform aufweist, wobei die Wendel derart verläuft, dass zwischen den benachbarten ein Öffnungsspalt bestimmter Breite gegeben ist.
4. Füll- und/oder Bewuchskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Innenmantels (5) Stege und/oder Lamellen, vorzugsweise in Kreuzform, vorgesehen sind.
5. Füll- und/oder Bewuchskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Oberfläche in den durch die Lamellen (3) und/oder Stege gebildeten Segmenten vorstehende weitere Lamellenabschnitte (6) vorgesehen sind, die entweder an dem Außenmantel (1) oder Innenmantel (5) jeweils befestigt sind, und/oder die Lamellen (3) und/oder Stege mindestens teilweise Lochungen und/oder Prägungen aufweisen.
6. Füll- und/oder Bewuchskörper nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Außen- und Innenwendeln gegenläufig angeordnet sind.
7. Füll- und/oder Bewuchskörper nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Innen- und/oder Außenwendel (2, 5) ein- oder mehrgängig ausgebildet sind.
8. Füll- und/oder Bewuchskörper nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeln (2, 5) und/oder die Oberflächen des äußeren oder inneren Mantels (1, 5) in Achslängsrichtung eine Welligkeit aufweisen.
9. Füll- und/oder Bewuchskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (3) oder Stege in radialer Richtung und/oder in Längsrichtung Wellenform aufweisen.
10. Füll- und/oder Bewuchskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er als Stückware oder als Stangenware mit bestimmter Länge ausgebildet ist.
11. Füll- und/oder Bewuchskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Füllkörpern als Stück- und/oder Stangenware zueinander in bestimmten Längs- und/oder Quermustern verlegt und zu einem Block miteinander verbunden sind.
12. Füll- und/oder Bewuchskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er als Bewuchskörper für mikrobiologische Stämme, die als Träger für Filtermaterialien eingesetzt sind, eine aufgeraute Oberfläche aufweist.
13. Füll- und/oder Bewuchskörper nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigungsmaß der Wendeln zwischen 2 % und 20 % beträgt.
14. Füll- und/oder Bewuchskörper nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die profilierten Wendeln (2, 5) im wesentlichen einen dreieckigen, rechteckigen- oder rautenförmigen Querschnitt aufweisen.
15. Füll- und/oder Bewuchskörper nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege und/oder Lamellen (3) dünne Wände sind.
16. Verfahren zur Herstellung eines Füll- und/oder Bewuchskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füll- und/oder Bewuchskörper im Extrudierverfahren hergestellt und in definierte Längen abgetrennt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass während des Extrudierens in der Erkaltungsstrecke vor dem Ablängen der Füll- und/oder Bewuchskörper in den Außenmantel Durchbrüche oder Verformungen eingebracht werden.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass beim Extrudieren an der Düse durch Schneiden und Recken die Innen- und Außenwendeln (2, 5) gleichzeitig mit den Lamellen (3) und Stegen hergestellt werden.
19. Verfahren nach Anspruch 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Extrudiervorgang der Innenmantel mit eventuell vorgesehenem Innenkreuz hergestellt wird und dass in einem zweiten Extrudierverfahren auf den Innenmantel der Außenmantel mit den Lamellen aufgebracht wird, wobei nach dem ersten Extrudierverfahren in der Erkaltungsstrecke Verformungen und Durchbrüche in den Innenmantel eingebracht werden.
20. Verfahren zur Herstellung eines Füll- und/oder Bewuchskörpers nach Anspruch 16 in Verbindung mit Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines Blockes die einzelnen Füllkörper miteinander punktuell verschweißt sind.