-
Bezeichnung: Vorrichtung zur Strömungsmittel-
-
behandlung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zur Strömungsmittelbehandlung, bestehend aus einem mehrsäuligen Zellaufbau aus flexiblem
Blattmaterial mit gestaffelten StrömungsmitteleinlaB und Auslaßöffnungen zwischen
aufeinanderfolgenden horizontalen Scheidewänden, wobei diese aus Filz oder anderem
Faserstoffmaterial bestehende Oberflächen aufweisen, und in den Zellen ein Austausch
zwischen aufsteigenden und abfallenden Strömungsmitteln erfolgt, die in Zickzackpfaden
in den getrennt ten Säulenzellen verlaufen. Die Erfindung bezieht sich auch auf
ein Verfahren zur Herstellung des Aufbaus mit paarweise durch Plastikschichten verbundene
Scheidewände, die durch Wärmeversiegelung parallel zueinander verbunden werden,
wobei harmonikaartige Seitenwände mit Plastiküberzug an den horizontalen Scheidewänden
angeschweißt werden. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind plastiküberzogene
Blätter vorgesehen, die mit einem einzigen Schnittmuster versehen sind und die Klebemittelschicht
auf einer Seite tragen, wobei mit einem Schnittwerkzeug entweder oben oder unten
beschichtete Blätter erzeugt werden, die in unterschiedlicher Lage gegeneinander
angeordnet werden können, um Zellen zu bilden, die in gestaffelten Ebenen liegen
und gestaffelt zueinander liegende <Iffnungen besitzen, die den zickzaokartigen
Strömungspfad definieren.
-
Die Erfindung kann für zahlreiche Anwendungsfälle benutzt werden,
z.B. als Wärmeaustauscher, sie kann aber auch zur chemischen Behandlung oder als
Luft- und Gaswäscher ausgebildet sein oder als Verdampfungs- und Kühlturm und zur
Kondensation dienen. Ferner kann die Erfindung als Kontaktvorrichtung zur Schlammbelüftung
oder zur biologischen Behandlung zur Kultivierung von Hefe und Antibiotika dienen,
und zur Entsalzung von Meerwasser durch Luftbefeuchtung. Die Flexibilität des Aufbaus
verleiht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ein geringes Gewicht,
wobei billige Materialien Anwendung finden, so daß die Herstellungskosten gering
sind. Der Schichtenaufbau von Filz- und Plastikschichten ermöglicht nicht nur eine
Wärmeverschweißung bei der Herstellung, sondern die auf diese Weise geformten Plastikzwischenschichten
erzeugen für jede Scheidewand eine Festigkeitsverstärkung des Aufbaus, ohne daß
Metalle oder andere schwere Materialien Anwendung finden müssen. Durch die Vermeidung
metallischer Bauteile werden nicht nur die Herstellungskosten verringert, sondern
es werden auch Verunreinigungen der Flüssigkeiten und Gase durch solche Metalle
vermieden.
-
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform
eines säulenförmigen Zellaufbaus zur Strömungsmittelbehandlung von oben her betrachtet,
der an einem Trägerrahmen aufgehängt ist und mit Luft von einem Gebläse vom Boden
her beschickt wird, während heißes Wasser von oben her herabströmt, wobei der Aufbau
als Kühlturm arbeitet; Fig. 2 einen Vertikalschnitt längs der Linie 2-2 gemäß Fig.
1, wobei die die Wanddicke kennzeichnenden Linien weggelassen sind; Fig. 3 eine
Ansicht eines gelochten mit Plastik überzogenen Gewebeblattes, welches zur Herstellung
der horizontalen Scheidewände des Aufbaus gemäß Fig. 1 und 2 Anwendung findet;
Fig.
4 eine Grundrißansicht des Aufbaus gemäß Fig. 1 und 2, zusammengesetzt aus einem
Stapel von im vertikalen Abstand zueinander angeordneten Scheidewänden gemäß Fig.
2, verbunden mit vertikalem Abstand durch harmonikaartig gefaltete, flexible mit
Plastik überzogene Gewebeseitenwände gemäß Fig. 5 und 6; Fig. 5 eine Seitenansicht
eines Abschnitts einer längeren Seitenwand aus harmonikaartig gefaltetem, mit Plastik
überzogenem Gewebe, durch welche die Seitenränder der Scheidewände gemäß Fig. 2
und 4 verbunden sind; Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Seitenansicht eines Teils
einer kürzeren, mit Plastik überzogenen flexiblen Wand; Fig.
-
und b Teilschnittansichten längs der Linien 7-7 bzw.
-
8-8 gemäß Fig. 4, woraus schematisch die Relativstellungen der vier
obersten Scheidewände erkennbar sind, die in ihre mit Plastik überzogenen Bestandteile
unterteilt sind, bevor sie verpreßt und in der Hitze versiegelt werden; Fig. 9 einen
vertikalen Teilschnitt ähnlich jenem gemäß Fig. 8, wobei jedoch die Relativstellungen
der laminierten durch Wärme versiegelten Scheidewände gezeigt sind, nachdem die
Wärmeversiegelung erfolgt ist und nachdem sie abgezogen sind, um Mehrfachzellen
zu bilden;
Fig. 10 in größerem Maßstab einen Vertikalschnitt durch
das am Boden überzogene obere Komponentenblatt der laminierten horizontalen obersten
Scheidewand gemäß Fig. 1 bis 4; Fig. 11 einen der Fig. 10 entsprechenden Vertikalschnitt
durch das unterste an seiner Oberseite überzogene Komponentenblatt der laminierten
horizontalen obersten Scheidewand gemäß Fig. 1 bis 4.
-
Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine bevorzugte
Ausführungsform des säulenartig aufgebauten flexiblen Strömungsmittel-Behandlungsgerätes
mit Zellaufbau, welches insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet ist. Es
weist einen offenen äußeren Rahmen 12 auf, an dem flexible zusammendrückbare zellenförmige
Säulen 14 aufgehängt sind, deren oberer Teil über einen Flüssigkeitseinlaß 16 mit
der zu behandelnden Flüssigkeit gespeist wird> z.B. mit zu kühlendem Heißwasser.
Dieses Heißwasser strömt in den vielzelligen Säulen 18 nach unten, während diese
Säulen mit einem Kühlgas über eine Gaseinlaßleitung 20 gespeist werden. Das Kühlgas
kann Kaltluft sein, die von einem Gebläse 22 geliefert wird. Die aus der Leitung
20 nach oben strömende Luft kühlt die nach unten vom Flüssigkeitseinlaßrohr 16 nach
unten strömende Flüssigkeit ab, so daß diese Flüssigkeit am unteren Teil des Aufbaus
14 durch einen Auslaß 24 für die gekühlte Flüssigkeit ausströmen kann.
-
Der flexible zusammendrückbare Zellensäulenaufbau 14 ist am Rahmen
12 durch Bänder 26 (Fig. 1) aufgehängt, die an den stirnseitigen und seitlichen
Rahmenteilen 25 bzw. 27 aufgehängt sind, die durch die Stützen 32 des Rahmens getragen
werden und der säulenförmige Aufbau 14 weist eine harmonikaartige
Gestalt
auf, wobei das Gewicht diese Zellen nach unten auf den Grund hin ausdehnt, auf dem
die Stützen 32 stehen.
-
Der aus mehreren Säulen bestehende Zellaufbau 14 (Fig. 2) besteht
aus laminierten horizontalen gelochten Scheidewänden 34 (Fig. 4), die an ihren äußeren
Rändern 16 (Fig. 2) durch harmonikaartig gefaltete Seitenblätter 28 und 30 verbunden
sind, die längs ihrer Faltlinien 29 und 31 (Fig. 5 bis 9) wärmedicht in der noch
zu beschreibenden Weise verbunden sind.
-
Bei dem aus Fig. 1, 2 und 4 ersichtlichen Ausführungsbeispiel bestehen
die Scheidewände, wie sie ursprünglich konstruiert sind, aus laminierten Filz oder
anderen flexiblen Gewebe und Plastikblättern, die im aufgehängten Zustand die versetzten
Lagen gemäß Fig. 1 und 2 annehmen. Die Scheidewände 34 bestehen insgesamt aus zwei
gelochten rechteckigen Komponentenblättern 38 und 40 (Fig. 3), die im Gesenk aus
einem einzigen Blatt in einem einzigen Muster ausgeschnitten sind, jedoch auf gegenüberliegenden
Seiten mit Plastik überzogen sind, um die zwei Gruppen von Blättern zu bilden, die
in verschiedenen Lagen gemäß den unten erwähnten Vorschriften angeordnet sind.
-
Jedes am Boden überzogene Komponentenblatt 38 (Fig. 10) besteht aus
nicht verwebtem Filz oder einem anderen Gewebeblatt 44 (Fig. 10), das Einzelfasern
46 auf der oberen Seite besitzt und an der Bodenseite mit einem synthetischen Plastikfilm
48 überzogen ist. Jedes oberseitig überzogene Komponentenblatt 40 (Fig. 11) weist
ein Filzblatt 44 auf, das oberseitig mit einem Plastikfilm 48 versehen ist. Als
Plastikfilm eignet sich ein Polyäthylenfilm. Der Plastiküberzug 48 bildet nicht
nur eine geeignete Wärmeversiegelung der Komponentenblätter 38 und 40 miteinander,
sondern versteift auch die so geschaffene Scheidewand 34, so daß die Aufbaufestigkeit
verbessert wird.
-
Die Flüssigkeit absorbierenden Fasern 46 der Filzschichten 44
bilden
ausgedehnte, die Flüssigkeit zurückhaltende Flüssigkeits-Gas-Berührungsoberflächen,
die die Wirksamkeit der Komponentenblätter 38 und 40 verbessern und demgemäß auch
die Wirksamkeit der hieraus gefertigten Scheidewand 34.
-
Jedes Komponentenblatt 38 oder 40 ist mit großen rechteckigen Öffnungen
50 ausgestattet, deren Zweck weiter unten erläutert wird. Außerdem sind kleinere
rechteckige Öffnungen 52 vorgesehen, die gegenüber den größeren Öffnungen 50 versetzt
bzw.
-
gestaffelt angeordnet sind. Die Öffnungen 52 dienen als Gas-und Flüssigkeitseinlaß-
oder Auslaßöffnungen, je nachdem wie die Scheidewand 34 angeordnet wird, was wiederum
durch die Lage ihrer Komponentenblätter 38 und 40 bestimmt wird, wie dies weiter
unten im einzelnen erläutert ist. Es ist wichtig festzustellen, daß ein Vorteil
der Erfindung darin besteht, daß ein einziges Muster von Gesenkschnitten erforderlich
ist, wodurch die beiden Blätter 38 und 40 ausgeschnitten werden können, die auf
der Unterseite oder auf der Oberseite mit Plastik überzogene Schichten aus Gewebe
oder Filz aufweisen.
-
Die Komponentenblätter 38 und 40 werden in verschiedener Lage angeordnet,
um die Scheidewände 34 zu bilden. Sie werden auch in unterschiedlicher Lage angebracht,
um die gestaffelten Lageanordnungen der Öffnungen 52 so zu gewährleisten, daß ein
Zickzackpfad für die Gase und die Flüssigkeit geschaffen wird, die nach oben bzw.
unten in Gegenrichtung durch die Zellen 54 verlaufen, die auf diese Weise in den
Zellsäulen 18 gemäß Fig. 2 gebildet werden, wie dies im einzelnen weiter unten beschrieben
wird. Demgemäß bestehen, wie oben erwähnt, die horizontalen Scheidewände 34, deren
oberste in Grundrißansicht in den Figuren 1, 3 und 4 dargestellt ist, jeweils aus
zwei ausgeschnittenen Blättern 38 und 40 aus Faserstoffmaterial, beispielsweise
aus Filz, die mit einunddemselben Musterschnitt versehen sind, wie dies aus Fig.
3 und 4 ersichtlich ist, Jedoch in zwei Gruppen. Die eine Gruppe dieser Blätter
38 ist
aus Blattmaterial ausgeschnitten, welches eine Klebstoffschicht
48 auf der Unterseite aufweist (Fig. 10), während die andere Gruppe von Blättern
40 mit dem gleichen Schnittmuster versehen ist, jedoch aus einem Blattmaterial ausgeschnitten
ist, bei dem die Klebeschicht 48 auf der Oberseite aufgebracht ist (Fig. 11).
-
Während der Herstellung werden die Blätter 38 und 40 paarweise mit
ihren mit der Klebeschicht überzogenen Seiten gegeneinander gelegt, wobei die verschiedenen
Orientierungen gemäß einer weiter unten erläuterten Vorschrift für jede Gruppe von
vier Scheidewänden 34 so aufeinandergefügt werden, daß die verschiedenen Löcher
oder anderen Öffnungen 50 in jedem Paar der verbundenen Blätter von zwei Gruppen
aufeinander ausgerichtet sind, während die jeweiligen Öffnungen 52 jeder zweiten
Scheidewand 34 horizontal im Abstand zueinander angeordnet sind (Fig. 2), so daß
die Stapel aus vertikalem Abstand zueinander liegenden Scheidewänden 34 den erwähnten
Zickzackpfad für die Strömungsmittel bilden, die in dem getrennten Säulen übereinandergefügter
Zellen, die den Zellenaufbau 10 bilden, herabströmen bzw. aufströmen. Wie erwähnt,
hat sich Polyäthylen als Plastikschicht zur Verklebung odr für den Überzug 48 als
zweckmäßig erwiesen, und wenn zwei solche Polyäthylenschichten in Berührung miteinander
gebracht werden, dann können sie durch Anwendung von Hitze einfach dadurch miteinander
verbunden werden, daß der gesamte Aufbau 10 in einer geeigneten, nicht dargestellten
Presse in einem herkömmlichen Mikrowellenofen angeordnet wird.
-
Je vier horizontale Scheidewände 34 bilden eine Gruppe 56 bei einer
Anordnung, die sich dann selbst wiederholt und die aus acht Komponentenblättern
38 (Fig. 10) oder Komponentenblättern 40 (Fig. 11) besteht, und die von oben nach
unten mit 1 bis 8 beziffert sind. Das erste Komponentenblatt 38 bildet mit dem
zweiten
Komponentenblatt 40 nach der Vereinigung die oberste bzw. erste Scheidewand 34 und
das dritte Blatt bildet zusammen mit dem vierten Blatt die nächst folgende zweite
Scheidewand, während das fünfte Blatt zusammen mit dem sechsten Blatt die dritte
Scheidewand bildet und das siebente Blatt zusammen mit dem achten Blatt die vierte
Scheidewand, jeweils von oben nach unten gemäß Fig. 2 gezählt. Die auf der Unterseite
mit Plastik überzogenen Gewebekomponentenblätter 38 (Fig. 10) bilden das erste,
sechste, siebente und achte Blatt, während die auf der Oberseite überzogenen Blätter
40 das zweite, dritte, vierte und fünfte Blatt bilden. Das erste Blatt, das unten
überzogene obere Blatt 48 der obersten Scheidewand 34, welches aus den Figuren 1
bis 4 ersichtlich ist einschließlich,und und das siebente bis neunte Blatt einschließlich
werden infolgedessen durch das Schneidgesenk so geschnitten, daß das Filzmaterial
oder ein anderes Faserstoffmaterial oben liegt. Das achte Blatt 38 wird in der gleichen
Weise wie das Blatt 38 geschnitten, aber es wird dann umgedreht, so daß die Unterseite
nach oben gelangt. Dann wird das sechste Blatt 38 in der gleichen Weise wie das
erste Blatt 38 geschnitten, aber es wird dann umgedreht von links nach rechts.
-
Das siebente Blatt 38 wird dann in der gleichen Weise wie das erste
Blatt 38 geschnitten, aber es wird dann um 1800 gedreht, ohne umgewendet zu werden.
Das vierte Blatt 40 jeder Gruppe 56 von Scheidewänden 34 ist oberseitig überzogen
und wird durch das gleiche Schneidgesenk geschnitten, wobei die mit Plastik überzogene
Seite oben liegt. Das fünfte Blatt 40 wird in der gleichen Weise wie das vierte
Blatt 40 geschnitten, aber es wird dann von oben nach unten gewendet. Das dritte
Blatt 40 wird in der gleichen Weise wie das vierte Blatt 40 geschnitten, aber es
wird dann von links nach rechts gewendet. Das zweite Blatt 40 ist in der gleichen
Weise wie das vierte Blatt 40 geschnitten, jedoch wird es dann um 180° gedreht,
ohne gewendet zu werden. Die aufeinanderfolgenden Blätter 38 und
40
für die aufeinanderfolgenden Gruppen 56 enthalten jeweils vier Scheidewände 34 unter
der Gruppe 56, die die ersten vier Scheidewände 34 enthält, die in der gleichen
Folge und nach dem gleichen Gesetz wie die ersten vier Scheidewände 34 hergestellt
sind. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß jede Gruppe 56 von vier Scheidewänden
34 sich jeweils beim Durchlaufen von oben nach unten im Zellaufbau 14 der Strömungsmittelbehandlungsvorrichtung
10 wiederholt.
-
Bei der Herstellung des Zellaufbaus 10 werden die Blätter 38 und 40
aus denen der Aufbau zusammengesetzt ist, in der oben erwähnten Weise und Lage in
der erwähnten Presse untergebracht, wobei die harmonikaartig gestalteten Seitenwände
28 und 30 zwischen die Randabschnitte der Scheidewände 34 überlappend eingelegt
sind (Fig. i, 8 und 9). Dann wird der gesamte Aufbau in den Mikrowellenofen eingelegt
und es wird letzterer erregt, und die hieraus resultierende Wärme veranlaßt die
aneinanderliegenden Plastikklebeschichten 48 aneinander an jenen Stellen zu haften,
wo sie in Berührung miteinander stehen, jedoch erfolgt keine Verklebung, wo ein
solches Paar von Plastikklebeschichten 48 nicht in Berührung steht, wie dies der
Fall ist bei den Löchern 52 und den Öffnungen 50, die die Einzelzellen 54 des Aufbaus
definieren. Vertikalschnitte durch zwei Abschnitte der Anordnung sind vor der Erhitzung
in den Figuren 7 und 8 dargestellt, während ein gleicher Vertikalschnitt des vereinigten
Aufbaus nach der Erhitzung aus der Figur 9 ersichtlich ist. In den Figuren 2, 7,
8 und 9 repräsentieren die wellenförmigen Horizontallinien den Filz oder ein anderes
Faserstoffmaterial und die geraden Horizontallinien stellen die Plastikschicht oder
eine andere Klebeschicht dar. Nach der Wärmeverklebung wird der flexible Zellen-Säulenaufbau
14 am Rahmen 12 in der beschriebenen Weise durch Bänder 26 aurgehängt. Darauf bewirkt
das Gewicht der einzelnen Bestandteile, daß sich der Aufbau 14 nach unten so
ausdehnt,
daß ein typischer Schnitt (Fig. 9) der getrennten und unabhängigen mehrzelligen
Säulen 18 entsteht, die sich in versetzten Zellen 54 darstellen, wie dies aus Fig.
1, 2 und 9 ersichtlich ist. Jede der Säulen 18 besteht aus einem Stapel individueller
Zellen 54, die relativ zueinander vertikal versetzt und horizontal gestaffelt sind
und mit ihren Löchern 52 horizontal versetzt sind, um einen zickzackartigen Strömungspfad
sowohl nach unten als auch nach oben zu bilden, je nachdem ob das Strömungsmittel
ein Gas oder eine Flüssigkeit ist.
-
Es wird angenommen, daß die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung
(Fig. 1 und 2) aus der obigen Beschreibung klargeworden ist. Die zu behandelnde
Flüssigkeit, z.B. zu kühlendes Wasser, wird dem oberen Ende des Säulenaufbaus 14
über die Leitung 16 zugeführt, aus der es über die Faserstoff-Filzblätter 44 abströmt
und dann in einer Kaskade von Scheidewand 34 zu Scheidewand 34 über die Öffnungen
52 auf einem zickzackartigen Pfad abfließt, während ein Gas, z.B. die als Kühlmittel
benutzte Luft vom Gebläse 22 durch die Leitung 50 nach dem unteren Abschnitt des
Zellaufbaus 14 geleitet wird. Das Zusammenwirken von aufsteigender Kaltluft durch
das Rohr 20 als Kühlmittel mit der zwischen den Fasern 46 von Filz oder anderen
Gewebeblättern 38 und 40 abströmenden Flüssigkeit bewirkt eine Kühlung der Flüssigkeit,
die durch den Flüssigkeitsauslaß 24 austritt. Der Druck der Kaltluft, die vom Gebläse
22 durch den Lufteinlaß 20 geliefert wird, dient außerdem zum Teil zum Aufblasen
des Zellaufbaus 14 und in Zusammenwirken mit dem Gewicht des Zellenaufbaus wird
die versetzte harmonikaartige Ausbildung gemäß Fig. 1, 2 und 9 aufrechterhalten.