DE3033223C2 - Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauscherelementes - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines WärmeaustauscherelementesInfo
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- DE3033223C2 DE3033223C2 DE19803033223 DE3033223A DE3033223C2 DE 3033223 C2 DE3033223 C2 DE 3033223C2 DE 19803033223 DE19803033223 DE 19803033223 DE 3033223 A DE3033223 A DE 3033223A DE 3033223 C2 DE3033223 C2 DE 3033223C2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/06—Fibrous reinforcements only
- B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauscherelementes, das aus einem Doppelgewebe
mit steifen Abstandshalterfilamenten besteht, das gegen fluide Wärmeträgermedien abgedichtet
ist, und das Zu- und Ableitungen für die fluiden Wärmeträgermedien aufweist. Ein derartiges Verfahren ist bekannt.
Im Hinblick auf eine rationelle Energienutzung und
auf neue Verfahren zur Nutzung regenerativer Energiequellen stellt sich im zunehmendem Maße die Aufgabe,
Wärmeaustauscher zur Verfugung zu stellen, die möglichst verlustfreie Wärme übertragen und die in großen
Flächen aus korrosionsfesten Werkstoffen hergestellt werden können. Bei herkömmlichen Plattenwärmeaustauschern
wird das Wärmeträgermedium durch Rohre oder Kanäle geführt, wobei in verschiedenen Varianten
die Rohre oder Kanäle mit Rippen verbunden sind oder in der Fläche integriert sind.
Ausschlaggebend für die wärmetechnische Güte eines Plattenwärmeaustauschers sind dabei der Wärmeübergang
zwischen Rippe und Rohr und der Wärmedurchgang, der im wesentlichen von dem Rohrabstand,
der Rohr- und Rippendicke sowie von der Wärmeleitfähigkeit des Materials abhängt. Besonders günstige Verhältnisse
werden erreicht, wenn die mit dem Wärmeträgermedium benetzte Fläche mit der Größe der äußeren
Wärmeübertragungsfläche annähernd übereinstimmt, d. h. wenn ein vollflächig durchströmter Hohlkörper ohne
Rippen, Rohre oder Kanäle hergestellt werden kann.
ίο In der DE-OS 27 14 901 ist ein derartiges System in
Form eines flexiblen Wärmeaustauschers beschrieben, der aus einer beidseitig beschichteten Doppelgewebebahn
besteht, die mit Zu- und Ableitungen für ein Wärmeträgermedium
versehen ist Bei diesem Aufbau des Wärmeaustauschers ist die Wärmeleitfähigkeit des Materials
von untergeordneter Bedeutung, und es können auch vorteilhaft korrosionsfeste Kunststoffe eingesetzt
werden. Trotz der im Vergleich zu Metalien wesentlich
geringeren Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen ergibt sich ein günstiger Wärmedurchgang, da die Wärme nur
über eine sehr kurze Strecke entsprechend der Wanddicke des Wärmeaustauscherelementes transportiert
werden kann.
Offen blieb aber der Wunsch, die vorteilhaften Wärmeaustauscheigenschaf'.en, insbesondere die vollflächige Durchströmung der Wärmeaustauscherelemente nach DE-OS 27 14 901 auch eigenformstabilen Wärmeaustauschern zu verleihen, für die dies bisher noch nicht möglich gewesen war; offen blieb ferner der Wunsch, ein einfaches Verfahren zur Formgebung dieser Wärmeaustauscherelemente zu haben.
Offen blieb aber der Wunsch, die vorteilhaften Wärmeaustauscheigenschaf'.en, insbesondere die vollflächige Durchströmung der Wärmeaustauscherelemente nach DE-OS 27 14 901 auch eigenformstabilen Wärmeaustauschern zu verleihen, für die dies bisher noch nicht möglich gewesen war; offen blieb ferner der Wunsch, ein einfaches Verfahren zur Formgebung dieser Wärmeaustauscherelemente zu haben.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, das vorteilhafte Prinzip des vollflächig durchströmten Wärmeaustauschers
für möglichst viele Einsatzgebiete zugänglich zu machen, sowie deren Herstellung wirtschaftlich durchzuführen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei dem eingangs erwähnten Verfahren das Doppelgewebe
in die gewünschte Form gebracht und dann auf der Ober- und Unterseite mit je einer Schicht eines
auishärtbaren Dichtungsmaterials versehen wird, daß dann in dieser Form ausgehärtet wird, daß Ober- und
Unterschicht an den Kanten des Doppelgewebes gegen das fluide Wärmeaustauschermedium dicht miteinander
verbunden, und daß hierauf die Zu- und Ableitungen angebracht werden. Vorzugsweise wird mindestens eine
Oberfläche des beschichteten Doppelgewebes vor dem Aushärten strukturiert. Vorzugsweise wird die Eigenformstabilität
dadurch bewirkt, daß das Doppelgewebe
so auf mindestens einer Seite mit einem vorgeformten Körper verbunden wird.
Nach einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Doppelgewebe auf der Ober- und
Unterseite mit je einer Schicht eines aushärtbaren Dichtungsmaterials versehen und dann in die gewünschte
Form gebracht.
Dann wird in dieser Form ausgehärtet. Danach werden Ober- und Unterschicht an den Kanten des Doppelgewebes
gegen das fluide Wärmeaustauschermedium dicht miteinander verbunden, und hierauf werden die
Zu- und Ableitungen angebracht.
Die zur Herstellung des Wärmeaustauscherelementes verwendeten Doppelgewebe sind bekannt. Sie werden
z. B. nach dem in der DE-OS 15 35 736 beschriebenen Verfahren hergestellt, oder nach Melliand Textilberichte
7/1970, S. 766. Die Abstandhalterfilamente sind vorteilhaft Monofilamente und geben so dem Doppelgewebe
die erforderliche Festigkeit gegen Zusammen-
drücken. Das Doppelgewebe einschließlich der Abstandhalterfilamente
besteht je nach Anforderungen an seine Eigenschaften aus Polyestern, Polyamiden, Polytetrafluorethylen,
Glas oder anderen Fadenmaterialien.
Die Zu- und Ableitungen für das fluide Wärmeträgermedium, welches das Wärmeaustauscherelement durchfließen
soll, werden wie bekannt angebracht, z. B. nach
der bereits erwähnten DE-OS 27 14 901 oder wie in der älteren deutschen Patentanmeldung P 29 23 913 beschrieben.
Das Wärmeaustauscherelement muß nach allen Seiten für das benutzte fluide Wärmeüberträgermedium
dicht sein. Als Abdichtungsmaterialien kommen sowohl Platten aus Metallen wie z. B. Kupfer oder Aluminium
als auch flache Körper aus den üblichen thermoplastisehen
Kunststoffen wie z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid oder Polystyrol in Frage; dabei können
dann die Seitenteile des Wärmeaustauscherelementes durch Verschweißen oder Verkleben geschlossen werden.
Als sehr sinnvolljiai es sich erwiesen, daß die Abdichtung
auf mindestens einer Seite aus zunächst verformbarem, dann aber auch Aushärten versteiftem Material
besteht. Diese aushärtbaren Materialien sind vorzugsweise duromere Kunstharze, wie ungesättigte Polyesterharze.
Epoxidharze, Methacrylatharze, Phenolformaldehyd-Harze, Melaminharze oder Furanharze. Es
können aber auch hydraulisch abbindende Materialien, wie z. B. Zement oder Gips zum Einsatz kommen. Alle
diese Materialien können mit Glasfasern oder mit Gewebe verstärkt sein.
Nach dem Aufbringen des noch verformbaren Abdichtungsmaterials
erfolgt das \ushär~;n nach den bekannten
Methoden.
Zum Erzielen besonderer optischer Ef' ikte wird mindestens
eine der beiden Oberflächen des Wärmeaustauscherelementes strukturiert Dadurch gekommt das
Wärmeaustauscherelement die äußere Struktur anderer, herkömmlicher Werkstoffe, z. B. von Dachziegeln
oder von Schieferplatten.
Durch formschlüssiges Verbinden des zunächst noch verformbaren Doppelgewebes mit einem vorgeformten
Flächengebilde, wie z. B. einer gewellten Asbestzementplatte, oder einer gewellten Kunststoffplatte, die als
Dachdeckung dienen soll, erhält man ein Wärmeaustauscherelement,
welches die günstigen mechanischen Eigenschaften dieser vorgegebenen gewellten Platte mit
den günstigen Wärmetauschereigenschaften des vollflächig durchströmten Doppelgewebes vereint Ebenso
reicht es aber für viele Zwecke auch aus, das mit dem noch zunächst verformbaren Material bestrichene Doppelgewebe
selbst in die gewünschte Form zu bringen und danach das Aushärten vorzunehmen.
Im folgenden soll die Herstellung der formstabilen, vollflächig durchströmten Wärmeaustauscherelemente
noch näher beschrieben werden. Ein Doppelgewebe der gewünschten Abmessungen, z. B. 5 · 1 m und von einem
Abstand von 2 mm zwischen Ober- und Untergewebe, wird zwischen zwei mit härtbarem Kunstharz getränkten
und auf ihre Rückseiten mit einer Trennfolie versehenen Fasermatten eingelegt und wird durch leichte
Pressung mit einem Rakel beidseitig beschichtet. Zur Vermeidung von Schweiß- und Fügearbeiten zur Abdichtung
der offenen Ränder des Doppelgewebes ist es vorteilhaft, daß das Kunstharzlaminat eine größere Abmessung
hat als die Doppelgewebebahn, damit beide Kunstharzlaminate außerhalb des Randes des Doppeleewebes
miteinander verbunden werden.
Eine druckfeste Abdichtung des eingelegten Doppelgewebes kann auch dadurch erreicht werden, daß das mit
dem Kunstharzlaminat versehene Doppelgewebe nach der Aushärtung des Kunstharzes in den Randbereichen
mit einer umlaufenden Einfräsung bis zur unteren Schicht versehen wird, und daß die so erhaltene Nut mit
einem Kunstharz vorzugsweise deckschichtbündig ausgegossen wird. Dabei ist die Viskosität des Kunstharzes
so eingestellt, daß ein Verlaufen des Kunstharzes in das Doppelgewebe hinein vermieden wird. Nach dem Abziehen
der Trennfolie erhält man auf diese Weise ein flächiges, druckfestes und dimensionsstabiies Hohlkörperelement
mit brillanter Oberfläche, welches, mit Zu- und Ableitungen versehen, in weiten Bereichen der
Technik ais Plattenwärmeaustauscher oder Wärmeabsorber eingesetzt werden kann.
Üblicherweise sind die Zu- und Ableitungen für das fiuide Medium diagonal versetzt angeordnet Sie können
sich aber auch auf derselben Seite des Wärmeaustauscherelementes befinden. Um dabei eine vollflächige
Durchströmung des Wärmeaustauscherelementes sicherzustellen, wird in der Mitte des Wärmeaustauscherelementes
zwischen Zu- und Ableitung eine Zone mit einem höheren Strömungswiderstand gebildet, wobei
diese Zone das Wärmeaustauscherelement nur zum Teil in zwei getrennte Strömungskammern unterteilt Man
erreicht dies beispielsweise dadurch, daß senkrecht zur Verbindungslinie der Anschlüsse eine Nut gefräst wird,
die sich nur über einen Teil der Länge bzw. der Breite des Wärmeaustauscherelementes erstreckt, und die mit
einem Kunstharz ausgegossen wird. Diese Anordnung der Anschlüsse auf der einen Seite des Wärmeaustauscherelementes
erspart in manchen Anwendungsfällen Montagekosten und erleichtert die Integration in bestehende
Systeme. Dies ist beispielsweise bei dem Einsatz der Wärmeaustauscherelemente als Wärmeabsorber in
Energiedach/Wärmepumpensystemen zur Nutzung der Umgebungswärme der Fall. Ohne die risikoreiche
Durchführung der Rohrleitungen durch die Dachhaut und ohne Sichtbarwerden von Rohrleitungen auf dem
Dach können bei einseitiger Anordnung die Zu- und Ableitungsrohre beispielsweise unter der Firstabdekkung
verlegt werden.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauscherelements, das aus einem Doppelgewebe mit
steifen Abstandhalterfilamenten besteht, das gegen
fluide Wärmeträgermedien abgedichtet ist, und das Zu- und Ableitungen für die fluiden Wärmeträgermedien
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
das Doppeigewebe in die gewünschte Form gebracht und dann auf der Ober- und Unterseite mit je
einer Schicht eines aushärtbaren Dichtungsmaterial versehen wird,
daß dann in dieser Form ausgehärtet wird,
daß Ober- und Unterschicht an den Kanten des Doppelgewebes gegen das fluide Wärmetauschermedium dicht miteinander verbunden, und
daß hierauf die Zu- und Ableitungen angebracht werden.
daß Ober- und Unterschicht an den Kanten des Doppelgewebes gegen das fluide Wärmetauschermedium dicht miteinander verbunden, und
daß hierauf die Zu- und Ableitungen angebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenformstabilität dadurch bewirkt
wird, daß das Doppelgewebe auf mindestens einer Seite mit einem vorgeformten Körper verbunden
wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Oberfläche
des beschichteten Doppelgewebes vor dem Aushärten strukturiert wird.
4. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauscherelements, das aus einem Doppelgewebe mit
steifen Abstandhalterfiiamenten besteht, das gegen fluide Wärmeträgermedien abgedichtet ist, und das
Zt und Ableitungen für die fluiden Wärmeträgermedien aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das
Doppelgewebe auf der Ober- und Unterseite mit je einer Schicht eines aushärtbaren Dichtungsmaterials
versehen wird, daß es dann in die gewünschte Form gebracht wird, daß dann in dieser Form ausgehärtet
wird, daß Ober- und Unterschicht an den Kanten des Doppelgewebes gegen das fluide Wärmeaustauschermedium
dicht miteinander verbunden werden, und daß hierauf die Zu- und Ableitungen angebracht
werden.
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Family Applications (1)
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LU79056A1 (de) * | 1977-02-15 | 1978-09-28 | Hoechst Ag | Waermeaustauscherelement |
DE2714901B2 (de) * | 1977-04-02 | 1980-09-18 | Hoechst Ag, 6000 Frankfurt | Wärmeaustauscherelement |
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1981
- 1981-09-03 JP JP13787281A patent/JPS5777897A/ja active Pending
Also Published As
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