DE3703126A1

DE3703126A1 - Plattenelement und fuellkoerper, insbesondere fuer kuehlturm-filmkuehleinbauten sowie herstellungsverfahren dafuer

Info

Publication number: DE3703126A1
Application number: DE19873703126
Authority: DE
Inventors: Ralph Meyer
Original assignee: TOSCHI PRODUKTION
Current assignee: TOSCHI PRODUKTION
Priority date: 1987-02-03
Filing date: 1987-02-03
Publication date: 1988-08-11

Description

Die Erfindung betrifft ein Plattenelement für einen Kühlvorrichtungs-Füllkörper, insbesondere für Kühl turm-Filmkühleinbauten, aus einer Bahn aus Kunst stoffmaterial; einen Füllkörper aus Plattenele menten für Kühlturm-Filmkühleinbauten und ein Ver fahren zur Herstellung eines Plattenelementes für einen Kühlvorrichtungs-Füllkörper, aus einer Bahn aus Kunststoffmaterial.

Kühltürme werden insbesondere im Bereich der Ener giewirtschaft im großen Maße eingesetzt, um er hitztes Kühlwasser durch Wärmetausch mit Außenluft soweit abzukühlen, daß es an die Umgebung abgegeben werden kann. Dabei strömt das heiße Kühlwasser üb licherweise aus einer Vielzahl von Düsen auf Füll körper, auf deren großer Oberfläche es der im Gegen strom herangeführten Kaltluft ausgesetzt wird. Ins besondere für Hochleistungs-Kühltürme werden dabei Filmkühleinbauten vorgesehen, die eine besonders große Kontaktoberfläche bei geringem Volumen und Ge wicht bieten müssen.

Ein bekannter Füllkörper für solche Filmkühlein bauten besteht aus mehreren, zick-zackartig ge wellten Plattenelementen, die parallel, aber mit alternierender Laufrichtung der Wellenkämme, mit einander verbunden sind. Die einzelnen Plattenele mente bestehen aus einer dichten, geriffelten PVC- Bahn.

Solche Füllkörper sind zwar geeignet, das zu kühlende Wasser über eine relativ große Oberfläche zu verteilen und wirksam zu kühlen, sind aber hin sichtlich Standzeit und Resistenz noch verbesse rungsfähig. Auch gestattet die relativ geringe Ma terialfestigkeit nur den Bau von kleineren Füll körpern mit beschränkter Spannweite.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Plattenelement der eingangs genannten Art anzugeben, das einfach und unaufwendig herstellbar ist und den Bau lang lebigerer und resistenterer Füllkörper mit höherer Festigkeit ermöglicht, deren Kühlwirkung derjenigen der bekannten Füllkörper nicht nachsteht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung solcher Plattenelemente anzugeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Plattenelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn aus Kunststoffmaterial eine Vielzahl von Durchbrechungen aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Plattenelementes sind in den Unteransprüchen 2 bis 21 definiert.

Der Füllkörper der eingangs genannten Art umfaßt zur Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß mehrere parallel miteinander zum Körper verbundene vielfach durchbrochene Plattenelemente.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Füllkörpers sind in den Unteransprüchen 23 bis 25 beschrieben.

Das eingangs erwähnte Verfahren umfaßt zur Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß die im Anspruch 26 ange gebenen Schritte.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 27 bis 30 angegeben.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Plattenelemente bzw. Füllkörper ergibt - bei vergleichbarer Ober fläche - eine erhebliche Gewichtsersparnis ohne we sentliche Festigkeitsverluste. Insbesondere die netzartige Struktur der Plattenelemente, die vor teilhaft aus GFK-Material mit Polyesterbeschichtung ausgebildet sind, ergeben erheblich größere Stand zeiten und eine verbesserte Resistenz. Die größere Festigkeit ermöglicht größere Spannweiten bei ver gleichbarer Kühlwirkung. In der Herstellung sind die erfindungsgemäßen Plattenelemente nicht teurer als die bekannten, aus PVC bestehenden Plattenele mente.

Die erfindungsgemäßen Plattenelemente können durch Erzeugung eines Vlieses oder Netzes aus Filamenten und nachfolgendes Tränken der so erhaltenen Bahn mit einem Kunststoff oder Kunstharz, insbesondere mit einem Polyestermaterial erhalten werden. Den Plattenelementen kann leicht eine Wellen- oder Zick- Zackstruktur aufgeprägt werden, so daß sie in gleicher Weise wie die bekannten Plattenelemente zu Füllkörpern verbunden werden können, die sich für das Filmkühlverfahren eignen. Jedoch ist die zum Wärmeaustausch mit der Kühlluft verfügbare Ober fläche der erfindungsgemäßen Füllkörper wesentlich größer als die der bekannten Füllkörper.

Insbesondere für Füllkörper aus Plattenelementen mit senkrecht verlaufender Wellung, die einen be sonders vorteilhaften, geringen Luftströmungswider stand bieten, werden Plattenelemente höherer Festig keit zwischengeschaltet, wie sie in den Ansprüchen 20 und 21 angegeben sind. Diese Plattenelemente weisen zwei Lagen besonders starker Filamente auf. Die Zwischenschaltung dieser Plattenelemente ermög licht insgesamt größere Spannweiten.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine Aufsicht auf ein Plattenelement;

Fig. 1b Seitenansichten von Plattenelementen mit unterschiedlicher Formung;

Fig. 2a einen schematischen vergrößerten Teil querschnitt durch ein Plattenelement;

Fig. 2b eine schematische vergrößerte Teilauf sicht eines Plattenelementes, die dessen Mikrostruktur verdeutlicht, und

Fig. 3 eine Teilaufsicht eines Plattenele mentes in natürlicher Größe.

Fig. 1a zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Plattenelement aus einer Bahn 1 aus Kunststoffma terial. Die Bahn umfaßt eine Vielzahl paralleler erster Filamente 4, die mit einem Abstand von un gefähr 1 cm nebeneinander liegen. Zusätzlich zu den ersten Filamenten 1 vorhandene weitere Filamente sowie die vielfältigen Öffnungen in der Bahn 1 sind in der nur schematischen Fig. 1a nicht erkennbar.

Fig. 1b zeigt drei Ausformungen, in denen die in Fig. 1a gezeigte Bahn vorliegen kann. Die Bahn ist dabei jeweils in seitlicher Ansicht (von links oder rechts in Fig. 1a) dargestellt.

Ganz links in Fig. 1b ist eine Bahn gezeigt, die völlig eben ist. Beim Zusammenbau zum Füllkörper würden mehrere solcher ebener Bahnen parallel zu einander unter Zwischenschaltung von geeigneten Ab standshaltern angeordnet, um ein ungehindertes Hin durchströmen der Kühlluft zwischen benachbarten Plattenelementen zu ermöglichen.

Bei der im folgenden ausführlicher beschriebenen be vorzugten Ausführungsform weist das Plattenelement jedoch die in Fig. 1b in der Mitte gezeigte Form auf. Diese ergibt sich daraus, daß der Bahn bleibend eine Verformung aufgeprägt ist. Im Schnitt senkrecht zur Hauptebene der Bahn ergibt diese Ver formung eine sinusartige Wellung mit alternierenden Wellenkämmen 2 und Wellentälern 3. Die Wellenkämme 2 und Wellentäler 3 erstrecken sich jedoch vorzugs weise nicht, wie Fig. 1b vermuten lassen könnte, senkrecht zur Längsrichtung der Bahn 1, sondern vielmehr unter einem Winkel von ungefähr 45° zu dieser und damit zu den ersten Filamenten 4. Die Abstände der benachbarten Wellenkämme 2 voneinander sind, wie ein Vergleich mit Fig. 1a veranschau licht, sehr viel größer als die Abstände benach barter erster Filamente 4 voneinander.

Rechts in Fig. 1b ist eine Abwandlung der soeben be schriebenen gewellten Bahn erkennbar, die anstelle der gerundeten, sinusartigen Wellen eine eckigere, eher zick-zackartige Formung aufweist.

Es versteht sich, daß neben den beschriebenen auch eine Vielzahl anderer, periodischer Ausformungen vorstellbar wäre. Anstatt der (schräg zu den ersten Filamenten 4) durchgehenden Wellenkämme 2 und Wellentäler 3 könnte beispielsweise auch eine punktsymmetrische Verformung realisiert werden, so daß die jeweilige Abweichung von der Hauptebene der Bahn 1 nicht über die gesamte Breite der Bahn durchgeht.

Die Mikrostruktur der Bahn 1 ist in den Fig. 2a und 2b schematisch angegeben und aus Fig. 3 in natür licher Größe ersichtlich.

Wie insbesondere Fig. 2a und 2b erkennen lassen, be stehen die ersten Filamente 4 aus GFK-Strängen mit einem in Kunststoff bzw. -harz eingebetten Glas faserbündel 5; Unter einem Winkel von ungefähr 90° zu den ersten Filamenten 4 erstrecken sich zweite Filamente 6, deren Durchmesser geringer ist als der der ersten Filamente 4. Auch die zweiten Filamente 6 bestehen aus GFK-Material; Die ersten Filamente 4 liegen in einer anderen Ebene als die zweiten Fila mente 6, so daß die ersten und zweiten Filamente 4, 6 ohne zusätzliche Maßnahmen keine zusammenhängende Bahn ergeben würden.

Dieser Zusammenhang wird durch ein Netz 7 aus Poly esterfäden bewirkt, die sehr viel dünner sind als die zweiten Filamente 6. Während Fig. 2b den Ein druck erwecken könnte, als sei dieses Netz 7 ein fach auf der von den zweiten Filamenten 6 abge wandten Seite auf die ersten Filamente 4 aufgelegt, sind tatsächlich die das Netz 7 bildenden dritten Filamente so durch das Gitter aus ersten und zweiten Filamenten 4, 6 hindurchgeflochten, daß die GFK-Filamente 4, 6 miteinander verbunden werden.

Das so erhaltene Gewirk aus ersten Filamenten 4, zweiten Filamenten 6 und Netz 7 wird durch Ein tauchen in ein Polyester-Material getränkt, wobei alle Filamente überzogen und miteinander verklebt werden.

Insgesamt ergibt sich so eine netzartige Struktur mit offenen Durchbrechungen zwischen den Filamen ten; Die Gesamtfläche aller Durchbrechungsöffnungen ist dabei, wie insbesondere Fig. 3 veranschaulicht, größer als die verbleibende, von den Filamenten ge bildete geschlossene Fläche der Bahn 1;

Der in Fig; 3 gezeigte Ausschnitt aus der so erzeug ten Bahn, die das Plattenelement bildet, veranschau licht den Verlauf der sinusartig alternierenden Wellenkämme 2 und Wellentäler 3 unter einem Winkel von ungefähr 45° zur Laufrichtung der ersten Fila mente 4; Diese sind in Fig. 3 als von links nach rechts laufende, dicke weiße Stränge erkennbar. Die senkrecht zu den ersten Filamenten laufenden zweiten Filamente 6 werden durch den Wirk- und Ein tauchprozeß sowie das nachfolgende Verformen der Bahn etwas verschoben und laufen daher, wie Fig. 3 zeigt, nicht immer streng senkrecht zu den ersten Filamenten 4, d.h. von oben nach unten in Fig. 3.

Noch unregelmäßiger ist der Verlauf der dritten Filamente, die das Netz 7 bilden; jedoch ist aus Fig. 3 auch der Verlauf dieser Netzfilamente, unter einem Winkel von ungefähr 45° sowohl zu den ersten Filamenten 4 als auch zu den zweiten Filamenten 6 noch ablesbar.

Die Herstellung der Ausführungsform gemäß Fig. 2a, 2b und 3 kann dadurch erfolgen, daß zunächst die ersten Filamente 4 parallel und im richtigen Ab stand ausgerichtet werden, dann die zweiten Fila mente 6 ebenfalls parallel und im richtigen Ab stand, aber unter 90° zu den ersten Filamenten 4 auf diese aufgelegt werden, und daß dann die das Netz 7 bildenden dritten Filamente durch das von den ersten und zweiten Filamenten 4, 6 gebildete Gitter hindurchgeflochten werden. Auf diese Art werden die ersten und zweiten Filamente 4, 6 miteinander vernäht und es entsteht ein stabiles Gewirk. Dabei können die ersten und zweiten Fila mente 4, 6 ggf. gleich als GFK-Fäden mit einge bettetem Glasfaserbündel 5 vorgelegt werden; statt dessen können auch nichtumhüllte Glasfasern bzw. Glasfaserbündel verwendet werden, die dann erst beim späteren Tränken der Bahn mit Kunststoff umhüllt werden. Es versteht sich, daß statt Glasfasern bzw. GFK-Fäden auch andere Filamente verwendet werden können, die ggf. mit geeigneten Verstärkungsfasern aus beliebigen Materialien versehen sind.

Nachdem die Bahn in der genannten Weise gewirkt und getränkt ist, wird ihr die in Fig. 3 gezeigte Wellenstruktur durch Naßverformung und nachfolgende Lichthärtung, bzw. durch eine Warmbehandlung aufge prägt. Nachfolgend wird die Bahn zum Plattenele ment zurechtgeschnitten, sofern sie nicht bereits die gewünschten Abmessungen besitzt.

Es versteht sich, daß die Bahn auch auf andere Weisen hergestellt werden kann. So kann es bei ge eigneter Beschichtung der Filamente genügen, diese in der gewünschten Anordnung zu kontaktieren und durch Wärmebehandlung miteinander zu verschweißen. Anstelle einer Schweißung ist auch eine Verklebung durch Auftrag eines geeigneten Kunststoffmaterials denkbar; dieses kann gelöst aufgetragen und durch Abziehen des Lösungsmittels auf den Filamenten niedergeschlagen werden oder beispielsweise als Re aktionsgemisch aufgebracht und durch chemische Reak tion auf den Filamenten erzeugt bzw. verfestigt werden.

Für bestimmte Einsatzzwecke kann es genügen, parallel angeordnete erste Filamente 4 unter Weg lassung der beschriebenen zweiten Filamente 6 mit einem Netz aus, ggf. sehr viel dünneren, Filamenten untereinander zu verbinden. Genauso kann daran ge dacht werden, die Bahn nur aus ersten und zweiten Filamenten 4, 6 auszubilden, die zu einem Gewirk verarbeitet oder auch einfach miteinander verklebt sind.

Für Plattenelemente, die besonders steif sein müssen, kann der Bahnaufbau dahingehend abgewandelt werden, daß ein Vlies oder Netz aus dünneren Fila menten beidseitig mit den ersten Filamenten der be schriebenen Ausführungsform entsprechenden, dicken Fäden versehen wird; Dies kann durch Vernähen, Fest kleben, Verschweißen usw. geschehen. Die dickeren Filamente können dabei auf einer Seite in einer anderen Richtung laufen als auf der anderen Seite, was eine besonders große Isotropie der Belastbar keit ergibt. Laufen die dicken Filamente hingegen auf beiden Seiten in gleicher Richtung, ergibt sich eine besonders hohe Festigkeit in dieser Richtung, aber eine geringe Festigkeit senkrecht dazu.

Diese besonders steifen Plattenelemente werden zu sammen mit den zuerst beschriebenen, in Fig. 2a, 2b und 3 gezeigten Plattenelementen zum Füllkörper zu sammengebaut, wenn die weniger belastbaren Platten elemente mit im Einbauzustand vertikal verlaufender Wellung verwendet werden. Dies ergibt einen beson ders geringen Luftströmungswiderstand und wird des halb für bestimmte Anwendungszwecke der Füllkörper bevorzugt. Die Zwischenschaltung der steiferen Plattenelemente ergibt dann Füllkörper mit der nötigen größeren Festigkeit.

Claims

1. Plattenelement für einen Kühlvorrichtungs-Füll körper, insbesondere für Kühlturm-Filmkühlein bauten, aus einer Bahn aus Kunststoffmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (1) eine Viel zahl von Durchbrechungen (8) aufweist.

2. Plattenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Öffnungs fläche der Durchbrechungen (8) wenigstens so groß ist wie die restliche, geschlossene Fläche der Bahn (1), und vorzugsweise größer ist als diese.

3. Plattenelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (1) eine netzartige Struktur aufweist.

4. Plattenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (1) im wesent lichen parallel beabstandet verlaufende erste Filamente (4) aufweist.

5. Plattenelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (1) im wesent lichen parallel beabstandet verlaufende zweite Fila mente (6) aufweist, die die ersten Filamente (4) kreuzen und insbesondere unter etwa 90° zu diesen verlaufen.

6. Plattenelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten parallelen Filamente (4, 6) um ungefähr 1 cm vonein ander beabstandet sind.

7. Plattenelement nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Filamente (4) stärker sind als die zweiten Filamente (6).

8. Plattenelement nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und/oder zweiten Filamente (4, 6) Verstärkungsfasern um fassen und insbesondere aus Glasfasern bzw. GFK- Material bestehen.

9. Plattenelement nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Filamente (4, 6) ein Gewirk bilden.

10. Plattenelement nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Filamente (4, 6) in verschiedenen Ebenen verlaufen und miteinander verschweißt oder verklebt sind.

11. Plattenelement nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Filamente (4, 6) in verschiedenen Ebenen verlaufen und durch, vorzugsweise wesentlich dünnere, dritte Filamente (7) miteinander verbunden sind.

12. Plattenelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Filamente (7) Polyesterfäden sind.

13. Plattenelement nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Filamente ein Vlies oder ein Netz (7) bilden und vorzugs weise unter etwa 45° zu den ersten und zweiten Fila menten (4, 6) verlaufen.

14. Plattenelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Filamente ein Netz (7) bilden und die ersten und zweiten Fila mente (4, 6) zu einem Gewirk verbinden.

15. Plattenelement nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Filamenten (4, 6, 7) gebildete Bahn (1) kunststoffbeschichtet ist.

16. Plattenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (1) mit einer bleibenden Verformung bezüglich ihrer Hauptebene ausgebildet ist.

17. Plattenelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (1) senkrecht zur Hauptebene sinusartig gewellt ist.

18. Plattenelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (1) senkrecht zur Hauptebene zick-zackartig ausgebildet ist.

19. Plattenelement nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenkämme (2) bzw. Zick-Zackkanten unter einem Winkel von etwa 45° zu den ersten Filamenten (4) verlaufen und ins besondere einen Abstand voneinander aufweisen, der wesentlich größer ist als der durchschnittliche Durchbrechungsdurchmesser.

20. Plattenelement für einen Kühlvorrichtungs-Füll körper, besonders für Kühlturm-Filmeinbauten, aus einer Bahn aus Kunststoffmaterial, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn aus einem Vlies oder Netz aus dünnen Filamenten, vorzugsweise Polyesterfäden besteht, an dessen gegenüberliegen den Oberflächen stärkere Filamente, vorzugsweise Glasfaserstränge bzw. GFK-Fäden, befestigt sind.

21. Plattenelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (1) mit einem Kunststoff bzw. Kunstharz getränkt ist.

22. Füllkörper aus Plattenelementen, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21, für Kühlturm- Filmkühleinbauten, gekennzeichnet durch mehrere parallel miteinander zum Körper verbundene, vielfach durchbrochene Plattenelemente.

23. Körper nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Plattenele mente durch Abstandshalter verbunden sind.

24. Körper nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenelemente eine Wellen- oder Zick-Zackstruktur aufweisen und vor zugsweise durch Klebung oder Schweißung so mitein ander verbunden sind, daß die Wellenkämme (2) oder Zick-Zackkanten benachbarter Plattenelemente unter einem Winkel =0° verlaufen.

25. Körper nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß neben Plattenelementen mit nur einer Lage parallel beabstandeter stärkerer Filamente (4), insbesondere gemäß einem der An sprüche 4 bis 19, wenigstens ein Plattenelement mit zwei solchen Lagen, insbesondere gemäß einem der An sprüche 20 bis 24, vorgesehen ist.

26. Verfahren zur Herstellung eines Plattenele mentes für einen Kühlvorrichtungs-Füllkörper, aus einer Bahn aus Kunststoffmaterial, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß man etwa parallele be abstandete erste Filamente sowie ggf. diese kreu zende, ebenfalls etwa parallele beabstandete zweite Filamente mit die ersten Filamente kreuzenden dritten Filamenten zu einer vlies- oder netzartigen Bahn verbindet und aus dieser das Plattenelement ausbildet.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß man die ersten und ggf. zweiten Filamente mit den dritten Filamenten zu einem Gewirk verbindet.

28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß man die geeignet kunst stoff- oder kunstharzbeschichteten Filamente durch Verkleben, Verschweißen oder chemische Reaktion mit einander zur Bahn verbindet.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bahn in eine Lö sung, eine Schmelze oder ein Reaktionsgemisch eines Kunststoffes oder Kunstharzes, vorzugsweise eines Polyestermaterials, eintaucht und durch Trocknen, Abkühlen oder chemische Reaktion mit dem Material beschichtet.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bahn, insbe sondere durch Naßverformung und Lichthärtung oder durch Warmverformung, mit einer Wellen- oder Zick- Zackstruktur senkrecht zu ihrer Hauptebene ver sieht, die insbesondere unter etwa 45° zur Laufrich tung der ersten Filamente verläuft.