DE69801982T2

DE69801982T2 - Wärmetauscherelement für einen folienwärmetauscher und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE69801982T2
Application number: DE69801982T
Authority: DE
Inventors: Leif Ramm-Schmidt; Reijo Rantala
Original assignee: Hadwaco Ltd Oy
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1997-01-20
Filing date: 1998-01-19
Publication date: 2002-04-04
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: KR100565702B1; DK0952913T3; KR20000070297A; BR9806788A; WO1998031529A1; FI970227A0; FI106983B; PT952913E; AU5665798A; CA2278305C; US6547000B1; CA2278305A1; GR3037020T3; ES2166595T3; EP0952913A1; DE69801982D1; NO993470L; FI970227L; NO993470D0; NO316813B1

Description

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauscherelements für einen Folienwärmetauscher, wobei das Element, das für einen Wärmetauscher vorgesehen ist, der Wärme von unter Druck stehendem Dampf, der innerhalb des Elements kondensiert wird, auf eine Flüssigkeit überträgt, die auf den äußeren Oberflächen des Elements verdampft wird, durch gegenüberstehend angeordnete Kunststoffolien gebildet wird, die an ausgewählten Stellen miteinander verbunden sind, um Leitungen innerhalb des Elements zu bilden. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Wärmetauscherelement, das durch das Verfahren hergestellt werden kann.
Die FI-Offenlegungsdruckschrift 86961 beschreibt einen Folienwärmetauscher, der aus Elementen besteht, die aus Kunststoffolie hergestellt sind, wobei eine Flüssigkeit so gerichtet wird, daß sie auf den äußeren Oberflächen von gegenüberliegend angeordneten Elementen verdampft, und bei dem der sich bildende verdampfte Dampf auf einen höheren Druck und eine höhere Temperatur durch einen Verdichter komprimiert wird und auf das Innere des Elements als erhitzender Dampf geleitet wird, der während des Wärmeaustausches wieder zu einer Flüssigkeit kondensiert wird. Der offenbarte Wärmetauscher ist z. B. zum Destillieren von Seewasser und zum Konzentrieren verschiedener Lösungen und Suspensionen geeignet.
Die gegenüberstehend angeordneten Kunststoffolien von Wärmetauscherelementen gemäß der FI-Veröffentlichung 86961 sind miteinander durch lineare geschweißte Nähte verbunden, die das Innere des Elementes in zick-zack-förmig verlaufende Leitungen teilen, die von oben nach unten führen. Der Zweck dieser Leitungen ist es, die Strömung von Dampf innerhalb des Elementes zu leiten und sicherzustellen, daß die an den äußeren Oberflächen des Elementes strömende Flüssigkeit über die gesamte Fläche des Elementes verteilt wird, um wirksam die Wärmetauscherkapazität auszunutzen. Einfachere Wärmetauscherelemente für einen Folienwärmetauscher, die durch Punktschweißungen oder kurze lineare geschweißte Nähte verbunden sind, sind außerdem von der vorhergehenden FI-Offenlegungsdruckschrift 79948 und der US-Patentveröffentlichung 4,441,310 (The Boeing Company) bekannt.
Die bekannten Wärmetauscherelemente gemäß diesen Veröffentlichungen sind dadurch gekennzeichnet, daß sie sich bei der Benutzung unter der Wirkung des unter Druck stehenden Dampfes, der auf ihr Inneres gerichtet ist, ausbeulen, wobei die äußeren Abmessungen des Elements, das heißt die Höhe und die Breite des Elements, gleichzeitig verringert werden. Als Ergebnis der Ausdehnung werden in den Kunststoffolien um die punktförmigen oder linearen Nähte des Elements Falten gebildet, die Spannungsspitzen in den Folien bewirken. Wenn während der Benutzung eine flatternde Bewegung, die durch Dampfströmungen bewirkt wird, in den Elementen auftritt, hat diese Bewegung eine Ermüdungswirkung auf die Folien, insbesondere in den Bereichen der Spannungsspitzen, die allmählich dazu führt, daß sich Löcher und Risse in den Folien bilden. Außerdem reiben während der Bewegung der Elemente ihre Falten und scharfen Knickkanten gegeneinander, was auch zum Bilden von Löchern in den Elementen beiträgt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Option zu schaffen, mit Hilfe welcher das Zerknittern der Wärmetauscher-elementfolien während der Ausdehnung des Elements vermieden wird. Dies verhindert das Bilden von Rissen und Löchern im Element und verlängert dadurch seine nutzbare Lebensdauer. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, das vertikale und horizontale Schrumpfen des Elements als Ergebnis der Ausdehnung zu vermeiden. Das Verfahren zum Herstellen des Elementes der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß während des Herstellens eine dauernde Verformung in der Folie erzeugt wird, der die Wärmetauscheroberflächen des Elementes bildet, indem sie zwischen den Verbindungsstellen gestreckt wird, um Bewegungsmöglichkeit für das Ausbeulen zu schaffen, wenn das Innere des Elements unter Druck gesetzt wird.
Das Strecken wird erfindungsgemäß vorzugsweise mit Hilfe von Wärme und eines Druckunterschiedes zwischen den unterschiedlichen Seiten der Folie durchgeführt. Beim Strecken ist es daher möglich, Saugwirkung zu verwenden, die auf eine Seite der Folie wirkt, oder ein unter Druck gesetztes Gas, wie z. B. Druckluft, das auf die andere Seite der Folie drückt, oder Saugwirkung und Druckluft können gleichzeitig auf unterschiedlichen Seiten der Folie wirken.
Als Ergebnis der dauernden Verformung, die in der Folie durch das Folienstrecken in Übereinstimmung mit der Erfindung bewirkt wird, beult sich, wenn das Innere des Elementes unter Druck gesetzt ist, die Folie in ihre gestreckte Form, ohne daß ein wesentliches zusätzliches Strecken durch den Druck verursacht wird. Beim erfindungsgemäßen Strecken der Erfindung, dem Vorformen der Folie, ist es möglich, geeignete Formstücke zu verwenden, aufgrund derer die Folie, die unter Wärmewirkung nachgibt, geformt wird, ohne daß sie zerknittert oder geknickt wird. Danach kann die Folie sanft in ihre gestreckte Form ausgedehnt werden, und zwar ohne Falten oder Spannungsspitzen, und daher wird die Folie nicht die Tendenz haben, zu reißen oder aufgrund von Reibung zu brechen. Außerdem hat ein erfindungsgemäß gestrecktes Element stabile vertikale und horizontale Abmessungen, die sich während der Ausdehnung nicht verringern. Dadurch werden Bewegungen in der Orientierung der Folien des Elements und auch Probleme vermieden, die Elemente mit dimensionsmäßig stabilen starren Zuführungs- und Auslaßleitungssystemen für Flüssigkeit und Dampf zu verbinden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Folien gegeneinander an ihren Verbindungsstellen angelegt, woraufhin die Wärmetauscherfolie dadurch gestreckt wird, daß Druck zwischen die Folien in Bereichen zwischen den Verbindungsstellen gerichtet wird, während die Wärmetauscherfolie erhitzt wird. Wenn heißes Gas, wie z. B. heiße Luft als das Druckmedium verwendet wird, so bewirkt es sowohl die Unterdrucksetzung als auch das erforderliche Erhitzen der Folie. Das Erhitzen kann aber auch durch andere Mittel, z. B. durch Verwendung einer Wärmekammer, IR-Strahlung oder elektrische Widerstände erfolgen. Es ist möglich, Widerstandsheizelemente sowohl zum Erzeugen der Verformung der Folien als auch zum Verbinden derselben zu verwenden.
Alternativ kann das Strecken der Wärmetauscherfolie mit Hilfe von Heizen und Unterdrucksaugen durchgeführt werden. Das Erhitzen kann z. B. mit Hilfe von elektrischen Widerständen, einer erhitzten Walze, Strahlung oder einem heißen Gas oder Flüssigkeit erfolgen. Besonders vorzugsweise kann ein ebenes Formungswerkzeug oder eine Saugrolle verwendet werden, gegen deren Formoberfläche die Folie gesaugt wird.
Das einfachste Wärmetauscherelement gemäß der Erfindung wird dadurch erzeugt, daß zwei gegenüber angeordnete Wärmetauscherfolien miteinander verbunden werden. Das Verbinden erzeugt ein beutelförmiges Element, dessen Inneres auf geeignete Weise mit Hilfe von punktförmigen oder linearen, ununterbrochenen oder unterbrochenen Schweißnähten geteilt ist, die im Element gerade oder gewundene Dampfleitungen bilden.
Alternativ kann ein erfindungsgemäßes Wärmetauscherelement durch Verbinden von zwei Wärmetauscherfolien und wenigstens einer Stützfolie gebildet werden, die zwischen denselben angeordnet ist. Die Stützfolie, die vorzugsweise aus einer Kunststoffolie besteht, die stärker ist als die Wärmetauscherfolien, erhöht die Lastaufnahmefähigkeit des Elementes verglichen mit einem Element, das nur aus Wärmetauscherfolien aufgebaut ist. Wenn der Wärmetauscher zum Verdampfen von Suspensionen verwendet wird, die Feststoffe enthalten, oder zum Verdampfen von Lösungen verwendet wird, die einen Niederschlag bilden, bleibt auf den Oberflächen der Wärmetauscherfolien festes Material zurück, das das Gewicht der Folien erhöht und Kriechen des Kunststoffmaterials der Folien bewirkt. Aus diesem Grunde ist es bisher nicht möglich gewesen, die für solche Anwendungen beabsichtigten Wärmetauscherelemente sehr hoch zu machen, wobei die maximalen Abmessungen bisher 2 bis 3 Meter waren. Im Gegensatz hierzu kann die maximale Abmessung eines Elements, das erfindungsgemäß durch eine Stützfolie verstärkt ist, bis zu 10 Meter betragen. Gleichzeitig können die Wärmetauscherfolien dünner als vorher gemacht werden; dies verbessert ihre Wärmetauscherkapazität. Ein Element, das mit einer Stützfolie verstärkt ist, kann auch festgezogen werden, so daß sein Flattern bei Arbeitsbedingungen verringert wird. In einem Element, das mit einer Stützfolie ausgerüstet ist, sind die Wärmetauscherfolien vorzugsweise Kunststoffolien mit einer Dicke im Bereich von 10 bis 100 um, und die Stützfolie ist zweckmäßigerweise dicker und kann eine Kunststoffolie sein, die eine Dicke vorzugsweise im Bereich von 30 um bis 1 mm.
Ein Wärmetauscherelement der Erfindung kann nicht nur dadurch verstärkt werden, daß eine Stützfolie zwischen den Wärmetauscherfolien verwendet wird, sondern auch, indem Verstärkungen von Fasermaterial verwendet werden, wie z. B. eine Glasfasermatte oder ein gewebtes Kunststoffgewebe, das zwischen die Wärmetauscherfolien gebondet werden kann. Eine solche Verstärkung kann z. B. in eine Stützfolie integriert sein, die zwischen den Wärmetauscherelemente verbunden ist, oder sie kann als eine Verstärkung direkt zwischen die Wärmetauscherfolien angeordnet werden, die mitaneinander verbunden werden sollen. Die Verstärkungen haben den zusätzlichen Vorteil niedriger Wärmeausdehnung, in welchem Falle aufgrund dieser Elemente das Wärmetauscherelement seine Abmessungen behält und trotz einer Temperaturerhöhung straff gespannt bleibt.
Ein Wärmetauscherelement der Erfindung für einen Folienwärmetauscher, das dazu bestimmt ist, Wärme von einem unter Druck stehenden Dampf, der innerhalb des Elementes kondensiert wird, auf eine Flüssigkeit zu übertragen, die auf den äußeren Oberflächen des Elementes verdampft wird, und das aus gegenüberliegend angeordneten flexiblen Kunststoffolien hergestellt ist, die an ausgewählten Stellen miteinander verbunden sind, um Leitungen im Dampfraum innerhalb des Elementes zu bilden, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Folien, die die Wärmetauscheroberflächen des Elementes bilden, in den Zwischenräumen zwischen ihren Verbindungsstellen gestreckt oder gekräuselt auf solche Art worden sind, daß die Erweiterungen, die in den Folien erzeugt sind, Spielraum zum Ausbeulen schaffen, während das Innere des Elementes unter Druck gesetzt wird.
Besonders bevorzugt ist es, daß das erfindungsgemäße Wärmetauscherelement aus zwei Wärmetauscherfolien, die zwischen den Verbindungsstellen gestreckt oder gekräuselt sind, und wenigstens einer im wesentlichen geraden Stützfolie aufgebaut ist, die zwischen denselben angeordnet ist.
Die Erfindung wird im folgenden detaillierter mit Hilfe von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Wärmetauscherelement für einen Folienwärmetauscher;
Fig. 2 einen Querschnitt durch II-II in Fig. 1 eines Elementes, das aus zwei gegenüber angeordneten Wärmetauscherfolien aufgebaut ist, wobei das Element unter Druck gesetzt ist;
Fig. 3 in einer Fig. 2 entsprechenden Weise einen Querschnitt des Elementes, wobei das Element nicht unter Druck steht;
Fig. 4 in einer Fig. 2 entsprechenden Weise ein Wärmetauscherelement, das aus zwei Wärmetauscherfolien und einer Stützfolie zwischen denselben aufgebaut ist;
Fig. 5 eine Ansicht von oben einer Form, die für die Herstellung eines Wärmetauscherelements gemäß Fig. 1 vorgesehen ist, wobei die Form offen ist;
Fig. 6 die Form von Fig. 5, von der Seite gesehen, wobei die Form geschlossen ist;
Fig. 7 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt eines Teils einer geschlossenen Form gemäß Fig. 6, wobei die Wärmetauscherfolien eines Elementes, das hergestellt wird, dort mit Hilfe von Saugkraft gestreckt werden;
Fig. 8 in einer Fig. 7 entsprechenden Weise das Verbinden einer Wärmetauscherfolie und einer Stützfolie und das Strecken der Wärmetauscherfolie zwischen zwei Formstücken, die mit Saugleitungen verbunden sind, und zwar als Teil der Herstellung eines Wärmetauscherelements der Erfindung, das mit Stützfolien versehen ist;
Fig. 9 das Verbinden von zwei Wärmetauscherfolien und einer Stützfolie, die dazwischen angeordnet werden soll, zwischen einem Paar von Saugrollen als Teil des Herstellungsverfahrens eines erfindungsgemäßen Wärmetauscherelements; und
Fig. 10 einen Schnitt in größerem Maßstab des Verbindens der Folien gemäß Fig. 9.
Ein einzelnes Wärmetauscherelement 1 gemäß Fig. 1 für einen Folienwärmetauscher ist aus zwei gegenüber angeordneten Kunststoffwärmetauscherfolien 2 aufgebaut, die an der Oberseite und Unterseite des Elements und auf der Seite miteinander verbunden sind, die in der Figur die linke Seite ist. Die Folien 2 sind zusätzlich entlang zueinander parallelen schräg verlaufenden Verbindungslinien 3 miteinander verbunden, die das Innere des Elements in parallele Leitungen 4 aufteilen, die sich von einer Seite des Elements zur anderen erstrecken. Der heiße Dampf, der kondensiert werden soll, wird in das Innere des Elements von seiner wenigstens teilweise offenen Seite 5 eingeführt, die in der Figur auf der rechten Seite ist, entsprechend den Pfeilen in der Figur, und das Kondensat, das vom Dampf in den Leitungen 4 gebildet ist, strömt durch die Auslaßöffnung 6 in der unteren linken Ecke des Elements aus.
Ein Folienwärmetauscher, der z. B. für die Verdampfung einer Suspension oder einer Lösung oder zum Destillieren einer Flüssigkeit verwendet wird, kann eine große Anzahl von vertikal orientierten Wärmetauscherelementen 1 aufweisen, die gegeneinander in Stellung gebracht sind, von denen jedes zweite in seiner Stellung gegenüber derjenigen von Fig. 1 umgekehrt sein kann, so daß sich die Leitungen 4 innerhalb des Elementes abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen neigen. Dies stellt sicher, daß die zu verdampfende Flüssigkeit, die zwischen die Elemente 1 gerichtet wird, gleichmäßig über die äußeren Oberflächen der Wärmetauscherfolien 2 der Elemente verteilt wird.
Ein wesentliches Merkmal des Wärmetauscherelements 1 der Erfindung ist das Strecken der Wärmetauscherfolien 2 in den Zwischenräumen zwischen den Verbindungslinien 3, d. h. im Bereich der Dampfleitungen 4, um Spielraum für das Ausbeulen zu schaffen, wenn das Element unter Druck gesetzt ist. Fig. 2 ist ein Querschnitt eines Elements 1, das durch den heißen, unter Druck stehenden Dampf ausgebeult ist, der eingeführt wird, wobei die durch Strecken vorgeformten Folien 2 nach außen in den Zwischenräumen zwischen den Verbindungslinien 3 ausgebeult werden und die Dampfleitungen 4 ihr größtes Volumen einnehmen. Dasselbe Element 1 ist im nicht unter Druck stehenden Zustand in Fig. 3 gezeigt. Durch das Strecken der Wärmetauscherfolien 2 beim Herstellungsschritt des Elementes 1, wird der Ausbeulungsspielraum vorher im Element geschaffen, und das Ausbeulen wird gleichförmig stattfinden, ohne daß ein Knittern oder Falten der Folien auftreten, so daß keine scharfen Reibungspunkte oder Spannungsspitzen, die in der Praxis zu vorzeitigem Brechen der Folien führen würden, in den Folien gebildet werden, während diese unter Druck stehen.
Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, wobei zwischen den gegenüberliegend angeordneten Wärmetauscherfolien 2 des Wärmetauscherelementes 1 eine Stützfolie 7 verbunden ist, die dicker ist als dieselben. Die Stützfolie 7 teilt das Innere des Elements 1 auf, so daß das Element expandierbare Dampfleitungen 4 auf beiden Seiten der Stützfolie aufweist. Unter anderen Gesichtspunkten entsprechen Aufbau und Betriebsweise des Elements 1 demjenigen, das oben dargestellt wurde. Durch eine Stützfolie 7 ist es möglich, die Fähigkeit des Elements zu verbessern, die Feststoffe zu tragen, die auf ihren inneren Oberflächen während Verdampfung übrigbleiben, so daß die Höhe des Elements vergrößert werden kann. Gleichzeitig können die Wärmetauscherfolien 2 dünner gemacht werden, da die Lasttragfähigkeit des Elements nicht mehr von ihnen abhängt. Um das Element weiter zu verstärken und um Wärmeausdehnung zu vermeiden, ist es möglich, in die Stützfolie 7 Verstärkungsfasern einzubringen, z. B. in Form von Glasfasern oder einer Kevlarmatte oder eines Netzes (nicht gezeigt), das in die Folie integriert sind.
Die Fig. 5 bis 7 zeigen schematisch eine Vorrichtung zum Herstellen des Wärmetauscherelements 1 gemäß der Fig. 1 bis 3. Fig. 5 zeigt eine offene Fabrikationsform 8, und zwar von oben gesehen, und das Verschließen der Form kann in Fig. 6 gesehen werden, die die Form 8 von der Seite zeigt. Die Form 8 besteht aus zwei Formstücken 10, die an ihren Enden 9 scharnierartig miteinander verbunden sind, welche Stücke gegeneinander verschwenkt werden können, um die zwischen ihnen angeordneten Folien zu strecken und zu verbinden.
Der Aufbau der Formstücke 10 und das Strecken und Verbinden der Wärmetauscherfolien 2 unter sich, um ein Wärmetauscherelement 1 zu bilden, sind im größeren Detail in Fig. 7 gezeigt. Die Formstücke 10 sind mit parallelen, gekrümmten Stützflächen 11 versehen, die aus einem Netzwerk oder Geflecht hergestellt sind und sich schräg über die Formstücke erstrecken, wobei Heizwiderstände 12 zwischen denselben vorgesehen sind. Die Hinterseiten der Stützflächen 11 sind mit einem Unterdruckleitungssystem 13 verbunden, um Unterdrucksaugwirkung zu erzeugen. Die Wärmetauscherfolien 2, die das Element 1 bilden und die auf die Formstücke 10 aufgelegt worden sind, während die Form 8 offen ist, bleiben zwischen den Formstücken, die gegeneinander geschwenkt werden, und werden an den Verbindungslinien 3 durch Hitze aneinander angeschweißt, die durch die Heizwiderstände 12 gebildet werden. Die Unterdrucksaugwirkung, die in den Zwischenräumen zwischen den Verbindungsstellen 3 über das Leitungssystem 13 erzeugt wird, streckt die Folien 2 gegen die perforierten Stützflächen 11, während Wärme innerhalb der Form 8 die Folien verformt, so daß die in ihnen erzeugte Streckung dauerhaft sein wird. Das Element 1 wird so zwischen den Formstücken 10 in eine Form geformt, die es bei seiner Benutzung haben wird, wenn das Innere des Elements durch unter Druck stehenden Dampf ausgebeult wird, siehe Fig. 2.
Das Erhitzen der Folie, das für die Verformung der Wärmetauscherfolien 2 erforderlich ist, kann z. B. durch Strahlung vor dem Schließen der Form 8 durchgeführt werden, oder indem der gesamte Formungsvorgang in einer Heizkammer durchgeführt wird. Es ist auch möglich, heiße Luft zu verwenden, die zwischen die Folien 2 eingeblasen wird. Wenn diese unter ausreichendem Druck steht, kann die heiße Luft das Strecken der Folien gegen die Stützoberflächen 11 der Formstücke bewirken. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Strecken der Folien 2 in der Tat mit Hilfe von ausschließlichem Einblasen von Druckluft durchgeführt werden, in welchem Fall die Saugleitungssysteme 13 der Form nicht notwendig sind und weggelassen werden können.
Fig. 8 bezieht sich auf das Herstellungsverfahren eines Wärmetauscherelements, das aus zwei Wärmetauscherfolien 2 und zwei Stützfolien 7 zwischen ihnen aufgebaut ist. Die Herstellung wird dadurch bewirkt, daß zuerst jede der Wärmetauscherfolien 2 getrennt an der Stützfolie 7 angebracht wird, gegen sie anliegt, und indem anschließend die so erhaltenen Folienpaare miteinander verbunden werden.
Fig. 8 zeigt den ersten Streck- und Verbindungsschritt des Verfahrens, wobei eine Wärmetauscherfolie 2 und eine Stützfolie 7 zwischen zwei gegenüberliegend angeordneten Formstücken 10 miteinander verbunden werden. Eines der Formstücke 10 ist mit gekrümmten Stützflächen 11 ausgerüstet, die aus einem Geflecht bestehen, gegen das die Wärmetauscherfolie 2 mit Hilfe von Unterdrucksaugwirkung gestreckt wird, die über ein Leitungssystem 13 erzeugt wird. Das gegenüberliegende Formstück 10 hat Stützflächen 14, ebenfalls aus einer netzförmigen Fläche, und ein Unterdruckleitungssystem 13, jedoch in Abweichung vom vorherstehenden sind die Stützflächen 14 gerade, in welchem Fall die Unterdrucksaugwirkung nur die Stützfolie 7 an ihrem Ort festhält, wenn sie dem Strecken ausgesetzt wird. In den Zwischenräumen zwischen den Stützflächen 11, 14 haben die Formstücke 10 Heizwiderstände 12 zum Verbinden der Wärmetauscherfolie 2 und der Stützfolie 7 mitaneinander entlang den Verbindungslinien 3, die durch die Widerstände gebildet werden. In Fig. 8, in der die Formstücke 10 gegeneinander anliegen, wird die Wärmetauscherfolie 2 in ihre endgültige Form gestreckt, die dem Ausbeulen der Folie durch unter Druck stehenden Druck während der Benutzung entspricht, und wird mit einer Stützfolie 7 versehen, die nicht verformt worden ist.
Das Miteinanderverbinden der Folienpaare, das in Übereinstimmung mit Fig. 8 bewirkt wird, die aus den Wärmetauscher- und Stützfolien 2, 7 aufgebaut sind, um ein Wärmetauscherelement zu bilden, das aus zwei Wärmetauscherfolien 2 und zwei Stützfolien 7 zwischen denselben gebildet ist, kann dadurch bewirkt werden, daß die Folienpaare jedes in einem getrennten Formstück 10 einander gegenüber gestellt werden und indem die Folienpaare mit Hilfe der Heizwiderstände 12 in den Formstücken miteinander verbunden werden.
Bei der in den Fig. 9 und 10 gezeigten Ausführungsformen wird der Streck- und Verbindungsschritt des Verfahrens der Herstellung eines Wärmetauscherelements, das aus zwei Wärmetauscherfolien 2 und einer Stützfolie 7 zwischen denselben aufgebaut ist, dadurch bewirkt, daß die Folien 2, 7 zwischen zwei einander gegenüberstehende Saugwalzen 15 gebracht werden. Bevor sie zwischen die Walzen 15 kommen, werden die Folien 2, 7 mit Hilfe von Heizwalzen 16 und Strahlern 17 erhitzt. Die Oberflächen der Rollen 15 sind mit Hilfe von Metalldrähten 17 profiliert, die auf ihnen angeordnet sind, und zwar auf eine Weise, die den Verbindungslinien des herzustellenden Elementes entspricht, wobei ein durchlässiges Metallnetz 19 unter den Drähten angeordnet ist. Die Saugwirkung, die die Wärmetauscherfolien 2 streckt, ist in jeder Walze 15 innerhalb eines Abschnitts 20 wirksam, der im Bereich des Walzenspalts vom Inneren der Walze getrennt ist, und in dem Unterdruck vorherrscht. Die Saugwirkung zieht die erhitzten Wärmetauscherfolien 2 in die Ausnehmungen 21 zwischen den Metalldrähten 18, die von den Oberflächen der Walzen vorstehen, wobei sie gestreckt werden, während die dickere Stützfolie 7 gerade zwischen den Walzen bleibt, wie dies in Fig. 10 ersichtlich ist. Gleichzeitig werden die heißen Folien 2, 7 zwischen den Metalldrähten 18, die von den aneinander gegenüberliegenden Walzen 15 vorstehen, gedrückt und miteinander verbunden.
Das Verfahren gemäß den Fig. 9 und 10 zum Strecken und Verbinden der Folien 2, 7 erzeugt eine dauernd verbundene Folienbahn 22, die danach in getrennte Wärmetauscherelemente 1 zerschnitten wird. Durch das Verfahren ist es möglich, ein Element gemäß Fig. 1 zu erzeugen, dessen Inneres durch Verbinden in parallele Leitungen aufgeteilt ist, die schräg über das Element verlaufen. Es ist jedoch ebenso möglich, in der Bahn auf geeignete Weise zick-zack-förmig verlaufende Verbindungslinien in Längsrichtung der Bahn zu erzeugen, in welchem Fall das erhaltene Wärmetauscherelement schlangenförmige Leitungen haben wird, die von der Oberseite in Vertikalrichtung nach unten führen. Wenn der Umfang der Walze der Länge oder Breite des hergestellten Elements entspricht, oder falls er ein Vielfaches derselben ist, können die Oberflächen der Walzen vorzugsweise profiliert werden, daß sie auf einmal alle Nähte erzeugen, die für das Element benötigt werden, d. h. sowohl die Seiten- als auch die Endnähte des Elements und die Verbindungslinien, die die Leitungen in Übereinstimmung mit den Spezifikationen des Elementes begrenzen, in welchem Fall das Element von der verbundenen Bahn einfach dadurch erhalten werden kann, daß es entlang seiner Außenlinie ausgeschnitten wird.
Für einen Fachmann ist es offensichtlich, daß verschiedene Ausführungsformen der Erfindung nicht auf die oben beispielsweise dargestellten begrenzt sind, sondern im Bereich der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden können. Es ist daher nicht notwendig, daß die Verbindungslinien des Elementes und die durch sie begrenzten Leitungen gerade und ununterbrochen sind; die Verbindungslinien können unterbrochen sein und/oder sich schlängeln oder aus getrennten punktförmigen Verbindungspunkten oder einer Kombination dieser Verbindungsmuster bestehen. In allen Fällen wird das erfindungsgemäße Strecken der Wärmetauscherfolie in den Zwischenräumen zwischen den Verbindungspunkten bei der Herstellung des Elements ein vorgeformtes Wärmetauscherelement schaffen, das ohne Zerknitterungen und Falten ausgebeult werden kann, die Spannungsspitzen oder Abrieb bewirken würden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauscherelements (1) für einen Verdampfer oder ein Destillationsgerät, bei dem ein Element zum Übertragen von Wärme von einem unter Druck stehenden Dampf, der innerhalb des Elements kondensiert wird, auf eine Flüssigkeit, die auf den äußeren Oberflächen des Elements verdampft wird, von einander gegenüberliegend angeordneten flexiblen Kunststoffolien (2, 7) gebildet wird, die an ausgewählten Stellen (3) miteinander verbunden sind, um das Innere (4) des Elements in Leitungen aufzuteilen, dadurch gekennzeichnet, daß im Zusammenhang mit der Herstellung eine flexible Folie (2), die eine Wärmetauscheroberfläche des Elements (1) bildet, durch Strecken in den Zwischenräumen zwischen den Verbindungsstellen (3) vorgeformt wird, um eine dauernde Verformung der Folie zu schaffen, die Spielraum zum Ausbeulen während des anschließenden Unterdrucksetzens des Inneren (4) des Elements schafft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strecken der Folie (2) mit Hilfe von Wärme und einer Druckdifferenz zwischen den unterschiedlichen Seiten der Folie durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien (2, 7) an ihren Verbindungsstellen (3) gegeneinander in Stellung gebracht werden, woraufhin die Wärmetauscherfolie (2) dadurch gestreckt wird, daß Druck zwischen den Folien in die Bereiche zwischen den Verbindungsstellen geleitet wird, während die Wärmetauscherfolie erhitzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den Folien (2) mit Hilfe eines heißen Gases unter Druck gesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherfolie (2) in den gewünschten Bereichen dadurch erhitzt und gestreckt wird, daß diese Bereiche einer Unterdrucksaugwirkung ausgesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Strecken und Verbinden der Folie dadurch ausgeführt wird, daß die Folien (2, 7) zwischen zwei einander gegenüberliegend angeordnete Saugwalzen (15) gebracht werden, wobei die Oberflächen der Walzen mit Vorsprüngen (18) ausgerüstet sind, die den Verbindungsstellen (3) der Folien entsprechen, so daß die Folien (2) gestreckt werden, während sie in Ausnehmungen (21) zwischen den Vorsprüngen gesaugt werden, während das Verbinden stattfindet, während die Vorsprünge die erhitzten Folien (2, 7) gegeneinander drücken.

7. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen beutelförmiges Wärmetauscherelement (1) dadurch hergestellt wird, daß zwei einander gegenüber angeordnete Wärmetauscherfolien (2) miteinander verbunden werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetauscherelement (1) durch Verbinden von zwei Wärmetauscherfolien (2) und wenigstens einer zwischen ihnen angeordneten Stützfolie (7) gebildet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherfolien (2) Kunststoffolien sind, die eine Dicke im Bereich von 10 bis 100 um haben, und daß die Stützfolie (7), die dicker ist als dieselben, eine Kunststoffolie ist, die eine Dicke im Bereich von 30 um bis 1 mm hat.

10. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wärmetauscherfolien (2) Verstärkungsfasern, wie z. B. eine Glasfasermatte oder ein Netz verbunden sind.

11. In einem Verdampfer oder einem Destillationsgerät ein Wärmetauscherelement (1) zum Übertragen von Wärme von unter Druck stehendem Dampf, der innerhalb des Elementes kondensiert wird, auf eine Flüssigkeit, die auf den äußeren Oberflächen des Elementes verdampft wird, welches Element einander gegenüberliegend angeordnete flexible Kunststoffolien (2, 7) aufweist, die an ausgewählten Stellen (3) miteinander verbunden sind, um den Dampfraum (4) innerhalb des Elementes in Leitungen aufzuteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien (2), die die Wärmetauscheroberflächen des Elementes bilden, in den Zwischenräumen zwischen ihren Verbindungsstellen (3) gestreckt worden sind, um eine dauernde Verformung der Folien zu bewirken, wobei die gebildeten Erweiterungen als Spielraum zum Ausbeulen während des anschließenden Unterdrucksetzens des Inneren (4) des Elements dienen.

12. Wärmetauscherelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen beutelförmige Element (1) aus zwei gegenüberliegenden angeordneten Wärmetauscherfolien (2) besteht, die miteinander verbunden sind.

13. Wärmetauscherelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) aus zwei Wärmetauscherfolien (2), die in den Zwischenräumen zwischen ihren Verbindungsstellen gestreckt oder gekräuselt sind, und aus wenigstens einer im wesentlichen geraden Stützfolie (7) zwischen ihnen besteht.

14. Wärmetauscherelement nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) Verstärkungsfasern, wie z. B. eine Glasfasermatte oder ein Netz, aufweist, die zwischen den Wärmetauscherfolien (2) verbunden sind.