DE8607689U1 - Zu einem Plattenstapel verschweißbare Kunststoffplatte und daraus gefertigter Plattenstapel - Google Patents
Zu einem Plattenstapel verschweißbare Kunststoffplatte und daraus gefertigter PlattenstapelInfo
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Description
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Beschreibung
Die Erfindung betrifft Plattenstapel aus Kunststoff,
die sich als Speichermaterial zur Wärmeübertragung
zwischen Gasströmen in Wärmetauschern eignen. Grundläge
der Erfindung ist ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung
der verschweißbaren Platten und zu ihrer Verbindung
zu P lattenstapeIn.
St and der Technik
In der internat. Patentanmeldung WO 83/02997 ist ein
Speichermaterial aus Kunststoff beschrieben, das sich
insbesondere für die Wiederaufheizung der in einer
Naßreinigungsstufe gereinigten Kesselabgase einer
Feuerungsanlage.durch Wärmeübertragung von den der
Naßreinigung zuzuführenden ungereinigten Kesse I abgasen
eignet. Dabei wird eine Vielzahl von Plattenstapeln
in einem Rotor angeordnet, der so in zwei Rauchgasströme eingreift, daß beim Rotieren die einzelnen PIsttenstape I
abwechseund durch beide Rauchgas ströme hindurchgeführt
werden. Sie nehmen dabei aus dem heißeren Rauchgasstrom
Wärme auf und geben diese an den kälteren Rauchgasstrom
wieder ab. Zwischen den Durchgängen durch die Rauchgasströme werden die Plattenstapel von einer Reinigungsflüssigkeit,
insbesondere Wasser, durchströmt, um aus dem Rauchgas an der Oberfläche der Platten abgesetzte Feststoffe
zu entfernen. Die Plattenstapel sind dabei einer wechselnden
Beanspruchung durch hohe Temperatur und die korrosive
Wirkung der Rauchgase und der mechanischen Belastung durch die mit hoher Geschwindigkeit einströmede
Reinigungsflüssigkeit und durch deren korrosive
Wirkung ausgesetzt. Als ein Werkstoff, der diesen
Belastungen gewachsen ist, wird PoLyphenyLenoxid
genannt *
Um die als Wärmespeicher dienenen PLattenstapeL
auf billige und einfache Weise herzustellen, wird vorgeschlagen, ebene PLatten aus Kunststoff mit
dazwischengelegten AbstandhaLtern schichtweise
mittels ULtrξsehξ IL zu verschweißen= Bei diesem
Verfahren müssen die Abstandhalter auf jede PLattenebene einzeln aufgelegt werden* Um diesen Arbeitsgang zu
vermeiden, wurde weiterhin vorgeschlagen, die
abstandhaLtenden Profile als Teilbereiche aus den
ρLattenförmig en Speicherelementen auszuformen.
Dies setzt einen zusätzlichen Arbeitsgang voraus.
Weiterhin ist die PLattenflache jeweils an den
ausgeformten Abstandha Ltern durch eine entsprechende AusstüLpung unterbrochen. Diese Ausgestaltung hat
verschiedene Nachteile. So ist die mechanische Festigkeit der PLattenfIac he durch die Unterbrechungen
vermindert. Die durch Umformung eines TeiJs der P Lattenf Lache gebildeten Abstandhalter sind notgedrungen
dünner als das PLattenmateri a L und im Innern hohL.
Sie haben daher nur eine begrenzte Festigkeit.
Beim Stapeln gleicher PlatteneLemente ergibt sich
der weitere Nachteil, daß die ausgeformten Abstandhalter
der einen Platte jeweiLs in die hohle Rückseite der Abstandhalter der nachfolgenden Platte eingreifen,
so daß die Voraussetzungen für eine Verschweißung
an dieser Stelle ungünstig sind. Werden die Abstandhalter
in den einzelnen Ebenen versetzt gegeneinander angeordnet, so ergibt sich eine geringere Festigkeit
des gesamten Plattenstapels, als wenn all.e einander
entsprechenden Abstandha Lter wie in einer durchgehenden Säule übereinander liegen.
Aufgabe und Lösung §
P Die Erfindung hat das Ziel, die oben erwähnten Nachteile *j
zu vermeiden. Insbesondere soll die Herstellung der zum ί
Aufbau des Plattenstapels verwendeten verschweißbaren
Plattenelemente vereinfacht und der Einsatz von getrennt
hergestellten Abstandhaltern vermieden werden. Weiterhin
besteht das Ziel, die Zahl der Arbeitsgänge beim Zusammenfügen der einzelnen Plattenelemente zu verschweißten
Plattenstapeln zu vermindern. j
Die Ziele der Erfindung werden dadurch erreicht, daß der \
Plattenstapel aus einer Mehrzahl von Platten aus .
thermoplastischem, schweißbarem Kunststoff mit einer
Vielzahl von einstückig mit dem Plattenkörper verbundenen
Vorsprüngen aufgebaut ist. Die einzelnen Platten sind in dem Plattenstapel parallel zueinander angeordnet und
die oberen Enden der Vorsprünge mit der Fläche der
benachbarten Platte verschweißt. Die Vorsprünge sind in der nicht unterbrochenen Plattenfläche verteilt angeordnet. ;
Zur näheren Erläuterung dienen die Figuren 1 bis 12 \
F i g u r 1 zeigt einen Querschnitt durchein Platten- ;
element mit den darauf angeordneten Vorsprüngen.
Figuren 2 bis 4 zeigen perspektivische
Ansichten verschiedener Ausgestaltungen der
P I at t ene I ement e. i
F i g u r 5 zeigt, wie mehrere Platte η ebenen rrit
gleichgerichtetem Stroinungsverlauf zu einem
Gleichstromwärmetauscher zusam ·<.. · geset ζ t werden. ■
Figur 6 zeigt die kreuzweise versetzte Anordnung
zweier Plattenelemente zur Bildung eines s
Kreuzstromwärmetauschers.
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Die Figuren 7 bis 9 zeigen Querschnitte durch verschiedene Ausführungen der Vorsprünge, die
jeweils an verschiedene Schweißverfahren angepaßt sind.
F i g u r 10 zeigt den Querschnitt durch eine fertige
Schweißverbindung.
F i g u r 11 zeigt ausschnittsweise einen Querschnitt
durch einen fertigen PLattenstape L.
Figur 12 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur
Herstellung der erfindungsgemaßen Plattenelemente.
Charakteristisch für die Platten, aus denen der Plattenstapel
zusammengesetzt ist, ist ein durchgehender Plattenkörper 1,
der an den Ansät ζ ste I I en der Vorsprünge nicht unterbrochen
ist und an der den Vorsprüngen gegenüberliegenden Seite
höchstens eine flache Ausnehmung 3 aufweist.
Obwohl es möglich ist, auf beiaen Plattenseiten Vorsprünge
zur Verbindung mit anderen Platten anzuordnen, wird es bevorzugt, daß alle zur Verbindung mit anderen Platten
vorgesehenen Vorsprünge auf jeweils einer Seite der Platte angeordnet sind. Um die Platten in dem Plattenstapel
parallel zueinander anzuordnen, ist es zweckmäßig, daß alle der Schweißverbinöung dienenden Vorsprünge
die gleiche Höhe h haben. Neben den der Verschweißυng
dienenden Vorsprüngen können an einer oder beiden Plattenseiten weitere Vorsprünge von geringer Höhe
angeordnet sein, die beispielsweise der StrömungsIenkung
oder der Verwirbelung der strömenden Gase dienen.
Nachfolgend werden unter "Vorsprüngeπ" ausschließlich
die zur Verschweißung mit der benachbarten Platte
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7.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Reib-Schweiflyer
bindung zwischen dem Kopf 11 und einer fLachen Mulde 3 in der zu verbindenden Fläche 2 erzeugt wird. Da in der
Regel gleiche Platten zu einem Stapel zusammengeschweißt
werden, trifft jeweils ein Kopf 11 eines Vorsprunges der einen Platte auf die Ruckseite der Basisfläche des
entsprechenden Vorsprunges der nächstfolgenden Platte. An
dieser Stelle befindet sich in der Regel eine fLache Mulde. Diese Mulde bildet sich von selbst, wenn die Unterseite 12
der Platte über eine konventionelle Kühl- bzw. Glättwalze
ohne Ausnehmungen läuft und der Vorsprung eine beträchtliche
Höhe und/oder Dicke hat. In diesem Fall entsteht eine
flache Mulde 3 durch thermische Schwingung beim Abkühlen.
Weην die Vorsprünge aus Stegen 13 bestehen, die von einer
Kante der Plat e bis zur gegenüberliegenden Kante
durchlaufen, kann das Heizdraht-Schweißverfahren angewendet
werden. Zu diesem Zweck wird in den Kopf des Vorsprungs 13 der Heizdraht 14 eingelassen.
Der erfindungsgemäße Plattenstapel bzw. die zu seinem
Aufbau verwendeten Platten bestehen aus thermoplastischem,
schweißbarem Kunststoff. Der Kunststoff muß durch Extrusion verarbeitbar sein und muß beim Erhitzen auf die
Schrnelztemperatur, gegebenenfalls unter leichtem Druck, so
verschweißen, daß nach dem Abkühlen eine st offsch Lüssige
Verbindung besteht. Im übrigen richten sich die Materia I eigenschaiten des Kunststoffes nach den
Einsatzbedingungen. Für den Wärmeaustausch mit Luft bei
Temperaturen irr Bereich zwischen minus 20 und 80 Grad Celsius
kann eine Vielzahl von technisch gebräuchlichen
thermoplastischen Kunststoffen
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eine dafür ausreichende Größe haben muß. Bei der Erzeugung von Stegen in Laufrichtung der extrudierten
PLatte ist es vorteilhaft, den Strang 22 an den Stellen, wo ein Steg ausgeformt werden soll, durch eine entsprechende
Verbreiterung des Austrittsschlitzes der Düse 21 etwas
dicker auszubilden, um laufend die zur Bildung des Steges erforderliche Materialmenge bereitzustel'an. Die
kontinuierlich erzeugte, mit Vorsprüngen versehene
Bahn wird in an sich bekannter Weise nach Bedarf in einzelne Platten zerlegt.
Der Plattenstapel
Ein Plattenstapel gemäß der Erfindung ist in Fig. 11
im Querschnitt dargestellt. Eine Mehrzahl von Vorsprüngen
aufweisenden Plattenelementen (31a, 31b, 31c ...) ist
parallel zueinander angeordnet, wobei die oberen Enden der Vorsprünge jeweils mit der Unterseite der nächsthöheren
PLatte verschweißt sind. Ein typischer Querschnitt durch eine Schweißverbindung ist in Fig. 10 dargestellt.
Die beirr Schweißvorgang auf geschmc I zene Formmasse hat
einen Wulst 15 gebildet, der den Kopf des Vorsprunges mit der Fläche der nächstfolgenden Platte st offsch I üssig
verbindet, vorzugsweise sind alle Einzelülatten 31a,
b, c, ... gleichgroß und so zusammengeschweißt, daß entsprechende Kanten jeweils in einer Ebene liegen.
Die Grundfläche des Plattenstapels ist im Regelfall
rechteckig. Wenn jede im Stapel enthaltende Platte an zwei gegenüberliegenden Rändern je einen durchlaufenden
Randsteg 5 aufweist, ist der ganze Plattenstapel an
diesen Seiten für das strömende Medium geschlossen,,
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Claims (1)
- Böhm GmbH
DarmstadtSchutzanspruche1. PlattenstapeL, bestehend aus einer Mehrzahl von Platten aus thermopLastischem, schweißbarem Kunststoff mit einer Vielzahl von einstückigj mit dem PLattenkörper verbundenen Vorsprüngen,die in der nicht unterbrochenen PLattenfläche verteilt angeordnet sind, wobei die PlattenfLachen in dem PLattenstapeL paralleL zueinander angeordnet und die oberen Enden der Vorsprünge mit der Fläche der benachbarten Platte verschweißt sind.2. Plattenstapel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aiii Vorsprünge jeder einzelnen Platteauf eine·" Seite der Platte angeordnet sind.3. PLattenstape I nach den Ansprüchen 1 oder 2, 9.dadurch gekennzeichnet, daß viele oder alleVorsprünge jeder einzelnen Platte die gleiche Höhe haben.i\. P L at t enst ape I nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge jeder einzelnen Platte Abstände von 20 bis 200 mm voneinander haben.5. P I ettenstape I nach den Ansprüchen 1 bis A, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge on der Basis einen größeren Durchmesser als an der Spitze haben.IfII 116. PL attenstapeL nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprunge einen keilförmigen Querschnitt haben.7. PLattenstape L nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die PLattenfLächen mit einem Krümmungsradius von mindestens 1 , vorzugsweise 2 bis 10 mm in die Oberfläche der Vorsprünge übergehen.8. Plattenstapel nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten an der Stelle, wo die Vorsprünge der benachbarten Platte angeschweißt sind, flache Vertiefungen aufweisen.9. Plattenstapel nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge eine Höhe von mehr als dem Doppelten, insbesondere dem 2- bis 10-fachen, der Plattendicke haben.10. Plattenstapel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge 1 bis 10 mm hoch sind.11. Plattenstapel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge 3 bis 6 mm hoch sind.12. Plattenstapel nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprür.ge auf hacber Höhe einen Durchmesser haben, der größer als die Plattendicke ist.ti * ■• I 11 ·« 11 t• · · · «HI (lilt·· ta· ««til «ι ■ ><■·»* ·ί · ϊ ti it13. P lattenstapeL nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Vorspränge auf halber Höhe das 1,5 bis 3-fache der Plattendicke beträgt.14. PLattenstape I nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge siris annähernd quadratische oder kreisförmige Grundfläche und die Form von Pyramiden oder Kege Ln haben.15. PL attenstape L nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge die Form von annähernd parallel angeordneten Stegen haben.16. PLattenstapel nach Anspruch 15 r dadurch gekennzeichnet, daß die Stege in Längsrichtung einen periodisch schwankenden Durchmesser haben.17. P I attenstape L nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege in Längsrichtung gewellt sind.18. Plattenstapel nach den Ansprüchen 15 - 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege Abstände von 20 bis 250 mm haben.19. Plattenstapel nach den Ansprüchen 15 - 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege an wenigstens einer Stirnseite strömungsgünstig zugespitzt bzw. gerundet sind.• · « · ι . i ι20. PLattenstape L nach den Ansprüchen 15 - 19, dadurch gekennzeichnet/ daß die Stege über die ganze Plattenlänge durchlaufen*21. P lattenstäpe I nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet/ daß die Stege an der Schweißnaht zur= benachbarten Platte einen Heizdraht aufweisen!.22; PlättenstapeL nach den Ansprüchen 1 bis 21,bestehend aus einem Kunststoff mit einer ηWärmeformbeständigkeit über 150 Grad Celsius*23. Plattenstapel nach Anspruch 22, bestehendaus Po Iypheny I enoxid, Po IyäthersuIfoh oder |Po L yat he ri mi d .2m. P lattenstape L nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß er aus gleichgroßen Einzelplatten zusammengesetzt ist/ deren entsprechende Kanten jeweils in «seiner Ebene liegen.25. Platienstape I nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, | daß jede im Stapel enthaltende Platte an zwei gegenüberliegenden Rändern je einen durchlaufenden Randsteg aufweist.26. Plattenstapel nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Randstege aller Einzelplatten in der gleichen Richtung angeordnet sind.27. Plattenstapel nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Randstege aufeinanderfolgender Platten jeweils rechtwinklig zueinander verlaufen.
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