DK153308B - Fremgangsmaade til fremstilling af cellelegemer til paavirkning af et medium ved hjaelp af et andet medium - Google Patents

Description

DK 153308 B

i Nærværende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af et cellelegeme, hvormed et medium kan påvirkes ved hjælp af et andet medium, af hvilket mindst det ene er en gas. Den art cellelegemer eller kontakt-5 legemer er ifølge et vigtigt anvendelsesområde for opfindelsen beregnet til at bruges i regenerative vekslere for varme og/eller fugt mellem to gas (luft)-strømme, som passerer et cellelegeme i fra hinanden adskilte zoner, medens cellelegemet og til- og afgangen 10 for de to medier udfører en relativ bevægelse, eksempelvis ved at cellelegemet er drejeligt i et stationært svøb. Cellelegemet er sammensat af tynde lag, som helt eller delvis foldes og dernæst bringes til at støtte mod hinanden på indbyrdes adskilte steder, så at der 15 dannes gennemgående kanaler eller spalter.

Lagene har hidtil været fremstillet f.eks. af fibrøst papir af cellulose, asbest, som imprægneres til opnåelse af nødvendig styrke, og der er dertil brugt forskellige slags harpikser og også organiske midler, 20 for at lagene kan gøres svært antændelige. Da det er spørgsmålet om fjernelse af en bestanddel fra det ene medium, eksempelvis fugt fra luft, er det også kendt at imprægnere lagene med midler, som har en ønsket egenskab, som f.eks. at være hygroskopisk. Det er desuden 25 kendt at fremstille kontakt- eller cellelegemer af plast- eller aluminiumfolie ligesom af lag af keramisk materiale. Eksempler på publikationer, hvor disse kendte fremgangsmåder anvendes, er de svenske patentskrifter nr. 206 020, 212 488, 222 134 (US-patent 3 307 617), 30 307 963 (US-patent 3 263 682), 350 329 (US-patent 3 807 149), og 391 708.

Det er ligeledes forsøgt at fremstille cellelegemer af uorganiske fibre eller af mineraler f.eks. glasuld. Sådanne fibre er entrådede til forskel 35 fra bundter af yderst fine såkaldte fibrilt sammensatte asbestfibre, hvorfor det er muligt at vælge en tråddiameter så stor, at alle risici i miljø og helbredsmæssig henseende ved indånding af fine fiberpartikler, 2

DK 153308 B

som svæver i luften, elimineres. Fiberlagene bliver dog samtidig vanskelige at håndtere på grund af den store fiberdiameter, fordi fibrene er elastiske og ikke er bløde, når de i vandopslæmningen anbringes på sigten i en opta-5 gemaskine. Fibrene lader sig ikke sammenfiltre, som det er tilfældet med cellulose eller asbestfibre. Fiberstrukturen bliver derfor ikke tæt og med åbne mellemrum mellem denne. Det har nu vist sig, at cellelegemet kan formes af entrådet mineraluld, som har usædvanlige egenskaber med 10 hensyn til stabilitet og styrke samt effektivitet og virkningsgrad eksempelvis i forbindelse med overførsel af varme og selv fugt mellem to luftstrømme.

Opfindelsen kendetegnes i det væsentlige ved, at cellelegemet opbygges af lag af uorganiske fibre, eksem-15 pelvis glasfiber, som har en tråddiameter på mindst 3 og højst 20 μιη og er elastiske samt tyndt fordelt i lag, så at der ved udfyldning af mellemrummene mellem fibrene i cellelegemet med et fint pulver, som sammenbindes ved hjælp af et uorganisk bindemiddel, dannes et bærende lag, 20 som er sammenhængende både i de uorganiske fiberlags plane udstrækning og over deres tværsnit, i hvilket bærende lag fibrene indgår som armering.

Som følge af at glasfibrene ikke filtres sammen i optagemaskinen til et sammenhængende arkemne på samme 25 måde som cellulose- eller asbestfibrene, bevirker dette, at den indbyrdes fordeling af glasfibrene i papiret bliver relativt tynd, og gør det ikke tæt, så at et gasformigt medium forholdsvis uhindret kan passere på tværs igennem papiret. Et sådant papir er uegnet f.eks. i en 30 regenerativ varme-fugtveksler af den foran angivne art, hvor det enkelte medium skal strømme igennem cellelegemets kanaler uden at blande sig med det andet medium.

Glasuldspapirets foldning og indbyrdes sammenføjning til den ønskede cellestruktur kan ifølge opfin-35 delsen ske, før papiret selv bringes til at optage noget som helst fyldemateriale og består derfor hovedsagelig 3

DK 153308 B

af fibre. Hvis glasuldspapiret således i forvejen skulle færdiggøres med et tilsigtet fyIdemiddel (filler), som det er tilfældet med cellulosepapir, ville papiret blive brudt i foldemaskinen. På den anden side har man ifølge 5 opfindelsen mulighed for i det færdige cellelegemeemne at tilføre pulver i en sådan mængde til fiberstrukturen, at cellelegemet får usædvanlig stivhed og mekanisk styrke samt stabilitet og i øvrigt sådanne egenskaber, som forlanges ved cellelegemets rigtige funktion.

10 Fiberpapiret indeholder ifølge opfindelsen ad kunstig vej, f.eks. ekstrudering, fremstillede fibre af mineraluld såsom glas- eller slaggeuld. Papiret eller folien gives en tykkelse fra 0,1 - 0,25 mm. Den entråde-de fibers diameter ligger fortrinsvis imellem grænserne 15 5-10 ym, medens deres længde kan nå op på 5-15 mm. Pa- 2 pirvægten skal mindst være 15-60 g pr. m og fortrins- 2 vis ligge indenfor grænserne 20-40 g pr. m . Som følge af den tynde fordeling af mineralfibrene bliver fibervolumenet lav i forhold til papirets volumen, nemlig 20 kun 5-15%.

Et cellelegeme f.eks. til en rekuperator fremstilles på en hensigtsmæssig måde ved at skiftevis plane og bølgeformede baner af mineralfiberpapir først forbindes indbyrdes ved hjælp af en lim i en bølgemaskine 25 til såkaldt enkeltbølget papir, som dernæst vikles spiralformet op i vinding på vinding til en cylindrisk rulle eller rotor med tilsigtet diameter, idet enkelt-bølgevindingerne ligeledes sammenføjes indbyrdes ved hjælp af limen. Derved opnås en struktur, som fra ro-30 torens ene endeflade til den anden endeflade har gennemgående parallelle kanaler, som sideværts adskilles fra hinanden ved hjælp af kontaktstederne mellem folierne eller lagene. Som bindemiddel mellem folierne ved deres indbyrdes kontaktsteder kan der anvendes en organisk 35 lim/som eventuelt hærder ved varme, eksempelvis poly-vinylalkohol eller i visse tilfælde en uorganisk lim, såsom vandglas.

Efter at cellelegemeemnet af mineralfiberpapir

DK 153308B

4 er fremstillet på denne måde, udfyldes lagstrukturen med et pulver som har til formål dels at afstive og give kroppen mekanisk styrke,og dels at gøre lagene tætte i tværretningen. Pulveret har desuden til formål at gøre 5 lagenes aktive flader større af hensyn til den tilsigtede udskiftning mellem de to medier samt i øvrigt at forbedre vekslerlegemets virkningsgrad f.eks. tørrekapaciteten i en fugtveksler. Pulveret skal tilføres i større mængder end fiberlagets egenvægt på grund af 10 fibrenes indbyrdes store afstand i papiret. Pulvervægten kan således være fra mindst 25% til 40% større end vægten af fiberlaget.

FyIdemidlet kan, når cellelegemet skal anvendes i fugtvekslere til tørring af en luftstrøm, have 15 hygroskopiske egenskaber, som det er tilfældet med mole-kylsil, silikagel eller aluminiumhydroxid eller en blanding af disse. Fyldematerialet kan imidlertid helt eller delvis være af kaolin eller tilsvarende. FyIdemidlet kan tilføres folielaget ved imprægnering med en 20 opslæmning i en væske såsom vand, hvorefter cellelegemet udtørres. Det får derved en styrke, som netop er tilstrækkelig til at udføre imprægnering med et eller flere emner, som binder pulverkornene indbyrdes og med fibrene. Eksempel herpå er vandglas, som derefter kan overføres 25 til vanduopløselig form, kiseldioxid, ved behandling bl.a. med kuldioxid, som det f.eks. fremgår af US-pa-tentskrift nr. 3.726.706. Vandglasset kan endog fås til at reagere med et stof såsom et salt f.eks. calcium-chlorid, som giver et uopløseligt silikat som slutpro-30 dukt. For at gøre slutproduktet helt uantændeligt, dvs. befriet fra organisk bindemiddel, som anvendes ved fibrenes sammenbinding til lagene (sædvanligvis i mængder på ca. 10%) samt eventuel under cellelegemets opbygning, kan dette brændes bort på kendt måde, som det 35 fremgår af patentskrift nr. 223.182.

Fyldemidlet i foliestrukturen kan bestå af aktivt kul eller pulver af andre organiske stoffer såsom polymere absorbenter, navnlig når cellelegemerne skal an

DK 153308B

5 vendes til rensning af gas eller luft for gasformede forureninger.

De kanaler, som dannes i cellelegemet eller rotoren af fiberlagene, har på kendt måde et lille tvær-5 snit. Således kan middelafstanden mellem lagene være mindre end 3 mm, eksempelvis 0,5 mm til 1,5 mm. Hvis hvert andet lag er plant og hvert andet bølgeformet bevirker dette, at afstanden eller delingen mellem de plane lag er mindre end 6 mm og fortrinsvis omkring 10 1 mm til 3 mm.

Da glasfiberpapirets tykkelse skal ligge indenfor visse grænser, som det tidligere er anført, for at kunne foldes, kan den opnåede struktur gives mindre volumen til optagning af fyldemidlet til visse formål, 15 for at opnå de ønskede egenskaber. Dette kan ved en yderligere udførelsesform ifølge opfindelsen løses på den måde, at strukturen så dannes af skiftende plane og foldede folielag, hvor det plane folielag får en større tykkelse end det foldede. Derved kommer det plane lag 20 til at indeholde eller optage mere fyldemiddel, og derved kan ønskede mængde fyldemiddel opnås i strukturen indenfor et givet totalvolumen.

Eksempel 25 Til fremstilling af en rotor anvendes glasfiber papir, som er sammensat af glasfiber med en middeldiameter på 6,3 pm. Papiret havde en tykkelse på 0,2 mm. To 20 cm brede papirsbaner, hvoraf den ene var bølget til en bølgehøjde på 2 mm,, blev sammenføjet med hinanden ved 30 hjælp af en lim i form af polyvinylalkohol til såkaldt enkeltbølget papir i lighed med det, der er omtalt i svensk patentansøgning nr. 800 2351-8. Derpå vikledes enkeltbølgebanen op i vinding på vinding til en cylindrisk rotor, hvorhos viklingsvindingerne sammenføjedes 35 indbyrdes ved den bølgeformede banedel.Det derved opnåe-de rotoremne havde en vægt på 50 kg/m . En opslæmning i vand af et fint pulver af molekylsil blev derefter påført fiberlagene i en sådan mængde, at rotorens vægt » 6

DK 153308 B

efter vandets bortkogning, svarede til en rumvægt på 3 120 kg/m , dvs. lagene havde optaget en pulvermængde, som var væsentlig større end vægten af selve glasfiberlagene. Som næste behandlingsfase fulgte stabilisering 5 af pulverfyldningen i fiberstrukturen, hvilket foretoges ved hjælp af en vandglasopløsning i form af natriumki-selhydroxid i vand. Ved behandling med som det fremgår af US-patentet 3.726.706, udfældedes der kisel-dioxid, som efter en opvarmning af rotoren til 350°C 10 eller mere gik over i fast vanduopløselig form, hvorefter rotorstrukturen havde tilstrækkelig mekanisk styrke. Ved denne ophedning frigjordes organiske komponenter i cellelegemet i lighed med det, der fremgår af foranstående. Den endelige volumenvægt af rotoren ud-15 gjorde 160 kg/m3.

Da det kan antages,at den specifikke vægt af pulveret er omtrent lige så stor som for glasfibrene,bliver volumenmængden af pulver ifølge ovenstående større og fortrinsvis væsentlig større end volumen af glasfibrene 20 i et tværsnit af papiret eller folien. Mængden af pulver skal under hensyn til fibrenes tynde indbyrdes fordeling være så stor, at lagene bliver praktisk taget gasgennemtrængelige. De enkelte kanaler i rotoren bliver derved adskilt fra hinanden i sideretningen.

25 Fyldemidlet kan bestå af aktivt kulpulver i 3 mængde af 75-150 kg/m i en rotor, som er udført ifølge ovenstående eksempel. Mængden af pulver kan altså være flere gange fibervægten.

Pulvermængden kan være så stor, at det imprægne-30 rede lag bliver tykkere end det oprindelige fiberbære-lag og er altså større end fibrenes tykkelse. Selv i et sådant tilfælde fås der efter pulverets stabilisering og sammenbinding et sammenhængende lag af pulveret i lagets tværretning, i hvilket lag fibrene indgår som 35 central armering.

Opfindelsen er ligeledes anvendelig ved katalysatorbærere eller lignende, i hvilke alene et enkelt medium passerer legemet.

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af cellelegemer med gennemgående strømningskanaler til gennemstrømning af to strømningsmedier under anvendelse af tynde 10 lag uorganiske fibre, hvor hvert lag bølges eller foldes og forbindes med et plant lag til dannelse af et separat element, og hvor de separate elementer forbindes indbyrdes, så at de bølgeformede mellemrum sammen med de tilstødende lag danner strømningskanalerne, hvor-15 hos lagene efter samling til separate elementer imprægneres med et uorganisk bindemiddel, der tillades at hærde, kendetegnet ved, at der til de tynde lag anvendes uorganiske fibre med en diameter på mindst 3 ym og højst 20 ym, og at mellemrummene mellem 20 fibrene udfyldes med et fint pulver på en sådan måde, at pulveret efter bindemidlets hærdning er indlejret i laget.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der til de tynde lag anvendes et materia- 25 le med en fladevægt på fra 15-60 g/m , fortrinsvis fra 2 20-40 g/m og med en tykkelse pa fra 0,1-0,25 mm.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det anvendte pulver er hygroskopisk.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-3, kendetegnet ved, at der som bindemiddel anvendes en kiselforbindelse, såsom et oxid eller et silikat.

5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-4, 35 kendetegnet ved, at der til de plane lag anvendes et tykkere materiale end til de bølgede lag.