DE19949638A1

DE19949638A1 - Wickelkörper

Info

Publication number: DE19949638A1
Application number: DE19949638A
Authority: DE
Inventors: Helmut Stach; Kurt Winkler; Eveline Weiler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2001-04-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wickelkörper, der zwischen einzelnen Lagen adsorbierende Granalien enthält, und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der Wickelkörper 1 besteht aus einem Mantel 2 und im Inneren aus einem bandförmigen Träger 3, der Rippen 4 ausbildet, zwischen denen sich Taschen 5 mit einem eingebrachten Adsorbens 6 befinden. Eine Wärmeträgerführung 7 kann eingeschlossen sein. Zum Zweck der verbesserten Herstellung werden temporäre Bindemittel eingesetzt, die anschließend nach Fertigung des Wickelkörpers wieder entfernt werden. DOLLAR A Als Anwendungsgebiete der dazugehörigen Vorrichtung kommen die Stofftrennung und die Wärmespeicherung unter Einsatz strömender gasförmiger Medien in Frage. Der bevorzugte Einsatz sind zylinderförmige Solarkollektoren, kombiniert mit adsorptiv wirkenden Speichermedien.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wickelkörper für den Stoff- und Wärmeaustausch nach dem Prinzip der Adsorption an mikro porösen Festkörpern oder für die Wärmespeicherung unter Anwendung dampfförmiger Arbeitsmittel sowie ein Verfahren zu seiner Herstel lung. Anwendungsgebiete sind vor allem die Technik zur Stofftren nung und die technische Reaktionsführung, auch unter Verwendung von Katalysatoren, um besonders chemisch wirkende, reagierende Gase selektiv aus Gemischen ihrer Begleitkomponenten zu entfernen oder zeitweilig reversibel zu speichern. Weitere Einsatzgebiete sind die adsorptive und reversible Wärmespeicherung, beispielsweise auf dem Gebiet der Heizungs-, Kühl- und Klimatechnik, vor allem auch zur Ausnutzung natürlicher Wärmen, wie von Erd- oder Solarwärme. Nahe liegende weitere Gebiete beziehen sich auf die Trocknungstechnik für verschiedene Erzeugnisse und Güter, beispielsweise zur Entzie hung der in ihnen enthaltenen Feuchtigkeit und die Lufttechnik zwecks Entfernung schädlicher Beimengungen oder zur Desodorierung. Bevorzugte Anwendungen sind im allgemeinen überall dort möglich, wo thermische Energie für zeitweilige Nutzungsperioden verfügbar sein muß, die nicht mit Perioden der Wärmeerzeugung oder deren Bereit stellung übereinstimmen. Ziele des Einsatzes mikroporöser Adsorben tien bestehen im Erreichen hoher Raum-Zeit-Ausbeuten der mit ihnen betriebenen Stoff- und Energiewandlung.

Weit verbreitet sind Verfahren, bei denen natürliche oder syn thetische Zeolithe als Sorptionsmittel angewendet und Anlagen ein gesetzt werden, in denen das Sorbens sowohl in Adsorptions- wie auch Desorptionszyklen in einer räumlichen Vorzugsrichtung vom Sorptiv durchströmt werden. Dabei ist die Herstellung von an sich anwendungs- und gestaltungsfreundlichen monolithischen Formlingen schwierig und erfordert besondere Kenntnisse. Vorteilhafter und einfacher gestaltet sich die Entwicklung von Materialverbunden mit den Adsorbentien, die unter Verwendung von Hilfsmitteln andere Stoffe miteinander kombinieren.

Es sind Wickelkörper bekannt, bei denen ein Flachmaterial als Träger von zeolithischen Sorbentien dient. Diese Träger bestehen bevorzugt aus leicht verformbaren Gewirken oder Folien, die aus Metall, Kunststoff, Keramik oder Papieren hergestellt werden können und hinsichtlich ihrer Parameter den jeweiligen Verfahrensanforde rungen an mechanischer, chemischer und thermischer Stabilität genügen. Zwischen einzelnen Lagen des Trägers befindet sich der Zeolith, der vom Arbeitsmittel in einer Vorzugsrichtung durchströmt wird.

In mehren Schriften (vgl. DE-OS 38 19 727, DE-OS 39 37 863, DE-OS 43 13 976) werden derartige Elemente beschrieben, in denen der fein kristalline Zeolith auf Folienträger in Form einer Matrix mit Hilfe von Bindemitteln so aufgebracht wird, daß nach Trocknung des Verbundes ein wabenförmiger Wickelkörper hergestellt werden kann. Feine Kristalle werden deshalb eingesetzt, um eine möglichst große überströmbare und aktive Fläche des Sorbens zu erzeugen und das System aktiver Poren gut auszunutzen. Die anzustrebende hohe Flächendichte ist dabei eingeschränkt, da einerseits der Zeolith nur schlecht die Wärme leitet und andererseits eine ausreichende Wärmeführung vom und zum Träger gewährleistet sein muß. Weiterhin ist nachteilig, daß die feinen Kristalle etwa zur Hälfte im ausge härteten Bindemittel fixiert sind, das für Austauschprozesse weit gehend inaktiv ist und damit sorptionsaktive Kristalloberflächen von den Stoff- und Wärmeströmen abschirmt. Das Bindemittel, das hier aus einem Kieselsäuregel oder Metallsilikatgel besteht, wird als ein Adsorptionsmittel anderer Art bezeichnet, das ebenfalls sorptionsaktiv ist. Es verbleibt jedoch der Nachteil, daß das sonst vorteilhafte Sorptionsvermögen des Zeoliths für Wärmespeicherpro zesse infolge Diffusionshemmungen in einem Teil der Oberfläche beschränkt bleibt.

Vorgefertigte und kommerziell verfügbare Adsorptionsmittel in Form von Granalien weisen bereits den Vorteil auf, daß das Binde mittel für die Zeolithkristalle in einer integrierten Form vor liegt. In der Regel werden verschiedene Tone als Bindemittel mit einem Anteil von bis zu etwa 20% dem Zeolith zugesetzt. Auch diese Hilfsmittel besitzen adsorbierende Eigenschaften, die jedoch gerin ger sind als die der in den Granalien eingeschlossenen Zeolithkri stalle. Es bleibt somit der Nachteil, daß bei der Herstellung von Körpern aus Granalien außerdem Anteile von Bindemitteln vorgesehen werden müssen, die das gute Adsorptionsvermögen der Zeolithkristal le zusätzlich vermindern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Wickelkörpers mit dem dazugehörigen Herstellungsverfahren, der die Verbesserung des Stoff- und vor allem des Wärmeaustausches in Zeolith enthaltenden Körpern bei gleichzeitig einfacher Ausge staltung und Fertigungsmöglichkeit gestattet, wobei uneingeschränkt die gesamte Oberfläche der Granalien als Kontaktoberfläche und der in ihnen befindlichen, gebundenen Zeolithkristalle genutzt wird.

Diese Aufgabe wird durch den in den Patentansprüchen und den dazugehörigen Zeichnungen dargestellten Wickelkörper gelöst. Die Verbesserung des Stoff- und Wärmeaustausches wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Bindemittel lediglich eine zeitweilige Funktion ausübt. Es dient nur temporär als Hilfsmittel zur Fixie rung des Zeolith im Prozeß seiner Aufbringung auf den Träger und wird später bei der Herstellung des Wickelkörpers einfach wieder entfernt. Der Träger aus Flachmaterial wird einseitig in bezug auf eine Ausgangsfläche des Flachmaterials gerichtet und prägend so geformt, daß Querrippen entstehen, die die Höhe der aufzubringenden Schicht aus Granalien in einem geringen und durch eine Aufschüttung der Granalien die Höhe der Schicht bedingendem Maße übersteigen. Gleichzeitig wird das Bindemittel von möglichst geringer Konsistenz und leichter Flüchtigkeit auf den Träger aufgebracht, vorzugsweise durch Tauchen, Aufsprühen oder Aufstreichen. Die einzelnen Grana lien werden dabei in die wannenartigen Räume zwischen den Rippen eingebracht bzw. eingerüttelt, so daß eine dichte Packung entsteht, die einer dichtesten Kugelpackung unter Berücksichtigung des äqui valenten Durchmessers der Granalien (des Volumen- zu Oberflächen durchmessers) entspricht. Die Granalien aus Zeolith in der Schütt schicht, die die Höhe der Rippen übersteigen, werden durch Abstrei fen in den benachbarten Zwischenraum eingetragen, der der Bewe gungsrichtung des Trägers entgegengesetzt ist. Beinahe gleichlau fend wird das Bindemittel soweit angetrocknet, das es viskos und leicht klebend haftet und die Granalien nur im Prozeß einer aufrol lenden oder auffaltenden Verformung des Trägers sicher fixiert. Die Formierung der Schicht aus Granalien auf dem Träger in angenähert gleicher Höhe kann durch leichtes Andrücken oder Aufwalzen zusätz lich unterstützt werden. Gegebenenfalls erfolgt anschließend eine weitere Trocknung der vorläufig gebundenen Schicht aus zeolithhal tigen Granalien. Der hauptsächlich aus Träger und Granalien beste hende Verbund wird zum Wickelkörper aufgerollt. Die Querabmessung des Wickelkörpers wird, abgesehen von der geringeren Dicke des Trägers, von der Summe der Höhen der Rippen bestimmt. Dabei über steigt die Querabmessung des Wickelkörpers noch das Maß, das durch die gesamte Schichtdicke des Zeolithen und summiert über die einzelnen Wickellagen vorgegeben ist.

Die endgültige Bearbeitung des Wickelkörpers erfolgt nach Abtrennen des Verbundes in einer Querrichtung bzw. auf das vorge sehene Maß in der Bewegungsrichtung des Trägers bei der Bildung des Wickelkörpers. Er wird auf das Maß gepreßt, das der endgültigen Querabmessung in einer hier zylindrischen Apparategeometrie ent spricht. Die Granalien bleiben dabei in ihrer ursprünglichen Größe und Form ohne nennenswerte Beschädigung ihrer Struktur erhalten. Es stellt sich der Wickelkörper mit einer aktiv sorbierenden Zeolitrischicht hoher spezifischer Raumausfüllung ein, die in geometrisch wesentlich geringerem Umfang von einer geometrischen Trägerstruk tur, jedoch von einem gut wärmeleitenden Träger durchsetzt ist. Die in Querrichtung einen Wärmeausgleich erzeugenden Querrippen werden dabei auf das Maß der gesamten Zeolitrischicht reduziert. Die durch die Verpressung leicht deformierten Querrippen legen sich in engem Kontakt formschlüssig an die einzelnen Lagen des Trägers an, ohne daß es ihrer zusätzlichen Befestigung, etwa durch Löten, bedarf. Lediglich in einer Verbindungslinie, die einer Längslinie im äuße ren Mantel des Wickelkörpers entspricht, ist eine Befestigung zu empfehlen. Bei der Verpressung des zumindest leicht elastischen Verbundes wird es möglich, den Wickelkörpern in zylindrische Formen einzupassen, beispielsweise mit gutem Wärmekontakt in die Mantel flächen von Wärmeaustauscherrohren.

Das Bindemittel kann in seiner zeitweiligen Funktion durch geeignete Maßnahmen, wie durch Verdrängen mit einem leichteren Lösungsmittel, durch Verflüchtigen der Lösungsmittelreste oder durch Erhitzen leicht wieder aus dem Wickelkörper entfernt werden. Erfindungsgemäß beeinträchtigt das Bindemittel als Folge einer behinderten Oberfläche oder Korndiffusion nicht die Funktion des Zeolithen als Sorbens. Die Wärmeleitung erfolgt in Richtung der Wickellagen und in den Querrichtungen.

Es ist zweckmäßig, in den Querrichtungen Randzonen auf dem Trägermaterial vorzusehen, die nicht mit Granalien belegt werden. Damit wird es möglich, geringere Durchmesser als den äußeren Durchmesser der Mantelfläche des aktiven Wickelkörpers einzustel len. Es wird damit erreicht, daß in den Randzonen über kürzere Aus dehnungen, im Vergleich mit der Vorzugsrichtung, kleinere Spalten als im aktiven Körper zwischen den Lagen entstehen. Die Spalten in den Randzonen sollen vorzugsweise kleinere oder mindestens gleiche Abmessungen aufweisen, als sie den kleinsten Abmessungen der Grana lien entsprechen. Damit können zusätzliche, den Wickelkörper begrenzende Stirn- oder Deckflächen entfallen, auch wenn diese für eine Strömung durchlässig sind.

Eine im Durchmesser einseitig am Trägermaterial verminderte Randzone kann gleichzeitig eine Steckverbindung ausbilden, die in einen benachbarten Wickelkörper zwecks Vergrößerung des Maßstabs der Vorrichtung in der Längsrichtung und zur Verwirklichung stufen artiger Fahrweisen genutzt wird. Der Träger kann ohne Einschränkung dar Erfindung auch mit Granalien oder mit ähnlichen Körpern belegt werden, die sich von Zeolithen unterscheiden und die auch andere als adsorbierende Eigenschaften aufweisen.

Im Inneren des Wickelkörpers können sich Wärmeträgerrohre befinden, die periodisch unterhalb des Trägers im Verfahren zu seiner Herstellung mit eingebracht werden. Es bietet sich an, im Inneren des Wickelkörpers zumindest ein axial eingebrachtes Wärme trägerrohr vorzusehen, das mit dem Trägermaterial formschlüssig wärmeleitend verbunden ist.

Die Erfindung beschränkt sich auch nicht auf zylinderförmige Wickelkörper. In entsprechenden Varianten sind hinsichtlich einer Querschnittsfläche auch quadratische, rechteckige oder polygonale Wickelkörper herstellbar. Dabei werden die einzelnen Lagen des Wickelkörpers mit dem sich darauf befindenden Zeolithen im Prozeß der Herstellung entsprechend vorgefaltet. Die endgültige Form des Körpers wird dann durch die Ausgestaltung der Verpreßvorrichtung bestimmt. Die verfahrenstechnische Dimensionierung und Auslegung des Wickelkörpers erfolgt nach den Gesetzmäßigkeiten der isotropen Wärmeleitung in der aus Granalien gebildeten Schicht zum wärme leitenden Trägermaterial. Sowohl die einzelnen Elemente als auch die Lagen des Wickelkörpers werden so berechnet, daß ausgehend von einem Zentrum in den einzelnen Querschnitten der Granalienschich ten, stets annähernd gleiche und optimal kleine Abstände zu den benachbarten Trägerflächen eingehalten werden. Ein besonderer Gedanke besteht darin, daß der Wickelkörper in Solarkollektoren eingepaßt wird, insbesondere in Vorrichtungen, in denen als Solarwärmeabsorber zur Vermeidung von Abstrahlungsverlusten das Innere von evakuierten Hohlkörpern genutzt wird. Damit entsteht gleichzeitig ein Speicherkollektor zur Solarenergienutzung. Dazu können insbesondere Hohlkörper eingesetzt werden, die nach dem Stand der Technik, wie z. B. in der DE-OS 44 07 968 angegeben, eine quadratische, polygonale oder anderweitig gebildete Querschnitts fläche besitzen. Ein weiteres Einsatzgebiet betrifft z. B. durch Solarenergie gestützte Sorptionstrockner (vgl. DE-OS 195 09 013), bei denen die Vorwärmzone mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestückt wird.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläu tert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Den erfindungsgemäßen Wickelkörper,

Fig. 2 Eine Variante des Wickelkörpers,

Fig. 3 Eine bandförmige Trägerbahn,

Fig. 4 Eine Ausgestaltung der Trägerbahn,

Fig. 5 Zwei benachbarte Wickelkörper,

Fig. 6 Weitere Ausgestaltungen der Trägerbahn nach Fig. 4,

Fig. 7 Verfahrensschema zur Herstellung des Formlings,

Fig. 8 Rollverformung und Verpressen des Formlings,

Fig. 9 Eine Variante des Verfahrens nach Fig. 7.

Der Wickelkörper 1 (Fig. 1) besteht aus einem Mantel 2, in dem sich einzelne Wickelschichten befinden, gebildet aus einem bahnförmigen Träger 3. Aus dem Träger 3 werden in einem regelmäßigen Abstand Rippen 4 heraus geformt, zwischen denen sich Taschen 5 befinden können. Zwischen einzelnen Rippen 4, bevorzugt in den Taschen 5, befindet sich das Adsorbens 6. In der Längsachse des Wickelkörpers 1 ist die Wärmeträgerführung 7 angeordnet. Zweckmäßigerweise befin det sich an einem oder an den beiden Randbereichen in der Querrich tung des Trägers 3 eine Formzone 8 (Fig. 2), die kein Adsorbens 6 (Fig. 3) oder zumindest eine verringerte Menge von diesem enthält.

Gemäß Fig. 4 kann der die Rippen 4 ausbildende Träger 3 aus einem Flachmaterial bestehen, das dachartig, wellenartig oder mäander artig geformt ist. Innerhalb der Rippen 4 können sich Formnuten 9 befinden. Die Formzone 8 des Trägers 3 bildet den Verbinder 10 des Wickelkörpers 1 aus.

Das Einbringen der Granalien des Adsorbens 6 in die Taschen 5 erfolgt statistisch durch Einschütten bzw. Einrütteln. Bei der Ver wendung feiner Granalien kann die Anordnung von Taschen 5 zwischen den Rippen 4 entfallen. Sowohl der Mantel 2 wie auch der Träger 3 bestehen aus einem gut wärmeleitfähigen Material. Bevorzugt werden metallische Flachmaterialien (Fig. 6) eingesetzt, beispielsweise perforierte Bleche, Folien und gitterartige Strukturen, aber auch aus Faserstoffen bestehende Gewirke, Vliese und Filze. Das Material soll gut verformbar sein und eine gute Stabilität bei gleichzeiti ger Elastizität besitzen. Innerhalb der Mantelfläche 2 können zum Zweck einer verbesserten Wärmeübertragung auch mehrere Wärmeträger führungen 7 angeordnet sein, die von einem gemeinsamen Wärmeträger durchströmt werden.

Die Formnuten 9 (Fig. 6) befördern die weitere Verarbeitung zum fertigen Wickelkörper und sind bevorzugte Stellen einer Ver formung im Wickelvorgang. Die Formzone 8 dient einer verbesserten Halterung des Adsorbens 5 und erlaubt eine Kopplung benachbarter Wickelkörper 1; 1' über die Verbinder 10; 10' zum Zweck einer Vergrößerung des Maßstabs der Vorrichtung in der Längsrichtung. Für die Ausbildung der Formzone 8 ist es ausreichend, das Zwei- bis Dreifache des äquivalenten Durchmessers (des Volumen-/Oberflächen durchmessers) der Granalien des Adsorbens 5 anzusetzen.

Der erfindungsgemäße Wickelkörper wird axial vom gasförmigen Medium durchströmt. Zwischen den Granalien und dem gasförmigen Medium wird ein intensiver Stoff- und Wärmeaustausch realisiert. Der ebenfalls perforierte Mantel 2 erlaubt einen intensiven Stoff- und Wärmeaustausch in einer Querrichtung, die Formzone 8 und der Verbinder 10 diese Austauschvorgänge in der Längsrichtung, der axialen Vorzugsrichtung. Die Übertragung von außen zugeführter Wärme, beispielsweise von Prozeßwärme, erfolgt mit Hilfe einer oder mehrerer Wärmeträgerführungen 7 auf den und vom Träger 3.

Entsprechend Fig. 6 erfolgt die Dimensionierung und technische Auslegung des Wickelkörpers

- durch ein Abstandsmaß a, das die Länge einer Periode der Rippen 4 mit den Taschen 5 bestimmt,
- durch ein Basismaß b zur Bestimmung der Länge der Taschen 5,
- durch ein Höhenmaß h der Rippen 4 und
- durch einen Neigungswinkel w der Rippen 4 bezüglich einer gemeinsamen Querrichtung des Trägers 3.

Dabei übersteigt das Höhenmaß h den äquivalenten Durchmesser einer Schüttung des Adsorbens 6 in jeder Tasche 5 um vorzugsweise 5 bis 15% und maximal um 20%. Das Basismaß b liegt im Bereich 0 ≦ b < a, wobei das Maß a größer als die Höhe h ist. Bei benach barten Rippen 4 übersteigt das Maß b das Maß h um das 1,2-fache bis 2-fache.

Mindestens zwei Rippen 4; 4' in einer gleichen Querrichtung des Trägers 3 sind unter einem alternierend gleichen Winkel w geneigt oder verlaufen unter unterschiedlichen Winkeln w; w', wobei die Winkel w; w' vorzugsweise zwischen 15° und 45° liegen und maxi mal 60° betragen. Auch mindestens zwei Rippen 4; 4' in einer glei chen Querrichtung zweier in einer Wickelschicht benachbarter Träger 3; 3' sind unter einem in einer gleichen Querrichtung verschieden gerichteten Winkel w geneigt oder verlaufen unter unterschiedlichen Winkeln w; w', wobei auch die Winkel w; w' sowohl des Trägers 3 als auch des Trägers 3' zueinander verschieden gerichtet sind.

Das dazugehörige Verfahren zur Herstellung des Wickelkörpers umfaßt die Arbeitsschritte gemäß Anspruch 10. Eine beispielhafte Vorrichtung dazu wird in Fig. 7 gezeigt.

Von einem Rollenträger 20 wird der bahnförmige Träger 3 durch eine Profilwalze 21 und eine Formwalze 22 geführt, die sich in einem Bindemittelbad 23 befinden. Zusätzliches pastöses Bindemittel wird aus einem Bindemittelbehälter 24 über einen Kreislauf zugeführt, der mit dem Bindemittelbad 23 in Verbindung steht. Über den Beschichter 25 wird das Adsorbens 6 auf den Träger 3 aufge bracht. Die Quetschwalzen 26; 26' sorgen gemeinsam mit der Auftrag vorrichtung 27 für eine gleichmäßige Ausgestaltung der Schicht mit dem durch das Bindemittel fixierten Adsorbens 6. Die Abstreifer 28 entfernen überschüssiges Bindemittel vom profilierten Träger 3. Mit dem Trockner 29 erfolgt zumindest ein Antrocknen des Bindemittels, so daß im Prozeß der Formgebung des Wickelkörpers 1 das Adsorbens 6 sicher in den Taschen 5 fixiert bleibt. Die Wickelhaspel 31 ermög licht das Aufrollen des Wickelkörpers 1 auch mit großen Durchmes sern, der mit dem Schneidbalken 30 auf das Fertigmaß gebracht wird. In diesem Fertigungsstadium wird ebenfalls der Träger 3 mit dem Mantel 2 umhüllt, mit dem Schneidbalken 30' abgetrennt und an schließend auf einer Mantelschnittkante formschlüssig verbunden.

Die Fig. 8 zeigt zwei Möglichkeiten der Weiterbearbeitung des Wickelkörpers 1, die durch Formwalzen und/oder isostatisches Ver pressen unter isotroper peripherer Krafteinwirkung erfolgen kann. In beiden Fällen wird die Überhöhung im Höhenmaß h (Fig. 6) durch Deformation der Rippen 4; 4' so abgebaut, daß sich ein inniger Kontakt des Adsorbens 6 mit in den Wickelschichten benachbarten Trägern 3; 3' einstellt. Die vor allem in den Formnuten 9 in ihrer Form veränderten Rippen 4; 4' legen sich dabei in Flächenkontakt an die Träger 3; 3' an. Die ursprüngliche Überhöhung des Höhenmaßes h beträgt erfahrungsgemäß maximal 20%; in der Regel sind zu diesem Zweck jedoch 5 bis 15% ausreichend. Die hier angeführte Verformung bewirkt, daß das ursprüngliche Maß h angenähert wieder eingestellt wird. Der Preßdruck p soll dabei wenigstens um den Faktor 2 unter halb des Druckes liegen, der einer maximalen Druckfestigkeit des Granalien des Adsorbens 6 entspricht.

Die Fertigstellung des Wickelkörpers 1 erfolgt durch Entfernen des zeitweilig die Granalien fixierenden Bindemittels, beispiels weise durch Auslaugung oder Extraktion des wieder verwendbaren Bindemittels, gegebenenfalls unter mäßiger Erwärmung. Das Binde mittel ist wasserlöslich und besteht bevorzugt aus pastösen Poly sacchariden oder Kieselsäuregelen, ist aber nicht auf diese be schränkt. Erfindungsgemäß entfällt die Fixierung der Granalien durch ein dauerhaftes Bindemittel, das die Stoffübertragung über die Oberfläche der Granalien behindert.

Ein besonderer Gedanke besteht darin, daß nach Fig. 9 zwei Träger 3; 3' mit in unterschiedlicher Orientierung von Rippen 4; 4' und unter unterschiedlichen jeweils entgegen gerichteten Winkeln profiliert werden, wobei jeweils zwei Profilwalzen 21; 21', Form walzen 22; 22', Bindemittelbäder 23; 23' sowie Beschichter 25; 25' benötigt werden. Der damit hergestellte Wickelkörper 1 besitzt vorteilhaft unter den Winkeln w; w' gekreuzte und beidseitig halb offene, sich überlappende Kanäle, die bezüglich Stoff- und Wärme austausch miteinander besonders günstig in Verbindung stehen. Das Strömungsmittel durchdringt dabei den Wickelkörper 1 alternierend in schrägen Richtungen bezüglich der Körperlängsachse und absatz weise auch in den Querrichtungen.

Erfindungsgemäß müssen die Rippen 4; 4' auch nicht zusätzlich am Träger 3; 3' befestigt werden, wie beispielsweise durch Löten wie im Stand der Technik vorgesehen. Es ist lediglich eine Mantel naht am Mantel 2 erforderlich, die bei einem dickeren Material des Trägers 4; 4' und klemmender peripherer Halterung des Wickelkörpers in einer Vorrichtung auch entfallen kann.

BEISPIEL

Eine Trägerbahn aus einer 2 mm dicken Kupferfolie wird dach förmig so gefaltet, daß ein Abstandsmaß a = 50 mm und ein Basismaß b = 30 mm der Rippen entsteht. Die Breite des bandförmigen Träger bahn und damit die Höhe des Wickelkörpers beträgt 600 mm, davon die einer Randzone 30 mm. Es sind Rippen einheitlich unter einem Nei gungswinkel w = 60° angeordnet. Das Adsorbens besteht aus Granalien von etwa 1 mm Durchmesser und 3 mm Länge mit einem äquivalenten Durchmesser von 0,6 mm und bei einem spezifischen Schüttvolumen von 0,62 m³/kg. Die Masse der in eine Tasche mit einer benachbarten Rippe einzubringenden Granalien beträgt 0,11 kg. Die Höhe der Rippe h beträgt damit 12 mm, wobei 20% Überhöhung berücksichtigt wurden. Unter einem Preßdruck von 1,4 MPa wird der Wickelkörper so ver preßt, daß eine Höhe h = 10,1 mm eingestellt wird. Damit entstehen Deformationsflächen an den Rippen von ca. 2 mm Breite, die eng an der benachbarten Trägerbahn anliegen. Da der gesamte Wickelkörper auf einen Durchmesser (eine Nennweite) von 300 mm verpreßt wird, entstehen 14 Wickellagen.

Der Wickelkörper weist einen ausgezeichneten Wärmeübergang in einer Querrichtung auf. Mit einer volumenbezogenen Porosität von 0,37 kann bei einer Durchströmung in axialer Vorzugsrichtung von 0,8 m/s ein ausreichend guter Stoffübergang für Wasser aus mit Was serdampf gesättigter Luft erzielt werden.

Bezugszeichenliste

1

Wickelkörper

2

Mantel

3

Träger

4

Rippe

5

Tasche

6

Adsorbens

7

Wärmeträgerführung

8

Formzone

9

Formnut

10

Verbinder

20

Rollenträger

21

Profilwalze

22

Formwalze

23

Bindemittelbad

24

Bindemittelbehälter

25

Beschichter

26

Quetschwalze

27

Auftragvorrichtung

28

Abstreifer

29

Trockner.

30

Schneidbalken

31

Wickelhaspel

32

Mantelwalze
a Abstandsmaß
b Basismaß
h Höhenmaß
p Preßdruck
w Neigungswinkel

Claims

1. Wickelkörper für die Stofftrennung und die Wärmespeicherung unter Einsatz strömender gasförmiger Medien, versehen mit einem Adsorptionsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß im Wickelkörper (1) in einem Mantel (2) ein bandförmiger Träger (3) ausgebildet ist, der Rippen (4) besitzt, zwischen denen sich Taschen (5) mit dem Adsorbens (6) befinden, das aus adsorbierenden Granalien besteht, wobei der Träger (3) eine oder mehrere Wärmeträgerführungen (7) innerhalb des Mantels (2) aufweist.

2. Wickelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (3) an mindestens einem seiner Randbereiche eine Formzone (8) aufweist, die ohne Adsorbens (6) ist oder das Adsorbens (6) in den Taschen (5) in einer verringerten Menge enthält.

3. Wickelkörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Träger (3; 3') die Verbinder (10; 10') aufweisen und zwei Wickelkörper (1; 1') einander benachbart sind.

4. Wickelkörper nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (3), vorzugsweise die Rippen (4) und die Taschen (5) Formnuten (9) besitzen.

5. Wickelkörper nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindesten zwei Rippen (4; 4') in einer gleichen Querrichtung eines Trägers (3) unter einem alternierend gleichen Winkel w geneigt sind oder diese unter unterschiedlichen Winkeln w; w' verlaufen, wobei die Winkel w; w' vorzugsweise zwischen 15° und 45° liegen und maximal 60° betragen.

6. Wickelkörper nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindesten zwei Rippen (4; 4') in einer gleichen Querrichtung zweier in einer Wickelschicht benachbarter Träger (3; 3') unter einem in einer gleichen Querrichtung verschieden gerichteten Winkel w geneigt sind oder diese unter unterschiedlichen Winkeln w; w' verlaufen, wobei auch die Winkel w; w' sowohl des Trägers (3) als auch des Trägers (3') zueinander verschieden gerichtet sind.

7. Wickelkörper nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (3). jeweils eine Rippe (4) und eine Tasche (5) als ein gleiches Abstandsmaß a umfaßt, das Basismaß b die Breite einer Tasche (5) einschließt und das Höhenmaß h die Höhe der Rippen (4) bestimmt, wobei das Höhenmaß h den äquivalenten Durchmesser einer Schüttung des Adsorbens (6) in jeder Tasche (5) um vorzugsweise 5 bis 15% und maximal um 20% übersteigt, das Basismaß b im Bereich 0 ≦ b < a liegt ist und das Maß a größer als die Höhe h ist.

8. Wickelkörper nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei benachbarten Rippen (4) das Maß b das Maß h um das 1,2-fache bis 2-fache übersteigt.

9. Wickelkörper nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelkörper (1; 1') in einer Querrichtung gemeinsam kreis förmige, viereckige oder polygonale Querschnitte aufweisen.

10. Verfahren zur Herstellung eines Wickelkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 9, der aus einem Trägermaterial und einem darauf angeordneten mikroporösen Adsorptionsmittel besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbens (5) aus Granalien vorgeformt wird, die aufeinanderfolgend auf dem Träger (3) fixiert werden durch die Arbeitsschritte

a) Profilieren des Trägers (3),
b) gleichzeitiges Beschichten des Trägers (3) mit Bindemittel und/oder Ergänzen des Bindemittels,
c) Einbringen des Adsorbens (6) in die Taschen (5) innerhalb der Bindemittelschicht,
d) Quetschwalzen der Schicht nach c) unter teilweiser Entfernung und Rückführung des Bindemittels,
e) teilweise Trocknung des Bindemittels im Verband mit dem Adsorbens (6),
f) Rollformen des Wickelkörpers (1) und Abtrennen des Formlings vom bandförmigen Träger (3) unter Aufbringen eines Mantels (2),
g) Formwalzen und/oder isostatisches Verpressen des Wickelkörpers (1),
h) weitgehendes Entfernen des Bindemittels.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Herstellung des Wickelkörpers (1) mindestens aus einer Profilwalze (21) und einer Formwalze (22) besteht, wobei ein Träger (3) profiliert wird, sowie ein Bindemittelbad (23), ein Beschichter (25), eine Auftragvorrichtung (27), ein Trockner (29) und eine Wickelhaspel (31) vorhanden sind.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Träger (3; 3') profiliert und mit Rippen (4; 4') versehen werden, zwischen denen sich die Taschen (5; 5') befinden, und mit Hilfe der gleichen Arbeitsschritte wie in Anspruch 11 mit einer Vorrichtung behandelt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel vorzugsweise wasserlöslich ist, eine pastöse Konsi stenz besitzt und eine Aufschwemmung aus einem Polysaccharid oder einem Kieselsäurederivat in Form eines Gels darstellt.

14. Verfahren nach Anspruch 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der isostatische Preßdruck unterhalb des Preßdruckes liegt, der ei ne Zerstörung der Granalien hervorruft, und vorzugsweise mindestens um den Faktor 2 kleiner als dieser ist.