DE2815343C2

DE2815343C2 - Füllkörper für den Wärme- und Stoffaustausch, insbesondere für Kühltürme

Info

Publication number: DE2815343C2
Application number: DE2815343A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. 5100 Aachen Kauschke
Original assignee: Carl Munters Euroform GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Munters Euroform GmbH and Co KG
Priority date: 1978-04-10
Filing date: 1978-04-10
Publication date: 1980-07-10
Also published as: DD142661A5; DE2815343B1; GB2019544A; ES479069A1; NL7902558A; FR2422923A1; IT7921712A0; GB2019544B; BE875428A; FR2422923B1; IT1111595B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Füllkörper für den Wärme- und .Stoffaustausch, insbesondere für Kühliür nie, bestehend aus mehreren Schichten einer gewellten oder gefalteten Folie, wobei die Wellungen oiler Fallen benachbarter Schichten sich kreuzen und gegeneinander abstützen und ein Verfahren zur Herstellung des Füllkörpcrs.

Ein Füllkörper der vorgenannten \r\ isi bereits aus der DEAS 17 7h 210 bekannt. Der I üllkörper besteht aus dünnen Schichten eines nichtmetallischen Werkstoffs, insbesondere Kunststoff. Die Wellungen oder Falten benachbarter Schichten sind an ihren Kreuzungspunkten durch Kleben oder Schweißen miteinander verbunden, so daß sich ein einheitlicher Körper ergibt. ί Um die mechanische Festigkeit des Füllkörpers zu erhöhen, ist es aus der DE-AS 17 76 210 bekannt, die beiden Längsseiten der Schichten mit einem Verstärkungsrand, der eine größere mechanische Festigkeit hat als die inneren Teile der Schichten, zu versehen. Der

ίο verstärkte Rand soll dazu beitragen, die mechanische Festigkeit des Füllkörpers gegen äußere Beanspruchungen zu erhöhen und außerdem zur Formbeständigkeit der Falten beizutragen. Es hat sich gezeigt, daß trotz der verbesserten Konstruktion, insbesondere bei langzeitig einwirkenden Temperaturbelastungen, die teilweise auch über der angegebenen Gebrauchstemperauir liegen können, eine sichere Lage der Füllkörper auf den Auflagerpunkten nicht gewährleistet ist. Es sind Versuche gemacht worden, diese Schwierigkeiten durch Erhöhung der Temperaturbeständigkeit des Kunststoffs zu begegnen. Dies kann mit erheblichen Mehrkosten verbunden sein.

Aus der DE-AS 22 34 013 ist es außerdem bekannt, zur Herstellung eines verstärkten Längsrandes bei

2< einem Füllkörper aus Kunststoff-Folie den Rand der Kunststoffschicht umzufalten. bevor die Wellen oder Fallen gebildet werden. Dieser Füllkörper weist somit einen durch Umfalten verstärkten Längsrand mit Wellungen oder Falten auf.

«ι Ausgehend von der DFAS 17 76 210 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache Fiillkörperkonstruktion vorzuschlagen, die auch bei längeren Tcmperalurbelastungen eine sichere Auflage des Füllkörpers auf den Auflagerpunklen gewährleistet.

i"> Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von dem oberen und unteren l.ängsrand jeder Schicht zumindest einer in Form eines durchgehend geraden Längsrandes ausgebildet ist und die Wjllungen oder lallen jeder Schicht in einem Uhergangsbereich in

·»'· den geraden l.ängsrand übergeht.ι In dem Übergangsbercich verflachen die Wellungen oder Falten in Richtung auf den geraden l.ängsrand. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei ilen bekannten Fiillkörpern selbst ein verstärkter Rand eine Durchbie-

>< gung des Füllkörpers zwischen den Auflagerpunklen nichl verhindei:_: kann, da sich das gewellte l'olienprofil bei längerer Temperatureinwirkung und höheren Belastungen (große Wassermenge) auffächert. Man kann dieses Auffächern clv·.ι mil der Bewegung einer

'■'ι Ziehharmonika vergleichen. Diesem Auffächern kann selbst der verstärkte Rand nicht fühlbar begegnen, da der verstärkte Rand die Aiiffächerbewcgung mitmacht. Bei den bekannten Ausführungsformcn kann es daher sogar dazu kommen, daß der Füllkörper zwischen den

•■ι Auflagerpunklen durchfällt. Die Dchnbewegung im Sinne eines Auffächerns ist bei der erfindiingsgemäßen Konstruktion nicht möglich, da der durchgehend gerade l.ängsrand eine hohe Eigcnsteifigkeit des Füllkörpers gewährleistet.

*ίι Bei den möglichen Alternativen kann lediglieh der obere l.ängsrand als durchgehend gerader l.ängsrand ausgebildet sein. Zweckmäßiger ist es. wenn der obere und der untere l.ängsrand als durchgehend gerader l.ängsrand ausgebildet sind. Diese Konstruktion erhöht

'■■· nichl nur die l.igensleifigkeit. sondern erleichtert auch die Herstellung. Eine bevorzugte Alternative besteht darin, dall nur der untere l.ängsrand als durchgehend gerader l.ängsrand ausgebildet ist. da gerade im Bereich

des unteren Randes die stärksten Belastungen auftreten.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Wellungen oder Falten des Füllkörpers in dem Übergangsbereich kontinuierlich über eine Verflachung in den geraden Längsrand übergehen. Bezogen auf die gesamte Höhe des Füllkörper sollte der eine kontinuierliche Verflachung aufweisende Übergangsbereich bis V₂O der Füllkörperhöhe ausmachen. Der gerade Längsrand macht bis zu 3%, insbesondere 1 bis 2%, der Höhe des Füllkörper aus. Ein Übergangsbereich mit kontinuierlicher Verflachung zum geraden Längsrand ist gewährleistet, wenn der Übergangsbereich im Querschnitt gesehen eine spitzwinklige Form zeigt. Wie die Fig.2, 5 und 7 zeigen, ergibt sich dieser spitze Winkel bei einem Querschnitt durch eine Schicht, wenn einmal die geschnittene Seitenkante einer Wellung und zum zweiten die dahinterliegende (nicht geschnittene Seitenkante) der nächstfolgenden Wellung betrachtet wird. Der spitze Winkel beträgt 20 bis 75°, je nach Höhe der Wellung.

Um die Eigensteifigkeii des Füllkörpers zu fördern, ist es zweckmäßig, den geraden Längsrand im Vergleich zum übrigen Teil der Schicht verstärkt auszubilden. Dies erfolgt vorzugsweise durch Unifaltung des Längsrandes. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn in die Unifaltung eine Verstärkungseinlage eingelegt wird. Als Einlage empfiehlt sich ein runder Stab, /.. B. aus Kohlefasern. Glasfasern, Kunststoff, Metalldraht. Ein runder Stab ist vorteilhaft, da er keine Knick- oder Kerbwirkung auf den Füllkörper ausüben kann. Die Verstärkung kann alternativ zur Unifaltung auch durch eine Malerialvcrdickung der Folie im Bereich des l.ängsrandes. also durch Eigenwerkstoff gegeben sein. Hierbei kann nuin zur Vereinfachung den verstärkten Rand beim Extrudieren der Folie gleich mitausbilden. Unter Folien werden im Rahmen der Erfindung vorzugsweise Kunststoffbahnen verstanden. Eine geeignete Folienstärke liegt im Bereich von 0.2 bis 0,6 mm. Im weiteren Sinne des Wortes Folie ist auch an dünne Mewillbahnen. Papierbahnen oder Gewebebahnen gedacht.

Ein geeignetes llerstellverfahren zur Herstellung des Füllkörpers aus thermoplastischem Kunststoff besteht darin, daß eine Folienbahn in Feriigiingsrichtung gesehen im Bereich eines oiler beider l.ängsränder auf eine Temperatur unterhalb des ihermoelastischen Bereiches gehalten wird, und der verbleibende Teil bei einer Temperatur im thermoplastischen Bereich gewellt oder gefaltet wird, wobei der oder die l.ängsriinder niedrigerer Temperatur parallel /iir Ferligungsrichtung geführt wird (werden). Diese Führung kann /. B. durch eine sich in Fertigin/gsrichiiing erstreckende gerade Bahn gegeben sein. Der Längsrand niedrigerer Temperatur wird dann in diese Bahn eingeführt. /.. B. nach Art einer Nut-Feder-Verbindung, und ist durch diese Bahn beim Verformen des übrigen Teils der I olienbahn an Querbewegungen gehindert, so daU die Verformung ohne Umformung des geraden l.ängsrandes ablaufen kann. Eine bevorzugte Vcrfahrcnsallemative besteht darin, daß eine Kunststoff-Folie cxirudiert wird, und bei der noch heißen extrudiertcn Kunststoff-Folie ein Längsrand oder beide Längsränder unterhalb der Erweichungstemperatur abgeschreckt wird (werden), und daß unmittelbar anschließend der verbleibende Bereich im noch heißen Zustand gewellt oder gefallet wird. Die Abschreckung kann /.B. mit Hilfe von Preßluft oder anderen schncllwirksamen Kühlmitteln vorgenommen werden. Der abgekühlte Längsrand ka.in dann beim Verfort.t ν η sicher gehalten werden, ι. B.

durch Niederhalten oder durch eine Führungsnut, so daß eine Verstreckung im Bereich des Längsrandes in Querrichtung nicht zu befürchten st.-ht. Bei üblichen Kunstsioff-Folienbahnen sollte der Längsrand auf eine Temperatur unter 110"C eingestellt werden. Eine besonders einfache Herstellung ergibt sieh, wenn beide Längsränder abgeschreckt werden, da in diesem Falle eine besonders gute Führung der Folienbahn beim Verformen möglich ist, da die Folienbahn beidseitig über die Lätigsränder niedriger Temperatur geführt werden kann.

Der erfindungsgemäße Füllkörper hat insbesondere folgende Vorteile:

Auch bei langer einwirkenden Temperaturbelastungen, selbst wenn diese über den normalerweise anzutreffenden Gebrauchstemperaturen liegen, hat der Körper eine hohe Eigensteifigkeii. so daß eine sichere Auflage gewährleistet ist. Diese Auflage gilt auch für höhere Wasserbelastungen und/oder bei größeren Auflagerabständcn. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Auflagerabstände größer zu wäH?n und trotzdem mit billigen Kunststoffen zu arbeiten.

Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand der F i g. 1 bis 7 näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Füllkörpers:

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß H-II der Fig. I:

F ig. 3 in vergrößertem Maßstab eine Sicht von unten auf den Füllkörper;

Fig.4 in perspektivischer Darstellung eine Schicht des Füllkörners mit Übergangsbereich und geradem Längsrand:

F i g. 5 einen vergrößerten Ausschnitt V der F i g. 4:

Fig. b alternative Ausführungsformen /um Gegenstand der F i g. 4 und
F i g. 7 einen vergrößerten Ausschnitt VII der F i g. 6.

Der mit I bezeichnete Füllkörper besteht aus mehreren Schichten 2 eines Folienprofils, von denen in der Fig. 2 vier Schichten 2 dargestellt sind. Die einzelnen Schichten weisen jeweils Wellungen 3 auf, wobei die Wellenhöhe /wischen 10 und 30 mm liegen kann. Die Wellungcn 3 der einzelnen Schichten 2 berühren sich an den Krcu/ungspunkten 3.·; und sind an diesen Kontaktstellen /. B. durch Verkleben miteinander verbunden. Als wesentlich ist die in den Figuren gezeigte Ausbildung des unleren Endtcils des Füllkörpers I anzusehen. Der obere Endti.il des Füllkörpers kann entsprechend ausgebildet sein. Diese Einzelheit wurde aber in den Figuren nicht dargestellt, da konstruktiv keine Unterschiede bestehen.
Wie die F i g. 2 bis 7 /eigen, gehen die Wellungcn 3 des Füllkörpers I in einem Übergangsbereich 5 in den durchgehenden geraden unteren Längsrand 4 über. Die Querschnitte in den F i g. 2. 5 und 7 /eigen, dafi die Wollungen 3 im Übcrgangsbercieh 5 über eine keilförmige Verfluchung (spitzwinklige Ausbildung) in den interen Längsrand 4 übergeht. Bei diesem Querschnitt muß man berücksichtigen, daß von jeder Schicht 2 in Wirklichkeit nur die vordere linke Seitenkante geschnitten ist, während die rechts gezeigte Seitenkante ι'or in Sichtrichtung nächstfolgenden Weitung 3 hinter der Schniticbcne liegt.

Die F i g. 4 bis 7 verdeutlichen am Beispiel einer ein/igen Schicht /wci mögliche Ausführungsformen für den unteren Teil des Füllkörpers I. der aus mehreren b5 derartigen Schichten 2 zusammengesetzt ist. Nach der in F i g. 4 und 5 gezeigten Alternative weist die Schicht 2 als geraden Längsrand 4 eine im Querschnitt runde oder tropfenförmige Materialverdickung 8 auf. Die Material-

verclickung 8 besteht aus demselben Werkstoff wie der übrige Teil der Schicht und kann die 2- bis 5fache Starke der übrigen Schicht haben. Die Materialvcrciickung 8 und der Übergangsbereich 5 können direkt bei der Rrzeugung der Folie hergestellt werden.

Bei der alternativen Ausführungsform nach den F i g. 6 und 7 ist der gerade verstärkte l.ängsrand 4 durch eine Umfaltung 6 der Folie nach oben entstanden.

Diese I Imfalmng ft kiinn mnn mit einer (Missioning Umfalten von Stoffen vergleichen. Die Hohl t Imfaltung 6 richtet sich nach der I lohe des I üllkr I und kann IO bis 25 mm ausmachen. Der I ullköi steht auf dem untersten Fnde der I Imfaltiinn f Frhöhung der F.igensteifigkcit ist im Hereicl unteren F.ndes der Umfaltung eine Bewehrung in eines dünnen runden Stabes eingelegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Füllkörper für den Wärme- und Stoffaustausch, insbesondere für Kühltürme, bestehend aus mehreren Schichten einer gewellten oder gefalteten Folie, wobei die Wellungen oder Falten benachbarter Schichten sich kreuzen und gegeneinander abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß von dem oberen und unteren Längsrand jeder Schicht (2) zumindest einer in Form eines durchgehend geraden Längsrandes (4) ausgebildet ist und die Wellungen (3) oder Falten jeder Schicht (2) in einem Übergangsbereich (5) in den geraden Längsrand (4) übergehen.

2. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Längsrand als durchgehend gerader Längsrand (4) ausgebildet ist.

3. Füllkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsbereich (5) im Querschnitt eine spitzwinklige Form zeigt.

4. Fülfkorper nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der durchgehend gerade Längsrand (4) im Verhältnis zum verbleibenden Teil der Schicht (2) verstärkt ausgebildet ist.

5. Füllkörper nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der gerade Längsrand (4) durch Umfaltung (6) des Längsrandes der Schicht (2) verstärkt ist.

6. Füllkcrpei nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß in dem ungefalteten Längsrand (4) eine Verstärkungseinlage aus Metall oder Kunststoff eingelegt ■ t.

7. Füllkörper nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des geraden Längsrandes (4) durch eine M)teri;.'lverdickung der Folie gegeben ist.

8. Verfahren zur Herstellung des Füllkörpers aus thermoplastischem Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7.dadurch gekennzeichnet.daß eine Folienbahn in Fertigungsrichtiing gesehen im Bereich eines oder beider l.ängsränder auf einer Temperatur unterhalb des ihermo-elasiischen Bereiches gehalten wird und der verbleibende Teil bei einer Temperatur im thermo-elaslischen Bereich gewellt oder gefaltet wird, wobei der (die) eine niedrige Temperatur aufweisende^) l.ängsrand(er) parallel zur Fertigungsrichtung geführt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß eine Kunststoff-Folie eUnulierl wird, daß ein oiler beide l.ängsränder unterhalb der Erweichungstemperatur abgeschreckt werden, und daß unmittelbar anschließend der verbleibende Bereich im noch heißen Zustand gewellt oiler gefallet wird.