Die Erfindung bezieht sich auf ein Plattenelement für einen Plattenwärmetauscher.
Derartige Plattenelemente sind in unterschiedlichster Form und aus einer Vielzahl unterschiedlicher Werkstoffe üblich.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Plattenelement für einen Plattenwärmetauscher zur Verfügung zu stellen, das einerseits mit einem geringen Aufwand herstellbar ist, ein vergleichsweise geringes Gewicht aufweist und dennoch neben den üblichen Wärmeaustauscheigenschaften auch über hervorragende Enthalpie-Austauscheigenschaften verfügt. Neben sensibler Wärme bzw. Temperatur soll zwischen unterschiedlichen Fluidströmen auch Feuchtigkeit bzw. Wasserdampf übertragen bzw. ausgetauscht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Plattenelement für einen Plattenwärmetauscher gemäß Anspruch 1 gelöst.
Ein derartiges Plattenelement ist mit einem geringen Aufwand mit den gewünschten Eigenschaften herstellbar.
Die Membranschicht des erfindungsgemäßen Plattenelements lässt sich vorteilhaft als Kunststoffmembranschicht ausgestalten.
Die zumindest eine Trägerschicht des erfindungsgemäßen Plattenelements kann mit einem vergleichsweise geringen Aufwand als Gewebe- oder Vliesschicht ausgebildet werden, wobei sich durch die Auswahl der genannten Werkstoffe die notwendigerweise durchbrochene Struktur der Trägerschicht vorteilhaft ergibt.
Um das erfindungsgemäße Plattenelement mit einem technischkonstruktiv geringen Aufwand mit der vorgebbaren mechanischen Festigkeit und der gewünschten räumlichen Struktur zu versehen, ist es vorteilhaft, wenn die zumindest eine Trägerschicht des Plattenelements aus einem thermisch verformbaren Werkstoff ausgebildet ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenelements ist dieses als dreischichtige Laminatanordnung ausgebildet, mit einer weiteren Trägerschicht, die auf der der ersten Trägerschicht abgewandten Seite der Membranschicht angeordnet ist und mittels der dem Plattenelement ebenfalls eine vorgebbare mechanische Festigkeit und eine räumliche Struktur verleih- und diese aufrecht erhaltbar sind.
Eine flächige, punktuelle, streifige oder gitterförmige Verbindung jeder Trägerschicht mit der Membranschicht kann durch Werkstoffeigenschaften jeder Träger- und/oder der Membranschicht realisierbar sein. Hierbei sind dann keine zusätzlichen Verbindungsmittel, wie Klebstoffe od.dgl., erforderlich.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, die flächige, punktuelle, streifige oder gitterförmige und haftende Verbindung zwischen der Membranschicht jeder Trägerschicht durch ein Bindemittel, vorzugsweise durch ein Hotmelt-Klebemittel, zu realisieren.
Die Vliesschichten lassen sich vorteilhaft aus einem Polyestervlies ausgestalten.
Dieses Polyestervlies sollte zweckmäßigerweise ein Gewicht aufweisen, das zwischen 20 und 80, vorzugsweise bei etwa 50 g/m2, liegt.
Um die Durchlässigkeit des Polyestervlieses für Flüssigkeit und damit den Abtransport von Flüssigkeit zur Kunststoffmenbranschicht zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn das Polyestervlies hygroskopisch einstellbar ist.
Dies kann zweckmäßigerweise dadurch erreicht werden, dass das Polyestervlies eine Beschichtung aus einem Zeolithen und einem Binder aufweist.
Die Enthalpie-Übertragungseigenschaften der Kunststoffmembranschicht lassen sich mit einem vergleichsweise geringen Aufwand realisieren, wenn die Kunststoffmembranschicht aus einem Polymer- oder Polyurethan-Werkstoff ausgebildet ist.
Zweckmäßigerweise sind die vorstehend geschilderten Plattenelemente an ihren Rändern verfalz- und verschweiß- oder verklebbar, so dass sie mit einem äußerst geringen technischkonstruktiven Aufwand zu einem Plattenwärmetauscher zusammengefügt werden können.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Plattenelements für Plattenwärmetauscher gemäß Anspruch 1 wird eine zumindest zweischichtige Laminatanordnung aus einer Membranschicht, vorzugsweise einer Kunststoffmembranschicht, und zumindest einer Trägerschicht, vorzugsweise jeweils einer Vliesschicht auf beiden Seiten der Kunststoffmembranschicht, in einer ebenen Form erstellt, wonach diese ebene Laminatanordnung mittels eines einzigen Verformungsschritts mit der für das Plattenelement vorgesehenen räumlichen, tragfähigen und aufrecht erhaltbaren Struktur versehen wird. Bei diesem Verformungsschritt können diejenigen Werkzeuge verwendet werden, die auch bei Plattenelementen aus aus dem Stand der Technik bekannten Werkstoffen eingesetzt werden. Von daher sind keine aufwändigen Änderungen etc. vorhandener Produktionsanlagen erforderlich.
Zweckmäßigerweise wird bei dem Verformungsschritt simultan eine Haftverbindung zwischen jeder Trägerschicht und der Membranschicht geschaffen. Der Aufwand für die Herstellung des erfindungsgemäßen Plattenelements kann somit vergleichsweise niedrig sein.
Die Verformung, die mit der Herstellung der Haftverbindung einhergeht, erfolgt mittels Pressung bei maximal 160 Grad C. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Enthalpie-Übertragungseigenschaften der Membranschicht nicht beeinträchtigt werden.
Die hygroskopische Einstellung der Träger- bzw. Vliesschichten kann mit einem vergleichsweise geringen Aufwand dadurch realisiert werden, dass die Träger- bzw. Vliesschichten mittels eines Eintauch- oder Sprühvorgangs mit einer Beschichtung aus einem Zeolithen und einem Binder versehen werden.
Aufgrund der hygroskopischen Einstellung der Träger- bzw. Vliesschichten kann, sofern eine hydrophile Einstellung der Träger- bzw. Vliesschichten vorgesehen wird, erreicht werden, dass sich in den Träger- bzw. Vliesschichten abgelagertes Wasser gleichmäßig über die Oberfläche der Träger- bzw. Vliesschichten verteilt, wodurch die Durchlässigkeit des Plattenelements insgesamt erhalten bleibt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Plattenelements zeigt, das mit weiteren gleichartigen Plattenelementen zu einem Plattenwärmetauscher zusammenfügbar ist.
Das in der einzigen Figur gezeigte Plattenelement 1 ist in dieser Figur nicht maßstabgerecht, sondern lediglich prinzipiell dargestellt. Bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Plattenelements 1 ist dieses als dreischichtige Laminatanordnung 1 ausgebildet.
Zu dieser dreischichtigen Laminatanordnung 1 gehört eine mittig in der Laminatanordnung 1 angeordnete Kunststoffmembranschicht 2, eine in der Figur oberhalb der Kunststoffmembranschicht 2 angeordnete erste Vliesschicht 3 und eine in der Figur unterhalb der Kunststoffmembranschicht 2 angeordnete zweite Vliesschicht 4.
Mittels der Kunststoffmembranschicht 2 ist Enthalpie zwischen zwei in der Figur nicht gezeigten Fluidströmen übertragbar, wobei einer der Fluidströme oberhalb des Plattenelements 1 und der andere der beiden Fluidströme unterhalb des Plattenelements 1 strömt.
Die Kunststoffmembranschicht 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Polyurethan-Werkstoff ausgebildet.
Die erste Vliesschicht 3 und die zweite Vliesschicht 4 sind aus einem thermisch verformbaren Vlieswerkstoff, im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Polyestervlies, ausgebildet. Das Polyestervlies hat ein Gewicht von 50 g/m2. Darüber hinaus ist das Polyestervlies hygroskopisch einstellbar ausgestaltet, wobei hierzu das Polyestervlies mit einer Beschichtung versehen ist, die aus einem geeigneten Zeolithen und einem Binder besteht.
Mittels der beiden Vliesschichten 3, 4 wird erreicht, dass das Plattenelement 1 eine vorgebbare mechanische Festigkeit und eine räumliche Struktur erhält. Diese mechanische Festigkeit und diese räumliche Struktur sind für die Dauer der Nutzung des Plattenelements in einem Plattenwärmetauscher aufrecht erhaltbar.
Zwischen der Kunststoffmembranschicht 2 einerseits und den Vliesschichten 3, 4 andererseits ist eine flächige Haftverbindung vorgesehen. Diese kann bei dem in der einzigen Figur gezeigten Ausführungsbeispiel des Plattenelements 1 mittels Werkstoffeigenschaften des die Vliesschichten 3, 4 ausbildenden Polyestervlieses und/oder mittels Werkstoffeigenschaften der Kunststoffmembranschicht 2 realisiert werden.
Alternativ ist es möglich, diese Haftverbindung mittels eines Bindemittels, vorzugsweise mittels eines Hotmelt-Klebemittels, zu realisieren.
Zur Herstellung eines Plattenwärmetauschers aus den vorstehend geschilderten Plattenelementen 1 sind diese an ihren Rändern verfalz- und verschweißbar. Hierdurch werden voneinander getrennte Strömungskanäle für den einen Fluidstrom und für den anderen Fluidstrom geschaffen. Durch die Plattenelemente 1 hindurch kann zwischen den Fluidströmen Enthalpie ausgetauscht werden.
Zur Herstellung des Plattenelements 1 wird zunächst eine ebene dreischichtige Laminatanordnung 1 erstellt. Hierbei wird auf die untere Vliesschicht 4 die Kunststoffmembranschicht 2 und auf die Kunststoffmembranschicht 2 die obere Vliesschicht 1 aufgelegt. Danach wird mittels eines einzigen Verfahrensschritts, der sowohl der Verformung, d.h. der Schaffung einer räumlichen Struktur für das Plattenelement 1, als auch der flächigen Verbindung zwischen der Kunststoffmembranschicht 2 einerseits und den beiden Vliesschichten 3, 4 andererseits dient, das Plattenelement 1 erstellt. Für diesen Verfahrensschritt können dieselben Werkzeuge eingesetzt werden, die auch bei der Herstellung herkömmlicher Plattenelemente verwendet werden.
Des Weiteren wird bei diesem Verfahrensschritt eine Maximaltemperatur nicht überschritten, die 160 Grad C beträgt. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Kunststoffmembranschicht 3 ihre für die ordnungsgemäße Funktion erforderliche Enthalpie-Durchlässigkeit beibehält.
Zur hygroskopischen Einstellung der beiden Vliesschichten 3, 4 werden diese mit einer Beschichtung aus einem Zeolithen und einem Binder versehen, wobei diese Beschichtung durch einen Eintauch- oder einen Sprühvorgang hergestellt werden kann.
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