Die Erfindung betrifft ein Speichermaterial für die Wärmeübertragung zwischen Gasströmen in Wärmetauschern aus a standshaltenden _f leistenfδrmigen Profilelβmenten und mehreren, als Speieherelemente dienende platten» förmigβn Profilelementen aus wärmebeständigem Kunst¬ stoff, die zu Speicherblδcken zusammengesetzt sind.

Bin derartiges Speichermaterial ist aus der DE-A ^*"" 32 07 213 bekannt. Dabei sind die abstandshal enden, leis enförmigen und die wärmespeichernden, plattenförmig

Profilelemente aus Polyphenylenoxid oder einem Copolymer aus Polyphenylenoxid und Polystyrol oder aus Polyphβnyle oxis-Polystyrol-Polyblends hergestellt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde. die Dauerbelastbarkβit des Speichermaterials bei gleich¬ zeitig erhöhtem Temperaturniveau weiter zu verbessern. Außerdem soll die Herstellung des Speichermaterials aus den platten- und leistenförmigen Profilelementen erleichtert werden.

Ausgehend von einem Speichermaterial der eingangs erwähnten JLrt wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Profilelemente aus Polyäthβrimid hergestellt sind. Hochmolekulare Imide sind in der Kunststoff- technik hauptsächlich als temperaturbeständige

Duroplaste bekannt. Durch Einarbeitung von Ioiden mit hoher Wärmebeständigkeit und Festigkeit über Ätherbindungen in amorphe Polyäther, d.h. höher molekulare Verbindungen mit zahlreichen Ätherbindungen, stehen nunmehr Polyätheriaidβ zur Verfügung, die thermoplastische Eigenschaften haben, d.h. sich auf¬ grund guter Fließfähigkeit und Schmelzstabilität leicht zu Profilelementen formen sowie mit allen für Thermo¬ plaste üblichen Verfahren verarbeiten lassen. Für die Verarbeitung zu leisten- und plattenförmigen Profil¬ elementen können also sowohl Spritzguß- als auch Bxtrusionsverfahren angewandt werden. Durch die hohe Temperaturbeständigkeit sind die Hassetemperaturen *- zwischen 3 0 und 425°C, vorzugsweise etwa bei Zt00°C, zu wählen. Dabei ist lediglich zu beachten, daß für die Verarbeitung beheizte Werkzeuge eingesetzt werden, deren Oberfläche eine Temperatur zwischen 70 und 170 C vorzugsweise etwa 95 ^c aufweist. Durch die Wahl optimaler Verarbeitungstemperaturen werden durch das bessere Fließverhalten des Werkstoffs optimale Eigen¬ schaften der gefertigten Profilelemente, beispielsweise hohe Festigkeit der Fließnähte sowie hohe Wärme- und Chemikalienbeständigkeit bei optimalen Zykluszeiten trotz des amorphen Werkstoffs erhalten.

O PI

- -

Die Verbindung der abstandshal enden lei tenförmigen und der wärmespeichernden plattβnföππigβn Profil¬ elemente kann dann - wie bei dem bekannten Speicher¬ material - durch TJ1traschallschweißung erfolgen, wobei in den zu verbindenden Bereichen entsprechende Über¬ gänge, beispielsweise in Form von im Querschnitt dreieckförmigen Stegen, vorgesehen werden, welche nach der Ultraschallschweißung eine besonders hohe Festigkeit der Verbindung ergeben.

Alternativ können die Profilelemente auch durch Ver¬ klebung miteinander zu Speicherblöcken verbunden werden, und zwar kommt hierbei sowohl eine Verbindung der Profilelemente mittels einer Adhäsionsklebung mit Hilfe von Klebstoffen auf der Basis von Polyuretha Silicon, nichtaminisehen Epoxydharzen oder Pölyamid- schmelzkleber als auch mittels einer Diffusionsklebung unter Verwendung eines Lösungsmittels für Polyätherimi vorzugsweise Methylβnchlorid in Konzentrationen von 1 - 5 Ji in Frage. Im letztgenannten Fall werden die zu verbindenden Teile in den zur Verbindung vorgesehenen Δnschlußbereich durch das Lösungsmittel angelöst und unter Druckauflastung eine Verzahnung dieser Oberfläche ineinander vorgenommen. Nach dem Verdunsten des Lösun s mittels wird so eine praktisch monolithische Verbindung der Profilelemente erreicht, d.h. in der Klebnaht bleibt also kein Fremdmaterial mit von den Werkstoff- βigenschaften der. Profilelemente unterschiedlichen Werk stoffeigenschaf en zurück. Für die Verbindung durch Kleben sind die zu verbindenden Flächβnberβichβ genau aneinander anzupassen und sie müssen vor:~der Verklebung gründlich von Fett, öl und Staub gereinigt werden, wozu beispielsweise IsopropylaJLkohol geeignet ist. Bei allen

- h -

Klebevβrfahrβn spielt desweiteren die Druckauflastung nach dem Fügen über eine bestimmte Zeitdauer für die Haltbarkeit der vorgesehenen Verbindung eine wesent¬ liche Rolle.

Unabhängig von solchen Klebeverbindungen der Profil¬ elemente oder aber auch zusätzlich zu solchen Klebe¬ verbindungen, bietet es sich aufgrund der Material¬ eigenschaften bezüglich ihrer Dehnung bei Streckspannun ihrer Flexibilität und ihrer Elastizität an, die Frofil- elemente in den für die Verbindung vorgesehenen Anschlußbereichen als Schnappverbindung mit knöpf— oder lβistenartig gestalteten, im Wechsel eingreifenden und übergreifenden Verbindungsgliedern zu versehen.

Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung können die Speieher locke aus gelochten plattenföπnigen Profilelementen und mit Nietköpfen versehenen leisten-^ förmigen Profilelementen zusammengesetzt werden, wobei die Nietköpfe vorzugsweise durch Ultraschalleinwirkung angeformt oder angesenkt sind.

Insbesondere dann, wenn die plattenförmigen Profil¬ elemente eine besonders geringe Wandstärke aufweisen sollen, kann es zweckmäßig sein, das für die Herstellun verwendete Polyätherimid durch eingelagerte Fasern oder Fasergewebe, vorzugsweise Glasfasern oder Glasfase gewebe zu armieren. Dabei kommen Faseranteile bis zu 10 in Frage, ohne daß hierbei die für die Ausbildung von Schnappverbindungen wesentlichen elastischen Eigen¬ schaften des Materials verlorengehen.

Für die Verbindung zu Speicherblöcken nach einem der oben erwähnten Klebeverfahren kann es schließlich von Vorteil sein, wenn die leistenförmigen Profilelemente einstückig an den plattenförmigen Profilelementen angeformt sind. Dabei kann die Herstellung solcher integraler Verbundelemente durch Spritzgießen oder aber auch durch Extrudieren erfolgen, wobei die Verbund elemente für Klebe- oder Schnappverbindungen geeignet ausgebildet werden können. Beispielsweise ist eine Verbindung durch an den leistenförmigen Bereichen vorgesehene Stege mit verbreitertem Rand möglich, die in Schlitze in den plattenförmigen Bereichen der Verbun elemente eingerastet werden.

Da Polyätherimid innerhalb von 2k Stunden bis zu

0,25 i» Wasser aufnimmt, sollte der Werkstoff vor der Verarbeitung auf weniger als 0,05 ?• Vassergehalt getrocknet werden, z.B. durch eine Temperung in eineiT Trocknungsofen für eine bestimmte Zeitdauer.

Die aus den erfindungsgemäßen leisten- und plattenförmi Profilelementen oder auch aus integralen Verbundelement hergestellten Speicherblδcke besitzen eine hohe Festigk gegenüber aggressiven chemischen Einflüssen, z.B. einer großen Zahl aliphatischer Kohlenwasserstoffverbindungen, mineralischen Säuren sowie Salzlösungen und wässrigen Laugen mit einem pH-Wert 9- Außerdem zeigen die Speicherblöcke eine hohe Formbeständigkeit und eine ausreichende ZeitStandfestigkeit auch über längere Belastungszeiten hinweg bei höheren Arbeitstemperaturen bis zu 170 C.

OMPI

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung mehrere Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt*

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines

Stapels von durch Ultraschallschweißung verbindbaren leisten- und plattenförmigen Profilelementen bei der Herstellung eines Speicherblocks)

Fig. 2 eine Schnittansicht durch einen Stapel von für eine Schnappverbindung geeignet ausgebildeten leisten— und plattenförmigen Profilelementen mit in Längsrichtung der leistenförmigen Profile gelegter Schnitt¬ führung in Richtung der Pfeile 2-2 in Fig. 31

Fig. 3 eine Schnittansicht, entlang der Pfeile 3- in Fig. 2|

Fig. h einen durch Schnappverbindungen hergestell Profilelementen-Stapβl mit gegenüber den in den Fig. 2 und 3 verwendeten Profil- βlementen abgewandelten Profilelementen in einer in der Schnittführung der Fig. 2 ent sprechenden Schnittansicht}

Fig. 5 eine in der Schnittführung der Fig. 2 bzw. k entsprechende Schnittansieht durch einen Stapel von für eine Klebeverbindung geeignet ausgebildeten leistenförmigen un plattenförmigen Profilelβmenten.

Fig. 6 eine Schnittansicht, gesehen in Richtung der Pfeile 6-6 in Fig. _\ \

Fig. 7 eine in der Schnittführung der Fig. 6 ent sprechende Schnittansieht durch einen Profilelementen-Stapel, bei welchem die leistenförmigen Profilβlemente mit den pl förmigen Profilelement n durch Vernietung mit durch Ultraschallumformung hergestell

Nietköpfen verbunden sind; und

Fig. 8 eine in der Schnittführung der Fig. 6 ode

7 entsprechende Schnittansieht durch eine Stapel von Verbundelementen mit einstücki an den plattenförmigen Profilelementen ang formten leistenförmigen Profilelementen.

In Figur 1 sind bereits sieben plattenförmige Profil- elemente 10 im Wechsel mit abstandhältenden leisten¬ förmigen Profilen 12 in drei Reihen übereinander durch Ultraschallschweißung miteinander verbunden. Auf das oberste Profilelement 10 des Plattenstapels ist bereits die nächstfolgende Lage der abstandshaltenden lβisten- förmigen Profile 12 aufgesetzt worden. Für die

O PI

Verschweißung mit dem nächstfolgenden (nicht gezeigten) Profilelement sind die abstandshaltenden Profilelemente 12 beidseitig, d.h. auch auf der in der Zeichnung nicht sichtbaren Unterseite mit den auf. ihrer Obβr- seite dargestellten, sich in axialer Richtung er¬ streckenden, im Querschnitt dreieckförmigen Stegen 14 für linienförmige Schweißverbindungen einerseits und kreisringförmigen Stegen 16 für punktförmige Schwei߬ verbindungen andererseits versehen. Vor der Ultraschal schweißung wird zunächst auf die oberste Lage der abstandshaltenden leistenförmigen Profilelement 12 das nächstfolgende plattenförmige Profilelement 10 auf gelegt. Die Ultraschallschweißung erfolgt somit schrit weise zugleich durch eine die Unterseite der leisten- förmigen Profilelemente 12 mit dem darunter befindlich plattenförmigen Profilelement 10 verbindende Femschwe und durch eine Naheschweißung zur Verbindung ihrer Oberseite mit dem noch auf sie aufzulegenden platten¬ förmigen Profilelement.

Die abstandhaltenden leistenförmigen Profilelemente sind im Bereich der vorgesehenen punkt örmigen Schweiß verbindungen in der Draufsicht mit abgerundeten kreisringförmigen Verbreiterungen versehen, so daß in diesen Bereichen besonders belastungsfähige, knopfartige Verbindungsbereiche gestaltet werden. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausschnitt des Plattenstapels liegen die in der Zeichnung rechts dargestellten geradlinigen Stirnkanten der platten- förmigen Profilelementβ in der späteren Eintritts-

l che der staubbeladenen Gase, deren Strδmungsrichtun durch den Pfeil G symbolisiert sein möge. In gleicher Richtung wirken auch die Rβinigungsstrahlen eines Rußbläsers, deren Wirkungsrichtung durch den Pfeil B veranschaulicht sein möge.

Die abstandhaltenden leistenförmigen Profile 12 sind mit bezüglich der vorerwähnten Eintrittsfläche zurückversetzten Verbreiterungen mit den in der Drauf- sich kreisringförmigen Stegen 16 für die punkt- förmigen Ultraschall-Schweißverbindungen versehen.

Unmittelbar an die Eintrittsfläche angrenzend sind gegenüber den anderen in Längsrichtung der leisten- förmigen Profile verlaufenden dreieekförmigen Stege 14 zur Herstellung der linienförmigen SchweißverbdLndungen kürzere, im Querschnitt ebenfalls dreieckförmige Stege 18 vorgesehen, die allein als Montagehilfe *- _* - dienen. Sie fixieren den Profilelemen anstapel bzw. den Speicherblock im Bereich der betreffenden Stirn¬ seite und vermeiden dort eine Verformung aufgrund der schrittweise durchgeführten Ultraschallschweißung während der Herstellung des Speicherblocks aus den plattenförmigen und den leistenförmigen Profil- elementen. Im späteren Betrieb können die mit den Stegen 18 hergestellten Schweißverbindungen dann aufbrechen, so daß die plattenförmigen Profil¬ elementβ 10 im Bereich der Eintrittsfläche einen schwingungsfähigen Eintrittsabschnitt bilden.

Bei dem in den Figuren 2 und 3 gezeigten Stapel sind die plattenförmigen Profilβlemβnte 10 durch Ver- rastung mit den leistenföxmigen Profilelementen 12 verbunden, wofür von den gegenüberliegenden Flach- selten der leistenförmigen Profilelβmente 12 in regelmäßigen Abständen Zapfen 20 mit verdicktem Kopf vorspringen, die in zugeordnete Bohrungen 22 in den Profilelementen 10 eingerastet sind. Die Zapfen 20 stehen sich dabei auf der Ober- und der Unterseite der leistenförmigen Profilelemente 12 gegenüber, wie in Fig. 2 erkennbar ist. Dagegen sind die leistenförmigen Profilelemente 12 zwischen auf¬ einanderfolgenden plattenförmigen Profilelementen 10 Jeweils um das Maß des Abstände benachbarter Bohrungen 22 in den Profilelementen 10 zueinander versetzt.

Bei dem in Fig. gezeigten Profilelementen-Stapel weisen die leistenförmigen Profilelemente 12 eben- «- falls wieder Zapfen 20 mit verdicktem Kopf auf, die in zugeordneter Bohrung 22 in den plattenförmigen Profilelementen 10 eingerastet werden, wobei die Zapfen 20 auf gegenüberliegenden Seiten der leisten¬ förmigen Profilelemente aber einen Abstand haben, der gleich dem doppelten Abstand benachbarter Bohrun- gen 22 in den plattenförmigen Profilelementen ist, und die Zapfen 20 auf der Ober- und Unterseite der Profilelemente 12 Jeweils ÜB das Maß des Lochabstands benachbarter Bohrungen 22 in den Profilelementen 10 zueinander versetzt sind. Dadurch ist es möglich, die leistenförmigen Profilelemente 12 ohne seitliche

Versetzung zwischen aufeinanderfolgenden Profil¬ elementen 10 ähnlich wie beim Plattenstapel gemäß Fig. 1 in Reihen übereinander anzuordnen.

Die Figuren 5 und 6 zeigen einen dem Profileierneuten- Stapel gemäß den Figuren 2 und 3 ähnlich aufgebauten Profilelementen-Stapel, bei dem die Profilelemente 10 und 12 Jedoch nicht miteinander verrastet, sondern durch Klebung verbunden sind, Anstelle von Zapfen 20 mit kreisförmigem Querschnitt sind an den leisten¬ förmigen Profilelementen längliche Stegvorsprünge 2k angeformt, welche in zugeordnete Schlitze 26 passend eingreifen. Zu Verbindungen der ProfilelementΘ 10 und 12 werden die Stegvorsprünge bei der Montage mit einem Kleber in die Schlitze 26 eingesetzt oder die in den Schlitzen aneinander zur Anlage kommenden Flächen werden vor der Montage des Jeweiligen plattenförmigen Profilelements 10 mit einem Lösun a^. mittel angelδst. Nach Verflüchtigung des Lösungsmittel sind die StegvorSprünge 2k dann praktisch monolithisch mit den zugewandten Wänden der Schlitz 26 verbunden.

In Fig. 7 Ist eine Verbindungsmethode der leisten¬ förmigen Profilelement 12 mit den plattenförmigen Profilelementen 10 veranschaulicht, bei denen wiederum von den gegenüberliegenden Flachseiten der leisten¬ förmigen Profilelemente 12 vorspringende, im Querschni kreisförmige Zapfen 28 in zugeordnete Bohrungen 30 in den plattenförmigen Profilelementen 10 eingesetzt werden. Die Festlegung der Zapfen 28 in den Bohrungen

O PI

erfolgt Jedoch durch Ausbildung von Nietköpfen 3 an den freien Zap önenden durch eine Umformung dieser Zapfenendβn mit Ultraschall.

Figur 8 zeigt schließlich noch einen Stapel aus Verbundelementen 32, bei denen die leistenförmigen Profilelemente praktisch einstückig an den platten¬ förmigen Profilelementen 10 angeformt sind. Im dargestellten Fall sind auf gegenüberliegenden Seiten der plattenförmigen Profilelemente 10 Jeweils abwechselnd und auf den gegenüberliegenden Seiten Jeweils um den Abstand benachbarter leistenförmiger Profilelemente zueinander versetzt unterschiedliche leistenförmige Profilelemente 3k, vorgesehen, von denen das eine Profilelement 3k eine relativ schmale,, am freien Ende mit einem im Querschnitt kreisförmig verdickten Kopfbereich versehene Leiste ist, während das zweite Profilelement 3 als breiter« Leiste mit einer zum Profilelement 3k komplementären Längsnut ausgebildet ist. Die Profilelemente 3k des einen Verbundelements 3 können also in die Profil¬ elemente 3 des im Stapel nächstfolgenden Verbund¬ elements 32 eingerastet werden.