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Rotor zur Beeinflussung-insbesondere zur Trocknung-eines Luftstromes mittels eines anderen
Die Erfindung betrifft Rotoren zur Beein- flussung-insbesondere zur Trocknung-eines
Luftstromes mittels eines andern, welcher aus einander berührenden, dünnen, insgesamt oder abwechselnd gefalteten, gewellten oder sonstwie mit Ausbauchungen versehenen Lagen aus fase- rigem, nichtmetallischem Werkstoff aufgebaut und so mit durch den Rotor hindurchgehenden
Kanälen oder Spalten versehen ist.
Bei bisher bekannten Rotoren dieser Art sind die einzelnen einander berührenden, die Kanäle bildenden Lagen aus einem faserigen, nichtmetallischen, sei es organischem, Werkstoff-wie etwa aus Zellstoff-Papier-oder auch aus anorganischem, Werkstoff-wie z. B. aus AsbestPapier-hergestellt.
Bei derartigen Rotoren ist das umschliessende Gehäuse mit je einem Einlass und einem Auslass für jeden der beiden Luftströme versehen, die daher an verschiedenen Stellen durch den Rotor hindurchgehen ; bei Betrieb läuft der Rotor langsam um-etwa mit l bis 10 Umdr/h ; bei einem Trocknungs-Verlauf gibt nun der Luftstrom mit dem höheren Dampfgehalt Feuchtigkeit an den Rotor ab, von welchem sie dann der andere Luftstrom wieder entfernt, der-im allgemeinen durch vorherige Erhitzung-einen niedrigeren relativen Feuchtigkeitsgehalt hat.
Nach der Erfindung werden nun Rotoren der eingangs beschriebenen Art zur Beeinflussung - insbesondere zur Trocknung-eines Luftstromes mittels eines andern dadurch besonders vorteilhaft ausgestaltet, dass seine einander berührenden, die durchgehenden Kanäle bildenden, dünnen Lagen wenigstens im Bereich der Mündungen der Kanäle mit einem Stoff belegt oder imprägniert sind, durch den sie dort steifer und die Fasern härter aneinander gebunden sind als an den übrigen Teilen, und dass die Lagen zusätzlich mit einem nach der ersten Belegung bzw. Imprägnierung aufgebrachten hygroskopischen, wasserlöslichen Salz imprägniert sind.
Eine solche Imprägnierung erweist sich bei solchen Rotoren besonders vorteilhaft, bei denen die zwischen den einzelnen Lagen aus faserigem Werkstoff gebildeten Kanäle eng sind.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele von Rotoren zur Beeinflussung eines
Luftstromes mittels eines andern dargestellt.
Es zeigen : Fig. 1, 2 und 3 einen derartigen
Rotor im Querschnitt I-I der Fig. 2, sowie im horizontalen Mittelschnitt II-II der Fig. l bzw. in Seitenansicht mit teilweisem Schnitt III-III der Fig. 2 ; Fig. 4 und 5 zwei andere Ausführungs- formen des Rotor-Körpers mit verschiedenen
Profilierungen der Faserstoff-Lagen.
Das Gehäuse 10 des Rotors ist mit dem
Flansch 12 an einem horizontalen Träger befestigt ; am Gehäuse ist der Motor 14 direkt angesetzt, dessen Welle 16 durch ein im Gehäuse eingesetztes
Rohr 18 hindurchgeführt ist und an ihrem freien Ende den scheibenförmigen Rotor 20 trägt, zwischen dessen Nabe 22 und Felge 24 ein spiralförmig gewickelter Körper angeordnet ist ; der vorzugsweise aus nichtmetallischem, faserigem Blatt-Material, wie beispielsweise Zellulose- oder Asbest-Papier besteht und dessen Lagen eine Dicke von nur 1/10 mm zu haben brauchen. Dieser Rotorkörper besteht vorzugsweise-wie z. B. in Fig. 3 und 5 ersichtlichabwechselnd aus glatten Schichten 30 und gewellten Lagen 32 ; es können aber auch, wie in Fig. 4 angedeutet, die einzelnen parallelen Lagen 26 durch Rippen 28 voneinander distanziert werden.
Der Rotor 20 wird durch die ebenen und gewellten Lagen 30 und 32 in zahlreiche parallele, ihn dicht nebeneinander axial durchsetzende Kanäle aufgeteilt ; wenn nun in einer Klima-Anlage die Masse dieser Rotor-Schichten zur Übertragung von thermodynamischen Eigenschaften der Luft verwendet wird, sollen die glatten Lagen einen Abstand von weniger als 3 mm-vorzugsweise von weniger als 2 mm-voneinander haben.
Die Wirkungsweise dieses Rotors ist nun folgende :
Gemäss Fig. 2 wird einer der Luft- ströme-beispielsweise der aus einem geschlossenen Raum kommende-mittels des Ventilators 36 durch den Antriebs-Kanal 34 in die linke vordere Kammer 35 des Gehäuses und weiter durch die gerade in der linken Hälfte des Gehäuses befindlichen Durchtriebs-Kanäle des scheibenförmigen Rotors 20 in die hinter diesem links von der vertikalen Zwischenwand 48 angeordnete Kammer 37 geblasen, aus der er durch den Kanal 34 wieder austritt ;
von einem zweiten
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Ventilator 44 wird nun ein zweiter Luftstrom - beispielsweise frische Aussenluft-durch den Kanal 40 in die jenseits des Rotors liegende rechte Gehäuse-Kammer 39 und weiter durch die in der momentan rechten Hälfte des Rotors 20 befindlichen Kanäle-u. zw. in entgegenge- setzter Richtung als vorher die Abluft-in die rechte Vorkammer 41 des Gehäuses und schliesslich durch den Austritts-Kanal 40 in den zu klimati- sierenden Raum gesaugt.
Die beiden raumseitigen Vorkammern 35 und 41 des Gehäuses sind durch eine vertikale
Zwischenwand 46-siehe Fig. 3-und die äusseren Kammern 37 und 39 durch eine Zwischen- wand 48 voneinander getrennt, welch letztere mit dem Deckel 50 benachbart sein kann, um den
Rotor 20 zugänglich zu machen.
Die Rotorscheibe kann nach Lösung der
Mutter 52 von der Welle 16 aus dem Gehäuse 10 entfernt werden. Zur Verhinderung eines direkten
Luft-Austausches zwischen den jeweils benach- barten Kammern des Gehäuses sind an beiden
Stirnflächen der Rotorscheibe Dichtungs-Ele- mente 54 und 56 angeordnet, die in dem darge- stellten Ausführungsbeispiel ihrerseits wieder durch wellenförmige Ausbildungen mit Kanälen versehen sind, die jedoch grösser sind als diejenigen des Rotors. Andernfalls können auch an den
Rändern der Zwischenwände 46 und 48 - z. B. backenförmige Dichtungen-angebracht sein, die anderseits an den Stirnflächen der Rotorscheibe nachgiebig anliegen.
Die Seiten des Rotors mit den Mündungen der durchgehenden Kanäle müssen oft nach dem Aufbau des Rotors nachgearbeitet werden ; wenn die Schichten des Rotors z. B. konzentrisch aufeinandergelegt oder gewickelt sind, dann münden die axial durchlaufenden Kanäle in den ebenen Stirnflächen. Um diese ebenen Stirnflächen herum sind dann Abdichtungen gegen ein Überströmen oder Auslecken zwischen beiden Luftströmen vorgesehen ; für ein gutes Zusammenwirken mit diesen Dichtungen ist dann eine möglichst glatte und gleichförmige Ausbildung der ebenen Mündungs-Flächen bedeutungsvoll.
Die einzelnen Schichten des Rotors haben an sich geringe Festigkeit und verformen sich daher bereits bei unbedeutender Belastung, wobei insbesondere das Fasergefüge leicht aufgelockert wird. Infolge der erfindungsgemässen Imprä- gnierung der Schichten im Bereiche der Mündungen der Kanäle lassen sich diese Stirnflächen des Rotors durch Schleifen, Schneiden od. ähnl.
Bearbeitungen einwandfrei glätten, wobei die Fasern genügend spröde sind, um selbst abbrechen und z. B. durch einfaches Ausblasen entfernt werden zu können ; durch diese Imprägnierung wird auch eine Drosselung oder Verlegung der Kanal-Mündungen vermieden, die sonst beim Durchgang der Luftströme durch den Rotor den Druckabfall unter Umständen erheblich vergrössern und damit den Wirkungsgrad ver- schlechtem sowie insbesondere Ablagerung von mit der Luft mitgeführten, festen Verunreini- gungen in den Kanalmündungen begünstigen würde.
Die erfindungsgemässe Imprägnierung der
Schichten-Ränder erfolgt vorzugsweise durch
Behandlung der Stirnflächen des Rotors zunächst mit einer wässerigen Lösung von Natriumsilikat oder Wasserglas und dann mit einer wässerigen
Lösung von Kalziumchlorid, die beide zusammen einen wasserunlöslichen Niederschlag von
Kaliumsilikat ergeben, wonach nicht reagierte Reste der Ausgangs-Lösungen mit Wasser weggespült werden können ; nach der Imprägnierung wird der Rotor durch Durchspülung der feinen Kanäle mit Warmluft getrocknet.
Bei Betrieb des Rotors werden seine Kanäle während der Aufnahme von Feuchtigkeit stark benetzt, wodurch die Schichten erheblich an Festigkeit verlieren und sich die Kanäle leicht verformen können ; durch die erfindungsgemässe Imprägnierung der Schichten-Ränder wird jedoch der Rotor steifer und kann dem Einfluss der Feuchtigkeit besser widerstehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nun diese Wirkung dadurch wesentlich verbessert, dass die Schichten des Rotors mit dem versteifenden bzw. härtenden Stoff vollständig belegt oder imprägniert sind.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Schichten des Rotors in einem mittleren Abstand voneinander von durchschnittlich 1, 5 mm, vorzugsweise etwa 0, 75 mm, angeordnet ; durch diesen engen Teilungsabstand der Schichten erhält man hohe Übertragungszahlen bzw. eine grosse wirksame Schichtoberfläche innerhalb eines gegebenen Volumens des Rotors.
Schliesslich ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Schichten des Rotors mit einem hygroskopischen Stoff imprägniert sind-vorzugsweise mit einem wasserlöslichen Salz, in erster Linie mit Lithium-Bromid oder-Chlorid. Die Aufbringung dieses hygroskopischen Stoffes kann zweckmässig nach erfolgter Imprägnierung mit dem versteifenden bzw. härtenden Mittel erfolgen.
Anderseits kann man bereits bei der ersten Imprägnierung mit den beiden oben erwähnten Lösungen mit einem Überschuss an Kalziumchlorid arbeiten, da dieses hygroskopisch ist und daher mindestens teilweise den hygroskopischen Belag der Rotorschichten bilden kann.
Anderseits ist nun aber das wasser-absorbierende und-festhaltende Vermögen der Schichten sowie des hygroskopischen Stoffes von dem zwischen den Fasern vorhandenen Poren-Hohlraum abhängig, der z. B. für Asbestpappe 60-80% des Gesamtvolumens betragen kann, jedoch proportional der vorhandenen Menge des versteifenden Imprägnierungsmittels-wie z. B. des Kalziumsilikats-abnimmt ; dieses Imprägnierungsmittel darf daher nur in begrenzten Mengen zugesetzt werden, u. zw. kann die Menge an Kalziumsilikat bis zu 10-15% des Gesamtgewichtes der Schichten-z. B. des Asbestes-betragen.
Im allgemeinen ist weiters erwünscht, dass ein feuchtigkeitsübertragender Rotor zwischen beiden
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ihn durchsetzenden Luftströmen so wenig Wärme als nur irgend möglich überträgt ; das versteifende Imprägnierungsmittel ist an sich unwirksam bei Feuchtigkeitsübertragung, steigert dagegen die unerwünschte Wärmeübertragung, woraus sich auch wieder die gleiche Forderung nach möglichster Beschränkung der Menge dieses Stoffes in durch die Zweckbestimmung gegebenen engen Grenzen bestätigt.
Insbesondere, wenn die die Mündungen der Kanäle aufweisenden Stirnflächen des Rotors direkt an den im Gehäuse angebrachten Dichtungsflächen anliegen, so dass die Schichten während der Umdrehung des Rotors einer Gleitreibung ausgesetzt sind, müssen die Aussenkanten der Schichten zweckmässig verschleissfest imprägniert sein-wie z. B. mit nach dem Trocknen aushärtendem Wasserglas ; zugleich können die Schichten als Ganzes durch den wasserfesten Belag oder Niederschlag versteift werden.
Die Schichten des Rotors können zweckmässig aus einer Bahn in einer zusammenhängenden Spirale gewickelt oder auch in Sektoren aufgeteilt sein, die paketartig in ein Fachwerk oder zwischen im Rotor vorgesehenen Speichen eingesetzt sind.
Wenn die Schichten miteinander verleimt sind, zeigt es sich, dass die Imprägnierung mit dem hygroskopischen Salz dauernde Verschiebungen in der Schichtmasse hervorruft, so dass sich an vielen Stellen Risse bilden und die gleichmässige Verteilung der Luftströme über die feinen Kanäle gefährdet wird ; hieraus ergibt sich gleichfalls die Bedeutung der Belegung der miteinander nicht verbundenen Schichten mit einem Imprägnierungsstoff, wodurch der an sich schwache Werkstoff der Schichten grössere Festigkeit erhält. Besteht der Rotor aus abwechselnd ebenen und gewellten blattartigen Schichten, so können je zwei derselben vorteilhaft mit einem Bindemittel zu einer zusammenhängenden Bahn bzw. einem Band verbunden sein, aus dem dann der Rotor gewickelt oder anderweitig aufgebaut wird.
Infolge der engen Unterteilung der Schichten kann die Abmessung des Rotors in Längsrichtung der Kanäle klein gehalten werden-z. B. nur 100 mm betragen-, was eine weitere vorteilhafte
Auswirkung der Versteifung des Schichtwerk- stoffes durch die erfindungsgemässe Imprägnierung bedeutet, insbesondere mit Hinblick darauf, dass der Durchmesser der Schichtmasse des Rotors einen und sogar mehrere Meter betragen kann.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die oben angegebenen besonderen Beispiele beschränkt, sondern im weitesten Sinne innerhalb ihres Grundprinzips abwandelbar. Wenn der Werkstoff der Schichten an sich hygroskopisch ist, treten dieselben Schwierigkeiten auf, wie sie eingangs beschrieben wurden. Die Erfindung ist auch anwendbar bei Rotoren zur Übertragung von Wärme zwischen zwei Luftströmen. Der die Fasern bindende Stoff kann wasserlösliches Phenolformaldehydharz oder ein ähnlicher Kunststoff sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Rotor zur Beeinflussung-insbesondere zur Trocknung-eines Luftstromes mittels eines andern, welcher aus einander berührenden, dünnen, insgesamt oder abwechselnd gefalteten, gewellten oder sonstwie mit Ausbauchungen versehenen Lagen aus faserigem, nichtmetallischem Werkstoff aufgebaut und so mit durch den Rotor hindurchgehenden Kanälen oder Spalten versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass diese Lagen des Rotors wenigstens im Bereich der Mündungen der hindurchgehenden Kanäle mit einem Stoff belegt oder imprägniert sind, durch den sie dort steifer und die Fasern härter aneinander gebunden sind als an den übrigen Teilen, und dass die Lagen zusätzlich mit einem nach der ersten Belegung bzw. Imprägnierung aufgebrachten hygroskopischen, wasserlöslichen Salz imprägniert sind.