CH657447A5

CH657447A5 - Rotierender waermeaustauscher.

Info

Publication number: CH657447A5
Application number: CH589/82A
Authority: CH
Inventors: Lennart Jansson; Stellan Akesson; Harry Waermoe
Original assignee: Svenska Flaektfabriken Ab
Priority date: 1981-02-09
Filing date: 1982-02-01
Publication date: 1986-08-29
Also published as: DK52582A; US4473108A; DK153725C; ATA39082A; FR2499703A1; DE3204418A1; SE456854B; SE8200696L; FI820370L; SE456854C; GB2092732B; NO150932C; NO150932B; FI69700C; FI69700B; NO820283L; JPS57148193A; FR2499703B1; GB2092732A; DK153725B

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art.

Rotierende Wärmeaustauscher kommen oftmals bei Ventilationsanlagen zum Wiedergewinnen von Wärme und bzw. oder Feuchtigkeit aus der Abluft vor. Der aktive Wärmeaustauscherteil, der Rotor, ist mit axialen Kanälen ausgeführt, die ein Durchströmen der Luft gestatten. Zur Anpassung an unterschiedliche Luftmengen wird der Rotor mit verschiedenen Durchmessern zwischen 500 mm und 5000 mm hergestellt. Auch bei sehr hohen Ansprüchen an den Wirkungsgrad lässt sich der Rotor in Achsrichtung sehr kurz halten, gewöhnlich etwa 200 mm.

Der Rotor ist umgeben von einem kanalabschnittförmi-gen Gehäuse, welches Anschlüsse besitzt für die Frischluft und die Abluft vor und nach ihrem Hindurchströmen durch den Wärmeaustauscher. Um eine Mischung von Frischluft und Abluft im Gehäuse zu verhindern, ist es erforderlich, dass der Rotor wirksame Dichtungen besitzt, teils über den Durchmesser zwischen den beiden angeschlossenen Kanälen und teils um die Rotorperipherie herum. Die Dichtungen sind auf beiden Seiten des Rotors vorzusehen. Durch die kurze Abmessung des Rotors in Achsrichtung wird der grosse Vorteil erreicht, dass der komplette Wärmeaustauscher mit einer sehr begrenzten Baulänge herstellbar ist.

Als Folge davon, dass der Wärmeaustauscher nach dem Gegenstromprinzip arbeitet, verursachen die zueinander entgegengesetzt strömenden Frisch- und Abluftströme ein Drehmoment, welches den Rotor im Verhältnis zum Gehäuse und dessen Dichtungen schräg zu stellen sucht. Dieses Drehmoment wächst mit wachsendem Rotordurchmesser sehr schnell an. Gleichzeitig wachsen die Ansprüche an eine stabile Rotorlagerung aufgrund des geometrischen Faktors, d.h. das Verhältnis zwischen Rotordurchmesser und Wärmeaustauscherlänge. Die Dichtigkeit des Wärmeaustauschers gegen Leckage wird mit dem Grad an Schrägstellung des Rotors wesentlich verschlechtert.

Aus diesem Grund ist die Rotorlagerung im Gehäuse gegen Schrägstellungen zu sichern. Üblicherweise wird daher der Wärmeaustauscher mit einem vollgeschweissten Rahmenwerk ausgeführt, welches bis zu vier Balken hat, die im Mittelteil aufeinandertreffen. Weitere Verstärkungen des Rahmenwerkes werden mit Diagonalstreben erzielt. Die Gehäusedeckplatten werden am Rahmenwerk angeschweisst oder festgeschraubt. An diesem festen Rahmenwerk ist das zum drehbaren Aufhängen des Rotors dienende Rotorlager festgeschweisst oder mit Bolzen befestigt.

Durch diese Art der Rotoraufhängung haben sowohl Überwachung als auch Wartung und Reparatur vom Inneren des Kanalsystems aus zu geschehen. Abgesehen von gewissen einfachen Kontrollen der Rotorflächen sowie eventueller Justierung der Dichtungen sind die Wartungsarbeiten schwierig und häufig nicht ungefährlich, da sie in engen, oft abfallenden Kanalabschnitten durchgeführt werden müssen. Dies gilt für Tätigkeiten wie Reinigen, Austauschen von Sektorteilen oder Lageraustausch.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher der in der Einleitung von Anspruch 1 genannten Gattung zu schaffen, bei welchem die oben geschilderten Nachteile vermieden sind, ohne dass die Gefahr des Schrägstellens des Rotors mit seiner Achse in seinem Gehäuse gegeben ist. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Rotor mit seinem Rotorlager relativ zu einer im Gehäuse angeordneten Führung im wesentlichen senkrecht zur Kanalachse aus dem Gehäuse heraus- und in dieses hineinbewegbar ist. Dabei kann der Antriebsmotor mit dem Rotor gemeinsam bewegbar sein.

Zu diesem Zweck können das Rotorlager und der Antriebsmotor für den Rotor gemeinsam an einem an bzw. in der Führung bewegbaren Tragorgan sitzen.

In der Zeichnung sind vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Wärmeaustauschers dargestellt, die im folgenden beschrieben werden:

Fig. 1 zeigt eine Schrägansicht des Wärmeaustauschers mit an ihn angeschlossenen Kanälen für die Frisch- und die Abluft bei teilweise aus dem Austauschergehäuse herausgezogenem Rotor;

Fig. 2 zeigt die Führungseinrichtung und das daran verschiebbare Tragorgan für Rotor und Rotorantrieb in Seitenansicht;

Fig. 3 zeigt das Tragorgan in Schrägansicht in grösserer Darstellung;

Fig. 4 ist ein Axialschnitt durch den Mittelteil des Rotors und seine Lagerung;

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Fig. 5 zeigt ebenfalls in gleicher Darstellungsweise wie Fig. 3 die Führungseinrichtung für das Tragorgan;

Fig. 6 veranschaulicht in schematischer Darstellung Führung und herausgezogenes Tragorgan und zeigt, dass sich diese beiden Teile des Wärmeaustauschers zu einer ausserordentlich biegesteifen Lagereinheit ergänzen;

Fig. 7 zeigt ebenfalls in schematischer Darstellung Möglichkeiten zur weiteren Erhöhung der Biegesteifigkeit der in Fig. 6 gezeigten Einheit.

Aus Fig. 1 ergibt sich die Anordnung des Wärmeaustauschers in einem Paar von Kanälen 1,2 für die Frisch- und die Abluft. Mit an seinem Gehäuse 3 angeordneten Anschlussstutzen 4, 5 ist der Wärmeaustauscher an die vorgenannten Kanäle 1,2 angeschlossen, welche beiderseits des Wärmeaustauschers Inspektionsfenster 6 aufweisen.

Fig. 1 zeigt den Rotor 7 dieses Wärmeaustauschers teilweise aus dem Gehäuse 3 herausgezogen. Zu diesem Zweck ist an den beiden Seitenwänden 8 des Austauschergehäuses 3 je eine Führungsschiene 9 angeordnet, in welchen längsverschiebbar ein Tragorgan für den Rotor 7 gelagert ist. Dieses Tragorgan besteht aus zwei jeweils neben je einer der beiden Rotorstirnflächen befindlichen Leisten oder Balken 10, die an ihrem Ende durch eine Traverse 11 zu einem U-förmigen Tragorgan miteinander verbunden sind. An den Leisten oder Balken ist das Lager für den Rotor befestigt. Mit dem Tragorgan 10,11 ist die in Fig. 1 vordere Seitenwand 12 des Gehäuses 3 des Wärmeaustauschers verbunden, an welche eine Brücke 13 angeschlossen ist, auf welcher der Antriebsmotor 21 für den Rotor 7 gelagert ist. In Fig. 1 ist die vordere Gehäuseseitenwand 12 mit ihrer Brücke 13 und dem Motor 21 in von dem durch die Leisten 10 und die Traverse 11 gebildeten Tragorgan abgesetzter Darstellung gezeigt, um die Einzelteile des Wärmeaustauschers klar ersichtlich zu machen. Nicht gezeigt ist in dieser Fig. 1 die Verbindung des Antriebsmotors 21 mit der Welle des Rotors 7.

Fig. 2 zeigt die Anordnung der Lager 16 für die Welle des Rotors 7 an den beiden einander gegenüber liegenden Innenseiten der seitlichen Leisten oder Balken 10 des vorgenannten Tragorgans. Bei dem in dieser Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel sind die zur bewegbaren und geführten Anordnung der seitlichen Leisten oder Balken 10 dienenden Führungsschienen 9 ebenfalls durch eine Traverse 25 zu einem U-förmigen Rahmen verbunden. Die Führungen 9 bilden zusammen mit der Traverse 25 ein Führungsorgan für den Rotor und dessen Antriebsvorrichtung, welches im Gehäuse 3 unbeweglich befestigt ist.

Bei dem in Fig. 3 in grösserer Darstellung gezeigten Tragorgan bestehen die beiden sich seitlich des Rotors erstreckenden Leisten oder Balken 10 aus U-Profilen, die mit ihrer offenen Seite einander abgewandt sind. Die Traverse 11 wird ebenfalls von einem U-Profil gebildet, welches drehfest mit den beiden Leisten oder Balken 10 verbunden ist. Dies geschieht im dargestellten Beispielsfalle durch Verbindungsschienen 14.

An den einander zugewandten Innenseiten tragen die Leisten oder Balken 10 kreisrunde Scheiben 15, an welchen die Lager 16 für die drehbare Abstützung der Nabe 17 des Rotors 7 befestigt sind.

5 In Fig. 5 ist das in Fig. 2 schematisch gezeigte Führungsorgan in grösserer Darstellung gezeigt. Bei diesem Führungsorgan bestehen die beiden seitlichen Schienen 9 ebenfalls aus U-Profilen, welche in diesem Falle mit ihren offenen Seiten einander zugewandt sind, damit sie die Leisten bzw. io Balken 10 des Tragorgans 10,11 zwischen sich aufnehmen können. Die diese Führungsschiene 9 verbindende Traverse 25 ist ebenfalls aus einem U-Profil gebildet, welches mit seiner offenen Seite den Schienen 9 abgewandt ist. An den Rändern seiner offenen Seite besitzt dieses U-Profil 25 nach aus-i« wärts gerichtete Flansche 19, mit welchen das Führungsorgan 9,25 am Gehäuse 3 befestigt ist. Es ist aber auch möglich, die seitlichen Schienen unmittelbar am Gehäuse 3 des Wärmeaustauschers zu befestigen. Die Befestigung kann durch Schrauben aber auch durch Schweissen erfolgen. 2c Selbstverständlich sind die U-Profile der Balken bzw. Leisten 10 des Tragorgans und der Schienen 9 des Führungsorgans so bemessen, dass die Leisten bzw. Balken 10 in den Schienen 9 gleitend geführt sind, ohne dass dabei ein Kippen des Rotors um seine Drehachse sowie um eine senkrecht zu 25 seiner Drehachse sich erstreckende Achse eintreten kann.

Durch die ineinandergeschobene Anordnung von Trag- . organ 10,11 und Führungsorgan 9,25 bilden diese beiden Organe einen geschlossenen Rahmen (siehe Fig. 2) mit grosser Dreh- und Biegesteifigkeit gegen Drehmomente um die 30 in Fig. 6 gezeigte Achse Y—Y. Um eine ebenso grosse Steifigkeit in Z-Richtung von Fig. 6 zu erzielen, werden die Balken bzw. Leisten oder Schienen dieser beiden Organe durch Wahl der Höhe h mit einem geeigneten Trägheitsmoment ausgebildet. Eine zusätzliche Erhöhung dieser Steifigkeit 35 lässt sich durch Anbringung von Verstrebungen 20 erzielen, wie sie beispielsweise in Fig. 7 veranschaulicht sind. Die Z-Achse verläuft winkelrecht zur X- und zur Y-Achse.

Der Kern der Erfindung besteht also darin, dass der Rotor auf aus dem Gehäuse an einer Führung herausziehbaren 40 Lagern sitzt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sitzen zu diesem Zweck die Lager 16 an einem gabelförmigen Tragorgan 10,11 in Form einer dreh- und biegesteifen Balkenkonstruktion, welche sich an beiden Seiten des Rotors 7 erstreckt. Dieses Tragorgan ist mit Passsitz in einem Füh-45rungsorgan 9,25 geführt, das ebenfalls gabelförmig in Form einer dreh- und biegesteifen Balkenkonstruktion ausgebildet ist. Durchmesser- und/oder Peripheriedichtungen (nicht gezeigt) sind vorzugsweise am Tragorgan befestigt, direkt oder indirekt, und zusammen mit dem Rotor bewegbar. Fig. 2—7 so sind natürlich so zu versehen, dass das Lager 16 in eingeschobener Lage des Tragorganes wenigstens entsprechend dem Rotorradius von der Traverse distanziert ist. Die Streben 20 lassen sich in einem Sonderfall wie in Fig. 7 gezeigt anordnen. Normalerweise sollen sie jedoch vom Mittelbe-55 reich der Schienen 9 ausgehen.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

657 447 PATENTANSPRÜCHE

1. Wärmeaustauscher zur Wiedergewinnung von Wärme und bzw. oder Feuchtigkeit aus Luftströmen mit einem einen Kanalabschnitt für die Luftströmung bildenden Gehäuse, in welchem ein Rotor drehbar gelagert ist, der eine Anzahl von im wesentlichen parallel zu seiner Drehachse sich erstreckende Luftdurchlässe enthält und durch einen Antrieb in Drehung versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (7) mit seinem Rotorlager (16) relativ zu einer im Gehäuse (3) angeordneten Führung (9) im wesentlichen senkrecht zur Kanalachse aus dem Gehäuse heraus- und in dieses hineinbewegbar ist.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (21) gemeinsam mit dem Rotor (7) bewegbar ist.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorlager (16) und der Antrieb (21) gemeinsam an einem an bzw. in der Führung (9) bewegbaren Tragorgan (10,11) sitzen.

4. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Führung (9) verschiebbares Tragorgan (10,11) U-förmig ausgebildet ist, wobei die beiden durch eine Traverse (11) verbundenen Parallelschenkel (10) neben den beiden Stirnseiten des Rotors (7) angeordnet sind.

5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Tragorgan (10,11) mindestens eine Seitenwand (12) des Gehäuses (3) trägt.

6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (9) aus einem seitlich der beiden Stirnseiten des Rotors (7) angeordneten U-förmigen Rahmen besteht, in welchem das Tragorgan (10,11) gleitend oder rollend gelagert ist.

7. Wärmeaustauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen zwei parallele Führungsschienen (9) aufweist, die an ihren Enden durch eine Traverse (25) starr miteinander verbunden sind, wobei der Rahmen zusammen mit dem Tragorgan (10,11) eine dreh- und biegesteife Lagereinheit bildet (Fig. 6).

8. Wärmeaustauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden seitlichen Führungsschienen (9) starr am Gehäuse (3) befestigt sind und zusammen mit dem Tragorgan (10,11) eine dreh- und biegesteife Einheit bilden.

9. Wärmeaustauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Tragorgan (10,11) direkt oder indirekt befestigte Dichtungen angeordnet sind, die zusammen mit dem Rotor (7) bewegbar sind.