DE1139966B - Feuchtigkeitsaustauscher fuer gasfoermige Mittel - Google Patents

Description

• Feuchtigkeitsaustauscher für gasförmige Mittel Die Erfindung bezieht sich auf einen Feuchtigkeitsaustauscher, in welchem der Dampfgehalt eines Gasstromes mit Hilfe eines anderen Gasstromes geändert wird, welcher ein Gehäuse mit zwei Durchlaßkanälen für die beiden Gasströme und Mittel zur Erzeugung der beiden Gasströme sowie den Feuchtigkeitsaustausch besorgende Elemente besitzt, die längs einer geschlossenen Bahn abwechselnd durch die beiden Durchlaßkanäle für die Gaströme geführt werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Feuchtigkeitsaustausch je Element gegenüber bekannten Ausführungen derartiger Austauscher zu steigern. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß jedes den Feuchtigkeitsaustausch besorgende Element Schichten aus blattförmigen Trägern aus nichtmetallischem Material mit einem Zusatz oder Belag eines hygroskopischen Stoffes aufweist, daß diese Schichten die Elemente in durchgehende Kanäle unterteilen, die den Durchfluß der Gasströme ermöglichen und daß in einem der Durchlaßkanäle des Gehäuses Heizmittel für den Gasstrom angeordnet sind, die eine Entfeuchtung der durch den Durchlaßkanal bewegten Schichten ermöglichen.
• Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Elemente wird deren Feuchtigkeitsaufnahmevermögen in bezug auf den zu entfeuchtenden Gasstrom beträchtlich gesteigert, während nach dem Wechsel dieses Elementes in den anderen Gasstrom die Heizmittel für eine solche Absenkung der relativen Feuchtigkeit dieses Gasstromes sorgen, daß dessen Bestreben, seinen Feuchtigkeitgehalt zu vergrößern, die hygroskopische Wirkung des den Elementen zugesetzten oder an diesen befindlichen Stoffes überwindet.
• Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung sind die Schichten der blattförmigen Träger der Elemente abwechselnd ein ebenes Blatt und ein gewelltes Blatt. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ohne Vergrößerung der äußeren Abmessungen die aktive hygroskopische Oberfläche der Elemente beträchtlich gesteigert und das Feuchtigkeitsaufnahmevermögen erhöht. Zweckmäßig ist dabei der Abstand zwischen den ebenen Blättern kleiner als 3 mm.
• Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Darin zeigt Fig. 1 einen Schnitt nach der Linie 1-I der Fig. 2 durch einen gemäß derErfindung ausgeführten Feuchtigkeitsaustauscher, Fig. 2 und 3 Schnitte nach den Linie II-II bzw. 111-III der Fig. 1; letzterer Schnitt ist in größerem Maßstab dargestellt, Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Zwischenwand.
• Das Gehäuse 10 des Austauschers ist mit einem Eimaß 12 für die im Austauscher zu trocknende Primärluft und einem Auslaß 14 für diese Luft versehen. Die Sekundärluft tritt in den Austauscher durch einen Eimaß 16 ein und entweicht durch einen Auslaß 18. Die beiden Luftströme werden mit Hilfe je eines Gebläses 20 bzw. 22 durch den Apparat gelenkt. Die Druckseite des Gebläses 20 ist an den Einlaß 12 und die Saugseite des Gebläses 22 an den Auslaß 18 angeschlossen. Zwischen dem Einlaß 12 und dem Auslaß 14 ist ein Durchlaß 24 vorhanden, durch den die Primärluft hindurchstreicht, und zwischen dem Einlaß 16 und dem Auslaß 18 befindet sich ein Durchlaß 26 für die Sekundärluft.
• Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4 läuft ein endloses biegsames Band 28, beispielsweise aus Gummi, um vier Rollen 30, von denen eine durch einen auf einem Träger 32 aufgestellten Zahnradgetriebemotor 34 mit sehr niedriger Antriebsdrehzahl angetrieben wird. Das endlose Band 28, das von den Rollen 30 eine zur Hauptsache rechteckige Umlaufbahn erhält, wird somit von dem Motor 34 mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die entsprechend niedrig ist und nur eine oder einige wenige Umläufe in der Minute betragen kann. Die Bewegungsrichtung ist durch den Pfeil 35 angedeutet.
• Mit dem Band 28 sind generell mit 36 bezeichnete Elemente fest verbunden. Sie füllen im wesentlichen den Querschnitt der Durchlässe 24 und 26 wie auch den diese Durchlässe verbindender Übergangszonen 38, 40 aus. Jedes derartige Element kann aus einem Rahmen 42 aus Blech oder ähnlichem Werkstoff mit einwärts gebogenen Seitenkanten und einem von diesem eingeschlossenen Paket oder Schichtkörper bestehen, der aus Folien oder Blättern eines hygroskopischen Stoffes zusammengesetzt ist. Einen solchen Stoff stellen beispielsweise bestimmte Papiersorten dar, insbesondere wenn Wollfasern oder Fasern anderer hochhygroskopischer Stoffe in das Papier eingemischt sind. Eine Wollfaser nimmt doppelt so viel Feuchtigkeit auf wie eine Holz- bzw. Cellulosefaser. Das Feuchtigkeitsaufnahmevermögen wird in Handbüchern durch das relative Gewicht an Wasser angegeben, welches der fragliche Stoff bei einem bestimmten relativen Feuchtigkeitsgehalt aufzunehmen vermag, beispielsweise in g Wasser je 100 g des Stoffes in ausgetrocknetem Zustand.
• Die Schichten bestehen aus einem Matt- oder folienförmigen Träger mit Zusatz oder Belag eines hygroskopischen Stoffes, wie feingepulverten Kieselgels. Dieser Stoff kann gemäß der Erfindung wasserlöslich sein, wie es mit einigen Salzen der Fall ist, weil im Gegensatz zu den bekannten Austauschern eine Verlagerung des Stoffes nicht eintritt. Jedes zweite Blatt 44 ist eben und jedes zweite Blatt 46 gewellt. Die vom Paket oder dem Schichtkörper gebildeten Kanäle oder Spalten sind durchlaufend und füllen somit den Querschnitt der Durchlässe 24, 26 voll aus. Gleichzeitig zwingen sie die Luftströme dazu, die Kanäle oder Spalten zu durchströmen. Diese Kanäle oder Spalten sind vorzugsweise eng, und der Abstand zwischen den ebenen Blättern 44 kann vorteilhaft kleiner als 2 bis 3 mm sein.
• Die Elemente 36 sind in von Zwischenwänden 48 getrennte Abteilungen unterteilt. Diese Zwischenwände 48 sind ebenfalls auf dem Band 28 befestigt und stehen senkrecht aus ihm heraus. Sie dienen als eine Art Ventile, die bei bestimmten Lagen der Wände während der Bewegung geöffnet und bei anderen Lagen geschlossen sind. Die Zwischenwände sind einfachheitshalber als Rahmen 50 und in diesen auf Scharnieren 52 gelagerte längliche Klappen 54 dargestellt. Letztere sind aus so leichtem Werkstoff gefertigt, daß sie sich unter dem Einfuß von in dem Austauscher auftretenden Druckunterschieden öffnen bzw. schließen.
• Im Einlaß 16 sind elektrisch betriebene Heizelemente 56 untergebracht. Vom Auslaß des Gebläses 22 geht zweckmäßig eine Leitung 58 aus, die bei 60 in die Übergangszone 40 einmündet, und zwar unter Bezugnahme auf die Fig. 2 in deren Unterteil. Wenigstens eine Zwischenwand soll sich stets in der Zone 40 oberhalb der Mündung 60 befinden. Im Auslaß 14 kann eine, gegebenenfalls regelbare, Drosselstelle 62 vorgesehen sein.
• Als Beispiel sei angenommen, der Austauscher habe zur Aufgabe, die Luft in einem während des Sommers klimabehandelten Raum, dessen Temperatur also unter der der Außenluft gehalten werden soll, zu entfeuchten. Diese Primärluft, die eine Temperatur von 20° C haben kann, wird durch das Gebläse 20 in den Einlaß 12 gepreßt und strömt von dort durch den Durchlaß 24 zum Auslaß 14. Die Außenluft, deren Temperatur höher liegt, angenommen bei -i-30'C, wird von dem Gebläse 22 durch den Einlaß 16 gefördert. Diese Sekundärluft wird von den Heizelementen 56 auf beispielsweise ',- 60° C oder höher erwärmt, durch den Druchlaß 26 geleitet und durch den Auslaß 18 entlassen. Die Raumluft hat anfänglich einen hohen relativen Feuchtigkeitsgehalt, z. B. von 80 %. Wenn diese Luft nun durch die Kanäle der einzelnen Elemente 36 hindurchstreicht, während diese Kanäle langsam im Gegenstrom zur Strömungsrichtung der Luft wandern, wird Feuchtigkeit aus der Luft absorbiert, so daß ihr Feuchtigkeitsgehalt am Auslaß 14 nur noch etwa 20 % beträgt. Gleichzeitig wird Wärme frei, und dadurch wird die Temperatur des Luftstromes auf etwa 30° C erhöht. Die einzelnen Schichten der Elemente 36 absorbieren also eine Feuchtigkeitsmenge, die diesem Gefälle im Feuchtigkeitsgehalt der Luft entspricht. Die mit Feuchtigkeit angereicherten Elemente werden durch die Übergangszone 40 zum Durchlaß 26 hinaufbefördert, wo sie dem Sekundärluftstrom entgegenwandern. Dessen Feuchtigkeitsgehalt betrug anfänglich beispielsweise 60,%, aber durch die Erwärmung in der Batterie 56 wird er auf etwa 15 % verringert. Damit erhält die Sekundärluft ein erhebliches Trocknungsvermögen. Die in dem Durchlaß 24 aufgenommene Feuchtigkeit wird in dem Durchlaß 26 von den einzelnen Schichten des umlaufenden Körpers an die Sekundärluft abgegeben. Hierbei wird Wärme gebunden, so daß die Temperatur der Sekundärluft am Auslaß 18 niedriger ist als am Einlaß.
• Wenn ein Element 36 von einem der beiden Durchlässe zur nächsten Übergangszone bzw. von einer Übergangszone zum nächsten Durchlaß übergeht, erhält es dadurch, daß es sich gerade vor einer Rolle 30 befindet, eine verhältnismäßig hohe Winkelgeschwindigkeit. Deswegen wandert es schnell zu dem Raum zwischen den Durchlässen bzw. Zonen weiter. Dies ist von Bedeutung, weil die Kanäle in diesem Augenblick schräg zur Hauptrichtung der Luftströme stehen. Die Zwischenwände 40 stehen in solchem Abstand voneinander, daß sich stets mindestens eine solche Wand in den Übergangszonen 30 bzw. 40 befindet, so daß einem unmittelbaren Übertritt von einem Luftstrom in den anderen weitgehend vorgebeugt ist. Da die Druckseite des Gebläses 20 mit dem Einlaß 12 für die Raumluft in Verbindung steht, die Saugseite des Gebläses 22 dagegen mit dem Auslaß 18 für die Sekundärluft, werden durch den hierdurch erzeugten Druckunterschied die leichten Klappen 54 geschlossen gehalten, wenn die Zwischenwände durch die übergangszone 40 hindurchwandern. In den Durchlässen 24 und 26 werden die Klappen vom Luftstrom geöffnet. In der Übergangszone 38 werden die Klappen von der Schwerkraft in die Schließlage geführt, wobei vorausgesetzt wird, daß Fig. 2 ein lotrechter Schnitt ist.
• Zwischen der Auslaßseite der Raumluft und der Einlaßseite der Außenluft liegt bei dem vorbeschriebenen Beispiel ein Temperaturunterschied von ungefähr 30° C vor. Da eine gewisse Wärmekapazität der Elemente 36 unvermeidlich ist, würde dies bedeuten, daß Wärmemengen in die getrocknete Primärluft überführt werden. Um einem solchen Wärmeübergang möglichst vorzubeugen, kann ein bestimmter kleinerer Prozentsatz der Primärluft dazu gebracht werden, aufwärts durch die Übergangszone 38 zu streichen, wobei die Elemente durch Verdampfung von in ihnen aufgenommener Feuchtigkeit gekühlt werden. Das erforderliche Druckgefälle für diese Strömung läßt sich durch die Drosselstelle 62 schaffen bzw. steuern. Da die getrocknete Raumluft in den Raum zurückkehren soll, muß eine entsprechende Menge Luft an der Einlaßseite 12 zugesetzt werden. Dies geschieht durch die Leitung 58, in welcher ein höherer Druck als in dem Einlaß zu dem Durchlaß 24 mit Hilfe einer nicht dargestellten, in der Auslaßleitung des Gebläses 22 nach der Abzweigung der Leitung 58 angebrachten Drosselstelle geschaffen wurde. Die durch die Leitung 58 strömende zusätzliche Luft wird gleichzeitig durch die in die Übergangszone 40 eintretenden Elemente 36 hindurchgelassen, wobei diese die zusätzliche Luft abkühlen und deren Dampfdruck durch Absorption von Feuchtigkeit aus ihr herabsetzen, bevor diese Luft sich mit der Primärluft vermischt.
• Die Temperatur der durch den Auslaß 14 ausströmenden Luft kann vor dem Eintritt dieser Luft in den Raum durch einen Kälteerzeuger herabgesetzt und danach durch Befeuchtung mit Wasser zusätzlich in an sich bekannter Weise unter die Raumtemperatur hinabgedrückt werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Feuchtigkeitsaustauscher, in welchem der Dampfgehalt eines Gastromes mit Hilfe eines anderen Gasstromes geändert wird, welcher ein Gehäuse mit zwei Durchlaßkanälen für die beiden Gasströme und Mittel zur Erzeugung der beiden Gasströme sowie den Feuchtigkeitsaustausch besorgende Elemente besitzt, die längs einer geschlossenen Bahn abwechselnd durch die beiden Durchlaßkanäle für die Gasströme geführt werden, dadurch gekennzeichnet, d'aß jedes den Feuchtigkeitsaustausch besorgende Element (36) Schichten aus blattförmigen Trägern aus nichtmetallischem Material mit einem Zusatz oder Belag eines hygroskopischen Stoffes aufweist, daß diese Schichten die Elemente in durchgehende Kanäle unterteilen, die den Durchfluß der Gasströme ermöglichen und daß in einem der Durchlaßkanäle (26) des Gehäuses (10) Heizmittel (56) für den Gasstrom angeordnet sind, die eine Entfeuchtung der durch den Durchlaßkanal (26) bewegten Schichten ermöglichen.
2. 2. Feuchtigkeitsaustauscher nach Anspuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten der blattförmigen Träger der Elemente (36) abwechselnd ein ebenes Blatt (44) und ein gewelltes Blatt (46) aufweisen.
3. 3. Feuchtigkeitsaustauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den ebenen Blättern (44) kleiner als 3 mm ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 457 894, 460 703; österreichische Patentschriften Nr. 89 244, 116 544; USA.-Patentschrift Nr. 2 313 081.