DE2706139C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen regenerativen Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. In dem Hauptpatent 26 14 601 ist beschrieben, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn die dem Wärmeaustausch dienende Speichermasse des Rotors des Wärmetauschers übereinander angeordnete Lagen aus Wellband aufweist und die Längs­ richtungen der Querrinnen übernächster Wellbandlagen zu den Längsrichtungen der Querrinnen zwischen ihnen be­ findlicher Wellbandlagen schräg zu richten, wobei die einander zugewendeten Querrinnen benachbarter Wellband­ lagen zueinander offen sind. Hierdurch läßt sich der Wärmetaustausch erheblich vergrößern bzw. bei vorbe­ stimmter Wärmeaustauschkapazität die Speichermasse des Wärmetauschers erheblich verringern. Damit läßt sich der regenerative Wärmeaus­ tauscher bei vorbestimmter Wärmeaustauschkapazität billiger bauen oder bei unveränderter Masse der Speichermasse seine Wärmeaustauschkapazität vergrößern.

Nach Hauptpatent 26 14 601 weist die Speichermasse mindestens ein Wellband und mindestens eine zwischen übereinanderliegenden Wellbandlagen befindliche Folie auf. Diese Folie besteht aus hydrophilem Material. Da der Wärmeaustausch vebessert wird, wenn die Längs­ richtungen der Querrinnen übernächster Wellbandlagen zu den Längsrichtungen der Querrinnen der zwischen ihnen befind­ lichen Wellbandlagen schräg gerichtet sind und die einander zugewendeten Querrinnen benachbarter Wellbandlagen zu­ einander offen sind, kann der Rotor vereinfacht werden, wenn nach Anspruch 1 die Oberfläche der Wellbandlagen zumindest im wesentlichen frei von hydrophiler nichtmetallischer Folie ist.

Der Austausch von Wärme und Feuchtigkeitswärme wird offensichtlich durch Bildung zusätzlicher Anlaufstrecken der Strömungsgrenz­ schicht erheblich verbessert, so daß die im Anspruch 1 angegebene Maßnahme ohne irgendwelche Beschrän­ kung auf bestimmte Werkstoffe oder Werkstoffkombinationen äußerst vorteilhaft ist.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, daß die Querrinnen benachbarter Wellbandlagen zur Wellbandlängsrichtung gegensinnig spitzwinklig geneigt sind. Dies ergibt besonders starke Erhöhung des Wärmeaustauschs. Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn jede Querrinne eines Wellbandes mindestens zwei, vorzugsweise mindestens fünf zu ihr offen gegen­ überliegende Querrinnen jedes benachbarten Wellbandes überbrückt.

Die Wellbänder können irgendwelche geeigneten Gestaltungen und Abmessungen haben, vorzugsweise können ihre Querrinnen ungefähr rechteckförmige Querschnittsgestalt üblicher Querschnittsgrößen haben und benachbarte Querrinnen nach entgegengesetzten Seiten offen sein. Doch kommen auch andere Gestaltungen der Querschnitte der Wellbänder in­ frage, beispielsweise sinusförmige Wellung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen regenerativen Wärme­ tauscher mit einem Rotor, wobei das Wärme­ tauschergehäuse längsgeschnitten dargestellt ist,

Fig. 2 eine ausschnittsweise stirnseitige Ansicht einer aus zwei Wellbändern spiralig aufge­ wickelten Speichermasse des Rotors des Wärme­ tauschers nach Fig. 1,

Fig. 3 eine ausschnittsweise Draufsicht auf die oberste Lage der Speichermasse nach Fig. 2 in ver­ kleinerter Darstellung, wobei die zweitoberste Lage miteingezeichnet ist.

Der in Fig. 1 dargestellte regenerative Wärmetauscher weist ein Gehäuse 10 auf, in dessen Innerem ein Rotor 11 ange­ ordnet ist, dessen Welle 12 durch einen elektrischen Getriebemotor 13 mit regelbarer Drehzahl angetrieben wird. Im Betrieb wird der Rotor 11 gleichzeitig von zwei gegen­ sinnig strömenden, getrennten Luftströmen durchströmt, wobei in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ange­ nommen sei, daß es sich bei dem einen Luftstrom um Außen­ luft und beim anderen Luftstrom um Fortluft einer luft­ technischen Anlage eines Gebäudes handelt. Die Außenluft strömt durch den Einlaßstutzen 14 ein und strömt nach Durchströmen des jeweils in ihrem Strömungs­ weg befindlichen Sektors des Rotors 11 durch den Auslaß­ stutzen 15 in eine nicht dargestellte, weiterführende Leitung. Die Fortluft strömt durch den Einlaßstutzen 16 ein und durch den Auslaßstutzen 17 nach Durchströmen des betreffenden jeweiligen anderen Sektors des Rotors 11 ins Freie aus. Die Strömungswege der Fortluft und der Außen­ luft sind durch Zwischenwände 12′ und am Rotor 11 anliegende Dichtungslippen voneinander getrennt. Der oder die Förder­ ventilatoren für die Luftströme sind nicht dargestellt. Die in Fig. 2 ausschnittsweise dargestellte Speicher­ masse 19 des Rotors 11 ist in einer zylindrischen Trommel fest angeordnet, die die Welle 12 trägt und deren zylindri­ sche Umfangswandung in das Gehäuse 10 abgedichtet einge­ setzt ist.

Bei dem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispel nach den Fig. 2 und 3 ist die Speichermasse des Rotors 11 dadurch gebildet, indem zwei übereinanderliegende, gleich breite Wellbänder 22′ und 22′′ um die Drehachse des Rotors 11 spiralig aufgewunden sind. Diese Speichermasse dient dem Austausch von fühlbarer Wärme und Feuchtigkeitswärme zwischen den den Rotor 11 durchströmenden Gasströmungen.

Jedes Wellband 22′, 22′′ besteht aus irgendeinem geeig­ neten Material, wie Metall, Pappe, Asbest, Kunststoff oder dergl. und weist ungefähr rechteckförmige Wellen gleicher Querschnittsgestaltungen auf. In diesem Aus­ führungsbeispiel ist die eine Seite des Wellbandes 22′, 22′′, mit einer hygroskopischen Substanz 23′, 23′′, z. Bsp. Lithiumchlorid beschichtet, um den Austausch der Feuchtigkeitswärme zu erhöhen. Die Wellbänder 22′, 22′′ dienen auch dem Austausch fühlbarer Wärme.

Wie Fig. 3 zeigt, sind bei der obersten Lage des Well­ bandes 22′ dessen gerade Querrinnen 24′ zur Längsrich­ tung 28 dieses Wellbandes 22′ unter einem spitzen Winkel a geneigt, wogegen die geraden Querrinnen 24′′ des darunterliegenden Wellbandes 22′′ unter einem Winkel b zur Längsrichtung dieses Wellbandes gegensinnig zu der Neigung der Rinnen 24′ des oberen Wellbandes 22′ ge­ neigt sind, so daß jede Rinne 24′ des Wellbandes 22′ mehrere zu ihr offene Rinnen 24′′ des anderen Wellban­ des 22′ unter einem Kreuzungswinkel 180°- (a + b) offen kreuzt und umgekehrt. Der Kreuzungswinkel kann ungefähr 5 bis 20°, vorzugsweise 10 bis 15°, betragen. Die Winkel a und b sind gleich groß. Jede Querrinne kreuzt offen mehrere Querrinnen jedes benachbarten Wellbandes, und zwar im Ausführungsbeispiel etwa 10 Querrinnen des benachbarten Wellbandes. Es ist in manchen Fällen auch vorteilhaft, die Querrinnen einer der beiden Wellbänder 22′ oder 22′′ zur Längsrichtung dieses Well­ bandes senkrecht verlaufen zu lassen oder die Querrin­ nen beider Wellbänder 22′, 22′′ gleichsinnig, jedoch un­ terschiedlich stark zu neigen. Die Schrägstellung der Querrinnen mindestens eines Wellbandes bewirkt auch, daß die zueinander offenen Rinnen 24′, 24′′ übereinander lie­ gender Bahnlagen nicht ineinander eindringen können. Ins­ besondere wird aber der Wärmeaustausch erheblich vergrößert. Und zwar ist dann nicht nur am jeweiligen stromaufwärti­ gen Ende jeder Rinne 24′, 24′′ eine Anlaufstrecke der Strö­ mungsgrenzschicht des einströmenden Gases vorhanden, son­ dern es ergeben sich auch beim weiteren Durchströmen des Rotors zusätzlich immer wieder neue derartige Anlaufstre­ cken in unterschiedlichen Abständen von den jeweils strom­ aufwärtigen Enden der Rinnen 24′, 24′′. Da der Wärmeaustausch an den Anlaufstrecken der Strömungsgrenzschicht am größten ist, wird so durch zusätzliche Bildung von Anlaufstrecken der Wärmeaustausch sowohl der fühlbaren als auch der Feuch­ tigkeitswärme erheblich vergrößert und damit der Wärmeaus­ tauschwirkungsgrad des Wärmetauschers erheblich verbessert, so daß die Speichermasse entsprechend erheblich reduziert werden kann, beziehungsweise seine Wärmeaustauschkapazität erheblich erhöht wird.

Claims (11)

1. Regenerativer Wärmetauscher, vorzugsweise für Lüftungs- und Klimaanlagen von Gebäuden oder dgl., mit einem Rotor, der eine aus Wellbandlagen aufgebaute Speichermasse mit einer Vielzahl von Stirnseite zu Stirnseite reichenden Kanälen aufweist, die bei der Rotation des Rotors abwechselnd von unterschiedlichen, gleichzeitig vorhandenen Gasströmen durchströmt werden, zwischen denen die Speichermasse den Austausch von fühlbarer Wärme und Feuchtigkeits­ wärme bewirkt, wobei die Längsrichtungen der Querrinnen übernächster Wellbandlagen zu den Längsrichtungen der Querrinnen zwischen ihnen befindlicher Wellbandlagen schräg gerichtet sind und die einander zugewendeten Quer­ rinnen benachbarter Wellbandlagen zueinander offen sind, nach Hauptpatent 26 14 601, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Wellbandlagen (22′, 22′′) zumin­ dest im wesentlichen frei von hydrophiler nichtmetal­ lischer Folie sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Querrinnen (24′, 24′′) benach­ barter Wellbandlagen (22′, 22′′) zur Wellbandlängs­ richtung (28) gegensinnig spitzwinklig geneigt sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Querrinne (24′; 24′′) eines Wellbandes (22′; 22′′) mindestens zwei, vorzugs­ weise mindestens fünf ihr gegenüberliegende Quer­ rinnen des anderen Wellbandes überbrückt.

4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei über­ einanderliegende Wellbänder (22′, 22′′) um die Dreh­ achse des Rotors (11) spiralig aufgewunden sind.

5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Quer­ rinnen (24′, 24′′) der Wellbänder abwechselnd nach der einen und nach der anderen Breitseite offen sind.

6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Querrinnen benachbarter Wellbandlagen (22′, 22′′) unter 5 bis 20°, vorzugsweise unter 10 bis 15°, kreuzen.

7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß metallische Wellbänder vorgesehen sind.

8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nichtmetallische Wellbänder vorgesehen sind.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nichtmetallische Wellbänder aus Pappe oder Kunststoff vorgesehen sind.

10. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellbänder mit hygroskopischen Substanzen, wie Lithiumchlorid, beschichtet oder getränkt sind.

11. Wärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite des Wellbandes mit hygroskopischer Substanz beschichtet ist.