DE2719992B2 - Rotor fur Feuchtigkeits- und/oder Wärmeaustauscher sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung - Google Patents

Rotor fur Feuchtigkeits- und/oder Wärmeaustauscher sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor für Feuchtigkeits- und/oder Wärmeaustauscher mit einer Feuchtigkeit bzw. Wärme austauschenden Masse aus abwechselnd ebenen und gewellten Schichten, wobei die Wellungen eine große Anzahl im wesentlichen axial verlaufender feiner Kanäle bilden. Solche Rotoren sind bekannt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung solcher Rotoren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Rotor der genannten Art die Feuchtigkeits- und/oder Wärmeübertragung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die gewellte Schicht oder die gewellten Schichten aus einer Mehrzahl von in axialer Richtung hintereinander angeordneten Streifen bestehen, die in der Umfangsrichtung des Rotors derart einander versetzt sind, daß der glatte Verlauf der von den Wcllungen gebildeten feinen Kanäle an den Übergängen zwischen den Streifen unterbrochen wird.
Die Verbesserung der Feuchtigkeits- und/oder Wärmeübertragung wird dadurch erreicht, daß durch die besondere Ausbildung des Rotors die Turbulenz in seinen Kanälen erhöht und dadurch der Übergang der Feuchtigkeit bzw. Wärme zwischen Fluid und Kanalwänden erhöht wird. Ferner lassen sich bei der Herstellung erhebliche Werkstoffeinsparungen erzielen. Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Rotors für Feuchtigkeits- und/oder Wärmeaustauscher durch Zusammenstellen oder Wickeln abwechselnd ebener und gewellter Schichten zu einem zylindrischen Rohling, wobei die Wellungen dazu gebracht werden, bei der Wicklung im wesentlichen axial zu verlaufen und dadurch eine große Anzahl axial durchgehender, feiner Kanäle zu bilden, wird gemäß der Erfindung so vorgegangen, daß die gewellte Schicht aus einer Mehrzahl von in der Umgangsrichtung des Rotorrohlings zu einander derart versetzten Streifen zusammengesetzt wird, daß der glatte Verlauf dieser Kanäle an den Übergängen zwischen den Streifen unterbrochen wird. Zweckmäßig werden hierbei benachbarte Streifen der gewellten Schicht zueinander um eine halbe bis zu einem Drittel der Wellenlänge versetzt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfah-
rens nach der Erfindung wird zur Herstellung der gewellten Schicht eine ebene Schicht in Streifen aufgeteilt, wonach diese Streifen einzeln für sich derart gewellt oder gefaltet werden, daß sie die vorgesehene Versetzung erhalten und unter Beibehaltung ihrer Lage zueinander der ebenen Trägerschicht zugeleitet und auf dieser z. B. durch Leimung befestigt werden. Dabei sollen die Streifen eine solche Breite erhalten, daß der Strömungswiderstand quer zu den Kanälen des fertigen Rotors größer wird als in der Längsrichtung dieser Kanäle.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die in an sich bekannter Weise eine Faltvorrichtung zur Fertigung einer gewellten Schicht, eine Zusammensetzvorrichtung zum Zusammenführen der gewellten Schicht mit einer ebenen Schicht und zum Befestigen an dieser, sowie Vorrichtungen zum Formen der zusammengefügten Schichten zu einem Rotor enthält, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzvorrichtung Glieder zur Aufteilung der ebenen Schicht in eine Anzahl Streifen sowie Faltglieder enthält, die so ausgestaltet sind, daß sie die Streifen derart falten oder wellen, daß die Wellungen benachbarter Streifen zueinander um einen Bruchteil der Wellenlänge versetzt sind. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform enthalten die Faltglieder Walzen, die aus zahnradähnlichen Segmenten aufgebaut sind, deren Breite der der Streifen entspricht und die in der Umfangsrichtung zu benachbarten Segmenten um den Bruchteil einer Wellenlänge versetzt sind. Für die Aufteilung der ebenen Schicht ist zweckmäßig fine Anzahl über die Breite der Schicht gleichmäßig verteilter Messer vorgesehen, die durch den Schichtwerkstoff vorstehen. Die Vorrichtungen zum Formen der zusammengefügten Schichten zu einem Rotor enthalten zweckmäßig eine an sich bekannte Aufwickelvorrichtung. Die Zusammensetzvorrichtung enthält vorteilhaft eine glatte Preßwalze, die die ebene Schicht in Druckberührung mit den Streifen zu bringen eingerichtet ist, sowie eine Belcimrolle, die in einen Leimtrog eintaucht, und Leim auf die Seite der Streifen, die mit der ebenen Schicht in Berührung gebracht werden, aufzubringen eingerichtet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben werden. Es zeigt
Fig. I eine Seitenansicht eines gemäß der Erfindung ausgeführten Rotors;
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teilstücks des in der F i g. 1 veranschaulichten Rotors mit den abwechselnd ebenen und gewellten Schichten, aus denen der Rotor aufgebaut ist;
Fig. 3 schematisch in Seitenansicht eine Anlage zur Herstellung der aus gewellten und ebenen Schichten zusammengesetzten Bahn, durch deren Aufrollen der Rotor gemäß der Erfindung hergestellt ist.
Der in den Zeichnungen und insbesondere in den Fig. 1 und 2 gezeigte Rotor hat eine Nahe 10, die ein nicht dargestelltes Lager für eine den Rotor in einem Gestell tragende Welle enthält. Zwischen der Nabe 10 und einem Außenflansch 12 ist der Rotor mit einer Feuchtigkeit und/oder Wärme austauschenden Masse gefüllt. Diese Masse ist aus dünnen Schichten, wie Asbest- oder Zellulosepapier, Metall, wie Aluminium od. dgl., Kunststoff oder anderem Werkstoff mit für die vorgesehene Verwendung geeigneten Eigenschaften zusammengesetzt. Wenn der Rotor für den Auslausch von Feuchtigkeit eingesetzt werden soll, sind die Schichten mit einem hygroskopischen Stoff, wie Lithiumchlorid, oder einem festen Sorptionsmittel getränkt, oder belegt. Ggf. werden den Schichten auch geeignete Zusätze zugeführt, damit die erforderliche Festigkeit für die einzelnen Schichten und für den Zusammenhalt zwischen ihnen erhalten wird. Vorzugsweise werden die Schichten aus einer ebenen Bahn 16 und einer gewellten Bahn 14 geformt, die spiralförmig zu einem zylindrischen Rohling gewickelt werden. Bei der Aufwicklung verlaufen die Wellen axial und bilden dadurch eine große Anzahl durchgehender, feiner Kanäle. Der Abstand zwischen den Windungen der ebenen Bahn beträgt vorzugsweise weniger als 5 mm, z.B. 1—3mm, was also die lotrechte Höhe der Wellungen in der dazwischenliegenden, gewellten Schicht darstellt
Gemäß der Erfindung enthält die gewellte Bahn 14 (F i g. 3) eine Vielzahl streifenförmiger Partien 20,22,24 (siehe auch F i g. 2), die in der Längsrichtung, d. h. in der Umgangsrichtung des fertigen Rotors so zueinander versetzt sind, daß der glatte Verlauf der von den Wellen gebildeten, feinen Kanäle an dem Übergang zwischen den streifenförmigen Partien unterbrochen wird. In dieser Weise wird die laminare Strömung der durch den Rotor hindurchgehenden Luft an dem Übergang zwischen den Streifen der gewellten Schicht unterbrochen, derart, daß das Strömungsprofil, das am Einlaß zu einem Kanal mit steilem Temperatur- und Geschwindigkeitsgefälle vorliegt, an jedem derartigen Übergang umgestaltet wird, was die Übertragungseigenschaften des Rotors sowohl in Bezug auf Feuchtigkeit als auch auf Wärme verbessert.
Vorzugsweise sind die Streifen zueinander um eine halbe bis zu einem Drittel der Wellenlänge versetzt, so daß jede zweite oder dritte Schicht ohne Versetzung zueinander zu liegen kommen. Bei der Bestimmung der Breite der Streifen muß darauf Rücksicht genommen werden, daß der Widerstand bei allzu schmalen Streifen 20, 22, 24 dazu führen kann, daß die Luft ihre Strömungsrichtung ändert. Deswegen muß stets dafür gesorgt werden, daß der Strömungswiderstand in der Richtung quer zu den Kanälen größer ist als in der Längsrichtung der Kanäle, weil sonst eine zickzackförmige Strömung tangential im Rotor entstehen kann, die zu einem Gemisch von eintretender und austretender Luft führt.
Bei der in der Fig. 3 gezeigten, bevorzugten Ausführungsform einer Anlage zur Herstellung des Rotors gemäß der Erfindung wird eine ebene Bahn 26 mit Hilfe einer Anzahl schematisch dargestellten Messer 28 über ihre ganze Breite in eine geeignete Anzahl von Streifen aufgeteilt. Mittels zweier FaIt- oder Wellwalzen 30, 32, die aus einer Anzahl zahnradähnlich geformter Walzensegmente 34,36 bzw. 38,40 bestehen, werden dann die Streifen dadurch gefaltet oder gewellt, daß die Walzensegmente 34, 36 bzw. 38,40 zueinander um das Maß versetzt sind, um das man die Streifen 20, 22, 24 der gewellten Bahn gegeneinander versetzt zu erhalten wünscht. Um das Maß der Versetzung ändern zu können, sind die Walzensegmente zweckmäßig zueinander auf den Walzenachsen 42,44 drehbar und in der gewünschten Drehlage verriegelbar.
Nachdem die Streifen 20, 22, 24 in der Klemmzone zwischen den Walzen 30 und 32 gefaltet bzw. gewellt worden sind und während sie sich noch in den Vertiefungen der Walze 30 befinden, wird Leim auf die der Walze 30 abgekehrte Seite der Streifen 20, 22, 24 mit Hilfe einer Beleimwalze 46 aufgetragen. Diese
Beleimwalze taucht mit einem Teil ihres Umfangs in einen Leimtrog 48 ein und liegt mit einem anderen Teil an den auf der Walze 30 liegenden Streifen 20,22,24 an. Der untere Teil der Walze 30 bildet eine Klemmzone zusammen mit einer Preßwalze 52, um die eine von einer nicht gezeigten Vorratsrolle kommende ebene Schicht geführt ist, die in der F i g. 3 die Bezeichnung 50 hat und die der Schicht 16 in dem fertigen Rotorgebilde (Fig.2) entspricht. Die Schicht 50 wird von der Preßwalze 52 in Druckberührung mit den der Walze 30 abgekehrten, mit Leim belegten Seiten der Streifen 20, 22,24 gebracht, derart, daß diese an der ebenen Schicht 50 befestigt werden, ohne daß sich ihre Lage zueinander ändert.
Das in dieser Weise zusammengesetzte Laminat 50 wird dann in an sich bekannter Weise zylindrisch aufgewickelt oder in ebenem Zustand vorzugsweise zu Rotorsektoren zusammengesetzt, die dann zu einem Rotor zusammengefügt werden. Nach der Aufwicklung oder Zusammenfügung wird der Rotor durch Beschneiden und Schleifen weiterbearbeitei, so daß die Seitenflächen die erforderliche ebene Oberfläche erhalten. Insbesondere große Rotoren können auch in Sektoren aufgeteilt werden, was Transport, Zusammenbau und Austausch der Rotorteile erleichtert.
In dem fertigen Rotor bildet somit die ebene Schicht 16 den Träger für die gefalteten oder gewellten Streifen 20,22,24. Durch die Versetzung der Streifen zueinander in der vorbeschriebenen Weise erhält man eine beträchtliche Verbesserung des Austauschwirkungsgrades. Es hat sich erwiesen, daß man unter Beibehaltung des Wirkungsgrades bei einer üblichen Bauweise des Rotors eine Höhe der Wellung oder Faltung von 2,5 mm anstelle von 1,5 mm verwenden kann, was eine Einsparung von 40% an Werkstoffkosten für den Rotor bei unveränderter Werkstoffstärke bedeutet. Bei dieser Höhe der Wellen kann die Breite der gewellten Streifen 5—20 mm sein.
Es kann auch der Rotor aus parallelen, gerade verlaufenden Schichten statt aus zylindrisch gewickelten Lagen aufgebaut sein.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Rotor für Feuchtigkeits- und/oder Wärmeaustauscher mit einer Feuchtigkeit bzw. Wärme austauschenden Masse aus abwechselnd ebenen und gewellten Schichten, wobei die Wellungen eine große Anzahl im wesentlichen axial verlaufender feiner Kanäle bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die gewellte Schicht oder die gewellten Schichten aus einer Mehrzahl von. in axialer Richtung hintereinander angeordneter Streifen i;20, 22, 24) bestehen, die in der Umgangsrichtung des Rotors derart zueinander versetzt sind, daß der glatte Verlauf der von den Wellungen gebildeten feinen Kanäle an den Übergängen zwischen den Streifen unterbrochen wird.
2. Verfahren zur Herstellung eines Rotors für Feuchtigkeits- und/oder Wärmeaustauscher nach Patentanspruch 1 durch Zusammenstellen oder Wickeln abwechselnd ebener und gewellter Schichten zu einem zylindrischen Rohling, wobei die Wellungen dazu gebracht werden, bei der Wicklung im wesentlichen axial zu verlaufen und dadurch eine große Anzahl axial durchgehender, feiner Kanäle zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die gewellte Schicht aus einer Mehrzahl in der Umfangsrichtung des Rotorrohlings zueinander derart versetzten Streifen zusammengesetzt wird, daß der glatte Verlauf dieser Kanäle an den Übergängen zwischen den Streifen unterbrochen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Streifen der gewellten Schicht zueinander um die halbe bis zu einem Drittel Wellenlänge versetzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der gewellten Schicht eine ebene Schicht in Streifen aufgeteilt wird, wonach diese Streifen einzeln für sich derart gewellt oder gefaltet werden, daß sie die vorgesehene Versetzung erhalten und unter Beibehaltung ihrer Lage zueinander der ebenen Trägerschicht zugeleitet und auf dieser z. B. durch Leimung befestigt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen eine solche Breite erhalten, daß der Strömungswiderstand quer zu den Kanälen des fertigen Rotors größer wird als in der Längsrichtung dieser Kanäle.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2—5, die eine Faltvorrichtung zur Fertigung einer gewellten Schicht, eine Zusammensetzvorrichtung zum Zusammenführen der gewellten Schicht mit einer ebenen Schicht und zum Befestigen an dieser sowie Vorrichtungen zum Formen der zusammengefügten Schichten zu einem Rotor enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzvorrichtung Glieder (28) zur Aufteilung der ebenen Schicht (26) in eine Anzahl Streifen (20, 22, 24) sowie Faltslieder (30, 32) enthält, die so ausgestaltet sind, daß sie die Streifen (20, 22, 24) derart falten oder wellen, daß die Wellun^en benachbarter Streifen zueinander um einen Bruchteil der Wellenlänge versetzt sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltglieder Walzen (30, 32) enthalten, die aus zahnradähnlichen Segmenten (34, 36 bzw. 38, 40) aufgebaut sind, deren Breite der der Streifen (20, 22, 24) entspricht und die in der Umfangsrichtung zu benachbarten Segmenten um den Bruchteil einer Wellenlänge versetzt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Aufteilung der ebenen Schicht (26) eine Anzahl über die Breite der Schicht gleichmäßig verteilter Messer (28) vorgesehen sind, die durch den Schichtwerkstoff vorstehen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6—8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zum
ίο Formen der zusammengefügten Schichten zu einem Rotor eine an sich bekannte Aufwickelvorrichtung enthalten.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6—9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzvorrichtung eine glatte Preßwalze (52) enthält, die die ebene Schicht (50) in Druckberührung mit den Streifen (20—24) zu, bringen eingerichtet ist, sowie eine Beleimrolle (46), die in einen Leimtrog (48) eintaucht und Leim auf die Seite der Streifen (20,22, 24), die mit der ebenen Schicht (50) in Berührung gebracht werden, aufzubringen eingerichtet ist.
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