DE3240598A1

DE3240598A1 - Rotierendes waerme-rueckgewinnungs-geraet

Info

Publication number: DE3240598A1
Application number: DE19823240598
Authority: DE
Inventors: Lawrence C. Concord Mass. Hoagland
Original assignee: NORTHERN SOLAR SYSTEMS Inc
Current assignee: Airxchange Inc
Priority date: 1981-11-03
Filing date: 1982-11-03
Publication date: 1983-06-09
Also published as: DE3240598C2

Description

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Titel: Rotierendes Wärme-Rückgewinnungsgerät

In der Herstellung von kompakten rotierenden Wärme-Rückgewinnungsgeräten ist als erwünscht betrachtet worden, die Rückgewinnungs-Matrix aus einem Material zu formen, welches eine relativ niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt, um die Wärmeübertragung zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Gerätes zu verringern»

Gleichwohl ist ebenefalls als wesentlich berücksichtigt worden, daß das Matrixmaterial eine ausreichende Wärmeleitbarkeit haben sollte, um zu erlauben, daß die von dem Gas durch die Matrix fließende Wärme in den Körper der Matrixschichten von deren Oberfläche aus eindringt, da sonst die Matrix eine unzureichend nutzbare Wärrnespeicherungskapazität haben würde» Das Matrixmaterial sollte ebenso eine spezifische Wärme besitzen, die groß genug ist um eine ausreichende Wärmespeicherungskapazitat vorzusehen. Rostfreier Stahl wird oft verwendet als Matrixmaterial für rotierende Rückgewinnungsgeräte, wobei der Stahl in Form eines um eine mittige Nabe gewundenes Band aufweist. Zusätzlich zu dem ausgezeichneten Korrosionswiderstand besitzt Stahl eine Wärmeleitfähigkeit, die niedriger ist als diejenige anderer allgemein benutzter Metalle. Jedoch sind seine Kosten hoch, so daß, wenn es als Matrixmaterial verwendet wird in rotierenden Rückgewinnungsgeräten von geringem Aufnahmevermögen und geringer Temperatur, wie sie z.B. verwendet werden können für Wohnungsbelüftungen, die Kosten der sich ergebenden Einrichtung so hoch sind, daß sie unvermarktbar ist für Verwendungen in großer Menge. Ferner sind die Bemessungsparameter für ein Rad aus rostfreiem Stahl von geringer Aufnahmefähigkeit (unter 500 cubic-feet pro Minute) derart, daß die sich ergebende Matrix in ihrer Querabmessung so dünn ist, daß der Wärmeleitwert zwischen ihren Flächen stark wird, wodurch die Leistungsfähigkeit der Rückgewinnungsgeräte reduziert wird« Eine Erhöhung

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-ιοί der Dicke des Rades zum Zwecke der Reduzierung des Wärmeflusses zwischen den Flächen würde die Herstellungskosten übermäßig erhöhen, die bereits zu hoch sind, um wirtschaftlich akzeptabel zu sein und sie kann ebenso den Gasverlust am Umfang der Matrix erhöhen.

Die Verwendung von Material mit einer so niedrigen Leitfähigkeit wie die von organischen Kunststoffen als Matrixmaterial ist allgemein als unmöglich angesehen wor-

!0 den, da seine Leitfähigkeit nur 0,05 bis 0,1 BTU/hr-ft./ deg.F ist, verglichen mit 12 BTU/hr-ft./deg.F für rostfreien Stahl. Anders ausgedrückt, hat Kunststoff eine Konduktivität von lediglich 1/120 bis 1/240 von der des rostfreien Stahls. Obwohl diese niedrige Konduktivität jegliche wesentliche Übertragung zwischen den entgegengesetzten Flächen der Matrix verändert, ist diese vermutlich gerade wirkungsvoll in der Verhinderung der Wärmeleitung von der Oberfläche des Kunststoffes in dessen Körper, wodurch der Kunststoff keine effektive Wärme-Speicherkapazität schafft. Ferner ist die spezifische Wärme von Kunststoff pro Rauminhalt nur ungefähr halb so groß wie diejenige für rostfreien Stahl.

Die Wicklungen einer Rückgewinnungsmatrix müssen Abstandsmittel aufweisen um Gasdurchlässe zu schaffen und die Wicklungen müssen in einer Querrichtung eben sein und müssen gleichmäßig voneinander beabstandet sein, so daß für die höchste Effizienz die Gasdurchtritte eine gleichmäßige Höhe auf ihrer gesamten Länge aufweisen. Um kompakt und wirtschaftlich zu sein, sollen die Gasdurchläße einen geringen Durchtrittsquerschnitt (hydraulic diameter) und ein hohes Abmessungsverhältnis (Verhältnis von Breite zu Höhe) aufweisen.

Es wurde festgestellt, daß viele Arten der im Handel erhältlichen Kunststoff-Filme in Bandform nicht eine entsprechende Ebenheit aufweisen, um Gasdurchlässe von gleichmäßiger Form zu erhalten, da das Flachmaterial, aus

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welchem solche Bänder geformt werden, nicht genau eben ist, offenbar aufgrund von Restspannungen von der Extrusion und von dem Schneidevorgang. Daher haben Bänder, die aus solchen Flachmaterialien geformt werden, oft eine Kante mit einer welligen Gestalt. Das Formen (auf bekannte Art und wie sie in bekannten Einrichtungen verwendet wurden, bei welchen das Matrixband rostfreier Stahl ist) von Querwülsten im Band als Abstandselemente, um Gasdurchlässe zu bilden und um Gasleckverluste am

XO Umfang des Rückgewinnungsrades zu vermeiden, trägt zur Linderung dieses Problems nicht bei, da in einem Kunststoffband geformte Querwülste dazu neigen, zu einer kleineren Höhe deformiert zu werden, wenn während dem Aufwinden auf eine Nabe zum Zwecke der Bildung der Rückgewinnungs-Matrix an dem Band eine Spannkraft zur Wirkung kommt. Dies verursacht eine Verminderung der Weite der Gasdurchlässe und erhöht ebenso die Wirkung der unebenen Bandteile und welligen Kanten an den Gasdurchgangsabmessungen. Vom Standpunkt der Herstellung aus gesehen, ist es am leichtesten in dem Band lediglich Vertiefungen vorzusehen, welche entweder aus der einen oder aus bei~ den Flächen herausragen. Dieser Aufbau sieht ein erwünscht hohes Abmessungsverhältnis vor, jedoch erlaubt er leider merkliche Umfangsverluste, wodurch die Leistungsfähigkeit des Luftaustausches des Rückgewinnungsgerätes reduziert wird.

Erfindungsgemäß ist gefunden worden, daß eine Rückgewinnungs-Matrix gebildet werden kann durch spulenförmiges Aufwinden eines Bandes, welches aus einem Kunststoff-Film gebildet ist und daß die Matrix einen gleichen oder größeren Wirkungsgrad besitzt als ein Rückgewinnungsgegerät von identischer Größe, das eine aus einem rostfreien Stahlband gebildete Matrix besitzt. Es ist eben- falls gefunden worden, daß die Matrix mit genau ausgelegten Gasdurchtritten und entsprechendem Widerstand gegen Gasverlust am Umfang bereitgestellt werden kann, dadurch daß das Band mit Querwülsten versehen wird, de-

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ren Gesamtlänge kleiner ist als die Breite des Bandes und welche vorzugsweise nicht bis zu den Kanten des Bandes reichen. Die Konfiguration der Wülste entlang des Bandes kann in einem einzelnen Wulst bestehen, welcher sich über das ganze Band hin erstreckt, außer auf einem geringen vorbestimmten Abstand an jeder Kante des Bandes, oder aus zwei oder mehr separat angeordneten Wülsten mit uneingeprägten Bereichen an den Kanten des Bandes und an einem Zwischenbereich. Das Vorhandensein von ungeprägten Bereichen fördert die Beibehaltung der Ebenheit des Bandes und erlaubt, daß an dem Band eine Aufwindungskraft angewendet wird, ohne Änderung der Vertikaldimension des Wulstes; trotz der Tatsache, daß die Wülste sich im wesentlichen auf der ganzen Länge des Bandes erstrecken, ist ein wesentlicher Gasverlust am Umfang der Matrix verhindert.

Des weiteren ist gefunden worden, daß die Bemessungs-Parameter, die aus der Verwendung von Kunststoff-Film als Matrixmaterial resultieren, den Bau eines Rückgewinnungsrades mit einer viel kleineren Dicke als dies möglich ist, wenn Metall als Matrixmaterial verwendet wird, erlaubt, doch mit einer Leistungsfähigkeit gleich groß oder größer als bei einer einige Male dickeren Metallscheibe. Die Verwendung einer dünnen Matrix erfordert nicht nur weniger Material, sondern schafft ebenso einen verringerten Umfangsverlust an den Querdichtungen, bis zu so einem Ausmaß, daß in vielen Anwendungen als Abstandsmittel einfache Vertiefungen ohne außergewöhnliche Verluste verwendet werden können.

Des weiteren ist gefunden worden, daß gerade Bänder mit einer leicht gewellten Kante zu einer befriedigenden Matrix geformt werden können, da beim Aufwinden eines sol— chen Bandes in Spulenform um eine zentrale Nabe das Krümmen des Bandes die unebenen Flächen des Bandes veranlaßt axialeben und die welligen Kantenteile genau konzentrisch zu werden, so daß der Abstand zwischen den Band-

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- 13 schichten gleichmäßig ist»

Das Band kann gebildet sein aus jedem passenden Kunststoff, welcher ein adequates Elastizitätsmodul, wie z„B_o oberhalb 150,000 psi, und einen entsprechenden Deformationswiderstand bei den Temperaturen, bei welchen mit der Einrichtung gearbeitet wird, besitzt»

Wie bereits vorbeschrieben, ist es bei der Herstellung von rotierenden Wärme-Rückgewinnungsgeräten als erwünscht angesehen worden, die Matrix aus einem Material mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit zu formen, um die Wärmeübertragung zwischen den Seiten des Gerätes zu verringern«, Organische Kunststoffmaterialien in Form eines Filmes, wie Polystyrol, Vinyl, Polyester oder dgl» sind vorgeschlagen worden für eine solche Verwendung in Anwendungen wo die Gastemperatur nicht außergewöhnlich hoch ist« Gleichwohl besitzt ein aus solchem Material gefertigtes Gerät eine unzulängliche Seiten- und Rotationsfestigkeit, wenn nicht eine äußere Verstärkung vorgesehen ist» Die Kosten solcher zusätzlicher Verstärkungen, wie sie in den bekannten Gerätearten verwendet werden, verhindert die Verwendung solcher Einrichtungen bei Anwendungen in großer Menge mit niederen Kosten»

Die vorliegende Erfindung schafft ein rotierendes Wärme-Rückgewinnungsgerät, welches ein Rückgewinnungsrad enthält, in welcher die Rückgewinnungs-Matrix gebildet ist aus mindestens einem Band aus organischem Kunststoff, welches auf einer mittigen Nabe aufgewunden ist, mit entsprechenden Abstandshaltern, welche in dem Band ausgebildet sind um Gasdurchlässe zu bilden. Ein preiswertes Mittel ist vorgesehen zum Versteifen der Welle um eine Seitenfestigkeit und Rotationsstabilität zu verleihen, so

³^ daß das Rad gefahrlos beim Versand und bei der Montage innerhalb eines entsprechenden Gehäuses gehandhabt werden kaHh, und so daß wenn die eingeschaltete Welle über eine zentrale Nabe rotiert wird, Reibkräfte, die auf das

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Rad durch im Gehäuse vorgesehene Dichtungsmittel einwirken und Trägheitskräfte,vermittelt durch starten und stoppen, keine Rotations-Gleitbewegung der Bandschichten zueinander verursachen können.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind radiale Bereiche der Matrixfläche miteinander befestigt durch Aufschmelzen, durch einen Klebstoff, oder durch beides, um die erwünschte Seiten- und Rotationsfestigkeit des Radaufbaues zu vermitteln.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind radiale Öffnungen in dem Rad gebildet, die sich von der Peripherie des Rades zu der Nabe hin oder in die Nabe hinein erstrecken. Die Öffnungen können gebildet werden durch radiales Eindrücken eines aufgeheizten Werkzeuges in die Scheibenaußenfläche, so daß die Flächen der Bandschichten der Matrix zusammengeschmolzen werden, wodurch ein hohler Zylinder, begrenzt durch eine durchgehende Kunststoffschicht, gebildet wird. Um dem Rad eine weitere Festigkeit zu vermitteln, kann der hohle Zylinder mit einem (reincorcing) Stab aus Kunststoff oder Metall ausgefüllt werden.

In jeder Ausführung der Erfindung kann ein Umfangsbereich der Radfläche nahe der Peripherie mit einer glatten kreisförmigen kontinuierlichen Oberfläche durch Zusammenschmelzen der Bandkanten oder durch Aufbringung einer Klebeschicht, oder durch beides ausgestattet werden, um eine Dichtfläche vorzusehen, zum Zusammenwirken mit einer Dichtung an dem Scheibengehäuse.

In einer abgeänderten Form der Erfindung kann der Umfangsdichtungsbereich des Rades die Form einer Nut aufweisen, und ein Dichtungselement kann in die Nut hineinreichen und in einem Abstandsverhältnis zu dem Nutenbo— den enden. Das Dichtungselement ist seitlich flexibel, so daß es 7-um Abdichten gegenüber entweder der inneren

«β · β β β · β β α β ο β β ο « · ο ·

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oder der äußeren Wand der Nut nachgeben kann, in Abhängigkeit von dem Druckunterschied zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Rades und der Gehäusekammer, in welcher das Rad eingebaut ist.

Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend anhand der in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Band aus Kunststoffmate— rial, welches zur Verwendung als Matrix eines rotierenden Wärme-Rückgewinnungsgerätes entsprechend geprägt ist,

Fig. 2 eine Ansicht auf das Band nach Fig., I₉ von einer Kante aus gesehen,

Fig» 3 eine Perspektivansicht des Bandes nach Fig. 1, welches zusammen mit einem ungeprägten Band zu einer Spule aufgewunden ist, um eine Rückgewinnungs-Matrix zu bilden,

Fig. 4 eine Perspektivansicht auf eine vervollständigte Rückgewinnungs-Matrix, unter Verwendung des Bandes nach Fig. 1,

Fig. 5 eine vergrösserte Ansicht eines Schnittes durch einen Teil der Rückgewinnungs-Matrix nach Fig. 4,

³" Fig. 6 eine vergrösserte Draufsicht auf einen Teil der Rückgewinnungs-Matrix nach Fig. 4,

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine abgeänderte Form eines

Bandes zur Verwendung in einer Rückgewinnungs-Matrix,

Fig¹· Ö einen vergrösserten Schnitt eines Teiles einer Rückgewinnungs-Matrix, welche unter Verwendung des

- 16 Bandes nach Fig. 7 hergestellt ist,

Fig. 9 eine vergrösserte Draufsicht auf eine Seite einer Rückgewinnungs-Matrix, welche unter Verwendung eines schmäleren Bandes, wie in Fig.10

dargestellt, hergestellt ist,

Fig. 10 eine Draufsicht auf ein Band aus Kunststoff-

material, welches zur Herstellung der Matrix

¹^ nach Fig. 9 verwendet wurde, bei welchem der

Abstand zwischen, den Bandschichten lediglich

durch Vertiefungen vorgesehen ist,

Pig. 11 ist eine Flächenansicht auf ein Rad eines ro-¹^ tierenden Wärmerückgewinnungsgerätes, welches

die Merkmale der Erfindung verkörpert,

Fig. 11 a ist eine vergrößerte Flächenansicht auf einen

Teil einer der Nuten des Rades nach Fig. 11, 20

Fig. 12 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 aus Fig. 11,

Fig. 13 eine vergrößerte Ansicht auf die Matrix des Rades nach Fig. 12,

Fig. 14 einen Schnitt nach der Linie 4-4 aus Fig. 11,

Fig. 15 eine vergrößerte Ansicht auf einen Teil des Ra-

des aus Fig. 11, in welchem die radialen Nuten gefüllt sind mit einem verstärkenden Element,

Fig. 16 eine Ansicht auf ein Rad ähnlich wie in Fig.12, in welcher das Rad in ein Gehäuse einmontiert ist, und mit Gehäuse-Dichtungselementen angeordnet in den Umfangsnuten des Rades,

• B · O * β ·

«α ο β β « β a α

-. 17 -

Fig. 17 eine Ansicht auf eine abgeänderte Form des rotierenden Rückgewinnungs-Rades, das Merkmale der Erfindung verkörpert,

Fig. 18 einen Schnitt durch einen Teil des Rades aus

Fig. 17, eingebaut in ein Gehäuse mit Dichtungselementen,

Fig. 19 eine Perspektivansicht einer abgeänderten Form des Rades aus den Fig. 17 und 18,

Fig. 20 eine Perspektivansicht, welche eine Herstellungsmethode des Rades von der in den Fig., Il bis dargestellten Art zeigt, und

Fig. 21 einen Schnitt, welcher eine Herstellungsmethode eines Rades von der in den Fig. 7 bis 9 gezeigten Art darstellt.

In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist ein Band 10 aus Kunststoff-Flächenmaterial oder Film zur Verwendung als Spiralwicklung eines rotierenden Wärme-Rückgewinnungsgerätes von der Art bestimmt für die Verwendung als Wohnungs-Entlüftungseinheit von geringem Aufnahmevermögen, dargestellt.

Das Band 10 kann gebildet sein aus organischem Kunststoff von der Art, welche ausreichend flexibel ist um zu einer Spirale mit dem gewünschten Radius gewunden zu werden, jedoch gleichzeitig eine ausreichende Festigkeit ausweist, so daß die Kanten der Bandschichten ihre genaue Lage zueinander in der Spirale beibehalten und nicht durch das durch die Matrix fließende Gas abgelenkt werden. Beispiele von für diesen Zweck passenden Kunststoffen (vorausgesetzt die Gastemperatur liegt unter ihrer Wärme-Deformationstemperatur) sind, ohne darauf beschränkt zu sein, Polystyrol, Polycarbonat, Polyvinylclorid und Polyethylen-Terephthalat-Polyesterharze.

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Bei der Herstellung von rotierenden Wärme-Rückgewinnungsgeräten durch spiralenförmiges Aufwinden eines bandförmigen Materials um einen Mittelkern ist es notwendig, Abstandsmittel zwischen den Bandschichten vorzusehen, um Gasdurchlässe zu erzeugen. Es sind unterschiedliche Abstandsmittel im Zusammenhang mit Metallbändern verwendet worden, welche eine Vielzahl von in dem Band geformten Vertiefungen enthalten, oder auch eine Reihe von Quer-Biegewülsten oder -Rippen, die in entsprechendem Abstand ' voneinander angeordnet sind. Einige wichtige Erwägungen in der Gestaltung solcher Rückgewinnungsgeräte sind die Verwendung von geringen Störungs-Durchmessern und Gasdurchtritten mit hohem Dimensionsverhältnis (aspect ratio) und die Verringerung der Leckverluste, um die Radialdichtungen herum, resultierend von dem Umfangsgasfluß durch die Matrix. Obwohl ein Band mit einer Vielzahl von Vertiefungen leicht zu fertigen ist und ein hohes Flächenverhältnis ergibt, verschaffen solche vorbekannte Bänder einen kleinen Widerstand gegen einen Umfangsgasfluß, welcher die gesamte Luftüberführungs-Effektivität des Rückgewinnungsgerätes reduziert.

Wie vorhergehend aufgezeigt, ist die bekannte Verwendung von in einem Metallband geformten Falten oder Wülsten, ²^ um Abstandshalter zu schaffen, nicht erwünscht für aus Kunststoff gefertigte Bänder, da die während des Aufwindens an dem Band angelegte Spannung dazu neigt, eine Abflachung der Falten oder Wülste zu verursachen, wodurch die Abmessung der Gasdurchtritte verändert und dem Band eine wellige Konfiguration verliehen wird.

Deswegen ist, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, das Band 10 mit einer Reihe von Wülsten 14 und 16 versehen worden, welche von unterschiedlichen Seiten des Bandes in einem bestimmten Abstand herausragen, wie aus der weiteren Beschreibung hervorgeht. In der Ausführung nach Fig. 1 und 2 sind die Wülste in Reihen von je drei kurzen Wülsten angeordnet, welche nebeneinander entlang der

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Φ α ο

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Breite des Bandes ausgerichtet sind, wobei die Wülste voneinander beabstandet sind und die äußeren Enden der äußersten Wülste einen Abstand von den Seitenkanten des Bandes, zu einem noch im weiteren aufgezeigten Zwecke, aufweisen.

Eine Rückgewinnungs-Matrix 18 kann aus dem Band hergestellt werden, durch Aufwickeln von übereinander gelegten Lagen von geprägtem Band 10 und ungeprägtem Band auf eine Nabe 22, wodurch eine Rückgewinnungs-Matrix 24 gebildet wird, welche Luftdurchlässe 26 aufweist, die zwischen dem geprägten und dem ungeprägten Band gebildet sind.

In der durch das Band nach Fig„ 1 und 2 gebildete Rückgewinnungs-Matrix ist die Gasdurchgangshöhe durch die Höhe der Wülste 16 bestimmt, und die Weite 1st bestimmt durch den Längsabstand zwischen den Wülsten» In einem typischen Fall werden die Wülste derart ausgebildet, daß sie eine Höhe von 0,03 inches oder weniger aufweisen, mit einem Abstand zwischen den Wülsten von mindestens 0,6 inches, oder mindestens 20 mal der Höhe.

Durch die Bereitstellung der länglichen Wülste 16 werden außer daß Gasdurchlässe geschaffen werden,auch wesentliche Umfangsgasverluste (circumferential gas leakage) in der Matrix verhindert.

Da die Wülste sich nicht entlang der ganzen Weite des ³^ Bandes erstrecken, sondern derart angeordnet sind, daß ebene ungeprägte Bereiche an jeder Seitenkante des Bandes und in Zwischenbereichen vorgesehen sind, wirkt die an dem Band angewendete Aufwindungsspannung nicht auf die Wülste, sondern sie wird übertragen durch die unge-³^ prägten Bereiche, so daß die Höhe der Wülste durch den Aufwindungsvorgang nicht beeinflußt wird»

Obwohl in den Fig. 1 und 2 an beiden Seiten des Bandes

-σοι Wülste vorgesehen sind, ist zu verstehen daß, wenn dies erwünscht ist, das Band lediglich an einer Seite mit Wülsten versehen sein kann.

In den Fig. 7 und 8 ist eine abgewandelte Form eines Bandes 30 dargestellt, zur Verwendung bei der Herstellung eines rotierenden Wärme-Rüclcgewinnungsgerätes, in welchem einzelne längliche Wülste 32 in beabstandeten Teilen entlang des Bandes vorgesehen sind, wobei diese Wülste 32 kürzer sind als die Breite des Bandes, so daß ungeprägte Bereiche 34 zwischen den Enden des Wulstes und der Seitenkanten 36 des Bandes übrigbleiben.

In jeder Ausführung der Erfindung können die länglichen Wülste einzeln entlang der Länge des Bandes mit einem solchen Abstand zueinander angeordnet sein, daß das Flächenverhältnis so hoch wie gewünscht ist, und andere Wülste in Form von Vertiefungen 38 in dem Band zwischen den länglichen Wülsten vorgesehen werden können. Wenn das Band zu einer Spirale gewunden ist, werden die Vertiefungen 38, welche vorzugsweise die gleiche Höhe wie die länglichen Wülste aufweisen, die Bandschichten in einem gleichmäßigen Abstand zwischen den länglichen Wülsten halten, und daher den Luftdurchgängen überall in ihrer ganzen Weite eine gleichmäßige Dicke verleihen, welche durch die Aufrechterhaltung einer im wesentlichen gleichförmigen Gasgeschwindigkeitverteilung überall in der Matrix zur Erhöhung der Effizienz der Matrix dient.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung, wie in den Fig. 9 und 10 dargestellt, wurde ein Band 40 zu einem im weiteren beschriebenen Zwecke, nur mit Vertiefungen 42 versehen.

Obwohl das Band vor dem Aufwinden eine unerwünschte Grösse der Verzerrung oder Kantenwelligkeit aufweisen kann, ist unerwarteterweise gefunden worden, daß, wenn daß Band zu einer Spirale aufgewickelt ist, die Verzerrung

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und die Welligkeiten verschwinden und daß das resultierende Spiralband eine annehmbare Ebenheit in Richtung seiner Breite aufweist und die wellige Form der Kanten des Bandes werden zu im wesentlichen konzentrischen Langen, die voneinander in einem im wesentlichen gleichförmigen Abstand getrennt sind.

Um die Leistungsfähigkeit einer aus Kunststoff geformten rotierenden Rückgewinnungs-Matrix mit einer aus rostfreiem Stahl geformten Matrix zn vergleichen, wurde der folgende Versuch vorgenommen.

Eine Rückgewinnung s-Matr'ix mit geringem Aufnahmevermögen (50 cu.ft./Minute) wurde gebaut durch Aufwinden eines rostfreien Stahlbandes mit einer Weite von 1,5 inches und einer Dicke von 0,003 inches auf eine Nabe mit einem Durchmesser von 1,75 inches, um einen Gesamt-Matrix-Durchmesser von -5,2 inches und einen offenen Durchfluß-Querschnitt von 15,5 square inches vorzusehen. Es wurden Bandvorsprünge vorgesehen, um Gasdurchtritte von ungefähr 0,015 inches zwischen den Bandschichten zu erhalten«,

Eine zweite Rückgewinnungs-Matrix wurde in gleicher Weise erstellt, durch Verwendung von Mylar mit einer Breite von 1,5 und einer Dicke von 0,007 inches, mit Vorsprüngen an dem Band von der Größe, daß Gasdurchtritte mit einer Dicke von ungefähr 0,015 inches vorgesehen sind. Das Kunststoffband wurde gewunden zu einer Nabe mit dem gleichen Durchmesser wie diejenige, welche bei dem rostfreien Stahlband verwendet wurde, zu einem Matrixdurchmesser von 5j75 inches, welche den gleichen offenen Durchfluß-Querschnitt wie bei der rostfreien Stahlmatrix schaffte, nämlich 15,5 square inches»

Die Geräte sind dann in ein passendes Gehäuse mit Gebläsen und Erhitzern angeordnet worden, um Luft mit einer bestimmten Temperatur durch die Matrix und zwar in die eine Richtung durch die eine Matrixhälfte und

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Luft mit einer anderen bestimmten Temperatur durch die andere Matrixhälfte in die andere Richtung zu zwingen.

Im Falle der Matrix aus rostfreiem Stahl erreichte die simulierte Innenluft mit 67,6°F eine Temperatur von 82,3°F beim Durchgang durch die Matrix und die simulierte trockene Außenluft von 88,6°F ist reduziert worden zu einer Temperatur von 72,0 F. Der Wirkungsgrad des EintrittsquerSchnitts war 79%. Da die Durchflußmenge in jede Richtung im wesentlichen gleich war, war der Gesamtwirkungsgrad 74,5%.

Im Falle der aus Kunststoffband gebildeten Rückgewinnungs-Matrix wurde die simulierte Innenluft von 69,0⁰F mit 103,4 F ausgeblasen und trockene simulierte Außen- ■ luft von 120,5⁰F wurde im Innenraum aufgenommen mit 74,4°F, wodurch ein Ausgangswirkungsgrad von 67%, ein Eingangswirkungsgrad von 89% und ein Gesamtwirkungsgrad von 78% erhalten wurde.

Dieser Test zeigt, daß ein genau konzipiertes Rückgewinnunn:;gerät, welches eine aus Kunststoff geformte Matrix verwendet, eben-so viel oder mehr als eine genau gearbeitete Matrix aus rostfreiem Stahl, welche nahe der Schwelle des Leistungsfähigkeitsverlustes arbeitet, leisten kann, durch die Wärmeleitfähigkeit durch die Matrix zwischen den heißen und kalten Flächen, resultierend von der Ausbildung, welche ein Minimum von Material in der Matrix vorsieht. Da die Kosten des Kunst-

^O stoffmaterials in der Matrix ungefähr 10% der Kosten des rostfreien Stahls ist, wird ersichtlich, daß die Verwendung von Kunststoff auch wirtschaftlich erwünscht ist und die Herstellung von wirtschaftlich annehmbaren Einrichtungen in vielen Anwendungen, wo rostfreier Stahl ° nicht verwendet werden kann, erlaubt.

In Hinsicht auf die Tatsache, daß die Fachwelt nicht erkannt hat, daß eine aus Kunststoff geformte Rückgewin-

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O * 4 β β β

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nungs-Matrix fähig ist Wärme genau so wirkungsvoll zu übertragen wie eine Metall-Matrix, sind theoretische Gründe, welche das o.g. apparent überraschende Ergebnis zu erklären vermögen, untersucht worden.

Offenbar ist das größte Hindernis für den Wärmefluß vom Gas zu dem Körper des Bandes nicht die Bandleitfähigkeit, sondern die effektive Leitfähigkeit des Gasfilmes auf der Oberfläche des Bandes. Wenn die thermische Leitfähigkeit des Bandes hoch ist, verglichen mit der Leitfähigkeit des Gasfilmes, dann ist die Höhe der übertragenen Wärme fast völlig gesteuert durch die Gasleitfähigkeit und nur wenig oder gar nicht durch die Leitfähigkeit des Bandmaterials. Wenn die Leitfähigkeit von der Oberfläche des Bandes in ihr Inneres wenigstens 10 mal größer ist als die Leitfähigkeit vom Gas zu der Oberfläche des Bandes, dann kann eine wirksame Matrix gebaut werden aus dem in Frage stehenden Material ohne Leistungseinbuße. Aufgrund der Durchtritte mit niedrigem Dimensionsverhältnis, verwendet in Rückgewinnungsgerä— ten wie hier beschrieben, kann ein dimensionsloser Parameter kreiert werden, welcher das Verhältnis der Bandleitfähigkeit zu der Gasfilmleitfähigkeit ausdrückt«

Dieser Parameter istt KS S, wo Ks die Leitfähigkeit des Kg t

Bandmaterials, Kg die Leitfähigkeit des durch die Matrix tretenden Gases, S der Abstand zwischen den Matrixschichten und t die Dicke der die Matrix bildenden Bänder ist.

Bei Raumtemperatur ist die WärmeleitfähigkeiL von Luft, rostfreiem Stahl, und Kunststoff in BTU/hr-ftodeg_eF 0,0145, 12 bzw. 0,1. Daher ist die dimensionslose Zahl, welche aus der obigen Formel für Kunststoff resultiert, wobei eine Banddicke von 0,007 inches und ein Bandabstand Von 0,015 inches angenommen wird, 14,8, Dies schafft einen theoretischen Grund für die exellente Wirtschaftlichkeit der aus Kunststoff gebildeten Matrix, da ttotz der niedrigen Leitfähigkeit des Kunststoffmate-

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rials, der Leitwert des Kunststoffbandes mit der gegebenen Geomet-rie dennoch 14,8 mal der effektive Leitwert durch den Gasfilm zu der Kunststoffoberfläche ist.

Der Wärmetransferleitwert, beziffert für rostfreien Stahl, bei einer Banddicke von 0,003 inches (das dünnere Band wird verwendet, wenn rostfreier Stahl gebraucht wird) und mit dem gleichen Bandabstand, ist 4.100. Diese hohe Ziffer zeigt, daß die Leitfähigkeit des rostfreien Stahles um viele Male größer als notwendig ist, um eine wirkungsvolle Rückgewinnungs-Matrix herzustellen. In der Tat ist das Übermaß der Leitfähigkeit des rostfreien Stahles über die benötigte Leitfähigkeit oft ein Schaden für die Herstellung eines leistungsfähigen Wärme-Rückgewinnungsgerätes von geringem Aufnahmevermögen, aufgrund des hohen Betrages der Leitung zwischen den Kückgewinnungsgerät-Flächen, wie im folgenden beschrieben wird. Damit eine rotierende Rückgewinnungs-Matrix mit einer hohen Wärmeübertragungsleistungsfähigkeit arbeitet, ist es notwendig, daß das Matrixmaterial an der heißen Fläche bei einer Temperatur nahe derjenigen des eintretenden heißen Gases und das Matrixmaterial in der Nähe der kalten Fläche nahe der Temperatur des eintretenden kalten Gases arbeitet. Mit anderen Worten, ein wesentlicher Temperaturgradient muß rund um die Dicke des Rades vorhanden sein, um eine hohe Leistungsfähigkeit der Wärmeübertragung zu erreichen. Wenn die benötigte Raddicke sehr klein ist (aufgrund der Verwendung von Gasdurchtritten mit einem kleinen Durchfluß-Durchmesser) und Metall für die Matrix verwendet wird, dann wird eine exzessive Wärmeübertragung durch die Matrix, zwischen deren Flächen vorhanden sein und der notwendige Temperaturgradient zwischen den heißen und kalten Flächen wird nicht entwickelt. Um dieses Problem zu vermeiden, müssen die obigen Faktoren (Ks, Kg, S und t) und ebenso die Raddicke L berücksichtigt werden.

Eine dimensionslose Ziffer, welche die relative Leistungs-

fähigkeit im Verhüten des Wärmeflusses zwischen entgegengesetzten Seiten einer Matrixscheibe ausdrückt, ist

2 durch einen Wärmefluß-Widerstandsparameter Kg L gege-

Ks s t

ben. Der Wärmeübertraguhgstheorie kann entnommen werden, 5

daß eine Verringerung der Leistungsfähigkeit einer Matrix aufgrund der Wärmeübertragung zwischen den Flächen verhindert wird, wenn dieser Parameter ungefähr 50 oder größer ist.

Angenommen, daß die Raddicke L, 1,5 inches ist, dann ist die Wärmefluß-Widerstandsziffer, gegeben durch diesen Parameter, für rostfreien Stahl mit einer Bänddicke von 0,003 inches und einen Abstand von 0,015 zwischen den

-^ Bandlagen, gleich 60. In dem obigen Beispiel ist experimentell bestimmt worden, daß eine aus rostfreiem Stahl gefertigte Matrix, die die obigen Abmessungen aufweist, ausreichend aber nicht hervorragend in der Leistungsfähigkeit für ein Rückgewinnungsgerät mit niedrigem Auf-

2Q nahmevermögen ist, somit die Tatsache bestätigend, daß der Wärmefluß Widerstandsparameter von 50 als absolutes Minimum angesehen werden soll»

Gleichwohl machen die hohen Kosten des rostfreien Stahls seine Verwendung in kleinen Rückgewinnungsgeräten, für die Verwendung in Wohnungen, wirtschaftliche unpraktikabel.

Für ein Rückgewinnungsgerat_? gefertigt aus einem Kunststoff-Film mit einer Dicke von 0,007 inches ist die Wärmef luß-Widerstandsziff er , gegeben durch den vorhergehenden Parameter, gleich 3.100, was zeigt, daß hier kein Problem mit einer Leistungseinbuße, aufgrund der Wärmeübertragung zwischen den Matrixflachen bei einem aus Kunststoff gefertigten Rückgewinnungsgerät, vorhanden sein wird.

Zum Nutzen einer Reduzierung auf ein Minimum des Mate-

rials in dem Rad, kann es erwünscht sein, einen kleinen Abstand zwischen den Bandschichten zu verwenden, welcher die Erstellung eines Rades mit einer kleinen Dicke erlaubt, mit noch der gleichen Wärmeübertragungs-Leistungsfähigkeit und dem gleichen Druckgefälle.

Z.B. kann ein Rad gebaut sein aus Kunststoffmaterial mit der gleichen Zusammensetzung wie in dem vorhergehenden Beispiel, jedoch mit einem Bandabstand von 0,0075 inches ¹^ und einer Banddicke von 0,005 inches, in welchem Falle die Radbreite L nur 0,375 inches sein muß, für die gleiche Wärmeübertragungs-Leistungsfähigkeit unddas gleiche Druckgefälle in dem Rad. So ein Rad schafft einen Ks S-

Kg t 2
Wert von 10 und einen Kq L -Wert von 544.

Ks S t

Ein Wärmerückgewinnungsrad mit einer solch ungebräuchlich niedrigen Breite hat den zusätzlichen Vorteil, daß es einen reduzierten Umfangsgasverlust in der Matrix

besitzt, wobei der Leckverlust zu einer solchen Höhe reduziert wird, daß in vielen Anwendungen die Abstandsmittel zwischen den Lagen bloß eine Vielzahl von Vertiefungen sein kann, so wie dies vom Stand der Technik her bekannt ist, lieber als die hier beschriebenen Querwülste, ohne einen merkbaren Verlust an Wärmeaustausch-Effektivität.

Somit ist gefunden worden, daß die niedrige Wärmeleit— QQ fähigkeit von Kunststoff, statt einen Nachteil darzustellen, in Wirklichkeit unerwartet vorteilhaft ist für die Herstellung von kompakten Wärme-Rückgewinnungsgeräten mit geringem Aufnahmevermögen,da die niedrige Leitfähigkeit des Kunststoffes irgendwelche bemerkbare Leistungsfähigkeitsverluste verhindert, aufgrund der Wärmeleitung zwischen den Matrixflächen, sogar bei extrem dünnen ■ Matrixscheiben. Diese Tatsache, und die Auslegung der durch die Verwendung von Kunststoffband zugelassenen Abmessun-

gen erlaubt die Herstellung von Matrixrädern mit einer minimalen Dicke, einer minimalen Menge von Matrixmaterial und einem kleinstmöglichen Umfangsleckverlust, Gleichwohl beeinflußt die niedrige Leitfähigkeit der Kunststoffmatrix die Wirkungsweise des Rückgewinnungsgerätes nicht ungünstig, da die Leitfähigkeit des Kunststoffes weit höher ist als die Leitfähigkeit des Gases an der Matrixoberflächeο

In der Fig. 11 bis 16 der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in welcher ein Rad 10' eines rotierenden Wärme-Rückgewinnungsgerätes eine Nabe 12' und ein Band 14· aus thermoplastischem Flachmaterial enthält, welches um die Nabe herum gewunden ist» Das Band 14' besitzt entsprechende Erhebungen. 16', so daß Gasdurchlässe 18' zwischen den Bandschichten vorgesehen sind. Viele Arten von Wulsten oder Prägungen eines solchen Bandes sind im Stand der Technik bekannt und die Form der dargestellten Oberflächenerhebung stellt lediglieh ein Beispiel dar»

Um eine größere Seitenfestigkeit des Rades zu schaffen und um eine Rotation der Welle zu erlauben durch Mittel die die Nabe 12' entgegen der Reibung einer Dichtuna

. . arenen

in einem Gehäuse, in welchem das Rad eingebaut ist, /Ohne daß das Band gezwungen ist, sich auf der Nabe auf- oder zuzuwinden, kann in jeder ihrer Flächen eine Serie von Nuten 20' geformt werden mit Hilfe eines aufgeheizten Werkzeuges von entsprechender Form, wie einer teflonbeschichteten zylindrischen Stange (nicht dargestellt). Beim Aufbringen auf der Oberfläche des Rades schmilzt das Werkzeug in die Kanten der Bandschichten 14' hinein, Nuten 2Ö' bildend und der verschmolzene Kunststoff an den Bandkanten versieht die Nut mit einer kontinuierliehen glatten Kunststoff-Fläche 22'.

In einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung ist die Nabe 12· ebenfalls geformt aus thermoplastischem

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Material von einer Zusammensetzung, die an der Zusammensetzung des Bandes haftet. Wenn das aufgeheizte Werkzeug auf der Oberfläche des Rades aufgebracht wird, reicht es auch über den angrenzenden Teil der Nabe 12' hinaus, so daß die so geformten Nuten in die Nabe 12' hineinreichen. In dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Nuten 20' mit einem geringem Winkel zu dem Radius des Rades angeordnet, so daß die Nuten allmählich unter eine Dichtung (nicht dargestellt) reichen. Das einmontierte Rad wird hierdurch in zwei Fließdurchtritte unterteilt, wenn das Rad in einem entsprechenden Gehäuse eingebaut ist, wie dies aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist.

Wie in Fig. 11 a dargestellt, besteht der Effekt der Aufbringung des aufgeheizten Stabes auf die Bandkanten, welche die Stirnfläche des Rades umfassen, darin, die Kanten zu schmelzen, wodurch das erweichte Material verursacht wird, seitlich in Kontakt mit dem geschmolzenen Material der angrenzenden Bänder zu fließen, um so die kontinuierliche glatte Nutenfläche zu bilden.

In einer Abänderung der Ausführung von Fig. 11 bis 16, wie in Fig. 15 dargestellt, können die Nuten 20' teilweise oder gänzlich mit entsprechendem Kunststoffmaterial 24' gefüllt sein, um eine zusätzliche Steifigkeit des Rades zu schaffen. Solches Material sollte von der Art sein, das an dem Material aus welchem das Band gebildet ist, anhaftet. Das Kunststoffmaterial kann entweder geschmolzener Kunststoff sein, oder aber die Form eines festen Stabes aufweisen.

In jeder der weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind jede Schicht des Bandes und die Nabe verbunden durch Verschmelzung mit dem geschmolzenem Kunststoff in der Nut, so daß die durch die Nabe übertragene Antriebskraft an jede der Schichten des Bandes übertragen wird.

Um eine Fläche zu schaffen, die den Außenrand des Rades gegen Gasleckverluste abdichtet, können periphere Nuten 26' und 27' nahe an oder an dem äußeren Umfang des Rades an deren entgegengesetzten Seiten vorgesehen werden« Wie im Falle der Nuten 20· können die Nuten 26' und 27' durch ein aufgeheiztes Element geformt werden, welches in die Fläche des Rades eingedrückt wird, so daß die Kanten der Schichten des Bandes schmelzen und eine kontinuierliche glatte Nutoberfläche 28' bilden. Wie in Fig. 17 dargestellt, sind die Nuten 26' und 27' zum Zusammenwirken mit Dichtungselementen 30', 31' in einem Gehäuse 32' in welches das Rad einmontiert wird, vorgesehen, um einen Luftstrom über die Kanten des Rades hinaus zu vermeiden.

In einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Dichtungselement ein dünnes Teil auc flexiblem Gummi oder Kunststoff. Wenn angenommen wird, daß in Fig. 17 die Gas- oder Lufteintrittseite die obere Seite des dargestellten Radteiles und die untere Seite des Rades die Austrittseite ist und wenn des weiteren an-^ genommen wird, daß der Druck im Gehäuse außerhalb des Rades ungefähr die Hälfte der Differenz zwischen Ein- und Ausblasdruck ist, dann wird der Druck der Eintrittsluft oder des -Gases die Dichtung 30' gegen die äußere Wand der Nut 26' drücken und an der Austrittsseite des Rades wird die Dichtung 31' gegen die Innenwand der Nut 27' gedrückt.

^O Da die Nut genau ausgebildet sein kann, so daß sie konzentrisch mit dem Rotationszentrum des Rades ist, wird hier keine wesentliche radiale Oszillation der Nutenwände während der Rotation des Rades vorhanden sein und jegliche geringe Schwingung kann gleich durch die flexi- ° blen Dichtungselemente aufgenommen werden. Gleichwohl kann das Rad eine geringe axiale Schwingung während der Rotation aufweisen; deshalb reichen die Dichtungselemente nicht bis auf den Boden der Nuten, um eine Störung

zwischen der Bodenkante des Dichtungselementes und dem Boden der Nut zu verhindern, wenn solche radiale Schwingungen auftreten.

In den Fig. 17 und 18 ist ein weiteres Ausführungsbei— spiel der Erfindung dargestellt, welches ein Rad 34' enthält, welche ähnlich dem Rad 10· ist darin_?daß es eine Mittennabe 36' und ein Band aus thermoplastischen Material, welches um die Nabe gewunden ist, besitzt. Dabei besitzt das Band entsprechende Oberflächenerhebungen, um Luftdurchlässe zwischen den Bandschichten zu bilden, wie in der Einrichtung in den Fig. 11 bis 16. In dem Ausführungsbeispiel aus Fig. .17 und 18 sind radiale Öffnungen 38· dadurch gebildet, daß ein aufgeheiztes

¹^ Werkzeug, wie beispielsweise eine längliche Stange 39· mit einem zugespitzten aufgeheizten Ende radial durch die Schichten des Bandes, wie in Fig. 21 dargestellt, gedrückt werden. Das Werkzeugende, welches eine Temperatur die über der Schmelztemperatur des Kunststoffes liegt,

^O besitzt, schmilzt durch die Schichten und schafft eine Öffnung mit einer zusammengeklebten Oberfläche 40', welche gleichförmig ist von der Nabe bis zum äußeren Umfang des Rades hin, wodurch das Rad die erwünschte seitliche

und radiale Festigkeit verliehen wird. 25

In Fig. 19 ist eine abgewandelte Form der Ausbildung der Erfindung aus Fig. 17 bis 18 dargestellt, in welcher die Öffnungen 38' mit einem Kunststoffmaterial 42' gefüllt worden sind, um eine zusätzliche Festigkeit des Aufbaues

zu erhalten.

In Fig. 20 ist eine Herstellungsmethode für ein Rad von der in dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 11 dargestellten Art gezeigt. Wie in Fig. 20 dargestellt, ist ein Aufbau 44' von Material, welches einen äußeren Ring 46' enthält, der nach innen ragende Speichen 48' trägt, welche in ihrer Gesamtheit in ihrem Querschnitt halbrund sein können, aufgeheizt auf eine Temperatur über dem Schmelz-

punkt des Bundes 14' und gepreßt in die Fläche des Rades, so daß sie ihren Weg in die Kanten des Bandes schmelzen, bis ihre obere Seite 50· bündig mit der Scheibenfläche ist. Der Aufbau 44' kann geformt sein aus passendem Kunststoff, dessen Schmelzpunkt über dem Schmelzpunkt des Bandes liegt, oder aus Metall oder aus keramischen Material, wenn notwendig mit einem Überzug, fähig an dem Band zu haften. In der dargestellten Ausführung ist der Ring 46' mit einer Rille 52' versehen, um Mittel zur Aufnahme ^von Dichtungselementen, wie vorhergehend beschrieben, aufzunehmen.

Obgleich der Ausdruck "Schmelzpunkt" hier der Einfachheit halber verwendet worden ist, ist zu verstehen, daß viele thermoplastische Materialien keinen genau definierten Schmelzpunkt haben, sondern einen Erweichungsberexch; daher muß die optimale Temperatur, auf welche die Werkzeuge oder die.Kunststoffeinsätze erhitzt werden sollen, um die Nuten oder Öffnungen zu formen, durch Versuche bestimmt werden.

Für den Fachmann ist es klar ersichtlich, daß bestimmte Änderungen vorgenommen werden können, die von den vorstehenden Ausführungsbeispielen der Erfindung abweichen, ohne dabei über den Umfang der Erfindung hinauszugehen.

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Claims

Rotierendes Wärme-Rückgewinnungs-Gerät

PATENTANSPRÜCHE

Matrix für ein Gegenstrom-Wärme-Rückgewinnungsgerät, d a dadurch gekennzeichnet, daß sie
Schichten enthält, deren Oberflächen Erhebungen aufweisen, die Gasdurchtritte durch die Matrix zwischen den Schichten bilden, und daß die Schichten am Kunststoff in Form eines
Filmes gebildet sind.
2. Matrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der

Kunststoff einen Elastizitätsmodul von 150,000 oder größer besitzt.

■ - 2 -
3. Matrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff aus der Gruppe, welche Polystyrol, Polycarbonat, Polyvinylchlorid und Polyethylen-Terephthalat-Polyesterharze enthält, ausgewählt ist.
4. Matrix für ein rotierendes Gegenstrom-Wärmerückgewinnungsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein spiralförmig aufgewundenes Kunststoffband mit Ab- · standshaltern zur Bildung von Gasdurchlässen aufweist, in welcher der Parameter Ks S ungefähr 10

Kg t

bis 100 beträgt, wo:

Ks ist die Leitfähigkeit des Kunststoffes, aus 15- welchem das Band gebildet ist,

Kg ist die Konduktivitat des durch die Matrix

hindurchtretenden Gases,

S ist de.r Abstand zwischen den Band schichten,

und !- ■
t ist die Dicke des Bandes
5. Matrix für ein rotierendes Gegenstrom-Wärmerückgewinnungsgerät zur Verwendung in Übertragungsluft (transferring air), dadurch gekennzeichnet, daß sie ein spiralförmig aufgewundenes Band aus Kunststoff enthält, wobei das Band Abstandshalter aufweist, urn

zu ; Luftdurchtritte durch die Matrix •'bilden, in welcher der Parameter Ks S 0,14 bis 1,4 BTU/hr.-ft.deg.F

^t

beträgt.

Ks ist die Leitfähigkeit des Kunststoffes, S ist der Abstand zwischen den Bandschichten, und
_oc t ist die Dicke des Bandes.
6. Matrix für ein rotierendes Gegenstrom-Wärme-Rückge-

winnungsgerat, dadurch gekennzeichnet, daß ein spulenförmig aufgewundenes Kunststoffband aus synthetischem Plastik und an welchem Abstandshalter vor- · gesehen sind zum Trennen der Bandschichten, um Gasdurchlässe zu bilden, in welcher der Parameter

2
Kg L mehr als 500 beträgt, wo s KsSt

Kg ist die Wärmeleitfähigkeit des durch die

Matrix hindurchgehenden Gases, Ks ist die Wärmeleitfähigkeit des Kunststoff

es,

L ist die Länge des Gasdurchlasses_} S ist der Abstand zwischen den Bändern, und t ist die Dicke der Bänder. 15
7. Rotierendes Wärme-Rückgewinnungsgerät für die Verwendung in Übertragungsluft (transferring air), dadurch gekennzeichnet, daß es ein spiralförmig auf-. gewundenes Band aus Kunststoff enthält an welchem Abstandshalter zum Separieren der Bandschichten vorgesehen sind um Luftdurchlässe zu bilden, in

L²

Ks S t

2
welchem der Parameter I; mehr als 7 hr.-ft.deg.

_oc F./BTÜ ist. .
8. Rotierendes Gegenstrom-Wärme-Rückgewinnungsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß es ein spiralförmig gewundenes Band aus Kunststoff-Film enthält, wobei " ₃Q der Film mit diesem ein Ganzes bildende Oberflächen-Erhebungen aufweist, welche Gasdurchlässe durch das Gerät bildet, in welchem der Parameter kleiner

~ Kg t

Kn T

ist als 100 und der Parameter ■ 500 oder

mehr beträgt.
35
9. Matrix für ein rotierendes Gegenstrom-Wärme-Rückgewinnung sgerät, dadurch gekennzeichnet, daß sie

-4-

gebildet ist aus einem spiralförmig aufgewundenen Band aus Kunststoff-Film, mit einem Elastizitätsmodul von 150,000 p.s.i. oder größer, daß die Matrix bestimmt ist zum Überleiten von Luft und mit ihr ein Ganzes bildende, quer sich erstreckende Wülste aufweist, die eine kleinere Länge als die Breite des Bandes besitzen, und daß der Parameter

Ks S der Matrix 1,4 BTU/hr.ft.deg.F. oder größer Kg t

2
ist und der Parameter L gleich 7 hr.ft.deg.

Ks S t

F./BTU oder größer ist.
10. Matrix für ein Wärme-Rückgewinnungsgerät der Gegen-. stromart, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Band von spiralförmig aufgewundenem Kunststoff-Film geformt ist, daß das Band Oberflächen-Erhebungen an beabstandeten Stellen entlang des Bandes besitzt, daß die Erhebungen sich quer zum Band hin erstrecken

um Quer-Gasdurchlässe durch die Matrix zu bilden, daß die Erhebungen einer jeden Stelle eine kleinere Länge als die ganze Breite des Bandes aufweisen.
11. Matrix nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen einzeln in Längsrichtung mit , einem Abstand von mindestens 20 mal ihre Länge von einander getrennt sind.
12. Matrix für ein Gegenstrom-Wärme-ilückgewinnungsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem um eine Nabe gewundenen Materialband besteht, daß das Band Wülste aufweist, die an in Längsrichtung beabstandeten Stellen .auf dem Band ausgebildet sind, wobei die äußeren Enden der Wülste einer jeden Stelle in einem Abstand zu den Kanten des Bandes

beendet sind, wodurch ein kontinuierlicher Teil des Bandes entlang der Seitenkanten ungeprägt ist«
13, Matrix nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wülste einer jeden Stelle zwei oder mehr separate quer beabstandete Wülste, die durch ungeprägte Teile voneinander getrennt sind, aufweist»
14. Rotierendes Gegenstrom-Wärme-Rückgewinnungsgerät, zur Verwendung in übertragender Luft (transferring air), dadurch gekennzeichnet, daß es eine Matrix enthält, die aus einem aufgewundenen Band aus Kunststoff gebildet ist, welches Abstandshalter trägt zum Separieren der Bandschichten um Luftdurchlässe zu bilden, in welchem die Breite der Matrix 0,25 bis 1,0 inches, die Dicke des Bandes 0,001 bis 0,01 inches und der Abstand zwischen den Bandschichten 0,007 bis 0,02 inches beträgt und die Dicke des Bandes nicht größer ist als der Abstand zwischen den Bandschichten.
15. Rotierendes Wärme-Rückgewinnungsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Wärmerückgewinnungsrad enthält, welches gebildet ist aus spiralförmig aufgewundenen Schichten von mindestens einem Band aus organischem Kunststoffmaterial und daß Abstandselemente zwischen den Schichten vorgesehen sind, welche Gasdurchtritte zwischen diesen bilden, daß die Matrix Verstärkungselemente aufweist, die versehen sind mit schmalen Bereichen, die radial hervorstehen und in welchen die Schichten des Bandes

3S aneinander haften«
16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß

das Band aus thermoplastischem Material gebildet ist und daß die Haftung der Schichten durch aneinander schmelzen der Schichten entlang eines radialen Teiles vorgenommen wird, um eine kontinuierliche radiale thermoplastische Oberfläche zu formen.
17. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Teil an der Oberfläche des Rades durch geschmolzene Teile der Bandkanten geformt ist.
18. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Teil die Form eines hohlen Rohres aufweist, welches von der Peripherie des Rades radial nach innen ragt, wobei das Rohr eine aus dem geschmolzenen Kunststoff der Bänder geformte Fläche besitzt.
19. Verfahren zur Herstellung eines rotierenden Wärme-Rückgewinnungsgerätes, welches aus mindestens einem spiralförmig aufgewundenen Band aus thermoplaste-' schem Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung des Gerätes an dem Band ein aufgeheiztes Element aufgebracht wird, um einen radial verschmolzenen Bereich zu bilden.
20. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgewärmte Element eine Fläche aufweist, welche fähig ist, mit dem Bandmaterial durch Schmelzen anzuhaften, und daß das aufgeheizte Element

in dem Aufbau des Rades verbleibt. 35
21. Wärme-Rückgewinnungsrad zur Verwendung in einem

rotierenden Wärme-Rückgewinnungsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad eine Nabe enthält, die eine mittige Öffnung und eine spiralförmige Windung aus Bandmaterial besitzt, welches geprägt ist, um Gasdurchlässe zwischen den Bandschichten vorzusehen, und daß schmale Verstärkungselemente vorgesehen sind, welche radial von der Nabe wegstehen, wobei ein jedes Verstärkungselement an der Nabe und an jeder Schicht des Bandes befestigt ist. 10
22. Rad nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Spiralbandes ein thermoplastisches Material ist und daß die Verstärkungselemente längliehe thermoplastische Elemente sind, welche an den Stirnflächen des Rades derart angebracht sind, daß sie darin eingebettet sind«
²^ 23. Verfahren zur Herstellung eines Wärme-Rückgewinnungsrades, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad aus spiralförmigen Windung von Bandschichten besteht, welches Einprägungen aufweist, um Gasdurchtritte um die Nabe herum zu schaffen, und daß ein längliches ° Element in die Stirnflächen des Rades eingeschmolzen ist.
24. Verfahren zur Herstellung eines Wärme-Rückgewin-

nungsrades, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrix, welche aus spiralförmigen Schichten aus thermoplastischem Band auf einer thermoplastischen Nabe besteht, zum Zwecke einer Seiten- und Rotationsfestigkeit, auf die Stirnfläche ein Radialelement aufgebracht wird und daß das Radialelement veranlaßt wird, an jeder der Schichten des Bandes und an der Nabe zu haften, wodurch die antreibende Kraft von der Nabe zu einer jeden Schicht des Ban-

des übertragen wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialelement Wärme auf die Oberfläche des Rades aufbringt, um die Kanten der Bandschichten zum Anhaften an dem Radialelement aufzuweichen.
26. Rotierendes Wärme-Rückgewinnungsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Wärme-Rückgewinnungsrad mit einer kreisförmigen Nut nahe dem Außenbereich, ein das Rad enthaltendes Gehäuse und Dichtungsmittel zum Steuern des Gasflusses über den Außenbereich des Rades besitzt, wobei die Dichtungselemente mit dem Gehäuse verbundene Teile aufweist, welche in die Ringnut hineinragen.
27. Gerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß

die in die Ringnut hineinreichenden Dichtungselemente derart angeordnet sind, daß sie sich an die Seitenwand der Nut anlehnen.
28. Gerät nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement aus einem dünnen flexiblen Teil gebildet ist, daß dieses Teil und die Nut derart angeordnet und ausgebildet sind, daß das Dich-

tungsteil die Fähigkeit besitzt, sich gegen eine jede Seitenwand der Nut abzustützen.