DE4223005A1 - Regenerative heat-exchanger - has air-passage walls dividing ribs and slotted nozzles either side or rotor - Google Patents

Regenerative heat-exchanger - has air-passage walls dividing ribs and slotted nozzles either side or rotor

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Abstract

The regenerative heat-exchanger has an accumulator rotor (1) on a horizontal or vertical axis (12), and containing parallel passages (13) for the centra-flowing discharge (AL) and inlet (ZL) air. A horizontal air-passage wall (2, 3) runs to a narrow gap (S) at the rotor centre. The dividing rib has a nozzle slot at the end and inclined towards the discharge side, and through which fresh barrier air is blow at high speed against the rotor. Passage walls with ribs and nozzles are on both sides (1a, 1b) of the rotor, and the gap width (3) between nozzle passage and rotor is adjustable. ADVANTAGE - Prevents discharge air and pollutants penetrating into inlet air, being particularly for a paint-spray cabin.

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 auf einen Rotations-Wärmetauscher zur Rückgewinnung von Wärme und Feuchte aus der Ab­ luft von insbesondere Farb-Spritzkabinen bei der industriellen Lackiertechnik.The invention relates to the preamble of Claim 1 on a rotary heat exchanger for the recovery of heat and moisture from the Ab air from in particular paint spray booths at the industrial painting technology.

Derartige Rotations-Wärmetauscher sind bereis bekannt und übertragen die Wärme von dem warmen, aus den Kabinen kommenden Abluftstrom auf den kälteren der Frischluft. Dieses wird dabei durch eine drehende, wabenförmige Aluminiummasse erreicht, die die Wärme vom warmen Luftstrom aufnimmt und an den kälteren abgibt. Ein zusätzlicher Feuchteaustausch wird hierbei ebenfalls erzielt, wenn auf der Abluftseite Wasserdampf kondensiert und dieser auf der Zuluftseite wieder verdampft. Dieser Effekt kann durch eine hydroskopische Beschichtung der Rotorspeichermasse noch verstärkt werden.Such rotary heat exchangers are already known and transfer the heat from the warm, from the Exhaust air flow coming to the colder of the cabins  Fresh air. This is done by a rotating, honeycomb shaped aluminum mass that reaches the heat from the warm air flow and to the colder delivers. An additional moisture exchange is hereby also achieved if water vapor on the exhaust air side condenses and this on the supply air side again evaporates. This effect can be seen through a hydroscopic Coating of the rotor storage mass reinforced will.

Da bei derartigen Anlagen im allgemeinen ein relativ großes Druckgefälle von der Abluftseite auf die Zuluft­ seite aufreten kann und Leckströme aus der Abluft in die Zuluft möglichst vermieden werden sollten, ist es neben der Rückgewinnung von möglichst viel Energie aus der Abluft die vorrangige Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei den hier zur Rede stehenden Anlagen geeignete Vorkehrungen zu treffen, um ein solches Überströmen der Abluft wirksam zu verhindern, also dem Zutritt von Luftverunreinigungen aus der Kabinenabluft über das Wärmerad in die zugeführte Frischluft mit geeigneten Mitteln und Maßnahmen zu begegnen. Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist noch darin zu sehen, daß Mittel und Maßnahmen zur Abreinigung des Wärmerades von anhaf­ tenden Verschmutzungen aus der Kabinenabluft vorge­ sehen sind. Since in such systems in general a relative large pressure drop from the exhaust air side to the supply air side can occur and leakage currents from the exhaust air in the supply air should be avoided if possible, besides recovering as much as possible Energy from the exhaust air is the primary task of present invention, in the case here Appropriate arrangements to take a plant to effectively prevent such overflow of the exhaust air, thus the entry of air pollution from the Cabin exhaust air via the heat wheel into the supplied Fresh air with suitable means and measures to encounter. Another subtask of the present Invention can still be seen in the fact that means and Measures to clean the heat wheel from anhaf dirt from the cabin exhaust air are seen.  

Ausgegangen zum Stand der Technik wird dabei beispiels­ weise von der DE-PS 1101 677, aus der bereits ein umlaufender Regenerativ-Luftvorwärmer bekannt ist, bei dem die Speichermasse in ihren Übergangszonen zwischen den beiden die gasförmigen Medien unterschied­ lichen Drucks führenden Kanälen stirnseitig durch Sektorplatten abgedeckt ist und bei dem jeweils in der Übergangszone ein Hilfskanal ohne Fördervorrichtung einen Sperrgasstrom vom Hauptkanal höheren Drucks zum niederdruckseitigen Ende des Leckspaltes führt, wobei der Sperrgaskanal geringen Strömungswiderstandes in den Leckspalt stark geneigt, und zwar entgegen der Leckstromrichtung an einer Stelle einmündet, an der der Druck infolge des Abfalls längs des Leck­ weges niedriger ist als im Kanal höheren Drucks.The state of the art is used as an example as from DE-PS 1101 677, from which already revolving regenerative air preheater is known, where the storage mass in their transition zones difference between the two the gaseous media channels leading to the pressure Sector plates is covered and in each case in the transition zone an auxiliary channel without conveyor a sealing gas flow from the main channel of higher pressure leads to the low-pressure end of the leakage gap, the sealing gas channel having low flow resistance strongly inclined in the leakage gap, to the contrary the leakage current direction opens at one point, at which the pressure due to the drop along the leak way is lower than in the channel of higher pressure.

Solche Luftvorwärmer fanden dabei bislang vor allem bei Großfeuerungsanlagen Anwendung, um mit Hilfe der heißen Rauchgase die Verbrennungsluft vorzuwärmen. Es liegt auf der Hand, daß eine einfache, rein hand­ werkliche Übertragung der bekannten Maßnahmen auf Anlagen der hier zur Rede stehenden Art nicht ohne erfinderisches Zutun möglich ist. So far, such air preheaters have mainly been found in large combustion plants application to help with to preheat the combustion air from the hot flue gases. It is obvious that a simple, pure hand manual transfer of the known measures Systems of the type in question here are not without inventive intervention is possible.  

Gelöst wird die bei der vorliegenden Erfindung eingangs gestellte Aufgabe daher vor allem durch die im Patent­ anspruch 1 angegebenen speziellen baulichen Merkmale; die Unteransprüche beinhalten sinnvolle Weiterbil­ dungen und zusätzliche Maßnahmen zum Gegenstand des Hauptanspruchs.This is solved at the outset in the present invention task therefore primarily by the in the patent Claim 1 specified special structural features; the subclaims contain meaningful further training and additional measures on the subject of the Main claim.

Die Zeichnungen verdeutlichen in Verbindung mit der zugehörigen Beschreibung zusätzlich noch das Wesen der vorliegenden Erfindung. Es zeigen hierzu in weitestgehend schematischer Darstellung dieThe drawings illustrate in connection with the associated description additionally the essence of the present invention. It shows in largely schematic representation of the

Fig. 1 das gesamte Anlagen-System einer Spritz­ kabine in Seitenansicht, Fig. 1, the entire conditioning system of a spray booth in side view,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung das Wärme­ rad von der Abluft-/Zuluftseite aus gesehen; Figure 2 is a perspective view of the heat rad seen from the exhaust air / supply air side.

Fig. 3 desgleichen von der Fortluft-/Außenluft­ seite her sowie, Fig. 3 the like of the exhaust air / outside air side as well,

Fig. 4 bis 8 bauliche Einzelheiten der neuen Lösung. Fig. 4 to 8 structural details of the new solution.

In der Systemdarstellung gemäß Fig. 1 sowie den Fig. 2 und 3 ist zunächst dargestellt die Spritzkabine SP mit Zu- und Abluftkanal 2 und 3 sowie daran an­ schließend der Rotationswärmetauscher mit entsprechen­ der Speichermasse 1 und horizontal liegender Drehachse 12 sowie in gleicher Richtung verlaufenden Durchström­ kanälen 13 für die im Gegenstromprinzip bewegte Ab- und Zuluft AL und ZL.In the system diagram of FIG. 1 and FIGS. 2 and 3, first the spray booth SP with supply and exhaust air channels 2 and 3 as well as the fact of closing the rotary heat exchanger shown with in accordance with the storage mass 1 and horizontally positioned pivot axis 12 and extending in the same direction throughflow channels 13 for the exhaust and supply air AL and ZL moving in the counterflow principle.

Die Lösung der bei einer derartigen Einrichtung ein­ gangs gestellten Aufgabe sieht nun als erstes und wichtigstes Merkmal vor, je eine beidseits 1a und 1b des Wärmerades 1 bis auf einen verbleibenden engen Spalt S etwa mittig an dieses 1 heranverlaufende, vorzugsweise ebenfalls horizontal liegende Luftkanalwand 2 und 3, wobei der jeweilige Trennsteg an der Wandstirn­ fläche als mit einer Schlitzdüse 4a versehenen Düsen­ kanal 4 ausgebildet ist, über welchen auf beiden Seiten Frischluft mit hoher Geschwindigkeit gegen den Rotor des Wärmerades 1 geblasen wird.The solution to the task initially set in such a device now provides the first and most important feature, one on both sides 1 a and 1 b of the heat wheel 1, except for a remaining narrow gap S approximately centrally running towards this 1 , preferably also horizontally lying air duct wall 2 and 3 , the respective separating web on the wall end face as a slot nozzle 4 a provided nozzle channel 4 , through which fresh air is blown at high speed against the rotor of the heat wheel 1 on both sides.

Der sich dabei aufbauende Druck verhindert ein Über­ strömen von Abluft in die Zuluft. Sowohl der Auslaß­ querschnitt als auch der Abstand von Düse zu Rotor sind einstellbar und können somit den jeweiligen Betriebsgegebenheiten individuell angepaßt werden. The pressure that builds up prevents over flow of exhaust air into the supply air. Both the outlet cross section as well as the distance from nozzle to rotor are adjustable and can therefore the respective Operating conditions can be adjusted individually.  

Dies bedeutet hierbei auch, daß die Spaltweite S zwischen Düsenkanal 4 und Speichermasse des Rotors 1 einstellbar und die Schlitzdüse 4a schräg in Richtung auf die Speichermasse 1 hin gerichtet ist.This also means that the gap width S between the nozzle channel 4 and the storage mass of the rotor 1 is adjustable and the slot nozzle 4 a is directed obliquely in the direction of the storage mass 1 .

Weiterhin als wichtig vorgesehen ist noch die Zuordnung eines Spülluftkanals 5 zum Durchblasen der Kanäle der Rotorspeichermasse 1 mit Frischluft, zum Verhin­ dern der Übertragung von Abluft, die durch die Rotor­ drehung in der Speichermasse 1 zwangsläufig mittrans­ portiert wird auf die Zuluftseite; diese Spülluft säubert somit die Rotormasse von der zwangsläufig mitrotierenden Abluft, bevor letztere in den Bereich der einströmenden Frischluft gelangt.Furthermore, the assignment of a scavenging air duct 5 for blowing through the ducts of the rotor storage mass 1 with fresh air, for preventing the transfer of exhaust air, which is inevitably carried along by the rotor rotation in the storage mass 1 , is also provided on the supply air side; this purging air thus cleans the rotor mass from the necessarily co-rotating exhaust air before the latter reaches the area of the incoming fresh air.

Die vorstehend beschriebene Ausführung zeichnet sich zudem noch aus durch Zuordnung einer aus Führungs­ schiene 7 und darauf verfahrbarem Schlitten 8 be­ stehenden, zusätzlichen Abreinigungsvorrichtung 6 zumindest auf der Abluftseite AL des Wärmerades 1, vorzugsweise jedoch ebenfalls beidseits 1a und 1b. Im einzelnen und mit Bezug auf die Fig. 4 bis 8 ist dabei folgende Konstruktion denkbar:
Ein Schlitten verfährt hierzu in Richtung "Rotorradius" über einen Rotor. Dieser Schlitten trägt die Düse für Heißwasser und Druckluft. Auf der gegenüber­ liegenden Rotorseite fährt synchron ein Schlitten, der das ausströmende Reinigungswasser in einem Trichter auffängt. Die Reinigungsschlitten befinden sich in ihren Parkpositionen am Rotorumfang. Nach erfolgtem Startimpuls fahren die Schlitten in Richtung Rotormitte. Die Verschmutzungen werden dabei mit Heißwasser aus­ gespült. Gleichzeitig wird das im Rotor verbleibende Restwasser mit Druckluft ausgeblasen.The embodiment described above is also characterized by the assignment of a guide rail 7 and sliding carriage 8 be standing there, additional cleaning device 6 at least on the exhaust side AL of the heat wheel 1 , but preferably also on both sides 1 a and 1 b. The following construction is conceivable in detail and with reference to FIGS. 4 to 8:
For this purpose, a slide moves in the "rotor radius" direction via a rotor. This slide carries the nozzle for hot water and compressed air. On the opposite side of the rotor, a sled drives synchronously, which collects the outflowing cleaning water in a funnel. The cleaning slides are in their parking positions on the circumference of the rotor. After the start pulse has been given, the slides move towards the center of the rotor. The dirt is rinsed out with hot water. At the same time, the residual water remaining in the rotor is blown out with compressed air.

Auf dem Rückweg von der Rotormitte zum Umfang erfolgt ein weiteres Ausblasen des Reinigungswassers mit Druckluft. Um eine lückenlose Abreinigung zu gewähr­ leisten, werden die Reinigungsschlitten vollautomatisch gesteuert. Das heißt, daß sie bei jeder Rotordrehung einen genau definierten Weg zurücklegen. Dieser ist von der Düse bestrichenen Fläche abhängig. Die Rotor­ drehzahl während der Reinigung wird so geregelt, daß der Rotor eine konstante, einstellbare Umfangs­ geschwindigkeit an der Reinigungsdüse fährt. Sämt­ liche Regelfunktionen der Abreinigung sind im Regel­ gerät AS 1 integriert.On the way back from the center of the rotor to the circumference, the cleaning water is blown out again with compressed air. In order to ensure complete cleaning, the cleaning sledges are controlled fully automatically. This means that they cover a precisely defined path each time the rotor rotates. This depends on the area covered by the nozzle. The rotor speed during cleaning is controlled so that the rotor runs a constant, adjustable circumferential speed at the cleaning nozzle. All control functions for cleaning are integrated in the AS 1 control unit.

Unerläßlich für eine sichere Funktion der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung ist weiterhin die Minimierung des sog. Seitenschlags des umlaufenden Rotors 1 durch verstellbare Führungsbolzen 9 o. dgl. auf beiden Rotorseiten 1a und 1b und Zuordnung einer Umfangs­ dichtung 10 zwischen Rotor 1 und umgebenden Gehäuse G.Indispensable for reliable functioning of the device fiction, modern furthermore relates to the minimization of the so-called. Runout of the rotating rotor 1 by means of adjustable guide pins 9 o. The like. On both sides of the rotor 1 a and 1 b and assigning a perimeter seal 10 between the rotor 1 and the surrounding housing G .

In spezieller baulicher Ausgestaltung ist dabei gemäß Fig. 8 vorgesehen, daß der Rotor 1 außen einen glatten Profilring 11 trägt, gegen den die Umfangsdichtung 10 mit Federkraft P gedrückt wird. Die Dichtung 10 schleift also nicht auf der rauhen Oberfläche des Rotors 1. Letztlich ist es noch von Vorteil, wenn die Speicher­ masse 1 des aus Bahnmaterial gewickelten Rotors zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit miteinander verklebt, der Rotor in Pendelkugellagern gelagert und der Rahmen des Rotors 1 aus Alu-Profil gefertigt ist.In special structural configuration, it is provided according to FIG. 8, the rotor 1 carries a smooth profile outside ring 11 is pressed against the peripheral seal 10 with spring force P. The seal 10 therefore does not rub on the rough surface of the rotor 1 . Ultimately, it is still advantageous if the storage mass 1 of the rotor wound from sheet material is bonded to one another to increase the mechanical strength, the rotor is mounted in self-aligning ball bearings and the frame of the rotor 1 is made of aluminum profile.

Zusammenfassend sei also nochmals hervorgehoben, daß im Gegensatz zum Stand der Technik bei der vorliegen­ den Erfindung die beidseitige Anordnung der Sperrluftdüsen 4a sowie der Abreinigungsvorrich­ tungen 6, 7, 8 zum Wärmerad erforderlich ist, um ei­ nerseits bei den relativ hohen Gebläse-Drücken, mit denen bei der Luftversorgung von Spritzkabinen gear­ beitet wird, das Überströmen der Luft von einer in die andere Kammer im Spaltbereich wirksam zu verhindern und zum anderen, um an der Ein- sowie Ausströmseite sich aus der Abluft an der Speichermasse des Wärme­ rades 1 außen ansetzende bzw. aufbauende Farbpartikel­ chen sicher mit der Abreinigungsvorrichtung mechanisch zu entfernen.In summary, it should be emphasized again that, in contrast to the prior art in the present invention, the arrangement of the sealing air nozzles 4 a on both sides and the cleaning devices 6 , 7 , 8 for the heat wheel is necessary in order to avoid the relatively high fan pressures, with which gear is being used in the air supply of spray booths, to effectively prevent the overflow of air from one chamber into the other in the gap area and, on the other hand, to prevent the storage air of the heat wheel 1 from attaching to the inflow and outflow side of the exhaust air or build-up paint particles can be removed mechanically with the cleaning device.

BezugsziffernverzeichnisList of reference numbers

 1 Speichermasse, Wärmerad
 1a Stirnseite
 1b Stirnseite
 2 Luftkanal (Zuluft)
 2a Luftkanalwand (kabinenseitig)
 3 Luftkanal (Abluft)
 3a Luftkanalwand (kaminseitig)
 4 Düsenkanal (Sperrluft)
 4a Schlitzdüse
 5 Spülluftkanal
 6 Abreinigungsvorrichtung
 7 Führungsschiene der Abreinigungsvorrichtung
 8 Schlitten der Abreinigungsvorrichtung
 9 Führungsbolzen
10 Umfangsdichtung
11 Profilring
12 Drehachse des Wärmerades
13 Durchströmkanal
AL Abluftseite
ZL Zuluft
S Spaltweite
P Federkraft
SP Spritzkasten
K Abluftkammern
G Gehäuse, Rahmen des Rotors 1 storage mass, heat wheel
1 a front side
1 b front
2 air duct (supply air)
2 a air duct wall (cabin side)
3 air duct (exhaust air)
3 a air duct wall (fireplace side)
4 nozzle channel (sealing air)
4 a slot nozzle
5 purge air duct
6 cleaning device
7 Guide rail of the cleaning device
8 carriage of the cleaning device
9 guide bolts
10 peripheral seal
11 profile ring
12 axis of rotation of the heating wheel
13 flow channel
AL exhaust air side
ZL supply air
S gap width
P spring force
SP spray box
K exhaust air chambers
G housing, frame of the rotor

Claims (7)

1. Rotationswärmetauscher mit um eine horizontal oder vertikal liegende Drehachse (12) umlaufender Speichermasse (1), die in gleicher Richtung ver­ laufende Durchströmkanäle (13) für die im Gegen­ stromprinzip bewegte Ab- und Zuluft (AL und ZL) aufweist und bei welchem bis auf einen verbleiben­ den engen Spalt (S) etwa mittig an die Speicher­ massen (1) eine ebenfalls horizontal liegende Luftkanalwand (2 und 3) heranverläuft, wobei der jeweilige Trennsteg an der Wandstirnfläche als mit einer schräg in Richtung auf die Abluftseite (AL) hin gerichteten Schlitzdüse (4a) versehener Düsenkanal (4) ausgebildet ist, über welchen als sog. Sperrluft Frischluft mit hoher Geschwindigkeit gegen den Rotor des Wärmerades (1) geblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß Luftkanalwand (2 und 3) samt Trennsteg, Düsenkanal (4) und Schlitzdüse (4a) beidseits (1a und 1b) des Wärmerades (1) angeordnet sind und die Spaltweite (S) zwischen Düsenkanal (4) und Speichermasse des Rotors (1) verstellbar ist.1.Rotary heat exchanger with a horizontal or vertical axis of rotation ( 12 ) rotating storage mass ( 1 ), the ver running in the same direction through-flow channels ( 13 ) for the exhaust air and exhaust air moving in the counterflow principle (AL and ZL) and in which to The narrow gap (S) remains in the middle of the storage masses ( 1 ), and an air duct wall ( 2 and 3 ), which is also horizontal, runs up, with the respective separating web on the wall face as an inclined towards the exhaust air side (AL) Directed slot nozzle ( 4 a) provided nozzle channel ( 4 ) is formed, via which fresh air is blown at high speed against the rotor of the heat wheel ( 1 ) as so-called sealing air, characterized in that the air channel wall ( 2 and 3 ) together with separating web, nozzle channel ( 4 ) and slot nozzle ( 4 a) on both sides ( 1 a and 1 b) of the heat wheel ( 1 ) are arranged and the gap width (S) between the nozzle channel ( 4 ) and storage mas se of the rotor ( 1 ) is adjustable. 2. Rotationswärmetauscher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Zuordnung einer aus Führungsschiene (7) und darauf verfahrbarem Schlitten (8) bestehenden, zusätzlichen Abreinigungsvorrichtung (6) zumindest auf der Abluftseite (AL) des Wärmerades (1), vorzugsweise jedoch ebenfalls beidseits (1a und 1b).2. Rotary heat exchanger according to claim 1, characterized by assigning an additional cleaning device ( 6 ) consisting of a guide rail ( 7 ) and slide ( 8 ) which can be moved thereon, at least on the exhaust air side (AL) of the heat wheel ( 1 ), but preferably also on both sides ( 1 a and 1 b). 3. Rotationswärmetauscher nach den Ansprüchen und 2, gekennzeichnet durch Zuordnung eines Spülluftkanals (5) zum Durchblasen der Kanäle der Rotorspeichermasse (1) mit Frisch­ luft als sog. Spülluft zum Verhindern der Ober­ tragung von Abluft, die durch die Rotordrehung in der Speichermasse (1) zwangsläufig mittrans­ portiert wird auf die Zuluftseite.3. Rotary heat exchanger according to claims and 2, characterized by assignment of a purge air channel ( 5 ) for blowing through the channels of the rotor storage mass ( 1 ) with fresh air as so-called purge air to prevent the upper transmission of exhaust air caused by the rotor rotation in the storage mass ( 1 ) is inevitably transported to the supply air side. 4. Rotationswärmetauscher nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Minimierung des sog. Seitenschlags des umlaufen­ den Rotors (1) durch verstellbare Führungsbolzen (9) o. dgl. auf beiden Rotorseiten (1a und 1b) und Zuordnung einer Umfangsdichtung (10) zwischen Rotor (1) und umgebenden Gehäuse (G).4. Rotary heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized by minimizing the so-called side runout of the rotating rotor ( 1 ) by adjustable guide bolts ( 9 ) or the like on both rotor sides ( 1 a and 1 b) and assignment of a peripheral seal ( 10 ) between the rotor ( 1 ) and the surrounding housing (G). 5. Rotationswärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) außen einen glatten Profilring (11) trägt, gegen den die Umfangsdichtung (10) mit Federkraft (P) gedrückt wird.5. Rotary heat exchanger according to claim 4, characterized in that the rotor ( 1 ) on the outside carries a smooth profile ring ( 11 ) against which the peripheral seal ( 10 ) is pressed with spring force (P). 6. Rotationswärmetauscher nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermasse (1) des aus Bahnmaterial gewickelten Rotors zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit an den Bahnflächen miteinander verklebt ist. 6. Rotary heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the storage mass ( 1 ) of the rotor wound from web material is glued to one another to increase the mechanical strength on the web surfaces. 7. Rotationswärmetauscher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßquerschnitt der Schlitzdüse (4a) verstellbar ist.7. Rotary heat exchanger according to one or more of the preceding claims, characterized in that the outlet cross section of the slot nozzle ( 4 a) is adjustable.
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