DE7926032U1

DE7926032U1 - Rad fuer den austausch von energie

Info

Publication number: DE7926032U1
Application number: DE19797926032U
Authority: DE
Original assignee: Wing Industries Inc
Current assignee: Atrium Windows and Doors Inc
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1979-09-13
Publication date: 1979-12-13
Also published as: US4191241A

Description

HOFFMANN·;

PAT E N TAN WALT E DK. ING. E. HOFFMANN (1930-l97i) . DIPL.-ING. W.EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN ■ DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABEllASTRäSSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MÖNCHEN 81 · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

Unsere Nr. 32 491 u/bac

Anmelder: Wing Industries, Inc.
Cranford N.J. / USA

Rad für den Austausch von Energie Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rad für den Austausch von Energie, und es wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen iades beschrieben.

Räder für den Energieaustausch sind hinreichend bekannt (vgl. z.B. US-PSen 3 702 156 und 4 093 435). Im allgemeinen enthalten solche Räder eine zentrale Nabe, die von gewelltem Schichtmaterial _ψ: aus Metall oder Nichtmetall oder aus beidem umwickelt ist, das die Nabe derart umgibt, daß eine Matrix entsteht, durch die hindurch in axialer Richtung des Rades Gas passieren kann. Die Matrix ist von einen den Rand bildenden Metallband uiageben, das von Speichen getragen ist. die von der Nabe radial nach außen reichen und auch dazu dienen, die Katrix an ihrem Ort zu halten, üblicherweise siul die Speichen derart angeordnet, daß sie über die Gegenseiten des Bandes nicht hinausragen; die Speichen können als Stäbe. Stangen oder Platten vorliegen und sind in Schlitzen

oder Löchern des Bandes der Matrix untergebracht.

Beim Verfahren zur Herstellung eines Rades für den Austausch von Energie von Luftstrom zu Luftstrom, das in den US-PSen 3 702 156 und 4 093 435 beschrieben ist, werden gewellte und flache Matrix-Materialien in Schichtform um die Nabe gewickelt, und zwar mit oder ohne Einschluß von Zwischenlagebändern, bis der gewünschte Durchmesser erreicht ist, wonach das den Rand bildene Metallband herumgelegt wird. Danach werden Schlitze bzw. Rillen parallel zur Radachse radial in eine Seite der Nabe, des Matrixmaterials, der Zwischenlagebänder, sofern vorhanden, und des äußeren Metallbandes eingeschnitten, um stab- oder stangenförmige Speichen aufzunehmen. Solche Rillen werden üblicherweise erzeugt, wenn das Rad flach aufliegt, d.h. wenn die Radachse vertikal steht, und, nachdem die Speichen eingesetzt und befestigt sind, wird das Rad umgedreht und es werden weitere Rillen und Speichen in entsprechender Weise *^l auf der axial gegenüberliegenden Seite des Rades hergestellt und befestigt.

Das Matrixmaterial ist verhältnismäßig weich, so daß die Rillen relativ leicht in das Material hineingeschnitten werden können. Die Nabe, die Zwischenlagebänder und das äußere Band bestehen jebch aus relativ hartem Material, beispielsweise Stahl, so daß die Rillen nur relativ langsam eingeschnitten v/erden können. * Ferner ist das Gerät, das für das Schneiden benutzt wird, beispielsweise ein Schleifrad, relativ teuer und wird beim Schneiden des Matrixmaterial nur zu einem kleinen Teil abgenutzt. Anderer- \ seits tritt ein relativ hoher Verschleiß des Werkzeuges ein, wenn die Nabe, die Zwischenlagebänder und das Außenband mit der Rille versehen werden.

Darüberhinaus wird das Matrixmaterial. nachdem die Speichen an einer Seite angebracht sind, im Rad durch die Speichen nur einer Seite gehalten und während der Bearbeitung des Rades zug Zwecke des Einschneicens zusätzlicher Rillen und des Befestigens der

Speichen an der gegenüberliegenden Seite, beispielsweise beim Umdrehen des Rades, entsteht ein Problem dahingehend,? das Matrixmaterial innerhalb des Rades zu halten und ein Verschieben der Wickellagen des liatrixmaterials im Hinblick auf die Lage??, selbst und gegenüber anderen 'feiles des Rades zu vermeiden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Rad für den Austausch von Energie zwischen zwei Luftströmen anzugeben, das auf einfachere Weise hergestellt werden kann und damit die vorangehend beschriebenen Probleme löst und das eine wirtschafterlichere und gleichzeitig eine höhere Festigkeit des Rades ermöglicht. Es gehört mit zur Aufgabe der Erfindung, daß das Rad für den Austausch von Energie zwischen zwei Luftströmen aus weniger Teilen besteht und dennoch die gleichen Leistungseigenschaften aufweist, wie die bekannten Räder .

Zur Lösung dieser Aufgabe dient ein Rad für den Austausch von Energie zwischen zv/ei Luftströmen, das durch die Merkmale des Anspruches 1 gekennzeichnet ist.

Bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen .

Zusammengefaßt offenbart die vorliegende Erfindung ein Rad für den Austausch von Energie, das eine Wickelnabe aufweist, die konzentrisch und im Abstand um und zu einer Zentralnabe angeordnet ist; eine in Achsenrichtung des Rades perforierte Matrix aus dem Austausch der Energie dienenden EL terial ist um die Wickelnabe angeordnet; ein Außenband umgibt die Matrix; die Abmessungen der Zentralnabe und der Matrix entsprechen der in Achsenrichtung gemessenen xiefe ces itades, die in Richtung der Achse liegenden Abmessungen der Wickelnabe beträgt ein Viertel bis einhalb, der Hactiefe; die Abmessung des Außenbandes in Achsenrichtung ist wenigstens der axialen Abmessung der Wickelnabe gleich, jedoch geringe: als die Sadtiefe; geneigte riegelförnige Speichen, die sowohl

an der Zentralnabe und der Wickelnabe als auch am Außenband be-

festigt sind, verhindern eine Bewegung der Matrix in Achsenrichtung. .

Die Herstellung eines solchen Rades schließt das Wickeln des Matrixmaterials um die Wickelnabe und um eine zweite, nicht bleibende Wickelnabe, das Entfernen der zweiten'Habe, das Einschneiden der geneigten Schlitze in die Matrix, das Umgeben der Matrix mit dem Außenband, das Einsetzen der Speichen in die geneigten f Schlitze und das Befestigen der Speichen an der Zentralnabe, der verbliebenen Wickelnabe und dem Außenband ein.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel des Eades gemäß der Erfindung ist eine innere Radnabe zur Aufnahme der Montagewelle, die in axialer Richtung die Tiefe des Rades übersteigt, von einer Wickelnabe in Fore einas runden Bandes umgeben, das einen inneren Durchmesser aufweist, der größer ist als der äußere Durchmesser der Innenabe und das eine axiale Länge hat, die weniger als die Hälfte der axialen Tiefe des Rades beträgt. Ein axiales Ende der Wickelnabe, d.h. eine Stirnseite derselben, liegt auf derselben radialen Ebene wie oder fluchtet mit dem axialen Ende (der Stirnseite) der Innennabe. Das aus Metall, Nichtmetall oder beidem bestehende Matrixmaterial, das in Form gewellter Streifen oder in Bandform vorliegt, zwischengelegt mit flachen Streifen oder Bändern_fund von einer Breite ist, die gleich der axialen Tiefe des Rades ist, befindet sich spiralförmig aufgewickelt auf der Wickelnabe und zwar ohne Zwischenlagebandern, bis zu einem Außendurchraesser, der dem gewünschten Racdurchinesser abzüglich der radialen Dicke des Außenbandes entspricht, das eng anliegend das aufgewickelte hatrixaaterial umgibt und es festhält. Das Außenband ist ein kreisförmiges Band, das eine Länge in Achsenrichtunc hat. die wenigstens gleich der Hälfte der Tiefe des Rades, jedoch geringer als die Gesamttiefe des riades ist, wobei ein axiales Ende (eine Stirnseite des Außenbandes) in der gleichen _t

-S-

radialen Ebene angeordnet »Oder mit ihr fluchtet, wie das axiale Ende ( die Stirnseite) der Wickelnabe, welche mit einem axialen Ende (einer Stirnseite) der Innennabe fluchtet- Vorzugsweise bestehen die Innennabe, die Wickelnabe und das Außenband aus einem festen und harten iiaterial, beispielsweise aus Stahl.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind riegeiförmige Speichen, deren Breite größer ist als deren Dicke, in radialen Schlitzen eingesetzt, die nur in die aufgewickelte Matrix und nur an einer ihrer Seiten eingeschnitten sind. Die Schlitze sind derart eingeschnitten daß sie in radialen Ebenen sich erstrecken, die nicht par:allel zur Achse des Rades sind. D.h., jede Ebene hat einen geringen. nachfolgend noch definierten, Neigungswinkel, beispielsweise von etwa 3° bis 5°, im Hinblick auf die Achse des Rades. Der Neigungswinkel kann größer sein, jebch wird er so klein gehalten, daß die Speichen, die in den Schlitzen eingesetzt sind, eine geringe Behinderung des axialen Luftstromes durch das | jiad bewirken. Paare benachbarter Speichen haben gegenläufige I Neigungswinkel, so daß die Speichen schv/albenschwanzförmig wirken I und die Bewegung des Katrixmaterials in axialer Richtung von den jj Spalten weg verhindern, und zwar sowohl wenn das Rad bei seiner | Herstellung aus der ebenen Position hochgehoben wird, als auch i während der Arbeitsweise, wenn das Rad in einem Luftstrom wirkt. ₍ Aus nachfolgend noch erläuterten Gründen ist die durch zwei ge- | teilte Zahl der Speichen oder Schlitze vorzugsweise besser eine ungerade als eine gerade ganze Zahl, jedoch kann bei anderen Herstellungstechniken die Zahl unterschiedlich sein. Die Tiefe der Schlitze, genessen parallel zur Radachse, ist vorzugsweise größer als einhalb, jeäoch geringer als die volle Tiefe des Rades, und ebenso ist die Abmessung der Breite der Speichen. Die axiale Tiefe der Schlitze und somit die axiale Breite der Speichen ist derart ausgewählt, daß sie etwa gleich der Radtiefe abzüglich der axialen Länge der Wickelnabe sind. Die Schlitze erstrecken sich in das aufgewickelte Matrixmaterial hinein, und zwar von derjenigen

-*9

Stirnfläche desselben, die gegenüber der Stirnfläche liegt, die sowohl mit dem axialen Ende der Wickelnabe als auch mit dem axialen Ende der Innennabe und auch mit dem Außenband sich in einer Ebene befindet.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die radial inneren Enden der Speichen an der Innennabe durch Schweißung befestigt, während die im Berührungsbereich mit der Wickelnabe an dieser mittels Keilen befestigt sind, die an die Speichen und an die Wickelnabe angeschweißt sind. An ihren radial äußeren Enden liegen die Speichen in Achsenrichtung aufifem Außenring auf und sind an diesem mittels Keilen befestigt _F die an den Enden der Speichen und am Außenband angeschweißt sind.

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Herstellung oder des Herstellungsverfahrens der Erfindung wird eine erste Wickelnabe, die au".h die im Rad verbleibende Wickelnabe ist und eine axiale Länge von etira einem Drittel der Wickeltiefe hat, auf einem Drehteller befestigt, der eine horizontale Oberfläche und eine vertikale Rotationsachse hat, wobei die Wickelnabe auf einer solchen Oberfläche derart angeordnet ist, daß ihre Achse koaxial mit der Achse des Drehtellers ist. Eine zweite, vorübergehend verwendete Wickelnabe mit einer axialen Länge gleich der Tiefe des Rades abzüglich der axialen Länge eier ersten Wickelnabe wird auf die erste Wickelnabe und koaxial mit dieser befestigt. Der Drehteller wird danach langsam gedreht, während das Matrixmaterial in Form von Streifen oder Bändern zugeführt und um die beiden Wickelnaben gewickelt wird, bis der gewünschte äußere Durchmesser des Matrixmaterials erreicht ist. Das Ende des Streifens wird danach an der nächsübenachbarten inneren Lage des Bandes mit einem Klebstreifen befestigt, wonach die zweite Wickelnabe entfernt wird. Danach werden in Durchmesserrichtung sich erstreckende Schlitze·, die in axialer Richtung eine Tiefe haben, die der axialen Länge der zweiten Wickelnabe entspricht, in das Matrixmaterial längs

- 10 -

voneinander im gleichen Abstand stehender Durchmesserlinien Bit einem Schleifrad eingeschnitten, das mit seiner Rotationsebene parallel zu der gewünschten Durchniesserlinie und mit einem geringen Winkel, z.B. 3°, zum senkrecht zur Ebene der oberen Stirnfläche des aufgewickelten ilatrixmaterials geneigt angeordnet ist. Die Schlitze werden in das aufgewickelte Matrixmaterial von der peripheren Oberfläche desselben auf einer Seite der Radachse zur peripheren Oberfläche an der anderen Seite der Radachse verlaufend eingeschnitten, und nachfolgend werden Schlitze mit dem Schleifrad, das nun gegenläufig im Hinblick auf die Senkrechte zur Ebene der oberen Stirnfläche des Wickels geneigt ist, eingeschnitten. Kit anderen Worten gesagt wird ein Schlitz so eingeschnitten, daß sein Neigungswinkel auf einen Wege 3° und der nächste Schlitz so eingeschnitten, daß er einen um 3^W in eier anderen Richtung geneigten Winkel hat. Alternativ können auch alle Schlitze mit gleichen Neigungswinkel zuerst und danach die Schlitze mit gegenläufigen Neigungswinkeln geschnitten werden.

Nachdem die Schlitze eingeschnitten sind, wird das Außenband um das gewickelte Katrixmaterial durch Aufwickeln eines Metallbandes, das eine Breite von etwa zwei Dritteln der Radtiefe aufweist, um das aufgewickelte und mit Schlitzen versehene Katrixmaterial herumgelegt, wobei eine schmale Seitenfläche des Bandes auf der Drehtelleroberfläche aufliegt, wonach die Enden dieses Bandes miteinander Verschweißt werden. Die Innennabe, die die Drehachse des Rades aufnimmt, wird danach auf die Drehtelleroberfläche koaxial mit der Achse des Drehtellers unt m· verbleibcuaen erster Wickelnabe eingesetzt und befestigt.

Speichen, die die Schlitze ausfüllen und von del· äußeren Peripherie der Innennabe zur Außenperipherie des Außenbances ieicnen, . v;erden dann in die Schlitze eingesetzt und an der Innennabe, der verbleibenden Wickelnabe unc den Außenband angeschweißt, wobei

- 11 -

das Anschweißen an das Außenband mitteils geeignet geformter ΐ Keile vorgenommen wird, die init den Speichen und dem Außenband ! verschweißt v/erden. Überschüssiges Schweißmetall auf der äußeren |

I Oberfläche des Außenbandcs und überstehendes Speichenmetall an I dieser Oberfläche wird entfernt. V/ährend der Verschweißung der Speichen nit den Außenband sollte das Außenband so geformt werden daß seine äußere Oberfläche, soweit dies innerhalb praktikabler Grenzen möglich ist, nahezu konzentrisch mit der Radachse liegt.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen für einen Fachmann dieses Gebietes aus der nachfolgend angegebenen Detailbeschreibung gegenwärtig bevorzugter Ausführungsbeispiele hervor, wobei auch auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird.

Es zeigen:

Fig. 1 und 2 jeweils eine Aufsicht und eine vergrößerte Seitenansicht einer bevorzugten Ausfuhrungsform des Energieaustauschrades der Erfindung;

Fig. 1a die Teilansicht eines Ausschnittes eines Teiles der Ausführungsform nach Fig. 1 längs der Linie 1a-1a in Fig. 1;

Fig. 3 ist ähnlich Fig. 2, jedoch in teilweisem Schnitt gezeigt;

Fig. 4 ist eine Perspektivansicht, die den Anfang des Wickervorganges eines Streifens aus Hatrixmaterial in Einklang mit der bevorzugten Herstellung des Rades, das in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist;

Fig. 5 ist eine Perspektivansicht des teilweise fertigen Rades, nf-hdem das Katrixmaterial um die Wickelnaben gewickelt ist;

Fig. 6 entspricht Fig. 5 uad zeigt das Einschneiden von Schlitzen in das aufgewickelte hatrixmaterial;

Fig.7 entspricht den Fig. 5 u^d 6 und zeigt das Zusammenfassen der Matrix mit cem Außenband und

- 12 -

> · * t« ff
• ■ · ·

Pig. 8 entspricht den Fig. 5 und 6 und zeigt das Einsetzen der riegeiförmigen Speichen in die Matrixspitze.

Gemäß den Figuren 1 und 2 enthält die bevorzugte Ausführungsform des Energieaustauschrades 1 der Erfindung eine Zentralnabe 2, durch die die Tragwelle 3 hindurchreicht ^ eine Wickelnabe 4, eines' Matrix 5» die axial hindurchreichende Durchgangsöffnungen aufweist , ein Außenband 6 und eine Vielzahl riegeiförmiger Speichen 7. Die Nabe 2, die Welle 3, die Nabe 4, das Außenband 6 und die Speichen 7 bestehen vorzugsweise aus Metall, beispielsweise Stahl, während das Material der Matrix 5 aus verschiedenenMaterialien bestehen kann, beispielsweise aus Aluminium rostfreiem Stahl, behandeltem Papier, Asbest oder einer Kombination dieser Materialien. Üblicherweise liegt das Matrixmaterial in Streifenform vor, wobei die Breite der Streifen gleich der Tiefe des Eades 1 ist, d.h. seine Abmessung in axialer Richtung, und die Matrix 5 enthält gewellte Streifen 8 in Nachbarschaft zu flachen Streifen 9, die ein Ineinanderschieben der Wellungen verhindern. Die Matrix kann aber auch andere Formen haben, bei denen axial

gerichtete Durchgangswege durch die Matrix 5 vorhanden sind; die " Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf die Struktur zum Tragen und Festhalten der Matrix 5, obwohl eine Matrix 5 aus aufgewickel-| tem streifenförmigem Material bevorzugt ist.

Die riegeiförmigen Speichen 7 sind in Schlitzen untergebracht, die in die Matrix 5 eingeschnitten sind, und vorzugsweise sind die Speichen 7 zur Erleichterung des Zusammenbaus und der Konstruktion ar: Material der Matrix nicht befestigt. Ist es Jedoch | erwünscht, so können die einwärts gerichtete Seitenfläche 10 und ί die auswärts gerichtete Seitenfläche 11 mit einem Klebemittel jt versehen sein, um das Matrixmaterial an den Speichen 7 zu befesti-j gen. Lie Schlitze in der Matrix 5 sind vorzugsweise mit den Spei= { chen 7 ausgefüllt und beide Seitenflächen 10 und 11 , die eine |

■ /17 11 · ·*·

Breite haben, die um einige Male größer ist als die Dic^e der Speichen 7> berühren die Seitenflächen der Schlitze, w:e in Fig. gezeigt, reicht jede Speiche 7 von der Zentralnabe 2, an die das innere Ende der Speiche 7 angeschweißt ist, an die periphere Oberfläche des Außenbandes 6. Jede Speiche 7 ist ebenfalls an der Wickelnabe 4 mittels eines Keiles 12 (Fig. 1 und 1a) befestigt, der an den Speichen 7 und an der Nabe 4 angeschweißt ist. Das äußere Ende jeder Speiche 7 ist am Außenband 6 mittels eines Keiles 13 befestigt, der sowohl an der Speiche 7 als auch am Außenband 6 angeschweißt ist(vergl. Fig. 2). An ihrem Außenende weist jede Speiche 7 einen abgeschnittenen Teil auf. so daß ein

Baum 14 zwischen der Speiche 7 und dem Außenrand 6 für Justierung!= zwecke verbleibt. Die Seitenkantenflache 15 einer jeden Speiche steht mit dem Material der Matrix 5 in Verbindung.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Anordnung der Speichen 7 derart, daß sie axiale Bewegungen der Matrix 5 verhindern, während radiale Bewegungen der Matrix 5 durch die Wickelnabe 4 und das Außenband 6 verhindert werden. Aus Fig. 2 geht hervor, daß die riegeiförmigen Speichen 7 im Hinblick auf die Achse 16 des Rades 1 geneigt sind, d.h. die Ebenen der auswärts gerichteten Seitenflächen 11 der Speichen " schneiden mit einem geringen Winkel σ*, eine Ebene, die die Achse 16 enthält and die senkrecht auf einer Ebene steht, die ebenfalls senkrecht zur Ebene der Fläche 11 ist. Zur Vereinfachung wird dieser Winkel als Neigungswinkel bezeichnet, wie es für solche Winkel üblich ist. Es ist zu vermerken, daß für den Fall, daß der Neigungswinkel o6 Null ist, die Speichen 7 den geringsten Widerstand zum axialen Fluß oder der axialen Strömung durch das Rad 1 ergebiw, während mit zunehmender Größe des Winkels aO der durch die Speichen 7 hervoi-geruf ene- Lurchiiußwiderstand zunimmt. Ist jedoch der Winkel gleich Null, so kann die Matrix 5 sich leicht nach unten bewegen wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, selbst wenn durch die Spalten 7 eine Bewegung der Matrix aufwärts im Hinblick auf die Innennabe 2, die Wickelnabe 4 und das Außenband 6 verhindert wird. Andererseits wurde gefunden, daß ein geringer Neigungswinkel «=£,

d.h. etwa 2° öder mehr und vorzugsweise wenigstens 3° bis 5°, die Matrix 5, wie aus Fig. 2 hervorgeht, sich um eilten merklichen Betrag nicht bewegen kann, vorausgesetzt, daß die axiale Tiefe der Schlitze wenigstens 7,62 cm (3inches) beträgt. Des* Winkel«6 soll den Halt der Matrix 5 bewirkend so klein als möglich gehalten werden und vorzugsweise 10 nicht überschreiten. Es ist dabei zu berücksichtigen, daß die Tiefe des Rades 1 üblicherweise wenigstens 20,3 cm ( 8 inches) beträgt und die Achse 16 üblicherweise eher horizontal als vertikal, wie in den Fig. und 3 gezeigt, verläuft.

Obwohl bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Innennabe 2, die Wickelnabe 4, das Außenband 6 und die Speichen 7 aus Metall bestehen und die Naben 2,4>und das Außenband 6 mit den Speichen durch Schweißung verbunden sind, ist eine solche Konstruktion zum Zwecke erhöhter Festigkeit vorteilhaft; das Rad 1 weist üblicherweise einen Durchmesser von 1 und mehr m auf (several feet) Ist es jedoch erwünscht und zweckmäßig. so können andere Katerialien für die Innennabe 2, die Wickdnabe 4, das Außenband 6 und die Speichen 7 verwendet v/erden, und es können andere Mittel, beispielsweise Klebstoffe, Befestiger u,s.w. für die Befestigung der Teile miteinander verwendet werden, insbesondere, wenn das Rad 1 nur einen relativ kleinen Durchmesser aufweist.

Beim Rad gemäß der Erfindung ist vorteilhaft, wenn die Achsenrichtung gegebenen Abmessungen der Matrix 5 und der Innennabe 2 gleich der Radtiefe sind, wenn d^'e in" Achsenrichtung angegebenen Abmessungen der Wickelnabe 4 wenigstens ein Viertel , jedoch nich größer als einhalb der Radtiefe ist, wenn die in Achsenrichtur.g angegebene Abmessung des Außenbandes 6 wenigstens gleich der in Achsenrichtung angegebenen Abmessung der Wickel nabe 4, ^eoch geringer als die Radtiefe ist. Die in Achsenrichtung angegebenen Abmessungen der Speichen 7 sind, wenigstens im Bereich der Innen-

- 15 -

nabe 2 und der Wickelnabe 4 im wesentlichen gleich, der Radtiefe abzüglich, der axialen Abmessung der Wickelnabe 4. Die Speichen 7 »■; können die gleiche axiale Abmessung praktisch über ihre gesamte Länge haben, jedoch können die Abmessungen über die Länge va-

riieren. Beispielsweise können die Speichen 7 in axialer Richtung f

I spitz zulaufend sein, vom größten Wert bei den Naben 2 und 4 zum kleinsten Wert, d.h. gleich der Radtiefe abzüglich der axialen Abmessung des Außenbandes 6 an ihrem radial äußeren Ende. Der Abstand zwischen der inneren Oberfläche der Wickelnabe 4 und der äußeren Oberfläche der Innennabe 2 soll ausreichend sein, um das Befestigen der Speichen 7 an den Naben 2 und 4 zu erlauben und sollte vorzugsweise etwa 15 cm ( 6 inches) betragen. Die bevorzugtesten Abmessungen in axialer Richtung sind vie folgt:

Teil Verhältnis

Matrix 5 Radtiefe

Innennabe 2 Radtiefe

Wickelnabe 4 etwa 1/3 der Radtiefe

Außenband 6 etwa 2/3 der Radtiefe

Speichen 7 Radtiefe abzüglich der axiale:

Abmessung der Wickelnabe 4

Obwohl auch andere relative Werte möglich sind, ist es vorteilhaft , wenn ein axiales Ende jeder der Neben 2 und 4 und des Außenbandes 6 in einer Ebene mit einer Stirnfläche der Matrix 5 liegen und wenn die nach außen reicnenden Seitenkanten der Speichen 7 in einer Ebene mit der gegenüberliegenden axialen Stirnfläche der Ii„trix 5 liegen, weil eine solche Konstruktion die Verwendung von Gehäusen ermöglicht, die üblicherweise bei Energieaustauschräcern verwendet werden, um gegenläufig zueinander fließende Ctrör.e, die das Rad 1 passieren, voneinander zu trennen.

- 16 -

till ■ 1 t

* I

Eine vorteilhafte Herstellung des bevorzugten Ausführungsbeispieles des Rades 1, das vorher beschrieben v/urde_f soll im Zusammenhang mit den Figuren 4 bis 8 beschrieben werden. Fig. 4 stellt die Zusammensetzung der Wickelnabe 4 auf und koaxial mit einem Drehteller 17 dar, der eine horizontale Oberfläche aufweist und um eine vertikale Achse 18 rotiert. Eine zweite vorübergehende Wickelnabe 19 wird auf und koaxial mit der Wickelnabe 4 angebracht. wobei die Haben 4 und 19 in irgendeiner gewünschten Weise an den Drehteller 17 befestigt werden können. Der Drehteller 17 ist in Richtung des Pfeiles 20 in üblicher Weise angetrieben drehbar; sofern der Drehteller 17 und damit auch die Uickelnaben 4 and 19 sich drehen, wird das Material der Matrix 5-, das gewellte Streifen 8, flache Streifen 9 enthält, der Außenoberfläche der Wickelnaben 4 und 19 zugeführt.

Sobald der Durchmesser der Matrix den gewünschten Durchmesser erreicht - ein solcher Durchmesser ist in Fig. 5 gezeigt - wird das freie Ende der Katrixmaterialien 8 und 9 an die darunter liegende Lage befestigt, beispielsweise mit einem Klebstreifen 21. Danach wird die vorübergehend vorhandene Wickelnabe 19 entfernt, wie dies in Fig. 6 angedeutet ist, und es werden Schlitze 22 für die Aufnahme der Speichen 7 in die Mrtrix von ihrer oberen Stirnfläche her eingeschnitten, beispielsweise mit einem Schleifrad 23, das rotiert und in irgendeiner Weise angetrieben wird. Es ist zu sehen, daß das Schleifrad 23 geneigt ist, so daß Seitenwände der Schlitze 22 gebildet werden, die einen Neigungsv;i_"„„l oL haben.

Bei dem vorteilhaften Verfahren wird das Schleifrad 23 zuerst mit einen Punkt de:· Matrix ? in Berührung gebracht, der an ihrer peripheren Oberfläche liegt, wonach es dann die Matrix 5 längs einer Eurchmesserlinie durcaläuft. bis es einen gegenüberliegenden Funkt an der peripheren Oberfläche der Matrix erreicht. Wenn die Schlitze 22 auf diese Weise längs eines Durchmessers eingeschnitten werden, so werden gegenüberliegende Speichen 7 in der gleichen Richtung geneigt sein und es ist zu sehen, daß, wenn die

- 17 -

Speichen 7 in gleichmäßigem Anstand rundherum angeordnet sein sollen und "benachbarte Paare von Speichen gegenläufig geneigt sind, die durch zwei geteilte Zahl der Speichen 7 gleich einer ungraden ganzen Zahl sein muß. Ist jedoch jeder Schlitz 22 mit gleichem Winkel von der Peripherie der Matrix 5 nur bis zur Achse 16 eingeschnitten, dann kann die Zahl der Speichen 7 irgendeinen Wert annehmen, vorzugsweise wenigstens 4.

Die Form, in der die Matrix 5 vorliegt, nachdem die Schlitze eingeschnitten worden sind, ist in Fig. 7 gezeigt und, nachdem die Schlitze 22 eingeschnitten sind, wird ein Metallband, das das Außenband 6 ergibt, um die Matrix 5 gewickelt, dessen Enden miteinander verschweißt werden, um das Außenband 6 zu ergeben.

Danach v/erden die Speichen 7 in die Schlitze 22 eingesetzt, wie dies Jn Fig. 8 gezeigt ist, wonach die Speichen 7 an die Innennabe 2, die Vick^lnabe 4 und das Außenband 6 angeschweißt werden. Während der Verschweißung der Speichen 7 mit den verschiedenen Teilen wird die Lage der Innennabe 2, der Wickelnabe 4 und des Außenbandes 6 so festgehalten, wie es erforderlich ist, um diese Teile konzentrisch miteinander und mit der Achse 16 des Rades 1 zu halten.

Falls erwünscht, werden nach dem Schweißen die äußeren Enden der Speichen 7, das Schweißmaterial, das die Keile 13 mit den Speichen 7 verbindet, und die Peripherie des Außenbandes 6 abgeschliffen, um Unebenheiten zu entfernen, viobei berücksichtigt ist, daß es üblich ist, das Rad 1 mittels eines Treibriemens anzutreiben, das nit der Außenoberfläche (Peripherie) des Außenbandes 6 in Berührung steht.

Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden und gezeigt sind, ist es ersichtlich, daß der Fachmann verschiedene Abwandlungen vornehmen kann, die den Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht überschreiten.

Claims

PAT E N TAN WÄLT E DR. ING. E. HOFFMANN (W30-1976) - DIPL-I NG. W.EITLE · D K. RER. NAT. K. HOFFMANN · D IPL.-ING.W. LEH N DIPL.-ING. K. FDCHSLE - DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSEMSTERNHAUS) · D-8000 MÖNCHEN 81 - TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATH E) Unsere JTr. 32 4-91 u/bac Anmelder: Wing Industries, Inc. Cranford N. J. / TJSA Rad für den Austausch von Energie Schutzan s t> r ü c h e

1. Rad für den Austausch von Energie mit einer Zentralachse und enthaltend eine Innennabe konzentrisch zu dieser Zentralachse, ein Außenband, konzentrisch zu dieser Zentralnabe, dessen innere fläche im Abstand von der äußeren Fläche der Innennabe angeordnet ist, eine axial perforierte 11atri„.· aus Energie absorbierenden Material, die den Zwischenraum zwischen dem Außenband und der Innennabe ausfüllt und eine Vielzahl von öffnungen enthält, die radial von der Innennabe zum Außenband reichen, mehrere Speichen, deren Zahl der Zahl der Öffnungen entspricht und die in&en öffnungen angeordnet sind und wenigstens von der Innennabe zum Außenband reichen, wobei die radialen inneren Lncen an der Innennabe gehalten sind und die Speichen am Außenrinr an ihrem radialen äußeren Lnde befestigt sitio, dcüuxch rekennzeichcet ■ csii Cie topeichen (7) riegelförcig sind und die Cffnun gen als Schlitze (22) derart geformt sind daß sie die Speichen (7) aufnehmen, wobei eine Längsfläche

(10,11) jeder Speiche (7) in Kontakt mit einer Seitenfläche des Schlitzes (2a) steht, in welchem sie angeordnet ist, und daß die Längsfläche (10,11) und die Seitenfläche "einem lieigungewinkel (oL ) im Hinblick auf die Zentralachse (16) derart stehen, daß eine Bewegung der Matrix (5) in axialer Richtung und von den Speichen (7) weg verhindert ist.

2. Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen (10,11) eines Faares "benachbarter Speichen (7) gegenläufige Neigungswinkel haben und diese Winkel (c?C) in der Größenordnung von 2° bis 10° sind.

3. Rad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innennabe (4) eine Länge in Achsenrichtung hat, die kleiner ist als die Länge in Achsenrichtung der Katrix (5) und das Außenband (6) eine Länge in Achsenrichtung hat, die größer ist als die Länge in Achsenrichtung der Innennabe (4), jedoch geringer ist, als die Länge in Achsenrichtung der Matrix (5).

4. Rad nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine Zentralnabe (2) vorgesehen ist, die konzentrisch zur Achse (16) und innerhalb der Innenabe (4) angeordnet ist, und die äußere Oberfläche (Peripherie) der Zentralnabe von der inneren Oberfläche (Peripherie) der Innennabe (4) einen Abstand aufweist, daß die Speichen (7) von der Zentralnabe (2) zu den Außenband (6) reichen, und daß die nach innen gerichteten Enden dei Speichen (7) sowchl an der Zentralnabe (2) als auch an der Innennabe (4) befestigt sind.

5. Rad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (22) und die Speichen (7) wenigstens an den Teilen, die an der Innennabe (4) anliegen, eine Abmessung in Achsenrichtung aufv/eisen, die im wesentlichen der Länge in Achsenrichtung der Matrix (5) sinus der Länge in Achsenrichtung der Innannabe (4) gleich ist.

6. Rad nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Innennabe (4) eine Länge in Achsenrichtung hat, die wenigstens gleich einem Viertel, jedoch nicht größer als einhalb der «, Länge in Achsenrichtung der Matrix (3) ist. §

i 7- Rad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge in Achsenrichtung des Außenbandes ^6) wenigstens gleich einhalb der Länge in Achsenrichtung der Matrix (5) ist und daß die Speichen (7) an dem Außenband (6) mittels Keilen (13) befestigt sind, die an den Speichen (7) und an dem Außenband (6) angeschweißt sind.

8. Rad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß entsprechende axiale Enden (Stirnflächen) der Innennabe (4)_r der Zentralnabe (2) und des Außenbandes (6) in einer Ebene mit einer axialen Endfläche (Stirnfläche) der Matrix ^5) liegen.

9. Rad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Zweigeteilte Zahl der Speichen (7) gleich einer ungeraden ganzen Zahl ist.

10.Rad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (5) abwechselnd Lagen aus gewellten Streifen (8) und flachen Streifen (9) enthält, die um die 5nnennabe (4) gewickelt sind, und daß die Breite der Schlitze in axialer Sichtung von der Stirnseite der Matrix (5) sich erstreckt.