DK150957B - Varmeoverfoeringsrulle samt fremgangsmaade og maskine til dens fremstilling - Google Patents

Description

150957.

i

Opfindelsen angår en rulle til varmeoverføring og bestående af to omkring et kernehylster viklede, på hinanden lagte materialebaner, hvoraf den ene har med lige store indbyrdes afstande anordnede tværgående bølger, og den anden materi-5 alebane har langsgående riflinger.

Det er kendt at fremstille ruller til roterende varmevekslere ved at vikle en plan og en korrugeret bane af metalfolie, sædvanligvis aluminiumfolie, på hinanden, hvorved de to baner forbindes med hinanden ved hjælp af et bindemiddel 10 af tokomponent eller flerkomponenttypen. Opviklingen sker på en sådan måde, at de to baners indvendige ender fastgøres på et roterbart drevet kernehylster. Den glatte bane aftages fra en forrådsrulle på en med bremse forsynet spindel. Banerne vikles på denne måde til en rulle under en vis trækspænding 15 fra den glatte banes forrådsrulle. Da kernehylsterets drejningsmoment tiltager, efterhånden som den opviklede rulles diameter tiltager, vil der indtræffe en situation, hvori trækkraften i den glatte bane på grund af bremsevirkningen af forrrådsrullen bevirker, at limforbindelsen mellem den 20 glatte bane og bølgerne i den korrugerede bane brister, således at en eller flere af bindingerne bliver uden forbindelse med de øvrige vindinger. Der er derved risiko for, at hele rullen kan falde sammen, når den flyttes til en hærdeovn til hærdning af bindemidlet. Det kan ganske vist ske, at til-25 strækkelig store mængder af bindemidlet, efter limforbindelsens bristning, bliver tilbage på den korrugerede banes bølgetoppe og således kan fastgøre denne til den glatte bane, men bindemidlet på den glatte bane på de oprindelige fastgørelsessteder kommer da til at ligge i mellemrummet mellem 30 bølgetoppene, hvilket giver den ulempe, at gennemstrømnings-tværsnittet for luften gennem varmevekslerens roterende rulle formindskes.

Sådanne ruller findes f.eks. beskrevet i det tyske patentskrift DE 2 029 399, der vedrører en tværstrømsvarmeveksler 2 150957 (vinklen mellem de to strømme afviger dog noget fra 90°). Varmeveksleren ifølge denne opfindelse er flad, dvs. den danner ikke et hjul, og ved denne art varmevekslere er der heller ingen grund til at udforme den som et hjul. Der 5 foreligger ingen mekanisk låsning mellem de forskellige lag som indgår i varmeveksleren.

En anden kendt konstruktion er beskrevet i US-patentskrift 3.901.309, hvor ribberne i en materialebane 22 er forsynet med indpresninger 22a, der er udformet for at danne kana-10 ler, der forløber i en vis vinkel i forhold til de kanaler, som danner korrugeringen 22. Indpresningerne har ikke til hensigt som ved den foreliggende opfindelse at danne en mekanisk låsning mellem de forskellige baner, som indgår i hjulet. Som det fremgår af patentets tekst, må hensigten 15 være, at disse baner skal fastgøres til hinanden ved hjælp af limning. En anden konstruktion er beskrevet i US-patent-skriftet 3.931.854, der vedrører en flad modstrømsvarmeveksler, som tydeligt skiller sig fra aggregatet ifølge foreliggende opfindelse, idet den ikke viser noget varme-20 vekslerhjul og ikke har nogen mekanisk låsning mellem de forskellige baner etc. I US-patentskrift nr. 3.712.372 er vist en tværstrømsvarmeveksler med indbyrdes vinkelrette kanaler for de forskellige medier, også i dette tilfælde er der ikke spørgsmål om at danne et varmevekslerhjul el-25 ler at tilvejebringe en mekanisk låsning mellem de forskellige baner, som indgår i varmevekslerhjulet. I det svenske patentskrift nr. 423.750 er vist et aggregat til overførsel af varne mellem et gasformigt medium og et væskeformigt medium, der skal holdes indbyrdes adskilte. Det 30 angives i krav 1, at lagene parvis falder ind i hinanden, men dette er for at danne en trang væskepassage. De riller, som omtales i krav 1 i dette patentskrift, tjener til at afstive lagene og forårsage strømningsmodstand. Dette patent tilhører derfor en anden teknik end den foreliggende 35 opfindelse og har ikke til hensigt at få en varmeoverførel-se mellem to medier, der strømmer gennem samme kanal på 3 150957 forskelligt tidspunkt. Den omhandler ikke konstruktionen af et hjul og heller ikke låsningen af materialebanerne i forhold til hinanden ved hjælp af en mekanisk fastlåsning.

5 Det tyske patentskrift nr. 2.243.653 angår et varmeveksler-hjul af konventionel type, dvs. teknikkens stade ved indlevering af foreliggende ansøgning, hvilket udførligt er blevet omtalt i det ovenstående.

Det svenske patentskrift nr. 405.642 angår en flad tvær-10 strømsvarmeveksler, som tydeligt adskiller sig fra den foreliggende opfindelse. Dette patent omhandler ikke varmevekslerhjul med mekanisk låsning etc.

Varmevekslerhjul af kendt konstruktion fremstilles ifølge kendt og generelt anvendt teknik på en sådan måde, at en 15 foldet og en plan aluminiumsbane vikles om hinanden og limes sammen ved toppen og bunden af den foldede bane. Fremstillingen af sådanne hjul er besværlig. Limen må placeres nøjagtigt på foldernes toppe, og disse må ikke strækkes ud ved påvik-lingen. Dersom den foldede bane udsættes for strækningskræf-20 ter, f.eks. ved påviklingen af næste vinding af den plane bane, kan toppen eller bunden af den foldede bane forskydes og komme ved siden af limningen. En lille fejl i limforbindelsen kan føre til, at hele det fremstillede hjul bryder sammen.

25 Ved hærdningen af hjulet foreligger der desuden risiko for, at limen skal flyde ud og helt eller delvis blokkere kanalerne.

Den lim, som anvendes ifølge kendt teknik, er epo^- eller polyurethanlim. Dette medfører, at der opstår store arbejds-30 miljøproblemer, samt at store krav stilles til ventilation og beskyttelse af arbejderne.

4 150957

Et andet og velkendt problem ved den kendte teknik opstår ved, at limforbindelsen med aluminium i fugtige omgivelser har en dårlig langtidsstyrke. Efter en tids brug kan limforbindelsen løsne sig, selv om den fra begyndelsen var fejlfri.

5 En teknisk fremgangsmåde, der er foreslået for at løse dette problem, er at anbringe eger i spor, som er fræset ind i hjulene. En anden fremgangsmåde er at skære hjulet op i segmenter og montere disse segmenter i selvbærende rammer.

Begge disse fremgangsmåder er dyre, upraktiske og medfører 10 urationel fremstilling.

Varmevekslerhjulet ifølge den foreliggende opfindelse har til formål at eliminere de forannævnte ulemper ved den kendte teknik ved en mekanisk sammenlåsning af de to aluminiumsbaner. Der kræves ikke nogen lim.

15 Opfindelsen har til formål at undgå limningsoperationen helt og holdent, samtidig med at der tilstræbes en væesent-ligt større varmetransmission end i varmevekslere, som er udstyret med ruller af tidligere kendt type.

Dette formål opnås ifølge opfindelsen ved en konstruktion af 20 ruller ifølge de efterfølgende patentkrav. Desuden omfatter opfindelsen en fremgangsmåde til fremstilling af rullen ifølge opfindelsen samt en maskine til gennemførelse af fremgangsmåden, hvilken fremgangsmåde og maskine er kendetegnet i de efterfølgende selvstændige krav og underkrav.

25 Opfindelsen vil blive forklaret nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 er et skematisk sidebillede af en maskine ifølge opfindelsen til fremstilling af ruller af to sammenførte materialebaner, 30 fig. 2-4 er tværsnit i større skala af tre forskellige stationer til udformning af den ene materialebane, fig. 5 er et sidebillede af den i fig. 4 viste station, fig. 6 og 7 er vandrette billeder af rullens opviklingssta- 5 150957 tion med dennes ene endeplade i forskellige stillinger, fig. 8 i større skala er et lodret længdesnit gennem opvik-lingsstationen i begyndelsen af opviklingen, 5 fig. 9 viser samme i et senere stadium af opviklingen, fig. 10 i endnu større skala viser et snit gennem den ydre kant af den roterbart drevne endeplade i opviklings-stationen, fig. 11 er et perspektivisk billede af en del af rullen, 10 fig. 12 i større skala viser et tværsnit af en del af rullen, fig. 13 er et snit i rullens længderetning efter linien XIII-XIII i fig. 12, og fig. 14 viser rullen, set fra endefladen, delvis i snit.

I de to ender af et aflangt stativ 1 er drejeligt lejret to 15 spindler 2 og 3, der bærer hver sin forrådsrulle henholdsvis 4 og 5 af en bane af glat aluminiumfolie henholdsvis 6 og 7. Stativet 1 bærer desuden en station 8 til korrugering af materialebanen 6, en station 9 til frembringelse af indtryk-ninger i toppene og dalene af bølgerne 10 i den korrugerede 20 bane, og en station Ile til opvikling af begge banerne 6 og 7 til en rulle 12.

Korrugeringsstationen 12 består af to roterbart drevne i hinanden indgribende tandhjulslignende valser 13,14, mellem hvilke materialebanen 6 ledes til dannelse af tværgå-25 ende bølger 10 i denne.

Efter korrugeringsstationen 8 ligger den station 9, i hvilken der udformes indtrykninger i bølgerne 10's toppe og dale. Stationen 9 består af to fortandede valser 15,16 og to med perifert forløbende vulster 19, se fig. 5, som svarer 30 til formen af udsparinger 20 i toppen af tandvalserne 15's og 16's tænder 21. Da materialet passerer det valsegab, der dannes mellem valserne henholdsvis 15 og 17 samt 16 og 18, forsynes bølgerne 10 med indtrykninger 22 i såvel toppe som dale.

6 150957

Indtrykningerne 22 i bølgerne 10's toppe og dale er forskudt en halv deling i forhold til hinanden, se fig. 13, for at det indvendige gennemstrømningsareal skal være konstant langs hele den dannede kanal A.

5 Efter stationen 9 er anbragt en støtteplade 23, på hvilken den korrugerede bane 6 glider frit under fremføringen. Banen 6 gennemløber endvidere et par styre- eller mastervalser 24,25 før opviklingsstationen 11. Disse valser 24,25 regulerer bl.a. valsernes 13,14 rotationshastighed i for-10 hold til rullen 12's opviklingshastighed.

Den glatte bane 7 tilførers fra sin forrådsrulle 5. Den løber gennem et par samvirkende valser 26 svarende til valserne 17,18, som er forsynet med perifert forløbende vul-ster til at forsyne banen 7 med riflinger 27. Disse riflin-15 ger 27 har samme deling som indtrykningerne 22 i bølgerne 10's toppe og dale. Banen 7 passerer derefter en opvarmnings-anordningen 28, der hensigtsmæssigt består af to med en ikke vist varmluftskilde forbundne mundstykker. Inden banen 7 når opviklingsstationen 11, styres den således i sideret-20 ningen ved hjælp af en styreanordning 29, at banens 7 riflinger 27 lægges ned i banens 6 indtrykninger 22. Da banen 7 er opvarmet, vil den ved afkølingen trække sig sammen, hvorved der fås en sikker fiksering af de rullen 12 indgående baner 6 og 7 i forhold til hinanden.

25 I opviklingsstationen 11 indgår to koaksiale, roterbart lejrede endeplader 30 og 31. Afstanden mellem endepladerne 30 og 31 er i arbejdsstillingen nogenlunde lig med bredden af materialebanerne 6,7. Bredden af den med riflinger 27 forsynede bane 7 bør være en ubetydelighed, hensigtsmæssigt 2 mm, 30 mindre end den korrugerede bane 6's bredde. Den ene endeplade 30 er med sin aksel 32 drejeligt lejret i et leje 33 på stativet 1 og drives af et kædehjul 34 på den yderste ende af akselen 32. På den modsat kædehjulet 34 liggende ende er akselen 32 udformet med en tap 35, hvorpå der kan skydes 35 den ene ende af et kernehylster 36, hvorpå materialebanerne 6 og 7 skal vikles. Kernehylsteret 36 kan fastklemmes på tap- 7 150957 pen 35 ved hjælp af en ekspanderbar klembøsning 37, der i ak-sial.retning gennemtrænges af en med et hoved 38 forsynet bolt 39, der i den modsatte ende har et udvendigt gevind, som indgriber med et indvendigt gevind i en inde i akselen 32 5 drejelig, men aksialt uforskydelig spændbøsning 40.

Den anden endeplade 31 er med sin aksel 41 drejeligt lejret i et leje 42 i den yderste ende af en arm 43, som er svinge-lig omkring en lodret aksel 44 på stativet 1 ved hjælp af et håndtag 45. I indsvinget stilling, fig. 7, 8 og 9, indgriber 10 en tap 46 på akselen 41 i den frie ende af kernehylsteret 36 (den venstre ende i fig. 8 og 9).

Endepladen 30 er på den mod endepladen 31 vendende side forsynet med en rondel 47 af gummi eller lignende elastisk materiale, som ved hjælp af skruer 48 er fastgjort langs sine 15 indvendige og udvendige kanter til selve endepladen 30. I denne er der desuden forskydeligt lejret et stort antal stempler 49, der hver har et hoved 50, som er beliggende i en fordybning 51 i endepladen 30 inden for rondellen 47. Med deres frie ender 52 springer stemplerne 49 ud fra bagsiden 53 20 af endepladen 30.

Ved endepladerne 30's og 31's rotation ruller der mod bagsiden 53 af endepladen 30 en rulle 54, der er drejeligt lejret på en aksel 55 i den nederste ende af en styrestang 56, der har en styring 57, som er lodret forskydelig i et styrespor 58 25 i en over lejet 33 anbragt stander 59. Styrestangen 56 er forbundet med en arm 60, der strækker sig ned i mellemrummet 61 mellem endepladerne 30,31, og ved hvis nederste ende der er drejeligt lejret en trykrulle 62, som er beliggende nogenlunde i niveau med rullen 54.

30 Efter at armen 43, fig. 6, er svinget ud, og et kernehylster 36 med sin ene ende er skudt på tappen 35 og ved hjælp af klembøsningen 37 er fastklemt på denne, fastgøres enderne af materialebaernene 6 og 7 ved hjælp af bindemiddel til kernehylsteret 36. Maskinens drivværk startes, og opviklingen på 35 kernehylsteret 36 påbegyndes ved dettes og endepladerne 301 s • 8 150957 og 31's rotation. De to baner 6 og 7 lægges på hinanden med riflingerne 27 indgribende i indtrækningerne 22. Efterhånden som den ene vinding efter den anden lægges på kernenylsteret 36, løftes trykrullen 62, der medtager armen 60 og styrestan-5 gen 56 med rullen 54. Når stemplerne 49 under endepladen 30's rotation passerer rullen 54, trykkes de af denne ind mod rondellen 47, som derved bugtes noget ind i mellemrummet 61 mellem endepladerne 30 og 31. Derved udsættes de senest op-viklede vindinger af banerne 6,7 for et sidetryk og bliver 10 derved fastklemt mellem endepladerne 30 og 31. Dette medfører, at trækkraften fra akselen 32 overføres direkte til disse vindinger, og trækspændingen i den med riflinger 27 forsynede bane 7, som holdes strakt ved hjælp af en bremse på spindelen 3, optages således af banernes 6,7 friktion mod endeplader-15 ne 30 og 31. De inderste vindinger af banerne på kernehylsteret 36 aflastes derved. Der er således ikke nogen risiko for, at de allerede opviklede vindinger skal blive presset sammen mod hinanden.

Efter at rullen 12 er færdigviklet, og den yderste vinding 20 ved hjælp af bindemiddel er forbundet med den næsteyderste vinding, svinges varmen 43 på ny udad, og trykket på klembøsningen 37 fjernes. Rullen 12 kan derefter fjernes- fra maskinen sammen med kernehylsteret 36. En efterfølgende afkøling af rullen 12 ved stuetemperatur bevirker den ovenfor beskrev-25 ne fiksering af banerne 6 og 7 i forhold til hinanden på grund af den af afkølingen bevirkede sammentrækning af den med riflingerne 27 forsynede bane 7. Denne fiksering bevirker, at den færdigviklede rulle 12 ikke kan falde sammen.

Riflingerne 27 og indtrykningerne 22 bevirker, at strømnings-30 kanalerne A for det medium, som strømmer gennem varmeveksleren, får det i fig. 13 viste udseende. Denne form af kanalerne bevirker, at den varmeoverførende flades areal bliver større, og at strømningen gennem kanalerne A kommer til at ske turbulent og ikke laminært. Ved en laminær strømning, som ville 35 finde sted, hvis kanalens begrænsningsflader var helt plane, virker som bekendt det nærmest begrænsningsfladen strømmende

Claims (8)

150957 medielag som en isolering, der hindrer resten af mediet i at komme i kontakt med denne flade. Den turbulente strømning, som vil forekomme i kanalerne i rullen ifølge opfindelsen, medfører, at en større del af det strømmende medium kommer i 5 intim berøring med begrænsningsfladerne. Denne virkning i forbindelse med, at kanalernes A varmeoverførende flade er blevet større på grund af riflingerne 27, medfører, at varmevekslerens varmetransmission forøges betydeligt. Rullen 54 ud for endepladen 30 kan erstattes med af styrestan-10 gen 56 båret slæbesko. Også den anden endeplade 31 kan eventuelt være forsynet med en rondel 47 af elastisk materiale. Denne slæbesko kan have en sådan længde og/eller bredde, at den trykker to eller flere stempler 49 ind samtidigt. Der findes endvidere andre måder til at aflaste de inde-ste opvikle-15 de vindinger af rullen. Man kan tænke sig et arrangement med pneumatiske stempler, som overfører trækket direkte til den yderste vinding i rullen.

1. Rulle til varmeoverføring bestående af to omkring 20 et kernehylster (36) viklede, på hinanden lagte materialebaner (6 og 7), hvoraf den ene (6) har med lige store indbyrdes afstande anordnede tværgående bølger (10) for dannelse af aksiale kanaler gennem rullen, og den anden materialebane (7) har langsgående riflinger (27), kendeteg-25 net ved, at den førstnævnte banes (6) bølger (10) såvel ved toppene som i dalene er forsynet med indtrykninger (22) med samme deling som riflingerne (27), i hvilke indtrykninger (22) riflingerne på den anden materialebane (7) griber ind for at danne en mekanisk låsning mellem de to baner.

2. Rulle ifølge krav 1, kendetegnet ved, at indtrykningerne (22) i toppene af bølgerne (10) er forskudt en halv deling i forhold til indtrykningerne (22) i dalene.

3. Fremgangsmåde til fremstilling af ruller ifølge krav 1 ved på et roterende drevet kernehylster (36) at opvikle to 150957 ίο materialebaner (6 og 7), af hvilke den ene (6) har tværgående bølger (10), og den anden (7) har langsgående riflinger (27), kendetegnet ved, at i det mindste én af banerne styres således, at riflingerne (27) lægges ind i indpresnin-5 gen (22).

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3,kendetegnet ved, at opviklingen sker mellem to sammen med kernehylsteret (36) roterende endeplader (30 og 31), af hvilke i det mindste den ene er drevet, og at mindst den ene af ma- 10 terialebanerne (6,7), hensigtsmæssigt den med bølger (10) forsynede bane (6), under opviklingen fastklemmes mellem sidepladerne (30 og 31) for derved at blive medtaget af disse.

5. Maskine til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge krav 3 og med en opviklingsstation (11), hvortil der føres to ma- 15 terialebaner (6 og 7), af hvilke den ene (6) har tværgående bølger (10), kendetegnet ved, at der i maskinen indgår dels organer (26), som er indrettet til under fremføringen af den anden bane (7) at frembringe langsgående riflinger (27) i denne, og dels organer (15-18) indrettet til 20 under den førstnævnte banes (6) fremføring at frembringe ind-trykninger (22) med samme deling som riflingerne (27) i såvel toppene som dalene af bølgerne (10) i banen (6), samt at maskinen har organer (29), der er indrettet til at styre den ene eller den anden bane (6,7) således, at riflingerne (27) i den 25 ene bane (7) kommer til at indgribe i indtrykningerne (22) i den anden bane (6).

6. Maskine ifølge krav 5, kendetegnet ved, at organerne til frembringelse af indtrykningerne (22) i toppene og delene af bølgerne (10) i den anden materialebane (6) ud- 30 gøres af udsparinger (20) i overkanterne af tænderne (21) på en roterbart lejret fortandet valse (16) og af en med perifert forløbende vulster (19) forsynet, parallelt med sidstnævnte valse (16) således lejret valse (18), at vulsterne (19) på sidstnævnte valse (18) indgriber i udsparingerne (20) på den 35 fortandede valse (16) ved rotationen af valserne og derved danner et valsegab for denne materialebane (6). 150957

7. Maskine ifølge krav 5, kendetegnet ved en roterbart drevet endeplade (30) med en aksel (32), på hvilken der kan påskydes og fastklemmes den ene ende af et kernehylster (36), hvis modsatte ende bæres af en tap (46) på en 5 modstående, roterbart lejret endeplade (31), og af et organ, der er indrettet til under påviklingen på kernehylsteret (36) at udsætte i det mindste én af banerne (6,7) for et sidetryk til fastklemning af denne bane mellem endepladerne (30 og 31), hvorved banen medtages i endepladernes (30,31) rotation.

8. Maskine ifølge krav 7, kendetegnet ved, at en trykrulle (62), der er indrettet til at følge stillingen af den til enhver tid yderste vinding på rullen (12), er drejeligt lejret på en arm (60), som kan bevæges til og fra kernehylsteret (36) langs med en styring (57,58) sammen med 15 et trykorgan (54), som er indrettet til at give den yderste vinding et sidetryk i retning mod den modsatte endeplade (31), og at den med drivakselen (32) forsynede endeplade (30) har et parti (47) af gummi eller lignende elastisk materiale, samt at trykorganet (54) udgøres af en trykrullen (62) i den-20 nes radiale bevægelse i forhold til rullen (12) følgende rulle (54) eller lignende, som er indrettet til at trykke det nævnte elastiske parti (47) indad ud fra trykrullen (62).