EP1884732A2

EP1884732A2 - Rotationswärmetauscher

Info

Publication number: EP1884732A2
Application number: EP07012031A
Authority: EP
Inventors: Hans Klingenburg
Original assignee: Klingenburg GmbH
Current assignee: Klingenburg GmbH
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2008-02-06
Also published as: EP1884732A3; DE102006035958A1

Abstract

Ein Rotationswärmetauscher hat ein Wärmerad, das aus aneinander anliegenden Folielagen gebildet ist, wobei zwischen den Folienlagen Fluidkanäle (9, 10) ausgebildet sind. Um derartige Rotationswärmetauscher mit einem höheren Wirkungsgrad, einem geringeren Bauvolumen und weniger Werkstoff bei gleichbleibender Leistung auszugestalten, wird vorgeschlagen, dass die durch Erhebungen bzw. Vertiefungen einander gegenüberliegender Flächen benachbarter Folienlagen gebildeten Fluidkanäle (9, 10) einander schneiden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotationswärmetauscher mit einem Wärmerad, das aus aneinander anliegenden Folienlagen gebildet ist, wobei zwischen den Folienlagen Fluidkanäle ausgebildet sind.
Bei bekannten derartigen Rotationswärmetauschern werden die Wärmeräder aus Folienlagen gebildet, wobei auf eine gewellte, gefaltete bzw. geknickte Folienlage üblicherweise eine Folienlage folgt, die in Umfangsrichtung des Wärmerads plan ausgebildet ist. Zwischen den gewellten, gefalteten bzw. geknickten Folienlagen einerseits und den planen Folienlagen andererseits werden dann zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der benachbarten Folienlagen eine Vielzahl von Fluidkanälen ausgebildet, wobei diese Fluidkanäle weitgehend voneinander separiert sind. Die Fluidkanäle erstrecken sich im wesentlichen in Axialrichtung bzw. parallel zur Axialrichtung des Wärmerads des Rotationswärmetauschers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotationswärmetauscher der eingangs geschilderten Bauart derart weiterzubilden, dass er einen höheren Wirkungsgrad aufweist. Hierdurch soll bei gleicher Kapazität des Wärmerads des Rotationswärmetauschers die erforderliche Werkstoffmenge für die Ausgestaltung der Wärmeaustauschmatrix reduziert werden. Bei gleichen Baugrößen sollen sich erheblich verbesserte Leistungsdaten des Rotationswärmetauschers ergeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Falle des erfindungsgemäßen Rotationswärmetauschers die durch Erhebungen bzw. Vertiefungen einander gegenüberliegender Flächen benachbarter Folienlagen gebildeten Fluidkanäle einander schneiden. Durch Schaffung eines Fluidkanalsystems mit einer Vielzahl einander schneidender Fluidkanäle werden im Wärmerad mehr oder weniger turbulente Strömungsverhältnisse geschaffen, wobei dennoch ein geringerer Druckverlust über das Wärmerad auftritt als im Falle der Wärmeräder gemäß dem Stand der Technik. Hierdurch lässt sich zum einen in großem Ausmaß Energie für den Betrieb von Ventilatoren einsparen, die zur Aufrechterhaltung der Fluidströmung durch das Wärmerad des Rotationswärmetauschers erforderlich ist. Trotz der innerhalb des Wärmerads auftretenden Turbulenzen sind die Druckverluste - wie bereits erwähnt - niedriger als bei herkömmlichen Wärmerädern. Für Rotationswärmetauscher mit gleicher Kapazität lässt sich im Falle der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Wärmeräder eine Materialersparnis von ca. 40 % des für die Ausgestaltung der Wärmeaustauschmatrix erforderlichen Werkstoffes erzielen.
Vorteilhaft wird das System aus einander schneidenden, überlagernden bzw. kreuzenden Fluidkanälen dadurch geschaffen, dass die Erhebungen bzw. Vertiefungen der Fläche der einen Folienlage die Erhebungen bzw. Vertiefungen der Fläche der anderen Folienlage schneiden. Hierdurch wird quasi ein offenes Kanalsystem geschaffen, wobei trotz auftretender Turbulenzen im Vergleich zum Stand der Technik erheblich geringere Druckverluste auftreten.
Mehr oder weniger regelmäßige Strömungsverhältnisse lassen sich erreichen, wenn die Erhebungen bzw. Vertiefungen einer Folienlage parallel zueinander verlaufen. Der Verlauf der Erhebungen bzw. Vertiefungen sollte vorteilhaft wellenartig um die Axialrichtung des Wärmerads verlaufen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotationswärmetauschers verlaufen die Erhebungen bzw. Vertiefungen der Fläche der einen Folienlage in Bezug auf die Erhebungen bzw. Vertiefungen der Fläche der anderen Folienlage gegensinnig wellenartig um die Axialrichtung des Wärmerads.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauschers ist dessen Wärmerad ausschließlich aus mit Erhebungen und Vertiefungen versehenen Folienlagen ausgebildet.
Als besonders geeignete Werkstoffe für die vorstehend geschilderten Wärmeräder bzw. deren Folienlagen haben sich metallische Werkstoffe erwiesen, insbesondere Aluminium.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: die Draufsicht auf die einer anderen Folienlage zu gewandte Fläche einer Folienlage;
Figur 2: die Draufsicht auf die Fläche der anderen Folienlage; und
Figur 3: vier Fluidkanäle der Fläche einer Folienlage und einen Fluidkanal der dieser Fläche zugewandten Fläche der benachbarten Folienlage.

Ein in den Figuren insgesamt nicht dargestellter Rotationswärmetauscher hat ein Wärmerad, das aus einander anliegenden Folienlagen 1, 2 ausgebildet ist. Bei den beiden in den Figuren 1 und 2 prinzipiell dargestellten Folienlagen 1, 2 handelt es sich um solche aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus Aluminium.
In Figur 1 ist diejenige Fläche 3 der Folienlage 1 gezeigt, die im montierten Zustand des Wärmetauschers der in Figur 2 gezeigten Fläche 4 der Folienlage 2 gegenüberliegt.
Auf der Fläche 3 der in Figur 1 gezeigten Folienlage 1 sind Erhebungen 5 und Vertiefungen 6 ausgebildet. Entsprechend sind auf der Fläche 4 der in Figur 2 gezeigten Folienlage 2 Erhebungen 7 und Vertiefungen 8 ausgebildet.
Die Erhebungen 5 und die Vertiefungen 6 auf der Fläche 3 der Folienlage 1 verlaufen parallel zueinander. Entsprechend verlaufen die Erhebungen 7 und die Vertiefungen 8 auf der Fläche 4 der Folienlage 2 parallel zueinander.
In Figur 3 sind die durch die Erhebungen 5 und die Vertiefungen 6 ausgebildeten Fluidkanäle 9 auf der Fläche 3 der Folienlage 2 gezeigt, wobei zur Verdeutlichung vier dieser Fluidkanäle 9 in Figur 3 dargestellt sind. Von den durch die Erhebungen 7 und die Vertiefungen 8 gebildeten Fluidkanälen hebungen 7 und die Vertiefungen 8 gebildeten Fluidkanälen 10 auf der Fläche 4 der in Figur 2 gezeigten Folienlage 2 ist in Figur 3 aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich ein Fluidkanal 10 gezeigt. Wie sich aus der Darstellung in Figur 3 ergibt und wie auch den Darstellungen in Figur 1 und Figur 2 entnehmbar ist, verlaufen die Fluidkanäle 9 auf der Fläche 3 der Folienlage 1 und die Fluidkanäle 10 auf der Fläche 4 der Folienlage 2 wellenförmig um die in Figur 3 mittels eines Pfeils 11 dargestellte Axialrichtung des Rotationswärmetauschers. Hierbei verlaufen die Fluidkanäle 9 auf der Fläche 3 der Folienlage 1 quasi gegensinnig zu den Fluidkanälen 10 auf der Fläche 4 der Folienlage 2, wie insbesondere aus Figur 3 hervorgeht. Der Fluidkanal 10 auf der Fläche 4 der Folienlage 2 schneidet oder überlagert teilweise alle vier in Figur 3 gezeigten Fluidkanäle 9 auf der Fläche 3 der Folienlage 1. Da jeder Fluidkanal 9, 10 somit mehrere Fluidkanäle 10 bzw. 9 der anderen Folienlage schneidet bzw. überlagert, entsteht zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen 3, 4 der Folienlagen 1, 2 ein Strömungszustand, der durch eine Vielzahl von Turbulenzen etc. geprägt ist. Trotz dieser vergleichsweise turbulenten Strömungsverhältnisse ergibt sich für die derart ausgestalteten Wärmeräder ein geringerer Druckverlust als bei Wärmerädern, bei denen zwischen einander benachbarten Folienlagen eine Vielzahl voneinander getrennter Fluidkanäle vorgesehen ist. Entsprechend ergeben sich bei dem Betrieb eines erfindungsgemäß ausgestalteten Wärmerads erheblich niedrigere Druckverluste.

Claims

Rotationswärmetauscher, mit einem Wärmerad, das aus aneinander anliegenden Folienlagen (1, 2) gebildet ist, wobei zwischen den Folienlagen (1, 2) Fluidkanäle (9, 10) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Erhebungen (5; 7) bzw. Vertiefungen (6; 8) einander gegenüberliegender Flächen (3; 4) benachbarter Folienlagen (1; 2) gebildeten Fluidkanäle (9; 10) einander schneiden.
Rotationswärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem die Erhebungen (5) bzw. Vertiefungen (6) der Fläche (3) der einen Folienlage (1) die Erhebungen (7) bzw. Vertiefungen (8) der Fläche (4) der anderen Folienlage (2) schneiden.
Rotationswärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Erhebungen (5; 7) bzw. Vertiefungen (6; 8) einer Folienlage (1; 2) parallel zueinander verlaufen.
Rotationswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Erhebungen (5; 7) bzw. Vertiefungen (6; 8) wellenartig um die Axialrichtung (11) des Wärmerads verlaufen.
Rotationswärmetauscher nach Anspruch 4, bei dem die Erhebungen (5) bzw. Vertiefungen (6) der Fläche (3) der einen Folienlage (1) in Bezug auf die Erhebungen (7) bzw. Vertiefungen (8) der Fläche (4) der benachbarten Folienlage (2) gegensinnig wellenartig um die Axialrichtung (11) des Wärmerads verlaufen.
Rotationswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dessen Wärmerad ausschließlich aus mit Erhebungen (5; 7) und Vertiefungen (6; 8) versehenen Folienlagen (1; 2) ausgebildet ist.
Rotationswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dessen Folienlagen (1, 2) aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sind.
Rotationswärmetauscher nach Anspruch 7, dessen Folienlagen (1, 2) aus Aluminium ausgebildet sind.