NL8800979A - Holle cilindrische rotor voor een regeneratieve warmtewisselaar en werkwijze voor het vervaardigen daarvan. - Google Patents

Description

* VO 1098

Holle cilindrische rotor voor een regeneratieve warmtewisselaar en werkwijze voor het vervaardigen daarvan.

De uitvinding heeft betrekking op een holle cilindrische rotor voor een regeneratieve warmtewisselaar met een mantel, welke meerdere lagen van een met een smalle kant in radiale richting gekeerd georiënteerde, op een voor een mediumstroom doorlaatbare kern 5 schroefvormig gewikkelde band bevat, waarin profileringen zijn aangebracht, welke de radiale passage van de mediumstroom toelaten. Een dergelijke configuratie, zoals bekend uit het Duitse octrooischrift 33 08 445 heeft als doel, een warmtewisselaar van de genoemde soort te verschaffen, welke enerzijds een goed stromingstechnisch en 10 warmtetechnisch rendement heeft en anderzijds eenvoudig en tegen lage kosten kan worden vervaardigd. Voor het bereiken van dit doel wordt voorts voorgesteld, de band zo uit te voeren, dat de verdiepingen zich slechts over een deel van de bandhoogte uitstrekken en de profileringen van de afzonderlijke lagen van de band aan-15 sluitgebieden vormen, welke afdichtend op elkaar aansluiten, zodat 'een stroming in omvangsrichting wordt verhinderd. Hierbij wordt de op een trommel gewikkelde band tussen twee reliëfwalsen met complementaire mantelvlakken doorgevoerd, waarna de van reliëf voorziene band continu op een kern wordt gewikkeld, waarbij er op wordt 20 toegezien, dat de profileringen van de op elkaar volgende lagen van de band nauwkeurig in de juiste stand ten opzichte van elkaar worden geplaatst, zodat de doorgang van de mediumstroom wordt gewaarborgd. Een dergelijke opbouw verlangt echter een taktgewijze vervaardiging met een grote nauwkeurigheid. Wordt de vereiste 25 nauwkeurigheid bij het opwikkelen van de band op de kern niet aangehouden, dan kan dit tot storingen in de mediumstroom leiden.

In een aan verdere ontwikkeling van de bovenomschreven configuratie ten grondslag liggende gedachte heeft de onderhavige uitvinding zich ten doel gesteld, het vervaardigen nog verder te 30 vereenvoudigen en te versnellen en tegelijkertijd een storingsvrije, bijzonder grote warmtedoorgang te waarborgen.

Voor het bovengenoemde doel is er volgens de uitvinding bij de nieuwe configuratie in voorzien, dat aan de geprofileerde ,8800979 -2- * i '4 band een eveneens op de doorlaatbare kern schroefvormig gewikkelde tweede niet-geprofileerde band is toegevoegd, waarvan afzonderlijke lagen telkens de lagen van een golfvormig geprofileerde band zodanig afwisselen, dat telkens op een laag van de geprofileerde band een 5 laag van de niet geprofileerde band volgt, en omgekeerd. Hierbij kan bijvoorbeeld de configuratie zodanig zijn, dat de op elkaar volgende lagen van de beide banden evenwijdig of nagenoeg evenwijdig ten opzichte van elkaar verlopen. Bij voorkeur heeft de geprofileerde band een golf- of zigzagstructuur, waarbij de hoogte van de golf-10 structuur 1 tot 5 mm en bij voorkeur ca 2 mm kan bedragen, terwijl de golflengte daarvan 2-8 mm en bij voorkeur ca 5 mm kan bedragen. Daartegenover kunnen de afzonderlijke lagen van de niet-geprofileerde band telkens in een vlak zijn opgenomen, waarbij de niet-geprofileerde band doelmatigheidshalve axiaal doorgaande openingen vertoont. Hierbij 15 kan bijvoorbeeld de niet-geprofileerde band een structuur hebben als gestrekt metaal, resp. strekroosterachtig zijn uitgevoerd, terwijl de profileringen van de geprofileerde band in radiale richting van buiten naar binnen, naar het langsmidden van de kern toe, taps toe kunnen lopen, zodat de band aan de radiale binnenzijde verkort is.

20 De configuratie volgens de uitvinding brengt twee voordelen met zich mee, namelijk dat het warmterendement en het stromings-technische rendement buitengewoon goed zijn en dat dit voordeel met een verdere vereenvoudiging en besparing op de vervaardigingskosten • is verbonden. Het warmtetechnische rendement wordt verbeterd, door- 25 dat men nu voor beide banden zo dun mogelijk metaalplaat kan toepassen en voor de geprofileerde band een zeer fijne, golfvormige profilering kan kiezen, waarbij dan ook nog een zeer groot oppervlak voor de warmteovergang wordt verkregen. De verdere voordelen worden verkregen, doordat zich nu een nagenoeg storingsvrije door-30 stroming bij een vereenvoudigde vervaardiging voordoet, vooral kan nu een continu vervaardigingsproces worden toegepast, waarbij het op de absolute nauwkeurigheid bij het bij elkaar passen van de op elkaar volgende lagen niet meer aankomt. De niet geprofileerde band dient er hierbij in de eerste plaats toe, de stroming enigs-35 zins te richten, en wervelingen en stromingstoringen te vermijden, hoewel het vanwege de nu mogelijke geringe hoogte van de profileringen of golven (amplitude!) geen rol speelt, of de op elkaar volgende ,8800979 1» -3- lagen enigszins met elkaar communiceren. Verder kunnen de profileringen bij zuivere lucht klein of zeer klein worden gehouden, wanneer de als doorstromingslucht toegepaste lucht vervuild is, worden doel-matigheidshalve grote profileringen toegepast.

5 Het vervaardigen kan bijvoorbeeld ook worden vereen voudigd, doordat de profileringen van de geprofileerde band met behulp van samenwerkende kegelvormige profielrollen of -walsen worden vervaardigd, welke met elkaar bij een reliëfpersstation met elkaar in aangrijping staan en tegen elkaar lopen en door de het 10 reliefpersstation vormende klemlijn waarvan, het te profileren metaalplaat, bijvoorbeeld aluminiumplaat, continu kan worden getrokken, terwijl de niet geprofileerde band, bijvoorbeeld door ponsen wordt voorzien van sleuven en dan aan een trekbelasting in band-langsrichting kan werden onderworpen, zodat de spleten een ruit-15 vormige vorm krijgen. De spleten dienen er in de eerste plaats toe, het niet-geprofileerde band te prepareren, zodat het eenvoudig om de kern kan worden gewikkeld (rondleggen!). Inplaats van middels de spleten, kan men dit echter ook bereiken, doordat de band in het gebied van de bovengelegen radiale buitenkant door walsen gestrekt 20 en in het gebied van de binnenkant gestuikt wordt. Doelmatigheids-halve wordt hierbij eerst op aparte stations de niet-profileerde en de geprofileerde band gereed gemaakt en worden vervolgens de beide banden doorlopend op de kern gewikkeld, welke op een om een as dwars op de draaias van de reliefwals roterende en zich langs deze as 25 voortschuivende doorn is geschoven. Het zal duidelijk zijn, dat de vervaardiging nu nog slechts een gering aantal, eenvoudigere handelingen noodzakelijk maakt, waarbij aanvullende maatregelen voor het aanhouden van een te grote nauwkeurigheid niet meer noodzakelijk zijn.

30 In de tekening is een uitvoeringsvoorbeeld van het voor werp van de uitvinding weergegeven. Daarbij toont: fig. 1 een schematische weergave van een rotor volgens de uitvinding als deel van een regeneratieve warmtewisselaar in perspectivisch aanzicht, 35 fig. 2a een zijaanzicht van een deel van een rotor volgens fig. 1 in schematische gedeeltelijke weergave; 8800979 -4- # I t fig. 2b een onderdeel van de configuratie volgens fig. 2a op een vergrote schaal, fig. 3 een schematische gedeeltelijke weergave in vooraanzicht van een geprofileerde band van een rotor volgens fig. 1 en 2, 5 fig. 4 een schematische weergave in bovenaanzicht van de configuratie volgens fig. 3, fig. 5a een gedeeltelijke schematische weergave in bovenaanzicht van een niet-geprofileerde band van een rotor volgens fig. 1, fig. 5b een onderdeel van de configuratie volgens fig. 5a 10 op vergrote schaal weergegeven, en fig. 6 een schematische weergave in vooraanzicht van de niet-geprofileerde band volgens fig. 5a.

In fig. 1 is de in het algemeen met 1 aangeduide rotor volgens de uitvinding weergegeven, welke bij een in zijn totaliteit 15 met 2 aangeduide warmtewisselaar hoort, waarvan de behuizing opengebroken is weergegeven.De rotor 1 wordt in een met een pijl 3 aangeduide richting door twee mediumstromen doorstroomd, waarbij elk van de beide mediumstromen tweemaal in nagenoeg radiale richting door een mantel 4 van de rotor 1 heen treedt. De binnenzijde van de 20 rotor 1 is door een tussenwand 5 in twee kamers 6 onderverdeeld, welke elk aan een van de beide mediumstromen is toebedeeld. De tussenwand 5 is op een vaste plaats in het binnenste van de rotor 1 aangebracht en vormt een deel van de behuizing, waarin de rotor 1 om een met een pijl 7 aangeduide langsas heen draait. Bij de behuizing 25 van de warmtewisselaar 2 horen scheidingswanden 8, welke aan de buitenmantel van de rotor 1 grenzen en welke ingangsgebieden 9 respectievelijk uitgangsgebieden 10 van de beide mediumstromen van elkaar scheiden. De telkens aan een mediumstroom toebedeelde ingangs- en uitgangsgebieden liggen op de omtrek van de rotor 1 over 90° ten 30 opzichte van elkaar versprongen, en de bij verschillende mediumstromen horende ingangs- resp. uitgangsgebieden liggen op de omtrek van de rotor tegenover elkaar. Het uitgangsgebied 10 van de mediumstroom 3a ligt aldus tegenover het uitgangsgebied 10 van de mediumstroom 3b, terwijl het ingangsgebied 9 van de mediumstroom 3a 35 diametraal tegenovergesteld van het ingangsgebied van de mediumstroom 3b is gelegen. Bij deze configuratie doorstromen de medium- .8800979 -5- stromen aldus de rotor 1 In tegengestelde richting, hetgeen voor een effectieve warmteuitwisseling van voordeel is. In het ingangsgebied 9 geschiedt telkens een stroming door de mantel 4 van buiten naar binnen en in hét uitgangsgebied 10 een stroming van binnen naar 5 buiten. De rotor 1 wordt in het doorstroomgebied van een van de beide mediumstromen verwarmd, waarbij aan het corresponderende oorspronkelijk warme medium warmte wordt onttrokken. Door het draaien van de rotor 1 in de richting van de pijl 7 beweegt vervolgens het opgewarmde gedeelte van de rotor 1 naar het doorstroomgebied van het 10 andere, oorspronkelijk koudere medium, dat daar warmte opneemt en daarbij tegelijkerttijd de rotor 1 afkoelt. Door verdere rotatie komt het afgekoelde deel van de rotormantel 4 weer in het gebied van de warme mediumstroom, en het warmtetransportproces herhaalt zich dienovereenkomstig.

15 De rotor 1 heeft de vorm van een holle, cirkelcilindrische warmtewisselwals, de mantel 4 daarvan bevat meerdere lagen van een met een smalle kant daarvan in radiale richting gekeerd georienteerde band 15, waarin profileringen 16 zijn aangebracht, die de radiale doorstroom volgens de pijlen 3 van de betreffende mediumstromen toe-20 laten. Deze van profileringen 16 voorziene band 15 is schroefvormig op een kern 17 gewikkeld, welke voor de mediumstromen doorlaatbaar is, doordat deze bijvoorbeeld uit een geperforeerde metalen cilinder met een groot vrij dwarsdoorsnede oppervlak bestaat of uit een doorbroken stuk buis bestaat. De kern 17 dient aldus als drager 25 voor de wikkelingen van de band 15 en dientengevolge als dragende steun van de rotor 1 in de behuizing van de warmtewisselaar 2. Het binnenvlak van de kern 17 dient tegelijkertijd als glad loopvlak voor de tussenwand 5, zodat dit op zeer geringe afstand van het binnenmantelvlak van de kern 17 kan liggen. De kern 17 kan ook 30 zijn vervaardigd uit een stijf draadvlechtwerk. Ook is een kooi- structuur van de kern 17 mogelijk, waarbij een groter aantal stangen evenwijdig ten opzichte van elkaar op het mantelvlak van een cilinder is aangebracht, en welke aan uiteinden daarvan ten opzichte van elkaar ondersteund zijn. De mazen van het draadvlechtwerk respectie-35 velijk de tussenruimte tussen de stangen vormen daarbij een doorlaat voor de mediumstromen, welke deze met een geringe stromingsweerstand .8800979 f -6- passeren. Een dergelijke opbouw van de warmtewisselwals is reeds onderwerp van het Duitse octrooischrift 33 08 445.

Volgens de uitvinding is echter aan de geprofileerde band 15 een eveneens op de doorlaatbare kern 17 schroefvormig gewikkelde, 5 niet-geprofileerde, tweede band 20 toegevoegd, waarvan afzonderlijke lagen telkens de lagen van de golfvormig geprofileerde band 15 afwisselen, zodat telkens op een laag van de geprofileerde band 15 een laag van de niet geprofileerde band 20 - en omgekeerd - volgt. Hierbij verlopen de op elkaar volgende lagen van de beide banden 10 15,20 evenwijdig of nagenoeg evenwijdig ten opzichte van elkaar. Deze configuratie is gedetailleerd in de fig. 2a en 2b weergegeven, hier volgt op de laag 15a van de geprofileerde band daaronder gelegen de laag 20a van de niet geprofileerde band 20, waarop wederom de laag 15b van de geprofileerde band 15 volgt, welke op de laag 20 van de 15 niet geprofileerde band 20 is gelegen.De afzonderlijke lagen liggen doelmatigheidshalve op elkaar, waarbij de lagen van de niet-geprofileerde band in de eerste plaats bedoeld zijn voor het oriënteren van de stroming van het voor het warmtewisselen dienende medium, zonder dat men de afzonderlijke lagen nauwkeurig samenpast.

20 Zoals in het bijzonder uit de fig. 3 en 4 blijkt, heeft de geprofileerde band 15 een golf- of zigzagvormige structuur, in het bijzonder blijkt uit fig. 3, dat er hoogten 18a en daaropvolgende dalen 18b zijn, waarmee de geprofileerde band op het vlak van de daaronder gelegen niet geprofileerde band ligt. De hoogte a van de 25 golfstructuur bedraagt tussen 1 en 5 mm, bij voorkeur ca 2 mm, terwijl de golflengte b daarvan tussen 2 en 8 mm, bij voorkeur ca. 5 mm bedraagt. Tenslotte wordt er nog op gewezen, dat de profileringen van de geprofileerde band 15 in radiale richting (volgens fig.4, pijl 19) van buiten 19a naar binnen 19b, naar de langsmiddenas 30 van de kern toe, taps toelopen, zodat de band aan de radiale binnenzijde verkort is. De profileringen van de geprofileerde band 15 worden - op niet-weergegeven wijze - met behulp van samenwerkende kegelvormige reliefrollen of -walsen vervaardigd, welke bij een reliëfperstation met complementaire mantelvlakegdeeltes in elkaar 35 grijpen en tegen elkaar in draaien, waarbij de te profileren metaalplaat, bijvoorbeeld een aluminiumplaat, continu door de het relief-persstation vormende klemlijn van ck ffiliëfrollen of -walsen wordt .8800979 4 -7- getrokken. De golven of profileringen kunnen klein worden gehouden wanneer de mediumstroom uit zuivere lucht bestaat, bij vervuilde lucht moeten deze corresponderend groot worden gekozen.

Zoals uit de tekening blijkt, zijn de afzonderlijke lagen 5 van de niet-geprofileerde band 20 telkens in één vlak gehouden, zodat de golfdalen van de golfvormige structuur van de geprofileerde band op deze effen, vlakke, niet-geprofileerde band goed kunnen liggen.

Deze niet-geprofileerde band 20 vertoont axiaal doorgaande doortrede-openingen 21, zodat deze niet-geprofileerde band 20 een gestrekt 10 metaalachtige structuur heeft resp. strekroosterachtig is uitgevoerd, zoals in het bijzonder uit fig. 5a van de tekening zichtbaar is.

Deze bijvoorbeeld uit aluminium bestaande niet-geprofileerde band wordt bijvoorbeeld door ponsen voorzien van sleuven en dan aan een trekbelasting in bandlangsrichting volgens de pijlen 22 onder-15 worpen, zodat deze sleuven een ruitvormige vorm krijgen. Daardoor kan deze band zonder verdere bijzondere voorzieningen en maatregelen eenvoudig om de cilindrische kern worden gewikkeld. Men kan de sleuven, al naar gelang de vereisten, ver uit elkaar verwijderd (wijdmazig strekrooster) of dicht bij elkaar plaatsen.

20 Als gevolg van de bovenomschreven gedaante van de beide bandsoorten kan men nu voor het vervaardigen zo dun mogelijke metaalplaten toepassen, maar bovendien ook een zeer fijne profilering, zodat in zijn totaliteit - ook vanwege het nu ter beschikking staande grote overdrachtsvlak - een zeer goede warmte-25 doorgang voordoet, temeer daar ook stroomtechnische voordelen aanwezig zijn, aangezien de radiale doorstroming van de warmtewisse-laarwals praktisch niet aan storingen is onderworpen.

De vervaardiging van de nieuwe warmtewisselaarwals is eenvoudiger en kost minder: allereerst worden op afzonderlijke stations 30 de niet-geprofileerde band en de geprofileerde band gereed gemaakt -enerzijds door stansen en uit elkaar trekken, anderzijds door profileren bij een doorgang door corresponderende reliëfperswalsen of -rollen en vervolgens worden de beide banden doorlopend schroefvormig op de kern gewikkeld, nadat de bandeinden aan de kern zijn 35 bevestigd. In plaats van een strekrooster,dat er in de eerste plaats toe dient, het omleggen van de niet-geprofileerde band om de kern te vergemakkelijken, kan men ook .8800979 4 4 -8- het noodzakelijke schroefvormige verloop van de band ook bereiken, doordat men deze aan de buitenzijde middels walsen strekt en aan de radiale binnenzijde stuikt. Hierbij kan het opwikkelen in een zo dichte pakking geschieden, dat - zoals hierboven reeds is beschreven -5 de golfdalen 18b van de geprofileerde band 15 op het vlak van de daaropvolgende laag van de niet-geprofileerde band 20 liggen en deze laag van de niet-geprofileerde band 20 op zijn beurt op de hoogten 18a van de golfstructuur van de navolgende laag van de geprofileerde band ligt.

10 Daarbij is het mogelijk, de kern in het gebied van de kop- zijden daarvan te voorzien van deksels, welke voorbij het buitenvlak van de kern uitsteken en de banden tussen elkaar opnemen, waarbij de banden bij voorkeur tussen de deksels zijn gespannen en in dichte pakking tussen de deksels gewikkeld worden, zodat de banden door de 15 elasticiteit daarvan vastgehouden worden.

.8800979

Claims (16)

1. Holle cilindrische rotor voor een regeneratieve warmtewisselaar met een mantel, welke meerdere lagen van een met een smalle kant in radiale richting gekeerd georiënteerde, op een voor een me-diumstroom doorlaatbare kern schroefvormig gewikkelde band bevat, 5 waarin profileringen zijn aangebracht, welke beide de radiale passage van de mediimstroom toelaten, met het kenmerk, dat aan de geprofileerde band (15) een eveneens op de doorlaatbare kern (17) schroefvormig gewikkelde tweede niet-geprofileerde band (20) is toegevoegd, waarvan afzonderlijke lagen telkens de lagen van de golfvormig geprofileerde 10 band (15) zodanig afwisselen, dat telkens op een laag van de geprofileerde band (15) een laag van de niet-geprofileerde band (20) volgt, en omgekeerd.

2. Rotor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de op elkaar volgende lagen van de beide banden (15,20) evenwijdig of nagenoeg 15 evenwijdig ten opzichte van elkaar verlopen.

3. Rotor volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de geprofileerde band (15) een golf- of zigzagvormige structuur heeft.

4. Rotor volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de profilering zeer fijn, d.w.z. met een kleine amplitude en een kleine 20 golflengte is uitgevoerd.

5. Rotor volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat de hoogte van de golfstructuur, d.w.z. de amplitude van de golf, 1 tot 5 mm, bij voorkeur ca. 2 mm bedraagt, terwijl de golflengte 2-8 mm, bij voorkeur ca. 5 mm bedraagt.

6. Rotor volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de afzonderlijke lagen van de niet-geprofileerde band (20) telkens in éën vlak zijn gehouden.

7. Rotor volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de niet-geprofileerde band (20) axiaal doorgaande doortrede-openingen (21) ver- 30 toont.

8. Rotor volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de niet-geprofileerde band (20) een gestrekt metaalachtige structuur heeft respectievelijk strekroosterachtig is uitgevoerd.

9. Rotor volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de .88D 0979 -10- P niet-geprofileerde band (20) ver van elkaar verwijderde sleuven met een relatief grote breedte vertoont.

10. Rotor volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de niet-geprofileerde band (20) dicht bij elkaar gelegen smalle sleuven 5 vertoont.

11. Rotor volgens een der conclusies 6-10, met het kenmerk, dat de niet-geprofileerde band uit aluminium bestaat.

12. Rotor volgens een der conclusies 1-11, met het kenmerk, dat de profileringen van de geprofileerde band (15) zich in radiale 10 richting van buiten naar binnen; naar de langsmiddenas van de kern toe, taps toelopen, zodat de band aan de radiale binnenzijde verkort is.

13. Rotor volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de profileringen van de geprofileerde band (15) met behulp van samen- 15 werkende, kegelvormige reliëfrollen of -walsen worden vervaardigd, welke bij een reliëfpersstation met elkaar in aangrijping staan en tegen elkaar in draaien en door de het reliëfpersstation vormende klemlijn waarvan de te profileren metaalplaat, bijvoorbeeld aluminium-plaat continu wordt getrokken.

14. Rotor volgens een der conclusies 1-13, met het kenmerk, dat de niet-geprofileerde band (20) bijvoorbeeld middels ponsen is voorzien van sleuven (21) en dan aan een trekbelasting (pijlen 22) in de bandlangsrichting wordt onderworpen, zodat de sleuven een ruitvormige vorm krijgen.

15. Rotor volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat bij het vervaardigen van de niet-geprofileerde band, de band middels walsen in het gebied van de radiale buitenzijde wordt gestrekt en in het gebied van de radiale binnenzijde wordt gestuikt.

16. Werkwijze voor het vervaardigen van een rotor volgens een 30 der conclusies 1-15, met het kenmerk, dat men allereerst bij afzonderlijke stations de niet-geprofileerde en de geprofileerde band gereed maakt en vervolgens de beide banden doorlopend op de kern wikkelt, welke op een om een as dwars op de dwarsas van de reliëfwalsen roterende en zich langs deze as voortschuivende doorn is geschoven. .8800979