SE463736B

SE463736B - ROTOR FOR MOISTURIZED OR HEAT EXCHANGE AND PROCEDURES FOR ITS PREPARATION, WHICH THE END DETAILS ARE PROVIDED WITH AN EFFECTIVE COATING OF EASY SPRAYED METAL

Info

Publication number: SE463736B
Application number: SE8800889A
Authority: SE
Inventors: B Lundin
Original assignee: Munters Ab Carl
Priority date: 1988-03-11
Filing date: 1988-03-11
Publication date: 1991-01-14
Also published as: EP0414696B1; JPH03504265A; WO1989008815A1; SE8800889D0; EP0414696A1; JP2665384B2; SE8800889L

Description

15 20 25 30 35 17-:- / ..f t>Û 1,' %“ Ö I och för sig skulle man få tillfredsställande prestan- da hos rotorn med ännu tunnare material och därmed en ännu lägre tillverkningskostnad. Användningen av en så tunn alu- miniumfolie i skikten medför dock problem. Kanterna på den frilagda folien vid rotorns ändytor är känsliga för tryck och punktbelastningar och vid hantering och transport av den färdiga rotorn efter tillverkningen kan därför skador uppstå pga stötar och slag mot ändytorna. När rotorn är in- stallerad och under drift utsätts rotorns ändytor, vilka utgör in- och utlopp för de luft- eller gasströmmar som passerar genom rotorn, för slitage från tätningar och för annan åverkan från luft- eller gasströmmarna om dessa inne- håller föroreningar av olika slag. Även större eller mindre partiklar som medförs i luft- eller gasströmmen utövar ett slitage på rotorns ändytor och kan dessutom fastna vid dessa, särskilt vid eller intill ändytorna. 15 20 25 30 35 17 -: - / ..f t> Û 1, '% “Ö In itself, one would get satisfactory performance of the rotor with even thinner material and thus an even lower manufacturing cost. However, the use of such a thin aluminum foil in the layers causes problems. The edges of the exposed foil at the end surfaces of the rotor are sensitive to pressure and point loads and when handling and transporting the finished rotor after manufacture, damage can therefore occur due to shocks and blows to the end surfaces. When the rotor is installed and during operation, the end surfaces of the rotor, which constitute inlets and outlets for the air or gas streams passing through the rotor, are exposed to wear from seals and to other damage from the air or gas streams if they contain pollutants of various. Even larger or smaller particles carried in the air or gas flow exert a wear on the end surfaces of the rotor and can also stick to these, especially at or next to the end surfaces.

Föroreningarna kan vara av två slag, kemiska som orsakar korrosion och uppfrätning av foliematerialet, och mekaniska, såsom damm och partiklar av olika slag, som orsakar igen- sättningar av de fina kanalerna. Det har visat sig att båda dessa typer av föroreningar huvudsakligen påverkar ro- torns ändytor till några få millimeter i djup.The contaminants can be of two types, chemical which causes corrosion and corrosion of the foil material, and mechanical ones, such as dust and particles of various kinds, which cause clogging of the fine channels. It has been shown that both of these types of contaminants mainly affect the end surfaces of the rotor to a few millimeters in depth.

När det gäller att motverka de kemiska föroreningarna väljer man att utnyttja en legering av aluminium med andra ämnen, som ger folien ökad resistens mot den aktuella föro- reningen och dessutom ökar man folietjockleken för att ytter- ligare gardera sig mot försvagning genom korrosionsangrepp.When it comes to counteracting the chemical contaminants, they choose to use an alloy of aluminum with other substances, which gives the foil increased resistance to the current contamination and also increases the foil thickness to further guard against weakening by corrosion attack.

När det gäller försmutsning och igensättning av rotorns ändytor måste man tillgripa någon form av rengöring, såsom spolning med en rengöringsvätska, sprutning med tryckluft eller ånga eller kombinationer av dessa åtgärder. Sådan sprutning och spolning sker under högt tryck och medför risk för deformation av ändytorna. Även här är motmedlet att öka folietjockleken för att ge ändytorna en större mekanisk håll- fasthet. 10 15 20 25 30 35 Nackdelarna med att legera folien och öka dess tjocklek är uppenbara i och med att båda åtgärderna fördyrar rotorn avsevärt och i onödan eftersom det endast är ändytorna som är i behov av det skydd som uppnås.In the case of contamination and clogging of the end surfaces of the rotor, some form of cleaning must be resorted to, such as rinsing with a cleaning liquid, spraying with compressed air or steam or combinations of these measures. Such spraying and flushing takes place under high pressure and entails a risk of deformation of the end surfaces. Here, too, the countermeasure is to increase the foil thickness to give the end surfaces greater mechanical strength. The disadvantages of alloying the foil and increasing its thickness are obvious in that both measures increase the cost of the rotor considerably and unnecessarily since only the end surfaces are in need of the protection achieved.

Huvudsyftet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en rotor vid vilken de beskrivna problemen är elimi- nerade samt ett förfarande för framställning av en sådan rotor, varmed erhålles jämna, plana ändytor hos rotorn samt en förstärkning mot skador pá alla rotorskikten.The main object of the present invention is to provide a rotor in which the described problems are eliminated and a method for manufacturing such a rotor, whereby smooth, flat end surfaces of the rotor are obtained and a reinforcement against damage to all the rotor layers.

Detta syfte uppnås genom att rotorn samt förfarandet för dess framställning har erhållit de i de följande pa- tentkraven angivna kännetecknen. _ Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i samband med en utföringsform som visas på ritningen. Figur l visar i perspektiv en rotor som behandlas enligt förfarandet enligt uppfinningen för att förstärka kanterna på rotor- skikten vid rotorns ena ändyta. Figur 2 visar i perspektiv i större skala en detalj av ändytan på rotorn i figur l.This object is achieved in that the rotor and the process for its manufacture have obtained the characteristics specified in the following claims. The invention will be described in more detail in connection with an embodiment shown in the drawing. Figure 1 shows in perspective a rotor which is treated according to the method according to the invention for reinforcing the edges of the rotor layers at one end surface of the rotor. Figure 2 shows in perspective on a larger scale a detail of the end surface of the rotor in figure 1.

Den på ritningen visade rotorn 10 är utformad som en cylinder med ett nav 12 genom vilket en axel (ej visad) passerar, vilken axel håller rotorn roterbart i stativet till en fukt- och/eller värmeväxlare. Rotorkroppen bildas av ett antal plana skikt 14 och veckade skikt 16 (fig. 2), som är omväxlande sammanförda och förbundna med varandra och som därefter lindats spiralformigt till den cylind- riska rotorkroppen 10 samtidigt som de enskilda lindnings- varven förbinds inbördes. Skikten 14, av en tunn metall, företrädesvis en folie av aluminium, en aluminiumlegering el.likn., och är för det fall rotorn skall användas för fuktöverföring hygroskopiska, vilket åstadkommas genom en beläggning med ett hygroskopiskt material eller en ytomvandling av materialet självt, så att detta blir hygro- l6 är som nämnts skopiskt.The rotor 10 shown in the drawing is designed as a cylinder with a hub 12 through which a shaft (not shown) passes, which shaft keeps the rotor rotatable in the frame of a moisture and / or heat exchanger. The rotor body is formed by a number of planar layers 14 and pleated layers 16 (Fig. 2), which are alternately joined and connected to each other and which are then wound helically to the cylindrical rotor body 10 while the individual winding turns are interconnected. The layers 14, of a thin metal, preferably an aluminum foil, an aluminum alloy or the like, and are in case the rotor is to be used for moisture transfer hygroscopic, which is achieved by a coating with a hygroscopic material or a surface conversion of the material itself, so that this becomes hygro- l6 is, as mentioned, scopic.

Genom att vecken i det veckade skiktet 16, av vilket rotorn framställes förlöper axiellt i rotorn 10 bildas 10 15 20 25 30 35 *~; 177)/ ëüo /so ett stort antal små, genomgående kanaler i denna. Vell- höjden hos vecken i det veckade skiktet 16 är vanligen mindre än 5 mm, exempelvis l à 3 mm, vilket alltså utgör , kanalernas höjd.By the folds in the pleated layer 16, from which the rotor is made extending axially in the rotor 10 are formed. 177) / ëüo / so a large number of small, continuous channels in this. The well height of the folds in the folded layer 16 is usually less than 5 mm, for example 1 to 3 mm, which thus constitutes the height of the channels.

För att minska framställningskostnaderna för rotorn ; 10 och ge denna en låg vikt används så tunn folie som möjligt för framställning av skikten 14, 16, exempelvis skikt med en tjocklek mindre än 100 p, såsom 35-50 p.To reduce the manufacturing cost of the rotor; And give it a low weight, as thin a foil as possible is used for the production of the layers 14, 16, for example layers with a thickness of less than 100 p, such as 35-50 p.

Som inledningsvis beskrivits gör detta den färdiga rotorns 10 ändytor känsliga för belastning, då de tunna foliernas kanter lätt ger vika speciellt för punkttryck, som kan uppstå under rotorns användning och rengöring.As initially described, this makes the end surfaces of the finished rotor 10 sensitive to load, as the edges of the thin foils easily give way especially to point pressures, which can occur during the use and cleaning of the rotor.

Enligt uppfinningen åstadkommes en kantförstärkning på de tunna rotorskikten 14, 16 genom sprutmetallisering av rotorns ändyta, dvs. finfördelad metall, i föreliggan- de fall aluminium, sprutas i smält form mot rotorns ändyta.According to the invention, an edge reinforcement is provided on the thin rotor layers 14, 16 by spray metallization of the end surface of the rotor, i.e. finely divided metal, in this case aluminum, is sprayed in molten form against the end surface of the rotor.

Sprutningen sker lämpligen såsom flamsprutning med tråd, så att aluminiumet som är i trådform smälts i en gaslåga eller ljusbàge och finfördelas samt sprutas mot rotorns ändyta av tryckluft. Metallpartiklarna slungas mot ändytan med hög hastighet och då de träffar skiktens 14, 16 kanter plattas de ut och fäster mekaniskt till skiktens ytstruk- tur genom adhesion. Ett tätt metallskikt byggs sålunda upp partikel på partikel på kanterna av skikten 14, 16, vilket metallskikt snabbt bildar egna oxider så att en kantförstärkning utbildas, såsom visas i det inringade, förstorade partiet av figur 2.The spraying is suitably done as flame spraying with wire, so that the aluminum which is in wire form is melted in a gas flame or arc and atomized and sprayed against the end surface of the rotor by compressed air. The metal particles are thrown towards the end surface at high speed and when they hit the edges of the layers 14, 16 they are flattened out and mechanically adhere to the surface structure of the layers by adhesion. A dense metal layer is thus built up particle by particle on the edges of the layers 14, 16, which metal layer quickly forms its own oxides so that an edge reinforcement is formed, as shown in the circled, enlarged portion of Figure 2.

I den i figur 2 visade utföringsformen skjuter de veck- ade skikten 16 utanför de plana skikten 14, varigenom en grövre kantförstärkning byggs upp på de veckade skikten.In the embodiment shown in Figure 2, the pleated layers 16 project outside the planar layers 14, whereby a coarser edge reinforcement is built up on the pleated layers.

Genom att dessa veckade skikt 16 skjuter utanför de plana skikten 14 kan beläggningen därvid göras tjockare, utan att tryckfallet genom rotorn påverkas, eftersom den tjock- are kantförstärkningen på de veckade skikten 16 ligger utanför rotorkanalernas mynningar. 10 15 20 25 30 35 Såsom visas i figur l sker sprutningen av metallen, såsom aluminium, företrädesvis i vinkel mot den ändyta på rotorn 10 som skall förstärkas, exempelvis med en vinkel pà 30°,,vilket ökar vidhäftningen mellan de på- sprutade metallpartiklarna och rotorskikten. Sprutaggre- gatet 18 som är av i och för sig känt slag, och rotorn 10 rör sig därvid relativt varandra, exempelvis genom att rotorn 10 roteras, så att hela ändytan täcks vid sprut- ningen. Naturligtvis kan flera sprutaggregat 18 vara an- ordnade om så önskas.By these folded layers 16 projecting outside the flat layers 14, the coating can be made thicker, without the pressure drop through the rotor being affected, since the thicker edge reinforcement on the folded layers 16 lies outside the mouths of the rotor channels. As shown in Figure 1, the spraying of the metal, such as aluminum, preferably takes place at an angle to the end surface of the rotor 10 to be reinforced, for example at an angle of 30 °, which increases the adhesion between the sprayed metal particles. and the rotor layers. The spraying assembly 18, which is of a per se known type, and the rotor 10 thereby moves relative to each other, for instance by rotating the rotor 10, so that the entire end surface is covered during the spraying. Of course, several spray assemblies 18 can be provided if desired.

Vid flamsprutningen med tryckluft kyler luftströmmen såväl metalldropparna som det pásprutade skiktet, varför rotorkroppen 10 ej utsätts för någon skadlig uppvärmning, men om så är nödvändigt kan värmen därutöver ledas bort från rotorkroppen vid flamsprutningen medelst något känt kylningsarrangemang. Då rotorn är av aluminium, som be- skrivits ovan, är det lämpligt att den pásprutade metallen är ren aluminium som ger ett utmärkt skydd i svavelhaltig atmosfär och utmärkt beständighet mot rökgaser med höga halter av svaveldioxid eller sur miljö. Vid andra installa- tioner och tillämpningar kan det vara lämpligt att den pásprutade metallen görs av legeringar mellan aluminium och annan metall, såso magnesium, zink eller liknande.In the flame spraying with compressed air, the air stream cools both the metal droplets and the sprayed layer, so that the rotor body 10 is not exposed to any harmful heating, but if necessary the heat can also be conducted away from the rotor body during the flame spraying by any known cooling arrangement. As the rotor is made of aluminum, as described above, it is suitable that the sprayed metal is pure aluminum which provides excellent protection in a sulfur-containing atmosphere and excellent resistance to flue gases with high levels of sulfur dioxide or acidic environment. In other installations and applications, it may be appropriate for the sprayed metal to be made of alloys between aluminum and other metal, such as magnesium, zinc or the like.

Genom att behandla rotorn enligt uppfinningen erhålles en rad fördelar vad beträffar rotorns beständighet mot skador på grund av punktbelastningar och av nötning eller slitage under drift och rengöring. Rotorn erhåller en ho- mogen, beständig yta som blir mer korrosionsbeständig mot luft- eller gasströmmar som är svavelhaltiga eller inne- håller salt eller syror. Genom flamsprutningen med alumi- niumtràd erhålles en mycket hårdare ändyta hos rotorn, vilket gör det lätt att rengöra rotorn medelst spolning eller sprutning utan att de tunna folieskiktens kanter viker sig under det höga punkttrycket. Det har visat sig att den enligt uppfinningen åstadkomma kantförstärkningen icke nämnvärt påverkar tryckfallet över rotorn 10 och spe- 10 15 20 ciellt vid den i figur 2 visade utföringsformen där det veckade skiktet l6 skjuter ut förbi de plana skikten 14 kan beläggningen göras tjockare utan att tryckfallet pá- verkas.By treating the rotor according to the invention, a number of advantages are obtained with regard to the rotor's resistance to damage due to point loads and by abrasion or wear during operation and cleaning. The rotor obtains a homogeneous, resistant surface that becomes more corrosion-resistant to air or gas streams that are sulfur-containing or contain salt or acids. The flame spraying with aluminum wire results in a much harder end surface of the rotor, which makes it easy to clean the rotor by rinsing or spraying without the edges of the thin foil layers folding under the high point pressure. It has been found that the edge reinforcement provided according to the invention does not appreciably affect the pressure drop across the rotor 10 and especially in the embodiment shown in Figure 2 where the pleated layer 16 projects beyond the planar layers 14, the coating can be made thicker without the pressure drop pá- verkas.

Av det ovanstående framgår att man överraskande nog kan förstärka kanterna på de tunna folieskikten 14, 16, utan att nâgra komplicerade åtgärder behöver vidtagas, exempelvis en omvikning av foliekanterna på det sätt som visas i SE-B 7801820-7. Denna och andra lösningar visar att man tidigare ansett det omöjligt att pà ett enkelt sätt förse skiktkanterna med någon form av obrännbar förstärkning. Den ovan beskrivna sprutmetalliseringen av kanterna innebär därför ett nytänkande inom omrâdet som ej varit uppenbart för fackmannen.From the above it appears that it is surprisingly possible to reinforce the edges of the thin foil layers 14, 16, without any complicated measures having to be taken, for example a folding of the foil edges in the manner shown in SE-B 7801820-7. This and other solutions show that it was previously considered impossible to provide the layer edges with some form of non-combustible reinforcement in a simple manner. The spray metallization of the edges described above therefore involves a new way of thinking in the field which has not been obvious to the person skilled in the art.

Det är klart att den visade utföringsformen endast är ett exempel pà uppfinningens realiserande och att denna kan utföras på annat sätt om så önskas. Uppfinningen kan sålunda naturligtvis tillämpas på andra obrännbara foliematerial som kan utbildas till liknande överföringsstrukturer och sprutningen kan ske med andra metaller och metallegeringar inom ramen för de följande patentkraven.It is clear that the embodiment shown is only an example of the realization of the invention and that this can be carried out in another way if desired. Thus, the invention can of course be applied to other non-combustible foil materials which can be formed into similar transfer structures and the spraying can take place with other metals and metal alloys within the scope of the following claims.

Claims

PATENT REQUIREMENTS

A rotor or the like for moisture and / or heat exchangers comprising a number of fine channels, which run parallel to the rotor axis and between two end surfaces of the rotor (10), the channels being separated by relatively thin walls or layers (14, 16) and the edges of the layers (14, 16) are provided with a reinforcement at the end surface or end surfaces of the rotor, characterized in that the reinforcement is constituted by a coating of sprayed metal on the finished rotor end surface.

2. A rotor according to claim 1, characterized in that the rotor material is aluminum or an aluminum alloy and that the sprayed metal is pure aluminum.

3. A rotor according to claim 1, characterized in that the rotor material is aluminum or an aluminum alloy and that the sprayed metal is an alloy containing aluminum.

A rotor according to any one of claims 1 to 3, wherein the channels are formed by flat and pleated layers I which are alternately joined and wound into a rotor body, characterized in that the pleated layers at the end surface of the rotor project outside the flat layers.

A method of manufacturing a rotor or the like for moisture and / or heat exchangers according to any one of claims 1 to 4, comprising the design of a number of fine channels running parallel to the axis of the rotor between two end surfaces of the rotor, which channels are separated of relatively thin walls or layers, the edges of said layer being provided with a reinforcement, characterized in that the reinforcement of the edges is effected by spraying a metallic material on the end surface or end surfaces of the finished rotor.

6. A method according to claim 5, characterized in that the spraying of the metallic material takes place at an angle to the end surface of the rotor of between 10 ° and 500, preferably about 30 °.

7. A method according to claim 5 or 6, characterized in that the spraying of the metallic material takes place by means of flame spraying with a wire of said material as an additive.

Method according to one of Claims 5 to 7, characterized in that the rotor is made of aluminum and that the sprayed metallic material is pure aluminum or an aluminum alloy.

A method according to any one of claims 5 to 8, wherein the rotor is manufactured by joining flat and pleated layers of a thin, metallic material alternately and wound helically into a rotor body, characterized in that the pleated layer has a larger width than the flat layer, so that the pleated layer in the finished rotor projects beyond the flat layer at the end surfaces of the rotor.

10. A method according to any one of claims 5 to 9, characterized in that heat is dissipated from the rotor body during the spraying of the metallic material.