DE3308445A1

DE3308445A1 - Rotor fuer einen regenerativen waermetauscher

Info

Publication number: DE3308445A1
Application number: DE19833308445
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing.(FH) 7112 Waldenburg Wieland
Original assignee: Wilhelm Gebhardt GmbH
Current assignee: Gebhardt Ventilatoren GmbH and Co KG
Priority date: 1983-03-10
Filing date: 1983-03-10
Publication date: 1984-09-13
Also published as: GB2136551A; SE8401305L; SE8401305D0; US4546817A; AT391023B; FR2542440A1; NL8400486A; GB8404898D0; GB2136551B; DE3308445C2; FR2542440B1; JPS59173691A; CA1216278A; ATA30484A; CH664824A5

Description

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Wilhelm Gebhardt GmbH, 7112 Waidenburg.

Rotor für einen regenerativen Wärmetauscher

Die Erfindung betrifft einen hohlzylindrischen Rotor für einen regenerativen Wärmetauscher. Derartige Wärmetauscher bewirken einen Wärmetransport zwischen zwei Medienströmen, die den Rotor in voneinander getrennten Bereichen durchsetzen. Der Rotor besteht aus einem Wärmeträgermaterial, das von dem ersten, wärmeren Medienstrom aufgeheizt und von dem zweiten, kälteren Medienstrom abgekühlt wird. Die Zonen der Erwärmung und Abkühlung des Rotors liegen räumlich voneinander getrennt, und der Rotor führt in dem Gehäuse des Wärmetauschers eine Drehbewegung aus, die das Wärmeträgermaterial abwechselnd in Kontakt mit dem wärmeren und dem kälteren Medienstrom bringt. Aus der Praxis bekannte Rotoren haben die Gestalt einer hohlzylindrischen Walze, die quer zu ihrer Längsachse von zwei vorzugsweise gegenläufigen Medienströmen durchsetzt wird. Die Medienströme treten zunächst von außen nach innen und anschließend von innen nach außen durch den Mantel des Rotors, den sie dabei annähernd radial durchströmen. Das Innere des Rotors ist in geeigneter Weise abgeteilt, um eine Durchmischung der Medienströme zu vermeiden.

Der zweimalige Durchgang der Medienströme durch die Wand des Rotors bewirkt einen besonders effektiven Wärmeaustausch, und durch die gegenläufige Bewegung der Medienströme wird eine stetige Erwärmung erzielt. Ein.in dieser Form aufgebauter Wärmetauscher arbeitet also besonders effektiv; er kann insbesondere zur Wärmerückgewinnung aus der Abluft von Wohn- oder Arbeitsräumen Verwendung finden. Nach dem Stand der Technik sind aber auch andere Bauformen von Wärmetauschern bekannt, bei denen Rotoren, d. h. ganz allgemein periodisch umlaufende, bahnbewegte Massen, zur Wärmeübertragung dienen. Rotierende Hohlkörper können zu diesem Zweck von Medienströmen beispielsweise auch . in axialer, bzw. in teilweise axialer und teilweise radialer Richtung durchsetzt werden.

Für den Aufbau von Rotoren, und insbesondere von hohlen Wärmetauscherwalzen, sind schon die verschiedensten Materialien vorgeschlagen worden. Eine homogene Gestaltung der Rotorwand ist beispielsweise unter Verbindung von Keramik oder porösen Kunststoffen, wie z. B. offenporigem Schaumstoff, möglich. Weiterhin sind Wärmetauscherwalzen bekannt, die aus einem mehr oder weniger dichten Drahtgespinst bestehen. Auch wurde bereits vorgeschlc

gen, Rotoren als

Verbundkörper zu gestalten; derartige Rotoren können beispielsweise aus aneinandergereihten Blechringen oder aus einer Vielzahl von parallel zur Drehachjse in Ümfangsrichtung angeordneten Blechstreifen bestehen. '

Diese bekannten Anordnungen haben den Nachteil, daß der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung nur gering und/oder der dem Strömungsmedium entgegengesetzte Widerstand sehr groß ist. Bei homogen aufgebauten Rotoren besteht überdies eine Durchlässigkeit des Wärmeträgermaterials nicht nur auf dem jeweils erwünschten Durchtrittsweg des Fördermediums, sondern in allen beliebigen Richtungen. Wird ein solcher Rotor beispielsweise in einem Wärmetauscher verwendet, der von gegenläufigen Medienströmen zweimal in radialer Richtung durchsetzt wird, so ist nicht zu verhindern, daß auch im Innern des Wärmeträgermaterials in Umfangsrichtung des Rotors eine Strömung stattfindet. In diesem Fall findet eine Vermischung der beiden Medienströme statt, was äußerst unerwünscht ist. Als Verbundkörper aufgebaute Rotoren sind im Prinzip besser geeignet, die Medienströme voneinander zu trennen. Anordnungen nach dem Stand der Technik haben aber den Nachteil, daß sie sich auf Grund ihres komplizierten Aufbaus nur unter erheblichem Aufwand und großen Kosten herstellen lassen. So ist es beispielsweise bekannt, Wärmetauscherwalzen durch Vernieten oder Verschweißen einzelner Metallscheiben zusammenzumontieren; weiterhin wurde bereits vorgeschlagen, dünne Metallplättchen aneinander anliegend zu größeren Gebinden, z. B. in Gestalt von drahtumschlossenen Körben, zusammenzufassen und mit diesen Körben dann eine Rotorwand aufzubauen. Alle diese Konstruktionen bedingen einen Aufwand an Arbeitszeit, der für industrielle Anwendungen nicht akzeptabel ist. Als Verbundkörper gestaltete Rotoren haben deshalb auch in der Praxis bislang keine weite Verbreitung gefunden.

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Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteilen abzuhelfen. Es soll ein hohlzylindrischer Rotor für einen regenerativen Wärmetauscher mit einem Mantel angegeben werden, der aus einem Wärme· effektiv aufnehmenden und abgebenden Material besteht und insbesondere für den radialen Durchtritt von Medienströmen geeignet ist; dabei soll bei einem sehr geringen Strömungswiderstand ein guter Wirkungsgrad und eine hohe Leistungsdichte erzielt und die Vermischungsrate zwischen den Medienströmen soweit gesenkt werden, daß sie praktisch vernachlässigbar ist; nicht zuletzt soll sich dieser in jeder Beziehung vorteilhafte- Rotor auch einfach und wirtschaftlich herstellen lassen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Rotor mit den Merkmalen gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in\ nachgeordneten Ansprüchen gekennzeichnet.

\ Erfindungsgemäß besteht somit der Mantel des Rotors.aus einer oder mehreren Lagen eines in Radialrichtung hochkant orientierten, spiralförmig gewickelten Bandes. Durch'eine geeignete Profilierung dieses Bandes werden in Radialrichtung durch den Rotormantel verlaufende Kanäle für das Strömungsmedium vorgegeben; benachbarte Wicklungen des Bandes können andererseits so dicht gepackt werden, daß eine Querströmung in Axialrichtung praktisch nicht stattfindet. Der Aufbau des Rotors erfolgt durch kontinuierliches Wickeln eines Bandes, wodurch es möglich ist, die wirksame innere Oberfläche des Rotors mit einem einzigen, einfachen

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Werkzeug zu formen. Die Herstellungskosten sind dadurch denkbar gering, und es ist ein fortlaufendes Arbeiten möglich, wie dies für die Fertigung in großen Serien wünschenswert ist. Vorzugsweise wird ein Metallband verwendet, das einen guten Wärmeübergang von den Strömungsmedien ebenso mit sich bringt wie eine hohe Wärmekapazität des Rotors. Die Oberflächenstruktur wird dem Metallband in einfacher Weise aufgeprägt, was der Gestaltungsfreiheit einen großen Spielraum läßt und eine Anpassung des Rotors an unterschiedlichste Strömungsverhältnisse gestattet.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Rotor gemäß der Erfindung als Teil eines regenerativen Wärmetauschers;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Rotor mit einem in zwei Lagen gewickelten Band;

Fig. 3 ein Wicklungsbild des Rotors gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das den Mantel des Rotors bildende Band;

Fig. 5 einen Schnitt durch das Band entlang der Linie V-V von Fig. 4;

Fig. 6 einen Schnitt durch das Band entlang der Linie VI-VI von Fig. 4;

Fig. 7 einen Schnitt durch das Band entlang der Linie VII-VII von Fig. 4;

Fig. 8 eine Vorrichtung zur Herstellung des'Rotors.

Bezugnehmend zunächst auf Fig. 1, ist die Einbaulage des erfindungsgemaßen Rotors 1 in einem insgesamt mit 2 bezeichneten Wärmetauscher dargestellt. Das Gehäuse des Wärmetauschers 2 ist dabei aufgebrochen. Der Rotor 1 wird in Richtung der Pfeile 3 von zwei Medienströmen durchsetzt. Jeder der beiden Medienströme tritt dabei zweimal in annähernd radialer Richtung durch den Mantel 4 des Rotors 1. Das Innere des Rotors 1 ist durch eine Zwischenwand 5 in zwei Kammern 6 geteilt; jede der beiden Kammern 6 ist dabei einem der Medienströme zugeordnet. Die Zwischenwand 5 ist-ortsfest im Innern des Rotors 1 angeordnet. Sie bildet einen Teil des Gehäuses, in dem der Rotor 1 um seine Längsachse umläuft; die Bewegungsrichtung des Rotors 1 ist dabei durch den Pfeil 7 verdeutlicht. Zu dem Gehäuse des Wärmetauschers 2 gehören Trennwände 8,' dlie an den Außenmantel des Rotors 1 angrenzen. Die Trennwände 8 teilen Eintrittsbereiche 9 bzw. Austrittsbereiche 10 der beiden Medienströme ab. Die jeweils einem Medienstrom zugeordneten Eintritts- und Austrittsbereiche liegen auf dem

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Umfang des Rotors 1 um 90 gegeneinander versetzt, und die zu verschiedenen Medienströmen gehörenden Eintritts-

bzw. Austrittsbereiche liegen einander auf dem Rotorumfang gegenüber. Bei dieser Anordnung durchsetzen die Medienströme den Rotor 1 gegenläufig, was für einen effektiven Wärmeaustausch von Vorteil ist. Im Eintrittsbereich 9 erfolgt jeweils eine Strömung durch den Mantel 4 von außen nach innen, und in dem Austrittsbereich 10 eine Strömung von innen nach außen. Der Rotor 1 wird im Durchströmbereich eines der beiden Medienströme aufgeheizt, wobei dem entsprechenden, ursprünglich heißeren Fördermedium Wärme entzogen wird. Durch die Umdrehung des Rotors 1 in Richtung des Pfeils 7 wandert sodann die aufgeheizte Partie des Rotors 1 in den Durchtrittsbereich des anderen, ursprünglich kälteren Fördermediums, das dort Wärme aufnimmt und dabei zugleich den Rotor 1 abkühlt. Duch weitere Rotation gelangt der abgekühlte Teil des Rotormantels 4 wieder in den Bereich des heißen Medienstroms, und der Wärmetransportvorgang wiederholt sich entsprechend.

Der Rotor 1 hat die Gestalt einer innen hohlen, kreiszylindrischen Wärmetauscherwalze. Sein Mantel 4 besteht erfindungsgemäß aus einer oder mehreren Lagen eines in Radialrichtung hochkant orientierten, spiralförmig gewickelten Bandes 11. Bezugnehmend auf Fig. 2, ist ein Rotor 1 mit zwei derartigen Lagen 12; 13 dargestellt. Man erkennt eine innere Lage 12, die konzentrisch von einer äußeren Lage 13 umgeben wird. Beide Lagen 12; 13 sind unmittelbar aufeinander und koaxial zu der Längsachse der Wärmetauscherwalze gewickelt. Benachbarte Windungen einer einzelen Lage 13 sind bei 14 dargestellt. Der Rotor 1 besitzt einen Kern 15, der als Träger für die Wicklungen des Bandes 11 dient.

Der Kern 15 hat eine für die Medienströme durchlässige Struktur. Er kann insbesondere aus einem perforierten Metallzylinder mit großer freier Querschnittsfläche bestehen; in diesem Fall treten die Medienströme durch die Perforierungen in der Wandung des Kerns 15 hindurch. Der Aufbau des Kerns 15 aus einem durchbrochenen Rohrstück hat den Vorteil, daß eine glatte Lauffläche für die Zwischenwand 5 besteht, so daß diese in sehr geringem Abstand zu der inneren Mantelfläche des Kerns 15 angeordnet werden kann. Weiterhin kann "ein entsprechend steif ausgebildeter, rohrförmiger Kern 15 zugleich als tragende Stütze des Rotors 1 im Gehäuse des Wärmetauschers 2 dienen. Alternative Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, den Kern 15 aus einem steifen Drahtgeflecht aufzubauen. Weiterhin ist eine Käfigstruktur des Kerns 15 möglich, bei der eine größere Anzahl von Stangen parallel zueinander auf der Mantelfläche eines Zylinders angeordnet und an ihren Enden gegeneinander abgestützt sind. Die Maschen des Drahtgeflechts bzw. die Zwischenräume zwischen den Stangen bilden dabei einen Durchlaß für die Medienströme, den diese mit geringem Strömungswiderstand durchsetzen.

Fig. 3 zeigt schematisch die Wicklung der Lagen 12; 13 um den Kern 15. Das Band 11 wird zunächst in einer Schrauben-

I bahn direkt auf den Kern 15 gelegt, wobei benachbarte Windungen 16 flächig aneinander in Anlage kommen und sich gegenseitig abstützen. Das Band 11 ist ein Flachteil; es steht mit einer Randkante auf dem Kern 15 auf und mehr oder weniger in Radialrichtung davon ab.^! Für den Beginn

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der Wicklung kann das Ende des Bandes 11 in geeigneter Weise an dem Kern 15 befestigt werden; insbesondere ist es möglich, den Kern 15 im Bereich seiner Stirnseiten

17 mit zwei Deckeln 18 zu versehen, die über die Außenfläche 19 des Kerns 15 hinausragen und das Band 11 zwischen sich aufnehmen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Band 11 zwischen derartigen Deckeln 18 verspannt und insbesondere in so dichter Packung zwischen den Deckeln

18 gewickelt, daß es auf Grund seiner inneren Elastizität dazwischen hält. Ist auf diese Art eine innere Lage 12 des Bandes 11 auf den Kern 15 gewickelt, so kann gegebenenfalls in entsprechender Weise eine äußere Lage 13 folgen, für die die innere Lage 12 den Wickeluntergrund bildet. Wie noch näher erläutert, genügt für viele praktische Anwendungen eine einzelne Lage des Bandes 11, doch können auch zwei und mehr Lagen 12; 13 auf den Kern 15 gewickelt werden.

Ein Ausführungsbeispiel des zum Wickeln verwendeten Bandes 11 ist in Fig. 4 bis Fig. 7 dargestellt. Im Ausgangszustand vor dem Wickeln hat das Band 11 einen rechteckigen Grundriß. Entsprechende Bänder aus Metallblech sind in einer Vielzahl von Längen, Breiten und Dicken im Handel erhältlich; sie werden üblicherweise auf Spulen oder Trommeln aufgewickelt geliefert. Zum Aufziehen auf den kreiszylindrischen Kern 15 wird das Band 11 an der radialen Innenkante 20, die mit dem Kern 15 zur Anlage kommt, gerafft. Die Raffung erfolgt dadurch, daß das Band 11 auf wenigstens einem Teil seiner Breite mit keilförmigen Einsenkungen 21 versehen

wird. Einsenkungen 21 werden dem Band 11 in einfacher Weise aufgeprägt. Die Basis 22 der keilförmigen Einsenkungen 21 ist dabei innen auf die radiale Innenkante 20 orientiert, während ihre Spitze 23 zu der radialen Außenkante 24 hin zeigt. Wie man anhand von Fig. 4 leicht erkennt, wird durch diese Form der Raffung die radiale Innenkante 20 in vertikaler Projektion gegenüber der radialen Außenkante 24 verkürzt und so das Band 11 gekrümmt; der Krümmungsradius ist dabei dem des Kerns 15 angepaßt V"Zugleich erhält das Band 11 auf seiner Oberfläche eine Faltenstruktur, die zur Bildung von Kanälen 25 zwischen benachbarten Windungen 14; 16 des Bandes 11 führt. Anhand dieser Kanäle 25 kann ein Durchtritt der Medienströme durch den Mantel 4 des Rotors 1 erfolgen, und zwar im wesentlichen in radialer Richtung. Der unerwünschte Medienstrom in Umfangsrichtung wird hingegen durch aneinander anliegende Abschnitte benachbarter Windungen 14; 16 des Bandes 11 verhindert, ' die sich zwischen den Einsenkungen 21 befinden und im wesentlichen eben sind. Sorgt man für eine entsprechende Ausrichtung benachbarter Windungen 14; 16 des Bandes 11 und für einen entsprechenden Anpreßdruck, so kann ein annähernd gasdichter Kontakt hergestellt und eine Medienströmung in Umfangsrichtung weitgehend unterbunden werden.

Für die meisten Anwendungsfälle ist der Aufbau eines Rotormantels 4 aus nur einer einzigen Lage 12 des in beschriebener Form gerafften Bandes 11 möglich. Nur in Anwendungsfällen, bei denen eine extrem große radiale Erstreckung des Rotormantels 4.verbunden mit einem relativ kleinen

Durchmesser des Rotors 1 gefordert wird, müßte die Raffung an der radialen Innenkante 20 einer einzigen Lage 12 des Bandes 11 so stark sein, daß der Durchtritt der Medienströme behindert würde. In diesen Fällen ist es von Vorteil, zwei oder mehr Lagen 12; 13 des Bandes 11 in der beschriebenen, konzentrischen Anordnung vorzusehen. Jede der Lagen 12; 13 ist dabei an ihrer radialen Innenkante in der angegebenen Weise gerafft; die Raffung der jeweils nächstäußeren Lage 13 ist dabei auf den Krümmungsradius abgestimmt, der sich aus dem Außendurchmesser der vorangehenden, inneren Lage 12 ergibt. Weiterhin kann die Raffung der äußeren Lage 13 so gestaltet werden, daß sich über die volle Tiefe des Mantels 4 durchgehende Kanäle 25 bilden. Verschiedene Lagen 12; 13 des Bandes 11 können in übereinstimmender Weise gerafft sein, wodurch sich eine eher statistische Anordnung der Kanäle 25 in dem Mantel 4 ausbildet; die Raffung kann aber auch jeweils verschieden und auf die Ausbildung von fluchtenden Kanälen 25 hin ausgelegt sein.

Die Raffung des Bandes 11 kann allein ausreichend sein, um die gewünschte Durchlässigkeit des Rotors 1 für die Medienströme zu schaffen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist aber überdies das Band 11 wellenförmig profiliert. Hierdurch werden zwischen den Wellenstrukturen benachbarter Windungen 14; 16 des Bandes 11 Durchlässe 27 geschaffen, durch die die Medienströme hindurchtreten können. Fig. 5 und Fig. 6 zeigen jeweils zwei benachbarte, aneinander anliegende Windungen 16 eines profilierten Bandes 11, dessen Wellenstruktur stufenförmig verläuft.

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Die Wellenrücken weisen dabei ebene Anlageabschnitte auf, mit denen die Wicklungen 16 dichtend aneinander anliegen. Zwischen diesen Anlageabschnitten 28 bestehen zwischen den Halbwellen die erwähnten Durchlässe 27, so daß der Mantel 4 des Rotors 1 insgesamt eine Wabenstruktur erhält. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Halbwellen der Wellenstruktur einen trapezförmigen Querschnitt; die ebenen Anlageflächen 28 werden über geneigte Flanken 29 miteinander verbunden. Es ist aber auch möglich, der Wellenstruktur eine rechteckige Stufenform zu verleihen, so daß die Flanken 29 im wesentlichen in radialer Richtung orientiert sind (nicht dargestellt)· Eine gestufte Wellenstruktur mit ebenen Anlageabschnitten 28 ist für die Dichtung benachbart aneinander anliegender Windungen 16 von Vorteil; es ist aber auch möglich, den Halbwellen der Wellenstruktur einen halbkreisförmigen Querschnitt zu verleihen und somit ein konventionelles Wellblech zur Wicklung des Rotors 1 zu verwenden (nicht dargestellt).

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Zur Raffung des profilierten Bandes 11 ist vorgesehen, daß jede der Halbwellen eine keilförmige Einsenkung 21 trägt, und die Einsenkungen benachbarter Halbwellen auf verschiedenen Seiten des Bandes 11 liegen. Hierdurch wird die in Fig. 6 dargestellte, besonders günstige Durchlaßstruktur erzielt. Die Profilierung und Raffung des Bandes 11 erfolgt vorzugsweise in einem einzigen Arbeitsgang mit einem gemeinsamen Werkzeug. Für eine gut dichtende Anlage zwischen benachbarten Windungen 16 ist dabei von Wichtigkeit, daß die Höhe des Wellenrückens über die ganze

Fläche des Bandes 11 mit guter Genauigkeit konstant ist. Hierdurch wird eine einwandfreie Anlage benachbarter Windungen 16 gewährleistet. Weiterhin sollte für eine gute Dichtung die Zahl der Anlageabschnitte 28 auf dem Umfang des Rotors 1 möglichst groß sein. Zu diesem Zweck wählt man die Teilung der wellenförmigen Profilierung, d. h. ihre Wellenlänge, sehr gering, so daß sich nur sehr schmale Kanäle 25 ausbilden. Für handelsübliche Rotorgrößen haben sich Wellenlängen von 0,5 bis 3 cm bewährt. Die Profilierung folgt im übrigen dem Ziel, eine Vergrößerung der wärmeübertragenden Oberfläche herbeizuführen und die Leistungsdichte des Rotors 1 zu erhöhen; andererseits hat die lichte Weite der profilierten Kanäle 25 einen entscheidenden Einfluß auf den Strömungswiderstand des Rotors 1, der durch die Wahl einer zu kleinen Wellenlänge beeinträchtigt würde. Letztere sollte weiterhin auf den Umfang des Rotors 1 so abgestimmt sein, daß benachbarte Windungen 16 des Bandes 11 jeweils um eine Halbwelle versetzt zueinander liegen, wie dies in Fig. 5 und Fig. 6 dargestellt ist. Diese Anordnung, bei der die Wellenbäuche einer Windung 16 auf die Wellentäler der benachbarten Windung 16 treffen, verhindert in optimaler Weise ein Zusammenschieben des Bandes 11 beim Wickeln auf den Kern 15. Werden mehrere Lagen des Bandes 11 übereinandergewickelt, so ist entsprechend die Wellenlänge der äußeren Lage 13 an den Außendurchmesser der inneren Lage 12 anzupassen. Ganz entsprechend zu der bereits beschriebenen Raffung, kann auch für eine fluchtende Anordnung der profilierten Durchlässe 27 aufeinderfolgender Lagen 11; 13 gesorgt werden; es ist aber

auch möglich, Lagen eines profilierten Bandes 11 ohne Rücksicht auf derartige Überlegungen übereinanderzuwickeln und so eine statistische Anordnung von Durchlässen 27 zu schaffen.

Zusätzlich zu der beschriebenen Profilierung und Raffung, kann das Band 11 mit Strukturen versehen werden, die zur Abstandshaltung benachbarter Windungen 14; 16 und/oder zur Verwirbelung der durch den Rotor 1 hindurchtretenden Medienströme dienen. Exemplarisch ist in Fig. 4 und Fig. 7 eine Ausbuchtung 31 dargestellt, die an der äußeren Peripherie des Bandes 11 liegt. Die Höhe der Ausbuchtung

31 entspricht der Tiefe der profilierten Struktur. Benachbarte Windungen 14; 16 des Bandes 11 kommen daher nicht nur an den Anlageabschnitten 28, sondern auch an der Kuppe

32 ihrer Ausbuchtungen 31 miteinander zur Anlage. Hierdurch wird eine verbesserte Abstandshaltung'beha'chbarter

•\ I Windungen 14; 16 erzielt. Zugleich liegein die Ausbuchtungen 31 im Strömungsweg der Medienströme, wo sie turbulenzerzeugend wirken und dadurch den Wärmeübergang auf den Rotormantel 4 verbessern. Ausbuchtungen 31 der genannten Art können in allen oder auch nur in einem Teil der durch Profilierung gebildeten Durchlässe 27 liegen. Bevorzugt wird eine Anordnung, bei der jeder zweite oder dritte Durchlaß 27 mit einer entsprechenden Ausbuchtung 31 versehen ist. Diese Anordnung ist herstellungstechnisch sehr einfach zu realisieren und bringt eine verbesserte Abstandshaltung ohne wesentliche Beeinträchtigung des Strömungwiderstands·

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Die Konturierung des Bandes 11 in der beschriebenen Form erfolgt vorzugsweise in einem Prägevorgang. Das Band 11 besteht aus einem Material, das sich durch Prägen leicht bearbeiten läßt, und insbesondere aus Blech. Bevorzugt wird ein Leichtmetallblech, ζ. Β. eine Aluminiumfolie oder ein Blech aus einer Aluminium-Legierung. Dieses Material hat den Vorteil eines geringen Gewichts, und außerdem ist Aluminium sehr korrosionsbeständig. Für eine bevorzugte Anwendung in einem Wärmetauscher 2, der in dem Zuluft- und Abluftstrom eines klimatisierten Raumes liegt, ist überdies vorgesehen, das Alumiumband 11 mit einer präparierten Oberfläche herzustellen, so daß auch die in der Luft enthaltene Feuchte übertragen wird. In dieser Anordnung schlägt sich die in der Abluft des Raumes enthaltene Feuchtigkeit beim Durchgang durch den Rotormantel 4 an der adsorbierenden Oberfläche des Bandes 11 nieder, und bei dem anschließenden Eintritt des Rotormantels in den Zuluftstrom wird die Feuchtigkeit von diesem wieder in den Raum zurückgeführt. Zugleich mit dem Wärmetausch, erfolgt also ein Wasseraustausch zwischen den Medienströmen, was der unangenehmen Lufttrockenheit in klimatisierten

Räumen vorbeugt. Auch stellt ein solcher Feuchtigkeitsaustausch praktisch den Austausch latenter Wärme dar, sodaß der Enthalpiewirkungsgrad des Rotors erhöht wird.

Fig. 8 illustriert schematisch das Verfahren zur Herstellung eines Rotors 1 gemäß der Erfindung. Die auf eine Trommel 33 bzw. einen Coil aufgewickelte Aluminiumfolie wird zwischen zwei Prägewalzen 34 hindurchgeführt und dabei geprägt. Die Prägewalzen 34 weisen komplementäre Mantelflächen 35 auf, die als Form-Negativ der zu erzeugenden, gerafften

und ggf. in einer Wellenstruktur profilierten Oberfläche des Bandes 11 ausgebildet sind. Die Prägestruktur wiederholt sich auf dem Umfang der Mantelflächen 35; wird eine Ausbildung von abstandshaltenden und/oder turbulierenden Ausbuchtungen 31 gewünscht, so können einzelne-der Prägestrukturen mit entsprechenden Noppen oder ,Nasen belegt werden. Die Prägewalzen 34 laufen gegeneinander und stehen an der Prägestelle 36 miteinander im Eingriff. Nach Durchlaufen dieser Prägestelle weist das Band 11 die gewünschte Oberflächenstruktur auf, wie anhand der Einzelheit 37 zu erkennen. Das Band 11 wird sodann fortlaufend auf einen Kern 15 aufgewickelt, der auf einen Dorn 38 aufgezogen ist. Der Kern 15 rotiert zusammen mit dem Dorn 38 um eine Achse, die quer zu der Drehachse der Prägewalzen 34 orientiert ist. Zugleich mit seiner Rotationsbewegung, schiebt sich der Dorn 38 entlang dieser Achse vor, so daß das Band 11 spiralig auf den Kern 15 aufgewickelt wird. Als seitliche Begrenzung der Windungen 16 ist an dem Kern 15 ein Deckel 18 vorgesehen. Man erkennt, daß mit dem beschriebenen Verfahren eine kontinuierliche Fertigung von Rotoren 1 möglich ist; besonders vorteilhaft ist dabei, daß die gesamte wirksame Oberfläche des Rotormantels 4 mit einem einzigen Werkzeug erstellt wirjd. Dieses ist überdies im Aufbau äußerst einfach; insbesondere kann bei der Vorrichtung gemäß Fig. 8 der Antrieb.für die. Prägewalzen 34 und den Dorn 38 durch ein Getriebe von einem einzigen Hauptantrieb abgeleitet werden. Der erfindungsgemäße Rotor 1 läßt sich dadurch einfachj und kostengünstig herstellen. Die Profilierung des Mantels 4 kann durch

einen Wechsel der Prägewalzen 34 schnell und flexibel variiert werden, so daß eine optimale Anpassung an verschiedenste Baugrößen und Strömungsverhältnisse möglich ist. Für jeden Anwendungsfall wird so ein Rotor 1 mit gutem Wirkungsgrad, hoher Leistungsdichte und einem geringen Strömungswiderstand bereitgestellt. Statt mit einem Walzenpaar, kann das Band 11 selbstverständlich auch auf andere Weise geprägt werden; beispielsweise kann ein Prägen im Taktverfahren erfolgen, indem das Band 11 abschnittsweise zwischen sich öffnenden und schließenden Prägestempeln hindurchgeführt wird. Auch eine Kombination beider Verfahren unter Verwendung mehrerer Prägestationen ist möglich.

Die Herstellung eines Rotors mit mehreren Lagen 12; 13 kann wie beschrieben durch direktes Aufeinanderwickeln erfolgen. Einfacher ist ein Verfahren, nach dem auch die äussere Lage 13 zunächst auf einen Kern 15 gewickelt wird und mit oder ohne diesen - ggf* strömungsmitteldurchlässigen - Kern 15 auf die innere Lage 12 aufgesetzt wird.

Bei entsprechender Durchmesserstufung entsteht so ein Baukastensystem von Rotorelementen, die je nach Durchmesser und Wandstärke des zu erstellenden Rotors auf verschiedenste Art miteinander kombiniert werden können. Bei dem Ineinanderschieben nachfolgender Lagen 12; 13 wird dabei ebenso wie bei der Anordnung benachbarter Windungen einer Lage bereits durch eine statistische Abfolge ein effektiver, einfach zu fertigender Wärmetauscher geschaffen.

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Wilhelm Gebhardt GmbH, 7112 Waidenburg.

Rotor für einen regenerativen Wärmetauscher

Ansprüche :

Hohlzylindrischer Rotor für einen regenerativen Wärmetauscher, mit einem Mantel, der aus einem Wärme aufnehmenden und abgebenden Material besteht und für den radialen Durchtritt von Medienströmen geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (4) aus einer oder mehreren Lagen (12; 13) eines in Radialrichtung hochkant orientierten, spiralförmig gewickelten Bandes (11) besteht.
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (11) im Bereich seiner radialen Innenkante (20) gerafft ist.
3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (11) auf wenigstens einem Teil seiner Breite mit keilförmigen Einsenkungen (21) versehen ist.
4. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (11) wellenförmig profiliert ist,
5. Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenstruktur stufenförmig verläuft und die Wellenrücken (30) ebene Anlageabschnitte (28) aufweisen.
6. Rotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbwellen der Wellenstruktur einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
7. Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbwellen einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen.
8. Rotor nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Halbwellen eine keilförmige Einsenkung (21) trägt, und die Einsenkungen (21) benachbarter Halbwellen auf verschiedenen Seiten des Bandes

(11) angeordnet sind.
9. Rotor nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Wellenstruktur klein ist und insbesondere 0,5 bis 3 cm beträgt, und die Höhe des Wellenrückens (30) über die Fljäche des Bandes (11) mit guter Genauigkeit konstant ist.
10. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (11) auf einen Kern (15) aufgewickelt ist, der eine für die Medienströme durchlässige Struktur besitzt.
11. Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Windungen (14; 16) des Bandes (11) um eine Halbwelle versetzt zueinander liegen.
12. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (11) mit Ausbuchtungen (31) versehen ist, die als Abstandshalter und/oder zur Verwirbelung der Medienströme dienen.
13. Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lagen (12; 13) des Bandes (11) in Radialrichtung übereinander auf den Kern (15) aufgewickelt sind, wobei in jeder Lage (12; 13) die geraffte Seite des Bandes (11) radial nach innen gerichtet ist.
14. Rotor nach Anspruch 10 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (11) auf dem Kern (15) zwischen zwei seitlich darauf aufsitzenden Deckeln (18) verspannt ist.
15. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (11) aus Blech und insbesondere aus Aluminiumblech besteht.
16. Rotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (11) mit einer feuchtigkeitsaufnehmenden Beschichtung versehen ist.
17. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch

gekennzeichnet, daß das Raffen und/oder Profilieren des Bandes (11) durch Prägen erfolgt. .
18. Verfahren zur Herstellung eines Rotors nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das auf eine Trommel (33) gewickelte Band (11) zwischen zwei Prägewalzen (34) mit komplementären Mantelflächen (35) hindurchgeführt wird, die miteinander an einer Prägestelle (36) in Eingriff stehen und gegeneinander laufen, und das geprägte Band (11) fortlaufend auf einen Kern (15) aufgewickelt wird, der auf einen um eine Achse quer zu der Drehachse der Prägewalzen (34) rotierenden und sich entlang dieser Achse vorschiebenden Dorn (38) aufgezogen ist.