AT391023B - Rotor fuer einen regenerativen waermetauscher - Google Patents

Description

Nr. 391 023

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 beispielweise 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 beispielweise unter Verwendung 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 vorgeschlagen, Rotoren als Verbundkörper zu gestalten; derartige Rotoren können beispielsweise aus aneinandergereihten Blechringen oder aus einer Vielzahl von parallel zur Drehachse in Umfangsrichtung 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 aufgrund ihres komplizierten Aufbaus nur unter erheblichem Aufwand und großen Kosten hersteilen 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.

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 Strömungwiderstand ein guter Wirkungsgrad und eine hohe Leistungsdichte erzielt und die Vermischungsrate zwischen den Medienströmen soweit gesenkt werden, daß sie praktisch vemachlässigbar 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.

Erfmdungsgemäß 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 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 wie 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 -2-

Nr. 391 023 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;

Fig. 9 ein praktisches Ausführungsbeispiel eines Rotors im Halbschnitt;

Fig. 10 eine Einzelheit (X) von Fig. 9.

Bezugnehmend zunächst auf Fig. 1, ist die Einbaulage des erfindungsgemäßen 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), die 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 Umfang des Rotors (1) um 900 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 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. Durch weitere Rotation gelangt der abgekühlte Teil des Rotormantels (4) wieder in den Bereich des heißen Medienstromes, 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 einzelnen 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 Schraubenbahn 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 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 aufgrund seiner inneren Elastizität -3-

Nr. 391 023 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 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 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.

Die Wellenrücken weisen dabei ebene Anlageabschnitte (28) 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 (vgl. Fig. 9 und 10). 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).

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 handeslübliche Rotorgrößen haben sich Wellenlängen von 0,5 bis -4-

Nr. 391 023 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 profilierte Durchlässe (27) aufeinanderfolgender 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 benachbarter Windungen (14), (16) erzielt. Zugleich liegen 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.

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, z. B. 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 Aluminiumband (11) mit einer präparierten Oberfläche herzustellen, so daß auch diese in der Luft enthaltende Feuchte übertragen wird. In dieser Anordnung schlägt sich die in der Abluft des Raumes enthaltene Feuchtigkeit beim Durchgang durch den Rotormantel (4) an der absorbierenden 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, so daß 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 Dom (38) aufgezogen ist. Der Kem (15) rotiert zusammen mit dem Dom (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 Kem (15) aufgewickelt wird. Als seitliche Begrenzung der Windungen (16) ist an dem Kem (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 wird. Dieses ist überdies im Aufbau äußerst einfach; insbesondere kann bei der Vorrichtung gemäß Fig. 8 der Antrieb für die Prägewalzen (34) und den Dom (38) durch ein Getriebe von einem einzigen Hauptantrieb abgeleitet werden. Der erfindungsgemäße Rotor läßt sich dadurch einfach 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 -5-

Claims (12)

1. Nr. 391 023 beieitgestellt. 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 zunächst auf einen Kem (15) gewickelt wird und mit oder ohne diesen - ggf. strömungsmitteldurchlässigen - Kem (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. Fig. 9 und 10 zeigen ein praktisches Ausführungsbeispiel eines Rotors mit einer Wicklungslage. Das Band (11) ist rechteckstufenförmig profiliert, und die Profilwellen benachbarter Windungen folgen statistisch aufeinander. Man erkennt in der nicht geschnittenen Rotorhälfte gemäß Fig. 9 die so in großer Zahl entstehenden, radial gerichteten Strömungskanäle, und die Vergrößerung gemäß Fig. 10 verdeutlicht diese erfindungsgemäße Kanalstruktur. PATENTANSPRÜCHE 1. 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. 2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (11) im Bereich seiner radialen Innenkante (20) gerafft ist.
3. 3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (11) auf wenigstens einem Teil seiner Breite mit keilförmigen Einsenkungen (21) versehen ist.
4. 4. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (11) wellenförmig profiliert ist, wobei z. B. die Wellenstruktur stufenförmig verlaufen kann und die Wellenrücken (30) ebene Anlageabschnitte (28) aufweisen können, zweckmäßigerweise, indem die Halbwellen der Wellenstruktur einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
5. 5. Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbwellen einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen.
6. 6. Rotor nach Anspruch 4 oder 5, 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.
7. 7. Rotor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Wellenstruktur klein ist und insbesondere 0,5 bis 3 cm beträgt und die Höhe des Wellenriickens (30) über die Fläche des Bandes (11) mit guter Genauigkeit konstant ist.
8. 8. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (11) auf einen Kem (15) aufgewickelt ist, der eine für die Medienströme durchlässige Struktur besitzt, wobei z. B. benachbarte Windungen (14,16) des Bandes (11) um eine Halbwelle versetzt zueinander liegen können und das Band (11) auf dem Kem (15) zwischen zwei seitlich darauf aufsitzenden Deckel (18) verspannt sein kann.
9. 9. Rotor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (11) mit Ausbuchtungen (31) versehen ist, die als Abstandshalter und/oder zur Verwirbelung der Medienströme dienen. -6- Nr. 391 023
10. 10. Rotor nach Anspruch 8, 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.
11. 11. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Raffen und/oder Profilieren des Bandes (11) durch Prägen erfolgt.
12. 12. Verfahren zur Herstellung eines Rotors nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das auf eine Trommel (33) gewickelte Band (11) zwischen zwei Prägewalzen (34) mit komplementären 10 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 Dom (38) aufgezogen ist 15 Hiezu 5 Blatt Zeichnungen -7- %