DE3011210A1

DE3011210A1 - Waermespeicher

Info

Publication number: DE3011210A1
Application number: DE19803011210
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 7486 Scheer Häberle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-22
Filing date: 1980-03-22
Publication date: 1981-10-01

Description

Wilhelm Häberle
7486 Scheer / Württ.

Wärmespeicher

Wärmespeicher sind bereits in einer Vielzahl unterschiedlicher Ausgestaltungen bekannt und haben sich auch bewährt. Die mit durchströmbaren Kanälen ausgestatteten Wärmespeicher werden derzeit aus Drahtsieben hergestellt.

Die Oberfläche eines derartigen WärmeSpeichers ist zwar außerordentlich groß/ das Wärmespeichervermögen ist hierbei jedoch gering, da die Drähte in ihrem Durchmesser sehr klein gehalten werden müssen. Vor allem aber ist von Nachteil, daß ein hoher Strömungswiderstand zu überwinden ist, da das den Wärmespeicher durchströmende Medium ständig umgelenkt wird. Auch erfordert die Herstellung eines solchen Wärmespeichers einen erheblichen Fertigungsaufwand, so daß dieser oftmals nicht eingesetzt werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Wärmespeicher mit einer Vielzahl von durchströrabaren Kanälen zu schaffen, der

130040/0428

nicht nur einen sehr geringen Strömungswiderstand aufweist, sondern der außerdem auf sehr einfache Weise und damit wirtschaftlich herzustellen ist. Außerdem soll leicht eine Anpassung an den jeweiligen Verwendungszweck möglich sein.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Wärmespeicher aus mehreren Lagen gewellter, geprägter oder mit einer Rändelung versehener Bänder oder Platten und aus zwischen diesen jeweils angeordneten glatten oder mit einer andersartigen Wellung, Prägung oder Rändelung versehenen Bändern oder Platten zusammengesetzt ist.

Die gewellten, geprägten oder mit einer Rändelung versehenen Bänder oder Platten eines Wärmespeichers können jeweils die gleiche Querschnittsform aufweisen, es ist aber auch möglich, daß diese zur Schaffung unterschiedlich großer Kanäle einzeln oder abschnittsweise mit unterschiedlichen Querschnittsformen ausgestattet sind.

Die gewellten, geprägten oder mit einer Rändelung versehenen Bänder oder Platten können im Querschnitt dreieckförmig, rechteckig oder kreisabschnittförmig, vorzugsweise sinusförmig gewellt, ausgebildet oder mit derartigen Aussparungen oder Einprägungen versehen sein.

Vorteilhaft ist es, den Wärmespeicher als einen aus zwei oder mehreren unterschiedlich ausgebildeten Bändern gewickelten Rotationskörpern zu gestalten, dieser kann aber auch als ein aus einzelnen Platten zusammengesetzter Quader, indem die einzelnen ebenen Platten paketiert werden, ausgebildet sein.

Um eine höhere Festigkeit zu erzielen, können die einzelnen Lagen des Wärmespeichers durch Löten, Sintern, Schweißen, Nieten oder dgl. fest miteinander verbunden werden.

130040/0428

Das Verfahren zur Herstellung eines gewickelten Wärmespeichers ist dadurch gekennzeichnet, daß ein gewelltes, geprägtes oder mit einer Rändelung versehenes Band zusammen mit einem glatten oder mit einer andersartigen Wellung, Prägung oder Rändelung ausgestatteten Bund übereinandergewickelt werden.

Die Vorrichtung zur Herstellung eines gewickelten Wärmespeichers ist in einfacher Ausgestaltung gekennzeichi.'··- durch eine antreibbare mit einem Spanndorn oder dgl. versehene Wickelvorrichtung, der zwei oder mehrere übereinander zu wickelnde Bänder gleicher oder unterschiedlicher Breite zuführbar S^d₄ und einer beispielsweise aus zwei Walzen gebildeten Well-, Präge- oder Rändeleinrichtung mit vorzugsweise auswechselbaren Werkzeugen, durch die mindestens eines der Bänder vor dem gemeinsamen Auswickeln geführt ist, wobei es zweckmäßig ist, zumindest eines der aufgewickelten Bänder durch eine Bremseinrichtung hindurchufuhren.

Der gemäß der Erfindung ausgebildete Wärmespeicher ist auch als Wärmetauscher einsetzbar, wobei dessen Kanäle zur übertragung von Wärmeenergie von Medien mit unterschiedlichen Temperaturen durchströmbar sind. In die Kanäle des Wärmetauschers kann auch in Abhängigkeit von dessen Temperatur eine Flüssigkeit, vorzugsweise entkalktes Wasser taktweise eingespritzt werden.

Der gemäß der Erfindung ausgebildete Wärmespeicher ist nicht nur auf äußerst einfache Weise und damit wirtschaftlich herzustellen, sondern weist vor allem einen geringen Strömungs-

130040/0428

widerstand auf und ist vielseitig verwendbar. Wird nämlich der Wärmespeicher aus einzelnen Lagen gewellter Bänder oder Platten und zwischen diesen angeordneten glatten Bändern oder Platten zusammengesetzt, so verlaufen die von den Medien durchströmten Kanäle achsparallel zueinander, so daß keine Umlenkungen erforderlich sind. Die Medien können somit mit geringem Energieaufwand durch den Wärmespeicher hindurchströmen und die Wärmeenergie abgeben. Und da die Innenmantelfläche der Kanäle groß ist, ist auch ein guter Wärmeübergang gewährleistet. Außerdem ist von Vorteil, daß die Kanäle des Wärmespeichers aufgrund der geringen Strömungswiderstände sehr lang gehalten werden können, so daß auch eine große Masse zur Speicherung der Wärmeenergie gewählt werden kann.

Auch kann die Querschnittsfläche der einzelnen Kanäle extrem fein gehalten werden. Die verformten Bänder können hierbei z. B. bei einer Breite von 200 oder mehr mm nur mit einer Rändelung von 0,1 mm in der Höhe versehen sein. Es sind somit durch einfaches Aufwickeln von Bändern oder Paketieren von Platten Wärmespeicher herstellbar, deren Kanäle im Verhältnis zur Länge extrem klein sind, so daß völlig neue Anwendungsgebiete, da ein derartiger Wärmespeicher extrem hoch belastbar und die diesen durchströmenden Medien mit sehr hohem Druck zuführbar sind, erschlossen werden können.

Des weiteren ist von Vorteil, daß selbst während der Herstellung des Wärmespeichers ohne weiteres eine Veränderung der Querschnitte der Kanäle vorzunehmen ist. Bei einem gewickelten Wärmespeicher beispielsweise kann durch Auswechseln der Prägerollen problemlos die Verformung eines Bandes gewechselt werden, so daß es möglich ist, einen Wärmespeicher auch abschnittweise mit unterschiedlichen Kanälen auszustatten,

Ferner kann das Verhältnis zwischen der Fläche eines Wärmespeichers und der freien Fläche der Kanäle günstig gewählt

130040/0428

werden, so daß dieser auch klein baut. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht es somit, einen Wärmespeicher herzustellen, der äußerst standfest ist, hoch belastet werden kann und dennoch auf einfache Weise wirtschaftlich zu fertigen ist.

Weitere Einzelheiten des gemäß der Erfindung ausgebildeten Wärmespeichers sind den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, die nachfolgend im einzelnen erläutert sind, zu entnehmen. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen von Luft durchströmbaren Wärmespeicher in einem Axialschnitt,

Fig. 2 den Wärmespeicher nach Fig. 1 in einem Teilschnitt in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 den Wärmespeicher nach Fig. 1 in Draufsicht,

Fig. 4 einen als Rotationskörper ausgebildeten Wärmespeicher mit unterschiedlich großen Strömungskanälen in Draufsicht,

Fig. 5 bis 7

jeweils einen Teil eines Wärmespeichers mot unterschiedlich gewellten Bändern,

Fig. 8 einen aus paketierten Platten zusammengesetzten Wärmespeicher und

Fig. 9 eine Vorrichtung zur Herstellung eines gewickelten Wärmespeichers in schematischer Darstellung.

1300A0/0428

Der in Fig. 1 dargestellte und mit 11 bezeichnete Wärme-

und speicher ist als Rotationskörper ausgebildet aus einem gewellten Band 12 und einem glatten Band 13 zusammengesetzt. Beide Bänder 12 und 13 sind in einem Arbeitsgang auf eine Nabe 15 aufeinandergewickelt und liegen somit wechselweise aneinander an, so daß durch die Wellung des gewellten Bandes 12 zwischen diesem und dem glatten Band 13 jeweils die Kanäle 14 gebildet sind. Je nach Höhe der Wellung kann somit auf einfache Weise die Querschnittsfläche der Kanäle 14 bestimmt werden. Durch einen Ring 17/ der auch aus dem glatten Band 12 hergestellt werden kann, werden die Bänder 12 und 13 zusammengehalten.

Die Nabe 15 ist mit einer antreibbaren Welle 16 versehen, so daß der Wärmespeicher 11 langsam rotieren kann, damit beispielsweisejWie durch die unterschiedlichen Pfeile 5 und 6 angedeutet, erhitzte, über.ein Rohr 1 zugeführte Luft oder ein anderes Medium durch die Kanäle 14 strömen und Wärmeenergie an die Bänder 12 und 13 abgeben kann. Die abgekühlte Luft wird von einem Rohr 2 aufgenommen. Sobald die erhitzten Bänder in den Bereich des Rohres 3,mittels dem ein zu erwärmendes Medium in Richtung des Pfeiles 7 zugeführt wird, gelangen, strömt dieses im Gegenstromprinzip wiederum durch die Kanäle 14 und nimmt Wärmeenergie auf. Das erhitzte Medium strömt somit in dem Rohr 4 in Richtung des Pfeiles 8 ab. In den Bändern 12 und 13 wird demnach nicht nur Wärmeenergie gespeichert, sondern auch ausgetauscht, so daß der Wärmespeicher 11 ohne weiteres auch als Wärmeaustauscher eingesetzt werden kann.

Der in Draufsicht dargestellte Wärmespeicher 41 nach Fig. 4 ist ebenfalls aus einem glatten Band 42 und einem gewellten Band 43 zusammengesetzt. Das gewellte Band 43 ist hierbei jedoch abschnittweise mit unterschiedlich groß bemessenen Wellungen versehen, so daß auch unterschiedlich große Kanäle

130040/0428

und 45 gebildet sind. Durch Auswechseln der Werkzeuge kann die Wellung auf einfache Weise während des Aufwickeins geändert werden.

Bei den nur ausschnittweise dargestellten Wärmespeiehern 51, 51" und 51 " nach den Fig. 5, 6 und 7 sind jeweils zwischen den glatten Platten 52 unterschiedlich geformte Platten 53, 55 bzw. 57 eingelegt. Nach Fig. 5 sind die Platten 53 dreieckförmig geprägt, so daß durch Einlegen der glatten Platten 52 auch dreieckige Kanäle 54 gebildet sind. In Fig. 6 sind die Platten 55 mit rechteckigen Einprägungen versehen, zusammen mit den glatten Platten 52 sind demnach auch rechteckige Kanäle 56 geschaffen. Und nach Fig. 7 sind die Platten 57 mit einer sinusförmigen Wellung ausgestattet, die von diesen zusammen mit den glatten Platten 52 einge-, schlossenen Kanäle 58 haben somit eine entsprechende Form.

Der Wärmespeicher 61 nach Fig. 8 ist als Quader ausgebildet und ebenfalls aus in einem Rahmen 62 angeordneten glatten Platten 63 und unterschiedlich geprägten Platten 64, 66 und 68 zusammengesetzt. Zwischen einer gewellten Platte 64 bzw. 66 bzw. 68 ist jeweils eine glatte Platte 63 angeordnet, so daß durch diese Kanäle 65, 67 bzw. 69 unterschiedlicher Größe gebildet sind.

In Fig. 9 ist in schematischer Darstellung die Herstellung eines gewickelten Wärmespeichers 7o gezeigt. Auf einer mit einem Spanndorn 72 ausgestatteten Wickelvorrichtung 71 werden hierbei zwei von Vorratsrollen 73 bzw. 75 abgenommene Bänder 74 und 76 gemeinsam aufgewickelt. Das Band 74 durchläuft vor dem Abwickeln eine Prägeeinrichtung 77, die aus zwei vorzugsweise auswechselbaren Walzen 78 und 79 besteht, so daß auf dem Spanndorn 72 gleichzeitig das geprägte Band 74 sowie das glatte Band 76 aufgewickelt werden, die somit zusammen Kanäle

13O0A0/0428

ergeben. Das glatte Band 76 wird außerdem durch eine
Bremse 80 hindurchgeführt, um einen festen Sitz der Bänder 74 und 76 aufeinander, die durch Löten oder auf andere Weise anschließend fest miteinander 2u verbinden sind und an den Stirnflächen überarbeitet werden können/ zu gewährleisten.

19. März ISL80 e-1
A 7396

130040/0428

Leerseite

Claims

Guldo Engolii a ι v! t

Patentanwalt Ehleraetr. 17 Tel. (0 7Mi) /;-f ;,/ D-7990 FrU:.iilchsl..:-iH 1

Wilhelm Häberle
Scherr / Württ.

Patentansprüche :

J Wärmespeicher mit einer Vielzahl von durchstromfaaren Kanälen,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Wärmespeicher (11; 41; 51; 61) aus mehreren Lagen gewellter, geprägter oder mit einer Rändelung versehener Bänder (12; 43; 53; 55; 57) oder Platten (64, 66, 68) und aus zwischen diesen jeweils angeordneten glatten oder mit einer andersartigen Wellung, Prägung oder Rändelung versehenen Bändern (13; 42; 52) oder Platten (63) zusammengesetzt ist.

2. Wärmespeicher nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die gewellten, geprägten oder mit einer Rändelung versehenen Bänder (12) oder Platten eines Wärmespeichers (11) jeweils die gleiche Querschnittsform aufweisen.

130040/0428

ORIGINAL INSPECTED

— " 2 —"

3. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die gewellten, geprägten oder mit einer Rändelung versehenen Bänder (43) oder Platten (64, 66, 68) eines Wärmespeichers (41; 61) zur. Schaffung unterschiedlich großer Kanäle (44, 46; 65, 67, 69) einzeln oder abschnittweise unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen.

4. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die gewellten, geprägten oder mit einer Rändelung versehenen Bänder (53, 55, 57) oder Platten im Querschnitt dreieckförmig, rechteckig oder kreisabschnittförmig, vorzugsweise sinusförmig gewellt, ausgebildet ober mit derartigen Aussparungen oder Einprägungen versehen sind.

5. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß dieser als ein aus zwei oder mehreren unterschiedlich ausgebildeten Bändern.(12, 13; 42, 43) gewickelter Rotationskörper gestaltet ist.

6. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß dieser als aus einzelnen Platten (63, 64, 65, 66) zusammengesetzter Quader ausgebildet ist.

13 00 40/0428

ORIGINAL INSPECTED

7. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die einzelnen Lagen des WärmeSpeichers (11) durch Löten, Sintern, Schweißen, Nieten oder dgl. fest miteinander verbunden sind.

8. Verfahren zur Herstellung eines gewickelten Wärmespeicher, dadurch gekennzeichnet,

daß ein gewelltes, geprägtes oder mit einer Rändelung versehenes Band (12; 45) zusammen mit einem glatten oder mit einer andersartigen Wellung, Prägung oder Rändelung ausgestatteten Band (13; 42) übereinandergewiekelt werden.

9. Vorrichtung zur Herstellung eines gewickelten Wärmespeichers, gekennzeichnet durch

eine antreibbare mit einem Spanndorn (72) oder dgl. ver sehene Wickelvorrichtung (71), der zwei oder mehrere übereinander zu wickelnde Bänder (74, 76) gleicher oder unterschiedlicher Breite zuführbar sind, und einer beispielsweise aus zwei Walzen (78, 79) gebildeten Well-, Prägeoder Rändeleinrichtungen (77) mit vorzugsweise auswechselbaren Werkzeugen, durch die mindestens eines der Bänder (74) vor dem gemeinsamen Aufwickeln geführt ist.

1o. Wärmespeicher nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet,

daß zumindest eines der aufgewickelten Bänder (76) durch eine Bremseinrichtung (8o) hindurchgeführt ist.

130040/0428

11. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 1o_f dadurch gekennzeichnet, daß dieser als Wärmeaustauscher einsetzbar ist.

12. Wärmespeicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kanäle (14) des Wärmeaustauschers zur Übertragung von Wärmeenergie von Medien mit unterschiedlichen Temperaturen durchströmbar sind.

13. Wärmespeicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,'

daß in die Kanäle (14) des Wärmeaustauschers in Abhängigkeit von dessen Temperatur eine Flüssigkeit, vorzugsweise entkalktes Wasser taktweise einspritzbar ist.

21. März
A 7396 e-s

130040/0428