DE2905418A1

DE2905418A1 - Rotor oder aehnlicher koerper fuer feuchtigkeits- und/oder waermeaustauscher sowie verfahren und vorrichtung zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2905418A1
Application number: DE19792905418
Authority: DE
Inventors: Sven Lindahl
Original assignee: Carl Munters AB
Current assignee: Carl Munters AB
Priority date: 1978-02-16
Filing date: 1979-02-13
Publication date: 1979-08-23
Also published as: SE423143B; DE2905418B2; FR2417740A1; NO142684B; US4228847A; SE7801820L; NO790511L; JPS54115462A; GB2014715B; GB2014715A

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor oder ähnlichen Körper für Feuchtigkeits- und/oder Wärmeaustauscher mit einer Feuchtigkeit und/oder Wärme austauschenden Masse aus abwechselnd ebenen und gefalteten, derart angeordneten Schichten, dass die Falten eine grosse Anzahl von feinen Kanälen oder Durchlässen bilden, die im wesentlichen parallel zu einander und zu der Rotorachse zwischen zwei Endoberflächen des Rotors verlaufen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Rotors.

Rotoren der eingangs geschilderten Art werden üblicherweise dadurch hergestellt, dass man ebene und gefaltete Schichten zusammenführt und miteinander fest verbindet, für gewöhnlich durch Verleimung, und danach das aus einer ebenen und einer gefalteten Schicht bestehende Gebilde zu einem im wesentlichen zylindrischen Rotor oder ähnlichen Körper wickelt, dessen Wicklungen ebenso in der beschriebenen Weise miteinander verbunden werden. Der Werkstoff für die Rotorschichten ist für gewöhnlich Metall, wie Aluminium, oder Kunststoff. Um ein niedriges Gewicht des fertigen Rotors, geringe Herstellungskosten und wesentlich verbesserte Uebertragungseigenschaften zu erhalten, ist man bestrebt, möglichst dünnen Werkstoff, wie Folien, bei der Herstellung zu verwenden. Wenn die Schichten beispielsweise aus Aluminium bestehen, wird oft eine Stärke von weniger als 100 μ verwendet.

Die Benutzung dünnen Werkstoffs bei der Rotorherstellung schafft jedoch gewisse Schwierigkeiten. Während des Aufwicklungsverlaufs und bevor sich die Schichten in dem fertigen Rotorgebilde verfestigt haben, entstehen Schwierigkeiten in der Handhabung der dünnen Folien, damit diese nicht beschädigt werden. Da die Schichten bei der Aufwicklung gerne aufeinander gleiten, wodurch Schwierigkeiten für die Erzielung ebener Endoberflächen im Rotor entstehen, müssen die Schichten während der Aufwicklung geführt werden, wobei die Kanten der dünnen Schichtenfolien leicht Schaden nehmen. Auch bei dem fertigen Rotor sind die Endoberflächen empfindlich für Druck, und insbesondere Punktbelastungen können die freigelegten Folienkanten

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beschädigen. Es ist auch nicht immer mögTich, durch maschinelle Bearbeitung ebene Endoberflächen zu erhalten. Dies gilt für gewisse Metalle, insbesondere Aluminium, aber auch für gewisse Werkstoffe aus Kunststoff. Eine fehlerhafte Führung während der Aufwickl ung·, durch die das Rotorgebilde unebene Endoberf lachen erhalten hat, lässt sich in dem fertigen Gebilde nicht berichtigen.

Der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung ist demgemäss die Schaffung eines Rotors, bei dem die geschilderten Schwierigkeiten und Nachteile beseitigt sind. Ein weiterer wesentlicher Zweck ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Fertigung eines solchen Rotors, wodurch ein Rotorgebilde mit ebenen Endoberflächen und grösserer Widerstands· kraftgegen Beschädigungen der Oberflächen als bisher.bekannte Rotoren dieser Art erhältlich ist.

Dies wird in erster Linie dadurch erzielt, dass in dem Rotor nach der Erfindung die gefalteten Schichten in der axialen Richtung des Rotors gesehen an wenigstens der einen Endoberfläche über die ebenen Schichten hinausragen und mit einer verstärkten Kantenpartie versehen sind. Diese verstärkte Kantenpartie ist zweckmässig durch Umschlagen oder Umlegen der gefalteten Schicht gebildet, und zwar vorzugsweise vor deren Faltung. Zur Sicherstel1ung bestmöglichen Kontakts zwischen den in der Regel durch Verleimung miteinander verbundenen ebenen und gefalteten Schichten ist die Breite der ebenen Schichten höchstens ebenso gross wie oder kleiner als die Breite der gefalteten Schichten abzüglich der Gesamtbreite der Kantenverstärkungen.

Zur Herstellung des Rotors oder ähnlichen Körpers gemäss der Erfindung umfasst diese auch ein Verfahren, bei dem in an sich bekannter Weise ebene und gefaltete Schichten abwechselnd zu einem zylindrischen Gebilde aufgewickelt werden, wobei während des Wicklungsvorgangs die Faltungen zu im wesentlichen parallelem Verlauf zueinander und zu der Wicklungsachse gebracht werden, um zwischen den Endoberflächen des Rotors durchlaufende feine Kanäle zu bilden, wobei gemäss der Erfindung

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dieser Verfahren durch die Massnahme ergänzt ist, dass die gefalteten Schichten vor der Aufwicklung mit einer Kantenverstärkung versehen werden, und zwar vorzugsweise durch Umschlagen oder Umlegen der einen oder beider Seitenkanten dieser Schichten. Hierbei wird am besten eine gefaltete Schicht benutzt, deren Breite um wenigstens die Breite der gesamten Kantenverstärkung die Breite der ebenen Schicht übertrifft.

Die in ihrem grundsätzlichen Aufbau bekannte Vorrichtung zur Herstellung von Rotoren oder ähnlichen Körpern für Feuchtigkeits- und/oder Wärmeaustauscher der oben umrissenen Bauart ist bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung mit Organen zu fortlaufendem Umschlagen oder Umlegen wenigstens der einen Kante der gefalteten Schicht vor oder nach dem Falten ausgerüstet.

Die Erfindung und die mit ihr erzielbaren Vorteile sollen nunmehr unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung und die darauf als vorgezogenes Beispiel dargestellte Ausführungsform näher beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 schaubildlich einen Rotor nach der Erfindung, und

Fig. 2 ebenfalls schaubildlich und in grösserem Massstab einen Teil einer Endoberfläche des Rotors nach der Fig. 1.

Der auf der Zeichnung in der Fig. 1 gezeigte Rotor 10 hat die Form eines zylindrischen Körpers mit einer Nabe IZ, durch den eine den Rotor in einem Gestell tragende Welle hindurchgehen kann. Zwischen der Nabe 12 und dem Aussenumfang des Rotors 10 ist dieser mit einer Feuchtigkeit bzw. Wärme austauschenden Masse gefüllt. Diese Masse ist aus dünnen Schichten wie aus Metall, beispielsweise Aluminium oder einem ähnlichen Stoff, Kunststoff oder auch anderem Werkstoff mit für die vorgesehene Verwendung geeigneten Eigenschaften zusammengesetzt. Wenn der Rotor der Uebertragung von Feuchtigkeit dienen soll, sind die Schichten mit einem hygroskopischen Stoff, wie Lithiumchlorid, Aluminiumhydroxyd oder anderem festen Sorptionsmittel, getränkt oder belegt.

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Die-Wärme oder/und Feuchtigkeit austauschende Masse besteht, wie näher aus der Einzeldarstellung in der Fig. 2 hervorgeht, aus ebenen Bahnen 16 und gefalteten oder genauer gesagt gewellten Bahnen 18, die abwechselnd spiralförmig zu dem zylindrischen Rotorkörper gewickelt sind. Die Falten oder Heilungen verlaufen bei der Aufwicklung axial und bilden dabei eine grosse Anzahl durchgehender feiner Kanäle. Der Abstand zwischen den Wicklungen der ebenen Bahn ist vorzugsweise kleiner als 5 mm, beispielsweise 1 bis 3 mm, was also die Wellenhöhe in den Wellungen oder Falten bei den dazwischen liegenden gefalteten Schichten darstellt. Die Herstellung des Rotors erfolgt beispielsweise dadurch, dass zunächst eine ebene und eine gefaltete Schicht zusammengeführt und beispielsweise durch....Verleimung miteinander verbunden werden und dass danach die in dieser Weise zusammengesetzte Schicht zu dem zylindrischen Rotorkörper aufgerollt wird, wonach die Schichtwicklungen gleichfalls, beispielsweise durch Verleimung, miteinander verbunden werden. Für eine nähere Beschreibung der Herstellung des Rotors wird auf die DT-AS 27 22 102 verwiesen.

Damit der fertige Rotor 10 niedriges Gewicht erhält, sich mit geringem Kostenaufwand herstellen lasst und so kleinen Druckabfall wie möglich in dem durch ihn hindurchgehenden Mittel verursacht, ist es wünschenswert, eine möglichst dünne Folie für die Fertigung der Schichten 16, 18 verwenden zu können. Bei Schichten aus Aluminium benutzt man demgemäss sehr dünne Schichten, wie von einer Stärke unter 100 μ, wie zwischen 35 und 50 ju, oder sogar noch weniger. Derart dünne Schichten oder Bahnen sind jedoch während der Fertigung des Rotorkörpers nicht leicht zu handhaben, und es bereitet oft erhebliche Schwierigkeiten, die Schichtenbahnen während der Aufwicklung zu führen, was andererseits erwünscht ist, weil die Schichten sonst aufeinander gleiten, so dass die Endoberflächen des fertigen Rotors 10 uneben werden. Bei einer etwaigen Führung der dünnen Folien werden deren Kanten aber sehr leicht beschädigt. Desgleichen ist der fertige Rotor druckempfindlich bei Transport, Lagerung und Einbau, da die Kanten der dünnen Folien insbesondere bei Punktbelastung leicht

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nachgeben. Gemäss der Erfindung werden daher die gefalteten oder gewellten Schichten 18 des Rotors derart geformt, dass sie über die Endkanten der ebenen Schichten 16 hinausragen, und sie erhalten ausserdem eine Kantenverstärkung 20, die die gefalteten oder gewellten Schichten 18 verfestigt und ihre Kanten weniger empfindlich für von aussen kommende Beanspruchungen macht. Vorzugsweise werden die Kantenverstärkungen ZO, wie in der Fig. 2 veranschaulicht, dadurch gebildet, dass eine Partie der Kante der gefalteten oder gewellten Schicht 18 umgeschlagen oder umgelegt wird. Dieses Umschlagen der Kantenpartie wird vorzugsweise vor der Faltung oder Wellung und der Zusammenführung mit der ebenen Schicht 16 vorgenommen. Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung erhält die ebene Schicht 16 eine solche Breite gegenüber der gefalteten Schicht 18, dass die Kante 22 der ebenen Schicht 16 innerhalb der Innenkante 24 der Kantenverstärkung 20 liegt.

Durch diese Ausgestaltung gemäss der Erfin^'mg gewinnt man eine Reihe von Vorteilen für die HersteT¹" _, und Handhabung des Rotors. Dank der Kantenverstärkung 20 lässt sich die gefaltete oder gewellte Schicht 18 während der Aufwicklung zu dem Rotor mit Hilfe von Führungsgliedern, die an der Kante der Folie angreifen können, führen, weil diese Kante durch die Verstärkung 20 eine erheblich grössere Steife und Festigkeit erhalten hat. Da die beiden Kanten der gefalteten oder gewellten Schicht 18 verstärkt sind und die Breite der ebenen Schicht 16 höchstens ebenso gross wie oder kleiner ist als die der Schicht 18, vermindert um die Breite der Kantenverstärkungen 20, erhält man auch eine gute Führung der ebenen Schicht 16, da diese Schicht in natürlicher Weise in die Vertiefung oder Tasche zwischen den Innenkanten 24 der Kantenverstärkungen hinabgeführt und darin gehalten wird, und dabei liegt sie im wesentlichen über ihre ganze Breite an den Kämmen der gefalteten oder gewellten Schicht an. Da die Kantenverstärkung 20 durch Umschlagen erhalten wird, ist man auch unabhängig von Unregelmässigkeiten in der Breite des Ausgangsmaterials, wie der Folienbahn, da das Umschlagen

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dazu dienen kann, den Schichten 18 und damit dem ganzen Rotor die gewünschte Breite mit sehr geringen Abweichungen oder Toleranzen zu geben. Durch das Herausragen der verstärkten, gefalteten Schicht 18 über die ebene Schicht 16 in dem fertigen Rotorgebilde 10 .erhält man auch eine erheblich gesteigerte Unempfindlichkeit gegen von aussen herrührende Beanspruchungen, wie Druck auf die Endoberflächen, wodurch Beschädigungen dieser Oberflächen bei Transport, Lagerung, Einbau und Betrieb des Rotors vorgebeugt wird. Die ebene Schicht 16, die vom Gesichtspunkt der Gefahr einer Beschädigung die empfindlichere der beiden Schichten ist, liegt eingezogen innerhalb einer von der Aussenpartie der gefalteten oder gewellten Folie gebildeten Schutzzone. Die gefaltete oder gewellte Folie besitzt wegen ihrer gekrümmten Flächen schon an sich eine grössere Widerstandskraft gegen Beschädigung durch äussere Gewalt, und die Schutzwirkung des Umschlagens der Kanten der gefalteten oder gewellten Folie ist viel kräftiger als die eines entsprechenden Umschlagens der Kantenpartien der ebenen Folie.

Die Begrenzung des Kantenumschlags auf die ausserhalb der Breitenerstreckung der ebenen Folie gelegenen Partien hat die willkommene Wirkung, dass der Kontaktbereich zwischen der ebenen Folie und der gefalteten oder gewellten Folie über die ganze Tiefe des Rotors eine gleichmässige Dicke erhält, nämlich die Summe der beiden Folienstärken. Würde die umgeschlagene Kante tiefer hineinreichen, erhielte man in der Kontaktpartie am äussersten Rand und etwas weiter innen dreifache Folienstärke, und dies könnte zu Verformungen des Rotors und einer Beeinträchtigung seiner Festigkeit führen und gleichzeitig den Druckabfall im Rotor für mindestens eines der austauschenden Mittel vergrössern. Die verstärkte Kante der Schicht 18 trägt ebenso wie die gemäss den vorstehenden Erläuterungen erhältliche Genauigkeit in den Breitenabmessungen dazu bei, dass der Rotor schonsamer gegenüber den Dichtungen ist, die in der Regel an den Endflächen des Rotors im Betriebszustand anliegen und die zur Aufteilung des Rotors in Sektoren in an sich bekannter Weise dienen. Die verstärkte, wie umgeschlagene Kante 20 gibt dem Rotor als ganzem eine erhöhte Steifigkeit und Festigkeit,

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was widerum zulässt, zu seiner Fertigung dünneres Folienmaterial als bisher zu benutzen. In diesem Zusammenhang ist zu betonen, dass die Dicke der umgeschlagenen Kante 20 gegenüber den Abmessungen der feinen Kanäle weiterhin so unbedeutend ist, dass die Uebertragungseigenschaften und/oder die Strömungsleitfähigkeit des Rotors überhaupt nicht oder in nur unbedeutendem Ausmass beeinträchtigt werden.

Es ist selbstverständlich, dass die gezeigte und beschriebene Ausführungsform nur ein Beispiel für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens darstel 11- und,, falls wünschenswert, eine andere Ausgestaltung erfahren kann. So lässt sich die Kantenverstärkung 20 auch auf andere Weise als durch Umschlagen oder Umlegen zustande bringen, beispielsweise durch Aufleimen eines gesonderten Kantenverstärkungsstreifens, Aufbringen eines Verstärkungsmaterials durch Eintauchen, Umbördelung oder Stauchen der Kante oder andere ähnliche Massnahmen, ohne dass hierdurch der durch die mitfolgenden Ansprüche gezogene Rahmen der Erfindung verlassen wird.

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Claims

Patentanwälte Dip!. Ing. H. Hauck Dipi. Phys. W. Schmitz Dip1. Ing. t. Graalfs Dip!. In5- W.v ,..-.nsrt 7Qf\K/ 1ft Dip:. ?.-ϊ7-ε. W. .-erstens Ζ^ϋϊϊ4 ϊθ Dr.-ii=g. W. During e 23 AKTIEBOLAGET CARL MUNTERS 8000 München 2 Industrivägen 2 12. Februar 1979 191 47 Sollentuna/Schweden Anwaltsakte M-4855 Rotor oder ähnlicher Körper für Feu.chti gkei ts- und/oder Wärmeaustauscher sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herste!1ung PATENTANSPRUCHE

1. Rotor oder ähnlicher Körper für Feuchtigkeits- und/oder Wärmeaustauscher mit einer Feuchtigkeit und/oder Wärme austauschenden Masse aus abwechselnd ebenen und gefalteten, derart zueinander angeordneten Schichten, dass die Falten eine grosse Anzahl feiner, zueinander und zu der Rotorachse zwischen zwei Endoberflächen des Rotors im wesentlichen parallel verlaufender Kanäle bilden, dadurch g e kennzei chnet, dass die gefalteten Schichten (18) in der axialen Richtung des Rotors (10) gesehen, an wenigstens der einen Endoberfläche über die ebenen Schichten (16) hinausragen und mit einer verstärkten Kantenpartie (20) versehen sind.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn z e i chnet, dass die verstärkte Kantenpartie (20) durch Umschlagen oder Umlegen der gefalteten Schicht (18), vorzugsweise vor deren Faltung, gebildet ist.

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzei chnet, dass die Breite der ebenen Schichten (16) ebenso gross wie oder kleiner ist als die Breite der gefalteten Schichten (18) abzüglich der Gesamtbreite der Kantenverstärkungen (20).

4. Verfahren zur Herstellung eines Rotors nach den Ansprüchen 1-3, bei dem ebene und gefaltete Schichten abwechselnd zu einem zylindrischen Gebilde aufgewickelt werden, wobei während des Wicklungsvorgangs die Faltungen zu im wesent

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lichen parallelem Verlauf zueinander und zu der Wicklungsachse gebracht werden, um zwischen den Endoberflächen des Rotors durchlaufende feine Kanäle zu bilden, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, dass die gefalteten Schichten (18) vor der Aufwicklung mit einer Kantenverstärkung (20) versehen werden, vorzugsweise durch Umschlagen oder Umlegen einer Partie der einen oder beider Seitenkanten der Schichten.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine gefaltete Schicht (18) benutzt wird, deren Breite um wenigstens die Breite der gesamten Kantenverstärkung (20) die Breite der ebenen Schicht (16) übertrifft.

6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6, mit Einrichtungen zum Zusammenführen und festen Verbinden von abwechselnd ebenen und gefalteten Schichten mit den Faltungen der letztgenannten in im wesentlichen parallelem Verlauf zueinander und zum Aufwickeln der auf diese Weise zusammengeführten Schichten zu einem im wesentlichen zylindrischen Rotor oder ähnlichen Körper mit zu der Wickelachse parallel verlaufenden Faltungen, gekennzei chnet durch Organe zu fortlaufendem Umschlagen oder Umlegen wenigstens der einen Kante der gefalteten Schicht vor oder nach dem Falten.

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