EP1832829A2

EP1832829A2 - Rotating heat exchanger

Info

Publication number: EP1832829A2
Application number: EP07002798A
Authority: EP
Inventors: Hans Klingenburg
Original assignee: Klingenburg GmbH
Current assignee: Klingenburg GmbH
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2007-09-12
Also published as: DE102006010902A1; EP1832829A3

Abstract

The device (1) has a rotor (2) that passes through different inflow (3) and outflow (4) sectors and passes at least two fluid flows that participate in the heat exchange process and a drive device (7) for rotating the rotor about a rotation axis (6). The drive device has a direct current motor in the form of a brushless electrically commutated direct current motor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotationswärmeaustauscher mit einem Rotor, der unterschiedliche An- bzw. Abströmsektoren durchläuft und mittels zumindest zweier am Wärmeaustausch teilnehmender Fluidströme durchströmbar ist, und mit einer Antriebseinrichtung, mittels der der Rotor um eine Rotationsachse drehbar ist.The invention relates to a rotary heat exchanger with a rotor which passes through different inlet and Abströmsektoren and can be flowed through by means of at least two participating in the heat exchange fluid flows, and with a drive means by which the rotor is rotatable about an axis of rotation.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten derartigen Rotationswärmeaustauschern wird die Antriebseinrichtung von einem Drehstrommotor mit einem direkt angebauten Schneckengetriebe gebildet. Bei niedrigen Drehzahlen, die im Betrieb von Rotationswärmeaustauschern vergleichsweise häufig auftreten, sinkt das Drehmoment der Antriebseinrichtung beträchtlich ab. Des Weiteren benötigen die Drehstrommotoren zur Drehzahlverstellung und damit zur Drehzahlanpassung des Rotationswärmeaustauschers einen Frequenzumrichter, eine Phasenschnittsteuerungseinheit od.dgl. Niedrige Drehzahlen haben bei den Antriebseinrichtungen aus Drehstrommotor und Schneckengetriebe darüber hinaus zur Folge, dass Schwierigkeiten bei der Schmierung des Schneckengetriebes auftreten, was zu weiteren Problemen im Betrieb der aus dem Stand der Technik bekannten Antriebseinrichtungen führt.In known from the prior art such rotary heat exchangers, the drive device is formed by a three-phase motor with a directly mounted worm gear. At low speeds, which occur comparatively frequently during operation of rotary heat exchangers, the torque of the drive device drops considerably. Furthermore, the three-phase motors for speed adjustment and thus for speed adjustment of the rotary heat exchanger need a frequency converter, a phase-cutting control unit or the like. Low speeds have in the drive means of three-phase motor and worm gear beyond the result that difficulties in the lubrication of the worm gear, which leads to further problems in the operation of known from the prior art drive means.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik einen Rotationswärmeaustauscher zu schaffen, der bei kompakter Bauweise einen geräuscharmen Betrieb gewährleistet und bei dem insbesondere im niedrigen Drehzahlbereich seiner Antriebseinrichtung keine Absenkung des Drehmoments erfolgt.The invention has for its object to provide, starting from the above-described prior art, a rotary heat exchanger, which ensures a quiet operation in a compact design and in which, in particular in the low speed range of its drive means no lowering of the torque.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Antriebseinrichtung des Rotationswärmeaustauschers einen Gleichstrommotor aufweist, der als bürstenloser, elektronisch kommutierter Gleichstrommotor ausgestaltet ist. Der Gleichstrommotor bietet bei kompakter Bauweise der Antriebseinrichtung einen geräuscharmen Betrieb, wobei auf einen Frequenzumrichter, eine Phasenschnittsteuerungseinheit od.dgl., verzichtet werden kann. Eine Taktfrequenz, die im Betrieb eines Frequenzumrichters, der für die bekannten Drehstrommotoren gebräuchlich ist, auftritt, ist im Falle der Antriebseinrichtung des erfindungsgemäßen Rotationswärmeaustauschers nicht vorhanden. Die Antriebseinrichtung des erfindungsgemäßen Rotationswärmeaustauschers hat ein im Vergleich zum Stand der Technik erheblich verringertes Gewicht. Sie hat ein sehr hohes Drehmoment im kleinen Drehzahlbereich, woraus sich ein sicheres Anlaufen des Rotationswärmeaustauschers auch bei ggf. schleifender Dichtung desselben ergibt. Aufgrund der bürstenlosen Ausgestaltung des Gleichstrommotors der Antriebseinrichtung des erfindungsgemäßen Rotationswärmeaustauschers kommt dessen Antriebseinrichtung ohne Verschleißteile aus. Bei niedrigen Drehzahlen des Rotationswärmeaustauschers und damit des Gleichstrommotors der Antriebseinrichtung tritt kein erhöhter Verschleiß auf. Der Rotor des Rotationswärmeaustauschers ist mittels der vorstehend geschilderten Antriebseinrichtung in einem großen Drehzahlbereich mit einem hohen Wirkungsgrad drehbar.This object is achieved in that the drive means of the rotary heat exchanger has a DC motor, which is designed as a brushless, electronically commutated DC motor. The DC motor offers a compact design of the drive device low-noise operation, with a frequency converter, a phase angle control unit or the like, can be dispensed with. A clock frequency, which occurs in the operation of a frequency converter, which is used for the known three-phase motors occurs, is not present in the case of the drive means of the rotary heat exchanger according to the invention. The drive means of the rotary heat exchanger according to the invention has a significantly reduced weight compared to the prior art. It has a very high torque in the small speed range, resulting in a safe start-up of the rotary heat exchanger even with possibly sliding seal same results. Due to the brushless design of the DC motor of the drive means of the rotary heat exchanger according to the invention whose drive device comes without wearing parts. At low speeds of the rotary heat exchanger and thus the DC motor of the drive device occurs no increased wear. The rotor of the rotary heat exchanger is by means of the above-described drive means rotatable in a large speed range with a high efficiency.

Eine besonders kompakte Bauweise der Antriebseinrichtung des erfindungsgemäßen Rotationswärmeaustauschers ergibt sich, wenn der Gleichstrommotor ein direkt angebautes Getriebe aufweist.A particularly compact design of the drive means of the rotary heat exchanger according to the invention results when the DC motor has a directly attached gear.

Dieses Getriebe kann vorteilhaft als Planetengetriebe ausgebildet sein.This transmission can be advantageously designed as a planetary gear.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotationswärmeaustauschers ist eine Antriebsachse der den Gleichstrommotor aufweisenden Antriebseinrichtung parallel zur Rotationsachse des Rotors angeordnet, wodurch sich aufgrund der mehr oder weniger geradlinigen Kraftübertragung eine Erhöhung des Wirkungsgrads der gesamten Antriebseinrichtung sowie eine besonders kompakte Bauweise des Rotationswärmeaustauschers ergibt. Im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Schneckengetrieben weisen die erfindungsgemäß vorgesehenen Planetengetriebe in Verbindung mit der vorstehend geschilderten Anordnung der Antriebsachse der Antriebseinrichtung einen erheblich höheren Wirkungsgrad auf.In a further advantageous embodiment of the rotary heat exchanger according to the invention a drive axis of the DC motor having drive means is arranged parallel to the axis of rotation of the rotor, resulting in an increase in the efficiency of the entire drive means and a particularly compact design of the rotary heat exchanger due to the more or less straight power transmission. Compared to the worm gears known from the prior art, the inventively provided planetary gear in conjunction with the above-described arrangement of the drive axle of the drive device to a much higher efficiency.

Die Kommutierungselektronik der Antriebseinrichtung ist zweckmäßigerweise direkt am Gleichstrommotor angebaut, wobei die Kommutierungselektronik in der Schutzart IP54 ausgeführt sein kann.The commutation of the drive device is conveniently mounted directly on the DC motor, the commutation electronics can be designed in protection IP54.

In einer vergleichsweise kleinen Ausführung kann der Gleichstrommotor mit einer Nennleistung von 30 W, in einer größeren Ausführung mit einer Nennleistung von 80 W, betreibbar sein.In a comparatively small version, the DC motor can be operated with a rated power of 30 W, in a larger version with a rated power of 80 W.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Gleichstrommotor mit einer Spannung von 24 V DC betreibbar.In an advantageous embodiment, the DC motor can be operated with a voltage of 24 V DC.

Der Gleichstrommotor der Antriebseinrichtung des erfindungsgemäßen Rotationswärmeaustauschers kann unmittelbar mittels eines Regelsignals ohne zwischengeschaltetes Bauteil direkt geregelt bzw. gesteuert werden, wobei zur Regelung der Drehzahl des Gleichstrommotors ein 0 bis 10 V-Standardsignal oder ein pulsweitenmoduliertes Signal eingesetzt werden kann.The DC motor of the drive means of the rotary heat exchanger according to the invention can be directly controlled or controlled directly by means of a control signal without intermediate component, wherein for controlling the speed of the DC motor, a 0 to 10 V standard signal or a pulse width modulated signal can be used.

Ein externes Regelgerät kann entfallen, wenn die Funktionen Reinigungslauf, Rotorlaufkontrolle zur Keilriemenüberwachung und Beschleunigungs-/Verzögerungsrampe in eine Steuerungseinheit, die kundenseitig vorhanden sein kann, integrierbar sind.An external control device can be omitted if the functions cleaning run, rotor running control for V-belt monitoring and acceleration / deceleration ramp can be integrated into a control unit, which may be provided by the customer.

Alternativ ist es möglich, die Funktionen Reinigungslauf, Rotorlaufkontrolle zur Keilriemenüberwachung und Beschleunigungs-/Verzögerungsrampe in die Kommutierungselektronik des Gleichstrommotors zu integrieren.Alternatively, it is possible to integrate the functions cleaning run, rotor running control for V-belt monitoring and acceleration / deceleration ramp in the commutation of the DC motor.

Der Gleichstrommotor der Antriebseinrichtung des erfindungsgemäßen Rotationswärmeaustauschers kann ein externes Netzteil zur Umwandlung einer 230 V- in eine 24 V-Gleichspannung aufweisen.The DC motor of the drive means of the rotary heat exchanger according to the invention may have an external power supply for converting a 230 V into a 24 V DC voltage.

Vorteilhaft bilden der bürstenlose Gleichstrommotor, seine Kommutierungselektronik und sein Getriebe eine in sich integrierte Baueinheit.Advantageously, the brushless DC motor, its commutation electronics and its transmission form an integrated unit.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.In the following the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment with reference to the drawing.

Es zeigen:

Figur 1: eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotationswärmeaustauschers;
Figur 2: eine Vorder- bzw. Rückansicht der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotationswärmeaustauschers; und
Figur 3: wesentliche Teile einer Antriebseinrichtung des in den Figuren 1 und 2 gezeigten erfindungsgemäßen Rotationswärmeaustauschers.

Show it:

FIG. 1: a side view of an embodiment of a rotary heat exchanger according to the invention;
FIG. 2: a front and rear view of the embodiment shown in Figure 1 of the rotary heat exchanger according to the invention; and
FIG. 3: essential parts of a drive device of the rotary heat exchanger according to the invention shown in Figures 1 and 2.

Eine in den Figuren 1 und 2 prinzipiell gezeigte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotationswärmeaustauschers 1 hat einen Rotor 2, der - im dargestellten Ausführungsbeispiel - zwei An- bzw. Abströmsektoren 3, 4 durchläuft.An embodiment of a rotary heat exchanger 1 according to the invention, shown in principle in FIGS. 1 and 2, has a rotor 2 which, in the embodiment shown, passes through two inlet or outlet sectors 3, 4.

Der in Figur 2 obere erste An- bzw. Abströmsektor 3 wird durch einen ersten Fluidstrom, der in Figur 2 untere zweite An- bzw. Abströmsektor 4 durch einen zweiten Fluidstrom durchströmt. Der Rotor 2 dreht sich in der durch den Pfeil 5 gezeigten Richtung um eine Rotationsachse 6. Durch die Werkstoffmatrix des Rotors 2 wird thermische Energie zwischen den beiden An- bzw. Abströmsektoren 3, 4 und damit zwischen den beiden diese durchströmenden Fluidströmen übertragen.The first inlet or outlet sector 3, which is upper in FIG. 2, is flowed through by a second fluid flow through a first fluid flow, the lower second inlet or outlet sector 4 in FIG. The rotor 2 rotates in the direction shown by the arrow 5 about an axis of rotation 6. By the material matrix of the rotor 2 thermal energy between the two arrival and Abströmsektoren 3, 4 and thus transferred between the two flowing through these fluid streams.

Zur Drehung des Rotors 2 weist der Rotationswärmeaustauscher 1 eine Antriebseinrichtung 7 auf. Zur Antriebseinrichtung 7 gehört bei dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotationswärmeaustauschers 1 ein bürstenloser, elektronisch kommutierter Gleichstrommotor 8. Der Gleichstrommotor 8 hat ein direkt angebautes Getriebe 9, welches im dargestellten Ausführungsbeispiel als Planetengetriebe 9 ausgebildet ist. Der Gleichstrommotor 8 treibt über das Planetengetriebe 9 ein in den Figuren 1 und 2 sichtbares Antriebsritzel 10, welches drehfest auf einer Antriebsachse 11 an der Ausgangsseite des Planetengetriebes 9 der Antriebseinrichtung 7 sitzt. Mittels des Antriebsritzels 10 wird ein Keilriemen 12 angetrieben, der seinerseits mit dem Rotor 2 in Antriebseingriff ist und diesen dreht.For rotation of the rotor 2, the rotary heat exchanger 1 has a drive device 7. To the drive means 7 in the embodiment of the rotary heat exchanger 1 according to the invention shown in Figures 1 to 3 is a brushless, electronically commutated DC motor 8. The DC motor 8 has a directly attached gear 9, which is formed in the illustrated embodiment as a planetary gear 9. The DC motor 8 drives via the planetary gear 9 a visible in Figures 1 and 2 drive pinion 10, which sits non-rotatably on a drive shaft 11 on the output side of the planetary gear 9 of the drive means 7. By means of the drive pinion 10, a V-belt 12 is driven, which in turn is in driving engagement with the rotor 2 and rotates this.

Die Antriebsachse 11 der den Gleichstrommotor 8 aufweisenden Antriebseinrichtung 7 ist, wie eine in den Figuren nicht dargestellte Antriebswelle des Gleichstrommotors 8, parallel zur Rotationsachse 6 des Rotors 2 des Rotationswärmeaustauschers 1 angeordnet.The drive shaft 11 of the DC motor 8 having drive means 7, as a drive shaft of the DC motor 8, not shown in the figures, arranged parallel to the axis of rotation 6 of the rotor 2 of the rotary heat exchanger 1.

An den bürstenlosen Gleichstrommotor 8 der Antriebseinrichtung 7 ist eine Kommutierungselektronik 13 angebaut. Die Kommutierungselektronik 13 ist Bestandteil einer aus dieser, dem Gleichstrommotor 8 und dem Getriebe bzw. Planetengetriebe 9 bestehenden Baueinheit 14. Die Kommutierungselektronik 13 ist des Weiteren im Falle der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotationswärmeaustauschers 1 in der Schutzart IP54 ausgeführt.To the brushless DC motor 8 of the drive means 7, a commutation electronics 13 is grown. The commutation electronics 13 is part of an existing from this, the DC motor 8 and the transmission or planetary gear assembly 9 14. The commutation electronics 13 is further carried out in the case of the embodiment of the rotary heat exchanger 1 according to the invention shown in Figures 1 to 3 in the protection IP54.

Der bürstenlose Gleichstrommotor 8 kann - in einer kleinen Ausführung - eine Nennleistung von 30 W und - in einer größeren Ausführung - eine Nennleistung von 80 W aufweisen. Er ist mit einer Spannung von 24 V DC betreibbar.The brushless DC motor 8 can - in a small version - a nominal power of 30 W and - in a larger Design - have a rated power of 80W. It can be operated with a voltage of 24 V DC.

Die Drehzahl des Gleichstrommotors 8 und damit die Drehzahl des Rotors 2 des Rotationswärmeaustauschers 1 ist exakt und unmittelbar mittels eines 0 bis 10 V-Standardsignals oder eines pulsweitenmodulierten Signals stufenlos regelbar.The rotational speed of the DC motor 8 and thus the rotational speed of the rotor 2 of the rotary heat exchanger 1 is infinitely and precisely controlled by means of a 0 to 10 V standard signal or a pulse width modulated signal.

Der bürstenlose Gleichstrommotor 8 kann ein in den Figuren nicht gezeigtes externes Netzteil aufweisen, mittels dem eine 230 V-Netzspannung in die zum Betrieb des Gleichstrommotors erwünschte 24 V-Gleichspannung umwandelbar ist.The brushless DC motor 8 may have an external power supply, not shown in the figures, by means of which a 230 V mains voltage is convertible into the 24 V DC voltage desired for operation of the DC motor.

Es ist möglich, die Funktionen Reinigungslauf, Rotorlaufkontrolle zur Keilriemenüberwachung und Beschleunigungs-/Verzögerungsrampe in einer Steuerungseinheit zu integrieren, alternativ können die genannten Funktionen auch in die Kommutierungselektronik 13 des Gleichstrommotors 8 integriert werden.It is possible to integrate the functions cleaning run, rotor running control for V-belt monitoring and acceleration / deceleration ramp in a control unit, alternatively, the said functions can also be integrated into the commutation electronics 13 of the DC motor 8.

Claims

Rotary heat exchanger, with a rotor (2), the different inflowing and Abströmsektoren (3, 4) passes and can be flowed through by means of at least two participating in the heat exchange fluid flows, and with a drive means (7), by means of which the rotor (2) to a Rotation axis (6) is rotatable, characterized in that the drive means (7) comprises a DC motor (8) which is designed as a brushless, electronically commutated DC motor (8).

Rotary heat exchanger according to claim 1, whose DC motor (8) has a directly mounted gearbox (9).

Rotary heat exchanger according to claim 2, wherein the transmission (9) of the DC motor (8) is designed as a planetary gear (9).

Rotary heat exchanger according to one of claims 1 to 3, wherein a drive shaft (11) of the direct current motor (8) having drive means (7) is arranged parallel to the axis of rotation (6) of the rotor (2).

Rotary heat exchanger according to one of claims 1 to 4, in which a commutation electronics (13) of the drive device (7) is mounted directly on the DC motor (8).

Rotary heat exchanger according to claim 5, in which the commutation electronics (13) are designed in degree of protection IP54.

Rotary heat exchanger according to one of claims 1 to 6, whose DC motor (8) is operable with a rated power of 30 W.

Rotary heat exchanger according to one of claims 1 to 6, whose DC motor (8) is operable with a nominal power of 80 W.

Rotary heat exchanger according to one of claims 1 to 8, whose DC motor (8) is operable with a voltage of 24 V DC.

Rotary heat exchanger according to one of claims 1 to 9, in which the rotational speed of the DC motor (8) is infinitely variable directly by means of a 0 to 10 V standard signal or a pulse width modulated signal.

Rotary heat exchanger according to one of claims 1 to 10, in which the functions cleaning run, rotor running control for V-belt monitoring and acceleration / deceleration ramp can be integrated into a control unit.

Rotary heat exchanger according to one of claims 1 to 10, in which the functions cleaning run, rotor running control for V-belt monitoring and acceleration / deceleration ramp can be integrated into the commutation electronics (13) of the DC motor (8).

Rotary heat exchanger according to one of claims 1 to 12, whose DC motor (8) has an external power supply for converting a 230 V into a 24 V DC voltage.

Rotary heat exchanger according to one of Claims 5 to 13, in which the brushless DC motor (8), its commutation electronics (13) and its transmission (9) form an integrated structural unit.