Regenerator-Wärmetauscher-Geräte oder Regeneratoren sind gut bekannt. Eine Art von Regenerator ist der rotierende Luft-zu-Luft-Wärmetauscher, der typischerweise die Form eines rotierenden Wärmetauscher-Rades hat, das eine Matrix aus Wärmetauscher-Material einschließt. Siehe beispielsweise das kanadische Patent 1 200 237 (Hoagland), die US-Patente 4 432 409 (Steele) und 4 875 520 (Steele et al.), und die anhängige US-Patentanmeldung 08/736 382 vom 24. Oktober 1996 auf die Namen von Donald F. Steele und Lawrence C. Hoagland, mit dem Titel „Regenerator Heat Exchanger Having One or More Adjustable Performance Characteristics, die auf den vorliegenden Anmelder übertragen wurde (im nachfolgenden „anhängige Anmeldung"), wobei diese Anmeldung eine Teil-Fortsetzungsanmeldung der Anmeldung 08/132 523 vom 6. Oktober 1993 ist, die nunmehr fallengelassen wurde, wobei alle diese Anmeldungen auf den vorliegenden Anmelder übertragen wurden. Rotierende Luft-zu-Luft-Wärmetauscher übertragen freie Wärme und Feuchtigkeit, üblicherweise zwischen in Kanälen geführten und entgegengesetzt strömenden Luftströmen, um Energie innerhalb eines Gebäudes einzusparen, während eine Außenluft-Ventilation geschaffen wird, um Luftverunreinigungen aus einem Gebäude zu entfernen. Beispielsweise werden Wärme und Feuchtigkeit von der Innenluft, die während der Heizperiode nach außen hin abgegeben wird, auf die kühlere trockenere ankommende Frischluft übertragen, während in der Kühlperiode Wärme und Feuchtigkeit von einer eintretenden, warmen feuchten Außenluft zu der kühleren trockeneren Luft übertragen werden, während diese nach außen abgegeben wird. Die Übertragung von Wärme und Feuchtigkeit in dieser Art kann typischerweise die Energiemenge, die zum Erwärmen, Kühlen, Befeuchten oder Trocknen der ankommenden Belüftungs-Luft erforderlich ist, typischerweise um ungefähr 50% bis ungefähr 85 verringern, in Abhängigkeit hauptsächlich von den Betriebsleistungs-Eigenschaften des rotierenden Energieübertragungsrades.

Es ist gut bekannt, derartige rotierende Wärmetauscher-Räder mit einer Matrix aus Wärmetauscher-Material (das in der Lage ist, freie Wärme zu absorbieren) herzustellen, das mit einem Trocknungsmaterial (das in der Lage ist, Feuchtigkeit und somit gebundene als auch freie Wärme zu absorbieren) beschichtet ist. Derartige Regeneratoren werden in Belüftungssystemen verwendet, wie sie beispielsweise in Energierückgewinnungs-Ventilatoren oder in Heiz- und/oder Klimatisierungssystemen vorgesehen sind, bei denen die Übertragung von sowohl freier als auch gebundener Wärme erwünscht ist, wie beispielsweise im Fall von Klimatisierungssystemen, die in einem Sommerklima verwendet werden, das durch warme und feuchte Außenluft gekennzeichnet ist. Bei einem derartigen Klime ist es in vielen Fällen erwünscht, Frischluft von der Außenumgebung hereinzuführen. In diesem Fall werden die Regeneratoren dazu verwendet, freie und gebundene Wärme von der eintretenden Luft auf die austretende Luft zu übertragen. Die Entfernung von gebundener Wärme von der eintretenden Luft vor der Hindurchleitung der Luft über Verdampferwindungen von Klimatisierungssystemen trägt dazu bei, die Wärmebelastung zu verringern, die auf das Klimatisierungssystem einwirkt.

Um eine maximale Übertragung der gebundenen Wärme zu erzielen, ist ein geeignetes Wärmetauscher-Matrixmaterial für freie Wärme, wie z. B. Kunststoff (beispielsweise ein hohes Molekulargewicht aufweisende synthetische Polymere), Aluminium, oder Kraft- oder anderes Faserpapier vollständig und gleichförmig mit einem Trocknungsmaterial gemäß einem Verfahren beschichtet, das dem Fachmann gut bekannt ist. Bei einer Art von Regenerator umfasst die Matrix einen Kunststoffstreifen, der mit einem Trocknungsmaterial beschichtet und um eine Nabe herumgewickelt ist, um auf diese Weise ein Wärmetauscherrad zu bilden. Die Luftströmung durch das Rad und der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung durch die Rad-Matrix werden teilweise durch den Abstand zwischen gegenüberliegenden Oberflächen benachbarter Teile der Streifen der Matrix bestimmt. Dieser Abstand kann durch Kontrollieren der Höhe von Einprägungen in dem Streifen kontrolliert werden. Für eine vorgegebene Luftströmung ist der Wirkungsgrad der Wärmetauscher-Matrix um so höher, je enger der Abstand (oder je dichter die Wicklung) ist, und um so größer ist der Druckabfall längs der zwei Seiten des Rades. Siehe US-Patent 4 432 409 auf den Namen von Steele und 4 825 936 auf den Namen von Hoagland et al.

Es gibt eine Entwicklung in Richtung auf Forderungen für vergrößerte Luftwechselgeschwindigkeiten, um Innenluft-Schadstoffe zu verringern. Diese größeren Luftwechselraten erfordern notwendigerweise größere Energierückgewinnungs-Räder. Während die Räder in ihrer Größe vergrößert wurden, haben sie eine Vergrößerung ihres Gewichtes erfahren, so dass es wünschenswert wurde, das Rad in keilförmigen Segmenten herzustellen (typischerweise acht Segmente, die jeweils einen Winkel von 45° einschließen), und die Segmente in einem Rad-Rahmen zu befestigen, so dass die keilförmigen Segmente jeweils getrennt in dem Rahmen befestigt und zur Reinigung und/oder zum Ersatz entfernt werden können.

Die keilförmigen Segmente arbeiteten gut bei Rädern bis zu einem Durchmesser von 1,88 m (74 Zoll). Räder mit noch größeren Abmessungen sind jedoch erforderlich, beispielsweise Räder, die Durchmesser in der Größenordnung von 2,64 m (104 Zoll) und mehr haben. Eine Vergrößerung des Rades auf diese Größe schafft Probleme. Ein Problem bezieht sich auf den Rad-Rahmen. Die Kräfte der vergrößerten gegensinnig strömenden Luft können Biegemomente auf den größeren Rad-Rahmen ergeben, wodurch andererseits eine Verformung des Rades sowie Leckstellen um den Umfang des Rades herum hervorgerufen werden können. Zusätzlich macht das vergrößerte Gewicht jedes keilförmigen Segmentes dieses relativ schwer und schwierig in dem Rad-Rahmen zusammenzubauen oder aus dem Rad-Rahmen zur Reinigung oder zum Ersatz zu entfernen. Beispielsweise könnte ein keilförmiges Rad-Segment, das aus mit einem Trocknungsmaterial beschichteten Kunststoffstreifen hergestellt ist und einen Winkel von 45° einschließt sowie für ein Rad mit 2,64 m (1,04 Zoll) ausgelegt ist, in der Größenordnung von 27,2 kg (60 Pfund) oder mehr in Abhängigkeit von der Dicke des Rades wiegen. Dies stellt ein besonderes Problem in Anwendungsfällen dar, bei denen kommerzielle Belüftungssysteme typischerweise auf den Dächern von Gebäuden befestigt sind, was es schwierig macht, die Räder zu warten. Bei manchen Konstruktionen ist es erforderlich, die Räder mit schwerer Ausrüstung zu entfernen, was es in vielen Fällen unpraktisch macht, das Rad zu ersetzen, so dass sich hierfür nur ein geringer Anreiz ergibt.

Das US-Patent 3 789 916 beschreibt eine Rad-Baugruppe mit inneren und äußeren Wärmetauscher-Segmenten.

Entsprechend sind die Ziele der Erfindung die Schaffung einer verbesserten rotierenden Wärmeregenerator-Radbaugruppe: (a) mit einer verbesserten und festeren Rad-Rahmenbaugruppe zur Halterung von Segmenten, (b) die einfach zusammenzubauen und zu zerlegen ist, und (c) die unterschiedlich geformte Segmente einschließt, so dass die Segmente eine verringerte Größe aufweisen können, um die Befestigung und Entfernung der Segmente von dem Rahmen und ihre Reinigung und ihren Ersatz zu erleichtern.

Ein Regenerator-Wärmetauschergerät umfasst einen Rahmen und eine Anzahl von Segmenten aus einem Wärmeübertragungs-Material. Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung schließt der Rahmen eine Anzahl von Speichen ein, wobei jede der Speichen zumindest einen Teil mit einem I-Träger-Querschnitt zur Aufnahme von zumindest einer Kante eines der Segmente und zur Lieferung von Widerstandskräften gegen das Biegemoment aufgrund von Kräften der in entgegengesetzten Richtung strömenden Luft einschließt.

Vorzugsweise umfasst jede der Speichen (a) einen I-Träger-Teil mit einem I-Träger-Querschnitt und einen T-Träger-Teil, der einen T-Träger-Querschnitt aufweist, und (b) einen Stab, der so konstruiert ist, dass er Segmente in dem Rahmen festlegt.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfasst die Matrix eine Anzahl von entfernbaren austauschbaren Segmenten, wobei die Segmente zumindest zwei Typen einschließen, wobei jeder Typ eine unterschiedliche Form hat, so dass sie miteinander zusammenwirken, um den Einbau und die Entfernung der Segmente aus dem Rahmen zu erleichtern.

Gemäß einer Ausführungsform schließt der Rahmen eine Anzahl von Speichen ein, und zumindest ein Segment jedes Typs von Segmenten ist zwischen benachbarten Speichen angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist jede der Speichen radial gerichtet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Segment der Typen von Segmenten, das innere radiale Segment, so geformt und bemessen, dass es in Radialrichtung an seinen Platz verschiebbar und aus diesem heraus verschiebbar ist, wenn das Segment zwischen Speichen befestigt wird, wobei die Segmente zwischen die I-Träger-Teile von zwei benachbarten Speichen an einer radial innenliegenden Position passen, während das andere Segment der Typen von Segmenten so geformt und bemessen ist, dass es sich in Axialrichtung in und aus seinem Platz bewegt und zwischen die T-Träger-Teile von zwei benachbarten Speichen in einer radial außenliegenden Position passt, um auf diese Weise die Befestigung und Entfernung von Segmenten am Anwendungsort zu erleichtern, ohne dass es erforderlich ist, das Rad vollständig aus dem Belüftungssystem zu entfernen, in dem es befestigt ist.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schließt jede der Speichen einen I-Träger-Querschnitt mit einem Stegteil und einem Flanschteil auf jeder Seite des Stegteils ein und ist so ausgebildet, dass sie einen beträchtlichen Teil der Biegebeanspruchungen aufnimmt, die auf das Rad von den Kräften ausgeübt werden, die auf das Rad durch die gegensinnig strömenden Luftströme ausgeübt werden. Zumindest eines der Segmente ist so geformt und bemessen, dass es zwischen die Flanschteile jeder Speiche und zwischen die Stegteile zwischen benachbarten Speichen passt, wenn in richtiger Weise in den Rad-Rahmen angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt jede Speiche einen inneren Speichenteil mit einem inneren I-Träger-Teil zur radialen Aufnahme und Befestigung eines inneren Segmentes und einen äußeren T-Träger-Teil zur axialen Aufnahme des äußeren Segmentes derart, dass das innere radial angeordnete Segment an seinem Platz verriegelt wird, und eine Stange zum Verriegeln des äußeren radial angeordneten Segmentes an seinem Platz ein.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres für den Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich, in der eine bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben ist, und zwar lediglich zur Erläuterung einer besten Ausführungsform der Erfindung. Wie dies zu erkennen ist, kann die Erfindung in anderen und unterschiedlichen Ausführungsformen verwirklicht werden, und die verschiedenen Einzelheiten können in verschiedener Hinsicht modifiziert werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Entsprechend sollen die Zeichnungen und die Beschreibung als erläuternd und nicht beschränkend aufgefasst werden.

Zum vollständigeren Verständnis der Eigenart und Ziele der vorliegenden Erfindung sollte auf die folgenden Zeichnungen Bezug genommen werden, in denen:

1 eine Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines rotierenden Wärmetauscher-Rades ist, das innerhalb eines rotierenden Wärmetauscher-Systems angeordnet ist, wobei das Rad eine Matrix umfasst, die aus entfernbaren Segmenten gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;

2 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Rades nach 1 ist;

3 und 4 perspektivische Ansichten eines Teils des Rades nach 1 sind, die den Mechanismus zur Befestigung und Entfernung der äußeren radialen Segmente von dem Rad-Rahmen zeigen;

5 eine Vorderansicht eines Teils eines Rades ist, die die Befestigung und Entfernung eines inneren radialen Segmentes von dem Rad-Rahmen zeigt; und

6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 in 1 ist.

In 1 weist der Regenerator der vorliegenden Erfindung vorzugsweise die Form eines Energierückgewinnungs-Rades 10 auf, das in einem Gehäuse 12 gehaltert ist, wobei das Rad so ausgebildet ist, dass es auf dem Pfad von zwei entgegengesetzt strömenden in Kanälen geführten Luftströmen befestigt ist, so dass zu jedem Zeitpunkt ein Luftstrom durch eine Hälfte des Rades und der andere durch die andere Hälfte des Rades strömt. Das Rad ist für eine Drehung um seine Achse 14 befestigt, so dass Wärme von dem wärmeren Luftstrom auf den kühleren Luftstrom übertragen wird.

Das Rad umfasst einen Tragrahmen 16 und Energieübertragungs-Segmente 18 aus einem Wärmetauscher-Material. Der Rahmen ist so konstruiert, dass er den Biegemomenten der gegensinnig strömenden Luftströme widersteht, während er weiterhin eine feste Konstruktion zum Festhalten und zur leichten Entfernung von Energieübertragungs-Segmenten von dem Rahmen ergibt.

Wie dies in 1 und mit weiteren Einzelheiten in den 2–5 gezeigt ist, umfasst der Tragrahmen 16 des Energierückgewinnungs-Rades 10 eine Nabe 20 (die in den 1, 2 und 5 gezeigt ist), Speichen 22 (die in den 2-5 gezeigt sind) und eine Kranzbaugruppe 24 (die am besten in den 3 und 4 gezeigt ist) zur Halterung der Energieübertragungs-Segmente 18 (die im Einzelnen in den 2 und 5 gezeigt sind). Der Rahmen 16 des Rades 10 besteht vorzugsweise aus einem ein geringes Gewicht aufweisenden stabilen Material, wie z. B. Aluminium oder Stahl. Der Rahmen schließt eine Anzahl von Speichen 22 ein, die sich vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise in Radialrichtung von der Nabe 20 zur Kranzbaugruppe 24 unter gleichen Winkelabständen um die Nabe herum erstrecken. Beispielsweise können acht Speichen mit einem Winkelabstand von 45° vorgesehen werden, obwohl die Anzahl und der Winkel sich ändern können. Die Speichen können sich weiterhin unter einem Winkel zur Radialrichtung erstrecken.

Wie dies am besten in den 2-4 gezeigt ist, schließt jede Speiche 22 ein langgestrecktes Speichenelement 30 ein, das vorzugsweise einen inneren, an der Nabe 20 befestigten I-Träger-Teil 32 und einen äußeren T-Träger-Teil 34 aufweist, der sich von dem I-Träger-Teil 32 zu der Kranzbaugruppe 24 erstreckt. Wie dies am besten in 6 zu erkennen ist, schließt der I-Träger-Teil 32 zwei Flansche 36 und 38 mit einem dazwischenliegenden Steg 40 ein. Der T-Träger-Teil 34 ist im Wesentlichen eine Verlängerung eines Flansches und des Steges des I-Träger-Teils, so dass der I-Träger-Teil und der T-Träger-Teil vorzugsweise eine integrierte einstückige Konstruktion bilden, obwohl der T-Träger-Teil getrennt von dem I-Träger-Teil hergestellt werden kann und die beiden miteinander verbunden werden können, um eine jeweilige Speiche zu bilden. Der inneren I-Träger-Teil erstreckt sich über eine vorgegebene Strecke von dem Mittelpunkt des Rades aus, wo er an einem Punkt 42 (2) endet, während sich der T-Träger-Teil 34 von dem Endpunkt 42 des I-Trägers zu der äußeren Kranzbaugruppe 24 des Rahmens 16 erstreckt.

Bei dieser Konfiguration können zwei unterschiedlich geformte Energieübertragungs-Segmente 18A und 18B verwendet werden, so dass sich kleinere Segmente ergeben, die den Zusammenbau, die Entfernung, den Ersatz und/oder die Reinigung der Segmente erleichtern. Das innere Segment ist keilförmig und ähnlich den bekannten Segmenten, wie sie beispielsweise in der anhängigen Anmeldung beschrieben sind. Wenn es in richtiger Weise in dem Rahmen angeordnet ist, weist das innere Segment vorzugsweise eine innere bogenförmige Kante mit einem Krümmungsradius derart, dass er mit der Nabe zusammenwirkt, und eine äußere bogenförmige Kante mit einem Krümmungsradius auf, die sich exakt zu dem Endpunkt 42 erstreckt oder um eine vorgegebene Strecke, beispielsweise einen Bruchteil von 2,54 cm (1 Zoll) über den Endpunkt 42 hinaus erstreckt, so dass sich ein Teil des inneren Segmentes in den T-Träger-Teil 34 für zwei benachbarten Speichenelemente 22 erstreckt. Das äußere Energieübertragungs-Segment 18B ist ein bogenförmig geformtes Segment und weist, wenn es in richtiger Weise in dem Rahmen angeordnet ist, einen inneren Krümmungsradius, der im Wesentlichen dem äußeren Krümmungsradius des inneren Segmentes entspricht, und einen äußeren Krümmungsradius auf, der im Wesentlichen gleich dem der äußeren Kranzbaugruppe ist. Somit passt das äußere Segment 18B zwischen das innere Segment 18A und die Kranzbaugruppe 24 und in die T-Träger-Teile 34 der benachbarten Speichenelemente.

Die Energieübertragungs-Segmente 18A und 18B können aus Streifen aus Kunststoff (beispielsweise einem ein hohes Molekulargewicht aufweisenden synthetischen Polymermaterial), Aluminium, Kraft- oder anderem Faserpapier oder Stahl geformt werden. Irgendwelche Polymermaterialien des Typs, der wärmeversiegelbar ist, werden vorzugsweise verwendet. Jedes der inneren und äußeren in Radialrichtung angeordneten Segmente kann beispielsweise durch vollständiges Hindurchschneiden durch einen oder mehrere Streifen gebildet werden, die zu einem Rad aufgewickelt sind, das im Wesentlichen beispielsweise mit einem erhitzten Schneidwerkzeug von einer Stirnfläche zur gegenüberliegenden Stirnfläche geschnitten wird, so dass die resultierenden keilförmigen oder bogenförmigen Elemente jeweils bogenförmige Streifen aufweisen, die an ihren Enden entlang der Schnittlinie miteinander verschmolzen sind. Wie dies in 6 gezeigt ist, können sowohl die inneren als auch die äußeren Segmente mit einem geeigneten Rahmen umgeben werden, wie z. B. einem C-Kanal-Haltebügel, der allgemein bei 44 gezeigt ist und der so bemessen ist, dass er in die I-Träger-Konstruktion passt, die durch die Speichenelemente 30 gebildet wird. Alternativ kann der C-Kanal-Haltebügel fortgelassen werden.

Der Fachmann wird erkennen, dass andere Matrix-Konstruktionstechniken verwendet werden können, und dass andere Matrizen mit anderen Konfigurationen hergestellt werden können, wie z. B. solche, die ebene Schichten oder eine wabenförmige Struktur aufweisen. Wie dies in der Technik bekannt ist, sind geeignete Abstandseinrichtungen in der Matrix vorgesehen, um Gaskanäle in einer axialen Richtung durch die Radsegmente mit einer vorgegebenen Oberflächendichte zu bilden.

Wie dies in 5 gezeigt ist, kann das innere kuchenförmige Segment somit zwischen den Speichen angeordnet und in Abstand von der Nabe angeordnet werden und dann in Radialrichtung in seine Position gegen die Nabe verschoben werden. An seinem Platz wird das innere Segment zwischen den Flanschen der zwei benachbarten I-Träger-Teile der benachbarten Speichenelemente festgelegt und erstreckt sich an seiner äußeren radialen Kante bis zu dem Ende des I-Träger-Flansches oder über eine kurze Strecke über dieses hinaus, wo der T-Träger am Endpunkt 42 beginnt. Sobald sich das innere Segment an seinem Platz befindet, kann das äußere Segment in Axialrichtung an seinen Platz zwischen der Kranzbaugruppe 24 und dem inneren Segment und zwischen den T-Träger-Teilen 34 der benachbarten Speichenelemente geschoben werden, wodurch das innere Segment an seinem Platz festgelegt wird.

Um die äußeren Segmente innerhalb der Rahmenbaugruppe festzulegen, wie dies in den 2 gezeigt ist, ist eine Stange 46 vorgesehen. Die Stange 46 verriegelt oder klemmt vorzugsweise die gerade Kante des äußeren Segmentes, um das äußere Segment an seinem Platz zu halten. Die Stange 46 kann in irgendeiner bekannten Weise befestigt werden. Vorzugsweise schließt die Stange Einrichtungen zur Befestigung der Stange derart ein, dass sie den T-Träger-Teil abdeckt. Die Stange schließt allgemein zwei Streifen 48 ein, die sich (wie dies in 2 durch gestrichelte Linien 50 gezeigt ist) in den I-Träger-Teil des Speichenelementes zwischen der geraden Kante des inneren Segmentes und dem Steg des I-Träger-Teils erstrecken und über zumindest einen Teil des Steges 40 des T-Träger-Teils 34 und die gerade Kante des äußeren Energieübertragungs-Segmentes 18B auf der Außenseite der Speiche passen.

Die Kranzbaugruppe schließt vorzugsweise geeignete Halteeinrichtungen, wie z. B. den in den 3 und 4 gezeigten Mechanismus 58 ein, um die Stange 46 an ihrem Platz zu halten. Der Mechanismus 58 schließt vorzugsweise einen Schwenkarm 60 ein, der auf der Innenseite des äußeren Kranzes 62 angebracht ist und um einen Schwenkzapfen 34 zwischen einer offenen Stellung (die an der Stelle A in 4 gezeigt ist) und einer geschlossenen Klemmstellung verschwenkbar ist (die an der Stelle B in 3 gezeigt ist), wobei der Arm 60 an seinem Platz durch einen Riegel 66 gehalten wird, der am Innenumfang des Außenkranzes 62 vorgesehen ist. Der Arm 60 ist mit zwei Laschen 68 und 70 versehen. Die Lasche 68 ist so ausgebildet, dass sie über das äußere Ende der Stange 46 passt, wenn der Arm in seine geschlossene Stellung bewegt wird, um die Stange 46 an ihrem Platz zu halten. Die andere Lasche 70 ergibt die Einrichtung zum Bewegen des Arms in Radialrichtung nach innen, so dass er an dem Riegel 66 vorbeilaufen kann, wenn der Arm an der geschlossenen Stellung in eine offene Stellung bewegt wird.

Es ist zu erkennen, dass die Stange 46 an dem Rahmen auf andere Weise befestigt werden kann. Beispielsweise kann die Stange 46 an der Speiche mit einer oder mehreren Befestigungsmitteln, wie z. B. Schrauben und/oder Bolzen, befestigt werden. Die Stange kann mit Klammern versehen werden, die an dem Steg des T-Träger-Teils befestigt werden. Zusätzlich ist die Stange so gezeigt, als ob sie sich über die Länge des T-Träger-Teils erstreckt, doch könnte sie auch alternativ eine andere Länge aufweisen und sich beispielsweise weiter über den I-Träger-Teil erstrecken oder verkürzt sein, um lediglich einen Teil des T-Träger-Teils abzudecken.

Es sei bemerkt, dass die Stirnfläche des Rades, durch die die Luft strömen kann, ein wichtiger Faktor ist, der den Druckabfall und den Wirkungsgrad der Energieübertragung innerhalb eines vorgegebenen Rad-Radius beeinflusst. Bei der vorliegenden dargestellten Konstruktion wird die Stirnfläche des Rades sowohl durch die Breite des I-Träger-Teils des Speichenelementes 30 als auch den Segment-Rahmen 44 verringert. In einer typischen Rad-Konstruktion können acht I-Träger-Speichen bis zu 5% der gesamten Oberfläche eines Rades darstellen, und zwar ebenso wie die Rahmen 44 von acht keilförmigen Segmenten. Durch Einsetzen der Rahmen 44 der Segmente im Inneren der I-Träger-Konstruktion wird die Strömung durch die Fläche des Rades nicht merklich beeinflusst.

Es ist zu erkennen, dass die Verwendung der I-Träger-Konstruktion eine ein geringes Gewicht und eine wenig aufwändige Konstruktion ergibt, um den Biegemomenten zu widerstehen, die durch die gegensinnig strömenden Luftströme hervorgerufen werden. Unter Verwendung einer I-Träger-Konstruktion befindet sich ein großer Anteil des Materials in den parallelen Flanschen an den Enden des Trägers, an denen maximale Biegekräfte in Druck- und Zugrichtung auftreten. Obwohl dies aus Gründen der Festigkeit ideal ist, belegen die parallelen Flansche (abwechselnde Druck- und Zugelemente des I-Trägers) eine Stirnfläche des Rades, durch die anderenfalls Luft strömen könnte, obwohl durch Einsetzen der Haltebügel der Segmente innerhalb der I-Träger-Konstruktion der Nachteil zu einem Minimum gemacht wird. Weiterhin können durch die Verwendung der inneren und äußeren Segmente kleinere und leichtere Segmente geschaffen werden, was den Einbau und die Entfernung der Segmente erleichtert. Dadurch, dass die Stirnflächen der inneren und äußeren Segmente im Wesentlichen mit der gleichen Oberfläche (der Oberfläche senkrecht zur Luftströmung) ausgebildet werden, haben sie ungefähr das gleiche Gewicht, und sie haben die halbe Größe einer einzigen keilförmigen Einheit mit vergleichbarer Größe, die für ein Rad mit den gleichen Abmessungen bestimmt ist. Die Teile ergeben eine bequeme Möglichkeit zum Einbau und zur Entfernung der inneren und äußeren radialen Segmente, die sich bei einer einstückigen Speichen-Konstruktion mit I-förmigem Querschnitt nicht ergeben würde. Dies ist im Hinblick auf die Größe der derzeit hergestellten Räder von extremer Bedeutung, weil hier die Segmente jeweils ein Gewicht in der Größenordnung von 13,6 kg (30 Pfund) haben. Es ist gut bekannt, dass eine I-Träger-Konstruktion eine extrem feste Abstützung gegen Biegebeanspruchungen ergibt, denen das Rad ausgesetzt wird, während sich das Rad in zwei gegensinnig strömenden Luftströmen bewegt. Eine einstückige T-Träger-Konstruktion ergibt nicht die Halterung, die sich bei einer einstückigen I-Träger-Konstruktion ergibt. Die Anmelder haben jedoch festgestellt, dass der größte Teil der Biegebeanspruchung auf das innere radiale Segment konzentriert ist, so dass der I-förmige Trägerabschnitt auf dem inneren Speichenabschnitt vorgesehen ist. Dies ermöglicht es, dass der äußere Speichenabschnitt einen T-förmigen Querschnitt aufweist, und ergibt die Möglichkeit, dünnere (und damit leichtere) Matrizen trotz der Größe des Rades bereitzustellen. Es ist wichtig, festzustellen, dass wenn die Stange die Kante jedes der zwei äußeren Segmente in dem Rahmen festklemmt, die resultierende Struktur des T-förmigen Querschnittes und der Stange nicht die Festigkeit einer I-Träger-Konstruktion ergibt und dies auch nicht ergeben muss. Die Klemmstange ergibt nur eine geringe zusätzliche Abstützung gegen Biegebeanspruchungen.

Andere alternative Strukturen können vorgesehen werden. Beispielsweise können die inneren Segmente kleiner oder größer als die äußeren Segmente ausgebildet werden. Weiterhin kann, obwohl die bevorzugte Anordnung darin besteht, einen inneren I-Träger-Teil und den äußeren T-Träger-Teil vorzusehen, unter bestimmten Umständen, in denen beispielsweise festgestellt wird, dass der größte Teil der Biegebeanspruchungen von dem äußeren Segment beispielsweise aufgrund von Unterschieden der Größen zwischen den inneren und äußeren Segmenten, aufgenommen wird, der T-Träger-Teil als innerer Teil vorgesehen werden, während der I-Träger-Teil den äußeren Teil bildet. Im letzteren Fall würde das äußere Segment zunächst in Radialrichtung in die I-Träger-Teile der Speichen eingesetzt, worauf die inneren Segmente in Axialrichtung in die T-Träger-Teile der Speichen eingesetzt würden. In diesem Fall würde eine Stange oder eine andere geeignete Einrichtung das innere Segment an seinem Platz halten. Zusätzlich kann, obwohl zwei unterschiedliche Segmente gezeigt und beschrieben wurde, das Rad mehr als zwei Arten von unterschiedlichen Typen von Segmenten einschließen.

In dieser Beschreibung sind verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben, doch ist es, wie dies weiter oben erwähnt wurde, verständlich, dass die Erfindung unter verschiedenen anderen Bedingungen und in anderen Umgebungen verwendet werden kann und innerhalb des Schutzumfanges des erfinderischen Grundgedankens geändert oder modifiziert werden kann, wie er in den Ansprüchen definiert ist.