Wabenförmiger Einbau für einen Rieselkühler
Die Erfindung bezieht sich auf einen wabenförmigen Einbau für einen Rieselkühler, insbesondere für einen Kühlturm, bestehend aus mehreren nebeneinander angeordneten Streifen oder Platten, wobei jeder Streifen oder jede Platte mindestens abschnittsweise in zwei zueinander verschiedenen Richtungen wellenartig verformt ist und bezüglich einer gedachten Streifen- oder Plattenmittelebene mindestens teilweise in beiden genannten Richtungen jeweils einer vor dieser Mittelebene liegenden Ausbuchtung eine hinter dieser Ebene liegende Ausbuchtung und einer hinter dieser Ebene liegenden Ausbuchtung eine vor dieser Ebene liegende Ausbuchtung folgt.
Rieseleinbauten für Kühltürme wurden früher aus Holz gefertigt. Heute werden auch für diesen Zweck synthetische, metallische oder mineralische Materialien verwendet. Eine bekannte Konstruktion dieser Art besteht aus bandartigen Streifen, die in Längsrichtung einen zickzackförmigen Verlauf aufweisen. Mehrere Streifen sind nebeneinander und mit ihren Mittelebenen parallel zueinander zu plattenartigen Gebilden vereint, wobei die einzelnen Streifen miteinander fest verbunden sind. Diese so gebildeten Rieseleinbauten sind senkrecht zu ihrer Ebene offen, so dass von oben nach unten das zu kühlende Wasser und von unten nach oben die Kühlluft strömen kann.
Der Nachteil dieser bekannten Konstruktion liegt im wesentlichen darin, dass diese Rieseleinbauten nur in einer Richtung offen sind, so dass sie nur in waagerechter Richtung eingebaut werden können. Weiterhin ist nachteilig zu vermerken, dass an den zickzackverlaufenden Streifen das zu kühlende Wasser, Kondensat oder dergleichen zur Bachbildung neigt, was für den Kühleffekt denkbar ungünstig ist.
Bei einem weiteren bekannten Rieseleinbau dieser Art weisen die einzelnen bandartigen Streifen ebenfalls einen zickzackförmigen Verlauf auf, doch liegt die Richtung dieses zickzackförmigen Verlaufs im spitzen Winkel zur Längsrichtung des Streifens. Wenngleich Rieseleinbauten dieser Art für den Luftdurchtritt in zwei zueinander senkrechten Richtungen offen sind, so kann doch nicht übersehen werden, dass diese Rieseleinbauten dem Luftdurchtritt einen erheblichen Widerstand entgegensetzen, so dass der freie Luftdurchsatz infolge des im Kühlturm herrschenden Temperaturgefälles nur gering ist. Im Falle des zwangsweisen Luftdurchsatzes mittels Gebläsen müssen diese entsprechend stark dimensioniert werden.
Wird darüberhinaus zum Zwecke der mechanischen Stabilisierung zwischen je zwei zickzackverlaufenden Streifen ein gerader Streifen eingeschaltet, so ist der Luftdurchsatz in der Querrichtung überhaupt gesperrt.
Es ist auch ein Kühlturm bekannt, dessen grossflächige Rieseleinbauten aus Platten bestehen, die in Strömungsrichtung der Kühlluft gewellt und mit Abstand voneinander angeordnet sind, wobei als Abstandhalter Platten dienen, die sowohl in Strömungsrichtung der Kühlluft als auch quer dazu gewellt sind. Wie nun die Erfahrung zeigt, ist die auf die Flächeneinheit bezogene Kühlleistung, die durch zahlreiche konstruktive wie auch strömungstechnische Faktoren bestimmt wird, wie beispielsweise Anteil der benetzbaren Fläche, Strömungswiderstand, Strömungsgeschwindigkeit, benetzbare Fläche pro Volumeneinheit, Verwirbelungsausmass der durchströmenden Luft und dergleichen, nicht zufriedenstellend.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen wabenförmigen Einbau der eingangs genannten Art so auszubilden, dass er nicht nur senkrecht und waagerecht eingebaut, sondern auch in jeder dieser möglichen Lagen entweder im Gegenstrom oder aber im Querstrom mit Kühlluft betrieben werden kann, wobei er die Bachbildung des zu kühlenden Wassers, Kondensats oder dergleichen praktisch verhindert und einen höchstmöglichen Kühleffekt bei geringem Durchströmwiderstand erzielen lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die wellenartige Verformung der Streifen oder Platten bei gleicher Höhe der Scheitelpunkte der Wellenberge bzw. der Wellentäler in den beiden genannten Richtungen voneinander verschiedene Wellenlänge aufweist und die Wellenberge bzw. Wellentäler jedes Streifens oder jeder Platte an den Wellentälern bzw. den Wellenbergen eines oder zweier benachbarter Streifen oder Platten angeschlossen sind.
Ein wabenförmiger Einbau dieser Art ist nicht nur in seiner Längsrichtung, sondern auch quer dazu offen, so dass für die beiden erwähnten Einbauarten eine einzige Einbautype genügt, was wesentliche fertigungstechnische Vorteile bringt und was sich auch bezüglich der Lagerhaltung günstig auswirkt. Darüberhinaus erzeugt die erfindungsgemässe Ausbildung des Einbaues nicht nur eine lebhafte turbulente Bewegung des zu kühlenden Wassers, Kondensates oder dergleichen, sondern auch der den Einbau durchströmenden Luft, so dass mit relativ einfachen Mitteln bereits auf kurzen Strecken eine intensive Kühlung erzielt werden kann, was wiederum geringe bauliche Abmessungen der Kühleinrichtung bedingt.
Ferner ist wesentlich und wichtig, dass für den Luftdurchtritt sowohl in der Quer- wie auch in der Längsrichtung durchgehende, hintereinanderliegende, freie Öffnungen vorgesehen sind, die nur einen geringen Strömungswiderstand bilden, ohne jedoch dadurch die Turbulenz der Luftströmung zu unterbinden.
Anschliessend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen wellenartig verformten Streifen in perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 einen aus mehreren nebeneinander angeordneten, wellenartig verformten Streifen gebildeten wabenförmigen Einbau in perspektivischer Darstellung,
Fig. 3 die Draufsicht auf den Einbau nach Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 eine Variante des Einbaues nach Fig. 2 in perspektivischer Darstellung,
Fig. 6 die Draufsicht auf den Einbau nach Fig. 5 und
Fig. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII in Fig. 6.
Der Streifen 1, der beispielsweise aus einem der mechanischen und thermischen Beanspruchung genügenden Kunststoffmaterial gefertigt ist, weist sowohl in seiner Längsrichtung (Pfeil 2) als auch in seiner Querrichtung einen wellenförmigen Verlauf auf, wobei die beiden Wellungen einander überlagert sind, so dass bezüglich der gedachten Streifenmittelebene 4 sowohl in der Längs- als auch in der Quererstreckung 2 bzw. 3 des Streifens 1 jeweils einer vor dieser Ebene 4 liegenden Ausbuchtung 5, 5', 5" usw. eine hinter dieser Ebene 4 liegende Ausbuchtung 6, 6', 6" und einer hinter dieser Ebene liegenden eine vor dieser Ebene liegende Ausbuchtung folgt.
Werden zwei zueinander senkrechte Schnittebenen 7 und 8 gelegt, die lotrecht die gedachte Mittelebene schneiden, wobei die eine Schnittebene 7 die Mittelachse 9 des Streifens 1 enthält und die andere Schnittebene 8 im Bereich einer Scheitelhöhe einer Ausbuchtung 5 bzw. 6 geführt ist, so ergibt sich einerseits als Schnittkontur eine annähernd gerade Linie 10, die mit der Längsmittelachse 9 zusammenfällt, andererseits eine wellenförmig verlaufende Schnittkontur 11 (Fig. 1).
Wenn auch in der Fig. 1 die Wellenzüge stetig verlaufend gezeigt sind, so liegt es durchaus im Rahmen der Erfindung, den Streifen so zu verformen, dass die einzelnen Schnittkonturen durch gerade Linien beispielsweise trapez- und/oder dreieckförmig gebildet sind.
Auch ist der stetige Verlauf der Wellungen für die Erfindung nicht bindend, da es durchaus möglich ist, die Streifen nur jeweils auf einen Teil ihrer Länge in der vorgeschlagenen wellenartigen Weise auszubilden. Es ist für die Erfindung nicht bindend, dass die Richtungen der beiden Wellungen unbedingt senkrecht zueinander stehen; denn es ist ohne weiteres möglich, dass diese beiden Richtungen einen spitzen Winkel miteinander einschliessen. Der Wellenverlauf in Querrichtung (Pfeil 3) des Streifens 1 ist relativ kurz, so dass sich deren Schnittkontur 11 mit der Ebene 8 bezüglich der gedachten Streifenmittelebene 4 als positive und negative Viertelwelle 11' und 11" darstellt. Es fällt jedoch in den Rahmen der Erfindung, die Streifen breiter zu gestalten oder aber die Wellung in Querrichtung so zu formen, dass in dieser Richtung mehrere positive und negative Wellenberge aufscheinen.
Wesentlich ist jedoch, wie auch aus der Zeichnung ersichtlich ist, dass die Wellenlänge der einen Wellung ein Vielfaches der Wellenlänge der anderen Wellung aufweist, wobei vorteilhafterweise die Wellenlänge des in Querrichtung 3 verlaufenden Wellenzuges 11 ein Vielfaches der Wellenlänge des in Längsrichtung 2 verlaufenden Wellenzuges aufweist.
Zur Bildung des Einbaues werden mehrere Streifen 1, 1', 1" der erläuterten Art mit ihren gedachten Mittelebenen 4 parallel zueinander und nebeneinander angeordnet, so dass ein wabenförmiges, sich vornehmlich in zwei Richtungen erstreckendes Gebilde (Fig. 2, 3 und 4) entsteht, wobei die einzelnen Streifen im Bereich der sich berührenden Wellenberge und Wellentäler miteinander fest verbunden, beispielsweise verklebt oder verschweisst, werden.
Aus dem Vorstehenden und auch aus den Fig. 2 bis 4 geht eindeutig hervor, dass der so gebildete wabenförmige Einbau in zwei Richtungen (Pfeile 12 und 13) offen ist und dass dank der gewählten Verformung eine Bachbildung des zu kühlenden Wassers, Kondensates oder dergleichen praktisch ausgeschlossen ist.
Vor allem ist auch aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, dass für den Luftdurchtritt in Pfeilrichtung 13 weite und durchgehende Öffnungen 20 vorgesehen sind, durch die die einzelnen Luftströme ziehen, ohne wesentliche Umlenkung und damit ohne wesentlichen Widerstand zu finden. Die Strömungsverhältnisse sind dann günstig (kleiner Strömungswiderstand einerseits, hoher Verwirbelungsgrad andererseits), wenn die Höhe der Wellenberge bzw. Wellentäler beider Wellungen geringer ist als die grössere Wellenlänge der wellenförmigen Verformung. Zweckmässigerweise beträgt das Verhältnis von Höhe der Wellenberge bzw. Wellentäler beider Wellungen zur grösseren Wellenlänge der wellenförmigen Verformung mindestens 1:5, vorzugsweise jedoch 1:20.
Die Variante des Einbaues nach den Fig. 5 bis 7 unterscheidet sich von der eben beschriebenen Ausführungsform dadurch, dass zwischen den gewellten Streifen 14, 14', 14" ebene Streifen 15, 15' eingeschaltet sind. Dass die gewellten Streifen 14, 14', 14" bezüglich der ebenen Streifen 15, 15' spiegelbildlich oder aber auch gegeneinander versetzt angeordnet sein können, liegt auf der Hand. Auch im Falle der Verwendung der ebenen Zwischenstreifen 15, 15' sind die Einbauten in zwei Richtungen durchgehend offen, so dass auch für diese Type die oben erwähnten Einbauarten und Be triebsweisen gelten.
Wesentlich und wichtig dabei ist, dass die Kühlluft trotz der ebenen Streifen den Einbau in Pfeilrichtung 13 praktisch ungehindert durchströmen kann (Fig. 5 und 6), wobei auch für diese Ausbildungsform das oben angegebene Verhältnis (Wellenberghöhe: Wellenlänge) gilt.
Um grossflächige Verbindungsstellen zu gewinnen, können die Wellenberge in ihrem Scheitelbereich abgeflacht werden, so dass sich dadurch eine zur gedachten Mittelebene 4 parallele Fläche bildet.
Dank dem erfindungsgemässen Vorschlag können wabenförmige Einbauten jeder beliebigen Abmessung gebaut werden, die der gestellten Aufgabe (senkrechter und waagerechter Einbau, Gegenstrom- und Querstrombetrieb in jeder Einbaulage) mit einfachen Mitteln gerecht werden, wobei die für den Luftdurchtritt vorgesehenen Querschnittsöffnungen so gross sind, dass sie der strömenden Luft nur einen geringen Widerstand bieten, andererseits jedoch eine so starke Verwirbelung erzielt wird, dass der Einbau in einen Rieselkühler ein Höchstmass an Kühlleistung zu bieten vermag. Zur Herstellung der Streifen eignen sich metallische, mineralische und/oder synthetische Materialien.