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.
Honeycomb installation for a trickle cooler
The invention relates to a honeycomb-shaped installation for a trickle cooler, in particular for a cooling tower, consisting of several strips or plates arranged next to one another, each strip or plate being at least partially deformed in two different directions and with respect to an imaginary strip or plate center plane At least partially in both directions mentioned, a bulge located in front of this central plane is followed by a bulge located behind this plane and a bulge located behind this plane is followed by a bulge located in front of this plane.
Drainage installations for cooling towers used to be made of wood. Today synthetic, metallic or mineral materials are also used for this purpose. A known construction of this type consists of band-like strips which have a zigzag shape in the longitudinal direction. Several strips are combined next to one another and with their central planes parallel to one another to form plate-like structures, the individual strips being firmly connected to one another. These trickle installations formed in this way are open perpendicular to their plane, so that the water to be cooled can flow from top to bottom and the cooling air can flow from bottom to top.
The disadvantage of this known construction is essentially that these trickle installations are only open in one direction, so that they can only be installed in a horizontal direction. A further disadvantage is that the water, condensate or the like to be cooled tends to form a stream on the zigzag stripes, which is extremely unfavorable for the cooling effect.
In a further known trickle installation of this type, the individual band-like strips also have a zigzag course, but the direction of this zigzag course is at an acute angle to the longitudinal direction of the strip. Although trickle installations of this type are open for air to pass through in two mutually perpendicular directions, it cannot be overlooked that these trickle installations offer considerable resistance to the passage of air, so that the free air throughput is only small due to the temperature gradient in the cooling tower. In the case of forced air throughput by means of fans, these must be dimensioned accordingly.
In addition, if a straight strip is inserted between each two zigzag strips for the purpose of mechanical stabilization, then the air throughput in the transverse direction is blocked at all.
A cooling tower is also known whose large-area trickle installations consist of plates which are corrugated in the direction of flow of the cooling air and are spaced apart, plates being used as spacers which are corrugated both in the direction of flow of the cooling air and across it. As experience now shows, the cooling capacity related to the unit area, which is determined by numerous structural and fluidic factors, such as the proportion of wettable area, flow resistance, flow speed, wettable area per unit volume, degree of turbulence of the air flowing through and the like, is unsatisfactory .
The invention is therefore based on the object of designing a honeycomb installation of the type mentioned in such a way that it can be installed not only vertically and horizontally, but also in each of these possible positions either in countercurrent or in crossflow with cooling air Stream formation of the water to be cooled, condensate or the like is practically prevented and the highest possible cooling effect can be achieved with low flow resistance.
This object is achieved according to the invention in that the wave-like deformation of the strips or plates at the same height of the vertices of the wave crests or the wave troughs in the two directions mentioned has different wavelengths and the wave crests or wave troughs of each strip or each plate at the wave troughs or are connected to the wave crests of one or two adjacent strips or plates.
A honeycomb installation of this type is not only open in its longitudinal direction, but also transversely thereto, so that a single installation type is sufficient for the two types of installation mentioned, which brings significant advantages in terms of manufacturing technology and which also has a favorable effect on storage. In addition, the inventive design of the installation not only generates a lively turbulent movement of the water, condensate or the like to be cooled, but also of the air flowing through the installation, so that intensive cooling can be achieved with relatively simple means over short distances, which in turn is low structural dimensions of the cooling device.
Furthermore, it is essential and important that continuous, one behind the other, free openings are provided for the passage of air both in the transverse direction and in the longitudinal direction, which form only a low flow resistance, but without thereby preventing the turbulence of the air flow.
The invention is then explained, for example, with reference to the drawing. Show it:
1 shows a wave-like deformed strip in a perspective view,
2 shows a honeycomb installation formed from several juxtaposed, wave-like deformed strips in a perspective representation,
FIG. 3 shows the top view of the installation according to FIG. 2,
Fig. 4 shows a section along line IV-IV in Fig. 3,
5 shows a variant of the installation according to FIG. 2 in a perspective illustration,
6 shows the top view of the installation according to FIGS. 5 and
FIG. 7 shows a section along the line VII-VII in FIG. 6.
The strip 1, which is made, for example, of a plastic material that is sufficient for mechanical and thermal stress, has an undulating course both in its longitudinal direction (arrow 2) and in its transverse direction, with the two corrugations being superimposed on one another so that, with respect to the imaginary Strip center plane 4 both in the longitudinal as well as in the transverse extension 2 and 3 of the strip 1 in each case a bulge 5, 5 ', 5 ", etc. lying in front of this plane 4, a bulge 6, 6', 6" lying behind this plane 4 and a bulge lying behind this plane is followed by a bulge lying in front of this plane.
If two cutting planes 7 and 8 perpendicular to each other are laid, which perpendicularly intersect the imaginary center plane, one cutting plane 7 containing the central axis 9 of the strip 1 and the other cutting plane 8 being guided in the region of an apex height of a bulge 5 and 6, respectively on the one hand an approximately straight line 10 as the sectional contour which coincides with the longitudinal center axis 9, on the other hand a wavy sectional contour 11 (FIG. 1).
Even if the wave trains are shown continuously running in FIG. 1, it is entirely within the scope of the invention to deform the strip in such a way that the individual cut contours are formed by straight lines, for example trapezoidal and / or triangular.
The continuous course of the corrugations is also not binding for the invention, since it is entirely possible to form the strips in the proposed wave-like manner over only part of their length. It is not binding for the invention that the directions of the two corrugations are absolutely perpendicular to one another; because it is easily possible that these two directions include an acute angle with one another. The wave course in the transverse direction (arrow 3) of the strip 1 is relatively short, so that its sectional contour 11 with the plane 8 with respect to the imaginary strip center plane 4 is shown as positive and negative quarter waves 11 'and 11 ". However, it falls within the scope of the invention to make the stripes wider or to shape the corrugation in the transverse direction so that several positive and negative wave crests appear in this direction.
However, it is essential, as can also be seen from the drawing, that the wavelength of one corrugation is a multiple of the wavelength of the other corrugation, with the wavelength of the wave train 11 running in transverse direction 3 advantageously being a multiple of the wave length of the wave train running in longitudinal direction 2.
To form the installation, several strips 1, 1 ', 1 "of the type explained are arranged with their imaginary central planes 4 parallel to one another and next to one another, so that a honeycomb structure (FIGS. 2, 3 and 4) is created that extends primarily in two directions , whereby the individual strips in the area of the touching wave crests and wave troughs are firmly connected to one another, for example glued or welded.
From the above and also from FIGS. 2 to 4 it is clear that the honeycomb-shaped installation formed in this way is open in two directions (arrows 12 and 13) and that, thanks to the selected deformation, a stream formation of the water to be cooled, condensate or the like is practical is excluded.
Above all, it can also be seen from FIGS. 3 and 4 that wide and continuous openings 20 are provided for the passage of air in the direction of arrow 13, through which the individual air flows pass without finding any significant deflection and thus without significant resistance. The flow conditions are favorable (small flow resistance on the one hand, high degree of turbulence on the other hand) when the height of the wave crests or wave troughs of both corrugations is less than the greater wavelength of the undulating deformation. The ratio of the height of the wave crests or wave troughs of both corrugations to the larger wavelength of the undulating deformation is expediently at least 1: 5, but preferably 1:20.
The variant of the installation according to FIGS. 5 to 7 differs from the embodiment just described in that flat strips 15, 15 'are inserted between the corrugated strips 14, 14', 14 ". That the corrugated strips 14, 14 ', 14 ″ can be arranged in a mirror-inverted manner with respect to the flat strips 15, 15 ′ or else offset from one another, is obvious. Even if the flat intermediate strips 15, 15 'are used, the internals are continuously open in two directions, so that the above-mentioned installation types and modes of operation also apply to this type.
It is essential and important that the cooling air can flow through the installation in the direction of arrow 13 practically unhindered in spite of the flat strips (FIGS. 5 and 6), whereby the ratio given above (wave crest height: wave length) also applies to this embodiment.
In order to obtain connecting points over a large area, the crests of the waves can be flattened in their apex area, so that a surface parallel to the imaginary center plane 4 is formed.
Thanks to the proposal according to the invention, honeycomb internals of any size can be built that meet the task (vertical and horizontal installation, counter-current and cross-flow operation in every installation position) with simple means, the cross-sectional openings provided for the passage of air being so large that they offer only a low resistance to the flowing air, but on the other hand such a strong turbulence is achieved that the installation in a trickle cooler is able to offer a maximum of cooling performance. Metallic, mineral and / or synthetic materials are suitable for producing the strips.