CN109579559A - 一种充气式膜索组合冷却塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充气式膜索组合冷却塔。该充气式膜索组合冷却塔包括用于受力的承载力部和实现冷却功能的功能部；承载力部包括底部支柱、充气膜、多个空间拉索和中心稳定柱；功能部包括集水池、喷水管网和冷凝区。该充气式膜索组合冷却塔通采用充气式膜为结构主体，并通过结合采用空间索网实现能够实际实施且结构稳定、经济成本低廉的优点。

Description

一种充气式膜索组合冷却塔

技术领域

本发明涉及工业冷却塔的技术领域，特别是涉及一种充气式膜索组合冷却塔。

背景技术

冷却塔属于一种高效的冷却设备，利用其内部的循环系统达到冷却水循环利用的目的。冷却塔已经被大范围地应用在火电厂、核电厂等需要大量冷却水的热力系统中。随着我国核电事业的建设，传统冷却塔设计理念以及传统材料都不具备优势，并且随着生活城镇小型化，一些小型临时冷却塔建设面临设计问题，而无法迎合城市城市低碳绿色发展的理念。

目前，冷却塔以混凝土和钢材为主，结构受力性能较差；超大型冷却塔设计困难，结构稳定问题突出。以充气膜结构为主的冷却塔，基本解决了上述问题。然而，充气膜结构的冷却塔仍然在研究阶段，没有具体的可参考的设计理念，且存在较多实践过程中急需解决的问题：结构如何施工，如何保证气膜的质量、受力合理以及承受强风荷载的破坏性。

因此，针对现有技术中钢结构冷却塔结构不稳定、经济成本高，充气膜式冷却塔无法进行实际实施的技术问题，有必要提供一种能够实际实施且结构稳定、经济成本低廉的充气式膜索组合冷却塔。

发明内容

针对现有技术中钢结构冷却塔结构不稳定、经济成本高，充气膜式冷却塔无法进行实际实施的技术问题，本发明实施例提供一种能够实际实施且结构稳定、经济成本低廉的充气式膜索组合冷却塔。该充气式膜索组合冷却塔通采用充气式膜为结构主体，并通过结合采用空间索网来解决冷却塔在实际实施过程中所遇到的问题。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：一种充气式膜索组合冷却塔包括：用于受力的承载力部和实现冷却功能的功能部；所述承载力部包括：位于所述充气式膜索组合冷却塔的底部的底部支柱，用于支撑和固定所述充气式膜索组合冷却塔；充气膜和多个空间拉索，所述充气膜位于所述多个空间拉索之间；位于所述充气式膜索组合冷却塔中心的中心稳定柱，所述中心稳定柱位于所述底部支柱、充气膜和空间拉索的中心位置；所述功能部位于所述底部支柱区域的范围，包括集水池、喷水管网和冷凝区，所述冷凝区位于所述集水池和所述喷水管网之间。

作为本发明的进一步改进，所述充气膜采用复合纤维材料制成。

作为本发明的进一步改进，所述充气膜包括：充气内膜；充气外膜，与所述充气内膜间隔设置；气膜夹层连接纤维，设置于所述充气内膜和所述充气外膜之间且用于将所述充气内膜和所述充气外膜进行连接；气膜外部气动肋，设置于所述充气外膜的外表面切用于降低荷载敏感度。

作为本发明的进一步改进，所述气膜外部气动肋的数量为多个。

作为本发明的进一步改进，所述气膜外部气动肋为不同形状的凸起或肋条。

作为本发明的进一步改进，所述气膜夹层连接纤维采用具有弹性的复合材料制成。

作为本发明的进一步改进，所述充气内膜的内表面采用具有降低气流摩阻效应的复合材料制成。

作为本发明的进一步改进，所述空间拉索包括平面索盘和空间索盘。

作为本发明的进一步改进，所述充气式膜索组合冷却塔包括多个充气膜。

本发明具有以下优点：

本发明实施例所提供的充气式膜索组合冷却塔采用充气膜索组合结构，能够通过增加充气膜的层数来不断提高塔高，不会带来太多荷载不利问题。进一步地，本发明实施例所提供的充气式膜索组合冷却塔的充气膜在局部受力之后将荷载转化为气膜壳的空气压力，空气压力升高气膜内外膜拉力增大，将局部荷载转化为结构整体荷载，结构受力优。进一步地，本发明实施例所提供的充气式膜索组合冷却塔采用双层膜内设置复合纤维将内外膜连接起来，有效改善气膜受力性能，增强膜结构的强度和适用性，能够有效传递荷载形成不同形状膜层。进一步地，本发明实施例所提供的充气式膜索组合冷却塔通过在气膜外设凸起的加劲增加传统冷却塔表面粗糙度，塔筒表面绕流进过格栅形成一层紊流，降低结构表面对于风荷载的敏感性，有效降低风荷载效应。进一步地，本发明实施例所提供的充气式膜索组合冷却塔采用可收纳的设置理念能够有效应对强风荷载，改善传统充气结构难以抵抗强风荷载的现状，采用沿高度分为几层的设置理念，能够快速收纳和恢复，分别在不同塔高中心稳定柱位置设置空间索收放装置，将整个气膜壳收到中心柱，在通过平面索盘拉索上携带的充气管充气，使得气膜恢复。进一步地，本发明实施例所提供的充气式膜索组合冷却塔采用空间索网，传力路径明确，有效防止气膜局部较大的变形和位移，并能够定位。进一步地，本发明实施例所提供的充气式膜索组合冷却塔采用拉索和气膜构造，具备工厂标准化制作和现场装配化作业，生产效率高、施工周期短、受季节温度影响小，建造成本低，并可以整体装车移动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例中一种充气式膜索组合冷却塔的立体示意图；

图2为图1所示实施例中充气膜的局部放大示意图。

附图中的标记说明：

100、钢结构冷却塔 1、空间拉索 1-1、平面索盘

1-2、空间索盘 2、中心稳定柱 3、充气膜

4、底部支柱 5、底部支柱区域 3-1、充气外膜

3-2、充气内膜 3-3、气膜夹层连接纤维 3-4、气膜外部气动肋

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明第一实施例中一种充气式膜索组合冷却塔的立体示意图。在该实施例中，充气式膜索组合冷却塔100包括用于受力的承载力部和实现冷却功能的功能部。承载力部包括位于充气式膜索组合冷却塔100的底部的底部支柱4，充气膜3，多个空间拉索1，位于充气式膜索组合冷却塔100中心的中心稳定柱2。底部支柱4用于支撑和固定充气式膜索组合冷却塔100。充气膜3位于多个空间拉索1之间。中心稳定柱2位于底部支柱4、充气膜3和空间拉索1的中心位置，将底部支柱4、充气膜3和空间拉索1竖向连成一体而形成充气式膜索组合冷却塔100。功能部位于底部支柱区域5的范围，包括集水池、喷水管网和冷凝区(图中未示出)，所述冷凝区位于所述集水池和所述喷水管网之间。

继续参照图1，空间拉索1包括平面索盘1-1和空间索盘1-2。平面索盘1-1为平面状，用于限制充气膜3的气膜壳平面内局部过大变形。空间索盘1-2为竖向设置，用于限制充气膜3的气膜壳的竖向位移，将充气膜3的气膜壳稳定在特定的空间位置，提高稳定性。

本发明实施例所提供的充气式膜索组合冷却塔采用空间索网，传力路径明确，有效防止气膜局部较大的变形和位移，并能够定位。

如图2所示，为图1所示实施例中充气膜的局部放大示意图。在该实施例中，充气膜3包括充气内膜3-2，与充气内膜3-2间隔设置的充气外膜3-1，设置于充气内膜3-2和充气外膜3-1之间且用于将充气内膜3-2和充气外膜3-1进行连接的气膜夹层连接纤维3-3，设置于充气外膜3-1的外表面且用于降低荷载敏感度的气膜外部气动肋3-4。优选地，充气膜3可以采用复合纤维材料制成。本发明实施例所提供的充气式膜索组合冷却塔采用双层膜内设置复合纤维将内外膜连接起来，有效改善气膜受力性能，增强膜结构的强度和适用性，能够有效传递荷载形成不同形状膜层。

继续参照图2所示，气膜外部气动肋3-4的数量为多个。进一步地，气膜外部气动肋3-4为不同形状的凸起或肋条。本发明实施例所提供的充气式膜索组合冷却塔通过在气膜外设凸起的加劲增加传统冷却塔表面粗糙度，塔筒表面绕流进过格栅形成一层紊流，降低结构表面对于风荷载的敏感性，有效降低风荷载效应。

在该实施例中，气膜夹层连接纤维3-2采用具有弹性的复合材料制成。气膜夹层连接纤维3-2将充气内膜3-2和充气外膜3-1联系在一起，能够减少局部变形，是的充气膜3的内外膜协同受力。优选地，充气内膜3-2的内表面采用具有降低气流摩阻效应的复合材料制成，有效地降低气流的摩擦阻力效应，提高通风率。

在其他优选实施例中，充气式膜索组合冷却塔100包括多个充气膜3。多层充气膜3叠加的塔筒能够根据不同需要设计不同塔高和形状，并避免一层破坏影响其他层的正常使用，并能够收纳，解决强风荷载问题，解决了超大型冷却塔设计难题。

充气式膜索组合冷却塔100的工程应用过程为：将工业生产的待冷却的水流入喷水管网，在冷凝区进行冷却，与塔筒底部进入的冷空气接触后冷凝进入集水池，完成冷却水的循环利用，加热的空气由于“烟囱效应”上升，气膜内膜复合材料有利于气流上升。

充气式膜索组合冷却塔100的具体施工过程为：首先将底部支柱4施工完成，再进行中心稳定柱2的施工，待中心稳定柱2完成，将工厂预制的充气膜3运输到现场进行组装，形成气膜圈，然后连接空间拉索1，在充气膜3中充入较轻的氦气，最上面一层充气膜3的气膜壳开始上升，地面设置牵引索，等上升到一定位置，将空间拉索1张拉固定在中心稳定柱2上面，然后按照这个方法施工下面一层，直到整个塔筒气膜壳安装完毕，最后安装功能部件，完成整个冷却塔的施工。

本发明实施例所提供的充气式膜索组合冷却塔采用充气膜索组合结构，能够通过增加充气膜的层数来不断提高塔高，不会带来太多荷载不利问题。

本发明实施例所提供的充气式膜索组合冷却塔的充气膜在局部受力之后将荷载转化为气膜壳的空气压力，空气压力升高气膜内外膜拉力增大，将局部荷载转化为结构整体荷载，结构受力优。

本发明实施例所提供的充气式膜索组合冷却塔采用可收纳的设置理念能够有效应对强风荷载，改善传统充气结构难以抵抗强风荷载的现状，采用沿高度分为几层的设置理念，能够快速收纳和恢复，分别在不同塔高中心稳定柱位置设置空间索收放装置，将整个气膜壳收到中心柱，在通过平面索盘拉索上携带的充气管充气，使得气膜恢复。

本发明实施例所提供的充气式膜索组合冷却塔采用拉索和气膜构造，具备工厂标准化制作和现场装配化作业，生产效率高、施工周期短、受季节温度影响小，建造成本低，并可以整体装车移动。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种充气式膜索组合冷却塔，其特征在于，所述充气式膜索组合冷却塔包括：

用于受力的承载力部和实现冷却功能的功能部；

所述承载力部包括：位于所述充气式膜索组合冷却塔的底部的底部支柱，用于支撑和固定所述充气式膜索组合冷却塔；充气膜和多个空间拉索，所述充气膜位于所述多个空间拉索之间；位于所述充气式膜索组合冷却塔中心的中心稳定柱，所述中心稳定柱位于所述底部支柱、充气膜和空间拉索的中心位置；

所述功能部位于所述底部支柱区域的范围，包括集水池、喷水管网和冷凝区，所述冷凝区位于所述集水池和所述喷水管网之间。

2.根据权利要求1所述的一种充气式膜索组合冷却塔，其特征在于，所述充气膜采用复合纤维材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种充气式膜索组合冷却塔，其特征在于，所述充气膜包括：

充气内膜；

充气外膜，与所述充气内膜间隔设置；

气膜夹层连接纤维，设置于所述充气内膜和所述充气外膜之间且用于将所述充气内膜和所述充气外膜进行连接；

气膜外部气动肋，设置于所述充气外膜的外表面切用于降低荷载敏感度。

4.根据权利要求3所述的一种充气式膜索组合冷却塔，其特征在于，所述气膜外部气动肋的数量为多个。

5.根据权利要求4所述的一种充气式膜索组合冷却塔，其特征在于，所述气膜外部气动肋为不同形状的凸起或肋条。

6.根据权利要求3所述的一种充气式膜索组合冷却塔，其特征在于，所述气膜夹层连接纤维采用具有弹性的复合材料制成。

7.根据权利要求3所述的一种充气式膜索组合冷却塔，其特征在于，所述充气内膜的内表面采用具有降低气流摩阻效应的复合材料制成。

8.根据权利要求1所述的一种充气式膜索组合冷却塔，其特征在于，所述空间拉索包括平面索盘和空间索盘。

9.根据权利要求1所述的一种充气式膜索组合冷却塔，其特征在于，所述承载力部包括多个充气膜。