CN116678237B - 一种可循环使用壳程冷却水的闭式冷却塔装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可循环使用壳程冷却水的闭式冷却塔装置，包括：架体，设置在所述架体上的塔体，所述塔体内部设置有上下对称分布的盘管组件，上下部的盘管组件分别与进水管以及排水管连通；以及设置在所述塔体内壁上下部的凸轮传动机构；所述盘管组件包括若干盘管本体。本发明通过改变上下部的盘管组件的分布状态，一方面，在盘管组件流道具有一个向下流动的状态，可有效避免水无法排尽带来的不利影响，另一方面，通过改变上下部的盘管组件的分布状态，螺旋程度，以及热水停留时间，可适应不同的冷却环境，从而综合提高了闭式冷却塔的冷却质量和效率。

Description

一种可循环使用壳程冷却水的闭式冷却塔装置

技术领域

本发明涉及冷却装置技术领域，具体为一种可循环使用壳程冷却水的闭式冷却塔装置。

背景技术

冷却塔是用水作为循环冷却剂，从一系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温的装置；其冷是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置，以保证系统的正常运行，装置一般为桶状，故名为冷却塔；

现有的冷却塔的现有的闭式冷却塔换热盘管都为平行于水平面设计的，一方面，单一平行于水平面设计的换热盘管，换热效果不佳，另一方面，当温度低于0°C时，需要排空内部液体达到防冻效果，冷却器内因为局部水力损失过大，即使用空压机反复吹都无法将内部液体排尽，换热盘管单根管子内部只要有一段充满着液体，就会结冰，致使盘管破裂，后期修理十分麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可循环使用壳程冷却水的闭式冷却塔装置，通过改变上下部的盘管组件的分布状态，一方面，在盘管组件流道具有一个向下流动的状态，可有效避免水无法排尽带来的不利影响，另一方面，通过改变上下部的盘管组件的分布状态，螺旋程度，以及热水停留时间，可适应不同的冷却环境，从而综合提高了闭式冷却塔的冷却质量和效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可循环使用壳程冷却水的闭式冷却塔装置，包括：架体，设置在所述架体上的塔体，所述塔体内部设置有上下对称分布的盘管组件，上下部的盘管组件分别与进水管以及排水管连通；以及设置在所述塔体内壁上下部的凸轮传动机构，分别用于支撑并带动上下盘管组件呈不同分布状态；所述盘管组件包括若干盘管本体，且若干盘管本体直径由内向外依次增大，相邻盘管本体之间还连通有第一连接管，且位于每个盘管本体上的两个第一连接管为对称设置，两个第一连接管分别与相邻内圈和外圈的盘管本体连通，且上下外边缘所在的盘管本体之间还通过第二连接管连通。

优选的，每组所述凸轮传动机构包括固定在所述塔体内壁的两个安装条，以及转动连接在两个安装条之间的安装杆，还包括偏心固定在所述安装杆上的若干偏心轮，且若干偏心轮偏心位置不同，每个偏心轮外壁还设置有传动板；以及固定在所述塔体内壁的横杆，所述横杆上活动安装有若干支撑杆，且每个支撑杆的一端与对应传动板的凸起端转动连接，另一端与对应盘管本体固定连接；还包括设置在所述塔体外壁的驱动电机，且驱动电机的输出轴依次穿过塔体、安装条，并与安装杆固定，为安装杆的转动提供动力。

优选的，所述第一连接管、第二连接管为弹性材质，以满足盘管本体不同位置的分布状态。

优选的，所述架体的内底部还设置有冷却箱，以及分别设置在所述冷却箱与塔体内顶部的扩展盘组件，上部扩展盘组件上设置有喷淋结构，用于上下盘管组件的冷却喷淋；下部扩展组件上设置有风冷结构，用于上下盘管组件的进一步冷却。

优选的，每组所述扩展盘组件包括安装柱，以及套设在所述安装柱上并可上下滑动的活动套，以及固定在所述活动套外周的传动框，还包括固定在所述安装柱端部的安装架，且安装架的十字形端部分别转动连接有传动架，且传动架包括长段与短段，位于传动架的长段固定有安装板；位于传动架短段通过传动杆与传动框的端部转动连接；还包括电动伸缩杆，且电动伸缩杆的伸缩端与活动套固定连接，为活动套的运行提供动力。

优选的，所述喷淋结构包括设置在所述塔体下部的连接套，以及设置在所述连接套内部的连接部，且连接部与下部扩展盘组件所在安装板适配；还包括开设在下部扩展盘组件所在安装柱中部的通孔，当下部扩展盘组件扩展运动时，用于使用后喷淋液回流至冷却箱内部；以及设置在所述冷却箱侧壁并与冷却箱连通的回流管，且回流管远离冷却箱的端部与固定在所述塔体外壁的水箱连通，且水箱的内侧分别通过导管与安装板所在的喷头连通。

优选的，所述风冷结构包括设置在下部扩展盘组件所在安装板上的出风罩，每个出风罩的底部连通有气管，且气管远离出风罩的一端延伸至冷却箱内部；以及设置在所述冷却箱侧壁的若干抽气风扇，且抽气风扇的输出端与气管连通；还包括设置在所述塔体顶部若干排气风扇，用于排出塔体内部的热气。

优选的，所述连接部与连接套为弹性材质，以满足下部扩展盘组件的不同扩展状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过改变上下部的盘管组件的分布状态，一方面，盘管组件流道具有一个向下流动的状态，可有效避免水无法排尽带来的不利影响，实现将盘管中液体排空，防止盘管中残留液体结冰而导致的破裂，另一方面，通过改变上下部的盘管组件的分布状态，螺旋程度，以及热水停留时间，可适应不同的冷却环境，从而综合提高了闭式冷却塔的冷却质量和效率。

作为本发明的另一种实施方式，通过上部扩展盘组件上的喷淋结构，以及下部扩展盘组件上的风冷结构，且二者对称分布，当二者运行时，可在盘管组件处形成对流，而实现热交换过程。

作为本发明的其他实施方式，该方式实现水资源的一个循环，节约环保，此外通过控制扩展盘组件呈不同状态，在二者状态对应时，可更好的对盘管组件进行冷却，进一步提高热水的冷却效果。

作为本发明的其他实施方式，该实施例实现了风资源的循环，且通过调节扩展盘组件扩张或聚拢，适配下部盘管组件的不同状态，进而实现对流散热过程。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的另一视角立体结构示意图；

图3为图2的结构拆解示意图；

图4为图3的正视结构示意图；

图5为图3的局部放大结构示意图

图6为盘管组件的放大结构示意图；

图7为扩展盘组件的局部结构示意图；

图8为图6的另一视角立体结构示意图；

图9为扩展盘组件的局部放大结构示意图。

图中：1、架体；2、冷却箱；3、抽气风扇；4、气管；5、塔体；6、水箱；7、驱动电机；8、回流管；9、安装柱；10、活动套；11、安装板；12、传动框；13、传动杆；14、传动架；15、安装架；16、电动伸缩杆；17、排气风扇；18、喷头；19、连接部；20、出风罩；21、安装条；22、安装杆；23、传动板；24、支撑杆；25、盘管本体；27、第一连接管；29、连接套；30、横杆；31、进水管；32、排水管；33、偏心轮；34、第二连接管。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。下面结合附图详细介绍本发明各实施例。

实施例1

请参阅图1至图9，本发明优选提供技术方案：一种可循环使用壳程冷却水的闭式冷却塔装置，包括：架体1，设置在架体1上的塔体5，塔体5内部设置有上下对称分布的盘管组件，上下部的盘管组件分别与进水管31以及排水管32连通；以及设置在塔体5内壁上下部的凸轮传动机构，分别用于支撑并带动上下盘管组件呈不同分布状态；盘管组件包括若干盘管本体25，且若干盘管本体25直径由内向外依次增大，相邻盘管本体25之间还连通有第一连接管27，且位于每个盘管本体25上的两个第一连接管27为对称设置，两个第一连接管27分别与相邻内圈和外圈的盘管本体25连通，且上下外边缘所在的盘管本体25之间还通过第二连接管34连通。

在该实施例中，如图1、4、5和6中，通过塔体5内部设置上下对称分布的盘管组件，配合凸轮传动机构的作用，当其运行时，可带动盘管组件呈现高低错落的分布状态，进一步，由于盘管组件由若干直径由内向外依次增大的盘管本体25组成，且相邻盘管本体25之间连通有第一连接管27；

其中一种状态，如图6所示，进水管31所在的热水由上部盘管组件中心位置所在的最小直径盘管本体25进入，在第一连接管27的连通作用下，沿着盘管本体25所在的通道流通，即在水平位置逐渐外扩，在垂直截面方向呈“W”形分布，直至到达上部盘管组件盘管本体25的最大直径所在的外边缘，并在第二连接管34的连接作用下，过渡到下部盘管组件所在盘管本体25的最大直径所在的外边缘，此时下部的盘管组件截面方向呈“M”分布，即水流沿着盘管本体25所在的通道流通，逐渐向盘管本体25中部并沿“M”路径流通，最终由下部盘管组件中心位置所在的最小直径盘管本体25流出，为冷却的中间阶段；

该结构具备的另一种状态，即上下部的盘管组件，为垂直截面方向呈上下拱形分布状态，形如“（）”分布状态，此时水流由上部盘管组件中心位置所在的最小直径盘管本体25进入，即对应左侧弧形段中部的最高点进入，最终由下部盘管组件中心位置所在的最小直径盘管本体25流出，即对应右侧弧形段中部最高点流出，此时为冷却状态，为最初阶段，即热水在上下部盘管组件停留时间最短，此状态下，盘管组件流道具有一个向下流动的状态，可有效避免水无法排尽带来的不利影响，实现将盘管中液体排空，防止盘管中残留液体结冰而导致的破裂；

该结构具备的另一种状态，即上下部的盘管组件，为垂直截面方向呈上下倒拱形分布状态，形如“）（”分布状态，此时水流由上部盘管组件中心位置所在的最小直径盘管本体25进入，即对应左侧弧形段中部的最低点进入，沿）轨迹向上攀升，直至上部盘管组件最外侧的盘管本体25，后通过第二连接管34，进入右侧弧形段最低点的边缘盘管本体25，再次沿“（”轨迹由外侧向中部攀升，最后由下部盘管组件中心位置所在的最小直径盘管本体25流出，即对应右侧弧形段“（”中部最高点流出，为最终阶段，即热水在上下部盘管组件停留时间最长；

该过程，通过改变上下部的盘管组件的分布状态，螺旋程度，以及热水停留时间，可适应不同的冷却环境，从而综合提高了闭式冷却塔的冷却质量和效率。

进一步地，每组凸轮传动机构包括固定在塔体5内壁的两个安装条21，以及转动连接在两个安装条21之间的安装杆22，还包括偏心固定在安装杆22上的若干偏心轮33，且若干偏心轮33偏心位置不同，每个偏心轮33外壁还设置有传动板23；以及固定在塔体5内壁的横杆30，横杆30上活动安装有若干支撑杆24，且每个支撑杆24的一端与对应传动板23的凸起端转动连接，另一端与对应盘管本体25固定连接；还包括设置在塔体5外壁的驱动电机7，且驱动电机7的输出轴依次穿过塔体5、安装条21，并与安装杆22固定，为安装杆22的转动提供动力。

如图4、5所示，由于若干偏心轮33偏心设置在安装杆22上，且若干偏心轮33偏心位置不同，因此使得固定在偏心轮33外壁的传动板23高度不同，可参照图3状态，而支撑杆24又可在横杆30上下移动，其一端与对于盘管本体25固定连接，另一端与对于传动板23的凸起端转动连接，因此通过驱动电机7运行，而带动安装杆22转，进而实现支撑杆24在横杆30内部做不同程度的上下运动，即带动盘管本体25所在的位置起伏运动。

进一步地，第一连接管27、第二连接管34为弹性材质，该方式如图6所示，由于若干盘管本体25在凸轮传动机构的作用下，可呈不同形态，以适应不同的冷却环境，因此第一连接管27、第二连接管34为弹性材质能够更好的满足盘管本体25不同位置的分布状态。

实施例2

作为本发明的另一种实施方式，架体1的内底部还设置有冷却箱2，以及分别设置在冷却箱2与塔体5内顶部的扩展盘组件，上部扩展盘组件上设置有喷淋结构，用于上下盘管组件的冷却喷淋；下部扩展组件上设置有风冷结构，用于上下盘管组件的进一步冷却。

通过在冷却箱2与塔体5内顶部分别设置的扩展盘组件，且上下部扩展盘组件分别设置有喷淋结构与风冷结构，通过扩展盘组件的结构特性，配合盘管组件，可进一步提高对热水的冷却效果；具体的：通过上部扩展盘组件上的喷淋结构，以及下部扩展盘组件上的风冷结构，且二者对称分布，当二者运行时，可在盘管组件处形成对流，而实现热交换过程。

进一步地，每组扩展盘组件包括安装柱9，以及套设在安装柱9上并可上下滑动的活动套10，以及固定在活动套10外周的传动框12，还包括固定在安装柱9端部的安装架15，且安装架15的十字形端部分别转动连接有传动架14，且传动架14包括长段与短段，位于传动架14的长段固定有安装板11；位于传动架14短段通过传动杆13与传动框12的端部转动连接；还包括电动伸缩杆16，且电动伸缩杆16的伸缩端与活动套10固定连接，为活动套10的运行提供动力。

如图7、图9所示，由于活动套10活动安装在安装柱9的外壁，而传动架14又与传动框12通过传动杆13连接，传动架14的拐角处又与安装架15转动连接，且传动架14的长段还固定有安装板11，且电动伸缩杆16的伸缩端与活动套10固定连接，为活动套10的运行提供动力，因此在活动套10上下移动时，进而带动若干安装板11扩张或聚合运行；

一方面：可调节喷淋结构与风冷结构的运行范围，可更好的适配盘管组件的分布状态。

另一方面：由于若干盘管本体25可呈不同形态，因此可通过调控扩展盘组件，使得喷淋结构与风冷结构与盘管组件形态一一对应，以更好的实现热水的冷却过程。

实施例3

作为本发明的其他实施方式，喷淋结构包括设置在塔体5下部的连接套29，以及设置在连接套29内部的连接部19，且连接部19与下部扩展盘组件所在安装板11适配；还包括开设在下部扩展盘组件所在安装柱9中部的通孔，当下部扩展盘组件扩展运动时，用于使用后喷淋液回流至冷却箱2内部；以及设置在冷却箱2侧壁并与冷却箱2连通的回流管8，且回流管8远离冷却箱2的端部与固定在塔体5外壁的水箱6连通，且水箱6的内侧分别通过导管与安装板11所在的喷头18连通。

由于喷头18设置在上部扩展盘组件所在安装板11的下表面，如图8所示，而设置在塔体5上部的水箱6又通过导管与喷头18连通，同时水箱6又通过回流管8与冷却箱2连通，且下部扩展盘组件所在安装柱9中部开设有通孔，因此可使得喷头18喷洒出的液体与盘管组件进行热交换后，此时加热后的液体通过通孔流入冷却箱2内部，并进行冷却，并通过回流管8重新进入水箱6内部，而实现水资源的一个循环，该方式节约环保；

此外通过控制扩展盘组件呈不同状态，使得若干喷头18对呈不同形态的盘管组件更好的进行冷却；

其中一种状态：即上部的盘管组件，为垂直截面方向呈拱形分布状态，此时上部扩展盘组件可相应呈聚拢状态，与上部盘管组件形如分布状态。

另一种状态：即上部的盘管组件，为垂直截面方向呈倒拱形分布状态，此时上部扩展盘组件可与相应呈扩展状态；

二者状态对应，可更好的对盘管组件进行冷却，进一步提高热水的冷却效果。

实施例4

作为本发明的其他实施方式，风冷结构包括设置在下部扩展盘组件所在安装板11上的出风罩20，每个出风罩20的底部连通有气管4，且气管4远离出风罩20的一端延伸至冷却箱2内部；以及设置在冷却箱2侧壁的若干抽气风扇3，且抽气风扇3的输出端与气管4连通；还包括设置在塔体5顶部若干排气风扇17，用于排出塔体5内部的热气。

如图3所示，由于气管4一端与出风罩20连接，另一端穿过冷却箱2内部并与抽气风扇3连通，因此通过抽气风扇3抽吸的风经过冷却箱2时可进行冷却，进而使得从出风罩20吹出的风为冷风，又配合塔体5顶部设置的排气风扇17，可将经过热交换后的风从塔体5内部排出，实现风资源的循环；

且由于出风罩20设置的下部扩展盘组件所在安装板11上，因此通过调节扩展盘组件扩张或聚拢，适配下部盘管组件的不同状态，当若干出风罩20由于扩展盘组件的作用而聚拢时，以适配下部盘管组件为垂直截面方向呈倒拱形分布状态，二者形如“（）”分布状态，可使得出风罩20吹出的冷风与盘管组件形成对流，进而进行对流散热过程；

同理，下部盘管组件，为垂直截面方向呈拱形分布状态时，则若干出风罩20扩展，该方式可更好的对盘管组件进行散热。

进一步地，连接部19与连接套29为弹性材质，在不作为限定保护范围的情况下，弹性材料可以为橡胶，以满足下部扩展盘组件的不同扩展状态，如图3所示，通过连接部19与连接套29的材质，当连接部19与安装板11在同一平面连接时，可形成连接套29的底部，用于承接使用后的喷淋水，同时不影响下部扩展盘组件所在安装板11的位置变化，且在下部扩展盘组件聚拢过程中，便于使用后的喷淋水汇聚并由安装柱9中部的通孔进入冷却箱2内部。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。其中，可拆卸安装的方式有多种，例如，可以通过插接与卡扣相配合的方式，又例如，通过螺栓连接的方式等。

以上结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。

上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可循环使用壳程冷却水的闭式冷却塔装置，架体（1），其特征在于，包括：

设置在所述架体（1）上的塔体（5），所述塔体（5）内部设置有上下对称分布的盘管组件，上下部的盘管组件分别与进水管（31）以及排水管（32）连通；

以及设置在所述塔体（5）内壁上下部的凸轮传动机构，分别用于支撑并带动上下盘管组件呈不同分布状态；

每组所述凸轮传动机构包括固定在所述塔体（5）内壁的两个安装条（21），以及转动连接在两个安装条（21）之间的安装杆（22），还包括偏心固定在所述安装杆（22）上的若干偏心轮（33），且若干偏心轮（33）偏心位置不同，每个偏心轮（33）外壁还设置有传动板（23）；

以及固定在所述塔体（5）内壁的横杆（30），所述横杆（30）上活动安装有若干支撑杆（24），且每个支撑杆（24）的一端与对应传动板（23）的凸起端转动连接，另一端与对应盘管本体（25）固定连接；

还包括设置在所述塔体（5）外壁的驱动电机（7），且驱动电机（7）的输出轴依次穿过塔体（5）、安装条（21），并与安装杆（22）固定，为安装杆（22）的转动提供动力；

所述盘管组件包括若干盘管本体（25），且若干盘管本体（25）直径由内向外依次增大，相邻盘管本体（25）之间还连通有第一连接管（27），且位于每个盘管本体（25）上的两个第一连接管（27）为对称设置，两个第一连接管（27）分别与相邻内圈和外圈的盘管本体（25）连通，且上下外边缘所在的盘管本体（25）之间还通过第二连接管（34）连通。

2.根据权利要求1所述的可循环使用壳程冷却水的闭式冷却塔装置，其特征在于：所述第一连接管（27）、第二连接管（34）为弹性材质，以满足盘管本体（25）不同位置的分布状态。

3.根据权利要求1所述的可循环使用壳程冷却水的闭式冷却塔装置，其特征在于：所述架体（1）的内底部还设置有冷却箱（2），以及分别设置在所述冷却箱（2）与塔体（5）内顶部的扩展盘组件，上部扩展盘组件上设置有喷淋结构，用于上下盘管组件的冷却喷淋；

下部扩展组件上设置有风冷结构，用于上下盘管组件的进一步冷却。

4.根据权利要求3所述的可循环使用壳程冷却水的闭式冷却塔装置，其特征在于：每组所述扩展盘组件包括安装柱（9），以及套设在所述安装柱（9）上并可上下滑动的活动套（10），以及固定在所述活动套（10）外周的传动框（12），还包括固定在所述安装柱（9）端部的安装架（15），且安装架（15）的十字形端部分别转动连接有传动架（14），且传动架（14）包括长段与短段，位于传动架（14）的长段固定有安装板（11）；

位于传动架（14）短段通过传动杆（13）与传动框（12）的端部转动连接；还包括电动伸缩杆（16），且电动伸缩杆（16）的伸缩端与活动套（10）固定连接，为活动套（10）的运行提供动力。

5.根据权利要求3所述的可循环使用壳程冷却水的闭式冷却塔装置，其特征在于：所述喷淋结构包括设置在所述塔体（5）下部的连接套（29），以及设置在所述连接套（29）内部的连接部（19），且连接部（19）与下部扩展盘组件所在安装板（11）适配；

还包括开设在下部扩展盘组件所在安装柱（9）中部的通孔，当下部扩展盘组件扩展运动时，用于使用后喷淋液回流至冷却箱（2）内部；

以及设置在所述冷却箱（2）侧壁并与冷却箱（2）连通的回流管（8），且回流管（8）远离冷却箱（2）的端部与固定在所述塔体（5）外壁的水箱（6）连通，且水箱（6）的内侧分别通过导管与安装板（11）所在的喷头（18）连通。

6.根据权利要求4所述的可循环使用壳程冷却水的闭式冷却塔装置，其特征在于：所述风冷结构包括设置在下部扩展盘组件所在安装板（11）上的出风罩（20），每个出风罩（20）的底部连通有气管（4），且气管（4）远离出风罩（20）的一端延伸至冷却箱（2）内部；

以及设置在所述冷却箱（2）侧壁的若干抽气风扇（3），且抽气风扇（3）的输出端与气管（4）连通；还包括设置在所述塔体（5）顶部若干排气风扇（17），用于排出塔体（5）内部的热气。

7.根据权利要求5所述的可循环使用壳程冷却水的闭式冷却塔装置，其特征在于：所述连接部（19）与连接套（29）为弹性材质，以满足下部扩展盘组件的不同扩展状态。