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Die Erfindung betrifft einen Luftkondensator mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Luftgekühlte Kondensatoren dienen der direkten Kondensation von Abdämpfen, insbesondere von Turbinendampf. Sie können als spezielle Verwendungsform luftgekühlter Wärmetauscher betrachtet werden, welche der Kühlung von Fluiden mit Hilfe von Umgebungsluft in verschiedenen Prozessen der chemischen, petrochemischen und Strom erzeugenden Industrie dienen. Die eingesetzten Wärmetauscher bestehen im Wesentlichen aus Wärmetauscherrohren, welche auf Grund der schlechten Wärmeleitfähigkeit von Luft zur Verbesserung der Wärmeübertragung auf der Außenseite mit Rippen versehen sind. Mehrerer dieser mit Rippen versehenen Rohre werden zu so genannten Rohrbündeln zusammengefasst, die in flächiger Bauweise einem Kühlluftstrom ausgesetzt werden. Das Kühlmedium Luft wird mit Hilfe von saugend oder drückend angeordneten Ventilatoren durch die Wärmetauscherbündel gefördert.
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Häufig werden die Wärmetauscherbündel dachförmig über den Kühlluftventilatoren angeordnet. Um eine Zufuhr der Luft bei möglichst niedrigen Druckverlusten zu gewährleisten, werden die dachförmig angeordneten Wärmetauscherbündel mit den darunter angeordneten Ventilatoren von einer Stützkonstruktion getragen. Der zu kondensierende Turbinenabdampf wird durch eine Abdampfleitung und die sich anschließenden oberen Dampfverteilleitungen in die Rippenrohre geleitet. Der bautechnische Aufwand für die Stützkonstruktion ist nicht unerheblich.
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Neben der dachförmigen Bauweise zählen auch Luftkondensatoren zum Stand der Technik, bei denen sich die Rohrbündel in der Vertikalen erstrecken und einen geschlossenen Mantel eines Vielecks bilden (
EP 1 710 524 A1 ). Ein solches Vieleck benötigt weniger Raum, weil eine aufwändige Unterkonstruktion entfällt. Nachteilig ist jedoch, dass bei einer gewünschten Verdoppelung der Kühlleistung die beispielsweise sechseckig konfigurierten Zellen nicht Platz sparend unmittelbar nebeneinander montiert werden können, da sich in diesem Fall die zwei aneinander anliegenden Seitenwände gegenseitig bedecken und somit das Ansaugen von Luft durch die in diesen Seitenwänden angeordnete Wärmetauscher verhindert würde. Bei einer Reihenanordnung mit beispielsweise drei sechseckigen Zellen würden die einander gegenüberliegenden Wärmetauscherelemente der mittleren Zelle bedeckt werden und natürlich auch die der angrenzenden Zellen. Noch ungünstiger ist eine wabenförmige, d. h. versetzte, Anordnung von drei sechseckigen Wärmetauscherelementen, da sich in diesem Fall noch mehr Seitenflächen der Zellen gegenseitig blockieren würden. Selbst bei zwei nebeneinander verlaufenden Reihen von sechseckförmigen Zellen, die sich nur an ihren Spitzen berühren, bleiben zwischen den Zellen nur relativ kleine Freiräume, die keine ausreichende Querschnittsfläche für eine hinreichende Luftzufuhr besitzen. Um die Freiräume zu vergrößern, müsste der Abstand der parallel zueinander verlaufenden Reihen vergrößert werden, was wiederum mehr Aufstellfläche erfordert.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Luftkondensator aufzuzeigen, der in modularer Bauweise auch für größere Kühlleistungen erweitert werden kann, also leicht skalierbar ist, bei dem aber eine aufwändige Stahlbaukonstruktion zur Unterstützung der Rohrbündel entfällt.
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Diese Aufgabe ist bei einem Luftkondensator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Der erfindungsgemäße Luftkondensator zeichnet sich zunächst durch aufwärts gerichtete Rohrbündel zum Kondensieren von Dampf aus. Die Rohrbündel bilden Seitenwände einer Zelle in Form eines umfangsseitig geschlossenen, sich in der Vertikalen erstreckenden Vielecks. Dieses mit Rohrbündeln als Seitenwand ausgebildete Vieleck ist mit einem Lüfter versehen, der oberhalb des Vielecks angeordnet ist und zur saugenden Anordnung von Kühlluft vorgesehen ist. Bei dem erfindungsgemäßen Luftkondensator sind zwei der umfangsseitigen Seitenwände der Zelle von Rohrbündeln gebildet, während die wenigstens eine weitere Seitenwand luftundurchlässig ist. Die von den Rohrbündeln gebildeten Seitenwände stehen in einem Winkel von kleiner 90° zueinander.
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Diese Bauform sieht bewusst vor, dass nicht mehr als zwei der Seitenwände für den Wärmeaustausch genutzt werden, während die übrigen Seitenwände geschlossen sind, um den von der Zelle umschlossenen Raum abzudichten, damit von dem Lüfter angeordnete Kühlluft ausschließlich durch die Rohrbündel angesaugt wird. Auf diese Weise ist es möglich, mehrere derartig konfigurierter Zellen Platz sparend miteinander zu kombinieren, ohne dass die Rohrbündel benachbarter Zellen sich gegenseitig blockieren oder einen zu schmalen Luftansaugraum außerhalb der Zellen begrenzen würden.
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Die Grundform einer solchen Zelle ist das Dreieck bzw. ein gerader zylindrischer Hohlraum mit dreieckiger Grundfläche. Grundsätzlich wird davon ausgegangen, dass ein solcher Luftkondensator auf einer geschlossenen Bodenfläche errichtet wird, so dass eine bodennahe Anordnung des Luftkondensators eine aufwändige Unterstützungskonstruktion, wie sie bei dachförmig angeordneten Luftkondensatoren notwendig ist, überflüssig macht.
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Die von den Rohrbündeln gebildeten Seitenwände können durchaus länger sein als die wenigstens eine Seitenwand, welche die voneinander entfernt angeordneten Enden der Rohrbündel miteinander verbindet. Dadurch ergibt sich ein ungleichschenkliges Dreieck. Wenn mehrere luftundurchlässige Seitenwände vorgesehen sind, erstrecken sich diese entweder zwischen den einander zugewandten Enden der Rohrbündel oder zwischen den voneinander abgewandten Enden der Rohrbündel.
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Eine weitere Grundform bilden deltoidförmige Zellen. Ein Deltoid, das auch als Drachenviereck bezeichnet wird, ist ein ebenes Viereck mit zwei Paaren gleich langer benachbarter Seiten. Im Rahmen der Erfindung ist die konvexe Form des Deltoids gemeint. Übertragen auf die Erfindung bedeutet dies, dass die Rohrbündel eines von zwei Paaren gleich langer Seitenwände sind, wobei das andere Paar einander benachbarter Seitenwände von den luftundurchlässigen Seitenwänden gebildet wird.
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Die strenge Deltoidform kann dadurch unterbrochen werden, dass zwischen den einander benachbarten Enden der Rohrbündeln eine sehr schmale Seitenwand angeordnet ist. Schmal meint in diesem Zusammenhang, dass sich die Seitenwand über einen viel kleineren Umfangsbereich der Zelle erstreckt als eines der benachbarten Rohrbündel. Es wird also ein Fünfeck geschaffen.
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Ähnlich wie bei einer dreieck- oder deltoidförmigen Zelle ist die Grundform der fünfeckigen Zelle im Hinblick auf eine die Zelle schneidende vertikale Symmetrieebene spiegelsymmetrisch, nicht jedoch rotationssymmetrisch ausgebildet. Das heißt, dass die Grundform der Zelle bei Rotation um einen Winkel ungleich 360° nicht auf sich selbst abgebildet werden kann, was auf die unterschiedlich langen Seitenwände zurückzuführen ist. Daraus ergibt sich auch, dass der von den Rohrbündeln eingeschlossene Winkel kleiner ist als der von den luftundurchlässigen Seiten eingeschlossene Winkel. Hierbei ist der von den unmittelbar benachbarten Rohrbündeln eingeschlossene innere Winkel der Zelle gemeint. Als eingeschlossener Winkel ist aber auch der Winkel zu verstehen, der sich ergibt, wenn zwischen den einander benachbarten Enden der Rohrbündel noch eine schmale, luftundurchlässige Seitenwand angeordnet ist.
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Alternativ zu deltoidförmigen Zellen ist es auch denkbar, dass die Grundform der Zelle trapezförmig ist. Das bedeutet, dass die Rohrbündel, die in einem Winkel kleiner 90° zueinander stehen, Schenkel eines Trapezes bilden, während die weiteren, luftundurchlässigen Seitenwände die zueinander parallelen Grundseiten des Trapezes bilden. Naturgemäß ist bei dieser Geometrie die längere Grundseite diejenige, die zwischen den einander entfernt liegenden Enden der Rohrbündel verläuft. Die andere, parallel zur ersten Grundseite verlaufende Grundseite ist entsprechend der Winkelstellung der Rohrbündel deutlich kürzer. Die trapezförmige Zelle ist eine Sonderform der dreieckförmigen Zelle.
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In einer weiteren Ausführungsform einer dreieckförmigen oder auch trapezförmigen Zelle ist vorgesehen, dass die einander entfernt liegenden Enden der Rohrbündel über U-förmig angeordnete Seitenwände miteinander verbunden sind. U-förmig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich die Seitenwand nicht in gerader Linie von dem einen Rohrbündel zum anderen Rohrbündel erstreckt, sondern in ihrem Verlauf gekrümmt, insbesondere aber zweifach abgewinkelt, ist, so dass sich in der Draufsicht auf die Zelle ein U-förmiger Verlauf ergibt. Die Zelle besitzt in diesem Fall quasi einen dreieck- oder trapezförmigen Teil, dessen Seitenwände von den Rohrbündeln gebildet werden und einen rechteckförmigen Teil, der von den luftundurchlässigen Seitenwänden gebildet wird. Selbstverständlich ist keine geschlossene Zwischenwand zwischen dem dreieckförmigen und dem rechteckförmigen Bereich vorhanden.
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Im Rahmen der Erfindung ist es durchaus denkbar, anstelle der U-förmigen Gestalt ein- oder mehrfach abgewinkelte Seitenwände vorzusehen, wobei eine einfache Abwinklung einer V-Form und somit einer deltoiden Grundstruktur entspricht und eine mehrfache Abwinklung im Extremfall in einem halbkreis- oder bogenförmigen Verlauf der Seitenwand mündet.
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Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, mehrere der so konfigurierten Zellen in übereinander gestapelter Anordnung zu platzieren, wodurch ein gerader Zylinderraum begrenzt wird. Oberhalb dieses Zylinderraums kann ein Lüfter platziert werden. Da die Lüfter in ihrer Leistung auf den maximalen Innenkreis des Zylinderraums reduziert sind, kann es erforderlich sein, zusätzliche Lüfter vorzusehen. Zusätzliche Lüfter können in den vorstehend als luftundurchlässig bezeichneten Seitenwänden angeordnet werden, d. h. im rechten Winkel zu dem kopfseitigen Lüfter am oberen Ende des Zylinderraums stehen.
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Alternativ zu der gestapelten Anordnung wird es insbesondere als vorteilhaft angesehen, wenn mehrere Zellen in zwei horizontal nebeneinander angeordneten, parallel zueinander verlaufenden Reihen zu einer Anordnung kombiniert werden, bei welcher die luftundurchlässigen Seitenwände einander zugewandt angeordnet sind und die von den Rohrbündeln gebildeten Seitenwände die Außenseite der Reihen bilden. Hier kommen die besonderen Vorteile der Erfindung zum Tragen, dass sich die Rohrbündel nicht gegenseitig blockieren. Die Dreieck-, Trapez- und Deltoidzellen lassen sich sowohl in einer Reihe ohne jegliche strömungstechnische Behinderung als auch zweireihig, was auch als blockweise bezeichnet wird, aufstellen, wobei sie sich ebenfalls hinsichtlich des Luftansaugraums nicht behindern.
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Aus dieser Möglichkeit, die einzelnen Zellen Platz sparend dicht nebeneinander zu positionieren, ergibt sich der Vorteil, die erfindungsgemäß skalierbaren Luftkondensatoren ohne Leistungseinbuße auch bei größeren Kühlleistungen zu installieren. Es sind bei standardisierter Bauweise keine Modifikationen an den einzelnen Zellen erforderlich. Insbesondere entfallen im Gegensatz zum Stand der Technik bei der blockweisen Anordnung keine Wärmetauscherflächen.
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Bei trapezförmigen Zellen ist es möglich, dass die einander zugewandten Seitenwände so dicht benachbart sind, dass eine der rückseitigen Seitenwände entfällt. Es ist aber in jedem Fall vorgesehen, dass eine Seitenwand erhalten bleibt, so dass auch bei einer unmittelbaren Rücken-an-Rücken-Anordnung keine Kühlluft von den Ventilatoren der einen trapezförmigen Zelle durch die Wärmetauscher der anderen trapezförmigen Zelle angesaugt wird. Zwei trapezförmige Zellen werden somit nicht zu einer hexagonalen Zelle kombiniert, sondern bleiben im Grundriss trapezförmig.
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Wenn parallel zueinander verlaufende Reihen von Zellen vorgesehen sind, wird die Dampfverteilleitung, die zur Zuführung des zu kondensierenden Dampfes vorgesehen ist, zwischen den Reihen angeordnet, so dass beidseitig von der Dampfverteilleitung abgehende Abzweige zu den Oberseiten der Rohrbündel geführt werden können. Der Dampf tritt von oben in die Rohrbündel ein. Das in den Rohrbündeln entstehende Kondensat fließt nach unten ab und wird über Kondensatsammelleitungen abgeführt.
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Die tragende Struktur der Rohrbündel und der Seitenwände ist so konfiguriert, dass auch die Dampfverteilleitung getragen wird. Dies gilt sowohl bei dreieck- als auch trapezförmigen Zellen, wie auch bei den im Querschnitt deltoidförmigen Zellen, die im Wesentlichen mit ihren spitz aufeinander stoßenden Seitenwänden in Rücken-an-Rücken-Anordnung genau dort eine tragfähige Unterstützung bieten, wo die schwere Dampfverteilleitung verläuft. Dadurch können erhebliche Einsparungen bei der Unterstützungskonstruktion ausgenutzt werden. Insgesamt muss weniger Tonnage bewegt werden, wodurch die Errichtung des gesamten Luftkondensators kostengünstiger realisierbar ist. Je nach Dimensionierung kann es gegebenenfalls erforderlich sein, die Hauptabdampfleitung durch separaten Stahlbau oder Betonstützen zu unterstützen.
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Ohnehin zeichnet sich die neue Bauform im Vergleich zu bisherigen Bauformen durch besondere Wirtschaftlichkeit aus. Insbesondere im Vergleich zur Dachbauweise lassen sich bei luftgekühlten Kondensatoren erhebliche Einsparungen im Hinblick auf Materialbedarf und Montageaufwand erzielen. Die Kostenersparnis ist im Wesentlichen darauf zurückzuführen, dass die Wärmetauscherbündel auf einem Stahlbau- oder Betonträger montiert sind, die liegend am Boden angeordnet sind. Das Lüftersystem bestehend aus Lüfter, Getriebemotor und den Lüfter umgebenden Laufring kann ähnlich wie bei in Zellenbauweise konfigurierten Nasskühltürmen ausgelegt werden, wobei eine Inspektion und Wartung des Lüftersystems durch eine unterhalb des Lüfters hängende Brücke aus insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoffen erfolgen kann.
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Der Zugang zu den einzelnen Zellen erfolgt über eine in der Spitze angeordnete Tür. Als Spitze ist beispielsweise der Bereich zwischen zwei zueinander benachbarten Enden eines Kondensators zu verstehen. Da dort vorzugsweise eine Tür angeordnet ist, grenzen die benachbarten Enden der Luftkondensatoren nicht unmittelbar aneinander, sondern sind über eine schmale Seitenwand, die nicht wesentlich breiter ist als die Tür, miteinander verbunden.
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Es wird ferner als besonders wirtschaftlich angesehen, wenn die Hauptversorgung von hintereinander geschalteten, parallel angeordneten Zellen durch eine Dampfverteilleitung erfolgt, welche zwischen den Zellen verläuft. Die einzelnen Zellen werden über jeweils zwei Leitungen mit einem Hosenrohr und zwei Abzweigen pro Zelle versorgt, wobei jeder dieser Abzweige zu jeweils einem Rohrbündel führt.
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Zusätzlich ist zu erwähnen, dass sich auch im Bereich der Abdampfleitung Einsparungen ergeben. Als Abdampfleitung wird die Leitung zwischen einer Turbine und Dampfverteilleitung verstanden. Bei einer Dachbauweise sind die Dampfverteilleitungen oberhalb der Wärmetauscher angeordnet. Auf Grund der geringeren Bauhöhe bei Dreieck-, Trapez-, Drachen- oder auch bei übereinander gestapelten Zellen muss die Abdampfleitung nicht mehr auf eine Höhe geführt werden, wie sie bei den dachförmig angeordneten Wärmetauschern erforderlich ist. Dadurch ergibt sich in Bezug auf die Abdampfleitung eine weitere Materialeinsparung.
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Auf Grund der erheblichen Reduzierung des Materialaufwands ergibt sich auch eine deutliche Reduzierung der Montagekosten, da weniger Material bewegt werden muss. Eine verringerte Bauhöhe bedeutet zugleich, dass kleinere Kräne zum Einsatz kommen können, dass Gerüste und Sicherheitseinrichtungen entfallen oder reduziert werden können und dass die Errichtung mit Hilfsmitteln des Geschosswohnungsbaus erfolgen kann. Zudem ist eine parallele Montage möglich, so dass auch die Bauzeit verkürzt werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine schematische räumliche Darstellung eines im Querschnitt trapezförmigen Luftkondensators;
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2 eine schematische räumliche Darstellung eines im Querschnitt dreieckförmigen Luftkondensators;
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3 eine Draufsicht auf einen deltoidförmigen Luftkondensator;
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4 bis 8 jeweils Draufsichten auf Luftkondensatoren mit unterschiedlichen Querschnitten;
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9 eine Draufsicht auf in Reihe angeordnete trapezförmige Luftkondensatoren;
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10 eine Draufsicht auf in Reihe angeordnete deltoidförmige Luftkondensatoren;
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11 eine Draufsicht auf eine zweireihige, blockweise Anordnung von trapezförmigen Luftkondensatoren;
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12 eine Draufsicht auf zwei Reihen von nebeneinander angeordneten deltoidförmigen Luftkondensatoren;
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13 eine mögliche Anordnung mehrerer Reihen von trapezförmigen Luftkondensatoren;
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14 eine vereinfachte perspektivische Darstellung von übereinander gestapelten Luftkondensatoren;
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15 eine weitere schematische Darstellung von übereinander angeordneten, gestapelten Luftkondensatoren mit zugehöriger Dampfverteilleitung und
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16 eine Draufsicht auf die Tragwerkskonstruktion von deltoidförmigen Luftkondensatoren in blockweiser Anordnung.
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1 zeigt in stark vereinfachter, rein schematischer Darstellung einen Luftkondensator 1 mit einer im Querschnitt trapezförmigen Grundfläche. Mehrere dieser Luftkondensatoren 1 können nebeneinander angeordnet werden und bilden dann eine größere Einheit, die dann auch als Luftkondensator bezeichnet wird. Die einzelne, in 1 dargestellte Einheit wird in diesem Fall als Zelle 2 bezeichnet.
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Die dargestellte Zelle 2 besitzt sich senkrecht erstreckende Seitenwände. Die dem Betrachter zugewandte vordere Seitenwand 3 bzw. die in der Bildebene links liegende Seitenwand 4 wird von nicht näher dargestellten Rohrbündeln gebildet. Die rückwärtige Seitenwand 5 ist ebenso wie die gegenüberliegende stirnseitige Seitenwand 6 geschlossen. Luft kann durch einen Lüfter 7, von dem nur die Lufteröffnung dargestellt ist, aus dem Inneren der Zelle 2 saugend nach oben herausgefördert werden. Dadurch strömt kalte Umgebungsluft durch die Rohrbündel bzw. Seitenwände 3, 4 in das Innere der Zelle 2 ein. Dampf, der von oben in die Rohrbündel der Seitenwände 3, 4 eingeleitet wird, kondensiert und kann über eine nicht näher dargestellte Kondensatsammelleitung unterhalb der Rohrbündel abgeleitet werden. Mit Ausnahme der Lüfteröffnung ist die Oberseite 8 der Zelle 2 geschlosssen, so dass Luft ausschließlich durch die Rohrbündel angesaugt werden kann.
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Die in 1 eingeführten Bezugszeichen werden nachfolgend für alle weiteren Zellentypen beibehalten.
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Die Ausführungsform der 2 unterscheidet sich von derjenigen der 1 lediglich dadurch, dass die vordere Seitenwand 6 entfällt. Die Grundform der Zelle 2 ist dadurch dreieckig. Der Innenraum der Zelle 2 ist entsprechend keilförmig.
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3 sieht eine Abwandlung zu den dreieck- oder trapezförmigen Zellen 2 vor, wie sie in den 1 und 2 dargestellt sind. Aus dieser Draufsicht ist zu erkennen, dass es sich um eine deltoidförmige Zelle handelt. Die deltoidförmige Zelle 2 weist ebenso wie die dreieck- oder trapezförmige Zelle 2 wiederum zwei vordere Seitenwände 3, 4 auf, in denen die Rohrbündel angeordnet sind. In der Spitze zwischen den vorderen Seitenwänden 3, 4 befindet sich eine schmale Seitenwand 6, wie bei der trapezförmigen Ausführung der 1. Wesentlich ist der Unterschied auf der Rückseite der Zelle 2. Anstelle einer einzigen Seitenwand sind nunmehr drei geschlossene Seitenwände 5, 9, 10 vorgesehen. Die Seitenwände 5, 9 der deltoidförmigen Zelle 2 sind geschlossen und stehen in einem größeren eingeschlossenen Winkel zueinander als die Seitenwände 3, 4 der Rohrbündel. Die geschlossenen Seitenwände 5, 9 stoßen allerdings nicht spitz aufeinander, sondern sind über eine weitere Seitenwand 10 miteinander verbunden, die parallel zu der vorderen Seitenwand 6 zwischen den Rohrbündeln verläuft. In den Seitenwänden 6, 10 in den Spitzen können beispielsweise Türen für Wartungsarbeiten angeordnet sein.
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Ein wesentlicher Unterschied gegenüber den Ausführungsformen der 1 und 2 ist, dass die Lüfteröffnung bei dieser Bauform weiter nach hinten zu den geschlossenen Seitenwänden 5, 9 verlagert ist und nur teilweise zwischen den vorderen Seitenwänden 3, 4 bzw. Rohrbündeln liegt. Bezogen auf die Gesamtfläche der Oberseite 8 können dadurch größere Lüfterdurchmesser realisiert werden. Andersherum können bei gleich bleibenden Lüfterdurchmessern bezogen auf die Grundfläche kleinere Zellen 2 zum Einsatz kommen. In diesem Ausführungsbeispiel liegt der Mittelpunkt M des Lüfters 7 auf einer Geraden, welche sich zwischen den hinteren, voneinander abgewandten Enden 11, 12 der Seitenwände 3, 4 bzw. der Rohrbündel erstreckt.
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Die 4 bis 8 zeigen unterschiedliche Varianten möglicher Querschnittsformen der einzelnen Zellen. Alle Bauformen haben gemeinsam, dass die vorderen Seitenwände 3, 4, d. h. die Rohrbündel, in einem Winkel W zueinander stehen, der kleiner ist als 90°. Dies gilt auch dann, wenn die Seitenwände 3, 4 nicht unmittelbar benachbart sind, wie bei der Dreieckzelle gemäß 4, sondern über eine sehr schmale stirnseitige Seitenwand 6 miteinander verbunden sind, wie bei den Varianten der 5, 7 und 8.
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Während die Ausführungsformen der 4 und 5 im Wesentlichen derjenigen der 2 und 1 entsprechen, unterscheidet sich die Variante der 6 und derjenigen der 3 dadurch, dass die Seitenwände 6, 10 in den Spitzen entfallen, so dass sich exakt ein Deltoid- bzw. ein Drachenviereck ergibt. Darüber hinaus liegt der Mittelpunkt M des Lüfters 7 bei diesen Varianten, anders als bei der Ausführungsform der 3, nicht exakt auf der Verbindungslinie zwischen den hinteren Enden 11, 12 der Seitenwände 3, 4, sondern ist etwas in Richtung der Seitenwände 3, 4 verlagert. Die Lufteröffnung liegt somit zu einem größeren Teil zwischen den Rohrbündeln. Ein kleiner Teil liegt außerhalb der Rohrbündel.
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Die Variante der 7 sieht im Unterschied zu derjenigen der 3 nur eine vordere Seitenwand 6 vor, jedoch keine hintere Seitenwand 10. Dort stoßen die Seitenwände 5, 9 spitz in einem Winkel W1 aufeinander. Der Winkel W1 ist aber immer noch größer als der Winkel W zwischen den vorderen Seitenwänden 3, 4, in denen die Rohrbündel angeordnet sind.
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Die Ausführungsform der 8 ist eine Kombination aus einem trapezförmigen und einem rechteckförmigen Bereich. Wie bei den Ausführungsformen der 1 bis 7 besteht der vordere Bereich mit den Seitenwänden 3, 4 aus Rohrbündeln, die wiederum über eine schmale Seitenwand 6 miteinander verbunden sind. Rückwärtig, d. h. sich an die hinteren Enden 11, 12 der Rohrbündel anschließend, erstreckt sich eine im Wesentlichen U-förmig konfigurierte Seitenwand 5. Die rückwärtige Seitenwand 5 erstreckt sich parallel zur vorderen Seitenwand 6 und ist weiter nach hinten verlagert worden. Der entstehende Freiraum zwischen der Seitenwand 5 und den hinteren Enden 11, 12 der Rohrbündel wurde über senkrecht zur rückwärtigen Seitenwand 5 stehende kürzere Seitenwandabschnitte geschlossen, wodurch sich die U-Form ergibt. Dementsprechend kann die in den 6 und 7 dargestellte deltoidförmige Zelle als V-Form bezeichnet werden.
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Alle dargestellten Bauformen haben gemeinsam, dass sie bezüglich der eingezeichneten Symmetrieebene S zwar als spiegelsymmetrisch ausgebildet sind, auf Grund der unterschiedlichen Winkel W, W1 jedoch nicht durch Drehung um eine Vertikalachse auf sich selbst abgebildet werden können, d. h. sie sind nicht dreh- oder rotationssymmetrisch ausgebildet.
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Die 9 bis 12 zeigen unterschiedliche Möglichkeiten der Anordnung mehrerer Zellen zu einem größeren Luftkondensator 1.
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In 9 sind die einzelnen Zellen 2 trapezförmig konfiguriert. Die Linien mit größerer Strichstärke symbolisieren Rohrbündel 13, 14. Die dünnen Linien stehen für geschlossene Seitenwände 5, 6. 9 zeigt, dass mehrere der dargestellten Zellen 2 in Reihe angeordnet werden können, ohne dass Wärmetauscherflächen bedeckt werden.
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Gleiches gilt auch für die Zellen 2 in Deltoidform, wie sie in 10 dargestellt sind. Aus der Gegenüberstellung der 9 und 10 wird nochmals deutlich, wie sich der Lüfter 7 an den deltoidförmigen Zellen in den rückwärtigen Bereich verlagert, der durch luftundurchlässige Seitenwände 5, 9 geschlossen ist. Die Zellen 2 können dadurch im Vergleich zu der Ausführungsform der 9 etwas näher zusammenrücken bei im Übrigen gleich bleibender Wärmetauscherfläche.
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Die 11 und 12 zeigen mögliche Blockschaltungen der Luftkondensatoren 1. 11 greift auf den Zellentyp zurück, wie er in 9 dargestellt ist. Die Zellen 2 stehen in rückwärtiger Anordnung und bilden auf den ersten Blick Sechsecke. Es handelt sich jedoch um eine Anreihung rein trapezförmiger Zellen 2, wobei die trapezförmigen Zellen 2 mit ihren rückwärtigen Seitenwänden 5 verschlossen sind. Luft, die über Lüfter 7 der oberen Reihe 15 angesaugt wird, kann somit nur über Wärmetauscher der oberen Reihe 15 angesaugt werden, nicht jedoch über die Zellen 2 der unteren Reihe 16.
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Gleiches gilt für die Variante der 12. Dort ist zu erkennen, dass die deltoidförmigen Zellen der 10 in Blockschaltung angeordnet sind. Bedingt durch die weiter ausladenden rückwärtigen Seitenwände 5, 9 der Zellen 2 sind die Reihen 15, 16 insgesamt breiter. Dafür steht jedoch mehr Bauraum zwischen den Lüftern 7 zur Verfügung, der dazu genutzt werden kann, dort eine Dampfverteilleitung hindurchzuführen.
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Die 13 zeigt mögliche Anordnungen mehrerer Reihen 15, 16 von trapezförmigen Zellen 2. Dieser aufgefächerte Luftkondensator 1 kann von einer zentralen Abdampfleitung gespeist werden. Die einzelnen Zellen 2 behindern sich nicht gegenseitig bei der Luftansaugung. Theoretisch ist eine beliebige Steigerung der Kühlleistung durch Verlängerung der Reihen möglich.
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14 zeigt eine Variante, bei der zwei Zellen 2, 17 in gestapelter Anordnung übereinander platziert worden sind. Die obere Zelle 2 entspricht der Bauform der 1 mit oben liegendem Lüfter 7. Die untere Zelle 17 besitzt keinen Lüfter an ihrer Oberseite, sondern einen in der rückwärtigen Seitenwand 5. Der Lüfter 7 der unteren Zelle 17 steht also senkrecht zum Lüfter 7 der oberen Zelle 2.
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15 zeigt eine weitere Variante gestapelter Zellen 2, wobei für die vier übereinander gestapelten Zellen insgesamt vier Lüfter 7 vorgesehen sind, die in Reihe nebeneinander angeordnet sind. Nur die jeweils äußeren Lüfter 7 ragen in den spitzen, trapezförmigen Bereich der Zellen 2 hinein. Die dazwischenliegenden Lüfter 7 liegen außerhalb der unteren Zellen 17, die eine luftdurchlässige Rückseite besitzen. Die Luft strömt dann durch nicht näher dargestellte Wärmetauscher der unteren Zellen 17 in den Raum unterhalb der mittleren Lüfter 7 ein und wird nach oben abgeführt. Eine Dampfverteilleitung 18 ist dafür vorgesehen, Dampf zu den übereinander gestapelten Zellen 2, 17 zu leiten. Die Dampfverteilleitung 18 befindet sich etwa auf halber Höhe der oberen Zelle 2, wobei von der Dampfverteilleitung jeweils Abzweige 19 zu den Oberkanten der nicht näher dargestellten Rohrbündel der Zellen 2, 17 führen.
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16 zeigt schließlich eine Draufsicht auf die tragende Stahlkonstruktion eines Luftkondensators 1, ähnlich der Bauweise wie in 12. Die einzelnen Zellen 2 werden von einer Stützkonstruktion gehalten, die entsprechend der Grundfläche der Zelle in diesem Fall deltoidförmig ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist zu erkennen, dass die mit gestrichelter Linie eingezeichnete Dampfverteilleitung 18 exakt zwischen den rückwärtigen Bereichen der einzelnen Zellen 2 hindurchgeführt werden kann. Die Dampfverteilleitung 18 befindet sich oberhalb der Oberseiten der Zellen 2, d. h. auch noch oberhalb der Lüfter 7. Von der Dampfverteilleitung 18 geht quer zu den jeweiligen Rohrbündeln ein Abzweig 19 ab, der beispielhaft für zwei Zellen 2 in der unteren Reihe 16 dargestellt ist. Der Abzweig 19 kann auch als Hosenrohr bezeichnet werden, d. h. als Rohr, das sich wiederum gabelt. Jeder der von der Gabelung abführenden Abzweige 20, 21 führt den Oberseiten der dargestellten Rohrbündel 13, 14 Dampf zu. In diesem Fall wird durch den gemeinsamen Abzweig 19 Dampf zu Rohrbündeln 13, 14 einander benachbarter Zellen 2 zugeführt. Selbstverständlich ist es auch denkbar, jeweils einen Abzweig 19 pro Zelle 2 vorzusehen, wobei der Abzweig 19 in diesem Fall um den Lüfter 7 herumgeführt werden müsste. Die kürzesten Leitungswege ergeben sich allerdings, wenn der Abzweig 19 zwischen zwei benachbarten Zellen 2 hindurchgeführt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftkondensator
- 2
- Zelle
- 3
- Seitenwand
- 4
- Seitenwand
- 5
- Seitenwand
- 6
- Seitenwand
- 7
- Lüfter
- 8
- Oberseite
- 9
- Seitenwand
- 10
- Seitenwand
- 11
- Ende
- 12
- Ende
- 13
- Rohrbündel
- 14
- Rohrbündel
- 15
- Reihe
- 16
- Reihe
- 17
- Zelle
- 18
- Dampfverteilleitung
- 19
- Abzweig
- 20
- Abzweig
- 21
- Abzweig
- M
- Mittelpunkt
- S
- Symmetrieebene
- W
- Winkel
- W1
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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