DE2122537B2

DE2122537B2 - Flussigkeitskuhler

Info

Publication number: DE2122537B2
Application number: DE2122537A
Authority: DE
Inventors: Albert Frederick London Wigley
Original assignee: Serck Industries Ltd
Current assignee: Serck Industries Ltd
Priority date: 1970-05-07
Filing date: 1971-05-06
Publication date: 1973-10-25
Also published as: US3952077A; GB1351605A; BE788776A; DE2122537A1; NL7212725A; DE2122537C3

Description

40 dung stehen.

Die Führungsflächen können an den Flächen der

Zellen im wesentlichen spiralförmig angeordnet sein. Sie können sich bezüglich des Zelleninneren nach in-

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitskühler aus nen oder nach außen erstrecken.

einem Gefüge von Zellen zur Kühlung von Flüssig- 45 An den Zellen können auch Rippen oder Einker-

keit, welche in Berührung mit den Flächen der ZeI- bungen verwendet werden, welche sich quer zur

len nach unten abströmt, während eine Gegenströ- Richtung der Flüssigkeitsströmung erstrecken und

mung von kühlendem Gas durch die Zellen nach geeignet sind, Einzelströmungen oder Wulstbildun-

obcn gerichtet ist. g<.u der Flüssigkeit aufzubrechen.

Flüssigkeitskühler dieser Art sind insbesondere als 50 Das \orangehend genannte Gefüge kann auch

Verdunstungskühler in Form von Kühlaggregaten für durch Verbindung mehrerer erfindungsgemäßer Blät-

Kühltürme od. dgl. bekannt. Bei diesen Kühlern wird ter oder Platten hergestellt werden.

die durch die Zellen von unten nach oben strömende Ein Alisführungsbeispiel der vorliegenden Erfin-

Luft nur ungenügend geführt. Außerdem ist die Be- dung ist unter Bezugnahme auf die Zeichnungen er-

rührung zwischen der Luft und der im Gegenstrom 55 läutert.

zu ihr an den Wänden der Zellen herabfließenden Fig. 1 der Zeichnungen ist eine Draufsicht eines

Flüssigkeit nur unvollkommen, weil die den Kern für die Fertigung des Flüssigkeitskühlers verwende-

einer Zelle durchströmende Luft nicht mit der Flüs- ten Röhteils;

sigkeit in Berührung kommt, so daß der Wärmeüber- F t g. 2 ist eine Schnittansicht von Linie .\--.v- in

gang und der Verdunstungsvorgang unzureichend 60 Fig. 1:

sind. F i g. 3 ist eine lediglich beispielhaft wiedergege-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bene Perspektivansicht einer einzelnen, aus dem in

die Luft so durch die Zellen eines Kühlers zu führen, F i g. 1 dargestellten Rohteil gefertigten Zelle des

daß eine intensive Berührung aller Teile des Luft- Flüssigkeitskühlers;

stromes mit der an der Wand der Zellen herabflie- 65 Fig.4 ist eine Perspektivansicht eines Zellgefüges

ßenden Flüssigkeit stattfindet und dadurch ein guter von Honigwabenstruktur, welches aus einer Anzahl

Wärmeaustausch zwischen Luft und Flüssigkeit er- der in Fig. 1 dargestellten Rohteile gefertigt ist;

reicht wird. F i g. 5 ist eine Einzel-Draufsicht einer Platte,

welche bei Verbindung mit anderen Platten einen Flüssigkeit.skühler nach der vorliegenden Erfindung bildet:

F i g. 6 ist eine Schnittansicht \on Linie A-A in F i g. 5:

F i g. 7 ist eine Schnittansicht von Linie B-B in Fig. 5: und

F i ü. S ist eine Schnittan-icht von Linie C-C in Fig. 5.

In F i g. 1 der Zeichnungen ist mit Bezugsnummer 10 ein Rohteil wiedergegeben, welches zum Zwecke der Darstellung in sechs Teile aufgeteilt ist. Die sechs Teile sind durch Faltlinien 1. 2. .⁷ 4. 5 und 6 voneinander getrennt: es ist erkennbar, daß das in F i g. 1 dargestellte Muster je nach erwünschter Größe des fertigen, in F i g. 4 dargestellten und nachfolgend ausführlicher erläuterten Gegenstandes seitlich und in Längsrichtung beliebig oft wiederholt werden kann.

Das Rohteil kann aus jedem geeigneten Material gefertigt werden, obwohl vorzugsweise Kunststoff oder Aluminiumblech verwendet wird. Außer den in Längsrichtung sich erstreckenden Faltlinien 1 bis 6 ist das Rohteil auch mit in Querrichtung verlaufenden Einkerbungen 11 ausgestattet, welche sich über jede Einzelfläche des Rohteils erstrecken. Die quer verlaufenden Linien tragen die Bezugsbuchstaben α bis /, wobei sich die Linie ab zwischen den Faltlinien 1 und 2 erstreckt. Die Linienführung wird bis zur Linie ja fortgesetzt, welche die Faltlinien 6 bis 1 quert, so daß das Muster sich wiederholt. Die Anzahl der sich über das Rohteil erstreckenden Querlinien und ihre Endlage zur Längsachse des Rohteils hängt sowohl von der erwünschten Länge des fertigen Gefügcs von Honigwabenstruktur gemäß F i g. 4 als auch von der erwünschten Steigung der im wesentlichen spiraliörmigen Bahn ab, welche die Einkerbungen 11 gemäß nachfolgender Ausführungen einnehmen.

Fi g. 2 der Zeichnungen ist eine Schnittansicht von Linie x-.x in F i g. 1 und gibt die Gestalt jeder Einkerbung 11 wieder, welche in den Querlinien ab, bc usw. besteht. Wie sich aus Fig. 1 der Zeichnungen ergibt, sind angrenzende Enden zweier Einkerbungen im Abstand voneinander, um das Rohteil entlang der Faltlinien 1 bis 6 falter zu können. Dieses Falten geschieht dann, wenn das Rohteil zwischen zwei Hälften eines passenden Gesenks eingepreßt wird. Außer den quer sich erstreckenden Einkerbungen 11 können Rippen oder Einkerbungen 12. senkrecht sich erstreckend im Rohteil IO vorgesehen sein. Die Rippen 12 befinden sich zwischen angrenzenden Faltlinien auf jeweils jeder Einzelfläche des Rohteils. Die Rippen 12 besitzen geringere Höho als die Einkerbungen 11.

In F i g. 3 der Zeichnungen ist zum Zwecke der Darstellung das Rohteil gemäß Fig. 1 in Form einer Einzelzelle wiedergegeben. Es ist ersichtlich, daß die Zelle sechseckigen Querschnitt besitzt und daß die beiden in F i g. 1 der Zeichnungen dargestellten Querlinien der Einkerbungen 11 eine kontinuierliche, im wesentlichen spiralförmig verlaufende Linie von nach innen gerichteter Einkerbungen an der Innenfläche der Zelle bilden. Obwohl nicht dargestellt, erstrecken sich die Rippen 12 auf Ebenen, welche rechtwinklig zur Längsachse der Zelle verlaufen.

Das einzelne in F i g. 3 der Zeichnungen ersichtliche Zellengefüge ist lediglich zum Zwecke der Darstellung wiedergegeben, um ersichtlich zu n-.achen. auf welche Weise die Einkerbungen 11 entlang der Linien ff bis/ eine im wesentlichen spiralförmige Form einnehmen, wenn das Rohteil zellförmig umgeformt ist.

In F i ü. 4 der Zeichnungen ist eine Anzahl von Rohteiien dargestellt, welche in Form eines Getüges VuTi Honicwabenstruktur vereint sind. Das Gefüge besteht aus einer Anzahl von im Querschnitt sechs-

!o cckiücn Zellen, welche miteinander in Verbindung stehen. Um das in F i g. 4 der Zeichnungen dargestellte Gefüge von Honigwabenzellstruktur zu fertigen, werden" die Rohteile 10 in Rippenform umgestaltet: jedes Rohteil weist ausreichende Länge und Biviii: auf, um den erwünschten Gesamtabmessungen des Gefüges \on Honigwabenzellstruktur zu genügen. Wie sich aus F i g. 4 der Zeichnungen ergibt, werden die Rohteile geriffelt r—.v. in Rippenform so gestehet, daß jeweils jedes Rohteil eine Anzahl von

Halbzellen bildet. So stellen angrenzende, gerippte Rohteile die vollständigen sechseckigen Zellen des Honigvvabengefüges dar und werden an den Teilen 13 miteinander verbunden. Diese Teile weisen im Vergleich zu den anderen Seiten des sechseckigen

Gefüges jeder Zelle doppelte Wanddicke auf. Man erhält auf die vorangehend beschriebene Weise ein Gefüge von Honigwabenzellstruktur. welches äußerst fest ist. da es an den Verbindungsstellen zwischen angrenzenden Teilen der gerippten Rohteile doppelte Wanddicke aufweist.

Ungeachtet der Tatsache, daß im Gegensatz zum in Fig. 3 dargestellten Zellenaufbau durch die Rohteile nur Halbzellen gemäß Fig. 4 der Zeichnungen gebildet sind, sind die Querlinien von Einkerbungen 11 im Rohteil so im Abstand zueinander und so ausgerichtet, daß sie an der Innenfläche jeder Zelle eine im wesentlichen spiralförmig verlaufende Form einnehmen. Dabei ist jede Zelle durch Verbindung zweier gerippter, übereinanderliegender Rohteile gebildet.

F i g. 4 der Zeichnungen stellt eine Perspektivansicht des Gefüges von Honigwabenstruktur dar. obwohl dieses bei Inbetriebnahme im wesentlichen senkrecht angeordnet wird. Das Zellgefüge von Honigvvabenstruktur wirkt als Verdunstungs-Wasserkühlanlage in Form einer Turmpackung (oder Rieselanlage), wobei zu kühlendes Wasser in Berührung mit den sechseckig geformten Flächen der Zellen nach unten abläuft. Wenn das Wasser nach unten entlang der Seiten der Zellen abrieselt bzw. strömt, wirken die bei senkrechtem Gefüge waagerecht sich erstreckenden Rippen 12 dahingehend, daß sie jede Wulst- oder Strombildung des Wassers unterbrechen, um eine konstant sich verändernde Wasser FiIm-Fläche zu erzeugen. Auch die im wesentlichen spiralförmig verlaufenden Einkerbungen brechen die Wasserwülste bzw. die Strombildung auf, wenn das Wasser entlang des Gefüges nach unten abläuft. Der Hauptzweck der im wesentlichen spiralförmig geformten Einkerbungen besteht jedoch darin, als Führung für den nach oben gerichteten Strom kühlenden Gases (Luft) zu wirken, wenn das Gas durch die Zellen geleitet wird. Die im wesentlichen spiralförmig verlaufenden Einkerbungen verdrallen die Luft, d. h., sie geben ihr eine Winkeldrehung zur Erzeugung eines Wirbels. Dadurch wird die Kühlwirkung verbessert, da eine größere Austauschberührung von Luft zu Wasser als bislang ermöglicht ist.

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Gemäß der F i g. 4 der Zeichnungen sind die Roh- möglich ist, auf die Unterbrechungen bzw. Unregel-

teile von unten nach oben gesehen so geformt und mäßigkeiten der Spiralformen zu verzichten,

angeordnet, daß sich die Spiralform der Einkerbun- In den F i g. 5 bis 8 der Zeichnungen ist eine Platte

gen 11 an den Oberflächen der Zellen abwechselnd aus Kunststoff dargestellt, welche sich zur Fertigung

ändert, und zwar zwischen nach innen und nach 5 eines Flüssigkeitskühlers erfindungsgemäßer Form

außen gerichteten Einkerbungen in ihrer Relativlage eignet, wenn sie mit weiteren Platten dieser Art in

zum Inneren der Zellen. In vergleichbarer Weise er- einem Gefüge von Honigwabenstruktur vereint wird,

strecken sich die horizontal verlaufenden Rippen 12 Die Platte 14 weist vier Rippen 15 auf, welche den

in ihrer Relativlage zum Inneren der Zellen abwech- Rippen 12 gemäß Fig. 1 der Zeichnungen entspre-

selnd nach innen und nach außen. Jedoch sind beide io chen, als auch spiralförmig verlaufende Teile 16,

Anordnungen aus Einkerbungen 11 und Rippen 12 welche den spiralförmig verlaufenden Einkerbungen

in der Lage, am nach oben gerichteten Luftstrom 11 gemäß der Fig. 1 der Zeichnungen entsprechen,

und am nach unten gerichteten Strom der Flüssigkeit Die F i g. 6 bis 8 der Zeichnungen geben den Aufbau

in erwünschter Weise zu wirken. der Platten im einzelnen und insbesondere die An-

Das in F i g. 4 der Zeichnungen dargestellte Ge- 15 Ordnung der spiralförmig verlaufenden Teile und der

füge von Honigwabenstruktur wird in einen passen- quer verlaufenden Rippen 15 an der Platte wieder,

den Rahmen eingeführt und bildet eine Verdun- Die in den F i g. 5 bis 8 der Zeichnungen darge-

stungspackung zur Befestigung in einem Wasser (oder stellte Platte kann in der Anordnung gemäß Fig. 4

eine andere Flüssigkeit)-Kühlungsturm. vergleichbarer Weise mit anderen Platten zusammen-

Jede Zelle des Honigwabengefüges kann in ihrer 20 gefügt werden, um eine Rieselungspackung zu bilden,

Größe verändert werden, so z. B. zwischen 12 mm und welche sich zur Verwendung in einem Kühlturm eig-

50 mm bemessen sein; die Steigung der spiralförmig net. Das fertige Gefüge besteht aus mehreren Zellen,

verlaufenden Einkerbungen kann gleichfalls so ge- welche im wesentlichen kontinuierlich spiralförmig

wählt werden, daß bezogen auf die Gesamtlänge der verlaufende Wülste aufweisen. Diese befinden sich

Kühleinrichtung jede gewünschte Anzahl von Um- as an den Innenflächen der Zellen und erzeugen eine

laufen bzw. Wicklungen ermöglicht ist. wirksame Durchmischling kühlender Luft, welche

Die spiralförmig oder im wesentlichen spiralförmig durch das Gefüge nach oben geleitet wird, während

verlaufenden Rippen, Wülste oder Einkerbungen, die zu kühlende Flüssigkeit über die Innenflächen

welche der Luft eine Drehbewegung erteilen, können der Zellen nach unten abläuft. Die Spiralform führt

an oder in der Innenfläche der Zellenseiten geformt 30 zur Drehbewegung üci Luft, was stark zur Abküh-

werden. lung der Flüssigkeit beiträgt und als ein wesentlicher

Wie sich aus F i g. 1 der Zeichnungen ergibt, weist Vorteil und Fortschritt gegenüber bereits als be-

jede Spirale Unregelmäßigkeiten im Bereich jeder kannt anzusehenden Flüssigkeitskühlgeräten anzu-

Faltlinie der im wesentlichen sechseckigen Zellen sehen ist.

auf; die Spirale kann jedoch auch im wesentlichen 35 Obwohl die vorangehend beschriebene Kühlvor-

kontinuierlich verlaufen, insbesondere dann, wenn richtung insbesondere zur Verwendung als Verdun-

die Zelle aus Kunststoff material gefertigt wird. Ob- stungs-Wasserkühlung in Turmpackungen geeignei

wohl die Spirale als durch Einkerbungen gebildet ist, kann sie auch in anderen Fällen eingesetzt wer-

dargestellt ist, kann sie auch durch kontinuierlich den, in welchen es erforderlich ist, eine nach unter

verlaufende Wülste geformt werden, welche sich an 40 ablaufende Flüssigkeit mit Hilfe einer Gegenströ-

der Innenfläche der Zellenseiten befinden. Wenn mung von kühlender Luft abzukühlen,

jede Platte bzw. jedes Rohteil für das Gefüge von Alle in den Unterlagen enthaltenen Angaben unc

Honigwabenstruktur aus Kunststoff hergestellt wird, Merkmale, insbesondere die räumliche Ausgestaltung

dann werden die Wülste vorzugsweise durch Vaku- werden als erfindungswesentlich beansprucht, sowei

umverformung gefertigt, und zwar dann, wenn es 45 sie gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

U 2 Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch Patentansprüche: gelöst, daß die Zellen mit Führungsflächen ausstattet sind, welche dem durch die Zellen nach oben ge-

1. Flüssigkeitskühler aus einem Gefüge von richtet strömenden Gas eine Drehbewegung erteilen. Zellen zur Kühlung von Flüssigkeit, welche in 5 Diese Drehbewegung erzeugt in jeder Zelle einen Berührung mit den Flächen der Zellen nach un- Wirbel, der die Austaiisehberührung zwischen der ten abströmt, während eine Gegenströmung von Luft und der an der Zellenwand 'leiabströmend.·:! kühlendem Gas durch die Zellen nach oben ge- Flüssigkeit wesentlich intensiviert. Eine bessere richtet ^;st. dadurch gekennzeichnet. Kühlwirkung ist die Foige. so daß bei gleicher Kühldaß die Zellen mit Führungsflächen (11. 16) aus- ig leistung kleinere Külilaggregaie verwendet werden gestaltet sind, welche dem durch die Zellen nach können.

oben gerichtet strömenden Gas eine Drehbewe- An sich ist das Bestreben bekannt, durch intensixe

gung erteilen. Lultwirbeiung den Wirkungsgrad eines Kühlaggrega-

2. Flüssigkeitskühler nach Anspruch 1. da- tewu \erbessern. So sind bei einem bekannten Kühdurch gekennzeichnet, daß er aus miteinander ij ler (deutsches Gebrauchsmuster lS7nü32) an den verbundenen, eine Honigwabenstruktur ergeben- Wänden der Kühlelemente Schlitze vorgesehen. den Planen gebildet ist und daß die dabei entste- durch die Luft hindurchireten kann. Das durch die^e heiuien sechseckigen Zeilen miteinander in Vev- Schlitze in die Zellen einströmende Luitvoiutnen ist bindung stehen aber nur sehr begrenzt, so daß die Schlitze nur von

3. Flüssigkeitskühler nach Anspruch 1 oder 2, 20 geringer Wirkung sein können. Ein anderes bekanndadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflä- tes Kühlaggregat für Kühltürme (USA.-Patentschrift chen (11. 16) im wesentlichen spiralförmig auf 3 4SS 485) besteht aus Platten, die beiderseits ihrer den Flächen der Zellen gebildet sind. Längsachse so gewellt sind, daß — in Querrichtung

4. Flüssigkeitskühler nach Anspruch 3, da- gesehen — jedem Wellenberg an der einen Längsdurch gekennzeichnet, daß sich die Führungsflä- 25 kante ein Wellental an der anderen Längskantc gechen (11, 16) bezüglich der Hauptebene der ZeI- genüberliegt. Dieser Wühler unterscheidet sich schon lenflächen nach innen oder nach außen erstrek- gattungsmäßig insofern von dem Kühler nach der Erken. findung, als bei ersterem die Luft in waagerechter

5. Flüssigkeitskühler nach einem der An- oder senkrechter Richtung hindurchgeleitet werden Sprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß 30 kann. Eine Drehbewegung wird dabei auf die Luft jede Zelle Pappen (12) ai-fweist. und daß sich die nicht übertragen, so daß die Wirbelbildung und da-Rippen quer zur beabsichtigten Strömungsrich- mit die Berührung zwischen der Luft und der FIüstung der Flüssigkeit erstrecken un ' geeignet sind, sigkeit nicht so vollkommen und der Wärmeaus-Einzelströme oder Strömungswülste der Flüssig- tausch nicht so günstig sein können wie bei dem keit aufzubrechen. 35 Kühler nach der Erfindung.

6. Flüssigkeitskühler nach einem der An- Vorteilhafterweise wird der Flüssigkeitskühler aus Sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das miteinander verbundenen, eine Honigwabenstruktur Zcllgefüge aus mehreren gerippten Platten ge- ergebenden Platten gebildet, wobei die dabei entsteformt ist. henden sechseckigen Zellen miteinander in Verbin-