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Steuerungseinrichtung für Luftklappen in einem Kühlturm
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Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung für Luftklappen
in einem Kühlturm mit deltaförmig angeordneten Kühlelementen, bei denen die Luftklappen
an der Zuströmseite der Luft den Kühlelementen vorgelagert und so einstellbar sind,
daß bei Einfriergefahr die Kühlluft ganz oder teilweise absperrbar ist.
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Aus der deutschen Auslegeschrift 12 71 129 ist ein Wärmetauscher für
Luftkondensationsanlagen von Dampfkraftmaschinen bekannt geworden, bei dem in einem
Kühlturm Kühlelemente deltaförmig angeordnet sind. Um zu vermeiden, daß bei niedrigen
Außentemperaturen und geringer Blockleistung einzelne Kühlelemente einfrieren, sind
den Kühlelementen Abdeckklappen vorgelagert, die im Falle der Einfriergefahr geschlossen
werden können.
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Bei derartigen Kühltürmen läßt sich das Einfrieren einzelner Kühlelemente
jedoch nicht mit Sicherheit verhindern, wenn niedrige Kühlwassertemperaturen zugelassen
werden, da Ungleichmäßigkeiten der Luftströmung an den einzelnen Rippenrohren der
Kühlelemente zu unterschiedlichen Temperaturen in den Rippenrohren führen. Eine
automatische Steuerung der Abdeckklappen würde bei dieser Anordnung eine Vielzahl
von Temperaturmeßstellen erfordern.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung
für Luftklappen von Kühl türmen mit deltaförmig angeordneten Kühlelementen anzugeben,
die sowohl niedrige Temperaturen des Kühlwassers zuläßt, als auch mit wenigen Temperaturmeßstellen
auskommt, ohne daß die Gefahr des Einfrierens einzelner Rippenrohre durch örtliche
Unterkühlung vorhanden ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens
vier Luftklappen mit zueinander parallelen Wellen über ein Gestänge so miteinander
verbunden sind, daß sie die offene Dreieckseite der Kühlelemente abschließen und
daß der Öffnungswinkel der mittleren Luftklappen kleiner ist als der Öffnungswinkel
der äußeren Luftklappen.
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Diese besondere Anordnung der Luftklappen verhindert ein besonders
starkes Abkühlen der Rippenrohre an den Stellen, an denen die Kühlelemente zusammenstoßen.
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Die hierdurch erzielte weitgehend gleichmäßige Kühlung der Rippenrohre
aller Kühlelemente gestattet es, die Luftklappenverstellung abhängig von der Ablauftemperatur
des Kühlwassers eines Kühlelementesektors des gesamten Kühlturmes zu machen.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren schematisch dargestellt.
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In Fig. 1 ist der schematische Schnitt durch zwei in Deltaform angeordneten
Kühlelementen mit Luftklappen gezeigt.
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Jedes Kühlelement 1 umfaßt eine große Zahl parallel angeordneter Rippenrohre
2, die von Seitenwänden 3 eingefaßt sind. Die Kühlluft strömt durch die Rippenrohre
2 in Richtung der Pfeile 4 und 5. Die beiden Kühlelemente 1 sind auf Grundrahmen
6 aufgelagert, welche auf einer Bühne 7 liegen. Die Luftklappen 8 schwenken um Luftklappenwellen
9, die durch Führungsstangen 10 und Verbindungsetangen 11 bewegt werden.
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Zur Verbindung mit den Luftklappen 8 dienen Anschlußösen 12. Die Verbindungsstangen
11 sind gemeinsam an einem Ende mit einem Kupplungsstück 13 verbunden. Die Luftklappen
9 befinden sich in Offenstellung.
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In Fig. 2 ist der gleiche schematische Schnitt wie in Fig. 1 teilweise
wiedergegeben, jedoch mit geschlossenen Luftklappen 8.
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Man erkennt aus Fig. 1 und Fig. 2, daß die Länge der Anschlußösen
12 an den Luftklappen unterschiedlich ist.
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Dadurch wird bei gleicher waagerechter Lage der Luftklappen 8 in Schließstellung
(Fig. 2) eine unterschiedliche Neigung der Luftklappen 8 in Offenstellung (Fig.
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1) erreicht. Dies dient dazu, die Kühlluftbeaufschlagung im sonst
bevorzugten Gebiet bei den Pfeilen 5 zu vermindern und diese derjenigen bei den
Pfeilen 4 anzugleichen.
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In Fig. 3 ist das vereinfachte Schaltschema eines Kuhlelementesektors
gezeigt.
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Das Kühlwasser kommt in einer Kühlwasserzulaufleitung 14 zum Kühlturm
und wird durch Sektorzuleitungen 15 auf die einzelnen Sektoren verteilt, von denen
nur einer schematisch dargestellt ist. Jeder Sektor ist durch Sektorabsperrorgane
16 wasserseitig abschaltbar.
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Das Kühlwasser gelangt durch eine Verteilleitung 17 und durch Zulaufanschlußleitungen
18 in die Kühlelemente 1. Nach Abkühlung des Kühlwassers in den Kühlelementen 1
fließt dieses durch die Ablaufleitungen 19 in die Sammelleitung 20 und von dort
über Sektorenableitungen 21 bei Passieren eines Sektorabsperrorgans 16 in die Kühlwasserablaufleitung
22 des Kühlturmes.
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Es sind in jedem Sektor Entleerungsleitungen 23 vorhanden, durch welche
mit Hilfe der Entleerungsorgane 24 das Kühlwasser jedes Sektors in einen Tiefbehälter
25 abgelassen werden kann. Außerdem ist eine Bypaßleitung 26 mit einem Bypaßabsperrorgan
27 vorhanden, um die Kühlelemente überbrücken zu können. Die Luftklappen 8 werden
mit Hilfe von Schwenkhebeln 39 durch eine Gelenkwelle 28 verstellt. Diese wird von
Stellmotoren 29 angetrieben, die über Freilaufkupplungen 30 an die Gelenkwelle 28
angekuppelt sind. Einem Regler 31 wird die Stellung der Gelenkwelle 28 durch Stellungsanzeiger
32 über Meßleitungen 33 eingegeben. Der Regler vergleicht diese Stellung mit einem
Sollwert und betätigt danach die Stellorgane 29.
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Als Führungsgrößen für den Regler dient die Kaltwassertemperatur in
der Sammelleitung 20 und die Kühlluft temperatur, Die Kaltwassertemperatur wird
in der Sammelleitung 20 durch drei parallel arbeitende
Temperaturgeber
34 gemessen, von denen der Temperaturauswähler 75 über die Meßleitung 36 den mittleren
der drei Werte dem Regler 31 eingibt. Die Kühllufttemperatur wird durch einen Temperaturgeber
34 über die Meßleitung 37 dem Regler eingespeist. Weiterhin erhält der Regler 31
über die Meßleitungen 38 Informationen über die Stellung der Sektorabsperrorgane
16, der Entleerungsorgane 24 und des Bypaßabsperrorgans 27.
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Die Regelung erfolgt nun derart, daß bei geöffneten Sektorabsperrorganen
16, geschlossenen Entleerungsorganen 24 und geschlossenem Bypaßabsperrorgan 27 durch
den Regler 31 alle Luftklappen 8 des Sektors in Offenstellung gefahren werden. Sinkt
die Kühllufttemperatur auf einen Wert in der Nähe des Gefrierpunktes, z.B. auf 276
K, so wird die Eühlwasseraustrittstemperatur in der Sammelleitung 20 überwacht.
Sinkt diese auf-einen Wert von z.B. unter 288 K, so werden die Luftklappen 8 schrittweise
geschlossen, bis die Kühlwasseraustrittstemperatur zwischen 288 K und 290 K eingeregelt
ist. Sinkt die Kühlwasseraustrittstemperatur trotz völlig geschlossener Luftklappen
8 auf einen Wert von z.3. 283 K, so erfolgt automatisch die Entleerung aller Kühlelemente
1 des Sektors. Steigt die Kthlwasseraustrittstemperatur dagegen auf Werte über 290
K, so werden die Luftklappen 8 schrittweise geöffnet, bis die Offenstellung erreicht
ist.
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Fig. 4 stellt ein Detail des Antriebes der Luftklappen 8 in geöffneter
Stellung und Fig. 5 das gleiche Detail in geschlossenem Zustand dar. Die Luftklappen
8 schwenken um ihre Luftklappenwellen 9, wobei die Bewegung durch die Führungsstange
11 auf die Anschlußöse 12
übertragen wird. Im Kupplungsstück 13
ist ein Verbindungsglied 40 angelenkt, welches vom Schwenkhebel 39 bewegt wird,
der auf der Gelenkwelle 28 gelagert ist. Dabei erfolgt die Befestigung des Schwenkhebels
39 auf der Gelenkwelle 28 mit Hilfe des Auslösungsmechanismus 42, der durch einen
Impuls die Verbindung zwischen Gelenkwelle 28 und Schwenkhebel 39 lösen bzw. herstellen
kann. Der Schwenkhebel 39 befindet sich dabei zwischen den beiden Rohrböden 48 und
Wasserkammern 49 der beiden Kühlelemente des betreffenden Sektors und ragt durch
das Abdeckblech 50 hindurch, welches der Kühlluftführung dient.
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In Fig. 6 ist das Schaltschema der Auslösung der Luftklappen 8 an
jedem einzelnen Sektor angegeben. Wenn am Temperaturschalter 41 infolge Unterschreiten
der Kühlwasseraustrittstemperatur in der Ablaufanschlußleitung 19 von z.B. 281 K
ein Schaltvorgang erfolgt, 8o fließt dadurch durch die Wicklung 43 des Auslösemechanismus
42 ein Strom, der ein Hochheben des Einrastestiftes 45 bewirkt, der in eine Nut
der Gelenkwelle 28 eingerastet war. Dadurch wird der Schwenkhebel 39 frei, wodurch
die Luftklappen 8 in Schließstellung fallen. Mit Hilfe eines Betätigungsschalters
46 ist es über die Wicklung 44 möglich, die Luftklappen 8 ebenfalls in Schließstellung
zu bringen, wenn dies z.B. zu einer Funktionskontrolle, bei Reinigungsarbeiten oder
beim Auswechseln von Kühlelementen erforderlich ist. Stellt sich bei einer tberprüfung
heraus, daß der Auslösemechanismus 42 nicht einwandfrei arbeitet, besteht die Möglichkeit,
durch Umklemmen der Anschlußklemmen 47 Abhilfe zu schaffen.
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Die Betätigung des Auslöesmechanismus 42 ist bei der
vorgeschlagenen
Schaltung sowohl nach dem Ruhestromprinzip wie auch nach dem Arbeitsstromprinzip
möglich, je nachdem, ob die Feder 51 als Zug- oder Druckfeder und der Schaltmechanismus
52 des Temperaturschalter 41 bei Erreichen der Grenztemperatur öffnet oder schließt.
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Durch diese Art der Uberwachung jedes einzelnen Deltas der Kühlelemente
in Abhängigkeit von der Kühlwasseraustrittstemperatur ist weitestgehender Schutz
gegen Frostschäden zu erwarten. Dabei ist es möglich, an jedem Kühlelementepaar
eine oder beide Kühlwasseraustrittsstutzen der beiden Kühlelemente 1 an den Ablaufanschlußleitungen
19, im letzteren Fall durch Parallelschaltung der Schutzkreise, zu überwachen.
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Die Vermeidung von Frostschäden ist von großer betrieblicher und wirtschaftlicher
Bedeutung für den Betrieb der Wärmekraftwerke, sowohl wegen der hohen Kosten der
Kühlelemente, die etwa die Größenordnung derjenigen des Turbosatzes erreichen können,
als auch wegen der im Schadensfall unvermeidlichen Betriebsunterbrechung für die
Reparaturzeit.
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5 Patent ansprüche 6 Figuren