DE3201599A1

DE3201599A1 - Fluessigkeits-kuehlturm

Info

Publication number: DE3201599A1
Application number: DE19823201599
Authority: DE
Inventors: William A. 95448 Healdsburg Calif. Arndt
Original assignee: Ecodyne Corp
Current assignee: Ecodyne Corp
Priority date: 1981-02-27
Filing date: 1982-01-20
Publication date: 1982-09-16
Also published as: GB2093966B; CA1151524A; ES507771A0; JPS57144889A; GR75100B; ZA818450B; KR830009469A; ES8306866A1; US4320072A; GB2093966A

Description

DIPL.-ING. Gf RHARD PULS (19J2-IU71)

lA-55 521 D-8000 MÜNCHEN 90

Ecodyne Corporation schweigerstrasse2

39 South LaSaIIe"Street _T _fa.„

ZJ? . -t-T-ij · cnrn-T telefon: (089)662051

Chicago, Illinois 60603

⁰ TELEGRAMM: PROTECTPATENT

TELEX: 5 24 070

Flüssigkeits-Kühlturm

Die Erfindung betrifft den Aufbau und die örtliche Anordnung von Sprühdüsen für künstlich belüftete oder selbstventilierende Flüssigkeits-Kühltürme des Quer- und Gegenstrom-Typs.

Tn Kühltürmen, bei denen die zu kühlende Flüssigkeit in ein Verteilerbecken für die erwärmte Flüssigkeit hochgepumpt wird, wird die Flüssigkeit durch Verteilerlöcher im Beckenboden über ein Einbauwerk in einer Kühlkammer verteilt. Gewöhnlich sind in die Verteilerlöcher Flüssigkeits-SprUhdüsen eingesetzt, die zu einer gleichmäßigen Verteilung der erwärmten Flüssigkeit über das Einbauwerk beitragen. Bisher haben übliche Kühlturm-Sprühdüsen die Flüssigkeit in kreisrunden Sprühstrahlen von ungefähr 360° abgegeben. Daraus ergab sich, daß die in geringem Abstand von den Ein- und Austrittsseiten der Einbauten- oder Kühlkammer angeordneten Sprühdüsen manchmal Flüssigkeit auf Turmbauteile oder aus dem Turm hinaus gesprüht haben, oder daß es die Form oder die Richtung der Sprühstrahlen ermöglichte, daß die den Kühlturm durchströmende Luft Flüssigkeit mitgerissen und aus dem Turm hinausgetragen hat.

Es ist aber notwendig, daß die Flüssigkeit in der Kühlkammer

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al t^n wird, um Fir.ansatz an tragenden Bauteilen des Kühlturmes und Nebelbildung oder andere unerwünschte Umweltbeeinflussungen zu verhindern,"die durch entweichende Flüssigkeit hervorgerufen werden. Auch ist es notwendig, daß die Sprühdüsen in der Lage sind, feste Gegenstände durchzulassen, die in das Verteilerbecken gefallen sind und mit der ablaufenden Flüssigkeit in die Sprühdüsen einströmen. Im anderen Falle verhindern verstopfte Sprühdüsen eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit über die Einbauten und rufen eine Minderung des Wirkungsgrades des Kühlturmes hervor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeits-Kühlturm und eine Sprühdüse hierfür dahingehend zu verbessern, daß die Sprühdüsen nahezu ohne Verstopfungsgefahr arbeiten, keine Flüssigkeit aus dem Kühlturm hinaus- oder auf tragende Bauteile des Kühlturms aufsprühen, die Wirkung der Schwerkraft auszunutzen vermögen, von großer Lebensdauer, geringem Gewicht, korrosionsfest, verhältnismäßig billig und bequem auszuwechseln sind.

Ein diese Aufgabe lösender Kühlturm ist mit seinen Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird .im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines Kühlturms gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht im Schnitt einer Ausführungsform der Sprühdüse gemäß der Erfindung, Fig. 3 eine vergrößerte Teilendansicht des unteren Abschnitts

der in Fig. 2 dargestellten Sprühdüse und Fig. 4 den Schnitt 4-4 in Fig. 3.

In Fig. l ist ein Teil des oberen Endes eines herkömmlichen künstlich belüfteten Querstrom-Kühlturms 10 dargestellt, bei

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dem zu kühlende erwärmte Flüssigkeit, insbesondere erwärmtes Wasser, in ein oberes Verteilerbecken 11 aus Beton gepumpt
wird, das von einer Rückhaltewand 12 umschlossen ist. Für den Ablauf der Flüssigkeit aus dem Verteilerbecken 11 sind Reihen zueinander ausgerichteter Flüssigkeitsablauf- oder Verteilerlöcher 13 vorgesehen. In den Verteilerlöchern 13 sind die
Wirkung der Schwerkraft ausnutzende Sprühdüsen 14 und 15 angeordnet, aus denen die Flüssigkeit in eine Kühlkammer 16
herabfällt. Die Sprühflüssigkeit kommt mit herkömmlichen
langen, massiven Spritzeinbaubalken 17, die von einem herkömmlichen Drahttraggitter 18 gehalten werden, in Berührung
und strömt über sie hinweg. Am eintrittsseitigen Ende der
Kühlkammer 16 sind Lufteintrittsschlitze 19 angeordnet, durch die hindurch Luft von einem Ventilator 20 in einem Schlot 21 angesaugt wird. Diese Luft durchströmt das Spritzeinbauwerk
und die herabfallende Flüssigkeit und verläßt dann die Kühlkammer 16 durch Verwehungsschutzelemente 22 hindurch, die an ihrem austrittsseitigen Ende angeordnet sind. Die gekühlte
Flüssigkeit wird in einer unter der Kühlkammer 16 angeordneten, nicht dargestellten Tasse aufgefangen und aus dem Kühlturm 10 herausgepumpt.

Um das Entweichen von Flüssigkeit aus der Kühlkammer 16 zu
verhindern, weisen einige oder alle Sprühdüsen 15, die nahe
den lufteintritts- und luftaustrittsseitigen Enden der Kühlkammer 16 angeordnet sind, eine Einschränkung in der Weise
auf, daß sich der von der Sprühdüse erzeugte Sprühstrahl
gemäß Fig. 4 über weniger als etwa 180° in einer waagerechten Ebene öffnet und gegen eine Mittelebene 25 der Kühlkammer 16 gerichtet ist.

Jede Sprühdüse 15 bildet eine Einheit und hat ein langes,
hohles, gerades kreisrund-zylindrisches, rohrförmiges
Bauteil 26, das an seinem oberen Ende flexible Nasen 27 zum Verankern der Sprühdüse 15 in einem Verteilerloch 13

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aufweist. Vom oberen Rand des Bauteils 26 ragt ein kreisringförmiger Umfangsrand 28 weg und über das zugehörige Verteilerloch 13 hinaus.

Am unteren Ende des Bauteils 26 ist gleichachsig mit ihm eine Kappe 30 zur Flüssigkeitsstronileitung befestigt. Die Kappe. 30 weist in nur einer ihrer Flächen oder Seiten eine ovale Öffnung 31 auf, deren Fläche weniger als etwa ein Drittel der Mantelfläche der Kappe 30 beträgt, so daß der Sprühwinkel auf weniger als etwa 180° begrenzt werden kann. Vorzugsweise ist der Sprühwinkel auf zwischen 130° und 170° in einer waagerechten Ebene begrenzt. Wenn die Sprühdüse 15 unter dem Einfluß der Schwerkraftwirkung von Flüssigkeit , durchströmt wird, sollte die größte Abmessung der Öffnung 31 gemäß Fig. 3 ungefähr vertikal ausgerichtet sein. Diese größte Abmessung der Öffnung 31 sollte den Durchmesser des Bauteils 26 übersteigen, um den Durchtritt von festen Gegenständen zu erleichtern, die mit der Flüssigkeit aus dem Verteilerbecken 11 in die Sprühdüse 15 einströmen. Die unte.re Innenfläche der Kappe 30 bildet eine bogenförmige Lippe 32 zur Flüssigkeitsstromumlenkung. Die Lippe 32 hat ein Endstück 33, das sich unter einem Winkel 34 von etwa 90° in bezug auf die Mittelachse 35 des Bauteils 26 erstreckt. Die Außenabmessungen der Sprühdüse 15, einschließlich der Lippe 32, sollten kleiner als der Durchmesser des zugehörigen Verteilerloches 13 sein, damit die Sprühdüse 15 von oben aus dem Verteilerbecken 11 eingesetzt und entfernt werden kann.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Sprühdüse 15 in der vertikalen Ebene, welche durch die Mittelachse 35 des Bauteils 26 geht und auch die Sprühdüse 15 in zwei ungefähr gleiche Hälften teilt. Bei Betrachtung in dieser Ebene hat die ovale Öffnung 31 einen Rand, der eine Linie 36 bildet, die vom Endstück 33 der Lippe 32 ausgehend unter einem Winkel 37 von etwa 45° bis 60° in bezug auf die Mittelachse 35 all-

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gemein nach oben verläuft und in ein Ende eines ungefähr halbkreisförmigen Bogens 38 übergeht. Das andere Ende des Bogens 38 schließt an eine Linie 39 an, die unter einem Winkel 40 von etwa 30° bis 45° in bezug auf die Mittelachse 35 allgemein nach oben verläuft. Der Winkel 37 beträgt vorzugsweise 56° und der Winkel 40 vorzugsweise 37°. Wenn die ovale Öffnung 31 wie vorstehend beschrieben gestaltet ist, ist die Herstellung von korrosionsfesten, billigen Sprühdüsen 15 aus Kunststoff, z.B. aus Polyvinylchlorid und ABS, möglich.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung eine oder mehrere strömungseinschränkende Sprühdüsen 15 verwendet werden können, um zu · verhindern, daß Flüssigkeit auf tragende Bauteile des Kühlturms 10 aufgesprüht oder aus dem Kühlturm 10 hinausgesprüht wird. Abhängig von den Windverhältnissen oder von anderen Faktoren, die durch die Erfahrungen beim Betrieb eines Kühlturms bestimmt sind, können Sprühdüsen 15 nur in den Verteilerlöchern 13 nahe den Lufteintrittsschlitzen 19 am lufteintrittsseitigen Ende oder nur in Verteilerlöchern 13 nahe den Verwehungsschutzelementen 22 am luftaustrittsseitigen Ende der Kühlkammer 16 angeordnet sein. Die rohrförmigen Bauteile 26 können von verschiedener Länge sein, so daß die Flüssigkeit unter Vermeidung von an der Unterseite des Verteilerbeckens 11 angeordneten tragenden Bauteilen des Kühlturms 10 ausgesprüht werden kann. Durch die spezielle Ausbildung der ovalen Öffnung 31 und der Lippe 32 an der Düsenkappe 30 wird ein Verstopfen der Sprühdüse 15 durch Festkörper aus dem Verteilerbecken 11 verhindert und die exakte vorherige Festlegung des Sprühwinkels ermöglicht. Ferner lasen sich die Sprühdüsen 15 von oberhalb der Kühlkammer 16 aus bequem auswechseln.

AO

Leerseite

Claims

DIPL.-ING. GFRHARD PULS (l9J2-197l)

lA-55 521 D-8000 MÜNCHEN 90

Ecodyne Corporation schweigerstrasse2

39 South LaSaIIe Street „„«,h:

Chicago, Illinois 6Ο6Ο3 _TEtEGRAMM:

TELEX: J 24 070

Patentansprüche :

Γ l.j Flüssigkeits-Kühlturm mit einer Flüssigkeits-Kühlkammer mit lufteintritts- und luftaustrittsseitigen Enden, in der ein Spritzeinbauwerk angeordnet ist, einem Ventilator zum Erzeugen einer Luftströmung durch die Kühlkammer und einem über der Kühlkammer angeordneten Verteilerbecken für erwärmte Flüssigkeit, das mehrere Flüssigkeits-Verteilerlöcher aufweist, die mit dem oberen Teil der Kühlkammer in Verbindung stehen und von denen einige nahe dem lufteintrittsseitigen und einige nahe dem luftaustrittsseitigen Ende in die Kühlkammer münden, gekennzeichnet durch mehrere die Wirkung der Schwerkraft ausnutzende Flüssigkeits-Sprühdüsen (14), deren einlaufseitigen Enden an die Verteilerlöcher (13) angeschlossen sind und die erwärmte Flüssigkeit über die Einbaukörper (17) verteilen, auf denen die Flüssigkeit von der die Kühlkammer (16) durchströmenden Luft gekühlt wird, und durch Hilfsmittel zum Verhindern des Austritts von Flüssigkeit aus der Kühlkammer (16) in Form einiger Sprühdüsen (15), die an die Verteilerlöcher (13) nahe den lufteintritts- und luftaustrittsseitigen Enden angeschlossen und als strömungseinschränkende Sprühdüsen ausgebildet sind, welche die Flüssigkeit in einem Strahl versprühen, der sich in einer waagerechten Ebene nicht über etwa 180° öffnet und gegen eine Mittelebene (25) der Kühlkammer (16) gerichtet ist, wodurch ein Versprühen der Flüssigkeit über die lufteintritts- und luftaustrittsseitigen Enden der Kühlkammer (16) hinaus verhindert wird.

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2. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Sprühdüsen (15) zum Verhindern des Austritts von Flüssigkeit nur an Verteilerlöcher (13) nahe dem lufteintrittsseitigen Ende der Kühlkammer (16) angeschlossen sind.
3. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Sprühdüsen (15) zum Verhindern des Austritts von Flüssigkeit nur an Verteilerlöcher (13) nahe dem luftaustrittsseitigen Ende der Kühlkammer (16) angeschlossen sind.
4. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Flüssigkeitssprühwinkel zwischen etwa 130° und 170° beträgt.
5. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeic.hnet , daß die strömungseinschränkenden Sprühdüsen (15) einen am Ende offenen rohrförmigen Abschnitt (26) aufweisen, der sich vom zugehörigen Verteilerloch (13) nach unten erstreckt und die erwärmte Flüssigkeit aufnimmt, eine am unteren Ende des Abschnitts (26) angeordnete Kappe (30) zur Flüssigkeitsstromleitung und eine ovale Öffnung (31), die in nur eine Seite der Kappe (30) eingearbeitet und gegen die Mittelebene (25) gerichtet ist.
6. Kühlturm nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die größte Abmessung der ovalen Öffnung (31) den Durchmesser des Abschnitts (26) übersteigt und ungefähr vertikal ausgerichtet ist.
7. Kühlturm nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Endstück der Kappe (30) eine bogenförmige Lippe (32) zur Flüssigkeitsstromumlenkung bildet, die sich unter einem Winkel (34) von etwa 90° in bezug auf

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die Mittelachse (35) des Abschnitts (26) erstreckt.
8. Kühlturm nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Außenabmessungen der Sprühdüse (15), einschließlich der Lippe (32), kleiner sind als der Durchmesser der Verteilerlöcher (13), wodurch die Sprühdüsen (15) vom über der Kühlkammer (16) angeordneten Verteilerbecken (11) aus in die Verteilerlöcher (13) eingesetzt und aus ihnen entfernt werden können.
9. Kühlturm nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnet , daß bei Betrachtung der ovalen Öffnung (31) in einer vertikalen Ebene, die durch die Mittelachse (35) des Abschnitts (26) geht und auch die Sprühdüse (15) in zwei ungefähr gleiche Hälften teilt, der Rand der Öffnung (31) eine Linie (36) bildet, die ausgehend von der Lippe (32) unter einem Winkel (37) von 45° bis 60° in bezug auf die Mittelachse (35) allgemein nach oben verläuft und in ein Ende eines Kreisbogens (38) übergeht, dessen anderes Ende an eine Linie (39) anschließt, die unter einem Winkel (40) von 30° bis 45° in bezug auf die Mittelachse (35) allgemein nach oben verläuft.
10. Kühlturm nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Kreisbogen (38) ein Halbkreis ist.
11. Einteilige, die Wirkung der Schwerkraft ausnutzende Flüssigkeits-Sprühdüse aus Kunststoff für einen Kühlturm nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein langes, hohles, gerades kreisförmig-zylindrisches Bauteil (26), das an seinem oberen Ende Nasen (27) zum Verankern der Sprühdüse (15) in einem Flüssigkeitsabgabeloch (Verteilerloch 13), einen kreisringförmigen Umfangsrand (28), der vom oberen Rand des Bauteils (26) wegragt und über das Flüssigkeitsabgabeloch (13) hinausragt, eine am unteren Ende

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des Bauteils (26) angeordnete Kappe (30) zur Flüssigkeitsstromleitung und in nur einer Seite der Kappe (30) eine ovale Öffnung (31) zum Begrenzen des Flüssigkeitssprühwinkels auf nicht mehr als etwa 180° in einer waagerechten Ebene aufweist, wobei die größte Abmessung der Öffnung (31) ungefähr vertikal ausgerichtet ist und den Durchmesser des Bauteils (26) übersteigt, die Fläche der Öffnung (31) weniger als etwa ein Drittel der Mantelfläche der Kappe (30.) beträgt, das Endstück der Kappe (30) eine bogenförmige Lippe (32) zur Flüssigkeitsstromumlenkung bildet, deren Endstück (33) sich unter einem Winkel (34) von etwa 90° in bezug auf die Mittelachse (35) des Bauteils (26) erstreckt, die ovale Öffnung (31) bei Betrachtung in einer vertikalen Ebene, die durch die Mittelachse (35) des Bauteils (26) geht und auch die Sprühdüse (15) in zwei ungefähr gleiche Hälften teilt, einen Rand hat, der eine Linie (36) bildet, die ausgehend vom Endstück (33) der Lippe (32) unter einem Winkel (37) von 45° bis 60° in bezug auf die Mittelachse (35) allgemein nach oben verläuft und in ein Ende eines ungefähr halbkreisförmigen Bogens (38) übergeht, dessen anderes Ende an eine Linie (39) anschließt, die unter einem Winkel (40) von 30° bis 45° in bezug auf die Mittelachse (35) allgemein nach oben verläuft, und die Außenabmessungen der Sprühdüse (15), einschließlich der Lippe (32), kleiner sind als der Durchmesser eines Flüssigkeitsabgabeloches (13).