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Die vorliegende Erfindung stellt
eine Fluidverteilungsleitung bzw. -leitungsanordnung bereit. Insbesondere
wird eine Leitungsvorrichtung umfassend mehrfache Düsenöffnungen
und einzelne Beruhigungsregionen für jede Öffnung für einen Kühlturm bereitgestellt.
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Für
viele Jahre wurde Verdunstungskühlausstattung
wie Kühltürme, Verdunstungskondensatoren und
Kühltürme mit
geschlossenem Fluidkreislauf verwendet, um Wärme zur Atmosphäre auszuscheiden. Kühltürme arbeiten
typischerweise mittels einer Verteilung des zu kühlenden Wassers über die
Oberseite einer Wärmetransferfläche und
Führen
des Wassers durch den Wärmetransferbereich,
während
das Wasser mit Luft in Kontakt gebracht wird. In der Folge dieses
Kontakts wird ein Teil des Wassers in die Luft verdunstet, wodurch
das übrige
Wasser gekühlt
wird.
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In Kühltürmen mit geschlossenem Kreislauf und
in Verdunstungskondensatoren ist das zu kühlende Fluid, oder das zu kondensierende
Kühlmittel, in
einer Mehrzahl von geschlossenen Leitungen enthalten. Die Kühlung wird
bewerkstelligt, indem Kühlwasser über die
Außenseite
der Leitungen verteilt wird, während
gleichzeitig das Kühlwasser
mit Luft in Kontakt gebracht wird.
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Bei allen Anwendungen von Verdunstungskühlausstattung
ist eine ordnungsgemäße Wasserverteilung
in der Ausstattung bzw. Anlage kritisch für eine effiziente Leistung
der Anlage. Eine ungleichmäßige Verteilung
von Wasser zu der Wärmetransferfläche reduziert
den zur Verfügung
stehenden Luft-zu-Wasser-Grenzflächenbereich,
der für
den Wärmetransfer
erforderlich ist. Eine gravierende Fehlverteilung von Wasser kann
dazu führen,
dass der Luftfluss durch diejenigen Bereiche des Wärmetransfermediums
blockiert ist, die mit Wasser geflutet sind, während gleichzeitig bewirkt
wird, dass Luft diejenigen Bereiche des Mediums umgeht, denen es
an Wasser mangelt.
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Im Allgemeinen sind in Verdunstungskühlausstattung
verwendete Wasserverteilungssysteme entweder von der Gravitationszufuhrart
oder der Drucksprayart. Gravitationszufuhrverteilungssysteme umfassen
typischerweise ein Becken oder einen Trog, der über dem Wärmetransfermedium angeordnet
ist. Am Grund des Beckens sind Düsen
angeordnet, die dazu wirken, in dem Becken enthaltenes Wasser gravitationsbedingt
durch den Boden des Beckens zu führen,
wobei das Wasser in kleinere Tröpfchen
aufgetrennt wird und die Wassertröpfchen auf die darunterliegende
Wärmetransferfläche verteilt werden.
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Drucksprayverteilungssysteme umfassen
typischerweise mehrfache Wasserverteilungszweige, oder Köpfe, die über dem
Wärmetransfermedium
angeordnet sind, wobei jeder Zweig eine Mehrzahl von kleinen Spraydüsen enthält. Im Allgemeinen
sind diese Düsen
dicht in einer gleichmäßigen Beabstandung
in einem Bemühen
dahingehend angeordnet, eine gleichmäßige Wasserverteilung über die
typischerweise rechteckige Oberseite der Wärmetransferfläche zu erzielen.
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Das US-Patent Nr. 5,431,858 (Harrison,
Jr.) beschreibt ein Fluidverteilungssystem zum kontinuierlichen
Verteilen eines heißen
Fluids in gleichmäßiger Weise über die
Oberseite einer Füll-
bzw. Beschickungsbaugruppe in einem Querstromwasserkühlturm.
Mit dieser Beschreibung wird ein Gleichmäßigkeitsfluidkopf für den Verteilungstrog
sowie ein zwischengeschalteter Korbfilter bereitgestellt, um ein Verstopfen
der Dosierdüsen
in dem Trog zu vermeiden. Außerdem
wurde diese Vorrichtung ausgebildet zur Erhaltung der Gesamtenergie
des strömenden Wassers,
insbesondere der Geschwindigkeitskomponente, und zur vorteilhaften
Nutzung dieser Energie.
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Die WO 98/09128 beschreibt einen
Wärmetauscher,
umfassend eine Mehrzahl von vorgefertigten Wärmetransferpanelen, über welche
zu kühlendes
Fluid geführt
wird. Das Fluid wird durch Düsen verteilt,
die in Fluidverbindung mit einer zentralen Verteilungsleitung stehen.
Anspruch 1 der vorliegenden Anmeldung ist gegenüber diesem Dokument abgegrenzt.
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Es ist außerdem wünschenswert, die Gesamthöhe der Kühlausstattung
minimal zu halten, was es erfordert, dass das Sprayverteilungssystem in
einem minimalen Abstand über
der Oberseite der Wärmetransferfläche angeordnet
wird. Je näher
das Verteilungssystem der Oberseite der Wärmetransferfläche ist,
desto weniger Raum gibt es für
das zu verteilende Wasser und desto weniger Oberflächenbereich
des Sprays jeder Düse
ist im Allgemeinen zur Abdeckung in der Lage.
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In der gegenwärtigen Ära eines Umweltbewusstseins
ist die Erhaltung von Energie von entscheidender Bedeutung zur Minimierung
des erforderlichen Spraywasserpumpdrucks. Typischerweise wurden
Drucksprayverteilungssysteme mit Spraydrücken im Bereich von 122 kPa
bis 156 kPa (3 bis 8 psig) betrieben. Es ist nun jedoch erwünscht, mit Spraydrücken zu
arbeiten, die nicht größer 122
kPa (3 psig) sind. Dies gilt insbesondere für sehr große Türme, bei welchen eine sehr
kleine Erhöhung
der Spraydruckerfordernisse die Betriebskosten der Einheit um Hunderttausende
von Dollar über
die Lebensdauer einer Einheit vergrößern kann. Die Erzielung einer
gleichmäßigen Wasserverteilung
bei niedrigen Spraydrücken
ist sehr schwierig. Dies auf Grund des Umstandes, dass bei niedrigen
Spraydrücken
sehr wenig Energie aus dem Spraydruck zur Verfügung steht, um den Wasserfluss
durch die Spraydüsen
hindurch aufzuspreizen und zu verteilen.
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Eine mögliche Methode zum Verteilen
von Wasser in einem großen
Kühlturm
wäre es,
einfach die Größe der Komponenten
des Verteilungssystems zu vergrößern, die
erfolgreich für
kleinere Kühltürme verwendet
wurden. In der Praxis ist dies jedoch nicht machbar, da eine Vergrößerung der
Verteilungssystemgröße eine
Vergrößerung des
Verteilungssystems in allen Dimensionen um ein proportionales Ausmaß erfordert,
einschließlich
einer Vergrößerung der
Turmhöhe.
Das US-Patent Nr. 4,208,359 (Bugler, III et al.) beschreibt ein
nichtverstopfendes Wasserverteilungssystem mit Niederdruckkopf für große Kühltürme. Die
Düse emittiert
einen Hohlkegel aus Wasser, der auf eine kreisförmige Ablenkungsstruktur zur
Erzeugung eines Wasservollkegels auftrifft.
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Ein weiteres, bei Drucksprayverteilungssystemen
zu berücksichtigendes
Problem ist die Vermeidung von Effekten einer hohen Fluidgeschwindigkeit des
Wasserflusses hinter den Düsen,
der einen Schereffekt hervorrufen kann. Dieses Scheren hemmt eine
hinreichende Flüssigkeitszufuhr
zu den einzelnen Düsen
in dem Wasserverteilungszweig und es gibt einen ungleichmäßigen Wasserfluss
zur oberen Fläche
des Mediums oder des oberen Bereichs der Wärmetransferfläche.
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Die vorliegende Erfindung stellt
eine Fluidverteilungsleitung wie durch die beigefügten Ansprüche angegeben
bereit und stellt Verteilungszweige für ein Drucksprayflüssigkeitsverteilungssystem
bereit. Die Verteilungszweige können
im Wesentlichen sämtliche
der Düsen
einbeziehen, die gegenwärtig an
dicht ausgerichteten Zweigen vorgesehen sind, die sich von einem
gemeinsamen Spraykopf erstrecken, jedoch kann die Anzahl von Zweigen
beträchtlich
verringert werden. Der Verteilungszweig der vorliegenden Erfindung
erlaubt, oder toleriert, die hohen Fluidgeschwindigkeiten gegenwärtiger Flüssigkeitsverteilungssysteme,
vermeidet jedoch den Schereffekt über einzelnen Düsen und
stellt einen Beruhigungs- oder Dämpfungsbereich über der
Düse für einen
im Allgemeinen nicht-turbulenten Flüssigkeitsfluss zu einzelnen
Düsen bereit.
In einer alternativen Ausführungsform
können
die einzelnen Zweige mit Düsen
an etwa ihren gegenwärtigen
Orten wie auch mit den Erhebungen vorgesehen werden, bei welchen
die Beruhigungsbereiche offen zu dem Fluidkanal des Zweigs sind,
jedoch von der Richtung des Fluidflusses entlang dieses Fluidkanals
versetzt angeordnet sind. Eine Verringerung der Anzahl von fluidführenden
Zweigen bedeutet einen einfacheren Zugang für eine Wartung des Bereichs
unter den Zweigen und über
der Wärmetransferfläche.
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Die Erfindung wird nun, lediglich
beispielhaft, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es stellen dar:
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1 ist
eine Seitenansicht im Querschnitt, welche die Luft- und Wassersysteme
eines einseitigen Lufteinlass-Querstrom-Kühlturms mit einem Wasserverteilungskasten
veranschaulicht,
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2 ist
eine Seitenansicht im Querschnitt, welche die Luft- und Wasserflusssysteme
eines doppelseitigen Lufteinlass-Querstrom-Kühlturms zeigt,
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3 ist
eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Gegenstrom-Verdampfungs-Flüssigkeits-Gas-Wärmetauschers
mit geschlossenem Kreislauf nach dem Stand der Technik,
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4 ist
eine teilweise weggeschnittene und teilweise geschnittene Frontansicht
des Wärmetauschers
in 3,
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5 zeigt
eine Rohrschlangenbaugruppe in 4 längs der
Linie 3-3,
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6 zeigt
die Rohrschlangenlbaugruppe in 5 längs der
Linie 4-4,
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7 veranschaulicht
ein herkömmliches Spraysystem
mit einem Kopf und Sprayzweigen,
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8 ist
eine Ansicht von unten eines herkömmlichen Sprayzweigs in 7,
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9 ist
eine Endansicht des herkömmlichen
Sprayzweigs in 8,
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10 ist
eine beispielhafte Veranschaulichung einer Kopf- und Sprayzweigbaugruppe
der vorliegenden Erfindung,
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11 ist
eine Ansicht von schräg
oben einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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12 ist
eine Ansicht von unten der Ausführungsform
von 11,
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13 veranschaulicht
einen alternativen Flüssigkeitssprayzweig
von 10, der sich von
seinem offenen Ende zu seinem geschlossenen Ende hin verjüngt, und
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14 veranschaulicht
einen alternativen Flüssigkeitssprayzweig
von 10, wobei die Erhebungen
in einer versetzten Ausrichtung längs des Zweigs angeordnet sind.
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Die vorliegende Erfindung stellt
Flüssigkeitssprayzweige
für ein
Spraysystem eines Kühlturms bereit,
der in 1 durch einen
Querstromkühlturm 210 veranschaulicht
ist. In dieser Figur ist der Kühlturm 210 eine
Anordnung mit einseitigem Lufteinlass. Die Wärmetauschvorrichtung besitzt
einzelne und steuerbare Wasser- und Lufteingänge. Der Turm oder die Vorrichtung 210 umfasst
ein Fundament, welches ein Kaltwassersammelreservoir oder einen Sumpf 225 an
der Basis 227 einer Einfachbank eines Wärmetauschfüllmediums 215 lagert. 2 veranschaulicht eine Wärmetauschvorrichtung
mit doppelseitigem Lufteinlass.
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Die Vorrichtung 210 besitzt
einen Rahmen oder eine Hülle 214,
welche das Füllmedium 215 lagert.
Die Füllungsfront
besitzt einen Einlassluftbereich 212 und die Rückseite
des Füllmediums
besitzt einen Luftauslass 218. Querstromluft wird durch
das Füllmedium 215 hindurch
gezogen, um durch Verdunstung Wärme
mit dem heißen
Wasser auszutauschen, welches relativ heiße Wasser über die Oberseite des Füllmediums 215 verteilt
wird und an jeder jeweiligen Bank des Mediums 215 nach
unten absinkt. Luft wird durch den Einlass 212 hin zu der
Innenkammer 221 gezogen durch den Lüfter 220 für eine Abgabe
von dem Turm 210 nach oben durch die Lüfterverkleidung 222.
Der Lüfter 220 in
dieser Darstellung ist angetrieben durch einen Motor 224,
wobei der Lüfter 220 als
ein Propellerlüfter
gezeigt ist, jedoch kann dieser auch ein Zentrifugallüfter mit
induziertem oder Druckluftstrom sein. Ferner ist es möglich, Luft
durch einen natürlichen
Luftzug durch den Turm 210 zu ziehen.
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Das oben erwähnte, relativ heiße Wasser wird
einer Bank des Füllmediums 215 in 1 und zwei Bänken des
Füllmediums 215 in 2 zugeführt durch ein hierzu vorgesehenes
Einlasszufuhrrohr 226, was als ein Pfeil in der Nähe der Rohreintrittsöffnung oder
des Stutzens 240 dargestellt ist, welche Zufuhr typischerweise
benachbart zu und auf der Außenseite
der Hülle 214 vorgesehen
ist. Das Rohr 226 erstreckt sich vertikal zur Oberseite 229 des
Turms 210, um heißes
Wasser von einer Wärmetauschvorrichtung
(nicht gezeigt) zuzuführen,
die mit dem Kaltwassersumpf 225 gekoppelt ist. In einer
typischen Anwendung wird das kalte Wasser aus dem Sumpf 225 abgezogen
für eine
Verbindung mit einer externen Wärmetauschvorrichtung,
wie einer Klimaanlageneinheit. In den Darstellungen der 1 und 2 kann der Verteilungstrog 230 als
ein Verteiler für eine
Verteilung von Fluid zu Düsen 252 am
Trogboden 251 angesehen werden. Die konkrete Art der mit dem
Turm 210 gekoppelten Wärmetauschvorrichtung,
wie eine Klimaanlageneinheit, ist für die vorliegende Erfindung
nicht einschränkend
und ist lediglich eine beispielhafte Struktur.
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In einer alternativen Anordnung,
die in 3 angegeben ist,
kann ein Flüssigkeitsverteilungssystem über einer
Schlangenbaugruppe 16, die funktional ähnlich dem Füllmedium 215 der 1 und 2 ist, ein Druckfluidflusssystem umgeben.
Es ist zu erkennen, dass die Anordnungen der 1 und 2 einige ähnliche
Betriebskomponenten wie die unten angegebene Anordnung der 3 bis 6 besitzen, wobei jedoch die alternativen
unabhängig-
erläutert
werden. Der Wärmetauscher 11 der 3 und 4 ist veranschaulichend für eine typische
Kühlturm-Gegenstromstruktur,
stellt jedoch keine Einschränkung
für die
vorliegende Erfindung dar. Der Wärmetauscher 11 besitzt
ein allgemein vertikales Gehäuse 10 mit verschiedenen
Ebenen in seinem Inneren, einschließlich einem Dunstabscheider 12,
einer Wasserspraybaugruppe 14, der Schlangenbaugruppe 16,
einer Lüfterbaugruppe 18 und
einer unteren Wasserwanne oder einem unteren Sumpf 20.
In einem mit Druck arbeitenden System kann ein Verteiler 48 an der
Turmoberseite 41 mit einem Heißwassereinlassrohr 226 an
einem Flansch 49 gekoppelt sein, um die heiße Flüssigkeit
aufzunehmen. Eine Mehrzahl von Zweigen oder Rohren 50 ist
mit dem Verteiler 48 zum Empfang und zur Übertragung
von heißer
Flüssigkeit durch
Düsen 52 an
dem Rohrbodenrand verbunden. Rohre 50 sind in diesem Beispiel
mit gleicher Länge und
parallel dargestellt, und erstrecken sich über der Schlangenbaugruppe 16,
oder dem Füllmedium 215 in
den 1 und 2, an der Turmoberseite 41 in
den 3 und 4.
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Das Gehäuse 10 besitzt in 3 eine vertikale Vorderwand 24 und
eine Rückwand 22 mit
Seitenwänden 28 und 28,
die in 4 angegeben sind. Eine
diagonale Wand 30 erstreckt sich von der Vorderwand 24 nach
unten zu der Rückwand 22,
um den Sumpf 20 bereitzustellen. Die Lüfterbaugruppe 18 ist hinter
und unter der Diagonalwand 30 angeordnet. Die dargestellte
Lüfterbaugruppe 18 besitzt
ein Paar von Zentrifugallüftern 32,
wobei Auslassaufsätze 34 durch
die Wand 30 hindurch in eine Leitung 13 über dem
Sumpf 20 jedoch unterhalb der Schlangenbaugruppe 16 vorstehen.
Die Lüfterbaugruppe 18 umfasst
einen Antriebsmotor 42 und eine Riemenscheibe 38 auf
einer gemeinsamen Antriebswelle 36, welche Riemenscheibe 38 und
welcher Motor 42 durch einen Riemen 40 gekoppelt
sind.
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Eine Umwälzleitung 45 in 4 erstreckt sich durch die
Seitenwand 26 des Gehäuses 10 nahe der
Basis des Sumpfs 20. Die Leitung 45 erstreckt sich
vom Sumpf 20 zu einer Umwälzpumpe 46, einer Leitung 44 und
danach zur Wasserspraybaugruppe 14 zur Übertragung von Fluid zum Sprayen über der Schlangenbaugruppe 16.
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Die Wasserspraybaugruppe weist einen Wasserkasten
oder Verteiler 48, welcher sich längs der Seitenwand 26 erstreckt,
sowie ein Paar von Verteilungsrohren 50 auf, welche sich
horizontal durch das Innere des Gehäuses 10 zur gegenüberliegenden
Wand 28 erstrecken. Die Rohre 50 sind mit einer Mehrzahl
von Düsen 52 versehen,
welche kreuzende fächerförmige Wassersprays
emittieren, um eine gleichmäßige Verteilung
von Wasser über
der Schlangenbaugruppe 16 bereitzustellen. Die Rohre 50 in
dieser Veranschaulichung wirken als ein Zweig oder ein längliches
Teil mit einer Mehrzahl von Düsen 52,
wie es in 4 gezeigt
ist. Die konkrete Art oder Gestaltung der Wasserspraybaugruppe 14 und
der Düse 52,
oder 252 in den 1 und 2, ist lediglich beispielhaft
und stellt keine Einschränkung
für die vorliegende
Erfindung dar.
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Der Dunstabscheider 12 in
den 3 bis 6 besitzt eine Mehrzahl von
Dicht beabstandeten länglichen
Streifen 54, die entlang ihrer Länge gebogen sind, um sinusartige
Pfade von der Region der Wasserspraybaugruppe 14 durch
die Oberseite 41 des Gehäuses 10 auszubilden.
Der Dunstabscheider 12 erstreckt sich durch im Wesentlichen
den gesamten Querschnitt des Gehäuses 10 an
der Oberseite 41.
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Die Schlangenbaugruppe 16 in
den 3 und 4 ist angegeben mit einem
oberen Einlassverteiler 56 und einem unteren Auslassverteiler 58,
welche Verteiler 56 und 58 sich horizontal durch
die obere Innenleitung 15 benachbart der Seitenwand 26 erstrecken,
wie es in den 4 bis 6 angegeben ist. In 5 sind die Verteiler 56 und 58 durch
Stützen 60 an
der Seitenwand 26 in ihrer Position gesichert. Eine Fluideinlassfluidleitung
oder Öffnung 62 und
eine Auslassleitung oder Öffnung 64 erstrecken
sich durch die Seitenwand 26 und sind mit dem oberen Verteiler 56 bzw.
dem unteren Verteiler 58 verbunden.
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Diese Fluidöffnungen können angeschlossen sein, um
ein zu kühlendes
oder zu kondensierendes Fluid aufzunehmen, beispielsweise das Kühlmittel
von einem Kompressor in einem Klimaanlagensystem (nicht gezeigt).
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Die Schlangenbaugruppe 16 besitzt
eine Mehrzahl von Kühlrohren
oder Kreisläufen 66,
die zwischen dem oberen Verteiler 56 und dem unteren Verteiler 58 in
den 4 bis 6 angeschlossen sind. Jedes
Rohr 66 ist als eine Serpentinenanordnung mittels 180°-Krümmungen 68 und 70 in 6 nahe den Seitenwänden 26 und 28 ausgebildet.
Verschiedene Abschnitte jedes Rohrs 66 erstrecken sich
somit im Allgemeinen horizontal durch die Innenleitung 15 des
Gehäuses 10 zwischen
den Seitenwänden 26 und 28,
auf verschiedenen Niveaus im Inneren 15 entlang paralleler
vertikaler Ebenen, die eng beabstandet zu der Ebene jedes der anderen
Rohre 66 vorgesehen sind. Außerdem sind die Rohre 66 in
abwechselnd versetzten Anordnungen angeordnet, wobei jedes Rohr
in einem kurzen Abstand niedriger oder höher als die Rohre oder Rohrabschnitte
auf jeder Seite davon angeordnet ist. Ferner sind horizontal sich
erstreckende Lagerstäbe 72 an
der Wand 26 zwischen 60 und an der Wand 28 zwischen
Stützen 74 angebracht,
wobei die Stäbe
die Rohre 66 an den Krümmungen 68 und 70 lagern.
Vertikalabstandsstäbe 76 erstrecken
sich zwischen benachbarten Rohren 66 nahe der Lagerstäbe 72,
um einen Abstand zwischen benachbarten Rohren in der lateralen Richtung
aufrechtzuerhalten.
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In den 4 und 6 ist die vertikale Verbindung
der Rohre 66 mit dem oberen Verteiler 56 und dem
unteren Verteiler 58 dargestellt. In 6 ist ebenfalls das zu kühlende Einlassfluid
durch einen Pfeil 21 an der Einlassöffnung 62 angegeben,
und die Abgabe des gekühlten
Fluids ist an der Abgabeöffnung 64 angegeben,
was veranschaulichend ist für die
nahezu universelle Praxis, das Einlassfluid an der Oberseite der
Innenkammer 15 und die Abgabe des Fluids an dem unteren
Abschnitt der Kammer 15 vorzusehen.
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Im Betrieb des Wärmetauschers 11 fließt zu kühlendes
oder zu kondensierendes Fluid, wie ein Kühlmittel eines Klimaanlagensystems,
durch die Einlassleitung 62 in den Wärmetauscher 11. Dieses Fluid
wird dann durch den oberen Verteiler 56 zu den oberen Enden
der Rohre 66 verteilt und fließt dann nach unten durch die
Serpentinenrohre 66 zum unteren Verteiler 68 für eine Abgabe
aus der Auslassöffnung 64.
Wenn das zu kühlende
Fluid durch die Rohre 66 fließt, wird eine Flüssigkeit,
wie Wasser, von den Düsen 52 nach
unten auf die Außenfläche der Rohre 66 gesprayt,
während
gleichzeitig Luft von dem Lüfter 32 zwischen
den Rohren 66 nach oben geblasen wird. Das gesprayte Wasser
wird im Sumpf 20 gesammelt und dieses Wasser wird für eine Umwälzung bzw.
Rückführung zu
der Turmoberseite nach oben zur Spraybaugruppe 14 befördert. Die nach
oben strömende
Luft passiert durch die Dunstabscheiderbaugruppe 12 und
verlässt
die Einheit 12. Wenngleich der Lüfter 32 an dem unteren
Abschnitt der Einheit 11 angegeben ist, so ist es bekannt,
dass derartige Lüfter
an den Oberseiten derartiger Einheiten angeordnet werden können, um
Luft durch die Baugruppe zu ziehen, und die vorliegende Baugruppe
ist lediglich beispielhaft und stellt keine Einschränkung dar.
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Wie oben angegeben umfasst die Wasserspraybaugruppe 14 einen
Verteiler oder Kopf 48, der Fluid von der Pumpe 46 und
Leitung 44 empfängt. Dieses
Fluid steht unter einem erhöhten
Druck zur Übertragung
zu dem Verteilungsrohr 50 und den Düsen 52. In dieser
Anordnung von 4 kann
der Fluidfluss durch das Rohr 50 mit einer erhöhten Geschwindigkeit
vorgesehen sein und die Düsen 52 könnten in
Folge eines Schereffekts keine gleichmäßige Fluidzufuhr empfangen.
Wenngleich nur ein einziges Rohr oder ein Zweig 50 in dieser
Darstellung von 4 angegeben
ist, so ist es bekannt, dass eine Mehrzahl derartiger Rohre oder
Röhren 50 mit dem
Verteiler 48 zur Flüssigkeitsverteilung
gekoppelt sein kann.
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Eine veranschaulichende Anordnung
eines Verteilers 48 nach dem Stand der Technik mit mehreren
Zweigen 50 ist in 7 in
einer vergrößerten Ansicht
angegeben. In dieser Anordnung von 7 ist der
Verteiler 48 als ein röhren förmiger oder
zylindrischer Abschnitt mit einem Flansch 49 zur Verbindung mit
einer Zufuhrleitung wie der Leitung 44 dargestellt. Öffnungen
oder Ports im Verteiler 48 können Zweige 50 aufnehmen,
die im Verteiler 48 befestigt sein können durch Befestigungsmittel
wie angepasste Gewinde, eine Verschweißung, eine Verlötung, eine
Verklebung, Rast-Passungen oder andere in der Technik bekannte Mittel.
Das konkrete Befestigungsmittel stellt keine Einschränkung für die vorliegende
Erfindung dar. In dieser Darstellung entsprechend dem Stand der
Technik sind die Zweige 50 als Zylinder mit einem offenen
Ende 55 und einem geschlossenen Ende 57 angegeben,
wie es in 8 gezeigt
ist. Die Zweige 50 können Öffnungen 51 längs der
unteren Seite oder dem Rand 53 aufweisen, um die Düsen 52 aufzunehmen,
wobei die Öffnungen 51 in
den 8 und 9 entlang des unteren Rands 53 des
Zweigs angegeben sind. Dies ist ein typisches und veranschaulichendes
Beispiel vieler Kopf-und-Düse-Anordnungen
nach dem Stand der Technik und es ist anzunehmen, dass derartige
Zweige 50 anfällig
sind für
die Effekte eines Fluidflusses hoher Geschwindigkeit einschließlich einer
Scherung.
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Die vorliegende Erfindung stellt
einen Zweig oder ein Flüssigkeitsübertragungsrohr 80 bereit,
um eine Flüssigkeitsübertragung
vorzusehen, sowie Ruhebereiche 82 in den Erhebungen 84,
die sich radial von dem Rohrkanal 86 erstrecken. Eine bevorzugte Ausführungsform
des Zweigs 80 ist in 11 in
einer Schrägansicht
dargestellt, mit einem zylindrischen Zentralabschnitt 88 mit
einer Seitenwand 90, einer zentralen Passage oder einem
Kanal 86, einer Längsachse 92,
einem offenen Ende 94 und einem geschlossenen Ende 96.
In dieser Figur erstrecken sich Erhebungen 84 von der Seitenwand 90 auf
jeder Seite des zentralen Abschnitts 88, und diese sind
ungefähr
in planarer Ausrichtung über
die oberen Oberflächen 98 und
unteren Oberflächen 100 in 12 vorgesehen. Dies kann
als laterale oder radiale Ausrichtung von der Achse 92 bezeichnet
werden.
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In 12 ist
eine Ansicht von unten einer Ausführungsform des Zweigs 80 gezeigt
mit Erhebungen 84, die eine allgemein dreieckige Kontur
besitzen, wobei jedoch die bezeichnete Kontur wenigstens teilweise
auf der Herstellungstechnik zur Bereitstellung des Zweigs beruht.
Wenngleich es eine Mehrzahl von Erhebungen 84 gibt, die
in den Figuren angegeben sind, wird lediglich eine Erhebung beschrieben
und die Beschreibung ist als brauchbar zu betrachten für die mehreren
Erhebungen 84. In dieser Ausführungsform besitzen die Erhebungen 84 Beruhigungsbereiche
auf jeder Seite des Kanals 86, der sich über die
Länge des
Zylinders 88 erstreckt. Die Bereiche 82 sind durch
Passagen 104 zum Kanal 86 hin offen, um durch
den Kanal 86 übertragene Flüssigkeit
zu empfangen, wie es durch einen Pfeil 102 gekennzeichnet
ist. Die Erhebung 84 besitzt eine Rückwand 106 mit einem
ersten Ende 108 und einem zweiten Ende 110. Eine
erste geneigte Wand 112 und eine zweite geneigte Wand 114 erstrecken
sich von den ersten bzw. zweiten Enden 108, 110,
um an einer Stelle 116 etwa ausgerichtet mit der Achse 92 zu kreuzen.
Dies stellt eine näherungsweise
trapezförmige
Kontur für
den Beruhigungsbereich 82 dar, wenngleich die Beckengestalt
keine Einschränkung für die vorliegende
Erfindung ist. Die Rückwand 106 stellt
jedoch einen Stoppen oder eine Hemmung für den Hochgeschwindigkeitsfluidfluss
bereit und die geneigten Wände 112 und 114 ermöglichen
eine Dissipation von Energie von zurückprallendem Fluid. Diese Hemmung
für den
Fluidfluss lässt
die Fluidgeschwindigkeit an der Rückwand der asymmetrischen Erhebung
stagnieren. Bei dieser Ausführungsform
ist der Beruhigungsbereich 82 somit in Erhebungen 84 auf
jeder Seite der Achse 92 verfügbar.
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Jeder Beruhigungsbereich 82 besitzt
eine Öffnung 120 zur
Aufnahme einer Düse,
wie den Düsen 52.
Außerdem
können
in einer alternativen Ausführungsform
Düsenöffnungen 122 entlang
des Zylinders 88 für
einen zusätzlichen
Flüssigkeitsfluss vorgesehen
werden, was eine Frage der Auslegung ist. Diese Düsen 52 in
dem Flusskanal 86 des Zylinders 88 würden weiterhin
den zuvor erwähnten Wandscherkräften auf
Grund der Fluidflussgeschwindigkeitseffekte ausgesetzt sein, jedoch
könnten
derartige hinzugefügte Öffnungen
und Düsen 52 dazu genutzt
werden, den Fluidfluss von dem Verteiler 48 und den Zweigen 50 zu
ergänzen,
wenn dies erforderlich ist. Es ist anzunehmen, dass ein derartiger Fluidfluss
in den Düsen 52 des
Kanals 86 nicht so groß sein
würde wie
der Fluss durch die Beruhigungsbereiche 82 der Erhebungen.
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In jeder der 11 bis 14 sind
allgemein rechteckig erscheinende Erhebungen 130 in der Nähe der offenen
Enden 94 angegeben. Die Erhebungen 130 sind ähnlich den
Erhebungen 84, wurden jedoch abgeschnitten zur Anpassung
an einen Bund 132 und einen Hals 134 mit offenem
Ende, welche erforderlich sein können
für eine
Passung zum Verteiler 50. Die Erhebungen 130 wirken
jedoch zur Bereitstellung von Beruhigungsbereichen 82 und
der Öffnungen 120,
bei einer Nutzung der gesamten der zur Verfügung stehenden Länge der
Zweigseitenwand 90 längs
der Länge
des Zylinders 88. Der Bund 132 kann ein Gewinde
aufweisen, um ein Schraubgewinde in Anpassung an eine mit Gewinde
versehene Öffnung
im Verteiler 50 vorzusehen, um den Zweig 80 zu
befestigen.
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13 veranschaulicht
den Zweig 80, wobei die Seitenwand 90 sich von
dem offenen Ende 94 zu dem geschlossenen Ende 96 verjüngt. In
dieser Ausführungsform
verjüngen
sich auch die äußeren Enden 108 und 110 der
Erhebungen 84 nach innen zur Achse 92 vom offenen
Ende 94 zum geschlossenen Ende 96. Diese Figur
veranschaulicht eine Ausführungsform,
bei welcher die Düsenöffnungen 120 nur für jeden
Beruhigungsbereich 82 vorgesehen sind, nicht jedoch entlang
der Zylinderseitenwand 90.
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14 zeigt
eine versetzte Anordnung von Erhebungen 84 längs des
Zylinders 88. Insbesondere besitzt der Zylinder 88 eine
Innenwand 140, die eine Passage 86 bereitstellt.
In dieser Ansicht besitzt jede einzelne Erhebung 84 ihre Öffnung 140 zur
Passage 86 einem Innenabschnitt der Seitenwand 140 zugewandt.
Es ist anzunehmen, dass für
einige Anwendungen gilt, dass das insgesamt versetzte Muster eine
eher zu bevorzugende Anordnung liefert, um ein gleichmäßigeres
Spraymuster durch diese versetzte Konfiguration zu erzeugen.
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In 10 ist
eine veranschaulichende Baugruppe von Zweigen 80, wie in 11 angegeben, mit einem
Verteiler 48 gekoppelt. In dieser 10 steht eine Mehrzahl von Zweigen 80 von
einer Verteilerseitenwand 37 und längs und orthogonal zu einer Achse 39 ab.
Die Zweige 80 sind allgemein in einer parallelen Beziehung
zu oberen Oberflächen 98 etwa parallel
angeordnet. Es ist anzumerken, dass die Düsen in den Öffnungen 120 von unteren
Oberflächen 100 abstehen,
welche Düsen
und Öffnungen
in dieser Ansicht nicht dargestellt sind. Bei dieser Konfiguration
ist die Richtung des Fluidflusses von dem Verteiler 48 durch
einen Pfeil 102 angegeben. Wenn das Fluid mit einer relativ
hohen Geschwindigkeit strömt, werden
Volumen des Fluids in den Beruhigungsbereichen 82 innerhalb
jeder Erhebung 84 über
der jeweiligen Öffnung 120 und
deren zugeordneter Düse darin
eingefangen. Das Fluid wird an jeder Öffnung bereitgestellt, ohne
dem Fluid mit hoher Geschwindigkeit ausgesetzt zu sein, was den
potenziellen Schereffekt vermeidet und folglich eine relativ stabile Flüssigkeitsquelle
für jede
Düse auf
etwa dem Betriebsdruck des Flüssigkeitsflusssystems
bereitstellt. Der zur Verfügung
stehende und stabile Flüssigkeitsfluss
mit einem Systemdruck ist erhältlich
ohne ein Versetzen der zahlreichen Düsen, die gegenwärtig für derartige
Systeme verwendet werden, da die gegenüberliegende Ausrichtung von Öffnungen 120 und
Düsen etwa
die gleiche Anzahl von Düsen
bereitstellt. Die genaue Düsenanzahl
kann offensichtlich erhöht
werden durch Vorsehen zusätzlicher Öffnungen 120 und
von Düsen
längs des
Zylinders 88, welche Öffnungen
in 12 in lateraler Ausrichtung
zu den Öffnungen 120 der
Erhebungen 84 angegeben sind, wenngleich eine derartige
laterale Öffnungsausrichtung
nicht zwingend für
die vorliegende Erfindung ist.
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Außerdem ist anzumerken, dass
die laterale Beabstandung 142 zwischen benachbarten Zweigen 80 in 10 signifikant größer als
die laterale Beabstandung 144 der in 7 angegebenen Zweige 50 nach
dem Stand der Technik ist. Der größere Abstand gestattet eine
einfachere Wartung des oberen Oberflächenbereichs der Schlangenbaugruppe 16 oder
einer Medienfüllung.
Da die Anzahl der benötigten
Zweige 80 für
jeden Verteiler 48 etwa die Hälfte der Anzahl von Zweigen 50 der
gegenwärtigen
Wasserspraybaugruppen 14 ist, verringert dies auch die Anzahl
von Zweigen, die einer Wartung bedürfen, und es ist anzunehmen,
dass die Kosten der Zweige in jeder Wärmetauscheinheit 11 verringert
werden.
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Wenngleich lediglich spezielle Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben und gezeigt wurden, so ist es ersichtlich,
dass verschiedene Veränderungen
und Modifikationen daran vorgenommen werden können. Es ist deshalb mit den
beigefügten Ansprüchen beabsichtigt,
sämtliche
Modifikationen und Veränderungen
dieser Art zu erfassen, wie diese in den Bereich der Erfindung fallen.