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Die vorliegende Erfindung hat eine Vorrichtung zur
Flüssigkeitskühlung für Kühlturm zum Gegenstand, der Art ohne
Gebläse oder mit mechanischer Belüftung, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Eine solche Vorrichtung ist aus der FR-A-1 489 861 bekannt.
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Man weiß, daß ein Kühlturm ein Wärmeaustauscher ist, der einem
Wasserkreislauf eine gewisse Menge an Wärme entzieht. Diese
wird an die Außenluft abgeführt, wobei das Wasser wieder auf
eine niedrigere Temperatur geführt wird. Die Luft dient als
Kühlflüssigkeit, indem das physikalische Phänomen der
Verdunstung benutzt wird, wobei sich die Abgabe der Wärme vom
Wasser an die Luft durch Wärmekonvektion und Verdunstung
vollzieht.
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Wenn sie mit mechanischer Belüftung funktionieren, sind die
Kühltürme mit einem oder mehreren entweder blasenden oder
absaugenden Ventilatoren ausgestattet. Tm ersten Fall wird die
Luft von einem oder mehreren Ventilatoren, die an der Basis des
Kühlturmes gelagert sind, geblasen. Im zweiten Fall bedecken
der oder die Ventilatoren den Behälter des Kühlturmes, und die
von dem Ventilator angesaugte Luft zirkuliert entweder
horizontal (Kühlturm der Art "mit gekreuzten Strömen"), während
das Wasser von äußeren Plattformen aus verteilt wird, oder
vertikal von unten nach oben, entgegen dem Wasserstrom, der
sich vertikal ergießt (Kühlturm der Art "Gegenstrom").
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Wenn die Kühltürme ohne Gebläse sind, wird die Luft durch einen
Abzugeffekt mittels eines Turmes bewegt, wobei die
Funktionsweise des Gerätes auch mit gekreuzten Strömen oder mit
Gegenstrom sein kann.
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Die Wäremaustauschkörper bilden quaderförmige Räume von großen
Ausmaßen, die von mehreren übereinanderliegenden Ebenen von
Austauschflächen gebildet werden. Diese letzteren können von
Ansammlungen von passend profilierten und praktisch vertikal
angeordneten Plastikfolien gebildet sein oder van Gitterrosten,
Rosten oder Latten aus Plastikmaterial oder anderem gewählten
Material unter Berücksichtigung der Umgebung und der Qualität
des Wassers. Das in beiden Fällen benutzte Plastikmaterial kann
z.B. Polypropylen, PVC oder Polystyren sein.
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-Das warme Wasser wird auf der oberen Fläche des
Austauschkörpers durch Zuleitungsrohre verteilt, die von der
Kühlanlage, z.B. einem Kondensator oder einem
Temperaturaustauscher ausgehen. Diese Zuleitungsrohre sind mit
Flüssigkeitsdispergiermaschinen ausgestattet, die von passend
verteilten Brauseköpfen gebildet sind.
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Das warme Wasser rieselt durch die ganze Höhe des
Wärmeaustauschkörpers.
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Die FR-A-1 489 861, US-A-467 86 15, US-A-334 62 46, EP-A-
0264581 und US-A-431 77 85 beschreiben Kühlsysteme, in denen
die Austauschkörper im oberen Teil Verteilerteile wie 40 (FR-A-
1489861) aufweisen. Diese Teile haben die Aufgabe, eine relativ
gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit in dem Austauschkörper
zu gewährleisten, von dem sie einen eingebauten Teil bilden und
dem sie keinen besonderen Schutz gegen den Verschleiß
gewährleisten. Außerdem sind sie nicht abnehmbar angebracht
oder schwierig auszubauen.
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Die von der Erfindung vorgesehene Anlage ist somit eine
Vorrichtung zum Rinnen einer zu kühlenden Flüssigkeit, in derem
Inneren ein Behälter angeordnet ist, der mit einem oder
mehreren Ventilatoren, wie oben angezeigt, ausgestattet ist,
oder in allgemeinerer Weise mit einem Kühlturm oder
Gaswaschturm. Diese Vorrichtung wird in allen Fällen
eingesetzt, wo Wasser in einem Luftstrom versprüht wird.
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Nach einer gewissen Anzahl von Benutzungsjahren stellt man
fest, daß unter gewissen Betriebsbedingungen durch Alterung
eine Abnutzung des oberen Teils des Austauschkörpers auftritt,
wohingegen der Rest des Wärmeaustauschkörpers relativ gut
erhalten bleibt, und er somit in der Lage ist, weiter seine
Funktion mit noch einer guten Dauerhaftigkeit zu erfüllen.
Man nimmt an, daß diese Alterung, die der Grund für
Ungleichmäßigkeiten ist, von dem wiederholten Auftreffen der
Wassertropfen auf dem Platikmaterial, das den Austauschkörper
bildet, herrührt, sowie von verschiedenen physikalischen,
mechanischen und chemischen Belastungen, denen der
Austauschkörper ausgesetzt ist. In anderen Worten würde diese
Alterung aus den gemeinsamen Beanspruchungen der mechanischen
und vibratorischen Beanspruchungen der
Wasserverteilungsstrahlen mit den Beanspruchungen von den
Wärmegradienten her resultieren. Die Eigenschaft oder die
Qualität des Wassers könnte auch ein entscheidender Faktor
sein.
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Wenn dieser Verschleiß des oberen Teils der Auskleidung, die
den Austauschkörper bildet, ausreichend störende
Unregelmäßigkeiten schafft, muß man also einen Austausch von
zumindest den unterschiedlichen so verschlissenen Ebenen
vornehmen. In der Tat ersetzt man allgemein die Gesamtheit der
unterschiedlichen Ebenen des Austauschkörpers, was einen langen
Arbeitsschritt und folglich Personalkosten nach sich zieht.
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Die Erfindung hat somit zum Ziel, eine Kühlvorrichtung der Art
herzustellen, deren Lebensdauer beträchtlich erhöht werden kann
und dies mit einfachen mechanischen Mitteln und wenig
kostenintensiv in der Unterhaltung.
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Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung zur Flüssigkeitskühlung
gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
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So ist die mechanische Widerstandsfähigkeit dieser
Verschleißschicht, auf die die durch die Dispergiermaschinen
gleichmäßig verteilte Flüssigkeit fällt, höher als diejenige
der anderen Ebenen des Wärmeaustauschkörpers, und sie schützt
den empfindlichsten Teil dieses letzteren und erhöht somit
seine Lebensdauer. Dadurch, daß sie leicht abnehmbar ist, kann
sie nach Verschleiß zu einem geringfügig höheren Preis als
derjenige beim Ersetzen des ganzen Austauschkörpers ersetzt
werden.
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Gemäß einer Ausführungsart der Erfindung ist die Abschirmung
von einem Komplex Platten mit wabenförmiger Struktur gebildet,
deren Waben durch verflochtene Bänder begrenzt sind, auf denen
das Wasser von oben nach unten rinnen kann und auf der
darunterliegenden oberen Ebene des Austauschkörpers abtropfen
kann.
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Andere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden während
der nachfolgenden Beschreibung auftreten, die unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen des Anhangs gemacht wird, die zwei
Ausführungsformen beispielhaft und nicht begrenzend
illustrieren.
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Figur 1 ist eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform
einer Kühlvorrichtung von warmen Wasser für einen Kühlturm mit
mechanischer oder natürlicher Belüftung, die einen Kühlturm-
Wärmeaustauschkörper aufweist, der mit einer erfindungsgemäßen
Verschleißabschirmung ausgestattet ist.
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Figur 2 ist eine Perspektivansicht analog zu Figur 1 einer
zweiten Ausführungsform eines Austauschkörpers und seiner
erfindungsgemäßen Verschleißabschirmung.
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Figur 3 ist eine Ansicht in Erhöhung in vergrößertem Maßstab
einer der in Figur 1 dargestellten Flüssigkeits-
Dispergiermaschinen.
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Die in Figur 1 dargestellte Kühlvorrichtung ist in einem nicht
dargestellten Behälter gelagert, und weist einen
Wärmeaustauschkörper 1 von allgemeiner Quaderform auf, auf
dessen oberer Oberfläche eine Reihe Verteilerrohre 2 von warmem
Wasser parallel und horizontal angeordnet ist. Die Rohre 2 sind
durch Reifen 4 in aus sich heraus bekannter Weise an den Balken
3 befestigt, und sind Teil einer Struktur, die Hauptträger 5
und die Balken 3 aufweist, auf denen die Komplexe der
Tropfen-Trennplatten 6 ruhen. Jedes Rohr 2, das in passender Höhe
oberhalb der oberen Oberfläche des Austauschkörpers 1 gelagert
ist, ist mit einer Reihe von Flüssigkeits-Dispergiermaschinen
10 ausgestattet, die passend entlang des Rohres verteilt sind.
Diese Dispergiermaschinen 10 liegen auf einer geeigneten Höhe H
oberhalb des Wärmeaustauschkörpers 1, und sind derart
ausgeführt, daß sie eine gleichmäßige oder quasi-gleichmäßige
Verteilung der Flüssigkeit auf dem oberen Teil des
Wärmeaustauschkörpers 1 gewährleisten.
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Der Wärmeaustauschkörper 1 weist eine aus sich bekannte
Tragekonstruktion auf, die von einem Komplex vertikaler
Tragestreben 7 von mehreren übereinandergelegten Ebenen von
passend profilierten Rosten 8 aus Plastikmaterial gebildet ist.
Dieser Kühlturm kann entweder von der Art "gekreuzte Ströme"
oder "Gegenstrom" sein.
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Der obere Teil des Wärmeaustauschkörpers 1 weist eine
Abschirmung 9 auf, die praktisch horizontal in Auflage auf der
oberen Oberfläche des Austauschkörpers 1 gelagert ist. Die
Abschirmung ist aus einem Komplex Platten 11 gebildet, die
vorzugsweise rechteckig, bemessen und Seite an Seite gelagert
sind, derart, daß sie quasi die Gesamtheit der oberen
Oberfläche des Körpers 1 abdecken, und die derart angeordnet
sind, daß das warme Wasser durch diese Platten 11 rinnen kann.
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In der Ausführungsart der Figur 1 ist jede Platte 11 von einem
Rost oder einem Gitterrost aus geeignetem Plastikmaterial oder
aus Aluminium gebildet, von der gleichen Art wie derjenige, aus
dem die einzelnen Roste 8 des Körpers 1 gebildet sind. Die
Roste 11 können von der gleichen Art sein wie die Roste 8, oder
von anderer Struktur, aber in allen Fällen haben sie eine
mechanische, chemische und physikalische
Korrosionswiderstandsfähigkeit, die erheblich höher ist als diejenige der Roste 8,
und somit eine größere Langlebigkeit. Die Roste 11 sind auf den
Rosten 8 der höheren Ebene gelagert, einfach abnehmbar durch
jedes aus sich heraus bekannte und nicht dargestellte Mittel.
Der Komplex der Roste 11 bildet somit eine Verschleiß- und
Schutzschicht der darunterliegenden Ebenen des Austauschkörpers
1 gegen ihre Alterung und ihre Zersetzung unter der Wirkung der
verschiedenen Beanspruchungen, denen sie im Laufe der Zeit
ausgesetzt sind, insbesondere dem wiederholten Auftreffen der
Wassertropfen. Dieser Schutz wirkt in erster Linie bezüglich
der oberen Ebene des Körpers 1, die unmittelbar unterhalb der
Verschleißabschirmung 9 gelagert ist, die von geringer Dicke
(z.B. 2 cm) ist.
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Die Flüssigkeits-Dispergiermaschinen 10 zum Kühlen können z.B.
so ausgeführt sein, wie genauer in Figur 3 ersichtlich, in der
eine Struktur dargestellt ist, die ähnlich derjenigen der
Dispergiervorrichtung ist, die in dem französischen Patent
1.522.450 beschrieben ist.
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Jede Dispergiermaschine 10 weist so einen Bügel oder Reifen 16
auf, der mit seinem oberen Teil auf einem Ansatzrohr 17
verschraubt ist, das unter dem Rohr 2 befestigt ist, eine
Kupelle 18, die von dem unteren Ende des Reifens 16 getragen
wird und deren Konkavität nach oben gerichtet ist, d.h. zu dem
Ansatzrohr 17 hin, und einen ringförmigen Ablenker 19. Dieser
letztere ist oberhalb der Kupelle 18 positioniert und an dem
Bügel 16 derart befestigt, daß seine Zentralöffnung, die dazu
bestimmt ist, den zu kühlenden Flüssigkeitsstrahl, der von dem
Ansatzrohr 17 herkommt, durchzulassen, unterhalb der Kupelle 18
angeordnet ist.
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Der Ablenker 19 weist eine Umfangsrandleiste auf, die nach
unten gerichtet und derart ausgeschnitten ist, daß sie eine
Abfolge von Lücken und Zähnen 20 bildet, wie in dem
französischen Patent 1.522.450 beschrieben, um die von der
Kupelle 18 kommende Flüssigkeit nach unten zu lenken.
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Die Dispergiermaschinen 10 sind oberhalb der Roste 11 der
Abschirmung 9 auf einer Höhe H gelagert, (definiert als der
Abstand zwischen den unteren Generatoren der Rohre 2 und der
Roste 11), die derart bestimmt ist, daß die Verteilung der
Flüssigkeit auf den Rosten 11 praktisch gleichmäßig ist, wie in
den Zeichnungen des zuvor genannten französischen Patentes
dargestellt. Die Höhe H kann vorteilhafterweise um 70 mm herum
sein, wobei die Höhe der Dispergiermaschinen 10 selbst um die
170 mm sein kann.
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Nach Verschleiß, z.B. am Ende einer minimalen Periode von fünf
Jahren, kann der Komplex der Platten 11 ohne Schwierigkeit
ersetzt werden, wobei der ganze Körper 1, der unterhalb dieser
Abschirmung 9 gelagert ist, an seinem Platz gelassen wird. Die
Abschirmung 9 kann relativ schnell hochgehoben werden, wobei
die Eingiffszeiten vergleichbar sind mit den normalen
Wartungsstillständen der Einheiten. Dank der Abschirmung 9
erleidet der Körper 1 einschließlich seiner oberen Ebene keinen
nennenswerten Verschleiß, selbst nach einer langen
Betriebsperiode.
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Die Verschleißabschirmung 9 nimmt Teil am Wärmeaustausch
zwischen dem warmen Wasser und der Kühlluft, und sie kann
unabhängig von der Art oder der Herkunft der Auskleidung
eingebaut werden, die die übereinandergelegten Ebenen bildet,
die von den Rosten 8 gebildet sind.
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Die Lebensdauer des Wärmeaustauschkörpers 1 ohne die
Verschleißschicht 9, die z.B. bei zehn Jahren liegt, kann dank
der Verschleißschicht 9, die nur nach mehreren Jahren ersetzt
werden muß, verdoppelt werden.
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Figur 2 illustriert eine zweite Ausführungsart des
Austauschkörpers 12 und seiner Verschleißabschirmung 13. Dieser
Kühlturm ist von der Art Gegenstrom, und der Rest seiner
Struktur ist ähnlich derjenigen, die in Figur 1 dargestellt
ist.
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Der Wärmeaustauschkörper 12 ist von mehreren
übereinandergelegten Ebenen gebildet, von denen jede von einem
Komplex Folien oder dünnen Schichten 14 aus Plastikmaterial wie
Polypropylen, PVC, gebildet ist, die passend in aus sich heraus
bekannter Weise profiliert sind. Die abnehmbare von der
Abschirmung 9 gebildete Verschleißschicht ist von einem Komplex
Platten 15 gebildet, gemäß dem gleichen Prinzip wie diejenigen
mit wabenförmiger Struktur. Die Waben 15a sind in aus sich
bekannter Weise durch geflochtene Bänder begrenzt, die
vorzugsweise aus Plastikmaterial wie Polypropylen sind, und auf
denen das Wasser von oben nach unten rinnen kann und auf der
oberen Ebene des Austauschkörpers 12 abtropfen kann. Jede
Platte 15 ruht horizontal auf der oberen Ebene des Körpers 12
und sie ist eventuell abnehmbar angebracht durch jedes
geeignete, aus sich heraus bekannte und nicht dargestellte
Mittel.
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Die Rohre 2 sind hier mit Dispergiermaschinen 21 ausgestattet,
die von Brauseköpfen von unterschiedlicher Form der
Dispergiermaschinen 10 gebildet sind, die aber nach dem
gleichen Prinzip funktionieren, in bekannter Weise angeordnet
sind und ebenso auf einer Höhe H oberhalb der Abschirmung 13
gelagert sind, um auf dieser letzteren eine praktisch
gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit zu gewährleisten.
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Wie in dem vorigen Fall sind die Platten 15 speziell derart
ausgeführt, daß sie eine höhere mechanische, physikalische und
chemische Widerstandsfähigkeit haben als diejenige der Ebenen
des Wärmeaustauschkörpers 12. Die Vorteile und technischen
Auswirkungen der Abschirmung 13 sind analog zu denen der
Abschirmung 9. Wenn sie einen gewissen Verschleiß erleiden,
wird nur ihr Ersatz nötig ohne den der verschiedenen Ebenen des
Austauschkörpers 12. Man stellt fest, daß die
Verschleißschichten auf ehemaligen Austauschoberflächen
angeordnet werden können.
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Die Verteilerrohre 2 können entweder durdh Rinnen oder eine
perforierte Plattform ersetzt werden. Schließlich können die
Platten 15 die Roste 11 ersetzen, aber nicht umgekehrt.