DE69921763T2

DE69921763T2 - Verdampfungskühler für eine Gasturbine

Info

Publication number: DE69921763T2
Application number: DE69921763T
Authority: DE
Inventors: John A. Bloomington Imsdahl; Leon R.H. Cuvelier; Alan J. Spychalla
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1999-11-18
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2019-11-19
Also published as: DE69921763D1; EP1008825A3; ATE282186T1; EP1008825B1; EP1008825A2; US6206348B1; ES2232065T3

Description

Anwendungs gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein Verdampfungskühler. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Verdampfungskühler zur Anwendung in Ansaugluftsystemen von Gasturbinen und Verfahren zur Montage von Verdampfungskühlern.
Hintergrund der Erfindung
Eine Gasturbine arbeitet effizienter, wenn die Temperatur der in die Gasturbine angesaugten Ansaugluft absinkt. Die Turbinenleistungsfähigkeit ist von der Temperatur der Ansaugluft abhängig, weil Turbinen Gleichraummaschinen sind. Die Dichte der Ansaugluft steigt an, wenn die Temperatur der Ansaugluft abfällt. Demzufolge wird durch Absenken der Temperatur der Ansaugluft die Durchflussmenge zur Turbine erhöht, was die Leistungsfähigkeit der Turbine erhöht.
Verdampfungskühlung ist eine ökonomische Art und Weise zum Reduzieren der Temperatur der in die Turbine angesaugten Ansaugluft. Ein Verdampfungskühler umfasst gewöhnlich mehrere vertikal übereinander angeordnete Kühlmittelräume. Ein Verteilerstück verteilt Wasser über die Oberteile der Kühlmittelräume. Das Wasser wird aus einem Behälter angesaugt, durch das Verteilerstück über den Kühlmittelräumen verteilt und dann zurück zum Behälter geführt. Die Ansaugluft für die Gasturbine strömt durch die Kühlmittelräume. Wenn das Wasser durch die Kühlmittelräume fällt oder strömt, verdampft die durch das Medium strömende Luft etwas von dem Wasser. Der Verdampfungsprozess entzieht der Luft etwas Energie, wodurch die Temperatur der Luft reduziert wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdampfungskühler und ein Verfahren zu seinem Zusammenbau gemäß Anspruch 1 bzw. Anspruch 14.
Eine Reihe von Vorteilen der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und werden teilweise aus der Beschreibung offensichtlich, oder können durch Praktizieren der Erfindung erfahren werden. Es sollte verständlich sein, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung beispielhaft und nur erläuternd und nicht beschränkend für die beanspruchte Erfindung sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen, die in diese Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil derselben bilden, zeigen verschiedene Aspekte der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien der Erfindung. Eine kurze Beschreibung der Zeichnungen ist wie folgt:
1A ist eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Verdampfungskühlers für ein Turbinenansaugluftsystem;
1B ist eine schematische linke Seitenansicht des Verdampfungskühlers der 1A;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruierten Verdampfungskühlers;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines eine einzelne Kammer des Verdampfungskühlers der 2 bildenden Rahmens;
4 ist eine perspektivische Ansicht des Rahmens aus 3 mit daran befestigten Wannen und Gitterrosten;
5 ist eine schematische Seitenansicht des Verdampfungskühlers der 2 mit im Verdampfungskühler eingebauten, schematisch gezeigten Kühlmittelräumen und Tropfenabscheidern;
6 ist eine perspektivische Ansicht einer gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruierten Verdampfungskühlerwanne;
7 ist eine Draufsicht der Wanne der 6;
8 ist eine Vorderansicht der Wanne der 7;
9 ist eine rechte Seitenansicht der Wanne der 7;
10 ist eine Draufsicht von zwei durch eine Klammer miteinander verbundenen Wannen der 6;
11 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie 11-11 der 10;
12 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruierten Wanne;
13 ist eine Draufsicht der Wanne aus 12;
14 ist eine Vorderansicht der Wanne aus 13;
15 ist eine rechte Seitenansicht der Wanne aus 13;
16 ist eine Draufsicht von zwei der Wannen der 12, wobei zwischen den Wannen eine Klammer befestigt ist; und
17 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie 17-17 der 16.
Ausführliche Beschreibung
Es wird nun im Einzelnen auf beispielhafte Aspekte der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Sofern möglich, werden die gleichen Bezugszeichen in allen Zeichnungen verwendet, um die gleichen oder ähnliche Teile zu bezeichnen.
Wie im Absatz „Hintergrund der Erfindung" beschrieben wurde, ist das Verdampfungskühlen eine ökonomische Art und Weise zum Verringern der Temperatur der in eine Gasturbine angesaugten Ansaugluft. Beim Einsatz eines Verdampfungskühlers ist es wichtig zu verhindern, dass das Verdampfungskühlwasser die Gasturbine erreicht.
Wenn Wasser aus dem Verdampfungskühler die Gasturbine erreicht, kann die Gasturbine beschädigt werden.
Konventionelle Verdampfungskühler umfassen gewöhnlich mehrstufige Wannen zum Aufnehmen von Verdampfungskühlmittelvolumen. Die Wannen jeder Stufe sind in Bezug aufeinander mit den Enden aneinander angeordnet. Zwischen den Enden der Wannen sind Zwischenräume oder Abstände ausgebildet. Wenn die Zwischenräume oder Abstände nicht abgedichtet sind, ist es wahrscheinlich, dass Wasser zwischen den Wannen hindurch leckt und nach unten zur Gasturbine wandert. Um das Lecken zu verhindern, lehrt der Stand der Technik das Miteinanderverschweißen der Wannenenden. Solch ein Schweißprozess ist typischerweise ein zeitaufwändiges Unternehmen. Dieses trifft insbesondere zu, wenn zwischen benachbarten Wannen keine präzise Ausrichtung erreicht werden kann.
Um das oben dargestellte Problem zu überwinden, betrifft ein Aspekt der vorliegenden Erfindung die Anwendung von Klammern zum Verhindern der Wasserundichtigkeit zwischen benachbarten Wannen. In bestimmten Ausführungsformen können die Klammern von den Wannen getrennte Teile sein. In anderen Ausführungsformen können die Klammern mit mindestens einer der benachbarten Wannen integral ausgebildet sein.
Die Anwendung von Klammern führt gegenüber dem konventionellen Schweißen zu verschiedenen Vorteilen. Zum Beispiel können die Klammern zwischen zwei Wannen in einem Bruchteil der Zeit, die zum Zusammenschweißen von zwei Wannen gebraucht wird, montiert werden. Außerdem können die Klammern zum Verhindern der Undichtigkeit zwischen den Wannen verwendet werden, selbst wenn eine präzise Ausrichtung zwischen den Wannen nicht erreicht wird. Außerdem ermöglicht die Anwendung von Klammern eine größere Flexibilität bei den Materialarten, die zur Herstellung der Wannen verwendet werden können. Indem zum Beispiel die Notwendigkeit zum Schweißen der Wannenenden eliminiert wird, können die Wannen aus einem metallischen Material oder einem alternativen Material, wie zum Beispiel Kunststoff, hergestellt sein. Die Anwendung von Kunststoffmaterial ist gegenüber Metall vorteilhaft, weil Kunststoff leichter und nicht so teuer wie Metall ist. Die Klammern können auch aus einer Anzahl unterschiedlicher Materialarten hergestellt sein, wie zum Beispiel Metall oder Kunststoff. Die folgenden Absätze beschreiben einen bestimmten Verdamp fungskühler, der Merkmale umfasst, die Beispiele des oben beschriebenen breiten Erfindungsaspektes sind.
Die 1A und 1B stellen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß aufgebauten Verdampfungskühlers 20 schematisch dar. Der Verdampfungskühler 20 ist zum Kühlen von Ansaugluft angepasst, die in eine Gasturbine 22 angesaugt wird. Wie in 1A gezeigt ist, strömt warme Luft 24 auf der linken Seite des Kühlers 20 ein, während gekühlte Luft 26 auf der rechten Seite des Kühlers 20 austritt. Die gekühlte Luft 26 strömt durch ein Turbinenluftansaugsystem zur Turbine 22.
Wie in den 1A und 1B gezeigt ist, umfasst der Verdampfungskühler 20 eine Vielzahl vertikal übereinander angeordneter Kühlmittelräume 28. Die Kühlmittelräume 28 werden auf Wannen 30, 31 getragen. Die Wannen 30 sind Sammelwannen und sind wirksam, um Wasser aufzufangen, das durch die Kühlmittelräume 28 nach unten abläuft. Die Wannen 31 sind Durchflusswannen, die Kühlmittelräume 28 tragen, jedoch Öffnungen besitzen, um Wasser durch die Wannen 31 hindurchzulassen. Die Wannen 30, 31 sind vorzugsweise an einem starren Rahmengestell (in den 1A und 1B nicht gezeigt) befestigt, das die Wannen 30, 31 und Kühlmittelräume 28 in vertikal übereinander angeordneter Ausrichtung hält.
Die Kühlmittelräume 28 können aus beliebigen Materialien sein, wie sie konventionell in Verdampfungskühlern verwendet werden. Zum Beispiel kann das Kühlmittel eine Wabenstruktur eines zellulosehaltigen Produktes mit Harzen umfassen, um die Festigkeit zu erhöhen.
Der Verdampfungskühler 20 umfasst außerdem einen Sammelbehälter oder Behälter 32 zum Aufnehmen eines Wasservolumens 34. Der Behälter 32 hat vorzugsweise ein Volumen, das mindestens 10% des Gesamtvolumens beträgt, das durch die Kühlmittelräume 28 eingenommen wird. Bei der Anwendung des Verdampfungskühlers 20 wird das Wasser 34 aus dem Behälter 32 durch die Kühlmittelräume 28 zirkuliert. Wenn die warme Luft 24 durch die Kühlmittelräume 28 strömt, verdampft die Luft etwas von dem Wasser, das durch das Kühlmittel 28 zirkuliert wird. Der Verdampfungsprozess entzieht der Luft Energie, wodurch ihre Temperatur verringert wird.
Um das Wasser 34 durch die Kühlmittelräume 28 zu zirkulieren, wird das Wasser 34 aus dem Behälter 32 durch eine Verteilerstromleitung 36 nach oben gepumpt. Die Ver teilerstromleitung 36 verteilt das Wasser 34 auf mehrere Verteiler 38. Die Verteiler 38 umfassen mehrere, nach oben zeigende Sprühöffnungen zum nach oben Sprühen des Wassers 34. Wie am besten in 1A gezeigt ist, wird das Wasser 34 aus den Verteilern 38 nach oben gegen gewölbte Verteilerplatten 40 gesprüht. Nach dem Verteilen durch die Verteilerplatten 40 strömt das Wasser 34 durch die Kühlmittelräume 28 mittels Schwerkraft nach unten und wird in den Sammelwannen 30 aufgefangen. Aus den Sammelwannen 30 fließt das Wasser 34 mittels Schwerkraft nach unten durch eine Rückführleitung 42, die das Wasser 34 zurück zum Behälter 32 führt. Obwohl eine einzige Rückführleitung 42 schematisch dargestellt ist, wird verständlich sein, dass auch mehrere Rückführleitungen verwendet werden können. Zum Beispiel können für jede Säule oder Kammer des Verdampfungskühlers 20 separate Rückführleitungen verwendet werden.
2 zeigt einen Verdampfungskühler 50, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Der Verdampfungskühler 50 umfasst einen Rahmen 52, der mehrere, im Wesentlichen vertikale Kammern 54 definiert, die im Allgemeinen nebeneinander ausgerichtet sind. Der Rahmen 52 definiert außerdem mehrere vertikal beabstandete, im Wesentlichen horizontale Stufen. Wie zum, Beispiel in 2 gezeigt ist, hat der Verdampfungskühler 50 sieben Stufen, die von unten nach oben mit den Bezugszeichen 58, 60, 62, 64, 66, 68 und 70 bezeichnet sind. Obwohl 2 zeigt, dass der Verdampfungskühler vier Kammern 54 und sieben getrennte Stufen umfasst, wird verständlich sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf solch eine Konfiguration beschränkt ist und dass jede Anzahl von Kammern oder Stufen verwendet werden kann.
Der Verdampfungskühler 50 umfasst mehrere einzelne modulare Wannen, die auf den verschiedenen Ebenen 58 – 70 am Rahmen 52 befestigt sind. Zum Beispiel umfasst der Verdampfungskühler 50 Sammelwannen 72A, die in den Ebenen 62 und 66 befestigt sind, Durchflusswannen 72B, die in den Ebenen 60, 64 und 68 befestigt sind, obere Wannen 72C (in 4 gezeigt), die in der Ebene 70 befestigt sind, und Bodenwannen 72D, die in der Ebenen 58 befestigt sind. Die Sammelwannen 72A, die Durchflusswannen 72B und die Bodenwannen 72D sind zum Halten der Verdampfungskühlmittelräume angepasst. Aus Gründen der Klarheit sind die Kühlmittelräume in 2 nicht gezeigt. Die Sammelwannen 72A sind zum Auffangen des Wassers angepasst, das durch die Kühlmittelräume zirkuliert wird, und sind außerdem zum Verteilen von Wasser über die Oberseiten der Kühlmittelräume angepasst. Die Durchflusswannen 72B umfassen Öffnungen, um den Durchgang des Wassers durch die Ebenen 60, 64 und 68 zuzulassen. Gleichermaßen sind die Sammelwannen 72A, die Bodenwannen 72D zum Auffangen des Wassers angepasst, das durch die Kühlmittelräume zirkuliert wird. Die oberen Wannen 72C dienen ausschließlich zum Verteilen von Wasser über die Oberseiten der Kühlmittelräume.
Unter nochmaliger Bezugnahme auf 2 umfasst der Verdampfungskühler 50 Verteilerstromleitungen 74, die Wasser von einem Behälter 76 zu den Ebenen 62, 66 und 70 des Verdampfungskühlers 50 befördern. Der Verdampfungskühler 50 umfasst außerdem Rückführleitungen 78 zum Zurückführen des Wassers aus den Kühlmittelräumen zurück in den Behälter 76. Wie in 2 gezeigt ist, ist eine getrennte Rückführleitung 78 an jeder Kammer 54 des Verdampfungskühlers 50 angeordnet. Die Rückführleitungen 78 leiten das Wasser ab, das in den Sammel- und Bodenwannen 72A, 72D aufgefangen wurde und führen das gesammelte Wasser zurück zum Behälter 76.
Der Verdampfungskühler 50 umfasst Gitterroste 80, die in den Ebenen 58, 62 und 66 angeordnet sind. Die Gitterroste erlauben einem Bediener des Verdampfungskühlers 50, die verschiedenen Ebenen und Kammern des Kühlers zu betreten. Zwischen den Gitterrosten 80 erstrecken sich Leitern 82.
3 zeigt einen Rahmen 52', der einer einzelnen Kammer 54 des Rahmens 52 entspricht. Der Rahmen 52' ist im Wesentlichen rechteckig und umfasst vier im Wesentlichen vertikale Eckträger 84, 86, 88 und 90. Ein erster, im Wesentlichen vertikaler Zwischenträger 92 ist zwischen den Eckträgern 84 und 90 angeordnet, während ein zweiter, im Wesentlichen vertikaler Zwischenträger 94 zwischen den Eckträgern 86 und 88 angeordnet ist. Auf den Ebenen 58, 60, 62, 64, 66, 68 und 70 des Rahmens 52' sind im Wesentlichen rechteckige Wannenträger 96 angeordnet. Zum Beispiel sind die Wannenträger 96 zwischen den ersten und zweiten Zwischenträgern 92 und 94 und den Eckträgern 84 und 86 befestigt. Die Wannenträger 96 umfassen Seitenelemente 98, die sich über die Länge der Träger 96 erstrecken, und Stirnseitenelemente 100, die sich über die Breite der Träger 96 erstrecken. In den Ebenen 58, 62 und 66 umfassen die Stirnseitenelemente 100 nach innen ragende Bodenflansche 102. Außerdem umfasst der Rahmen 52' in den Ebenen 58, 62 und 66 im Wesentlichen rechteckige Gitterrostträger 104 zum Befestigen der Gitterroste 80 am Rahmen 52'. In den Ebenen 58, 60, 62, 64, 66 und 68 ist entlang der Außenflächen der Stirnseitenelemente 100, der Eckträger 84 und der Zwischenträger 92 eine im Wesentlichen U-förmige Schicht aus Kalfaterwerg 93 oder anderem elastischen Dichtungsmaterial angeordnet. Das Kalfaterwerg 93 bildet eine Dichtung zwischen benachbarten Kammern, wenn der Kühler 50 zusammengebaut ist.
4 zeigt den Rahmen 52' mit den in den verschiedenen Ebenen 58, 60, 62, 64, 66, 68 und 70 befestigten Kammern 72A, 72B, 72C und 72D. Es ist eine der Rückführleitungen 78 zum Ableiten des aus den Sammelwannen 72A und der Bodenwanne 72D aufgefangenen Wassers gezeigt. In 4 sind die Kühlmittelräume 104 schematisch gezeigt. Die Kühlmittelräume 104 werden durch die Sammelwannen 72A, die Durchflusswannen 72B und die Bodenwanne 72D gehalten.
5 ist eine schematische Seitenansicht des Kühlers 50. Wie in 5 zu sehen ist, sind die Kühlmittelräume 104 jeweils zwischen den Ebenen 58 – 70 des Rahmens 52 angeordnet gezeigt. Nochmals ist eine der Rückführleitungen 78 zum Ableiten des in den Sammelwannen 72A aufgefangen Wassers gezeigt. Außerdem sind in den Ebenen 60 und 62 an Stellen stromabwärts der Kühlmittelräume 104 angeordnete Tropfenabscheider 106 gezeigt. In einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Tropfenabscheider 106 in Winkeln im Bereich von 5 – 10° in Bezug auf die Vertikale ausgerichtet, wobei sich ein oberes Ende jedes Tropfenabscheiders in nächster Nähe zu einem entsprechenden Filtermedium 104 befindet. Die Tropfenabscheider 106 können aus jedem geeigneten Material hergestellt sein, das konventionell in Verdampfungskühlern verwendet wird. Zum Beispiel können die Tropfenabscheider aus Polyvenylchlorid (PVC) bestehen. In Betrieb sind die Tropfenabscheider vorzugsweise jeweils zwischen den Ebenen 58, 60, 62, 64, 66, 68 und 70 befestigt.
Die 6 – 9 zeigen eine der Sammelwannen 72A getrennt vom Rahmen 52. Wie in 6 gezeigt ist, ist die Sammelwanne 72A entlang einer (d. h. im Wesentlichen parallel zu einer) mittigen Längsachse 107 ausgerichtet. Im Allgemeinen umfasst die Sammelwanne 72A ein oberes Wannenteil 108 zum Sammeln von durch die Kühlmittelräume 104 fließendem Wasser und ein unteres Verteilerteil 110 zum Verteilen von Wasser über die Kühlmittelräume 104.
Bezugnehmend auf 9 umfasst die Sammelwanne 72A eine Bodenwand 112 und zwei gegenüberliegend angeordnete Seitenwände 114, die von der Bodenwand 112 nach oben ragen und sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse 107 erstrecken. Wie in 6 gezeigt ist, umfasst das obere Wannenteil 108 außerdem zwei Stirnwände 116, die von der Bodenwand 112 aufwärts ragen und sich zwischen den Seiten wänden 114 erstrecken. Die Stirnwände 116 sind im Wesentlichen quer in Bezug auf die Längsachse 107 ausgerichtet. Die Seitenwände 114 und die Stirnwände 116 schneiden oder treffen sich an den Eckkanten 118.
Zum Erleichtern der Befestigung der Sammelwanne 72A am Rahmen 52 umfasst die Wanne 72A Seitenflansche 120, die von den Seitenwänden 114 quer nach außen ragen. Gleichermaßen umfasst die Wanne 72A Stirnseitenflansche 122, die von den oberen Rändern der Stirnwände 116 quer nach außen ragen. Wie am besten in 7 gezeigt ist, begrenzen die Seitenflansche 120 längliche Öffnungen 124 zur Anwendung beim Verschrauben oder anderweitigen Befestigen der Seitenflansche 120 an den Seitenelementen 98 des Rahmens 52. Die länglichen Öffnungen 124 sind in eine Richtung länglich, die im Wesentlichen quer in Bezug auf die Längsachse 107 der Wanne 72A ist. Die länglichen Öffnungen 124 sind vorteilhaft, weil sie die seitliche Einstellung (d. h. Einstellung in Querrichtung in Bezug auf die Längsachse 107) der Montageposition der Wanne 72A in Bezug auf den Rahmen 52 erlauben. Die Möglichkeit des seitlichen Einstellens der Position der Wanne 72A in Bezug auf den Rahmen 52 unterstützt das Erreichen der Längsausrichtung der Wannen 72A, die auf gleichen Ebenen befestigt sind.
Die Bodenwand 112 umfasst eine durchgehende Oberfläche, die sich zwischen den Seitenwänden 114 und auch zwischen den Stirnwänden 116 erstreckt. Die Bodenwand 112, die Seitenwände 114 und die Stirnwände 116 wirken zusammen, um eine Wanne zu bilden, die zum Aufnehmen von Wasser angeordnet und konfiguriert ist. Wie in den 7 – 9 gezeigt ist, umfasst die Wanne eine durch die Bodenwand 112 begrenzte Ablauföffnung 126, um das Ablaufen des aufgefangenen Wassers aus der Wanne zuzulassen. Vorzugsweise steht die Ablauföffnung 126 in Strömungsverbindung mit einer der Rückführleitungen 78 des Verdampfungskühlers 50, so dass in der Wanne aufgefangenes Wasser durch die Rückführleitung 78 abgelassen und zum Behälter 76 zurückgeführt wird.
Das obere Wannenteil 108 umfasst außerdem voneinander beabstandete Kühlmittelhalteelemente 128, die sich entlang (d. h. im Wesentlichen parallel zu) der Längsachse 107 zwischen den Stirnwänden 116 erstrecken. Die Halteelemente 128 begrenzen eine Auskehlung 129 zum Aufnehmen eines unteren Endes einer der Kühlmittelräume 104. Wie in 9 gezeigt ist, umfassen die Halteelemente 128 Bodenenden 130, die mit der Bodenwand 112 verbunden sind, und obere Enden 132, die nach außen abge schrägt sind, um das Einsetzen des Kühlmittelraumes in die Auskehlung 129 zwischen den Halteelementen 128 zu erleichtern. Trägerelemente 134 ragen von den Innenflächen der Halteelemente 128 seitlich nach außen. Die Trägerelemente 134 haben Oberflächen 136, die im Wesentlichen parallel zur Bodenwand 112 und etwas über den oberen Rändern der Stirnwände 116 ausgerichtet sind. In Betrieb ist ein Kühlmittelraum in die Auskehlung 129 zwischen den Halteelementen 128 eingesetzt, so dass ein unterer Teil des Kühlmittelraumes auf den Trägerelementen 134 ruht. Auf diese Weise halten die Trägerelemente 134 die Kühlmittelräume über der Bodenwand 112 des Wannenteils 108.
Wie in 6 gezeigt ist, haben die Kühlmittelhalteelemente 128 Enden 138, die mit den Innenflächen der Stirnwände 116 verbunden sind, um die strukturelle Integrität der Wanne 72A zu verbessern. Die Enden 138 umfassen obere Schultern, weggeschnittene Teile oder Kerben 140, die obere Spielräume 142 zwischen den Enden 138 der Halteelemente 128 und der Innenflächen der Stirnwände 116 vorsehen.
Das obere Wannenteil 108 umfasst außerdem eine Tropfenabscheiderhalteklammer 144. Die Klammer 144 wird über den oberen Rändern der Stirnwände 116 gehalten und begrenzt eine Auskehlung 146, die sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse 107 zwischen den Stirnwänden 116 des Wannenteils 108 erstreckt. Wie in 9 gezeigt ist, ist die Auskehlung 146 so dimensioniert, dass sie ein unteres Ende von einem der Tropfenabscheider 106 aufnimmt. Eine untere Wand 148 ist in Bezug auf die Horizontale geneigt, um den Tropfenabscheider 106 in einem schiefen Winkel in Bezug auf die Vertikale auszurichten.
Das Verteilerteil 110 der Sammelwanne 72A ist unterhalb der Bodenwand 112 des Wannenteils 108 durch konventionelle Verfahren, wie zum Beispiel Schrauben 150, befestigt. Wie in 9 gezeigt ist, umfasst das Verteilerteil 110 eine über einem Verteiler 154 angeordnete gewölbte Verteilerplatte 152. Wie zuvor in Bezug auf die Ausführungsform der 1A und 1B beschrieben wurde, umfasst der Verteiler 154 vorzugsweise mehrere nach oben gerichtete Öffnungen zum Sprühen von Wasser aufwärts an die untere Fläche der gewölbten Verteilerplatte 152. Die Verteilerplatte 152 verteilt das Wasser aus dem Verteiler 154 über die Oberseite einer der Kühlmittelräume 104, der unter der Verteilerplatte 152 befestigt ist. Um die Verteilung weiter zu verbessern, kann zwischen den Verteilerplatten 152 und ihren entsprechenden Kühlmittelräumen 104 ein konventionelles Verteilerkissen (nicht gezeigt) angeordnet sein.
Die Oberseite einer der Kühlmittelräume 104 wird unter der gewölbten Verteilerplatte 152 mittels eines Paares nach unten ragender Halteelemente 156 gehalten. Die unteren Enden 158 der Halteelemente 156 nähern sich einander an. Ein oberes Ende des Kühlmittels 104 ist zwischen den Halteelementen 156 eingesetzt.
Das Verteilerteil 110 umfasst außerdem nach unten ragende Halteelemente 160, die eine Auskehlung 162 begrenzen, mit einer Größe zur Aufnahme eines oberen Endes einer der Tropfenabscheider 106. Die Auskehlung 162 erstreckt sich entlang der Längsachse 107.
Das Verteilerteil 110 umfasst außerdem im Wesentlichen parallele Stirnwände 164, die in Bezug auf die Längsachse 107 im Allgemeinen quer ausgerichtet sind. Wie in den 6 und 9 gezeigt ist, umfasst mindestens eine der Stirnwände 164 ein elastisches Dichtungselement oder -streifen 166 zum Ausbilden einer fluidundurchlässigen Dichtung zwischen den Verteilerteilen 110, wenn die Sammelwannen 72A mit den Enden aneinander in Bezug aufeinander ausgerichtet sind. Die Dichtungsstreifen 166 umfassen vorzugsweise gerade Teile 168, die sich an den Rändern der Stirnwände 164 entlang erstrecken, und gebogene Teile 170, die sich an den gewölbten Verteilerplatten 152 entlang erstrecken. Die Dichtungsstreifen 166 können aus irgend einem elastischen Material sein, wie zum Beispiel Gummi oder einem geschlossenzelligen Schaum. In bestimmten Ausführungsformen kann das elastische Material die gesamte Außenfläche der Stirnwände 164 abdecken.
Die Sammelwannen 72A sind vorzugsweise in den Ebenen 62 und 66 des Rahmens 52 befestigt. Vorzugsweise sind die Sammelwannen 72A auf gemeinsamen Ebenen in Bezug aufeinander mit den Enden aneinander angeordnet, so dass die Längsachsen 107 im Wesentlichen zueinander ausgerichtet sind. Um die Sammelwannen 72A am Rahmen 52 zu befestigen, werden die Wannen 72A auf den Wannenträgern 96 angeordnet, so dass die Seitenflansche 120 auf den Seitenelementen 98 der Wannenträger 96 ruhen, die Bodenwände 112 auf den Bodenflanschen 102 der Wannenträger 96 sitzen und die Stirnseitenflansche 122 auf den Stirnseitenelementen 100 der Wannenträger 96 sitzen. Wenn die Sammelwannen 72A auf den Wannenträgern 96 platziert sind, werden die Sammelwannen 72A mit den Wannenträgern 96 vorzugsweise durch Anwendung von Verbindungselementen, wie zum Beispiel Schrauben, verbunden, die durch die länglichen Öffnungen 124 eingesetzt und an den Seitenelementen 98 der Wannenträger 96 befestigt werden. Die länglichen Öffnungen 124 erlauben das seitli che Einstellen der Wannen 72A in Bezug aufeinander, um eine Längsausrichtung zu erreichen.
Nachdem die Wannen 72A am Rahmen 52 befestigt wurden, werden längliche Klammern vorzugsweise über benachbarte Stirnwände 116 der Wannen 72A befestigt, um Undichtigkeit zwischen den Wannen 72A zu verhindern. 10 zeigt zum Beispiel zwei der Wannen 72A in einer mit den Enden aneinander liegenden Ausrichtung positioniert mit einer Klammer 178, die zwischen den Wannen 72A befestigt ist. Wie in 11 gezeigt ist, sind die Stirnwände 116 der Wannen 72A nebeneinander angeordnet, die Bodenwände 112 der Wannen 72A sind auf den Bodenflanschen 102 der Wannenträger 96 angeordnet und die Stirnseitenflansche 122 sind auf den Seitenelementen 98 der Wannenträger 96 angeordnet. Die Stirnseitenflansche 122 sind vorzugsweise in im Wesentlichen gleicher Horizontalebene ausgerichtet. Zwischen den freien Enden der Stirnseitenflansche 122 ist ein Zwischenraum 180 ausgebildet. Die Klammer 178 ist über den benachbarten Stirnwänden 116 befestigt und deckt den Zwischenraum 180 ab. Wie in 10 gezeigt ist, hat die Klammer 178 vorzugsweise eine Länge, die im Wesentlichen gleich der Länge der Stirnwände 116 ist. Der Zwischenraum 180 wird auch durch die Schicht oder Raupe aus Kalfaterwerg 93 abgedichtet.
Zurück zur 11 besitzt die Klammer 178 einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt und umfasst zwei im Wesentlichen parallele Schenkelteile 182, die durch ein Stegteil 184 verbunden sind. Das Stegteil 184 ist vorzugsweise quer in Bezug auf die Schenkelteile 182 ausgerichtet. Wie in 11 gezeigt ist, begrenzt die Klammer 178 eine Auskehlung 186, in der die benachbarten Stirnwände 116 der Wannen 72A aufgenommen werden. Das Stegteil 184 der Klammer 178 ruht auf den Stirnseitenflanschen 122, während sich die Schenkelteile 182 entlang der Innenflächen 188 der Stirnwände 116 erstrecken. Durch die zwischen den Halteelementen 128 und den Stirnwänden 116 ausgebildeten Spielräume 142 wird ein Zwischenraum für die Schenkel 182 vorgesehen. Auf diese Weise überbrückt die Klammer 178 die benachbarten Stirnwände 116.
Die 12 – 15 stellen eine der Durchflusswannen 72B getrennt vom Rahmen 52 dar. Es wird erkennbar sein, dass die Durchflusswanne 72B viele der gleichen Elemente oder Merkmale wie die Sammelwanne 72A der 6 – 9 umfasst. In dieser Hinsicht werden Elemente der Durchflusswanne 72B, die zuvor in Bezug auf die Sammelwanne 72A beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen mit Zusatz des Apostrophs bezeichnet, um die Ausführungsformen zu unterscheiden.
Die Durchflusswanne 72B erstreckt sich entlang einer Längsachse 107' und umfasst ein oberes Teil 172, das über einem unteren Teil 174 angeordnet ist. Das obere Teil 172 umfasst eine Bodenwand 112' und zwei im Wesentlichen parallele Seitenwände 114', die von der Bodenwand 112' aufwärts ragen und sich entlang der Längsachse 107' erstrecken. Das obere Teil 172 umfasst außerdem Stirnwände 116', die sich quer zwischen den Seitenwänden 114' erstrecken und die Seitenwände 114' an Eckkanten 118' schneiden. Von den Seitenwänden 114' ragen Seitenflansche 120' quer nach außen, während Stirnseitenflansche 122' von den Stirnwänden 116' quer nach außen ragen. Die Seitenflansche 120' begrenzen längliche Öffnungen 124' zum Verschrauben oder anderweitigen Befestigen der Durchflusswanne 72B am Rahmen 52.
Das obere Teil 172 der Durchflusswanne 72B umfasst außerdem zwei voneinander beabstandete Kühlmittelhalteelemente 128'. Wie in 15 gezeigt ist, begrenzen die Kühlmittelhalteelemente 128' eine Auskehlung 129' zum Aufnehmen eines unteren Teiles von einem der Kühlmittelräume 104. Trägerelemente 134' ragen von den Halteelementen 128' in die Auskehlung 129'. Die Trägerelemente 134' sind zum Halten des unteren Endes des Kühlmittelraumes in der Auskehlung 129' angepasst, so dass der Boden des Kühlmittels von der Bodenwand 112' der Durchflusswanne 72B beabstandet ist. Die Kühlmittelhalteelemente 128' des oberen Teils 172 haben Enden 138', die mit den Innenflächen der Stirnwände 116' verbunden sind. Wie in 17 gezeigt ist, umfassen die Enden 138' weggeschnittene Teile, Schultern oder Einkerbungen 140', die Spielräume 142 zwischen den Enden 138' und den Innenflächen der Stirnwände 116' begrenzen.
Wie in 15 gezeigt ist, begrenzt die Bodenwand 112' der Wanne 72B eine Durchflussöffnung 176, die direkt unter der durch die Kühlmittelhalteelemente 128' begrenzten Auskehlung 129' angeordnet ist. Die Durchflussöffnung 176 erstreckt sich vollständig durch die Bodenwand 112' und ist in einer Richtung länglich, die sich entlang der Längsachse 107' erstreckt. Die Durchflussöffnung 176 lässt Wasser durch die Bodenwand 112' hindurch, so dass kein Wasser am oberen Teil 172 der Durchflusswanne 72B gespeichert wird.
Das obere Teil 172 der Durchflusswanne 72B umfasst außerdem eine Klammer 144', die eine sich nach oben öffnende Auskehlung 146' besitzt, die zum Aufnehmen eines unteren Endes von einem der Tropfenabscheider 106 angepasst ist.
Das untere Teil 174 der Wanne 72B umfasst Halteelemente 156', die auf gegenüberliegenden Seiten der Durchflussöffnung 176 angeordnet sind. Die Halteelemente 156' ragen von der Bodenwand 112' nach unten und begrenzen eine Auskehlung, die zum Aufnehmen eines oberen Endes einer der Kühlmittelräume 104 dimensioniert ist.
Das untere Teil 174 umfasst außerdem voneinander beabstandete Halteelemente 160', die von der Bodenwand 112' nach unten ragen. Die Halteelemente 160' begrenzen eine Auskehlung 162', die zum Aufnehmen eines oberen Endes einer der Tropfenabscheider 106 dimensioniert ist.
Die Durchflusswannen 72B sind vorzugsweise in den Ebenen 60, 64 und 68 am Rahmen 52 befestigt. Vorzugsweise sind die Durchflusswannen 72B gemeinsamer Ebenen mit den Enden aneinander angeordnet, so dass die Längsachsen 107' zueinander ausgerichtet sind. Zum Beispiel sind die Durchflusswannen der Ebene 60 mit den Enden aneinander angeordnet, die Durchflusswannen der Ebene 64 sind mit den Enden aneinander angeordnet, und die Durchflusswannen der Ebene 68 sind mit den Enden aneinander angeordnet. Um die Durchflusswannen 72B am Rahmen 52 zu befestigen, sind die Wannen 72B auf den im Allgemeinen rechteckigen Wannenträgern 96 des Rahmens 52 angeordnet und werden durch diese gehalten. Zum Beispiel sind die Wannen 72B am Rahmen 52 so angeordnet, dass die Stirnseitenflansche 122' auf den Stirnseitenelementen 100 der Wannenträger 96 ruhen, während die Seitenflansche 120' auf den Seitenelementen 98 der Wannenträger 96 ruhen. Vorzugsweise werden die Seitenflansche 120' mit den Seitenelementen 98 durch Schrauben verschraubt, die sich durch die länglichen Öffnungen 124' erstrecken. Die Länglichkeit der Öffnungen 124' erlaubt das Positionieren der Durchflusswannen 72B, so dass sie in Bezug auf den Rahmen 52 seitlich einstellbar sind, um eine im Wesentlichen längliche Ausrichtung zwischen den Durchflusswannen 72B zu erreichen.
16 zeigt zwei der Wannen 72B in einer mit den Enden aneinanderliegenden Anordnung in Bezug aufeinander. Eine der Klammern 178 ist zwischen den Wannen 72B angeordnet. Die Klammer 178 hat eine Länge, die vorzugsweise im Wesentlichen gleich der Länge der Stirnwände 116' ist. Wie in 17 gezeigt ist, sind die Wannen 72B so angeordnet, dass die Stirnwände 116' der Wannen 72B nebeneinander ausgerichtet sind. Die Stirnseitenflansche 122' der Stirnwände 116' sind auf den Stirnseitenelementen 100 der Wannenträger 96 gelagert und vorzugsweise in einer gemeinsamen horizontalen Ebene ausgerichtet. Zwischen den freien Enden der Stirnseitenflansche 122' ist ein Abstand oder Zwischenraum 180' definiert. Der Zwischenraum 180' wird durch die Klammer 178 abgedeckt, so dass kein Wasser zwischen den Wannen 72B herauslaufen kann. Der Zwischenraum 180' ist außerdem durch eine Schicht oder eine Raupe aus elastischem Material 93' abgedichtet, wie zum Beispiel Kalfaterwerg.
Es wird erkennbar sein, dass die oberen Wannen 72C und die Bodenwannen 72D modifizierte Versionen der Sammelwannen 72A sind. Zum Beispiel haben die oberen Wannen 72C den gleichen Aufbau wie die Verteilerteile 110 der Sammelwannen 72A, umfassen aber nicht die Wannenteile 108. Gleichermaßen haben die Bodenwannen 72D den gleichen Aufbau wie die Wannenteile 108 der Sammelwannen 72A, umfassen jedoch nicht die Verteilerteile 110.
In Bezug auf die vorhergehende Beschreibung sollte verständlich sein, dass im Detail Änderungen vorgenommen werden können, insbesondere bezüglich der verwendeten Baumaterialien und der Größe, Form und Anordnung der Teile, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann die Anzahl der Kühlmittelräume, Verteiler und Pumpen von den speziell dargestellen abweichend sein.

Claims

Verdampfungskühler enthaltend: einen Rahmen (52, 52'), der eine Vielzahl von im Wesentlichen vertikalen Kammern (54), die allgemein nebeneinander ausgerichtet sind und eine Vielzahl von vertikal versetzten und im Wesentlichen horizontalen Ebenen (58, 60, 62, 64, 66, 68, 70) definiert; eine Vielzahl von eine Längsachse aufweisenden Fächern (72A, 72B), die Bodenwände (112, 112') und Seitenwände (114, 114') aufweisen, welche von den Bodenwänden aufragen und sich entlang der Längsachse jedes Faches erstrecken, weiterhin Endwände (116, 116') haben, die sich aus den Bodenwänden aufragend zwischen den Seitenwänden erstrecken, die zusätzlich Kühlerelemente haltende beabstandete Bauteile (128, 128') aufweisen, welche sich allgemein parallel zur Längsachse zwischen den Seitenwänden erstrecken; und die derart in den Kammern positioniert sind, dass die Fächer einer gemeinsamen Ebene stirnseitig aufeinanderfolgen; weiterhin enthaltend eine von den Fächern unterstützte und zwischen den Kühlerelemente haltenden Bauteilen positionierte Anzahl von Kühlern (104); und längliche Klammern (178), die Wasserleckagen zwischen den Endwänden der Fächer gemeinsamer Ebenen verhindern und die benachbarten, stirnseitig zueinander angeordneten Endwände der Fächer übergreifen.
Verdampfungskühler nach Anspruch 1, bei dem die Kühlerelemente haltenden Bauteile mit den Endwänden verbunden sind, bei dem die Klammer die benachbarten Endwände übergreift und bei dem die Kühlerelemente haltenden Bauteile Endnuten zur Erschaffung von Freiraum für die Klammer (140, 140') definieren.
Der Verdampfungskühler nach Anspruch 1, bei dem die Klammer einen im allgemeinen U-förmigen Querschnitt aufweist.
Verdampfungskühler nach Anspruch 1, bei dem die Klammer einen länglichen Kanal (186) definiert, der die gegenüberliegenden Endwände der Fächer aufnimmt.
Verdampfungskühler nach Anspruch 1, bei dem die Klammer beabstandete Schenkel (182) aufweist, die einen Kanal (186) definieren, um die benachbarten Endwände aufzunehmen und bei dem die Klammer einen Steg (184), der die Schenkel zur Schließung eines durch die benachbarten Endwände definierten Spalts verbindet.
Verdampfungskühler nach Anspruch 5, bei dem die Fächer End-Flansche (122, 122') aufweisen, die quer aus den Endwänden ragen und bei dem die Breite des Stegs mindestens doppelt so groß wie die Breite jedes Endflansches ist.
Verdampfungskühler nach Anspruch 1, bei dem die Fächer Seitenflansche (120, 120') besitzen, die quer aus den Seitenwänden ragen.
Verdampfungskühler nach Anspruch 7, bei dem die Seitenflansche längliche öffnungen (124, 124') definieren, welche sich im Wesentlichen quer zu den Längsachsen erstrecken und das Verbinden der Fächer mit einem Rahmen erlauben.
Verdampfungskühler nach Anspruch 1, enthaltend ferner beabstandete Dunstabscheider haltende Bauteile (144, 144'), die sich aus den Bodenwänden aufragend zwischen den Endwänden erstrecken.
Verdampfungskühler nach Anspruch 1, bei dem die Fächer gebogene Wasserverteilungsbleche (152) aufweisen, die unter den Bodenwänden positioniert sind.
Verdampfungskühler nach Anspruch 1, bei dem die Fächer Bodenöffnungen (176) aufweisen, die durch die Bodenwände definiert werden, um Wasser ein Ablaufen durch die Fächer zu erlauben.
Verdampfungskühler nach Anspruch 1, bei dem die Fächer aus Kunststoff hergestellt sind.
Verdampfungskühler nach Anspruch 1, bei dem die Klammern aus Kunststoff hergestellt sind.
Verfahren zum Zusammenbau eines Verdampfungskühlers entsprechend den Ansprüchen 1-13 mit den Merkmalen: Bereitstellen eines Rahmens (52, 52'), der eine Vielzahl von im Wesentlichen vertikalen Kammern (54), die im allgemeinen nebeneinander ausgerichtet sind und eine Vielzahl von vertikal voneinander versetzten und im Wesentlichen horizontalen Ebenen (58, 60, 62, 64, 66, 68, 70) definiert; Bereitstellen erster und zweiter Fächer (72A, 72B), von denen jedes eine Längsachse, eine Bodenwand und zwei Seitenwände, die sich aus der Bodenwand aufragend entlang jeder Längsachse erstrecken, sowie zwei Endwände aufweist, die sich aus der Bodenwand aufragend zwischen den Seitenwänden erstrecken und zusätzlich beabstandete Kühlerelemente haltende Bauteile besitzt, die sich entlang der Längsachse zwischen den Seitenwänden erstrecken; Bereitstellen von von den Fächern zu tragenden Kühlerelementen (104); Positionierung der Fächer in den Kammern; Befestigen der ersten und zweiten Fächer stirnseitig zueinander angeordnet am Rahmen, so dass die Längsachsen miteinander ausgerichtet sind und eine der Endwände des ersten Faches zu einer der Endwände des zweiten Faches benachbart ist; und Setzen einer länglichen Klammer (178) über einen definierten Raum zwischen den gegenüberliegenden Endwänden der ersten und zweiten Fächer.