ITMI20000971A1 - Riempimento per torri di raffreddamento - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo:

Riempimento per torri di raffreddamento

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

Il presente trovato ha per oggetto un pannello di riempimento per torri evaporative, in particolare per il raffreddamento di acque calde industriali, e per tutte le altre applicazioni in cui sia necessario il contatto fra fluidi diversi.

Stato della tecnica

I riempimenti per torri di raffreddamento hanno lo scopo di estendere la superficie del flusso d'acqua che deve essere raffreddato, riducendolo a gocce minute e/o pellicole che vengono messe a contatto di un flusso di aria generato da ventole o in modo naturale da un “effetto camino”, al quale cedono parte del calore contenuto nell’acqua stessa. La dispersione dell’acqua calda all’interno della torre di raffreddamento è del tipo a gravità attraverso un pacco di scambio termico fra aria ed acqua denominato sistema di dispersione o riempimento.

Il flusso dell’aria ambiente e dell'acqua sono in controcorrente o incrociati a seconda della tipologia di torri, che possono infatti essere suddivise nei due tipi diversi a “counterflow" o “crossflow” rispettivamente. Il presente trovato risponde alle esigenze di entrambi tali tipi di flusso, così come alla loro combinazione.

Il contatto fra i fluidi si può basare su due principi diversi: il primo è definito come “splash", e consente la rottura del flusso d’acqua in numerose goccioline provocate generalmente da telai grigliati o listelli. Il secondo è definito a "film" con struttura generalmente a forma di pacchi a nido d’ape, e consente la formazione di pellicole d’acqua su tutta la sua superficie.

Il tipo di riempimento misto splash/film combina entrambi questi principi di funzionamento.

Una torre di raffreddamento del tipo che combina un riempimento a splash e a film è descritto nel documento di brevetto europeo EP-A-58797.

Un inconveniente di questi riempimenti è la loro scarsa flessibilità di impiego, dovuta al fatto che essi sono costituiti da elementi di forme diverse assemblati insieme per formare il riempimento completo della torre e pertanto questo fatto comporta un aggravio di costi.

Dal documento EP-A-759142 è pure noto un riempimento del tipo splash/film costituito da pannelli muniti di nervature che aumentano la superficie di scambio di calore. I pannelli vengono assemblati in opera. In tal modo il volume del riempimento viene mantenuto contenuto durante il trasporto.

Presentazione dell'invenzione

Uno scopo primario della presente invenzione è quello di eliminare gli inconvenienti sopra lamentati realizzando un riempimento, per torri di raffreddamento e per tutte le applicazioni in cui sia necessario creare il contatto fra i fluidi, che presenti caratteristiche di elevata economicità, semplicità costruttiva e che presenti una notevole flessibilità di impiego in un campo di applicazione estremamente ampio.

Questi ed altri scopi che meglio appariranno nel seguito sono raggiunti da un elemento di riempimento, particolarmente per torri di raffreddamento per acque industriali non escludendo gli altri impieghi, che in accordo con la rivendicazione 1 comprende almeno due semielementi, con profilo d'ingombro di forma sostanzialmente a parallelepipedo con un lato di maggiore estensione e provvisti di nervature in rilievo su detto lato di estensione maggiore e disposte sostanzialmente inclinate rispetto ad un piano orizzontale del pannello ortogonale a detto lato, caratterizzato dal fatto che dette nervature hanno forma a semilosanga, le linee di vertice di dette nervature essendo disposte, dopo il montaggio, a contatto reciproco sul piano di giacenza delle linee di vertice delle nervature dei pannelli contigui.

Grazie a questa particolare configurazione, il riempimento è di dimensioni ridotte rispetto ai noti riempimenti similari pur assicurando una elevata capacità di raffreddamento, con una forma più compatta e minori dimensioni di ingombro.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, del riempimento secondo il trovato, illustrate a titolo di esempio non limitativo con l'ausilio delle allegate tavole dì disegni in cui:

la FIG. 1 rappresenta una vista in pianta di un elemento costituente il riempimento secondo il trovato;

la FIG. 2 rappresenta una sezione di un dettaglio dell’elemento della Fig. 1;

la FIG. 3 rappresenta una sezione di un dettaglio dell’elemento della Fig. 1;

la FIG. 4 rappresenta una vista in sezione dell'elemento della Fig. 1; la FIG. 5 rappresenta una vista laterale dell’elemento della Fig. 1;

la FIG. 6 rappresenta una vista in pianta di una variante dell’elemento secondo l’invenzione;

la FIG. 7 rappresenta una vista in sezione dell’elemento della Fig. 6 in una prima posizione;

la FIG. 8 rappresenta una vista in sezione dell’elemento della Fig. 6 in una seconda posizione operativa.

Descrizione dettagliata di esempi di realizzazione preferiti

Con riferimento alle figure citate, è illustrato un pannello di riempimento indicato globalmente con 1. Esso presenta una struttura con profilo d'ingombro di forma sostanzialmente a parallelepipedo con un lato di maggiore estensione. L'elemento o pannello, generalmente definito anche “pacco”, realizzato vantaggiosamente mediante stampaggio, è costituito da due semielementi o "semi-pacchi" 1, 2 separati oppure prodotti già collegati longitudinalmente tra loro ad uno spigolo di estremità a mezzo di una cerniera 3 a film di plastica, prodotta integralmente con i due semi-pacchi durante la fase di stampaggio.

Il semi-pacco presenta una struttura a nervature o “pieghe” 4 in rilievo con conformazione che in sezione si presenta come sostanzialmente a semilosanga per tutta la sua larghezza. I lati che formano i fianchi delle semilosanghe sono preferibilmente di forma reticolare 6, come è rappresentato dalla figura 5.

E’ anche possibile, sempre rimanendo nell’ambito dell'invenzione, realizzare una struttura dei fianchi delle semilosanghe a parete (totale o parziale) sottile, con o senza fori di passaggio dell’acqua attraverso tale parete.

Vantaggiosamente le losanghe del riempimento secondo l’invenzione possono quindi essere trasformate in veli di plastica riempiendole a livello di stampo, e quindi prima della relativa produzione, trasformando il riempimento in oggetto in uno di tipo totalmente a film.

Le linee di vertice 4a delle losanghe sono inclinate di un angolo compreso tra i 15 e 75° rispetto al piano mediano del pannello che in opera è disposto generalmente orizzontalmente.

Solo a fini esemplificativi, le dimensioni scelte per ciascun semi-pacco sono di 150 mm di profondità (o larghezza), 300 mm di altezza e 1200 mm di lunghezza, ma queste dimensioni possono variare di volta in volta in funzione della specifica esigenza progettuale o impiantistica.

Nel piano più esteso dei semi-pacchi essi vengono congiunti in modo affiancato così che il riempimento è costituito dal susseguirsi, senza soluzione di continuità, di una pluralità di elementi o pacchi.

Poiché in ogni semi-pacco nel piano 1200 x 300 mm le diagonali hanno inclinazioni opposte nella prima/terza e nella seconda parte, ne consegue che in ciascuna delle tre suddette parti il primo pacco si presenterà con una fiancata avente diagonali orientate in una certa direzione, il successivo contiguo avrà diagonali nella direzione opposta, il terzo nella stessa direzione della prima, e così via per quanto necessario in funzione delle dimensioni totali della torre di raffreddamento.

Dato il collegamento a cerniera esistente fra i due semi-pacchi, in fase di montaggio il pacco è facilmente richiudibile o collegabile mediante fasce o altri mezzi noti, per es. incastri, etc., per costituire un pacco finale di dimensioni che in fase operativa poggia sul lato che costituisce la dimensione di profondità del semi-pacco. Fra i due semi-pacchi possono essere usati anche altri tipi di collegamento equivalenti alle cerniere.

Nella soluzione generalmente preferenziale tale pacco, longitudinalmente, è tenuto assieme da un lato dalla cerniera 3 e dall’altro da un idoneo sistema ad incastro illustrato nelle figure 2 e 3, o equivalente a mezzo fasce, etc. In caso di incastro, tale sistema è costituito da un insieme di fori 7 previsti all’estremità di un semi-pacco e di spine 8 sistemate all’estremità dell’altro semi-pacco simmetricamente opposta rispetto all'asse della cerniera. L'assemblaggio del pacco viene normalmente effettuato senza dovere tagliare e congiungere dei pezzi, ma solo con l'incastro o altro sistema equivalente.

La cerniera a film 3 funziona anche come costolatura di irrigidimento, che limita lo spostamento reciproco delle diagonali e costituisce un tirante qualora i semi-pacchi siano fissati gli uni agli altri, in quanto assorbe le forze orizzontali dovute all'azione dei carichi verticali sul pacco, quali il peso proprio riempimento, peso acqua in caduta a gravità, peso operatore in fase di montaggio/manutenzione, etc.

Nel piano verticale all’estremità opposta alla cerniera può essere sistemato vantaggiosamente un altro tipo di costolatura di irrigidimento, che collega di testa le singole asticelle a mezzo bottoni ad incastro o sistemi equivalenti.

Inoltre, le due parti a destra e a sinistra della cerniera hanno asticelle orizzontali sfalsate in modo che accostando i semi-pacchi si ottiene che tutte le asticelle non siano allo stesso livello, con conseguente migliore resa termodinamica.

Tale vantaggio si mantiene qualora, come spiegato più avanti, si decida di infilare semplicemente più semi-pacchi in successione uno dentro l’altro.

L'affiancamento e l’impilaggio in vario modo di più pacchi viene poi a creare il sistema di dispersione nel suo complesso, in accordo a quanto definito nel calcolo progettuale della torre di raffreddamento.

L'affiancamento dei pacchi, in una prima variante di applicazione dell’invenzione, avviene in modo che i vertici delle nervature a semilosanga si trovino a contatto reciproco ed incrociati.

In fase di montaggio, accostando due pacchi le diagonali hanno infatti direzione invertita, in modo da creare il più possibile un'uniformità di distribuzione aria/acqua ed elevata resistenza meccanica del sistema di riempimento nel suo insieme.

La figura 8 mostra in dettaglio come i due semielementi vengono piegati intorno alla cerniera 3 per l'assemblaggio finale, ruotandoli in direzione della freccia 9.

Il pacco di riempimento secondo l’invenzione risulta così compatto e di elevata resistenza, e può sopportare anche il peso di operatori, previa apposizione di tavole di legno che distribuiscono il carico ed evitano il danneggiamento dei profili plastici.

In una ulteriore variante conforme all’invenzione è possibile montare ogni singolo semi-pacco infilato l’uno dentro a quello successivo, in modo da infittire il riempimento ed incrementarne il rendimento termodinamico. Infatti, previa eliminazione della cerniera, a mezzo spaccatura o taglio, i semi-pacchi possono essere semplicemente posizionati uno dentro il successivo, con o senza reciproco fissaggio, di tipo ad incastro, a bottone o a perno, fascia, etc.

In questo modo sia le aste diagonali, sia quelle di sezione più spessa che quelle di sezione più sottile sia quelle orizzontali sono sfalsate, garantendo una incrementata efficienza di scambio termico.

Gli incastri stessi non creano alcuna possibilità di arresto di parti sospese eventualmente presenti in acqua, evitando quindi il rischio di intasamento.

Essendo il suddetto assemblaggio praticamente guidato dalla cerniera che unisce i due semi-pacchi, esso risulta estremamente veloce e inoltre non comporta la necessità di dover verificare o creare incroci degli elementi diagonali e può quindi essere effettuato anche da personale non esperto in tali operazioni.

I pacchi che costituiscono tale sistema di riempimento vengono assemblati in fase di montaggio vantaggiosamente a mezzo di unioni ad incastro o equivalente, senza richiedere l’impiego di colla o simile come nel caso di riempimento a film della tecnica nota.

Dato lo spessore della pellicola plastica che la costituisce, la cerniera può anche essere facilmente tagliata/spaccata qualora servano singoli semi-pacchi che in tal caso possono anche essere uniti medianti mezzi convenzionali noti.

Inoltre, le dimensioni di ciascun semi-pacco possono essere variate, per esempio prima dell’invio in cantiere o durante le attività di montaggio in cantiere, dato che il semi-pacco può essere facilmente tagliato.

In una forma di realizzazione vantaggiosa, i vertici delle losanghe sono formati da una superficie piana invece di essere appuntiti. Tale superficie può essere costituita da un’asta di rinforzo della struttura dei semipacchi.

Vantaggiosamente il numero e/o la posizione delle aste diagonali e di quelle orizzontali, che possono essere variati, sono scelti opportunamente in modo da ottimizzare il rapporto fra resa termodinamica e perdita di carico, garantendo nei contempo l’uniformità dei flussi di aria e acqua.

In opera il riempimento costituito dagli elementi secondo l'invenzione funziona in modo che il flusso dell’acqua che scende dalla parte alta della torre passa sia attraverso sia sulla rete di aste che la compongono, comportandosi in questo modo rispettivamente sia come riempimento a splash che come riempimento a film. Ciò è dimostrabile anche sperimentalmente in quanto l’efficienza di scambio termico di tale tipo di riempimento è maggiore di qualsiasi sistema a splash.

Le dimensioni dei pacchi, in larghezza, altezza, lunghezza, possono variare di volta in volta in funzione della specifica richiesta progettuale della torre di raffreddamento e delle necessità.

Gli elementi che costituiscono i pacchi sono inoltre impilabili anche in fase di trasporto poiché hanno una struttura compatta che assicura una riduzione di volume. Inoltre la loro forma particolare rende più agevole l’assemblaggio garantendo maggiori facilità e velocità di montaggio.

Un ulteriore vantaggio fondamentale è l’autopulizia del riempimento secondo l'invenzione e quindi l’antintasamento in condizioni normali di marcia: il flusso dell’acqua è sufficiente a garantire che parti presenti nell'acqua, per es. foglie, piccoli sassi, depositi organici, salini, etc. non si fermino nel riempimento, grazie all'assenza di canali di passaggio di ridotte dimensioni, facilmente otturabili, come avviene nel riempimento standard di tipo a film.

Da quanto detto sopra risulta evidente che il riempimento secondo l’invenzione unisce i vantaggi di due tipi di riempimento per torri evaporale: a splash e a film. Del tipo splash presenta i seguenti vantaggi: antintasamento, volume d'ingombro ridotto prima del montaggio e durante il trasporto, etc.. Del tipo film presenta invece i seguenti vantaggi: elevata superficie di scambio termico tra aria e acqua, volume d’ingombro ridotto dopo il montaggio, facilità di montaggio e riduzione dei relativi tempi di esecuzione.

I pacchi di riempimento conformi all’invenzione possono essere adottati sia in fasi successive al montaggio originario, ad esempio in occasione di ripristini degli interni torre, di potenziamenti termodinamici, etc., oppure in fase di prima installazione quale strato superiore più resistente o efficiente, oppure ancora quale riempimento globale.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Elemento di riempimento per torri di raffreddamento e per tutte le altre applicazioni in cui sia necessario il contatto fra fluidi diversi, comprendente almeno due semi-elementi (1 , 2), con profilo d’ingombro di forma sostanzialmente a parallelepipedo con un lato di maggiore estensione e provvisti di nervature (4) in rilievo su detto lato di estensione maggiore e disposte sostanzialmente inclinate rispetto ad un piano mediano del pannello ortogonale a detto lato, caratterizzato dal fatto che dette nervature hanno forma in sezione a semilosanga, le linee di vertice (4a) di dette nervature essendo disposte, dopo il montaggio, a contatto reciproco sul piano di giacenza delle linee di vertice delle nervature (4) stesse di pannelli contigui.
2. 2. Elemento di riempimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i fianchi (4b) di dette nervature a semilosanga sono provvisti di aperture passanti.
3. 3. Elemento di riempimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti fianchi (4b) sono costituiti a forma di griglia (6).
4. 4. Elemento di riempimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti semi-elementi (1 , 2) sono uniti reciprocamente da cerniere (3) prodotte integralmente con detti semi-elementi stessi.
5. 5. Elemento di riempimento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che i semielementi sono uniti in opera tra loro con mezzi di ancoraggio reciproco reversibili (7, 8) oppure non reversibili.
6. 6. Elemento di riempimento secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ancoraggio reciproco (7, 8) sono costituiti da incastri a deformazione elastica.
7. 7. Elemento di riempimento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ancoraggio reciproco sono costituiti da spine (8) e fori (7).
8. 8. Elemento di riempimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti almeno due semielementi sono disposti, in opera, infilati uno dentro quello successivo, con le linee di vertice (4a) delle nervature a semilosanghe disposte reciprocamente parallele, in modo da infittire il riempimento ed incrementarne il rendimento termodinamico.
9. 9. Elemento di riempimento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che dette nervature sono realizzate su tutta la superficie del lato di maggiore estensione di ogni semielemento (1, 2).