JP2011513688A - 熱交換タワー用ファンシュラウド - Google Patents

Abstract

ブレード及びファンシュラウドを有する少なくとも１つのファンを有し、ファンシュラウドは、外側リング構造及び外側リング構造の内側且つファンブレードの回転円の外側に配置された吸音部分材料を有する熱交換タワー。吸音材料に移行する広がり入口部分が設けられる。

Description

本発明は、熱交換タワーの分野に関し、より具体的には、産業用冷却タワー、産業用加熱タワー、及び空冷蒸気コンデンサを含む熱交換タワーに空気を通すために使用されるファンの分野に関する。

多くの種類の熱交換タワーがこの産業で知られている。これらの熱交換タワーは、例えば、産業的処理又は他の処理によって温水を冷却するために使用される工業用冷却タワーと称されるものを含む。典型的にこれらの冷却タワーは、タワーの内側上部から噴霧される、又は例えば、スプラッシュバー又は間隔を隔てた薄膜シートのパックのような媒体から落ちる液体を有する。典型的には空気がタワーを通じて、タワーを横切るように横向きに、タワーを通って上向きに、又はこれらの組み合わせで引かれ、落下する液体と相互作用する。落下する液体は周囲空気よりも温かく、かくして、液体は、この処理によって冷却され、タワーの底にある収集容器内に落ちる。他のタイプの熱交換タワーは、例えば液化天然ガスの気化に使用される熱交換タワーである。

他のタイプのタワーは、空冷コンデンサ（ＡＣＣ）タワーである。典型的にはこのようなタワーは、開放された下フレーム又は側フレームを有する大きな箱形構造である。開放フレームは、或る側において閉じられている。フレームは、一連のファンを有するデッキを支持し、ファンは、空気を上方に送風し、そのため、空気がタワーの開放側から吸い込まれ、ファンによって上方に押される。タワーは、ファンの上で一連のコンデンサコイルを支持する。或る例では、複数の蒸気供給ヘッダチューブが、タワーの頂部で縦方向に延び、角度をなして下向きに延びるコンデンサコイル内に蒸気を下向きに分配する。水は、蒸気を発生させるために、ボイラ内で加熱され、この蒸気は、（蒸気内のエネルギーの変換を通して）仕事を発生させるためにタービンの高圧端に送られる。次いで、タービンの低圧端の蒸気は、タービン内を通して蒸気を引くような真空状態を作り出すために、コンデンサによって凝縮される。角度を有し下向きに延びるコンデンサコイルの底には、凝集流体を受け入れ、タワーから出す一連の収集ヘッダチューブがある。コンデンサコイルの全体は、通常、ファンの上に配置される。空気は、蒸気供給ヘッダチューブを通過してタワーの開放上部から排出される。より大きな空気流を提供するために、ファンのデッキがコイルの下に追加される。典型的にデッキは、グリッド状の配置で間隔を隔てられた複数のファンを有し、各々のファンはファンシュラウドによって囲まれている。

上述の全てのタイプのタワーは、種々の用途に適しており、産業において広く受け入れられてきた。しかしながら、このようなタワーの設置において、タワーによって生じる騒音又は音を減らすことがしばしば望まれる。或るタワーにおいて騒音又は音の主要な原因は、ファン自身の作動によって生じる騒音である。ＡＣＣの場合、しばしば比較的多くのファンがあり、かくして、各ファンに関連する騒音を減らすことが望まれ、これは、他のタイプの熱交換タワーにおいてより大きい。

一側面において、熱交換タワーは、外端が回転円をなして回転するファンブレードを有する少なくとも一つのファンと、ファンシュラウドとを含み該ファンシュラウドは、外側リング構造と、外側リング構造に取り付けられ、さらに外側リング構造の内側、且つファンブレードの回転円の先端の外側に径方向に配置された吸音材料とを含む。

他の側面では、熱交換タワーは、外側端が回転円をなして回転するファンブレードを有する少なくとも一つのファンと、ファンシュラウドとを含み、ファンシュラウドは、外側支持手段と、外側支持手段に取り付けられ、外側支持手段の内側、且つファンブレードの回転円の外側に径方向に配置された吸音材料を含む。

本発明の他の側面では、熱交換タワーは、外側端が回転円をなして回転するファンブレードを有する少なくとも一つのファンと、ファンシュラウドを含み、ファンシュラウドは、少なくとも一つの成型部分で形成された外側リング構造を含み、この部分は、少なくとも一つのポケットを形成し、ファンシュラウドは、さらに、ポケットの内側に配置され、ファンブレードの先端の回転円の周方向外側に配置された吸音材料を含む。

他の側面は、外側端が回転円をなして回転するファンブレードを有する少なくとも一つのファンと、先端の回転円を囲むファンシュラウドとを含む熱交換タワーによって生じた音を減少させる方法であって、シュラウドの内面における、シュラウドの内面とブレード先端の回転円の間に吸音材料を設けるステップを含む方法を提供する。

他の側面は、複数のコンデンサコイルと、コンデンサコイルの下に配置されたファンデッキとを含み、ファンデッキは、外側端が回転円をなして回転するファンブレードとを有する複数のファンと、各々、ファンを囲む複数のファンシュラウドとを含み、各ファンシュラウドは、外側リング構造と、外側リング構造に取り付けられ、外側リング構造の内側に且つ、ファンブレードの先端の回転円の外側に径方向に配置された吸音材料を含む空冷コンデンサを提供する。

かくして、ここの詳細な説明をより分かりやすくする目的で、且つ当該技術に対する本貢献をより分かりやすくする目的で本発明のいくつかの実施形態を比較的広く略述した。当然のことながら、以下で説明され、添付の特許請求の範囲の構成要件を形成する本発明の追加の実施形態もある。

この点において本発明の少なくとも一つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、適用において以下の説明又は図面に示された構成要素の構造及び配置に限定されるものでないことを理解すべきである。本発明は、説明される実施形態に加えて、実施形態でも可能であり、且つ種々の方法で実施し、実行することができる。また、ここに採用した語法及び用語、並びに要約は、説明のためであり、限定としてみなすべきではない。

当業者であれば、この開示が基づく概念は、本発明のいくつかの目的を実施するための他の構造、方法、及びシステムを設計するために容易に利用できることが理解できよう。従って、特許請求の範囲は、本発明の精神及び範囲を逸脱しない範囲において、均等な構造を含むものと見なすことが重要である。

複数のファンシュラウドを有するファンデッキを有する空冷コンデンサの概略斜視図である。 ファンシュラウドによって囲まれたファンの上面図である。 図２の線３−３に沿って取られた、本発明の第一の好ましい実施形態によるファン及びファンシュラウドの断面図である。 図３の詳細円に沿ってとられたファンの詳細図である。 ファンシュラウドの僅かに切り取られた斜視図である。 図５に示すファンシュラウドの切り取られた斜視図である。 本発明の第二の好ましい実施形態によるファンシュラウドの分解図である。 図７のファンシュラウドの切り取られた詳細図である。

本発明の或る実施形態は、熱交換タワーからくるファンの騒音を減らすことができる騒音減少材料を含む、熱交換タワーのファンのファンシュラウドを提供する。或る実施形態では、ファンシュラウドは、外側リング構造を含み、吸音材料は、外側リング構造の内側、且つファンブレードの先端の回転円の外側に配置される。全体を通して、同様の部品を同様の参照番号で示す図面を参照して或る好ましい実施形態を説明する。

今、図１を参照すると、空冷式コンデンサ（ＡＣＣ）タワー１０を示す。タワーは、地面に横たわるベース１２と、ファンデッキ１６を支持する下部フレームワーク１４とを含む。下部フレームワーク１４は、単にタワーの角にある脚だけであるように示されている。しかしながら、当業者には、このようなフレーム１４は、典型的には、互いに相互連結されてオープンフレームを形成する支柱とグリットを有する内部格子フレームワークであることが理解されよう。フレームの四方全ては、ファンデッキ１６の下で開いたままであり、又は或る事例では、向かい合う側が各々、閉じた壁を有する。ここに示すＡＣＣの例は、１８及び１９と示された２つの端壁が閉じており、２０及び２１と示された２つの側が開いているという背景で説明する。しかしながら、ファンデッキにどんな数の開いた側及び閉じた側を有していてもよいことは理解されよう。

ファンデッキ１６は、典型的に複数の独立したファン２４（図面を明確にするために図１にブレードは示されていない）を支持する支持構造であり、各々のファンがそこに関連付けられた個々のファンシュラウド２６を有する。ファンシュラウド２６は、以下でさらに詳しく説明する。ファン２４は、一連の角度をなしたコンデンサチューブコイル構造２８を越えて空気を上向きに送風する。コイル２８は、空気が通過できる、全体的に平らなシート状の構造を形成する細長いコイルである。コイル２８は、複数の蒸気供給ヘッダ３０から蒸気を受け取る。蒸気供給ヘッダは、コイル２８内に延び、蒸気／水は、コイル２８を通って垂直に下向きに落ち、コイル２８の外側の外気との熱交換によって冷却される。蒸気は、凝縮して水になり、これは、下部の集水ヘッダ３２に集められタワーから排出される。

上部フレーム構造４０が、典型的に、供給ヘッダ３０、コンデンサコイル２８、及び水ヘッダ３２を有する領域の全体的な構造的支持をもたらすために、提供される。コイル及びヘッダの部品は組み立てられて上構造をなす。フレーム構造４０は、ケーシングの骨組みである。ケーシングは、大体、蒸気ヘッダの底まで、又は蒸気ヘッダ上で適度な距離延びる。この上部フレーム４０は、典型的に、四方全てにおいて、中実若しくは一般的に孔があいていない側壁又はカバー４２によって閉じられている。図１から分かるように、タワー１０の内観を提供できるように側壁のような中実物は透明に示されている。

図２−６は、本発明の第１の好ましい実施形態を示す。この実施形態では、ファンシュラウド２６は、なだらかな、又は広がった内方にテーパーした入口部分１０２、及びファンの軸線位置に配置され、且つファンが回転するときファンの先端を囲む騒音吸収部分１０４を含む。

騒音吸収部分１０４は、とりわけファンの先端からくる音、一般的にはファンからくる音を減少させるようになっている。なだらかな、又は広がり部分１０２は、比較的、従来の構造であってもよく、例えば、成型されたガラス繊維材料のセグメントで作ることができ、又は圧延鋼の部分もしくは連続片であってもよい。騒音吸収部分１０４は、或る部分として、吸音材料１１４を含む。吸音材料１１４を取り付けるための種々の構成をさらにここで説明する。吸音材料は、例えば、ガラス繊維バット又は発泡体のような既知の吸音材料又はこれから発見される吸音材料で構成される。吸音材料は、異形表面を有する材料で構成されていてもよい。一例として、或る適当な材料は、SONEX（登録商標）によって作られるような音響発泡体若しくは連続及び独立気泡の可撓性ポリウレタン、ポリイミド、メラミン及び他の吸音発泡体又はＳＯＵＮＤＣＯＡＲ（登録商標）から購入可能な可撓性外部粘弾性の拘束層製品を含む。断熱のために使用される簡単なガラス繊維バッティングも適当である。上記の及び他の受動材料の他に、局所能動材料を採用することもできる。異なる吸音材料の組み合わせを使用してもよい。その上、吸音材料を騒音吸収部分１０４の周辺の全周に延び、騒音吸収部分１０４の弓形の部分に延び、且つ騒音吸収部分１０４の全高の何れかの部分に延びるようにしてもよい。その上、騒音吸収部分１０４は、便宜上、真直ぐな側を有するものとして称するが、当然のことながら、内面及び外面の一方又は両方がいくらか凸状又はいくらか凹状になっていてもよく、又は波形を有していてもよい。さらに、騒音吸収部分１０４は、単純に、上方又は下方の何れかに広がる切頭コーン、又は外向き且つ上向きに広がるコーンの組み合わせであってもよい。

具体的に図４及び５を参照すると、騒音吸収部分１０４が、外側リング１０６をさらに有するものとして示され、この外側リング１０６は、真っ直ぐなＣ型断面を有し、真っ直ぐな外側壁１０８及び上壁１１０及び下壁１１２を有する、圧延鋼円筒体で形成される。この構成は、好ましい一実施形態ではガラス繊維バットである吸音材料１１４の厚さを特徴付ける。ここで説明したように、吸音材料１１４は、発泡体又は乱反射若しくは吸音仕上げの表面を有する材料のような他の材料であってもよい。吸音材料１１４を作り出すために種々の吸音材料の組み合わせを用いてもよい。

図示の実施形態では、吸音材料１１４の内側の位置に内側スクリーン１２０が設けられている。スクリーン１２０は、音が吸音材料１１４によって吸収できるように、少なくとも多少は音を透過でき、さらに、吸音材料１１４を所定位置に維持するための構造的支持を提供する。この実施形態では、２０から５０パーセントの開口を有する鋼材スクリーンを使用している。適当なスクリーンの例は、穿孔された金属、若しくはプラスチックプレート、又は金属若しくはプラスチックメッシュを含む。空気流、振動、及び／又は湿気に曝されたときに一体性を失う吸音材料を使用した場合、スクリーン１２０は、吸音材料が切断又は分解されないように、吸音材料１１４を所定位置に保持する機能を提供する。スクリーン１２０は、例えばファンシュラウドの中に雨が落ちた場合に、吸音材料１１４に入る湿気を減らす。図３−５に示す実施形態では、吸音材料特性を含むファンシュラウド２６全体が従来の支持構成を用いてファンデッキ２６によって上から支持される。

図６は、中空のポケット１２２を形成するスクリーン１２０と組み合わせて外側リング１０６を示す。図６では、吸音材料１１４は示されていない。図６は、外側リング１０６が複数の箱状の湾曲鋼材セグメントで作られていることを示し、これらは隣接する弓形部分の隣接するフランジへボルトを受け入れるフランジ１２４のおかげで接合される。図６は、リング１０６の底にわたって設けられたフランジ１２６も示し、これは広がり入口部分１０２との接合を容易にする。

図７及び８は、上述の第一の実施形態の原理を活用するが、或る変更及び追加の特徴が追加された第二の実施形態を示す。例えば、図７の実施形態では、広がり入口部分２０２が、騒音吸収部材２０４の外側リングと一体になっている。かくしてシュラウド全体が複数の弓形部分によって形成されており、各々の弓形部分は、下部の広がり部分２０４と吸音部分２０４の上部外側リングを有する。図７の例では、シュラウド全体が複数の弓形部分で作られる。この例では、各弓形部分は、ガラス繊維材料から成型されている。接合フランジ２２４が設けられ、この接合フランジは、互いにボルト締めされる。ガラス繊維構造の場合、中間鋼材プレート補強部を隣り合わせのフランジ２２４の間に挟んでボルト締めする。

図７及び８の実施形態の吸音部分２０４を更に参照すると、各セクションが吸音部分２０４を形成し、構造に直接成型される一つ又はそれ以上のポケット２２２を有する。図７及び８の例では、２つの細長いポケット２２２が互いに上下に重なって成型される。これは、ポケット２２２の間に、セクションの剛性を高める中間リブ構造２２３を提供する。

上述した前の実施形態と同様に、ファンシュラウドの内面の一部を形成するスクリーン２２０が設けられる。吸音材料２１４がスクリーン２２０とポケット２２２の間に配置される。図７に示すように、吸音材料２１４は、波状のガラス繊維シート２３０の前に配置されたガラス繊維バット２０８のセグメントを含む。ガラス繊維バット２０８は、吸音する傾向にあり、波状ガラス繊維シート２３０は、異なる方向に音を反射し、音の伝搬を更に減らす。波状ガラス繊維シート２３０は、上述した第一実施形態においても使用できる。その上、波状ガラス繊維シート２３０をこの実施形態から省くことができ、ガラス繊維バットが第二実施形態に関して説明されているが、他の吸音材料又は材料の組み合わせを採用することもできる。図７及び８の実施形態では、スクリーンを、リング構造２０４にねじ締めされたねじ２３２によって取り付けることができる。

上述の例は、ＡＣＣのファンデッキによって生じる音を減らす構造を示す。これらの実施形態の特徴は、熱交換タワーのファンにも適用することができる。

詳細な説明から本発明の多くの特徴及び利点が明らかになり、かくして、特許請求の範囲によって、本発明の真の趣旨及び範囲に含まれる全ての特徴及び利点を全て含むことを意図する。その上、当業者にとって多数の修正及び変更が容易に思いつくので、図示して説明した正確な構造及び操作に限定することを望むものではなく、従って、全ての適切な修正及び均等物は、本発明の範囲内に帰属し、含まれる。

Claims (23)

1. 熱交換タワーであって、
   外端が回転円をなして回転するファンブレードを有する少なくとも一つのファンと、ファンシュラウドとを含み、
   該ファンシュラウドは、外側リング構造と、外側リング構造に取り付けられ、さらに外側リング構造の内側、且つファンブレードの回転円の先端の外側に径方向に配置された吸音材料とを含む、熱交換タワー。
2. ファンシュラウドは、外側リング構造に移行する広がり入口部分を含む、請求項１に記載の熱交換タワー。
3. 入口部分は、外側リング構造と一体である、請求項２に記載の熱交換タワー。
4. 内側構造をさらに備え、この内側構造は、吸音部材を内側構造と外側構造の間に挟むようになっている、請求項１に記載の熱交換タワー。
5. 内側構造は、金属スクリーンを含む、請求項４に記載の熱交換タワー。
6. 外側リングは、複数の弓形部分を含む、請求項１に記載の熱交換タワー。
7. 外側リングは、少なくとも一つのＣ型弓形金属バンドからなる、請求項１に記載の熱交換タワー。
8. 外側リングは、吸音材料を受け入れる少なくとも一つのポケットを形成する少なくとも一つのガラス繊維成型弓形部分を含む、請求項１に記載の熱交換タワー。
9. 吸音材料は、ガラス繊維バットからなる、請求項１に記載の熱交換タワー。
10. 吸音材料は、発泡体である、請求項１に記載の熱交換タワー。
11. 外側リングは、少なくとも一つのＣ形の弓形金属バンドからなる、請求項４に記載の熱交換タワー。
12. 外側リングは、吸音材料を受け入れる少なくとも一つのポケットを形成する少なくとも一つの成型ガラス繊維弓形部分からなる、請求項４に記載の熱交換タワー。
13. 吸音材料は、ガラス繊維バッティングからなる、請求項４に記載の熱交換タワー。
14. 吸音材料は発泡体である、請求項４に記載の熱交換タワー。
15. 吸音材料と外側リング構造の間に配置された波形材料をさらに含む、請求項１に記載の熱交換タワー。
16. 波形材料は、少なくとも一つの波形ガラス繊維シートからなる、請求項１５に記載の熱交換タワー。
17. 熱交換タワーであって、
    外側端が回転円をなして回転するファンブレードを有する少なくとも一つのファンと、ファンシュラウドとを含み、
    ファンシュラウドは、外側支持手段と、外側支持手段に取り付けられ、外側支持手段の周方向内側、且つファンブレードの回転円の外側に配置された吸音材料を含む、熱交換タワー。
18. ファンシュラウドは、外側支持手段に移行する広がり入口部分を含む、請求項１７に記載の熱交換タワー。
19. 内側支持手段をさらに備え、この内側支持手段は、吸音部材を内側支持手段と外側支持手段の間に挟むようになっている、請求項１に記載の熱交換タワー。
20. 熱交換タワーであって、
    外側端が回転円をなして回転するファンブレードを有する少なくとも一つのファンと、ファンシュラウドを含み、
    ファンシュラウドは、少なくとも一つの成型部分で形成された外側リング構造を含み、この部分は、少なくとも一つのポケットを形成し、
    ファンシュラウドは、さらに、ポケットの内側に配置され、ファンブレードの先端の回転円の外側に径方向に配置された吸音材料を含む、熱交換タワー。
21. 成型部分は、軸線方向に間隔を隔てた少なくとも二つのポケットを含み、これらポケットは、ポケットの間にあるリブによって分離されており、各ポケット内に吸音材料が配置される、請求項２０に記載の熱交換タワー。
22. 外側端が回転円をなして回転するファンブレードを有する少なくとも一つのファンと、先端の回転円を囲むファンシュラウドとを含む熱交換タワーによって生じた音を減少させる方法であって、
    シュラウドの内面における、シュラウドの内面とブレード先端の回転円の間に吸音材料を設けるステップを含む、方法。
23. 空冷コンデンサであって、
    複数のコンデンサコイルと、
    コンデンサコイルの下に配置されたファンデッキとを含み、
    ファンデッキは、外側端が回転円をなして回転するファンブレードとを有する複数のファンと、各々、ファンを囲む複数のファンシュラウドとを含み、
    各ファンシュラウドは、少なくとも一つの成型部分で形成された外側リング構造と、
    外側リング構造に取り付けられ、外側リング構造の内側に、且つファンブレードの先端の回転円の外側に径方向に配置された吸音材料を含む、
    空冷コンデンサ。

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