KR100244806B1 - 냉각탑 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

부품의 수 및 종류를 최소화하면서 그리고 수평 버팀대의 양을 제한하면서 횡방향 변위에 저항성이 있는 냉각탑이 제공된다.

이 냉각탑은 섬유 보강된 재질로된 골격 프레임을 갖는다.

그 골격프레임사이 및 골격 프레임과 그것이 위치한 베이스 사이의 연결부위에 모멘트-전달 연결이 제공된다.

섬유 보강재대신 목재로 된 분리가능한 부품을 사용함으로써 원가를 보다 더 절감할수 있다.

상기 프레임 부재사이의 모멘트-전달 연결은 지지판에 합쳐진 요소들을 접착시킴으로서 이루어진다.

상기 프레임과 베이스사이의 모멘트-전달 연결은 푸팅에 프레임부재와 베이스를 접착시킴으로서 이루어진다.

이같은 냉각탑 시공방법이 또한 제공된다.

미리 선정된 이음매에 대각선 버팀대를 제공할수도 있다.

Description

냉각탑 및 그 시공방법

본 발명은 냉각탑에 관한 것이며, 보다 상세히는 풍압, 지진 등의 횡방향 힘에 견디도록 설계된 수직 냉각탑에 관한 것이다.

냉각탑은 공기와 접촉시켜 액체를 냉각시키는데 사용되며, 다수의 냉각탑은 데워진 액체가 냉각탑 하부로 흐르고 반대로 흐르는 공기는 여러 가지 수단에 의해 떨어지는 액체를 통해 상부로 흘러 액체를 냉각시키는 역류형(counter-flow type)이다.

다른 형태는 공기의 교차 흐름 및 강제 공기시스템 등을 이용하고 있다. 액체냉각탑에 대한 통상의 적용처는 발전소 및 산업적 에어-컨니셔닝 시스템에서 폐열을 비산시키기 위해 물을 냉각 시키기 위한 것이다.

대부분의 냉각탑은 타워구조로 되어 있다. 이같은 구조 어셈블리는 팬과같은 공기이동장치, 모터, 기어박스, 구동축 또는 커플링, 분배헤더와 스프레이 노즐같은 액체 분배장치 및 충진 어셈블리와 같은 열전달 표면매체 등을 포함한 하중을 감당하도록 제공된다.

상기 충진어셈블리물질은 일반적으로 액체가 하향으로 흐르고 공기는 상향으로 흘러 액체와 공기사이에 열전달(heat and mass transfer)이 이루어지도록 하는 공간을 갖는다.

Ceramic Cooling Tower, Fort Worth, Texas, U.S.A에서 사용하는 충진재의 한가지 공지된 종류는 오픈-셀 점토타일로된 적층으로 구성되어 있다.

이 충진재는 통상적인 크기의 에어컨디셔닝 냉각탑에 대하여 60,000 ~ 70,000 파운드의 중량을 갖는다.

냉각탑구조는 이같은 충진재의 중량을 지탱해야 할 뿐만 아니라 풍력이나 하중을 견뎌야 하며 지진에도 견뎌야 하는 것이다.

다량의 공기 및 내부를 흐르는 물의 부식성으로 인하여 과거에는 이같은 냉각탑을 스테인레스스틸이나 아연도금된 금속으로 제조하였으며, 혹은 보다 부피가 큰 필드 조립 냉각탑에 대하여는 가압하에 화학적으로 처리된 목재나 냉각탑의 구조부의 일부를 콘크리트로 구성하였다.

냉각탑의 금속부품은 사용된 금속 및 그 금속을 보호하기 위해 사용되는 코팅재에 따라 대기나 냉각되어지는 액체에 의해 부식될수 있다.

또한 이같은 금속탑은 통상적으로 그 크기가 제한되며 또한 특히 발전소 컨덴서로부터 나오는 물을 냉각하는 경우와 같은 경우에는 아주 값비싼 것이다.

콘크리트는 내구성은 있으나, 콘크리트로 만들어진 냉각탑은 값이 비싸고 무겁다.

다수의 냉각탑은 빌딩옥상에 위치하며 콘크리트 냉각탑의 중량은 빌딩 설계에 상당한 부담을 주게 된다.

한편 플라스틱 부품은 내식성은 있으나 상기한 바와같은 충진재의 하중 및 냉각탑 자체의 중량을 견딜정도의 충분한 강도를 갖지 못한다.

냉각탑의 구조적 부품에 대하여 목재가 사용되었으나 그 역시 문제점을 갖고 있다. 목재 타워는 화재 방지시스템에 비용이 많이 들며, 목재는 주위환경뿐만 아니라 냉각탑 내에서 냉각되는 고온수에 일정하게 노출되면 썩게 된다.

그 수명을 증대시키기 위해 화학적으로 처리한 목재는 환경적인 불리함을 가질수 있으며, 즉 화학처리제가 목재로부터 냉각되어지는 물 내부에 누출이 될 수 있는 것이다.

상기 목재 및 금속의 성공적인 대체물로서 섬유 보강된 플라스틱이 사용되었다.

예측되는 횡방향 풍압 및 지진을 견디기 위하여, 지지탑은 일반적으로 전단벽프레임구조 및 횡방향 지지 프레임 구조의 2가지 형태로 되어 있다. 전단벽프레임구조(shear wall frame structure)는 일반적으로 섬유 보강 플라스틱이나 콘크리트 구조로 되어 있으며 상호 연결된 칼럼과 빔으로된 네트워크를 갖는다. 전단벽은 바람 및 지진 부하에 대한 횡방향 저항성을 제공한다. 횡방향 지지프레임 구조에서는, 냉각탑이 주로 목재나 섬유보강된 플라스틱 빔 및 칼럼으로 되어 있으며, 통상적으로 정하중(靜荷重) 지지를 위해 구성되며; 횡방향 하중에 버티기 위해 대각선 버팀대(brace)가 사용된다.

빔과 칼럼이 만나는 연결부는 구조요소들사이에서 회전가능한 구조로 되어 있으며, 이들 연결부는 구조물의 하중 등에 대한 횡방향 저항성은 부여하지 않는다.

섬유보강 플라스틱을 이용하는 종래의 해결방안은 Bardo 등의 미국특허 5,236,625(1993) 및 Bardo의 미국특허 5,028,357(1991)에 개시된 것들을 포함하며, 이들 특허들은 모두 냉각탑에 적합한 구조를 개시하고 있으나 냉각탑으로서의 사용에 적합한 중간 정도의 가격을 갖는 구조의 필요성은 여전히 남아 있는 것이다.

이와같이 종래의 섬유 보강된 플라스틱 타워구조는 목재와 금속 냉각탑이 갖고 있는 많은 문제를 해결하였으나, 횡방향 하중에 대한 저항성문제는 여전히 이들 유니트의 가격을 증대시키는 것이다.

상기 전단벽과 횡방향 버팀 프레임은 많은 부품과 연결구가 필요하기 때문에 설치에 많은 노동력이 필요하다.

이들의 경우는 다수의 주요구조요소들이 사용되며 이에 따라 부품 제조등이 보다 복잡할 뿐만 아니라 구조가 복잡하게 되고 결과적으로 원가상승의 요인이 되는 것이다.

많은 경우에 있어서 상승된 원가는 정당화되기는 하나 보다 저가의 냉각탑구조 및 종래보다 개선되고 보다 저가인 냉각탑구조가 여전히 요구되는 것이다.

섬유보강된 플라스틱 프레임 구조에서 칼럼과 빔사이의 연결부에서의 한가지 문제점은 통상의 볼트나 나사로 연결시 빔 및 칼럼이 서로 회전되는 것이었다. 대각선 버팀대를 부가하지 않고 회전을 제한하고 횡방향 안정성을 부여하기 위하여 통상의 볼트나 스크류로 보다 견고한 연결을 하고자 한다면 섬유보강 플라스틱 재질은 손상을 입게 될 것이며, 이같은 문제는 연결부재들이 섬유 보강된 플라스틱을 열화시키고 이들이 수용되는 구멍을 보다 넓혀 문제를 악화시키게 될 것이다.

이에 본발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여, 설계, 제조 및 시공하기가 쉬운 필드직립 냉각탑을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 종래의 냉각탑보다 제조단가가 보다 값싸며 시공하기가 보다 간단한 냉각탑을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다는 목적은 설계기준이 보다 덜까다롭고 가격이 보다 싼 냉각탑의 요구에 부응하는 중간-레벨 냉각탑구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 종래의 대각선 버팀대의 필요성을 감소시키거나 제거하고 또한 전단벽을 제거하면서도 바람 및 지진에 의한 부하를 견딜수 있는 횡방향 안정성에 대한 필요성에 부합하는 냉각탑구조를 제공하는 것이다.

또다른 본발명의 목적은 크리이프(creep) 및 서비스 수명에 대한 설계기준을 만족하면서, 대각선 버팀대를 증가하지 않으면서도 냉각탑내의 빔에 있어서 서비스 수명을 증대시키고 크리이프를 감소시키기 위한 설계 탄력성을 제공하며, 빔에 대한 간격을 증대시킬수 있는 냉각탑구조를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 냉각탑의 요부사시도

도 2는 도 1 냉각탑의 일부 확대도

도 3은 본 발명에 의한 2-셀 냉각탑의 측면도

도 4는 도 3 냉각탑의 평면도

도 5는 다른 2-셀 냉각탑의 요부사시도

도 6은 도 5 냉각탑에서 몇몇 부품을 제거한 사시도

도 7은 본 발명에 이용될수 있는 버팀재를 갖는 칼럼 하단의 일부 확대사시도

도 7A는 도7의 7A-7A 단면도

도 8은 본 발명에 이용될수 있는 다른 형태의 버팀재의 일부 확대사시도

도 9는 도 8에 도시된 형태로 굴곡되기전에 펼쳐진 형태의 도 8의 버팀재 브래킷에 사용되는 시이트의 평면도

도 10은 2개의 앵글이 칼럼하단에 장착된 도 9의 버팀재 브래킷을 갖는 칼럼의 측면도

도 11은 본 발명의 버팀재로서 도 8의 버팀재 브래킷 혹은 다른 앵글에 사용될수 있는 브래킷의 측면도

도 12는 도 11 브래킷의 12-12 단면도

도 13은 칼럼과 3개의 빔사이에 있으며 하나가 다른 것보다 큰 빔을 갖는 모멘트-전달 조인트의 일부 확대사시도

도 14는 칼럼과 3개의 빔사이에 있으며 하나가 다른 것보다 큰 빔을 갖는 다른 모멘트-전달 조인트의 일부 확대사시도

도 15는 칼럼과 동일한 크기의 빔사이에 있는 다른 모멘트-전달 조인트의 일부 확대 사시도

도 16은 도 13의 16-16선 단면도

도 17은 본 발명의 탑재판의 일실시예의 평면도

도 18은 본 발명의 탑재판의 다른 실시예의 평면도

도 19는 본발명의 탑재판의 다른 실시예의 평면도

도 20은 본 발명의 탑재판의 또다른 실시예의 평면도

도 20A는 도 20의 구조와 동일하나 요홈면을 갖는 본발명에 의한 탑재판의 사시도

도 20B는 도 20의 20B-20B선 단면도

도 21은 본발명에 의한 대체 뼈대 지지구조체의 사시도

도 22는 대각선 C-채널 버팀대 부재로 고정된 한쌍의 칼럼의 일부 측면도

도 23은 도 22의 23-23선 단면도

도 24는 도 22의 24-24선 단면도

도 25는 인접한 칼럼을 대체 고정구로 고정시킨 것을 보여주는 하부 공기 흡입레벨의 냉각탑의 일부 측면도

도 26은 도 25의 26-26선 단면도

* 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 *

10...냉각탑 프레임(cooling tower frame)

12, 66...수직 칼럼(vertical column)

14...수평컬럼(horizontal beam)

16...대각선 버팀 부재(diagonal bracing member)

20, 44...공기 유입 레벨(air inlet level)

22, 42...상부레벨(upper level)

30...냉각탑(cooling tower)

32...셀(cell)

49...물분배시스템(water distribution system)

64...골격지지프레임(skeletal support frame)

65...내부체적(interior volume)

68...수평빔(horizontal beams)

일 견지에 있어서, 본 발명은 한쌍의 수직 칼럼 및 그 칼럼사이에서 신장하는 수평빔을 포함하며, 이들 모두는 보강 섬유를 함유한 재료로 이루어져 있는 견고한 프레임 구조를 제공함으로써 상기한 바와같은 목적에 부합한다.

상기 수직 칼럼과 수평빔은 그 접합부에 공통평면(co-planar surface)을 갖는다. 상기 수평빔과 수직컬럼의 이음매에는 탑재판이 있으며, 그 탑재판은 수평빔과 수직 칼럼의 공통평면에 일면이 부착되어 수평빔과 수직컬럼사이에 모멘트를 전달하는 이음매를 이룬다.

본 발명의 다른 견지에 있어서, 본 발명은 보강 섬유를 함유한 재질로 이루어진 복수의 수직칼럼을 포함하는 냉각탑을 제공한다. 보강섬유를 함유한 재질로 이루어진 복수의 제1 레벨 수평빔이 있다. 이들 제1 수준 수평빔 각각은 제1 수직 레벨에서 한쌍의 칼럼사이에서 신장한다.

또한 보강 섬유를 함유한 재질로 이루어진 복수의 제1 레벨 수평빔이 있으며, 이들 제2 레벨 수평빔 각각은 제2 수직수준에서 한쌍의 칼럼사이에서 신장한다.

상기 수직칼럼과 제1 수준수평빔은 제1수준 수평빔과 수직칼럼의 접합점에 공통평면을 갖는다. 상기 수직칼럼과 제2수준 수평칼럼 역시 제2 수준 수평빔과 수직칼럼의 접합점에 공통평면을 갖는다.

냉각탑내에는 냉각되는 물을 분배하기 위한 물분배시스템이 있다.

이 물분배시스템은 제2 수직레벨에 있다.

상기 물분배시스템으로부터 나온 물과 공기가 통과하는 충진재가 있다.

이 충진재는 제1 수직 레벨에 있다. 이 충진재내의 물을 냉각하기 위해 충진재를 통해 공기가 유동되게 하는 팬이 있다.

상기 수직 칼럼과 제1 수준 수평빔의 복수의 접합점에는 탑재판이 제공되며, 이들 탑재판 각각은 일접합점에 위치하며 제2 수준수평빔과 수직칼럼의 공통평면에 부착된 탑재편을 가져 접합점에서 모멘트가 전달되는 이음매를 이루도록 되어 있다.

또다른 본 발명의 일측면에 있어서, 본 발명은 보강섬유를 함유한 재질로 이루어진 골격을 갖는 구조물을 제공한다.

이 구조물은 베이스와, 보강섬유를 함유한 재질로 이루어진 복수의 수직 칼럼을 갖는다.

이들 칼럼은 서로 떨어져 있고 저단을 갖는다.

보강 섬유를 함유한 재질로 된 복수의 수평빔이 있으며, 각각의 수평빔은 한쌍의 인접한 칼럼사이에서 신장하고 이들 인접한 한쌍의 칼럼에 연결되어 있다.

상기 수직 칼럼을 베이스에 탑재하기 위한 푸팅(footing)이 제공되어 있다.

본 실시예에서는 각 푸팅은 베이스에 고정되며 수직 칼럼의 하단에 부착되어 있다.

본 발명의 다른 측면에 있어서, 본 발명은 내부 체적을 이루는 골격 지지프레임을 포함하는 냉각탑을 제공한다.

이 골격 프레임은 보강 섬유를 함유한 재질로 이루어진 복수의 수직 칼럼과 역시 보강 섬유를 함유한 재질로 이루어진 복수의 수평빔을 포함하며, 각각의 빔은 그 끝단이 한쌍의 수직 칼럼에 연결되어 있다.

이 냉각탑은 또한 골격지지프레임으로 정해진 내부체적내에 물을 분배하는 물분배시스템과 그 물분배시스템으로 부터 나오는 물을 수용하기 위해 상기 골격 지지프레임에 의해 정해지는 내부체적내에 있으며 물이 통과하는 충진재를 포함한다.

상기 냉각탑은 또한 상기 물 분배시스템으로부터 상기 충진재내에 수용된 물을 냉각하기 위하여 상기 충진재를 통해 공기가 이동하도록 하는 수단과 상기 충진재로부터 냉각된 물을 수집하는 수단을 포함한다.

상기 냉각탑은 또한 냉각탑 상부의 데크, 데크하부의 상인방(上引枋, lintel), 냉각탑 외부의 사다리 및 냉각탑 상부의 안내레일로 구성되는 그룹에서 선택된 분리가능멤버를 포함하며, 이 분리가능 멤버는 나무로 되어 있다.

본 발명은 또한 냉각탑 사용방법을 제공하며, 이 방법은 보강섬유를 포함하는 재질로 이루어지고 저단과 평면을 갖는 복수의 칼럼을 제공하는 단계를 포함한다. 베이스가 또한 제공된다.

상기 칼럼은 베이스상에 수직으로 배열되며, 저단은 그 베이스에 고정된다. 보강섬유를 함유한 재질로 이루어져 있으며 2개의 끝단과 그끝단의 평면을 갖는 복수의 빔이 제공된다. 탑재면을 갖는 탑재판 역시 제공된다.

상기 방법은 상기 탑재판의 탑재면을 하나의 빔의 일단에 있는 평면 및 하나의 수직 칼럼상의 평면에 부착시켜 빔과 수직컬럼 사이에 모멘트를 전달하는 이음매를 형성하는 단계를 포함한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

종래의 냉각탑 프레임 구조의 예가 도 1-2에 도시되어 있다.

도시된 바와같이, 냉각탑 프레임 10은 복수의 수식칼럼 12와 수평빔 14를 포함한다. 전형적인 종래의 냉각탑 프레임 칼럼 12와 빔 14는 목재나 섬유보강 플라스틱으로 제조되었으며 바람 및 지진에 대한 횡방향 안정성 및 저항성을 부여하기 위하여 복수의 대각선방향의 버팀 부재 16을 가졌다. 도 1에 예시된 구조는 설명을 위해 여러 가지 부품을 제외한 것으로써 종래의 전형적인 전체구조를 예시하기 위한 것이다. 대각선 버팀대의 전형적인 골조가 도2에 예시되어 있으며, 대각선 빔 16이 끝단 연결방식으로 여러 위치에서 지지프레임의 여러 가지 구조요소에 연결되어 있다.

이같은 종래의 구조에 있어서는, 칼럼 12가 약 6피트 만큼 거리를 두고 있으며; 예시된 종래의 프레임 10에서는, 칼럼이 베이(bay, 교각사이)를 제공하도록 떨어져 있으며, 각 베이는 그 폭이 약 6피트이다.

상기 프레임 10은 여러개의 층(tier) 혹은 레벨(level)을 가지며, 제1 지상 레벨은 공기 유입레벨 20이며, 상부층 22는 공기 유입레벨 20과 수직으로 배열되어 있다.

상부층 22는 충진재를 물 분배시스템 및 공기 유입장치를 재치하기 위한 것이다.

일반적으로 이같은 역류 구조에 있어서는 대직경의 팬 및 모터(도시되지 않음)가 지붕 24상에 탑재되어 공기를 유입레벨 20으로부터 상부로 흐르게 하고 상부레벨 22를 통해 팬에서 유출되게 한다.

도 1-2에 도시된 바와같이, 이같은 종래 구조는 통상적으로 각 레벨에 대각선 버팀대 16가 필요하다. 도 1에 도시된 것과는 다른 형태의 대각선 버팀대가 사용될수 있지만, 상기 버팀대는 통상적으로 쌍으로 제공되어 바람과 지진에 의해 횡방향 힘이 가해졌을 때 하나는 장력 그리고 하나는 압축에 견딜수 있게 한다.

또한 상기 버팀대는 프레임의 다른 면 및 내부에도 제공되어, 다른 방향으로부터 야기된 횡방향힘으로부터 프레임을 보호하도록 하였다.

횡방향 힘에 대한 별도의 보호 형태가 없는한 상기 프레임의 각 레벨사이, 베이스부터 상단 빔까지 대각선 버팀대가 통상적으로 제공되었다.

본 발명의 냉각탑이 도 3~4에 도시되어 있다.

도 3~4에 도시된 냉각탑과 나머지 도면에 도시된 구조들은 본 발명의 일예를 도시한 것으로써 결코 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

도 3~4의 실시예에서, 냉각탑 30은 2개의 연결된 셀 32를 포함한다.

각 셀(cell)은 각 변이 약 36피트인 사각형으로서 전체 냉각탑은 약 36 x 72 피트 정도의 크기로 되어 있다.

셀 각각은 팬보호링 36에 지지된 팬 34를 보호하며 일반적으로 섬유 보강 플라스틱 구조물로 되어 있으며 냉각탑 30의 상단에 조립되어 있다.

팬 34는 팬 모터로부터 신장하는 구동축을 수용하는 기어형성된 팬-속도 감속기 꼭대기에 위치한다.

상기 팬, 팬속도감속기 및 모터는 통상의 경우와 같이 예를들어 굴곡 및 전단강도 그리고 비틀림 저항성과 같이 적절히 선택된 구조특성을 갖는 강철 튜브나 파이프 와같은 빔상에 설치될수 있다. 모터와 빔은 냉각탑의 지붕이나 상단 외측에 혹은 그 내부에 있을 수 있다. 실시예에서, 상기 팬보호링 36은 냉각탑의 상단에서 주위에 안내레일 40을 갖는 평탄 데크 38의 상부에 탑재되어 있다. 사다리 41 혹은 계단 43을 데크에 갈수 있도록 제공하며, 데크상에 보도를 제공할수도 있다.

데크 38 하부에 있는 것은 냉각탑의 상부 레벨 42이며 상부레벨 42 하부에는 저면 또는 공기 유입 레벨 44가 있다.

상기 공기 유입레벨 44 하부에는 충진 시스템으로부터 나온 냉각수를 수집하는 수단이 있다. 본 실시예에서는, 수집수단은 저수조 46이며, 그 내부에 냉각수가 떨어져 모인다.

상부레벨 42의 외부는 케이싱 또는 덮개(clading) 48로 덮혀 있으며, 이는 예를들어 바람이 많을 때 공기가 냉각탑 내부로 통과할수 있게 설계될수 있으며, 또한 설계하중이 초과 될 때 떼어버릴수도 있게 되어 있다.

상기 덮개는 섬유보강 플라스틱이나 기타 다른 재질로 이룰수 있으며 작은 창을 포함할수 있다.

도 5에 도시된 바와같이, 상부레벨 42는 충진 레벨 50과 물분배레벨 52를 포함한다. 상기 충진 레벨은 물 분배 레벨 하부에 있어 그 충진레벨을 통해 물이 하부의 수집 저수조 46으로 떨어지게 한다.

공기는 냉각을 위해 물을 지나 충진레벨을 통해 이동한다.

예시된 팬 34는 충진 시스템을 통해 공기가 이동하도록 되어 있으나, 예를들어 취입기를 역류 배열로 사용하는 것등 기타 다른 수단도 사용 가능하다.

종래의 기술에서와 같이, 상기 충진레벨은 충진재 54, 즉 열전달매체로 채워져 있다. 일반적으로 예시된 충진재는 물이 하부로 통과하고 공기가 상부로 통과하게 하여 물과 공기 사이에 열전달이 일어나는 오픈-셀 물질(open-celled material)이다.

오픈셀 점토 타일(open celled clay tile) 및 오픈셀 폴리비닐클로라이드 물질 및 기타 오픈셀 열전달매체를 이용할 수가 있다.

실시예에서는, 충진재로서 주름진 폴리비닐 클로라이드 수직시이트 블록을 사용하고 있다.

예를들어, Ft. Myers, Florida 의 Munters Corp에서 판매한 충진재, 12060, 19060, 25060; Reading, Pennsylvania 의 Brentwood Industries 에서 판매하는 충진재 1200, 1900, 3800 및 5000; Bridgewater, New Jersey의 Hamon Cooling Tower에서 판매하는 ＆quot;Cool Drop＆quot; 및 ＆quot;Clean Flow＆quot;; 및 그리드형 충진재등과 같은 상업적으로 이용가능한 충진재를 이용할수 있으며, 이들 충진재는 단지 예시적인 것으로써 본 발명은 이러한 특정 형태의 충진재사용에 한정되지 않는다.

본 발명은 또한 역류형(cross-flow design)에도 적용 가능하며, 이같은 적절한 충진재 배열은 이분야에서 숙련된 자에 의해 가능한다.

상기 충진레벨 50위의 레벨 52내에 있는 물분배 시스템 49는 냉각탑 외부의 유입구 58에 연결될수 있는 공급관(도시되지 않음)으로부터 고온수를 수용한다.

하나의 분배 헤더 56은 각 셀의 폭을 가로질러 신장하며, 각각은 헤더로부터 각 셀의 반대가장자리로 수직으로 뻗은 복수의 횡방향 분배관 60에 연결되어 있다.

상기 횡방향 분배관은 각 베이 62를 가로질러 균일하게 간격을 두고 있으며, 본 실시예의 6x6 풋트베이 각각에는 8개의 횡방향 분배관이 제공되어 있다. 보다 큰 베이에는 적절한 수 및 간격을 갖는 물분배관이 제공될수 있다.

횡방향 분배관 60 각각은 고온수를 수용하도록 연결된 복수의 하향 분사노즐 63을 갖고, 이들 노즐은 고온수를 충진재 54로 하향분사하며, 중력에 의해 물이 저수조로 떨어짐에 따라 열교환이 일어나고 팬이 냉각공기를 냉각탑을 통해 상부로 흐르도록 한다.

횡방향 분배관 각각은 예를들어 10개의 노즐을 가질수 있으며, 각 베이 62에는 80개의 노즐이 있을 수 있다.

이 물 분배시스템은 단지 예시적인 것이며 다른 변형도 물론 가능하다.

본 발명의 냉각탑은 또한 팬 시스템, 물분배시스템 49 및 충진재 54를 지지하는 골격지지프레임 64,를 갖는다.

이 골격 지지프레임 64는 내부에서 충진재 54와 물분배시스템 49의 실질적인 부분이 보지되는 내부 체적 65를 이룬다.

본 발명의 골격 또는 프레임 64는 복수의 수직컬럼 66과 수평빔 68을 포함한다. 이들은 모두 간단한 형태로서, 도 13-16에 도시된 바와같이 정사각형이나 직사각형의 수평단면 및 평탄면 67, 69를 갖는 신장튜브이다.

칼럼 66과 빔 68의 표면 67, 69는 그들의 접합점 또는 교차점 61에서 공동평면이다.

수평빔은 새로운 방법으로 칼럼에 부착되어 있으며 완성된 프레임은 견고하고 또한 상부레벨은 대각선 버팀대가 없어 구조를 간단히 하면서도 필드 직립타워를 세우는 단가를 낮춘다.

골격지지프레임 64의 예시된 칼럼 66과 빔 68모두는 유리섬유 혹은 기타 보강섬유를 함유한 재질로 이루어져 있다.

예시된 섬유보강 재질은 압출 섬유보강 플라스틱이며, 이분야에서 숙련된자에 의해 이해 될 수 있는 바와같이 내열성 또는 내화성 재질로 될 수 있다. 압출섬유 보강 플라스틱 스트랜드(pultruded fiber reinforced plastic strands)는 신장물 유리나 기타 보강 섬유를 결합재와 함께 형틀을 통해 당긴다음 이들 신장물 섬유와 결합재를 경화시켜 제조한 것들이다.

유리가 아닌 보강섬유를 사용할수 있으며 상기 보강 섬유를 함유한 재질은 이분야에서 흔히 사용될수 있는 통상의 플라스틱이나 수지 또는 기타 통상의 재질 또는 기질이다.

도 6에 도시된 바와같이 냉각탑의 4모서리 각각에는 각 모서리 칼럼 70이 충진 또는 제1 수직레벨 50에서 2개의 제 1레벨 수평빔 71에 연결되어 있다.

수직 끝단면 칼럼 72는 각각 3개의 제1 레벨 수평빔 71에 연결되어 있으며 내부수직 칼럼 74는 각각 4개의 제1 레벨 수평빔 71에 연결되어 있다.

제1 수준의 수평빔 71은 저수조 46위에 간격을 두고 충진레벨 50에서 충진재 54를 지지한다. 이들 수직 칼럼들은 다음 높은 물분배 레벨에서 동일한 수의 제2 레벨 수평빔 73에 그리고 다음 높은 데크지지레벨에서 동일한 수의 제3 레벨 수평빔 75에 연결되어 있다. 각각의 이어 있는 빔 레벨은 앞서의 레벨 위에 수직적으로 공간을 두고 떨어져 있다.

충진레벨 50에 충진재 54를 지지하기 위하여, 본 발명은 평행한 제1 레벨 수평빔 71사이에서 신장하고 이에 의해 지지되는 복수의 수평 충진재 지지 상인방 78을 갖는다.

상기 충진재 지지 상인방(lintel) 78은 모두 동일 평면상에 있으며, 충진재 54블록은 인접한 상인방 78사이 및 인접한 상인방과 평행한 수평빔 71에 그리고 그위에서 지지된다.

제1 수평빔 71의 높이는, 도 5 및 6에 도시된 바와같이, 상기 상인방에 평행한 제1 레벨 빔의 상단과 상기 상인방의 상단이 동일 평면내에 있도록 상인방이 기대는 빔에 수직인 제1 레벨 수평빔 약간 하부에 상인방이 기대는 빔이 놓이도록 설정되어 있다.

상인방은 상인방을 관통하여 하부의 수평빔에 삽입된 탈착가능한 나사로써 고정될수 있다.

다음레벨에서, 물분배 지지 상인방 80의 분리시스템이 제2 또는 물분배 지지레벨 52에 제공되며, 이는 제2 수직레벨이다.

상기 물 분배 지지상인방 80은 수평 분배관 60에 수직이며 제2 레벨수평빔 73 사이에서 이에 의해 지지되어 있다. 본 실시예에서는, 상기 물분배 지지상인방 80은 충진재 지지 상인방 78에 수직으로 되어 있으며 횡방향 분배관 및 충진재 상부의 노즐을 지지한다. 상기 수직인 제2 레벨 수평빔 73은 2레벨에서 설정되어 상인방의 상부가 상인방에 평행한 제2 레벨빔과 동일 평면내에 있게 한다.

데크 지지레벨 76에는 물분배 지지상인방 80위에 이와 떨어져 데크지지상인방 82의 분리 시스템이 제공되어 있다. 데크 지지 상인방 82는 제3 레벨 수평빔 75상에서 지지되며 데크 받침대 84와 팬 34 및 팬보호링 36을 지지할수 있다.

수직인 제3 레벨 수평빔 75는 상인방의 상단이 상인방과 평행한 빔의 상단과 동일 평면 상에 있도록 다른 높이에서 설정될 수 있다.

물 분배 헤더 56은 제2 수평빔 73중 하나에 의해 밑으로 부터 지지될수 있다.

선택적으로 사이에 물분배 헤더 56이 지나가는 2개의 수직 칼럼 사이에 부가적인 보다 두꺼운 수평 현수 빔 85를 제공하는 것이 바람직하다.

이같은 구조에서는, 헤더 아래의 수평빔의 중심에 있는 일지점에서 헤더의 모든 중량을 지지하는대신 그 중량이 그 중심으로부터 떨어진 2 지점에서 현수될수 있으며 이 경우 하부 빔이 휠 경우가 적게 된다.

이 현수는 빔을 통하여 그리고 헤더를 둘러싼 스트랩을 통해 신장하는 2개의 볼트 또는 핀으로부터 있을 수 있다. 물 분배시스템 49의 나머지 부분은 제2 레벨 수평빔 73에 의해 지지될수 있다.

본 실시예에서는, 콘크리트 수집 저수조 46이 푸팅(footing) 86을 통해 상부에 수직 칼럼 66이 탑재될수 있는 베이스를 이룬다.

도 7에 도시된 바와같이, 각각의 푸팅은 저수조의 수평층 91과 같은 높이로 설치되는 평탄 베이스 90 및 상기 수직 칼럼 66의 하단 94가 보지되는 수직 케이싱 92를 가질수 있다.

단면에서, 상기 수직 케이싱은 케이싱과 칼럼 사이에 비교적 단단한 접합이 이루어지도록 칼럼과 맞는 형상으로 되어 있다.

각 푸팅의 평탄 베이스 90은 냉각탑의 위치를 저수조상에 유지하도록 저수조의 바닥 91에 볼트로 고정시킬수 있다.

도 8-12에는 다른 형태의 푸팅이 도시되어 있다.

도시된 바와같이, 푸팅 86으로서 U-형 브래킷 200을 한쌍의 앵글 202와 함께 사용할 수 있다.

상기 U-형 브래킷 200은 도 9에 도시된 바와같이 평탄한 금속시이트를 그 끝단부 206이 중앙부 208에 수직이 되도록 선 204를 따라 접어 형성할수 있다. 접음선 204사이의 중앙부 208의 폭은 끝단부 206에 의해 이루어지는 직립면 사이에서 칼럼 66의 하단 94를 단단히 보지하도록 충분하여야 한다. 브래킷 200은 칼럼과 브래킷의 양면 206을 관통하는 하나이상의 볼트 210을 통해 칼럼의 하단에 부착될수 있다.

브래킷 칼럼 끝단을 바닥에 고정하기 위하여, 도 10에 도시된 바와같이 앵글 202쌍을 칼럼 끝단에 볼트로 고정한 다음 전체 어셈블리를 그 앵글과 그 하부의 브래킷 200의 중앙부 208을 통해 신장하는 볼트로써 저수조 바닥에 볼트 고정 할수 있다.

선택적으로, 칼럼을 싸는 것보다 칼럼내에 수용되는 직립 부재를 제공하는 것이 바람직할수 있다. 이들 실시예에서는, 평탄 베이스 90과 수직 케이싱 92와 같은 2개의 수직 평탄면, 브래킷의 중앙부 208과 측면 206; 및 앵글 부재의 2개의 면 212, 214가 푸팅을 칼럼 66 및 베이스 46에 고정하기 위해 제공되며; 예를들어 볼트를 사용하여 푸팅을 저수조의 콘크리트 바닥에 고정시킬수 있다.

몇몇 경우에 있어서는, 칼럼 66의 하단 94를 푸팅 86의 수직 케이스에 혹은 U-형 브래킷 200 및 앵글 202의 수직단 부위 206에 결합시키는 것이 바람직할수도 있다. 몇몇 다른 경우에는 푸팅 86의 평탄 베이스판 90을 베이스 혹은 바닥 91 혹은 저수조 91에 결합시키는 것이 바람직할 수 있다.

이와같이 도 7A에 도시된 바와같이, 푸팅의 수직 케이싱 92의 내벽 213 사이에는 결합재 또는 접착제 211층이 있을 수 있으며, 이들 결합재 또는 접착제는 U-형 브래킷의 수직단 부위 206과 칼럼 66의 하단 94의 면 사이에 혹은 앵글부재 202의 수직면 212와 칼럼의 하단면 사이에 또한 있을 수 있다.

도 10에 도시된 바와같이, 브래킷 200의 중앙부 208과 바닥 91사이에 접착 또는 결합재 층 215가 있을 수 있으며; 선택적으로 앵글 202의 저면 214와 바닥 91사이에 결합재 층이 있을수 있으며; 평탄베이스 90과 바닥 91사이에 결합재 또는 접착제층이 있을 수 있다. 그러나 설치에 있어서 접착제나 결합재없이 상기 칼럼들은 푸팅에 그리고 푸팅을 바닥에 부착시킬수 있다.

본 발명은 각 칼럼 66과 빔 68사이에 독특한 결합(이음매, joint)을 제공한다.

전통적인 볼트 결합은 이같은 칼럼과 빔간의 상대적 회전운동을 하도록 한 반면, 본 발명은 본질적으로 견고한 결합으로서 설계하중에서 상대운동을 허락하지 않는 것이다.

전통적인 결합에서는 빔과 칼럼간에 모멘트 전달이 없으나, 본 발명에서는 이같은 모멘트 전달이 있는 것이다.

이음매 59는 설계 정하중 및 횡방향 하중에서 결합된 부재사이에 상대운동이 본질적으로 없는 모멘트-전달 수단으로 특징지워진다.

칼럼 66의 하단 94와 베이스 46사이의 연결 역시 마찬가지로 모멘트-전달 가능하게 할수 있다. 따라서 본 발명에 있어서는, 횡방향 힘에 대한 설계한계가 수직 칼럼의 견고함이다. 냉각탑은 교차 버팀대나 전단벽을 사용하지 않고 혹은 이같은 요소의 사용을 줄이면서 기대되는 전단하중을 견딜수 있도록 설계가능한 것이다.

칼럼과 빔사이에 이같은 모멘트-전달 이음매 59를 제공하기 위하여 본 발명은 견고한 지지판과 결합재를 함께 이용한다.

각 접합점 또는 교차점 61에서, 지지판 100의 지지면 101은 수직 칼럼 66과 수평빔 68이 만나는 공동평면 67, 69 부분을 덮고 접착시키도록 위치한다.

본 실시예에서는, 지지판이 수직 칼럼 66과 수평빔 68이 만나는 평탄한 공동 평면 67, 69의 전폭을 덮고 있으며, 서로 만나는 부재들 각각의 평탄면 부분의 전폭을 덮도록 측방향으로 신장되어 있다.

칼럼과 빔면 67, 69와 상기 지지 부재의 나란히 놓인 내부 지지면 101 사이에는 접착재 층 102가 있다.

상기 접착제층 102는 상기 지지판을 칼럼 및 빔에 결합시켜 결합되는 지지판과 이들 부재들 사이에 상대운동이 거의 없이 모멘트-전달 연결을 이루도록 하는 역할을 하며 이와같이 하여 결합된 칼럼과 빔사이에는 상대운동이 없게 된다.

상대운동이 없이 모멘트는 빔으로부터 칼럼으로 전달되는 것이다.

본발명의 구조에서는, 냉각탑의 상부레벨 42, 42에 횡방향 및 전단 하중에 대항하는 대각선 버팀대를 본질적으로 사용하지 않을 수 있다. 이같이 대각선 버팀대를 사용하지 않는 것은 충진재 레벨이 물분배 레벨과 같이 버팀대에 의해 침해를 받지 않아 특히 내부 체적 65에 이익적이며, 이에 따라 충진재와 물분배 시스템 모두를 설치하기가 용이하고 신속하게 된다.

본 발명에 유익한 지지판의 예를 도 13 ~ 20B에 도시하였다.

도시된 바와같이 필드직립 냉각탑의 요구에 부합하기 위해 제공되어야 하는 몇가지 기본 형태의 지지판만이 필요하다.

제1 기본 형태는 도 14 및 14에 도시된 것으로써 수직칼럼과 그 칼럼과 만나는 수평 빔사이의 코너에 연결하기 위한 것이다.

도시된 바와같이, 지지판 100은 수직칼럼 66에 설치하기 위한 신장 부위 103과 보다 길이가 짧은 내부빔지지부위 104를 갖는다.

이들 부위 103, 104모두는 약 5인치 폭을 갖는 수직 칼럼에 사용하기 위하여 최소 약 5인치의 폭을 갖는다.

일반적으로 상기 빔 지지부위 104는 최소 그 빔의 폭을 덮는 길이를 갖는다. 본 실시예에서는 예를들어 폭이 5인치, 7인치 혹은 10인치인 빔이 있을 수 있기 때문에 10인치 빔을 덮도록 지지판을 만들 수 있다.

이 방법에서는 한가지 크기의 지지판을 키트(kit)로 제공하여 냉각탑 프레임에 사용될수 있는 어떠한 크기에도 사용하게 할수 있다.

다른 기본형이 도 13 및 18에 도시되어 있다.

이 형상은 둘이상의 수평빔 68이 하나의 수직 칼럼 66에 결합되는 교차점에 사용하기 위한 것이다.

이 형상은 상기 제1 형상과 비슷하나 수직 칼럼에의 부착을 위해 공통평면 신장부위 103의 양면에 2개의 공통평면 빔지지부위 104가 제공된다.

다른 지지판 형상이 도 15~16 및 19-20에 도시되어 있다.

도시된 바와같이, 지지판은 도 15에 도시된 바와같은 T-형 106, 도 15에 도시된 바와같은 L-형 108, 및 도 13~14와 도 19~20에 도시된 바와같은 사각형 형상을 포함할수 있다.

도 13~16 및 21에 도시된 바와같이, 골격 프레임구조는 사용된 빔의 크기에 따라 이들 여러 가지 형상의 전부 또는 일부를 포함할수 있다.

지지판 100은 바람직하게는 자동 태핑 나사 113과 테크나사(tech screws) 114가 칼럼 66과 빔 68내부로 나착될수 있는 관통공 112를 가지는 것이 바람직하다.

상기 자동 태핑 나사 113과 테크 나사 114는 시공동안 접착제가 경화되기 전에 설치되며 설치동안 냉각탑 지지구조를 함께 보지하는 역할을 한다. 일반적으로, 본 실시예에서는, 상기 자동태핑 나사 113은 지지판 100내의 관통공 및 칼럼과 빔 66, 68의 면 67, 69내의 관통공을 통해 삽입되며; 테크나사 114는 지지판 100내의 관통공 및 칼럼과 빔 66, 68의 면 67, 69내로 삽입되어, 칼럼과 빔내로 개구부를 형성한다. 이들 연결은 설치동안 구조물의 정하중을 견딘다. 이들 연결은 또한 지지판의 내부 지지면과 접합하는 칼럼과 빔의 면 67, 69를 접착제로 견고하게 접착을 유지시켜 이들 요소간에 결합이 생기게 한다.

도 16과 20에 도시된 바와같이, 자동태핑나사 113은 예를들어 지지판의 내부 관통공에 사용될수 있으며 테크나사는 지지판의 둘레 주위의 외부 관통공에 사용될수 있다.

부가적으로 혹은 선택적으로 설치동안 상기 빔과 칼럼을 위치시키고 간격을 두기 위하여 지지판을 관통하여 빔 및 칼럼 내부로 신장하도록 1/4 인치 관통볼트 118에 대한 관통공 116을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

상기 지지판은 예를들어 스테인레스강 또는 아연 도금 금속으로 되거나 혹은 섬유 보강된 플라스틱 판일수 있다.

필요한 강도를 제공하고 예측되는 환경에 견딜수 있는 특히 냉각탑 내부의 습윤 환경에 견딜수 있는 어떠한 재질도 사용될수 있다.

실시예에서, 상기 지지판은 12게이지 304 또는 316 스테인레스강 일수 있다. 몇몇 적용에 있어서는 몇몇 재질은 냉각탑 내부에 사용하고 나머지 재질은 예를들어 주변부에 사용하는등 이들을 혼합하에 사용하는 것이 바람직할수 있다.

실시예에서, 상기 접착제층 102는 각 지지판 100의 내부 지지면 101과 그 지지판이 고정되는 각 칼럼 66 및 빔 68의 공통평면 67, 69 사이에 위치한 얇은 층이다. 그 접착강도는 접착제의 두께에 따라 변화시킬 수 있다. 상기 접착제층의 두께는 전형적으로 약 2~15밀(mils)이다.

적절한 량의 접착제가 존재하도록 하기 위하여, 상기 지지층 100의 내부 지지면 101은 도 20A와 20B의 실시예에 도시된 바와같이 환상의 상승부위 105가 나사용 관통공 112를 둘러싸도록 요홈을 형성하게 할수 있다.

상승부위의 높이는 접착제의 두께를 정하는데 이용될수 있으며, 이는 내부 지지면 101의 상승부위 105가 칼럼 66과 빔 68의 공통 평면 67, 69에 기대고 있기 때문이며, 결합제는 내부면 101의 나머지 부분과 공통면 67, 69사이에서 신장한다.

이같은 요홈형성은 금속 지지판 100에 사용될수 있다.

이와같이, 본 실시예에서는, 지지판 100의 지지면 101이 평면이거나 상승부위 105를 가질수 있는 것이다.

지지면 101은 지지판의 일면상에 있다.

상기 지지면은 본질적으로 상기 지지판의 일면의 전체 내표면을 포함하거나 혹은 지지판의 일면상의 내표면의 일부위 또는 부위들을 포함할수 있다.

과도한 접착제가 흘러나오도록 양각 관통공(relief hole)을 지지판 100에 제공할 수 있다.

이같은 관통공은 접착제가 칼럼 및 빔의 표면으로부터 지지판의 두께를 통하여 지지판의 표면까지 확장된다는 점에서 이익적이다.

상기 접착제 102는 경화되었을 때 방수성이 있어야 하며 빔 및 칼럼으로 사용되는 재질 및 지지판으로 사용되는 재질 모두에 접착가능하여야 한다.

상기 접착제는 예를들어 Georgia, Chamblee의 Magnolia Plastic에서 제조하는 ＆quot;Magnobond 56A ＆amp; B＆quot;와 같은 에폭시 일수 있으며, 이는 섬유 보강 플라스틱 패널을 다양한 기질에 접착시키는데 사용되는 고강도 에폭시 수지 및 개질 폴리아미드 경화제 접착제이다.

선택적으로 메타크릴레이트 접착제를 사용할수 있으며, 그 예로서는 Massachusetts, Danver 의 ITW Adhesive System에서 제조하는 ＆quot;PLEXUS AO420＆quot; 자동접착제와 ＆quot;PLEXUS AO425＆quot; 구조접착제이다.

그밖에 다른 건축용 접착제도 본발명에 사용될수 있을 것이다.

예를들어, 얇은 시이트나 필름의 양면에 에폭시를 적용시킨것과 같은 시이트 형의 접착제를 사용할수도 있으며, 예컨데 3M 접착테이프 VHB 혹은 자동접착제와 같은 이와 유사한 제품을 사용할수 있으며, 이들 및 이와 유사한 제품을 통틀어서 ＆quot;접착제＆quot;, ＆quot;결합제＆quot; 및 ＆quot;결합재＆quot;라고 한다. 이들 접착제 또는 결합제는 단지 예시적인 것이며 기타 접착제 또는 결합제도 사용가능하며 이들은 본 발명의 범위내에 드는 것이다.

접착제 102를 선택함에 있어서, 상호 작용하며, 표면으로 이동될수 있는 섬유 보강재내의 이형제와 같은, 빔과 칼럼의 성분들과 혼화성이 있어 결합제와 빔 및 칼럼성분의 상호 작용으로 약화되지 않는 것을 선택하는 것이 좋다.

몇몇 인장압출(pultrusions)에 사용되는 몇몇 물질은 에폭시나 메타크릴레이트 혹은 기타 접착제의 결합을 제대로 되지 않게 할 수 있다. 특정 이형제는 결합강도에 영향을 주지 않으며 제조공정에 사용되어야 한다.

상기 접착제와 혼화성이 있는 이형제의 예로서는 New Jersey, Newark의 Blendex Inc.의 ＆quot;TECH-LUBE 250-CP＆quot;를 들 수 있으며, 이 제품은 수지의 수지, 지방산 글레세리드 및 개질 지방산과 인산염 에스테르와 혼합된 유기산 유도체의 축합산물이다.

적용가능하며 습윤 환경에서 경화되며 습윤 환경에서 강도를 저하하지 않는 접착제가 바람직하다.

상기 경화된 이음매는 예측되는 하중에서 칼럼과 빔사이의 상대운동을 허용할 정도로 가요성이어서는 안되며, 결합강도는 구조물의 예측된 하중을 통하여 이음매의 견고함을 유지하기에 충분하여야 하며, 상기 이음매는 사용할 때 겪는 모든 하중을 통해 견고할 필요는 없으나 선택된 범위의 횡방향 힘을 통하여는 그 견고함을 유지하여야 한다.

상기 접착제 102가 경화되면, 구조물의 정하중 뿐만 아니라 횡방향 힘에 대하여 프레임 및 냉각탑을 지탱하는 견고한 이음매를 형성하며, 수평빔으로부터의 모멘트를 수직 칼럼으로 전달한다.

이같이하여 수직으로부터의 굴곡에 대한 수직 칼럼의 견고함 및 저항성이 예측되는 바람과 지진으로 인한 하중에 대한 한계 설계 기준이 되는 것이다.

본 발명의 견고한 이음매를 이용하는 한가지 결과는 냉각탑 프레임에, 특히 상부레벨 42에 대각선 버팀대가 필요없거나 그 사용수를 줄일수 있다는 것이다.

도 5~6에 도시된 저부의 공기 유입레벨에 약간의 대각선 버팀대를 포함하는 것이 바람직하기는 하겠으나, 모멘트-전달 이음매 59가 횡방향 힘으로부터의 전단하중을 수직 칼럼에 전달하기 때문에 전반적으로 상부 레벨에 그렇게 할 필요는 없는 것이다.

대각선 버팀대 수의 감소는 냉각탑용 자재비를 감소시키고, 시공시간을 당기고, 물분배시스템의 노즐과 같은 부품들을 설치, 세척, 교체 또는 수리하기 위하여 냉각탑 내부로 접근하기 쉬운 잇점이 있는 것이다.

시공장소에서 필요한 부품의 수 및 종류가 현저히 감소되며 이에따라 시공효율도 증대하며, 더욱이 보다 신속한 조립을 위한 표준 프레임 유니트 제조를 가능하게 한다.

모멘트-전달 이음매 59의 사용은 다음과 같은 다른 구조상 잇점을 갖는다. 즉, 전형적인 스팬(span)의 빔의 강도가 증대하거나, 필요한 하중 용량 휨에 대한 빔길이비율 및 하중 보정계수를 유지하면서 스팬을 크게 증대시킨다.

예를들어 단순지지대를 갖는 5 x 5 섬유보강플라스틱 빔과 고정지지대를 갖는 것을 길이: 휨비가 180인치:1인치로 비교하면, 단순지지대에 대한 빔의 최대 용량은 약 191 1bs/foot인데 반하여 고정 지지빔의 용량은 약 720 1bs/foot이며;

길이:휨비율이 360인치: 1인치에 대하여는 단순 지지대를 갖는 빔이 약 99.51bs/foot인데 반하여 고정지지빔은 약 3601bs/foot 정도인 것이다.

빔용량의 이같은 증대는 시간에 따른 수용가능한 휨도에 의해 얻어지는 것으로 기대된다. 수용가능한 하중 보정지수, 즉 작업 응력에 대한 실패시 응력의 비,는 본발명에서 증가된 길이(span)와 함께 얻어지는 것으로 믿어지며, 하중 보정지수의 증대는 통상적인 약간의 증대된 길이(span)에서 얻어지는 것으로 기대된다. 이와같이 본 발명은 수평빔간의 스팬을 증대시키고 이에따라 기계적 하중을 지지하는데 필요한 수직 칼럼의 수를 감소시킨다. 또한 본 발명은 설계의 탄력성을 부여하며 , 보다 낮은 하중 보정계수가 허용되는 적용처에서는, 본발명은 휨을 감소시키기 위하여 통상의 6피트에서와 같이 보다 짧은 길이로 스팬을 설정할 수가 있으며, 부품이 감소되고 교차 버팀대가 불필요하기 때문에 구조가 간단하게 된다. 이들 모든 잇점들은 구조랙킹없이 얻어질수 있으며, 즉 횡방향 변위없이 횡방향 하중하에 구조가 그대로 유지될수 있는 것이다.

가능한 스팬증대의 예가 도 21에 도시되어 있으며, 여기서는 냉각탑 프레임에 혼성 스팬이 사용된다. 예시된 바와같이 모든 칼럼이 6피트 거리를 두고 떨어져 있는 표준 베이(bay: 칼럼과 칼럼사이)대신, 칼럼사이가 12ft인 베이 130과 칼럼사이가 6ft인 베이 132가 있을 수 있다.

이같은 수직 칼럼의 배열은 단지 예시적인 것으로써 여러 가지 크기의 베이가 사용될수 있는 것이다.

부위 및 설계 기준에 따라 여러 가지 칫수가 이용될수 있다.

현저하게도, 본발명은 설계 탄력성을 크게 증대시켜 특정 설치에 적합한 설계를 낮은 단가로 가능하게 하는 것이다.

덧붙여서, 통상의 섬유보강 재질에 있어서는, 파스너(fastener)와 섬유보강 플라스틱 빔 또는 칼럼 사이의 상대적 미세운동이 연결부위에서 섬유보강재의 마모를 야기하여 프레임 구조를 계속적으로 약화시키는데 반하여, 본발명에서는 이같은 미세운동이 근본적으로 발생하지 않는 것이다.

높은 하중을 받을 것으로 예상되는 경우에는 각 수직 칼럼 66의 하단 94와 푸팅 86 사이의 연결부위에 모멘트-전달 이음매 95를 만드는 것이 또한 바람직할수 있다.

이 견고한 연결은 칼럼 66과 푸팅 86사이에 앞서 기술한 바와같은 접착제 211을 사용하여 성취될수 있다.

대부분의 경우 정확한 두께의 앵커볼트 및 푸팅을 이용하여 푸팅을 베이스에 견고하게 고정할수 있으나, 몇몇 경우에는 푸팅 86과 베이스 46 사이에 접착제 215를 사용하여 이들 사이에 모멘트-전달 연결을 이루어 횡방향 하중을 견디도록 칼럼의 견고함을 증대시키고 타워프레임의 용량을 증대시키는 것이 바람직할수 있다.

결합제 211, 215는 푸팅 86의 수직 결합면 90, 92 혹은 208, 206 혹은 212, 214와 칼럼 66의 하단 94사이 및 베이스 46과 바닥 91사이에 적용할수 있다.

도 5~6에 도시된 바와같이, 대각선 버팀대 140을 공기유입레벨 44에 포함시킬수 있다. 도 22~24의 실시예에 도시된 바와같이 복수의 C-채널 버팀대 350을 사용하는 것이 바람직할수 있다.

선택적으로 도 25~26에 도시된 바와같이 보다 소형인 냉각탑용으로 금속봉 버팀대를 사용할수도 있다.

도 22~24에 예시된 실시예에서는, 한쌍이 인접 칼럼 66이 인접한 칼럼 66사이에서 대각선으로 신장하는 한쌍의 평행한 C-채널 버팀대 350에 의해 지탱되며, 2개의 버팀대 350의 평탄면 351 사이에 칼럼 66이 위치한다.

칼럼 66과 같은 폭을 갖는 복수의 튜브상 공간자 352를 버팀대를 떨어져 있게 하도록 일정 간격을 두고 버팀대 350의 면 351사이에 위치시켜 이들을 보강하게 할수 있다. 상기 튜브상 공간자는 칼럼과 같은 폭을 가질수 있다.

버팀대 350과 칼럼 66의 교차점에서, 상기 버팀대 350은 칼럼 66에 부착되어 버팀대의 맞물림 평면과 칼럼사이에 설치된 결합재 356을 이용하여 모멘트-전달 연결 354를 이룬다.

결합재 356은 또한 C-채널 버팀대의 맞물림 평면 351과 공간자 352 사이에 설치될수 있다. 이와같이 버팀대 350과 칼럼 66사이 및 버팀대 350과 공간자 352 사이에 모멘트-전달 연결을 이룰수 있다.

도 22~24에 예시된 실시예를 위한 결합재 356은 앞서 기술된 에폭시나 메타크릴레이트 접착제 및 기타 접착제와 같이 구조물에서 다른 모멘트-전달 연결을 위해 사용되는 것과 같은 것일수 있다.

C-채널 버팀대 350과 공간자 352는 모두 섬유 보강 플라스틱 재질로 만들수가 있다. 테크 나사(tech screw) 358을 C-채널 버팀대 350과 칼럼 66을 통해 그리고 C-채널 버팀대를 통해 그리고 공간자 352내부로 설치하여 냉각탑의 설치동안 구조하중을 받도록 할수 있다.

특히 보다 소형인 냉각탑 구조에 있어서는, 상기 버팀대 140는 도 25~26에 도시된 바와같은 금속봉 400을 포함할수 있다.

상기 금속봉은 예를들어 304 또는 316 스테인레스강봉 같은 스테인레스강이나 아연도금금속으로 만들어 질 수 있으며, 하나의 칼럼 66상의 일지점에서 피보트핀 407을 통해 그리고 인접한 칼럼상의 수직으로 공간을 둔 위치에 있는 탑재 부재 또는 브래킷에 설치된 관통공이 형성된 406상에 피보트 탑재를 위한 공동선형 관통공을 갖는 관통공이 형성된 U-형 연결기내에 나선이 형성된 끝단 402가 수용되어 있다. 도시된 바와같이 푸팅으로서 U-형 브래킷 200이 사용된다면, 그 2개의 수직면 206은 그 탑재 브리캣상의 공동선형 관통공과 배열하고 상부에서 그 브래킷이 피보트되는 볼트를 수용하는 관통공을 가질수 있다. 상기 봉의 나선형성된 끝단은 그 봉이 인장 및 압축 모두에서 구조물을 지지하도록 2셋트의 넛트를 가질수 있다.

대각선 버팀대의 사용은 그 구조물에 예측되는 하중에 따라 설계될수 있다. 예를들어, 예측된 표준하중을 판단할수 있다.

만일 이음매에 대한 하중이 예측된 표준 하중보다 크다면 그 이음매는 상기 대각선 버팀대에 대하여 기술된 바와같이 지지될수 있다.

또한 냉각탑 프레임을 시공함에 있어서 몇몇 이유로 이음매가 부적절한 모멘트 강도를 갖는다면, 그 이음매는 칼럼 및 빔에 대각선 버팀대를 부가하여 보강될수 있다.

어느 경우에 있어서, 상기 이음매는 이음매 대신 또는 이에 덧붙여서 버팀대를 통해 모멘트가 전달될수 있도록 영향을 받는 칼럼 및 빔에 대각선 버팀대를 부가함으로써 보강될 수 있다.

버팀대는 빔이 칼럼에 연결되는 것과 비슷한 방법으로 인접 칼럼에 연결된 금속봉이나 섬유 보강재 대각선 부재로 가능하다.

이같은 부가적 버팀대의 사용은 몇몇 인접위치에는 필요하지 않으므로 실질적으로 냉각내부에 접근하는 것을 방해한다던지 냉각탑의 단가를 인상시키는 것은 아닌 것이다. 또한, 보다 엄격한 것으로 생각되는 몇몇 설계 환경에서는 냉각탑의 상부 레벨에 약간의 보충적인 대각선 버팀대를 필요로 할수 있으나 본 발명의 모멘트-전달 이음매 없이 요구되는 정도는 아닌 것이다.

냉각탑이 어느 부분에는 어떤 재질이고 다른 부분에는 다른 재질을 사용하는 혼합형인 경우는 자재의 절약으로 또다른 원가절감의 효과를 도모할수 있다.

예를들어 목재, 합판, 적색 목재등은 일반적으로 섬유보강재보다 값이 싸나, 썩을 뿐만 아니라 화학처리물이 물 분배시스템에 침출되는 문제점이 있을 수 있다.

본 발명에서는 몇몇 부품을 목재로 그리고 나머지를 섬유 보강재로 사용하는 것이 이익적이다.

일반적으로, 냉각탑의 몇몇 부품은 다른 것보다 쉽게 교체가능하며 이들 보다 쉽게 교체가능한 부품은 일반적으로 빔 68과 칼럼 66사이 및 칼럼 66과 베이스 46사이의 이음매는 건드리지 않고 골격지지 프레임 64로 부터 분리 가능하다.

이들 분리가능한 부품으로는, 접근 사다리 41 혹은 계단 43, 안내레인 40, 데크지지 상인방(lintel)82 및 데크판 84 등을 들 수 있다.

데크 84가 목재라면, 목재 지붕상인방 82를 사용하는 것이 바람직하다. 이들 분리가능부재중 하나 이상을 목재로 사용하면 데크 시공비가 감소될 것이다. 이들 분리가능 부재중 어느 것을 교체하더라도 골격 지지프레임을 제거하거나 파괴함을 요구하지 않는 것이다.

상기 분리가능 부품을 목재로 사용하는가 그렇지 않는가 여부에 관련하여 충진재(fill) 78과 물분배 80 상인방은 섬유 보강재로 만드는 것이 바람직하다.

만일 데크 84용으로 섬유 보강재가 사용된다면, 그 하부의 상인방 또는 들보(joist) 82 역시 섬유보강재로 만드는 것이 바람직할 것이다.

도 3~5 및 21에 예시된 바와같은 프레임을 갖는 냉각탑을 구축함에 있어서는 오직 최소수의 다른 부품이 필요할 뿐이다.

예를들어, 칼럼은 모두 5x5 인치 튜브상 칼럼일수 있다.

이들은 예컨데 24foot 공기 유입레벨 44 및 14 foot 상부 레벨 42를 이루기 위하여 26ft이상의 길이일수 있다.

몇몇 경우, 수직 칼럼을 26ft 보다 길게 혹은 짧게 할수 있으며, 공기 유입레벨을 12ft 보다 높게 혹은 낮게 할수 있으며, 충진 높이(plenum height)를 14ft 보다 크게 또는 적게 할수 있으며, 부가적인 수평부재를 공기 유입레벨이 12ft이상일 경우에 사용할수도 있다.

푸팅 또는 기초대가 각 칼럼에 제공될수 있다.

예를들어 모두 10인치 빔인 표준빔을 공급할수 있으며, 혹은 다른 두께의 빔들을 제공할수 있으며, 도 14~17에 예시된 바와같은 여러형태의 탑재 브래킷을 데크용 경량 상인방 76, 78, 80, 충진재 및 물분배 시스템과 함께 제공할수 있다.

공기 유입레벨 44를 지탱하는 충분한 대각선 버팀대가 제공될수 있다. 표준 셀사이즈가 제조된다고 가정하면, 표준화된 팬 34와 팬 보호링 36을 킷트로서 공급할수 있다.

셀크기의 표준화와 함께, 데크판 38 역시 예를들어 약 1인치 두께로 목재 또는 섬유 보강재로서 표준 크기로 공급될 수 있다.

이같은 표준성분의 사용은 시공시간 절약 뿐만 아니라 오류도 감소시킨다.

또한 이같은 표준 부재에 있어서는 부품 배열이 보다 간단히 된다.

부품을 잇는 것이 필요하지 않으며, 충진재와 물분배 시스템에서는 브래킷이 상인방을 필요로 하지 않는 것이다.

본 발명의 방법에 있어서는, 복수의 칼럼, 하나의 베이스 및 복수의 빔이 제공된다.

지지면을 갖는 지지판 역시 제공된다. 한쌍의 칼럼이 베이스상에서 수직으로 배열되고, 그 하단은 베이스에 고정된다.

상기 지지판의 지지면은 빔의 일단에서 평면에 그리고 수직 칼럼상의 평면에 접착되어 빔과 수직 칼럼사이에 모멘트-전달 이음매를 이룬다.

설치 순서를 조절할수 있으며, 한쌍의 수직 칼럼에 하나이상의 빔을 접착한 다음 수직 칼럼을 베이스에 고정하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 접착단계는 접착제를 접착되는 표면의 일면 또는 양면에 적용하고, 그 표면들을 함께 압압한 다음 접착제가 경화되게 함으로써 수행될수 있다.

상기 표면을 함께 압압함에 있어서, 결합이 이루어질 때까지 부품을 위치시키기 위하여 지지판내의 관통공을 통하여 그리고 빔과 칼럼내부로 나사를 삽입시킬수 있다.

부품들을 위치시키기 위하여 볼트를 또한 사용할수 있다.

칼럼 빔 및 지지판 상에 접착재를 가하기 전에, 결합을 개선시키기 위하여 표면 처리가 요구될수 있으며, 즉 표면을 사포로 닦고, 탈지할수 있으나 반드시 필요한 것은 아닌 것이다.

적절한 경화시간이 경과한후, 적절한 적용 및 경화를 확인하기 위하여 이음매를 관찰할 수가 있다. 만일 에측된 하중이 이음매에 대한 표준하중보다 크거나, 혹은 이음매의 모멘트 강도가 적절하지 않으면, 대각선 버팀대로 보강이 가능하다.

냉각탑의 나머지는 그후 앞서 종래기술에서 행하여 진것과 같이 구축될수 있다.

본 발명을 이용하면 냉각탑 시공이 보다 신속하고 보다 값싸게 되며 조정이 보다 덜 요구된다.

시공시 구조가 덜 영향을 받는다.

전통적인 목재 구조와 비교해볼 때, 이음매의 종류가 보다 적으며 부품종류, 부재 및 부재종류가 본질적으로 적다.

Claims (11)

1. 보강섬유를 함유한 재질로된 복수의 수직 칼럼;

   보강섬유를 함유한 물질로 만들어지고, 각각이 제1 수직 레벨에서 한쌍의 칼럼 사이에서 신장하는 복수의 제1 레벨빔;

   보강섬유를 함유한 물질로 만들어지고, 각각이 제2 수직 레벨에서 한쌍의 칼럼 사이에서 신장하는 복수의 제2 레벨 빔;

   냉각탑내에 유체를 분배하고 하나의 수직 레벨에 있는 유체 분배시스템;

   상기 유체 분배시스템으로부터 나온 유체가 통과하고 다른 수직레벨에 있는 열교환물질;

   상기 수직칼럼과 상기 제1 레벨빔의 복수의 접합부위에 있으며, 각각은 하나의 접합부위에 설치되어 있고 상기 제1 레벨 빔과 상기 수직 칼럼의 공동평면에 접착된 지지면(mounting surface)를 가져 상기 접합부위에 모멘트-전달 이음매(moment-transferring joint)를 이루는 지지부재(mounting members); 및

   상기 수직 칼럼과 상기 제2 레벨빔의 복수의 접합부위에 있으며, 각각은 하나의 접합 부위에 설치되어 있고 상기 제2 레벨빔과 상기 수직 칼럼의 공동 평면에 접착된 지지면을 가져 상기 접합부위에 모멘트-전달 이음매를 이루는 지지부재;

   를 포함하여 이루어지며,

   상기 수직칼럼과 상기 제1레벨 빔은 상기 제1 레벨빔과 상기 수직칼럼의 접합부에서 공통평면을 가지며,

   상기 수직 칼럼과 상기 제2 레벨빔은 상기 레벨빔과 상기 수직 칼럼의 접합부에 공통 평면을 갖는,

   냉각탑
2. 제1항에 있어서, 상기 지지부재는 금속 및 금속보강재로 이루어진 그룹에서 선택된 재질로 되어 있음을 특징으로 하는 냉각탑
3. 제1항에 있어서, 상기 지지부재의 지지표면과 상기 공통 표면 사이에 배치된 접착재를 포함함을 특징으로 하는 냉각탑
4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한항에 있어서, 상기 지지부재는 관통공을 가지며, 그 관통공을 통해 상기 칼럼과 상기 빔내부로 신장하는 파스너(fastener)를 포함함을 특징으로 하는 냉각탑
5. 제1항 내지 3항중 어느한항에 있어서, 상기 지지부재의 상기 지지표면은 상승된 부위를 갖는 지지부재의 면(side) 상에 있음을 특징으로 하는 냉각탑
6. 제1항 내지 3항중 어느한항에 있어서, 상기 지지부재의 상기 지지표면은 실질적으로 평면인 지지부재의 면(side)상에 있음을 특징으로 하는 냉각탑
7. 제1항 내지 3항중 어느 한항에 있어서, 나아가 베이스(base) 및 상기 베이스에 고정되고 상기 수직 칼럼의 하단에 접착된 푸팅(footings)을 포함함을 특징으로 하는 냉각탑
8. 제7항에 있어서, 상기 푸팅 각각은 서로 수직인 2개의 접착면 및 하나의 접착면과 상기 베이스사이 및 상기 수직 접착면과 상기 칼럼사이에 위치한 접착재를 포함함을 특징으로 하는 냉각탑
9. 섬유보강재로 되어 있으며 하단과 평면 표면을 갖는 복수의 칼럼을 제공하는 단계;

   베이스를 제공하는 단계;

   상기 베이스에 상기 칼럼을 정렬하고 상기 베이스에 상기 하단을 고정하는 단계;

   섬유보강재로 되어 있으며 2개의 끝단과 그 끝단에 있는 평면 표면을 갖는 복수의 빔을 제공하는 단계;

   지지면을 갖는 지지부재를 제공하는 단계; 및

   하나의 빔의 일단에서 상기 평면 표면에 그리고 하나의 수직 칼럼의 평면 표면에 상기 지지부재의 지지면을 접착하여 상기 빔과 상기 수직빔 사이에 모멘트-전달 이음매를 형성하는 단계;

   를 포함하는 냉각탑 시공방법
10. 제9항에 있어서, 상기 지지부재의 지지면을 접착하는 단계는 접착되는 표면에 접착재를 적용하는 단계, 접착되는 표면을 함께 압압하는 단계, 및 상기 접착재가 경화되게 하는 단계,를 포함함을 특징으로 하는 방법
11. 제9항 또는 10항중 어느한항에 있어서, 나아가 상기 지지부재내의 관통공을 통해 상기 칼럼과 상기 빔 내부에 기계적 파스너를 삽입하여 상기 접착이 일어날때까지 상기 칼럼과 상기 빔을 서로 서로에 대하여 위치시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.

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