CH617259A5 - Suction-ventilated cooling tower - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen saugbelüfteten Kühlturm, welcher in der Kühlturmwandung mindestens zwei Ansaugöffnungen für die Luft aufweist, welche den Kühlturm im Gegenstrom zu Wasser durchströmt, wobei in den Ansaugöffnungen abstandsweise übereinander Jalousieelemente schwenkbar angeordnet sind.

Bei derartigen Kühltürmen sind meistens mindestens zwei gegenüberliegende Ansaugeinrichtungen mit schräggestellten Jalousieelementen üblicherweise im unteren Teil der Seitenwände von saugbelüfteten Kühltürmen angeordnet und dienen dazu, die angesaugte Aussenluft in den Kühlturm zu führen, wo sie dann umgelenkt wird. Diese Jalousien verringern die Windenergie durch Umlenkung bzw. Querschnittverringerung der Ansaugöffnungen.

Ausserdem wird durch die Jalousieelemente verhindert, dass mit der Luft Blätter und dergleichen in den Kühlturmin-nenraum eindringen können. Weiterhin wird mit Hilfe von schräggestellten Jalousieelementen bei der Verwendung bei sogenannten Nasskühltürmen Spritzwasser wieder in das Innere des Kühlturmes zurückgeführt.

Es ist bekannt, bei Kühltürmen feststehende Lufteintrittsjalousien einzusetzen, die jedoch nur einen Kompromiss zwischen Strömungswiderstand und im Falle von Nasskühltürmen ausgetragener Wassermenge erreichen können.

In der Klimatechnik sind Jalousien mit selbsttätig beweglichen Klappen bekannt. Diese sind meistens direkt an Ventilatoren, wo hohe Druckunterschiede bzw. Strömungsgeschwindigkeiten herrschen, angeordnet. Für niedrige Strömungsgeschwindigkeiten sind sie sehr aufwendig mit Gegengewichten ausgeführt. Ausserdem haben diese Jalousien die Aufgabe, in ihrer Ruhestellung eine geschlossene Wand zu bilden.

Im Winter würde die Funktion dieser Jalousien bei Anwendung auf Kühltürme durch Eisansatz so stark beeinträchtigt, dass der Kühlturm seine Aufgabe nicht mehr erfüllen könnte.

Der Erfindung liegt gegenüber den bekannten Ausführungsformen von Luftansaugeinrichtungen die Aufgabe zugrunde, diese so zu gestalten, dass die Strömungswiderstände im Luftansaugbereich so klein wie möglich gehalten werden und der vorhandene Einströmquerschnitt optimal ausgenützt wird.

Dieses trifft sowohl für Trockenkühltürme als auch für Nasskühltürme zu. Bei letzteren soll ausserdem bei Windein-fluss ein Wasseraustritt zuverlässig und wirksam verhindert werden. Da diese gegensätzlichen Forderungen nur durch eine bewegliche, den Betriebsverhältnissen angepasste Vorrichtung erfüllt werden können, tritt noch eine weitere Bedingung auf:

Die Vorrichtung darf zwar bei längerem Betrieb durch Schmutz oder durch Eisansatz im Winter an Beweglichkeit eine Einbusse erleiden, aber nicht den Luftzutritt völlig verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die plattenförmigen Jalousieelemente um eine zu ihrer Längserstreckung parallele Achse schwenkbar aufgehängt sind, und dass die Schwenkachse derart relativ zur Schwerpunktachse dieser Jalousieelemente gewählt ist, dass die Elemente in der Ruhelage eine Schräglage einnehmen, wobei bei der durch den Ventilator erzwungenen Strömung die zwischen einzelnen Elementen vorhandenen Spalten sich über die Ansaugöffnungen vergrössern.

Bei Anordnung von zwei gegenüberliegenden Ansaugöffnungen kann die Vorrichtung vorteilhaft so ausgebildet sein, dass die Elemente von den beiden Ansaugöffnungen in Bezug auf die Mittelachse des Kühlturmes in der Ruhelage und bei Betrieb ohne Windbelastung eine symmetrische Schräglage einnehmen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, dass die aus ebenen Platten bestehenden Jalousieelemente in Aussparungen von mehreren Trägerelementen derart eingespannt sind, dass sie in diesem Zustand ein gekrümmtes Profil aufweisen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht es, dass je nach Strömungsrichtung und -geschwindigkeit der Luftansaugquerschnitt der Vorrichtung selbsttätig ohne mechanischen Antrieb durch die Luftbewegung selbst vergrössert oder verkleinert wird. Hierdurch entsteht eine bewegliche Lufteintrittsjalousie, die auch in ihrer Ruhelage einen ausreichend grossen Lufteintrittsquerschnitt frei gibt.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung können darin bestehen, dass die Trägerelemente als Bügel ausgebildet sind, welche in ihrem oberen Teil eine Ausnehmung zur Aufnahme einer Lagerstange aufweisen oder dass nur in den gegenüberliegenden Randzonen der Ansaugöffnungen als Bügel ausgebildete Trägerelemente angeordnet sind, welche in ihrem oberen Teil eine Ausnehmung zur Aufnahme jeweils einer Lagerstange aufweisen, und dass zwischen den Bügeln Spannelemente zur Erreichung der Plattenkrümmung angeordnet sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen weiterhin insbesondere darin, dass die Luft nahezu ungehindert in den Kühlturm einströmen kann und somit gegenüber herkömmlichen Ausführungen ein grösserer Luftdurchsatz bei gleicher Ventilatorenergie erreicht wird.

Die zum Anheben bzw. Schweben der Elemente erforderlichen Luftkräfte sind gering, weil die pendelähnliche Aufhängung und die günstige Ausgangslage nur einen verhältnismässig kleinen Auslenkungswinkel aus der Ruhelage erfordert, um

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eine widerstandsarme Lage der Elemente im Luftstrom zu erreichen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.

In Fig. 1 ist in einem Längsschnitt ein Nasskühlturm mit Wasserberieselung ohne Luftbewegung, d. h. im Ruhezustand,

in Fig. 2 der Nasskühlturm mit Wasserberieselung und Luftbewegung durch den Ventilator und in Fig. 3 der Nasskühlturm mit Wasserberieselung und Luftbewegung durch den Ventilator und Windbelastung dargestellt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen in perspektivischer Darstellung Ausführungsformen von Jalousieelementen mit Trägerelementen und Lagerstangen, während

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein Jalousieelement mit einem Trägerelement zeigt.

Die Fig. 1,2 und 3 zeigen einen saugbelüfteten Nasskühlturm 1, dessen Wände beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen können. Oberhalb eines Kühleinbaus 2, der nur schematisch dargestellt ist und z. B. aus einem Paket von Rieselflächen bildenden Lamellen besteht, ist eine in bekannter Weise ausgeführte Wasseraufgabeeinrichtung 3 für rückzukühlendes Wasser angeordnet.

Über der Einrichtung 3 befindet sich eine ebenfalls in üblicher Weise ausgebildete Vorrichtung 4 zum Abscheiden von Wassertropfen aus dem Luftstrom.

Im oberen Teil des Kühlturmes ist ein Axialventilator 5 und im unteren Teil ein Auffangbecken 6 für das rückgekühlte Wasser angeordnet.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Kühlturm einen quadratischen Querschnitt auf mit zwei in gegenüberliegenden Wänden angeordneten Ansaugöffnungen 7, die eine rechteckige Formgebung besitzen.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung selbstverständlich nicht auf Kühltürme mit quadratischem Querschnitt und zwei Ansaugöffnungen beschränkt ist, sondern auch auf Kühltürme mit beispielsweise mehreckigem Querschnitt und mehr als zwei Ansaugöffnungen Anwendung finden kann.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind in den Ansaugöffnungen 7 in den Bügel 11 eingespannte Jalousieelemente 8 abstandsweise in der erfindungsgemässen Weise pendelartig an Lagerstangen 12 aufgehängt.

Fig. 1 zeigt den Kühlturm 1 bei stillstehendem Ventilator 5. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind in der Ruhelage zwischen den einzelnen Jalousieelementen offene Spalten vorhanden. Die Jalousieelemente bestehen aus gekrümmten Platten, wie nachstehend anhand der Fig. 4-6 noch näher erläutert wird.

In Fig. 2 ist der Kühlturm 1 im Betriebszustand bei rotierendem Ventilator 5 dargestellt. Hierbei wird Luft im Gegenstrom zum Wasser durch den Kühlturm gesaugt. Die Strömungsrichtung der Ansaugluft ist durch Pfeile pA und die Richtung der aus dem Kühlturm ausströmenden erwärmten Luft durch Pfeile pE angedeutet. In diesem Betriebszustand werden die Jalousieelemente von der durchströmenden Ansaugluft angehoben und geben nun einen grösseren Lufteintrittsquerschnitt frei.

Fig. 3 zeigt dieselbe Darstellung wie Fig. 2, jedoch mit Windbeaufschlagung von links, was durch Pfeile pw angedeutet ist.

Dieses ruft eine resultierende Luftströmung hervor, die innerhalb des Kühlturms auf die rechte Ansaugeinrichtung ein617259

wirkt, so dass die Jalousieelemente dieser Ansaugeinrichtung mindestens nahezu in Schliessstellung verschwenkt werden und ein Wasserauswurf auf der rechten Seite des Kühlturms mindestens weitgehend verhindert wird. Der Wind kann also in den Kühlturm hineinblasen, aber das Wasser nicht durch den rechten Einströmbereich hindurchtreiben.

Die Fig. 4,5 und 6 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Jalousieelemente 8 aus dünnen, ebenen Platten, z. B. aus Kunststoff, die in abstandsweise angeordnete, mit Aussparungen 1 la versehene Bügel 11 eingespannt sind, derart, dass die Platten eine tragflügelähnliche Form mit gekrümmtem Profil erhalten.

Es könnten selbstverständlich als Jalousieelemente ebene Platten verwendet werden, die zwar auch z. B. in Bügel eingeklemmt werden, aber derart, dass die Platten ihre ebene Formgebung beibehalten. Jedoch hat die dargestellte Ausführungsform (vgl. insbesondere Fig. 6) demgegenüber den Vorteil, dass bei der Luftanströmung mehr Auftrieb erzeugt wird als bei einer ebenen Platte und so die gewünschte Wirkung auch bei relativ niedrigen Luftgeschwindigkeiten erreicht wird.

Ausserdem gestattet die durch die Wölbung der Platten gewonnene Steifigkeit eine leichte Ausführung der Lagerachse 12 (vgl. Fig. 4) bzw. der Lagerachsen 12' und 12" (vgl. Fig. 5).

Die ursprünglich ebenen rechteckigen Platten 8 werden an ihren Längsseiten elastisch zusammengedrückt und in den Bügeln 11 bzw. in den Spannelementen 14 eingerastet. Diese Montage kann von Hilfskräften ohne Werkzeug vorgenommen werden. Im eingerasteten Zustand stehen die Platten unter Spannung, so dass sich zusätzliche Befestigungsmittel erübrigen.

Im oberen Teil der Bügelelemente sind Ausnehmungen 13 zur Aufnahme der Lagerachse 12 bzw. der Lagerachsen 12' und 12", welche in den Randzonen der Ansaugöffnungen an der Kühlturmwandung befestigt werden, vorgesehen.

Während bei der Ausführungsform in Fig. 4 alle Einspannbügel 11 an einer durchgehenden Lagerachse 12 pendelartig aufgehängt sind, kann auch gemäss Fig. 5 infolge der relativ hohen Steifigkeit der gewölbten Platten 8 auf eine durchgehende Lagerachse verzichtet v/erden und die Platten mit ihren Bügeln an kurzen Lagerachsstücken 12' und 12" fliegend gelagert werden. In diesem Fall können die keine Bohrungen aufweisenden Spannelemente 14 im Mittelteil der Platte symmetrisch ausgeführt sein.

Bei der im Detail in Fig. 6 dargestellten aus einem in Bügelelementen 11 eingespannten Platte 8 bestehenden Element wird während des Betriebes nicht nur der durch die Luftströmung bewirkte Auftrieb wirksam, sondern auch der Widerstand der gewölbten Platte trägt zum Anheben bzw. Halten der Schwebelage dieser Platte bei, da er durch einen langen Hebelarm wirksam wird. Dieses ist besonders im Anfahrzustand von Vorteil, da dann der Auftrieb noch gering, jedoch der Widerstand gross ist. Beim Erreichen der Schwebelage, die durch Auftrieb, Widerstand und Eigengewicht im Gleichgewicht, erreicht wird, nimmt der Widerstand ab, dagegen der Auftrieb zu wegen des Anliegens der Strömung am Profil der gewölbten Platte.

In Fig. 6 ist das aus Platte und Bügeln bestehende Element in der Ruhelage dargestellt, wobei sich der Aufhängepunkt (Ausnehmung für die Lagerachse) senkrecht über dem Schwerpunkt s des Elementes befindet.

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2 Blatt Zeichnungen

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617259 PATENTANSPRÜCHE

1. Saugbelüfteter Kühlraum, welcher in der Kühlturmwandung mindestens zwei Ansaugöffnungen für die Luft aufweist, welche den Kühlturm im Gegenstrom zu Wasser durchströmt, wobei in den Ansaugöffnungen abstandsweise übereinander Jalousieelemente schwenkbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Jalousieelemente (8) um eine zu ihrer Längserstreckung parallele Achse (12,12', 12") schwenkbar aufgehängt sind, und dass die Schwenkachse derart relativ zur Schwerpunktachse dieser Jalousieelemente (8) gewählt ist, dass die Elemente in der Ruhelage eine Schräglage einnehmen, wobei bei der durch den Ventilator (5) erzwungenen Strömung die zwischen einzelnen Elementen (8) vorhandenen Spalten sich über die Ansaugöffnungen (7) vergrössern.

2. Saugbelüfteter Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (8) von zwei gegenüberliegenden Ansaugöffnungen (7) in bezug auf die Mittelachse des Kühlturmes (1) eine Schräglage einnehmen.

3. Saugbelüfteter Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus ebenen Platten bestehenden Jalousieelemente (8) in Aussparungen (11 a) von mehreren Trägerelementen (11) derart eingespannt sind, dass sie in diesem Zustand ein gekrümmtes Profil aufweisen.

4. Saugbelüfteter Kühlturm nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente als Bügel (11) ausgebildet sind, welche in ihrem oberen Teil eine Ausnehmung (13) zur Aufnahme einer Lagerstange (12) aufweisen.

5. Saugbelüfteter Kühlturm nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nur in den gegenüberliegenden Randzonen jeder Ansaugöffnung (7) als Bügel (11) ausgebildete Trägerelemente angeordnet sind, welche in ihrem oberen Teil eine Ausnehmung (13) zur Aufnahme jeweils einer Lagerstange (12', 12") aufweisen, und dass zwischen den Bügeln (11) Spannelemente (14) zur Erreichung der Plattenkrümmung angeordnet sind.