DE3107613C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Kühltechnik und ist bei der sicherheitstechnischen Ausgestaltung von als Zellenkühler bezeichneten Wärmetauschern anzuwenden, in denen im Kreislauf geführtes Kühlwasser unter Einsatz von Ventilatoren rückgekühlt wird.

Sofern für industrielle Anlagen große Kühlwassermengen benötigt werden, ist man seit langem dazu übergegangen, das Kühlwasser unter Verwendung von Kühltürmen im geschlossenen Kreislauf zu führen. Eine spezielle Bauart künstlich belüfteter Kühlräume sind die als Zellenkühler oder Ventilatorkühler bezeichneten Wärmetauscher, bei denen die Kühlluft mit Hilfe von Ventilatoren durch die Kühleinbauten gesaugt oder gedrückt wird. Derartige Wärmetauscher bestehen aus einem mit einer horizontalen Luft­ ansaugöffnung und einer vertikalen Luftaustrittsöffnung ver­ sehenen Gehäuse, in dem zwischen den beiden Öffnungen ein drückender oder saugender Ventilator, Kühleinbauten, ein Wasser­ vertilgungssystem und ein Tropfenfang angeordnet sind (Zeitschrift "Energie und Technik", Juni 1968, Seite 199). Durch die US-PS 38 65 911 ist schon ein entsprechender Wärmetauscher bekannt, bei dem sowohl ein drückender als auch ein saugender Ventilator zwischen den beiden Öffnungen vorgesehen ist. Der Aufbau dieser Wärmetauscher berücksichtigt nicht, daß solche Anordnungen gege­ benenfalls in besonderer Weise gegen äußere Einwirkungen zu schützen sind, wie es beispielsweise bei Kernkraftwerken der Fall ist. Allein die Anordnung von Schikanen in der Luftansaug­ öffnung und in der Luftaustrittsöffnung reicht hierzu nicht aus.

Ausgehend von den bekannten, als Zellenkühler ausgebildeten und mit einem drückenden Ventilator in der horizontalen Luftansaug­ öffnung versehenen Wärmetauschern, bei denen die Luftansaug­ öffnung und die Luftaustrittsöffnung mit Schikanen versehen sind, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Wärme­ tauscher so auszugestalten, daß sein Betrieb auch bei explosions­ artigen äußeren Einwirkungen gesichert ist. Insbesondere soll der Betrieb des Wärmetauschers beim Auftreffen von Splittern von Bomben oder Handgranaten sowie von Geschossen aus Handfeuerwaf­ fen gewährleistet bleiben.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß beide Ventilatoren in Richtung des Luftstromes vor den Kühl­ einbauten in der tunnelartig verlängerten Luftansaugöffnung angeordnet sind und daß zwischen den beiden Ventilatoren zum Schutz mindestens des im Luftstrom hinten liegenden Ventilators ein Splitterschutz vorgesehen ist, der gleichzeitig als Strö­ mungsgleichrichter dient.

Durch eine derartige Ausgestaltung des Wärmetauschers ist eine redundante Anordnung des aktiven Teils (Ventilator) des Wärme­ tauschers gegeben. Sofern infolge einer äußeren Einwirkung der erste Ventilator zerstört wird, bildet dieser zusammen mit dem als Splitterschutz ausgebildeten Strömungsgleichrichter eine Sicherheitsbarriere vor dem zweiten Ventilator, der zweckmäßig über eine separat aufgestellte Elektrizitätszentrale betrieben wird. Insbesondere beim Betrieb von Kernkraftwerken ist somit das Abfahren von Störfällen und die Kühlwasserversorgung von gesicherten Nebenkühlstellen aus durch eine zweite redundante und autarke Wärmesenke sichergestellt. Zwar ist durch die US-PS 32 90 867 bereits ein Wärmetauscher bekannt, bei dem hinter einem in einer horizontalen Öffnung angeordneten Ventilator ein Strömungsgleichrichter angeordnet ist, der aber hinsichtlich des Schutzes gegen äußere Einwirkungen den einfachen Schikanen entspricht, weil er aus dünnwandigen Blechprofilen aufgebaut ist und der aufgrund seiner Anordnung hinter dem Ventilator keinerlei Schutzfunktion für diesen darstellt.

Mit der gemäß der Erfindung vorgesehenen Ausgestaltung des Wärmetauschers wird demnach erreicht, daß die passive Kühleinheit des Wärmetauschers von zwei voneinander getrennten aktiven Kom­ ponenten mit Luft beaufschlagt wird, wobei diese aktiven Kom­ ponenten von verschiedenen Energiequellen versorgt werden können. Damit entfällt eine zweite komplette Kühleinheit, und demzufolge entfallen auch aufwendige Erfassungs- und Umschalt­ einrichtungen, mit denen bei zwei getrennt aufgestellten Wärme­ tauschern das Umschalten von einer Kühlwasserleitung auf die andere erfaßt und durchgeführt werden müßte.

Ein Ausführungsbeispiel des neuen Wärmetauschers ist in der Figur schematisch dargestellt.

Der Wärmetauscher besteht zunächst aus einem turmartigen Gehäuse 1 mit einem tunnelartigen Ansatz, der als Luft­ ansaugstutzen 2 ausgebildet ist. Eine Luftansaugöffnung 3 des Luftansaugstutzens 2 ist mit einer Schikane 3′ versehen, in gleicher Weise ist eine Luftaustrittsöffnung 4 am oberen Ende des Gehäuses 1 mit einer Schikane 4′ versehen. Im Innern des Gehäuses 1 befinden sich Kühleinbauten 5, eine Wasserverteilungsanlage 6 und ein Tropfenfang 7. Im Bodenbereich des Gehäuses 1 ist eine Öffnung 8 vorgesehen, durch die in den Kühleinbauten 5 abgekühltes Kaltwasser in ein nicht näher dargestelltes Becken gelangt.

Im kanalartigen Luftansaugstutzen 2 befindet sich zu­ nächst der Ventilator 9. Zwischen diesem Ventilator 9 und der Schikane 3′ ist ein zweiter Ventilator 10 angeordnet, wobei sich zwischen beiden Ventilatoren 9, 10 ein als Splitter­ schutz ausgebildeter Strömungsgleichrichter 11 befindet.

Von den beiden Ventilatoren 9 und 10 ist jeder für sich so ausgelegt, daß er die für das Erreichen der Kühllei­ stung des Wärmetauschers notwendige Luftmenge fördert. Hierbei sind die Druckverluste über den jeweils anderen stehenden oder mitlaufenden Ventilator berücksichtigt. Im normalen Betriebsfall laufen beide Ventilatoren 9, 10, wobei jeder Ventilatormotor von einer separaten Elektrizitäts­ zentrale versorgt wird.

Beim Betrieb des Wärmetauschers wird die Umgebungsluft über die Schikane 3′ durch den Ventilator 10 angesaugt. Dieser drückt die angesaugte Luft durch den Strömungs­ gleichrichter 11 vor den Ventilator 9. Der Strömungs­ gleichrichter 11 ist zugleich als Splitterschutz ausgebildet, so daß bei einem Bruch des Ventilators 10 die zerbroche­ nen Teile in dem Splitterschutz steckenbleiben und den Ventilator 9 nicht zerstören können.

Der Strömungsgleichrichter 11 sorgt weiterhin dafür, daß die durch den Ventilator 10 verwirbelte Luft weitgehend gleichgerichtet wird. Dadurch wird erreicht, daß auch der Ventilator 9 mit einer gleichmäßigen Anströmung arbeiten kann. Gleichzeitig werden örtliche Drucküberhöhungen ab­ gebaut, die sich bei explosiven Einwirkungen störend aus­ wirken können. Der Ventilator 9 fördert die vom Strö­ mungsgleichrichter 11 kommende Luft durch die Kühlturm­ einbauten und durch die Schikane 4′ hindurch zurück an die Umgebungsluft.

Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, den Wärmeaustauscher mit mehreren parallel arbeitend angeordneten tunnelartigen Luftansaugstutzen 2 zu versehen und in jedem Stutzen zwei Ventilatoren im Tandem anzuordnen. In diesem Fall würde die Gesamtzahl aller Ventilatoren 10 in gleicher Weise wie die Gesamt­ zahl aller Ventilatoren 9 jeweils 100% der erforderlichen Luftleistung zu erbringen haben.

Claims (1)

1. Wärmetauscher zur Rückkühlung von im Kreislauf geführtem Kühl­ wasser, bestehend aus einem mit einer horizontalen Luftansaug­ öffnung (3) und einer vertikalen Luftaustrittsöffnung (4) ver­ sehenen Gehäuse (1), in dem zwischen den beiden Öffnungen zwei im Luftstrom hintereinander geschaltete Ventilatoren (9, 10), Kühleinbauten (5), ein Wasserverteilungssystem (6) und ein Tropfenfang (7) angeordnet sind, und bei dem die Luftansaug­ öffnung (3) und die Luftaustrittsöffnung (4) mit Schikanen (3′, 4′) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ventilatoren (9, 10) in Richtung des Luftstromes vor den Kühleinbauten (5) in der tunnelartig verlängerten Luftansaug­ öffnung (3) angeordnet sind und daß zwischen den beiden Ventilatoren (9, 10) zum Schutz mindestens des im Luftstrom hinten liegenden Ventilators (9) ein Splitterschutz vorgesehen ist, daß gleichzeitig als Strömungsgleichrichter (11) dient.