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Die Erfindung betrifft eine Kühlturm-Wasserverteilung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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In Nass-Kühltürmen (Naturzugkühltürme, Rundkühltürme (mit Lüfterunterstützung), Zellenkühltürme, Hybridkühltürme) werden in die Wasserverteilungsrohre, die oberhalb von Anbauten angeordnet sind, in äguidistanten Abständen Sprühdüsen eingesetzt, um die unterhalb der Verteilungsrohre angeordneten Kühleinbauten gleichmäßig mit fein verteilten Wassertröpfchen zu besprühen. Zwischen den Sprühdüsen und dem Wasserverteilungsrohr wird ein sogenannter Sprayeradapter eingebaut, um die Verbindung zwischen dem Verteilerrohr und der Sprühdüse herzustellen. Die am häufigsten anzutreffenden Anwendungsfälle sind nach unten sprühende Sprühdüsen, welche in den nach unten weisenden Sprayeradapter eingeschraubt werden. Bei nach oben sprühenden Anordnungen erfolgt der beschriebene Vorgang analog.
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Die Montage erfolgt folgendermaßen:
In das Verteilungsrohr wird eine Ausströmöffnung eingebracht. Seitlich der Ausströmöffnung werden zwei Bohrungen platziert, durch welche von innen zwei Schrauben nach außen geführt werden. Dabei muss zwischen dem Schraubenkopf und der Innenwand des Verteilungsrohrs eine Unterlegscheibe platziert werden. Auf der Außenseite wird die Schraube unter Eingliederung einer Unterlegscheibe mittels einer Mutter fixiert. Die so fixierte Schraube dient zur Befestigung des Sprayeradapters. Unter Eingliederung eines an die Außenkontur des Verteilerrohrs angepassten Dichtrings wird der Sprayeradapter mittels zweier Muttern, die auf die Schrauben geschraubt werden, unter Eingliederung von Unterlegscheiben gegen das Verteilerrohr gepresst.
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Es müssen also pro Adapter zwei Schrauben mit jeweils zwei Muttern und drei Unterlegscheiben montiert werden. Dieses Montageverfahren ist vergleichsweise aufwändig und bei größeren Anlagen, bei denen zum Teil 4.000 bis 8.000 solcher Sprayeradapter montiert werden müssen, ausgesprochen zeitintensiv. Während die Sprayeradapter sowie die Dichtungen aus einem Kunststoff bestehen, also aus relativ kastengünstigen Werkstoffen, fällt ein Großteil der Kosten auf die Befestigungsmittel, da die Schrauben und Muttern aus Korrosionsschutzgründen aus Edelstahl bestehen müssen.
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Abschließend wird die Sprühdüse in den Sprayeradapter geschraubt.
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Aus der
DE 27 19 767 A1 ist eine Kühlturm-Wasserverteilung bekannt, bei welcher eine Sprühdüse von oben in eine Öffnung im Boden eines Verteilerbeckens eingesetzt wird. Die Düse wird in die Öffnung eingedrückt, wobei Zähne, die in diese Öffnung fassen, zusammengedrückt oder einwärts verformt werden, sodass die Düse sicher in ihrer Einbaustellung gehalten ist. Die eingebaute Düse widersetzt sich einem Hochziehen aus der Öffnung oder einer entsprechenden Verlagerung durch die Vibrationen, weil die Zähne bei einer Aufwärtsbewegung der Düse bestrebt sind, sich zu spreizen oder in den Boden des Verteilerbeckens einzuschneiden. Ein Umfangsrand erstreckt sich radial über den Durchmesser der Öffnung hinaus und verhindert, dass die Düse nach unten aus der Öffnung herausfällt.
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Nachteilig bei dieser Befestigungsart ist, dass der Boden des Verteilerbeckens eine hinreichende Wanddicke aufweisen muss, damit sich die Zähne sicher mit dem Rand verkrallen können. Zudem können die Düsen nur von oben eingesetzt werden. Bei umfangsseitig geschlossenen Kunststoffrohren ist diese Art der Montage sehr problematisch. Zudem kann bei geringen Wanddicken eines Kunststoffsrohrs von 6 bis 12 mm nur schwierig eine hinreichende Verkrallung gewährt werden, die langfristig allen auftretenden Vibrationen widersteht.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kühlturm-Wasserverteilung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Montagezeiten bei der Sprayeradapterbefestigung erheblich reduziert werden können und zudem Befestigungsmaterial eingespart werden kann.
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Diese Aufgabe ist bei einer Kühlturm-Wasserverteilung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Die erfindungsgemäße Kühlturm-Wasserverteilung besitzt einerseits Verteilerrohre zum Verteilen von Kühlwasser und zum anderen daran zu fixierende Sprühdüsen, die an dem Verteilungsrohr anzuordnen sind. Bei dem Verteilungsrohr kann es sich um ein umfangsseitig geschlossenes Hohlprofil handeln oder aber auch um einen nach oben offenen Profilquerschnitt, wie bei einem Kanal oder Trog. Der Begriff Verteilungsrohr steht stellvertretend für alle wasserführenden Leitungsprofilquerschnitte.
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Die Sprühdüsen werden über den vorstehend beschriebenen Sprayeradapter mit dem Verteilungsrohr verbunden. Das Besondere ist, dass der Sprayeradapter Klemmzungen aufweist, welche in das Verteilungsrohr greifen und über welche der Sprayeradapter an dem Verteilungsrohr klemmgehaltet ist.
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Bei dieser Lösung entfällt eine Verschraubung des Sprayeradapters mit dem Verteilungsrohr. Dadurch können teure Befestigungsmaterialien, insbesondere hochwertige Edelstahlschrauben und Muttern, eingespart werden. Auch bei günstigen Befestigungsmaterialien, wie zum Beispiel bei Muttern aus Kunststoff, ergibt sich Einsparpotential. Gleichzeitig geht die Montage aber auch wesentlich schneller, da die bisher notwendigen Bohrungen für die Befestigungsbolzen als auch für die Verschraubungen entfallen. Der Sprayeradapter muss nur noch in das Verteilungsrohr gesteckt werden. Damit ist die Montage des Sprayeradapters abgeschlossen.
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Durch den Entfall der bislang an dem Sprayeradapter vorgesehenen Anschraubflansche können auch kleinere Sprayeradapter zum Einsatz kommen. Die Materialmenge für die Sprayeradapter kann demzufolge reduziert werden. Bezieht man die Materialmenge nur auf den Entfall der Flansche, ergeben sich Materialeinsparungen von 5 bis 10%.
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Die Klemmzungen greifen nicht nur in die Ausströmöffnung des Verteilungsrohrs, sondern hinter den Rand der Ausströmöffnung innenseitig des Verteilungsrohrs, so dass eine formschlüssige Verbindung entsteht. Die Klemmzungen sind so konfiguriert, dass sie beim Einsetzen in die Ausströmöffnung zurückfedern und beim Erreichen der Montageposition selbsttätig hinter den Rand schnappen und dadurch bereits sicher an dem Verteilungsrohr gehalten sind. An den Enden der Klemmzungen sind entsprechende Haken angeordnet.
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Vorzugsweise sind mehrere Klemmzungen über den Umfang der Ausströmöffnung verteilt angeordnet. Die Klemmzungen sind hierbei vorzugsweise unterschiedlich lang. Das ist darauf zurückzuführen, dass die Klemmzungen an einem ebenen, vorzugsweise ringförmigen Basiskörper befestigt sind, wobei der Basiskörper in der Einbaulage gewissermaßen tangential zum Verteilungsrohr angeordnet ist. Die unterschiedlichen Abstände zur Ausströmöffnung des Verteilungsrohres werden über die unterschiedlich langen Klemmzungen ausgeglichen.
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Damit die Klemmzungen federn können, befindet sich zwischen benachbarten Klemmzungen ein Schlitz. Um zu verhindern, dass das Kühlwasser aus diesem Bereich des Sprayeradapters austritt, sind die Klemmzungen von einer an dem Verteilungsrohr anliegenden Dichtung umgebenen. Die Kontur der Dichtung ist auf der einen Seite an die Außenkontur des Verteilungsrohrs angepasst und auf ihrer gegenüberliegenden Seite eben. Sämtliche Klemmzungen befinden sich innerhalb der ringförmigen Dichtung.
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Die Dichtung selbst kann von einem an dem Basiskörper angeordneten Stützkörper gegen die Außenkontur des Verteilungsrohres gepresst sein. Der Stützkörper kann einteiliger Bestandteil des Basiskörpers sein. Es ist ebenso möglich, dass die Dichtung von einem mit dem Basiskörper lösbar koppelbaren Stützkörper gegen die Außenseite des Verteilungsrohres gepresst wird. Dieser Stützkörper kann beispielsweise ein Ring sein, der ähnlich wie eine Überwurfmutter auf den Sprayeradapter geschraubt wird, um die Dichtung gegen die Außenseite des Verteilungsrohrs zu drücken. Gleichzeitig wird der Sprayeradapter dadurch vorgespannt. Das heißt, die Klemmzungen werden stärker gegen die Innenseite des Verteilungsrohrs gedrückt. Dadurch ist der Sprayeradapter sicher lagefixiert.
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In vorteilhafter Weiterbildung kann der Stützkörper Bestandteil einer mit dem Basiskörper koppelbaren Sprühdüse sein. Solche Sprühdüsen werden bevorzugt in ein Innengewinde des Basiskörpers des Sprayeradapters eingeschraubt. Es ist denkbar, an der Sprühdüse einen außen umlaufenden Stützkragen auszubilden, der den Stützkörper bildet, um die Dichtung gegen das Verteilungsrohr zu pressen. Auf diese Weise kann ein separates Außengewinde für eine Überwurfmutter entfallen. Insgesamt benötigt der Sprayeradapter damit nur ein einziges Gewinde, nämlich ein Innen- oder ein Außengewinde, um die Sprühdüse an dem Sprayeradapter zu fixieren.
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In vorteilhafter Weiterbildung kann der Sprayeradapter auch mit einer Speere gekoppelt sein, welche ein Zurückfedern der Klemmzungen verhindert. Denkbar ist beispielsweise, dass die Sperre Bestandteil der Sprühdüse ist, die ein kleines Stück oder auch vollständig in den Bereich der Klemmzungen ragt, so dass diese nicht selbsttätig zurückfedern können, sondern erst dann zurückfedern können, wenn die Spründüse wieder herausgeschraubt worden ist.
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Die Klemmzungen besitzen an ihren freien Enden Haken, welche vorzugsweise in ihrem Verlauf an die Innenkontur des Verteilungsrohres angepasst sind. Dadurch passt ein bestimmter Sprayeradapter nur zu einem bestimmten Rohrdurchmesser und auch zu einer bestimmten Wanddicke des Verteilungsrohrs. Übliche Rohrdurchmesser liegen in einem Bereich von 140 bis 280 mm. Unterschiedliche Wanddicken der Verteilungsrohre können dadurch ausgeglichen werden, dass unterschiedlich dicke Dichtungen verwendet werden.
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In der Praxis ist es von Vorteil, wenn Sprayeradapter mit unterschiedlichen Farben verwendet werden, um eine eindeutige Zuordnung zu einem bestimmten Leitungsquerschnitt zu ermöglichen. In gleicher Weise kann bei den Sprühdüsen verfahren werden, so dass anhand der Farbe unterschiedliche Strömungsquerschnitte erkennbar sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt
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1 einen Querschnitt durch ein Verteilungsrohr einer Kühlturm-Wasserverteilung mit einem daran montierten Sprayeradapter und nach unten abgehender Sprühdüse;
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2 ein Schnitt entlang der Linie II-II der 1;
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3 ein Schnitt entlang der Linie III-III der 2;
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4 eine weitere Ausführungsform eines Sprayeradapters, der an einem im Querschnitt dargestellten Verteilungsrohr einer Kühlturm-Wasserverteilung befestigt ist;
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5 ein Schnitt entlang der Linie V-V der 4;
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6 ein Schnitt entlang der Linie VI-VI in 5
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7a–d den Sprayeradapter der 4 bis 6 in zwei Seitenansichten, einer Draufsicht und einer perspektivischen Darstellung und
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8 eine Explosionsdarstellung der Sprühdose mit dem Sprayeradapter gemäß der 1 bis 3.
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1 zeigt einen Querschnitt durch ein Verteilungsrohr, das Bestandteil einer Kühlturm-Wasserverteilung ist. Diese Kühlturm-Wasserverteilung ist in ihrer Gänze nicht dargestellt, da es im Rahmen der Erfindung nur auf die spezielle Ausgestaltung der Koppelung von Sprühdüsen (Sprayer) 2 mit dem Verteilungsrohr 1 ankommt.
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Das Verteilungsrohr 1 ist dafür vorgesehen, Kühlwasser auf mehrere Sprühdüsen 2 zu verteilen, die im Abstand zueinander unterhalb der Verteilungsrohre 1 angeordnet sind. Die Sprühdüsen 2 sind über einen Sprayeradapter 3 an dem Verteilungsrohr 1 befestigt. Der Sprayeradapter 3 ist am besten in den 2 und 3 bzw. der Explosionsdarstellung gemäß 8 zu erkennen ist. Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 und 8 ist zu erkennen, dass sich an dem Verteilungsrohr 1 unterseitig eine Ausströmöffnung 4 befindet. Die Ausströmöffnung 4 ist kreisrund. in die Ausströmöffnung 4 greift der Sprayeradapter 3 mit seinen Klemmzungen 5. Die Klemmzungen 5 sind gleichmäßig über den Umfang des kreisrunden Sprayeradapters 3 verteilt. Sie besitzen in Anpassung an die Innenkontur 8 des Verteilungsrohrs 1 unterschiedliche Längen. Die Klemmzungen 5 besitzen an ihren freien Enden Haken 7, die in ihrem Neigungswinkel an die Innenkontur 8 benachbarter der Ausströmöffnung 4 angepasst sind.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind zwölf Klemmzungen über den Umfang verteilt angeordnet. Alle Klemmzungen 5 besitzen die gleiche Breite. Sie sind gleichmäßig beabstandet angeordnet. Während die freien Enden der Klemmzungen 5 mit Haken 7 versehen sind, sind die gegenüberliegenden, feststehenden Enden einstückig mit einem Basiskörper 8 des Sprayeradapters 3 ausgebildet. Es handelt sich insbesondere um ein Kunststoffspritzgussteil.
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Der Sprayeradapter 3 wird durch eine geradlinige Schubbewegung an das Verteilungsrohr 1 angesetzt. Über Schrägflächen an den Haken 7 der Klemmzungen 5 können die Klemmzungen 5 beim Einsetzen federnd zurückgedrückt werden. Die Freischnitte zwischen den einander benachbarten Klemmzungen 5 sind so breit gewählt, dass diese sich beim Einsetzen nicht gegenseitig behindern. Wenn der Sprayeradapter 3 tief genug in das Verteilungsrohr 1 eingeführt worden ist, federn die Klemmzungen 5 wieder nach außen und die Haken 7 schnappen hinter den Rand 9 der Ausströmöffnung 4.
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Die Klemmzungen 5 sind in ihrer Gesamtheit außenseitig von einer Dichtung 10 umgeben. Die Dichtung 10 liegt einerseits an einer Außenkontur 11 des Verteilungsrohrs 1 an. Das heißt, dass sie entsprechend gewölbt ausgeführt ist. Die der Wölbung gegenüberliegende Seite der Dichtung 10 ist als ebener Kreisring ausgeführt. Diese Seite der Dichtung 10 stützt sich an einem Stützkörper 12 ab, durch welchen die Dichtung 10 außenseitig gegen das Verteilungsrohr 1 gepresst wird.
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Der Stützkörper 12 ist bei diesem Ausführungsbeispiel Bestandteil der Sprühdose 2, die über ein Innengewinde 13 am Basiskörper 8 mit dem Sprayeradapter 3 verschraubt Ist. Anhand der 2 ist zu erkennen, dass der Stützkörper 12 den Sprayeradapter 3 zumindest im Höhenbereich seines Basiskörpers 8 und auch zum Teil im Bereich der Klemmzungen 5 außenseitig vollständig umschließt. Er bildet gewissermaßen eine glockenförmige Abschirmung. Beim Einschrauben der Sprühdose 2 in den Sprayeradapter 3 wird eine Zugkraft auf den Sprayeradapter 3 ausgeübt, wobei die Klemmzungen 5 in Axialrichtung des Sprayeradapters 3 belastet und ihre Haken 7 fest gegen die Innenkontur 6 des Verteilungsrohrs 1 gedrückt werden. Gleichzeitig erfolgt die Abstützung gegen die Außenkontur 11 des Verteilungsrohrs 1 unter Eingliederung der Dichtung 10 mittels des Stützkörpers 12.
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Die Ausführungsform der 4 bis 7 unterscheidet sich von der vorhergehend beschriebenen durch einen anders ausgestalteten Sprayeradapter 3a. Der Sprayeradapter 3a besitzt anders als die vorherstehend beschriebene Ausführungsform einen außen umlaufenden Kragen im Bereich seines Basiskörpers 14. Dieser Kragen dient funktional als Stützkörper 15, der allerdings nicht lösbar mit dem Basiskörper 14 verbunden ist, sondern einstückig an diesem ausgebildet ist. Dementsprechend steht der Stützkörper 15 in Radialrichtung über die einzelnen Klemmzungen 5 nach radial außen vor. Der Stützkörper 15 muss wenigstens so groß sein, dass eine Dichtung 10, die wiederum gegen das Verteilungsrohr 1 gepresst werden soll, hinreichend abgestützt ist Anhand der 7a) bis d) ist nochmals im Detail zu erkennen, wie die einzelnen Klemmzungen 5 in ihrem Verlauf geneigt sind. Sie folgen dem 3-dimensional geschwungenen Verlauf der Innenkontur des Verteilungsrohrs.
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In 7c) ist zu erkennen, dass alle Klemmzungen 5 die gleiche Breite haben und äquidistant angeordnet sind. Die Haken 7 an den freien Enden der Klemmzungen 5 sind alle identisch konfiguriert und besitzen eine Einführschräge 17, die das Einsetzen der Sprayeradapter 3, 3a in das Verteilungsrohr erleichtert. Auf der Unterseite der Haken 7 ist bevorzugt eine glatte Anlagefläche ausgebildet, damit die an den Sprühdüsen anliegenden Lasten möglichst gleichmäßig in das Verteilungsrohr 1 eingeleitet werden. Dies gelingt insbesondere dann, wenn alle Klemmzungen 5 gleichmäßig belastet sind. Es kann auch eine Hinterschneidung an der Unterseite der Haken 7 ausgebildet sein, um eine gewisse Verkrallung zu erreichen.
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Die 5 und 6 zeigen, dass der Basiskörper 14 sich im unteren Bereich außenseitig kegelstumpfartig verjüngt und an seiner Innenseite in dem sich verjüngenden Bereich ein Innengewinde 13 besitzt, in welches in bekannter Weise Sprühdüsen eingesetzt werden können. Das Innengewinde 13 ragt bis zu einem radial nach innen vorstehenden Kragen 16, welcher eine strömungstechnische Engstelle im Basiskörper 14 und damit in dem Sprayeradapter 3, 3a bildet. Der Kragen 16 dient gleichzeitig als Anschlag beim Einschrauben der Sprühdüsen 2. Oberhalb des Kragens 16 schließt sich ein sich trichterförmig erweiternder Abschnitt an, der sich solange erweitert, bis der Innendurchmesser im Bereich der Klemmzungen 5 erreicht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verteilungsrohr
- 2
- Sprühdüse
- 3
- Sprayeradapter
- 3a
- Sprayeradapter
- 4
- Ausströmöffnung
- 5
- Klemmzunge
- 6
- Innenkontur
- 7
- Haken
- 8
- Basiskörper
- 9
- Rand von 4
- 10
- Dichtung
- 11
- Außenkontur
- 12
- Stützkörper
- 13
- Innengewinde
- 14
- Basiskörper
- 15
- Stützkörper
- 16
- Kragen
- 17
- Einführschräge
